Non-cell autonomous neuroprotective effect of carbon monoxide : microglia-to-neuron communication

RESUMO: A isquémia cerebral é uma das doenças mais predominantes a nivel mundial, sendo uma das principais causas de mortalidade e invalidez. Parte da propagação de dano no cérebro é causado por inflamação descontrolada, causada principalmente por disfunção da microglia. Desta forma, existe a necessidade de tentar desenvolver estratégias para melhor compreender e modular as acções destas células. O monóxido de carbono (CO), é uma molécula endógena com provas dadas como anti-neuroinflamatório em vários modelos. Assim, o principal objectivo do trabalho foi o estudo do CO como um modulador da acção da microglia, com principal foco dado à comunicação entre estas células e neurónios, tentando entender se existe um efeito neuroprotector por inibição da inflamação. Um protocolo de meio condicionado foi estabelecido usando as linhas celulares BV2 e SH-SY5Y, de microglia e neurónio. A molécula CORM-A1, que liberta expontaniamente CO, foi usada como método de entrega da molécula às celulas. Demonstrámos que o pre-tratamento de células BV2 com CORM-A1 gera neuroprotecção já que reduz a morte celular de neurónios SH-SY5Y quando são incubados com meio condicionado de microglia activada em conjunto com o pró-oxidante t-BHP (tert-butil hidroperóxido). Assim, considerámos que o CO promove neuroprotecção ao inibir as acções inflamatórias da microglia. O papel anti-inflamatório da molécula CORM-A1 foi confirmado quando se verificou que pré-tratamento desta molécula em microglia BV2 limita a secreção de TNF-α mas estimula a secreção de IL-10. Por último, a CORM-A1 induziu a expressão do receptor da microglia CD200R1, molécula que participa na comunicação neurónio-microglia e fundamental para a modulação das acções inflamatórias destas últimas. Em suma, o nosso trabalho reforçou as propriedades anti-neuroinflamatórias do CO e uma capacidade de modular viabilidade neuronal através do seu efeito a nível de comunicação célula-célula. ---------------------------- ABSTRACT: Brain ischemia is a widespread disease worldwide, being one of the main causes of mortality and permanent disability. A portion of the damage that ensues following the ischemic event is caused by unrestrained inflammation, which is mainly orchestrated by exacerbated microglial activity. Hence, developing strategies for modulating microglial inflammation is a major concern nowadays. The endogenous molecule carbon monoxide (CO) has been shown to possess anti-neuroinflammatory properties using in vitro and in vivo approaches. Thus, our objective was to study CO as modulator of microglial activity, in particular in what concerns their communication with neurons, by promoting neuronal viability and limiting inflammatory output of activated microglia. A conditioned media strategy was established with BV2 microglia and SH-SY5Y neurons as cell models. CO-releasing molecule A1 (CORM-A1), a compound that releases CO spontaneously, was used as method of CO delivery to cells. We found that CORM-A1 pre-treatment in BV2 cells yields neuroprotective results, as it limits cell death when SH-SY5Y neurons are challenged with conditioned media from LPS-activated microglia and the pro-oxidant t-BHP (tert-butyl-hydroperoxide). Thus, we assumed carbon monoxide promotes neuroprotection via inhibition of microglial inflammation, displaying a non-cell autonomous role. CORM-A1 pre-treatment limited inflammation by inhibiting BV2 secretion of TNF-α and stimulating IL-10 production. These results reinforce that CO’s anti-inflammatory role confers neuroprotection, as the alterations in these cytokines occur concurrently with the increase in SH-SY5Y viability. Finally, we showed for the first time that carbon monoxide promotes the expression of CD200R1, a microglial receptor involved in neuron-glia communication and modulation of microglia inflammation. Further studies are necessary to clarify this role. Altogether, other than just highlighting CO as an anti-inflammatory and neuroprotective molecule, this work set the foundation for disclosing its involvement in cell-to-cell communication.

