No / Telomerase-targeted strategies have aroused recent interest in anti-cancer chemotherapy, because DNA-binding drugs can interact with high-order tetraplex rather than double-stranded (duplex) DNA targets in tumour cells. However, the protracted cell-drug exposure times necessary for clinical application require that telomerase inhibitory efficacy must be accompanied by both low inherent cytotoxicity and the absence of mutagenicity/genotoxicity. For the first time, the genotoxicity of a number of structurally diverse DNA-interactive telomerase inhibitors is examined in the Ames test using six Salmonella typhimurium bacterial strains (TA1535, TA1537, TA1538, TA98, TA100, and TA102). DNA damage induced by each agent was also assessed using the Comet assay with human lymphocytes. The two assay procedures revealed markedly different genotoxicity profiles that are likely to reflect differences in metabolism and/or DNA repair between bacterial and mammalian cells. The mutational spectrum for a biologically active fluorenone derivative, shown to be mutagenic in the TA100 strain, was characterised using a novel and rapid assay method based upon PCR amplification of a fragment of the hisG46 allele, followed by RFLP analysis. Preliminary analysis indicates that the majority (84%) of mutations induced by this compound are C→A transversions at position 2 of the missense proline codon of the hisG46 allele. However, despite its genotoxic bacterial profile, this fluorenone agent gave a negative response in the Comet assay, and demonstrates how unwanted systemic effects (e.g., cytotoxicity and genotoxicity) can be prevented or ameliorated through suitable molecular fine-tuning of a candidate drug in targeted human tumour cells. / CAEB, Balearic Islands and Yorkshire Cancer Research

A produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) nos sistemas biológicos é contrabalanceada pelos sistemas antioxidantes enzimáticos e não-enzimáticos. Quando há um desequilíbrio entre a geração de ROS e esses sistemas, ocorre um aumento dessas espécies reativas causando estresse oxidativo, que pode levar a danos a macromoléculas, como lipídios, proteínas e o DNA. Os fármacos doxorrubicina (antineoplásico) e benzonidazol (antiparasitário) são conhecidos por induzir efeitos colaterais que podem estar relacionados ao aumento de ROS. Além disso, ensaios de mutagenicidade demonstram que esses fármacos apresentam atividade mutagênica por danos oxidativos. O Grupo NEQUIMED desenvolve substâncias com potencial atividade antineoplásica e antiparasitária, as quais ainda não foram avaliadas em relação às propriedades tóxicas e genotóxicas. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi analisar as propriedades mutagênicas e de estresse oxidativo dessas novas substâncias, comparando aos fármacos benzonidazol e doxorrubicina. Para detecção de ROS foi realizado o ensaio fluorimétrico utilizando o marcador 2,7-diacetato de diclorofluoresceína (DCFH-DA) em linhagens celulares de hepatocarcinoma humano (HepG2) e fibroblasto de camundongo (Balb/C 3T3 clone A31). O estado redox destas células foi avaliado através da quantificação da expressão gênica e do conteúdo proteico das enzimas antioxidantes através das técnicas de qRT-PCR e Western blot, respectivamente. A atividade mutagênica foi analisada com o ensaio Ames miniaturizado Salmonella/microssoma utilizando a linhagem TA102 de Salmonella typhimurium que detecta agentes mutagênicos que causam danos por oxidação. Os resultados mostraram que as substâncias estudadas pelo Grupo não induzem aumento na produção de ROS ou induzem em menores níveis do que doxorrubicina e benzonidazol, além de levar a alterações menos proeminentes que os fármacos para a expressão das proteínas antioxidantes. No ensaio mutagênico, o benzonidazol apresentou o pior perfil, doxorrubicina e Neq0438 somente foram mutagênicos com ativação enzimática, enquanto Neq0551 foi inativo. Assim, as novas substâncias (Neq0438 e Neq0551) apresentaram um perfil melhor do que os fármacos de referência, tornando-os candidatos promissores para estudos in vitro e in vivo subsequentes. / The production of reactive oxygen species (ROS) in biological systems is compensated by the enzymatic and non-enzymatic antioxidant systems. The excessive ROS production causes oxidative stress, which can damage important cellular macromolecules such as lipids, proteins and DNA. The drugs doxorubicin (antineoplastic) and benzonidazole (antiparasitic) are both known for their side effects, which can be related to the increase of ROS. Besides, mutagenicity assays show that these drugs have a mutagenic activity via oxidative damages. The research group NEQUIMED studies new substances with potential antineoplastic and antiparasitic activities, but their toxic and genotoxic properties have not been fully evaluated yet. Thus, the aim of this work is to assess the mutagenic potential and the oxidative stress generated by these substances, comparing them to benzonidazole and doxorubicin. The fluorimetric assay using the probe dichloro-dihydro-fluorescein diacetate (DCFH-DA) was used for ROS detection in human hepatocarcinoma (HepG2) and mouse fibroblast (Balb/C 3T3 clone A31) cell lines. The redox state of these cells was evaluate by qRT-PCR and Western blot methods to quantifying gene expression and protein content of the antioxidant enzymes. The mutagenic potential was assessed by the miniaturized Ames text with the Salmonella/microssome mutagenicity assay, using the TA102 strain of Salmonella typhimurium, which detects oxidation damages to the DNA. The new substances did not induce an increase on ROS production, or did in lower levels when compared to doxorubicin and benzonidazole. Moreover, reference drugs also induced greater changes on the expression of the antioxidant enzymes. Benznidazole had a higher mutagenic activity, while Neq0438 and doxorubicin were mutagenic only when incubated with enzymatic activation. Neq0551 was inactive for Ames assay. Therefore, these new substances (Neq0438 and Neq0551) had a better overall profile than the reference drugs, turning out to be promising candidates for further in vitro and in vivo studies.