Previsão de ocupação em habitações através dos níveis de dióxido de carbono

Cada vez mais a preocupação ambiental tem ditado o rumo das abordagens escolhidas nas mais variadas áreas, quer pela redução de desperdícios, quer pelo aumento da eficiência dos mais diversos processos. Quando olhamos para os consumos energéticos a nível mundial os edifícios são responsáveis por uma grande fatia destes consumos fazendo deles um dos grande ponto de interesse para implementação de sistemas que visem diminuir os consumos, permitindo assim tentar alcançar um equilíbrio sustentável entre o meio ambiente e o nosso conforto. A variável humana tem-se mostrado cada vez mais importante no desenvolvimento de ferramentas que venham permitir alcançar este objetivo, quer por via de reduções nos consumos através da remoção dos fatores de desperdício de energia, quer pelo aumento de eficiência dos sistemas utilizados nas habitações, desde a iluminação à climatização. É então importante poder ter formas de conhecer qual o comportamento humano no edifício para que possam ser criadas abordagens cada vez mais eficientes e que possam contar com melhores variáveis de entrada aumentado assim, ainda mais o seu desempenho. Na presente dissertação será feito o estudo da validade do uso do dióxido de carbono como variável de inferência para o nível de ocupação das várias divisões de um edifício de habitação. Para tal implementou-se um sistema de análise dos valores de dióxido de carbono da habitação através de módulos sem fios colocados em locais estratégicos que fornecerão informação ao algoritmo para que possa ser criado um mapa de ocupação. O dióxido de carbono mostrou-se capaz de fornecer informação da ocupação no entanto apresentando uma incerteza moderada devido a fatores como os deslocamentos de ar na habitação.

Produtos têxteis inteligentes incorporando filamentos compósitos com nanotubos de carbono

Programa Doutoral em Engenharia Têxtil.

Estudo da influência de nanotubos de carbono funcionalizados nas propriedades de revestimentos de poliuretano

Dissertação de mestrado em Propriedades e Tecnologias de Polímeros

Influência da corrosão no comportamento ao arrancamento de fibras de aço no betão auto-compactável

Quando adicionadas ao betão, a possibilidade de corrosão das fibras de aço , devido à penetração de cloretos e ação da carbonatação, é um parâmetro de durabilidade no betão auto-compactável reforçado com fibras de aço (BACRFA) que requer especial atenção. No BACRFA fendilhado, a corrosão tende a ocorrer nas fibras de aço que atravessam as fissuras, o que pode afetar o seu comportamento à flexão. Deste modo, o estudo do comportamento interfacial fibra/matriz é importante para a compreensão dos efeitos da corrosão das fibras de aço no comportamento mecânico e na durabilidade das estruturas de BACRFA. Com o intuito de avaliar estes efeitos, no presente trabalho desenvolveu-se um ensaio experimental de arrancamento de fibras de aço em BAC fendilhado, sujeitas previamente à ação da corrosão por exposição a um ambiente agressivo de cloretos, sendo a corrosão avaliada por intermédio de técnicas eletroquímicas. Os ensaios eletroquímicos realizados revelaram que a probabilidade de corrosão das fibras de aço num ambiente com cloretos é superior a 90%. No mesmo ambiente, a susceptibilidade para a corros ão das fibras de aço que atravessam uma pseudo-fissura, aumenta com a abertura de fissura provocando um aumento da resistência ao arranque da fibra em BAC fissurado

Distribuição espacial da granulometria, cor e carbono orgânico do solo ao longo de um transecto em microbacias na Amazônia meridional

O objetivo deste estudo foi determinar, em nível de detalhe, a distribuição e a variabilidade espacial da argila, do índice de avermelhamento e do carbono orgânico do solo, ao longo de transecto que cruza classes pedológicas distintas dentro de quatro microbacias, sob floresta tropical em Juruena (MT). Para isso, foram selecionados 34 pontos e coletadas amostras de solo nas profundidades de 0 a 20 cm e 40 a 60 cm. Os dados foram analisados por estatística descritiva e geoestatística. As maiores variabilidades espaciais ocorreram dentro da classe do Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico. Estes ocorrem nas elevações superiores a 280 m, enquanto os Plintossolos e Argissolos (com caráter plíntico) têm ocorrência restrita às áreas com altimetrias menores. Ao longo do transecto há maior variabilidade nos atributos índice de avermelhamento e argila; as áreas com piores condições de drenagens apresentaram menor variação espacial e menores índice de avermelhamento, isto é, maior homogeneidade da cor dos horizontes diagnósticos.