Cubatão, na Baixada Santista ficou caracterizada na década de 70 pelo caos ambiental propiciado pela instalação de dezenas de indústrias de base, sem planejamento territorial urbano adequado, sem estudo de impacto ambiental e com poucos equipamentos de controle de poluição do ar, solo e água. Dentre as indústrias sediadas no pólo industrial de Cubatão, a siderúrgica é responsável pela poluição das águas do estuário santista com a maior carga tóxica e 60por cento de Fenol e 70por cento de Metal Pesado, do total lançado por todas as indústrias do Polo. Este trabalho faz levantamento bibliográfico nacional e internacional sobre poluição hídrica de Siderúrgicas notadamente coquerias e mostra pesquisa de campo realizada em 13 campanhas, com amostragens junto a saída de efluentes no porto da empresa no estuário santista. Os resultados das amostras no ponto responsável pelos efluentes das fábricas de coqueria, laminação, aciaria e altos fornos, indicam toxicidade em 80por cento das campanhas e mutagenicidade de moderada a alta em 75por cento das amostras pesquisadas. Os resultados dos bioensaios utilizados, Microtox e Ames, respectivamente para toxicidade aguda e mutagenicidade, foram comparados aos dos últimos trabalhos realizados na COSIPA em 1986 e 1993, e aos relatórios do órgão controlador, CETESB de 1992 e 1994. Abrem - se discussões sobre os resultados que apontam o particulado presente na amostra como tóxico e mutagênico e induzem à proposta de recirculação e reaproveitamento total à jusante da empresa, de todas águas servidas descartadas no processo, a exemplo de países do 1º Mundo que convivem com a produção do aço / Cubatão, situated in the low lying basin behind the porto f Santos on the coast of the state of São Paulo, Brazil, was notorious during the seventies for the environmental chaos produced by the dozens of basic industries and the lack of adequate urban planning, of studies of the environmental impact caused and with negligible resources for the control of pollution, whether of the air, soil or water. Among the factories located in the industrial park of Cubatão, the steelworks is responsible for the largest toxic contribution as also for 60per cent of the fenol and 70per cent of the heavy metals of the overall total of these substances expelled by the factories of the industrial park. A survey of the literature, both national and international, dealing with the associated coke producing plants, was undertaken and presents field research carried out in the course of 13 campaigns giving the results of samples colleted close to the effluents in the company´s port in the Santos estuay. The results of the bioassays used to assess acute toxicity and mutagenicity, Microtox and Ames respectively, were compared with those found in the last researths undertaken by COSIPA in 1986 and 1993 and with those given in the reports of CETESB, the organ responsible for pollution control, in 1992 and 1994. The results which show that the particles presents in the samples were toxic and mutagenic are discussed and lay the foundation for the proposal that the totality of the water used shoud be returned to above the plant in such away as to permit its constant re use, in accordance with the example given by countries of the first world which have learnt to live with the nead for the production of steel

Cubatão, na Baixada Santista ficou caracterizada na década de 70 pelo caos ambiental propiciado pela instalação de dezenas de indústrias de base, sem planejamento territorial urbano adequado, sem estudo de impacto ambiental e com poucos equipamentos de controle de poluição do ar, solo e água. Dentre as indústrias sediadas no pólo industrial de Cubatão, a siderúrgica é responsável pela poluição das águas do estuário santista com a maior carga tóxica e 60por cento de Fenol e 70por cento de Metal Pesado, do total lançado por todas as indústrias do Polo. Este trabalho faz levantamento bibliográfico nacional e internacional sobre poluição hídrica de Siderúrgicas notadamente coquerias e mostra pesquisa de campo realizada em 13 campanhas, com amostragens junto a saída de efluentes no porto da empresa no estuário santista. Os resultados das amostras no ponto responsável pelos efluentes das fábricas de coqueria, laminação, aciaria e altos fornos, indicam toxicidade em 80por cento das campanhas e mutagenicidade de moderada a alta em 75por cento das amostras pesquisadas. Os resultados dos bioensaios utilizados, Microtox e Ames, respectivamente para toxicidade aguda e mutagenicidade, foram comparados aos dos últimos trabalhos realizados na COSIPA em 1986 e 1993, e aos relatórios do órgão controlador, CETESB de 1992 e 1994. Abrem - se discussões sobre os resultados que apontam o particulado presente na amostra como tóxico e mutagênico e induzem à proposta de recirculação e reaproveitamento total à jusante da empresa, de todas águas servidas descartadas no processo, a exemplo de países do 1º Mundo que convivem com a produção do aço / Cubatão, situated in the low lying basin behind the porto f Santos on the coast of the state of São Paulo, Brazil, was notorious during the seventies for the environmental chaos produced by the dozens of basic industries and the lack of adequate urban planning, of studies of the environmental impact caused and with negligible resources for the control of pollution, whether of the air, soil or water. Among the factories located in the industrial park of Cubatão, the steelworks is responsible for the largest toxic contribution as also for 60per cent of the fenol and 70per cent of the heavy metals of the overall total of these substances expelled by the factories of the industrial park. A survey of the literature, both national and international, dealing with the associated coke producing plants, was undertaken and presents field research carried out in the course of 13 campaigns giving the results of samples colleted close to the effluents in the company´s port in the Santos estuay. The results of the bioassays used to assess acute toxicity and mutagenicity, Microtox and Ames respectively, were compared with those found in the last researths undertaken by COSIPA in 1986 and 1993 and with those given in the reports of CETESB, the organ responsible for pollution control, in 1992 and 1994. The results which show that the particles presents in the samples were toxic and mutagenic are discussed and lay the foundation for the proposal that the totality of the water used shoud be returned to above the plant in such away as to permit its constant re use, in accordance with the example given by countries of the first world which have learnt to live with the nead for the production of steel

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-06-05T10:40:20Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Débora Cristina da Silva Lima - 2012.pdf: 2824147 bytes, checksum: 65736b430e09552d0474dcec6ed8b516 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-06-05T10:56:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Débora Cristina da Silva Lima - 2012.pdf: 2824147 bytes, checksum: 65736b430e09552d0474dcec6ed8b516 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T10:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Débora Cristina da Silva Lima - 2012.pdf: 2824147 bytes, checksum: 65736b430e09552d0474dcec6ed8b516 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2012-11-30 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Lafoensia pacari A. St. Hil. (Lythraceae), popularly known in Brazil as “pacari”, is a species native of Cerrado. In folk medicine, the leaves and stem bark are used to treat cancer and as an anti-inflammatory and cicatrizant agent. Due to the wide use of this plant as a therapeutic resource, the present study evaluated the genotoxic, cytotoxic, antigenotoxic, and anticytotoxic activities of the ethanolic extract from L. pacari stem bark and leaves using the Ames test and the mouse bone marrow micronucleus test. Our results demonstrated that the ethanolic extract from L. pacari leaves, presented no mutagenic activity in bacteria, but presented a mild genotoxicity in the highest concentration at 24 h in mice bone marrow cells. Exhibited moderate cytotoxic effect on bacteria and a mild cytotoxic action in the highest concentration by micronucleus test. The extract showed antimutagenic activity by Ames test and in the micronucleus test demonstrated antigenotoxic action in all concentrations at 24 h, and in the lowest concentration at 48 h. Showed anticytotoxic effect in all concentrations and times tested. In the evaluation of the genotoxic, cytotoxic, antigenotoxic and anticytotoxic activities of the ethanolic extract from L. pacari stem bark, the results demonstrated that the extract exhibited no mutagenic activity in bacteria, however showed a mild genotoxicity in the highest concentration in mice. Exhibited moderate cytotoxic effect in bacteria and a mild cytotoxicity at 24 h by micronucleus test. Showed strong antimutagenic activity by Ames test, as well as antigenotoxic and anticytotoxic activities in the mouse bone marrow micronucleus test, demonstrating to be a strong protective agent against DNA damage. / Lafoensia pacari A. St-Hil, (Lythraceae) popularmente conhecida no Brasil como pacarí, é uma espécie nativa do Cerrado. Na medicina popular, suas folhas e casca do caule são utilizadas para tratar câncer, como um agente cicatrizante e antiinflamatório. Devido à grande utilização dessa planta como recurso terapêutico, o presente trabalho avaliou as atividades genotóxica, citotóxica, antigenotóxica e anticitotóxica do extrato etanólico das folhas e da casca do caule de L. pacari, utilizando o teste de mutagenicidade de Ames e o teste do micronúcleo em medula óssea de camundongos. Nossos resultados demonstraram que o extrato etanólico das folhas de L. pacarí, não apresentou atividade mutagênica em bactérias, mas apresentou uma leve genotoxicidade na concentração mais elevada em células de medula óssea de camundongos no tempo de 24 h. Exibiu efeito citotóxico moderado em bactérias e uma leve ação citotóxica, na concentração mais elevada no teste de micronúcleo. O extrato apresentou atividade antimutagênica pelo teste de Ames e no teste do micronúcleo demonstrou ação antigenotóxica em todas as concentrações no tempo de 24 h e na concentração mais baixa no tempo de 48 h. Apresentou efeito anticitotóxico em todas as concentrações e tempos testados. Na avaliação das atividades genotóxica, citotóxica, antigenotóxica e anticitotóxica do extrato etanólico da casca do caule de L. pacarí os resultados provaram que este extrato não exibiu atividade mutagênica em bactérias, no entanto apresentou uma genotoxicidade fraca na maior concentração em camundongos. Exibiu um efeito citotóxico moderado em bactérias e uma leve citotoxicidade, somente no tempo de 24 h pelo teste de micronúcleo. Apresentou forte atividade antimutagênica pelo teste Ames, bem como atividade antigenotóxica e anticitotoxica no teste de micronúcleo em medula óssea de camundongos, demonstrando ser um forte agente protetor contra danos no DNA.

A produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) nos sistemas biológicos é contrabalanceada pelos sistemas antioxidantes enzimáticos e não-enzimáticos. Quando há um desequilíbrio entre a geração de ROS e esses sistemas, ocorre um aumento dessas espécies reativas causando estresse oxidativo, que pode levar a danos a macromoléculas, como lipídios, proteínas e o DNA. Os fármacos doxorrubicina (antineoplásico) e benzonidazol (antiparasitário) são conhecidos por induzir efeitos colaterais que podem estar relacionados ao aumento de ROS. Além disso, ensaios de mutagenicidade demonstram que esses fármacos apresentam atividade mutagênica por danos oxidativos. O Grupo NEQUIMED desenvolve substâncias com potencial atividade antineoplásica e antiparasitária, as quais ainda não foram avaliadas em relação às propriedades tóxicas e genotóxicas. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi analisar as propriedades mutagênicas e de estresse oxidativo dessas novas substâncias, comparando aos fármacos benzonidazol e doxorrubicina. Para detecção de ROS foi realizado o ensaio fluorimétrico utilizando o marcador 2,7-diacetato de diclorofluoresceína (DCFH-DA) em linhagens celulares de hepatocarcinoma humano (HepG2) e fibroblasto de camundongo (Balb/C 3T3 clone A31). O estado redox destas células foi avaliado através da quantificação da expressão gênica e do conteúdo proteico das enzimas antioxidantes através das técnicas de qRT-PCR e Western blot, respectivamente. A atividade mutagênica foi analisada com o ensaio Ames miniaturizado Salmonella/microssoma utilizando a linhagem TA102 de Salmonella typhimurium que detecta agentes mutagênicos que causam danos por oxidação. Os resultados mostraram que as substâncias estudadas pelo Grupo não induzem aumento na produção de ROS ou induzem em menores níveis do que doxorrubicina e benzonidazol, além de levar a alterações menos proeminentes que os fármacos para a expressão das proteínas antioxidantes. No ensaio mutagênico, o benzonidazol apresentou o pior perfil, doxorrubicina e Neq0438 somente foram mutagênicos com ativação enzimática, enquanto Neq0551 foi inativo. Assim, as novas substâncias (Neq0438 e Neq0551) apresentaram um perfil melhor do que os fármacos de referência, tornando-os candidatos promissores para estudos in vitro e in vivo subsequentes. / The production of reactive oxygen species (ROS) in biological systems is compensated by the enzymatic and non-enzymatic antioxidant systems. The excessive ROS production causes oxidative stress, which can damage important cellular macromolecules such as lipids, proteins and DNA. The drugs doxorubicin (antineoplastic) and benzonidazole (antiparasitic) are both known for their side effects, which can be related to the increase of ROS. Besides, mutagenicity assays show that these drugs have a mutagenic activity via oxidative damages. The research group NEQUIMED studies new substances with potential antineoplastic and antiparasitic activities, but their toxic and genotoxic properties have not been fully evaluated yet. Thus, the aim of this work is to assess the mutagenic potential and the oxidative stress generated by these substances, comparing them to benzonidazole and doxorubicin. The fluorimetric assay using the probe dichloro-dihydro-fluorescein diacetate (DCFH-DA) was used for ROS detection in human hepatocarcinoma (HepG2) and mouse fibroblast (Balb/C 3T3 clone A31) cell lines. The redox state of these cells was evaluate by qRT-PCR and Western blot methods to quantifying gene expression and protein content of the antioxidant enzymes. The mutagenic potential was assessed by the miniaturized Ames text with the Salmonella/microssome mutagenicity assay, using the TA102 strain of Salmonella typhimurium, which detects oxidation damages to the DNA. The new substances did not induce an increase on ROS production, or did in lower levels when compared to doxorubicin and benzonidazole. Moreover, reference drugs also induced greater changes on the expression of the antioxidant enzymes. Benznidazole had a higher mutagenic activity, while Neq0438 and doxorubicin were mutagenic only when incubated with enzymatic activation. Neq0551 was inactive for Ames assay. Therefore, these new substances (Neq0438 and Neq0551) had a better overall profile than the reference drugs, turning out to be promising candidates for further in vitro and in vivo studies.