Carbono orgânico nas frações granulométricas e substâncias húmicas de um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico - LVAd sob diferentes agrossistemas

No presente estudo foram avaliados os teores de carbono orgânico total nas frações húmicas e granulométricas de um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico sob quatro sistemas de uso: Floresta nativa (FL), agrossilvopastoril (SS), agroflorestal (SA) e pastagem (PA), na região norte mato-grossense. As amostras do solo foram coletadas em Juruena e Juara, Mato Grosso e preparadas para posterior fracionamento físico e químico. Os resultados indicaram que os diferentes sistemas de uso do solo influenciaram diretamente na quantidade de carbono orgânico total das frações granulométricas e das substâncias húmicas dos solos. O sistema agrossilvopastoril apresentou pronunciada diferenciação em relação aos demais sistemas estudados, principalmente quanto à concentração de humina e ácidos fúlvicos livres. A distribuição do carbono orgânico total na fração granulométrica fina (< 53 μm) foi superior a da fração grosseira (> 53 μm) para todos os agrossistemas, indicando maior presença de material orgânico agregado ao silte e argila.

Propriedades físico-químicas e microbiológicas do solo de um Parque em Tangará da Serra, MT, uma área de transição entre Amazônia e Cerrado

O Parque Natural Municipal Ilto Ferreira Coutinho, localizado em Tangará da Serra-MT, possui uma vegetação de transição entre Cerrado e Floresta Amazônica e apresenta três diferentes áreas denominadas: área de lazer, área alterada e reserva natural, conforme o seu estado de degradação e de utilização. Os objetivos deste trabalho foram: estudar algumas propriedades físico-químicas e microbiológicas (bactérias e fungos) do solo; analisar a influência dos períodos seco e chuvoso nestas propriedades do solo e estimar os índices de diversidade, uniformidade e riqueza bacteriana do solo das áreas estudadas. As amostras de solo foram coletadas nos meses de agosto de 2005 e março de 2006 e as análises físico-químicas foram realizadas em um laboratório especializado. As análises de pH, umidade e contagem total de fungos e bactérias foram realizadas no Laboratório de Microbiologia da UNEMAT. A diversidade bacteriana foi calculada através do índice de Shannon-Wiener e a riqueza e uniformidade pelo índice de Pielou. Houveram diferenças nos valores da comunidade microbiana (fungos e actinomicetos), de pH, de matéria orgânica, de carbono orgânico e de umidade, entre as áreas e os períodos estudados. No período chuvoso, observamos a inibição do crescimento de actinomicetos provavelmente causado pela alta umidade. Os índices de diversidade, uniformidade e riqueza foram baixos, possivelmente devido à constante ação antrópica no parque.

Carbono orgânico e biomassa microbiana do solo em plantios de Acacia mangium no Cerrado de Roraima

O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos de plantios de Acacia mangium, localizados no cerrado em Roraima, sobre o carbono orgânico e biomassa microbiana do solo. Foram realizadas amostragens de solo nas profundidades de 0-20 cm e 20-40 cm em dois plantios de A. mangium com cerca de cinco anos de idade, e em duas áreas de Cerrado nativo consideradas referência. Um dos plantios de A. mangium (localizado na Fazenda Cigolina) correspondeu a um plantio homogêneo (espaçamento de 3,6 m entre linhas e 2,0 m entre plantas) enquanto que o outro (localizado no Campo Experimental Água Boa - CEAB) correspondeu a um plantio em faixas com duas linhas de plantio (espaçamento de 6 m entre linhas, 2,5 m entre plantas e cerca de 30 m entre faixas). As amostras de solo foram analisadas quanto ao carbono orgânico, carbono da biomassa microbiana, respiração basal do solo e quociente metabólico, além de atributos químicos de fertilidade. Foi verificado que os plantios de A. mangium não proporcionaram aumentos significativos do carbono orgânico do solo em comparação às áreas de referência. Entretanto, na média geral, esses plantios proporcionaram aumento do carbono da biomassa microbiana do solo e redução do quociente metabólico, indicando a possibilidade de acúmulo de carbono orgânico no solo em longo prazo. Também foi observado que, em comparação ao plantio da fazenda Cigolina e às áreas de referência, o carbono microbiano do solo foi maior e acompanhado de menor quociente metabólico no plantio de A. mangium no CEAB, mostrando que a estrutura de plantio exerceu influência sobre a biomassa microbiana do solo.