Mutageniciteten för olika ämnen bestäms vanligtvis med hjälp av konventionella in vivo och in vitro metoder. Att övergå till in silico metoder vore både etiskt och miljö- mässigt gynnsamt. Flera olika parametrar kan användas för att förutse mutagenicitet. Bland dessa ingår energin för lägsta oockuperade molekylorbitalen (LUMO), aktiveringsenergin, lokala min/max i elektrostatiska potentialen (Vs,min/Vs,max), lokala min i ”electron attachment energy” (Es,min ), med flera. Aktiveringsenergin är en parameter som kan förutspå mutagenicitet med hög noggrannhet, förutsatt att reaktionsmekanismen antingen är känd eller kan antas. Däremot är beräkningskostnaden för aktiveringsenergin hög. Mutagen-X (MX) och dess analoger (föreningar med samma grundstruktur men olika funktionella grupper, totalt 29 olika föreningar), är föreningar vars mutagenicitet har bestämts med hjälp av traditionella metoder men har nyligen också kunnat bestämmas genom kvantkemiskmodellering. Kvantkemiskmodellering har med framgång implementerats i studien av Kari Tuppurainen [1]; där LUMO har bestämts för MX och dess analogier. Utöver detta visades även en statistiskt signifikant korrelation mellan LUMO för MX och dess analoger och den biologiska aktiviteten som bestämdes med hjälp av Ames test. Målet med detta arbete har varit att undersöka vare sig mutageniciteten för MX och dess analogier kan även bestämmas genom att beräkna Es,min, Vs,max och aktiveringsenergin. Reaktionen som undersöktes var en Michael additionsreaktion  mellan amingruppen på kvävebasen guanin och betapositionen på MX och dess analogier. Av den anledningen utvärderades parametrarna (Es,min, Vs,max och aktiveringsenergin) vid betapositionen. De beräknade värdena för Es,min var korrelerade med biologiska aktiviteten. Även aktiveringsenergierna för MX och dess analogier beräknades vid betapositionen och korrelerades sedan med biologiska aktiviteten och Es,min värdena. Om en statistiskt signifikant korrelation observerades mellan aktiveringsenergin och Es,min värdena, hade detta varit en indikation att Es,min värden kan användas för att ersätta aktiveringsenergin. Es,min värden har en jämförelsevis låg beräkningskostnad. Dock observerades ingen statistiskt signifikant korrelation mellan Es,min värdena och biologiska aktiviteten. Vidare observerades ingen statistiskt signifikant korrelation mellan aktiveringsenergin och biologiska aktiviteten och/eller Es,min värdena. Därmed fanns flera indikationer att den tänkta reaktionsmekanismen var felaktig. Under efterforskningen hittades en studie som visade att en-elektronreduktionsmekanismen var den mest troliga reaktionsmekanismen för den undersökta reaktionen. Detta kan vara en förklaring till varför en statistiskt signifikant korrelation kunde observeras mellan LUMO och biologiska aktiviteten, medan ingen korrelation observerades för Es,min, Vs,max och aktiveringsenergin mot biologiska aktiviteten. Avsaknaden av en korrelation för dessa parametrar anses bero på att den föreslagna reaktionsmekanismen var felaktig. Vidare studier hade behövts för att undersöka dessa parametrars förmåga att kunna förutse mutagenicitet. / Mutagenicity of various compounds is traditionally predicted by conventional in vivo and in vitro methods. However, transitioning to in silico methods would be beneficial both ethically and environmentally. The descriptors that can be used to predict mutagenicity are the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energy, activation energy, the local minimum / maximum electrostatic potential energy (Vs,min/Vs,max), the minimum local electron attachment energy (Es,min), etc. The activation energy is a descriptor that can predict mutagenicity accurately provided that the reaction mechanism is known or can be assumed. However, determining the activation energy is computationally costly. Mutagen-X (MX) and its analogues (compounds with the same backbone but different functional groups, 29 compounds in total), are compounds of which the mutagenicity had been characterized by traditional means but recently also using an in silico method – molecular modeling. Molecular modeling had been successively employed in the study by Kari Tuppurainen [Source]; the LUMO of MX and its analogues had been computed and, importantly, the obtained values demonstrated a statistically significant correlation with the biological activity determined using Ames test. The aim of this thesis was to investigate whether the mutagenicity of MX and its analogues could also be determined by computing Es,min, Vs,max and the activation energy. The studied reaction was a Michael addition reaction between an amine group on the guanine nucleobase and the beta position of MX and its analogues. Therefore, the studied parameters (Es,min, Vs,max and the activation energy) were evaluated at the beta position. The computed Es,min values were correlated with the biological activity. Activation energies for MX and its analogues were also computed at the beta position and then correlated with the biological activity and Es,min values.  If a highly statistically significant correlation between the activation energy and Es,min values at the beta position would have been observed, that would indicate that Es,min values  could be used as a substitute for the activation energy. Es,min values have comparatively low computational cost. However, no statistically significant correlation between Es,min values and the biological activity was observed. Furthermore, no statistically significant correlation was observed between the activation energy and biological activity and/or Es,min values, respectively. Thus, there were several indications that the proposed reaction mechanism was incorrect. After consulting literature, we learned that the one electron reduction mechanism would be a more probable reaction mechanism. This could be an explanation as to why a highly statistically significant correlation could be observed for LUMO vs. the biological activity, whereas no correlation was observed for Es,min, Vs,max, the activation energy versus the biological activity. The absence of a correlation for these parameters is thought to be due to the proposed reaction mechanism being inaccurate. Additional studies would have to be performed to further investigate the predictive abilities for mutagenicity of the studied parameters.