Impacto da conversão floresta - pastagem nos estoques e na dinâmica do carbono e substâncias húmicas do solo no bioma Amazônico

O presente estudo avaliou as consequências do desmatamento e a utilização do solo com Brachiaria brizantha em relação ao estoque e dinâmica de C e frações húmicas em duas floresta-pastagem no Acre. A primeira localizada sequências município de Rio Branco em área de Floresta Aberta com bambu e palmeira e duas pastagens de B. brizantha de 3 e 10 anos com predomínio de Argissolo Vermelho-Amarelo alítico plíntico. O segundo situado no município de Senador Guiomard em área de Floresta Densa e pastagem de B. brizantha de 20 anos em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico. Em cada local foram coletadas, em triplicata, amostras de solos nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm. Nestas amostras foram avaliadas as características físico-químicas, o C das substâncias húmicas e da matéria orgânica leve, e a composição isotópica do solo e das respectivas frações orgânicas até 1 m de profundidade, determinando o percentual de C derivado da pastagem e da floresta. Houve incremento nos estoques de C do solo e nos valores de δ13C do solo com o tempo de utilização da pastagem, em ambas as sucessões. A porcentagem de C derivado de pastagem foi expressiva na camada superficial do sistema com 20 anos de uso, com proporções que chegaram a 70% do C total. Os valores de δ13C para os ácidos húmicos variaram de -12,19 a -17,57 ‰, indicando maior proporção de C derivado da pastagem. A estabilidade estrutural da MOS, inferida pela relação humina com as frações ácido fúlvico e ácido húmico (HUM/FAF+FAH), tenderam a diminuir nos ecossistemas de pastagem quando comparada com as florestas naturais.

Frações de carbono e nitrogênio de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico sob diferentes usos na Amazônia brasileira

O objetivo deste estudo foi avaliar indicadores de qualidade de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico sob vegetação nativa de floresta, pastagem (Brachiaria brizantha cv. marandu), plantio convencional, cultivo mínimo e sistema de plantio direto. Foram determinados o carbono e o nitrogênio da biomassa microbiana do solo, o carbono orgânico e o nitrogênio total do solo, quocientes microbianos para carbono e nitrogênio e relações entre carbono orgânico e nitrogênio total do solo (C/N tot) e entre carbono e nitrogênio da biomassa microbiana (C/N mic). As amostras foram coletadas em Cerejeiras/RO, em duas profundidades (0-10 e 10-20 cm) nos cinco tratamentos, com cinco repetições. A análise estatística consistiu na análise de dados discrepantes, pelo método de Chauvenet, e dos pressupostos das variâncias, pelo teste de Bartlett e de Shapiro-Wilk, seguidos do teste de Kruskal-Wallis, entre os tratamentos, e comparação das variáveis entre as profundidades, pelo teste de Mann-Whitney, e ainda da análise de agrupamentos utilizando o método de Ward, todos ao nível de 5% de probabilidade. Os diferentes usos do solo influenciam as variáveis avaliadas, com exceção da relação C/N tot, sendo que as variáveis microbiológicas demonstram-se mais sensíveis às mudanças do uso e manejo do solo. O sistema de plantio convencional é o tratamento que apresenta maior homogeneidade entre as profundidades. A análise de agrupamentos evidencia que o solo sob plantio direto, sistema de cultivo mínimo e plantio convencional apresenta semelhanças entre si, assim como, o solo sob vegetação nativa de floresta e pastagem também se assemelham.

Dinâmica e estoque de carbono em floresta primária na região de Manaus/AM

Este trabalho analisou dados de três inventários florestais realizados na área da Floresta Experimental, pertencente à Embrapa Amazônia Ocidental e localizada no km 54 da BR-174, em Manaus/AM. O objetivo foi estudar a dinâmica da floresta - taxas de incremento, recrutamento e mortalidade - além do estoque de carbono, em uma área de floresta primária, sem qualquer tipo de intervenção. Os inventários foram realizados nos anos de 2005, 2007 e 2010, em 15 parcelas permanentes de 1 hectare cada, onde foram mensuradas todas as árvores com diâmetro a 1,3 m de altura do solo (DAP) superior a 10 cm. Foram calculadas as taxas de recrutamento e mortalidade, os incrementos periódicos anuais (IPAs) em termos de DAP, área basal e volume, as biomassas fresca e seca acima do nível do solo e total e o estoque de carbono da vegetação. As taxas de recrutamento foram de 2% e 1,8% e as de mortalidade foram de 0,95% e 1,3% para os períodos entre 2005 e 2007 e 2007 e 2010, respectivamente. O volume foi de 345,62 m3 ha-1 para o ano de 2005, aumentando para 360,67 m3 ha-1 em 2010, com IPAs de 4,32 m3 ha-1 ano-1 entre 2005 e 2007 e 1,31 m3 ha-1 ano-1 entre 2007 e 2010. O estoque de carbono total teve um acréscimo de 173,63 t C ha-1 em 2005 para 181,01 t C ha-1 em 2010, confirmando que a floresta acumulou carbono no período, atuando assim como sumidouro.