O teste de Salmonella/microssoma é um ensaio biológico amplamente utilizado para avaliar o potencial mutagênico de substâncias que podem colocar em risco a saúde humana e a qualidade ambiental. A variável resposta é constituída pela contagem do número de colônias revertentes em cada placa, entretanto geralmente há dois efeitos confundidos, o de toxicidade e o de mutagenicidade. Alguns modelos foram propostos para a análise dos dados desses experimentos, que nem sempre apresentam bons ajustes e não consideram explicitamente interações. Há, ainda, poucas plataformas computacionais disponíveis que integram todas essas propostas e forneçam critérios para a seleção adequada de um modelo. Além disso, geralmente é difícil comparar os efeitos de diferentes substâncias sobre as várias linhagens da bactéria, então medidas com interpretação biológica direta são necessárias. Neste trabalho, foram investigadas as propriedades dos preditores dos modelos tradicionais, bem como o comportamento das distribuições amostrais dos estimadores dos parâmetros desses modelos, na presença de diversos níveis de superdispersão. Também, foram realizados experimentos com as linhagens TA98 e TA100 da bactéria, expostas aos inseticidas, metabolizados e não-metabolizados, Fipronil e Tiametoxam, dois agroquímicos bastante utilizados no Brasil. Aos dados desses experimentos foram ajustados diversos modelos, tanto aqueles tradicionalmente utilizados, quanto novos modelos, alguns baseados na regressão de Skellam e outros com interações explícitas. Para tal, foi obtida uma nova classe de modelos chamada de modelos não-lineares vetoriais generalizados e foi desenvolvido um pacote computacional em linguagem R, intitulado \"ames\", para o ajuste, diagnóstico e seleção de modelos. Por fim, foram propostas medidas de interesse biológico, baseadas nos modelos selecionados, para avaliação de risco e do comprometimento do material genético e intervalos de confiança bootstrap paramétrico foram obtidos. Dentre os modelos tradicionais, aqueles cujas distribuições amostrais dos estimadores possuem melhor aproximação normal foram os de Bernstein, Breslow e Myers. Estes resultados forneceram um critério prático para a seleção de modelos, particularmente nas situações em que as medidas de AIC e de bondade de ajuste, os testes de razão de verossimilhanças e a análise de resíduos ou são pouco informativos ou simplesmente não podem ser aplicados. A partir dos modelos selecionados, pode-se concluir que a interação do fator de metabolização é significativa para a linhagem TA98 exposta ao Fipronil, tanto com relação aos efeitos tóxicos quanto aos efeitos mutagênicos; que o mecanismo de ação do Tiametoxam sobre a linhagem TA98 é completamente diferente quando o produto está metabolizado; e que, para a linhagem TA100, não houve efeito de metabolização considerando ambos os agroquímicos. Baseando-se nas medidas propostas, pode-se concluir que o Tiametoxam oferece os maiores riscos de contaminação residual, ainda que o Fipronil apresente os maiores índices de mutagenicidade. / The Salmonella/microsome test is a widely accepted biological assay used to evaluate the mutagenic potential of substances, which can compromise human health and environment quality. The response variable in such experiments is typically the total number of reverts per plate, which, in turn, is the result of the confounded effects of mutagenicity and toxicity. Despite of some statistical models have already been established in the literature, they do not always fit well and neither explicitly consider interaction terms. Besides, there is just a number of available software able to handle these different approaches, usually lacking of global performance and model selection criteria. Also, it is often a hard task to compare the effects of different chemicals over the several available strains to perform the assay, and, thus, direct measures of biological implications are required. In this work, the properties of the predictors in each traditional model were investigated, as well as the behavior of the sampling distributions of the parameter estimators of these models, in different levels of overdispersion. Also, experiments using TA98 and TA100 strains were perfomed, by exposition to two insecticides, namely Fipronil and Thiamethoxam, currently used in Brazil, each of them prior and after to a metabolization processes. Then, the traditional models, empirical regression models based on the Skellam distribution and also compound mechanistic-empirical models with explicit interaction terms were fitted to the data. In order to use a single fitting framework, a new class of models was presented, namely the vector generalized nonlinear models, and a R language package, entitled \"ames\", was developed for fitting, diagnosing and selection of models. Finally, some measures of biological interest were approached based on the selected models for the data, in the contexts of risk evaluation and of DNA damage cautioning. Confidence intervals for such measures were provided using bootstrap percentiles. Among the traditional models, the ones from Bernstein, Breslow and Myers were those whose sampling distributions presented the best normal approximations. These results provided a practical criterion for model selection, particularly in situations where measures as AIC and goodness of fit, likelihood ratio tests, and residual analysis are non informative or simply cannot be applied. From the final selected models, it was inferred that the interactions between the metabolization factor is significative for TA98 strain exposed to Fipronil, regarding both, mutagenic and toxic effects; that the dynamics between mutagenicity and toxicity are different when Thiamethoxam is metabolized compared to when it is not; and that there was no evidence to consider metabolization factor interactions for the TA100 strain data exposed to neither of the insecticides. By appling the referred measures of biological interest, it was concluded that the use of Thiamethoxam provides greater residual contamination risks and that Fipronil causes higher mutagenicity indices.

Hohe Partikelemissionen und starke mutagene Wirkungen wurden nach der Verbrennung von Pflanzenöl in Dieselmotoren beobachtet. Diese Studie untersuchte die Hypothese, dass diese Ergebnisse durch die Menge der ungesättigten oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren aus pflanzlichen Ölen beeinflusst werden und dass Mischungen aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl mutagen sind. Drei verschiedene Pflanzenöle (Leinöl, LÖ; Palmöl, PÖ; Rapsöl, RÖ), Mischungen von 20% Pflanzenöl und 80% Dieselkraftstoff (B20) und 50% Pflanzenöl und 50% Dieselkraftstoff (B50) sowie herkömmlicher Dieselkraftstoff (DK) wurden in einem Dieselmotoren verbrannt. Die Abgase wurde auf partikuläre Emissionen und die mutagene Wirkung im Vergleich zu Emissionen von DK untersucht. Der Motor wurde im European Stationary Cycle betrieben. Die Partikelmasse wurde gravimetrisch gemessen während die Mutagenität unter Verwendung des bakteriellen Rückmutationsversuchs mit Tester Stämmen TA98 und TA100 bestimmt wurde. Bei der Verbrennung von LÖ entstand die größte Partikelmasse (PM). Im Vergleich zu DK war die lösliche organische Fraktion (LOF) besonders hoch. RO präsentiert die zweithöchste PM und LOF, gefolgt von PÖ, die kaum über DK lag. B50 zeigte die niedrigste Menge an PM während B20 so hoch lag wie DK. RÖ zeigte die höchste Anzahl an Mutationen der Pflanzenöle gefolgt von LÖ. PÖ war weniger mutagen, aber immer noch stärker als DK. B50 zeigte ein höheres mutagenes Potential als B20. Während PM und LOF stark mit dem Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren in den Pflanzenölen korrelierten hatte die Mutagenität eine signifikante Korrelation mit der Menge der gesamten vorhandenen ungesättigten Fettsäuren. Pflanzenölblends scheinen weniger mutagen als die reinen Öle zu sein und das mutagene Maximum im Vergleich zu Blends mit Biodiesel und DK verschobenen. Diese Studie unterstützt die Hypothese, dass die Zahl der Doppelbindungen in ungesättigten Fettsäuren von Pflanzenölen Bei Verbrennung in Dieselmotoren die Menge der emittierten Partikel und die Mutagenität des Abgases beeinflussen. Das Maximum der Mutagenität verschiebt sich bei Pflanzenölblends im Vergleich zu Biodieselblends. Weitere Untersuchungen müssen die kausalen Zusammenhang aufzuklären und wo das Maximum der Pflanzenölblends liegt.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucilaCME.pdf: 777399 bytes, checksum: 0872bb60e8e228e6574e4fe1b87a20f8 (MD5) Previous issue date: 2006-12-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The Pitimbu River is located at the oriental portion of the State of Rio Grande do Norte, including three importants cities named Maca?ba, Parnamirim e Natal. Although its high importance as a water source, which supplys great part of the South Zone of the Natal city, this river receives a large quantity of domestic and industrial waste water without treatment. The Pitimbu River headhas its river-head located in the city of Macaiba, goes through Parnamirim, then it flowing into at the Jiqui Lake in Natal. The aim of this study was to evaluate, qualitatively and quantitatively, the environmental quality of the Pitimbu River by genotoxicity bio-assays, which are important tools for genetics toxicological evaluation. In this work, five samples sites, distributed along the river, were used to collect water samples. Another point site, located near Jiqui lake, was used to collect drinkable water, which was treated by CAERN, the water treatment entreprise of Rio Grande do Norte. The following assays where used to evaluate the quality of these samples: Allium cepa assay; Comet assay; Micronuclei (MN) assay; and Ames test. For the Allium cepa assay, sixteen specimes where used for each water sample from the sample sites. In this assay both microscopic, like cytogenetic damage, and macroscopic aspects, as morphological variation were evaluated. Red blood cells from periferical blood of the Crenicichla menezesi native specie were used not only for the MN assay, but also for the Comet assay. These fishes were collected at different points on the Pitimbu River and the negative control was developed using fishes of the same species that were bring to the laboratory and maintained for 100 days in the optimal experimental conditions. For the Ames test, TA100, YG1042, TA98 and YG1041 strains were used in the directed method without metabolic activation. The results found by the Allium cepa assay showed that two water sample sites induced increase of mitotic index (IM). Additionally, compared to the control, all the water samples increased the chromossomal aberrations frequency and/or micronucleus. Among the sample sites, two also showed an abnormal growth rate in its root and two samples induced morphological alteration. With the MN test in red blood cells, a high frequence of MN was observed in tree sample. By comparing all the results obtained on the water sample points and with the negative control, a significant variation on the MN frequency was observed. Positive results were also observed for the same sample to water test by the Comet assay. These results allow concluding that the proposed specie Crenicichla menezesi has a good profile as a bio-indicator for the evaluation of environmental water quality and the MN and comet test can be usuful for in situ evaluation. By the Ames test, it was possible to detect the mutagenic activity on the waters from the Pitimbu River in different levels of mutagenicity. This result suggests that this river has several substances that induced changes directly to the DNA. The mechanisms involved to this phenomenon could be by both processes, by changing of the reading frame and by nucleotide substitution. These data set indicate the presence of mutagenic agents, which can represent in risk to biot and human beens / O rio Pitimbu localiza-se no litoral oriental do Estado do Rio Grande do Norte, mais precisamente na grande Natal, nos munic?pios de Maca?ba, Parnamirim e Natal. Embora se trate de um importante manancial, abastecendo parte da zona sul da capital do Estado, suas ?guas t?m sido alvo de dejetos industriais e dom?sticos, os quais n?o recebem tratamento adequado. O rio Pitimbu tem sua nascente situada no munic?pio de Maca?ba e des?gua na lagoa do Jiqu?, e parte em dire??o a praia de Pirangi, lan?ando suas ?guas no mar. O presente estudo teve como objetivo avaliar quantitativamente e qualitativamente a qualidade das ?guas do rio Pitimb?, atrav?s de bioensaios de genotoxicidade que s?o ferramentas de grande import?ncia nos estudos de gen?tica toxicol?gica. Neste trabalho foram coletadas amostras de ?gua de cinco pontos distribu?dos ao longo do rio e amostras da ?gua da lagoa do Jiqui ap?s tratamento feito pela CAERN (Companhia de ?guas e Esgotos do Rio Grande do Norte). Essas amostras foram analisadas atrav?s dos seguintes ensaios: teste de Allium cepa; o ensaio Cometa; o teste de Micron?cleo (MN); e o teste de Ames. Para realiza??o do teste em Allium cepa foram utilizados 16 indiv?duos para cada amostra testada, foram feitas an?lises dos aspectos microsc?picos (danos citogen?ticos) e macrosc?picos (varia??es morfol?gicas). Eritr?citos de sangue perif?rico da esp?cie nativa Crenicichla menezesi, foram utilizados tanto para execu??o do teste de MN como para o ensaio Cometa, os exemplares desta esp?cie foram coletados em diferentes pontos do rio Pitimbu e o controle negativo foi realizado com peixes da mesma esp?cie que foram trazidos para o laborat?rio e mantidos por 100 dias em condi??es ideais. Para execu??o do teste de Ames foram utilizadas as linhagens TA100, YG1042, TA98 e YG1041, sem ativa??o metab?lica, o qual foi realizado pelo m?todo direto. Os resultados obtidos no teste de Alium cepa monstraram que dois pontos de coleta de ?gua induziram altera??es no ?ndice mit?tico (?ndice de prolifera??o celular); al?m disso, todas as amostras de ?gua do rio induziram aumento na freq??ncia de aberra??es cromoss?micas e/ou de MN, em rela??o ao grupo controle. Dois dos pontos de coleta tamb?m apresentaram altera??o no crescimento da raiz e dois pontos produziram modifica??es morfol?gicas. Com o teste MN em eritr?citos uma alta freq??ncia de MN foi observada para tr?s amostras coletadas. Resultados positivos nas mesmas amostras teste tamb?m foram obtidos com o ensaio cometa. Estes resultados sugerem que a esp?cie Crenicichla menezesi pode ser considerado como um bom bioindicador para an?lise de qualidade ambiental e que os testes de MN e cometa s?o vi?veis para an?lise in situ. No teste de Ames, foi poss?vel detectar a presen?a de atividade mutag?nica nas ?guas do rio Pitimbu em diferentes n?veis de mutagenicidade, sugerindo a presen?a de compostos que agem de forma direta no DNA tanto por mudan?a do quadro de leitura quanto por substitui??o de pares de bases. Em conjunto os dados indicam a presen?a