Dependência espacial em levantamentos do estoque de carbono em áreas de pastagens de Brachiaria brizantha cv. Marandu

Foi conduzido um estudo utilizando análise de semivariogramas para quantificar a autocorrelação espacial dos estoques de carbono (EC) no solo, biomassa da gramínea e das plantas daninhas em três parcelas experimentais de pastagens de Brachiaria brizantha cv. Marandu com níveis baixo, médio e alto de degradação, cultivadas em Neossolo Quartzarênico Órtico. As coletas das plantas e do solo foram realizadas em malha de amostragem regular com distâncias de 5 x 5 m em área de 900 m². Os EC das pastagens foram submetidos às analises de estatística descritiva, ao teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis ao nível de 5% de significância, ao estudo geoestatístico e interpolação por krigagem ordinária. A variabilidade espacial do EC foi observada dentro e entre as pastagens de capim-Marandu com níveis baixo, médio e alto de degradação. A pastagem de capim-Marandu com nível baixo de degradação teve menor continuidade espacial, por apresentar menores alcances no EC, na biomassa da gramínea e na biomassa total (gramínea + plantas daninhas), no solo e no sistema solo x pastagem (solo + biomassa total). A grade de 5 x 5 m foi adequada para caracterizar a variabilidade espacial de pastagens de capim-Marandu com níveis de degradação baixo e alto. Área de pastagem de capim-Marandu com grau médio de degradação apresenta coeficientes de variação altos entre os valores EC; o que comprometeu a modelagem espacial que também pode ter ocorrido devido ao baixo número de amostras realizadas (n=36). Assim, pontos de amostragem menores que 5 m podem melhorar a precisão dos ajustes dos semivariogramas.

Impacto da degradação sobre o estoque total de carbono de florestas ripárias na Amazônia Oriental, Brasil

As florestas ripárias provêem serviços ecossistêmicos essenciais à humanidade, mas estão sendo degradadas em um ritmo acelerado na Amazônia. Esse estudo teve como objetivo quantificar os estoques de carbono acima e abaixo do solo de florestas ripárias com quatro níveis de degradação (muito alta, alta, média e baixa) em duas microbacias (Rio Pepital e Rio Grande) em Alcântara (Maranhão), na Amazônia Oriental. Foram instaladas 24 parcelas permanentes de 1.000 m2, onde a vegetação (árvores, arbustos, herbáceas, lianas e palmeiras), a necromasa (serapilheira, árvores mortas, galhos) e o solo (0-20 cm e raízes) foram amostrados. A biomassa foi estimada mediante modelos alométricos (vegetação com DAP > 1 cm e árvores mortas) e de forma destrutiva (herbáceas, serapilheira, galhos finos, raízes). O estoque total de carbono nas florestas ripárias mais conservadas variou entre 88 e 202 Mg(C) ha-1. A degradação reduziu significativamente o estoque de carbono em todos os compartimentos (até 97% na biomassa viva acima do solo, até 91% de necromassa e até 47% no solo). Nas áreas conservadas, a biomassa viva acima do solo tem a maior participação no estoque total de carbono (> 70%), principalmente devido às árvores de grande porte. O estoque de carbono nos diferentes compartimentos estão fortemente relacionados entre si e também com a abertura do dossel. A incorporação desses resultados em modelos regionais de carbono pode auxiliar na implementação e revisão do Código Florestal Brasileiro, em particular na restauração das florestas ripárias onde a agricultura está consolidada.

Preparação de suspensões aquosas de nanopartículas de carbono para deposição em superfícies

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais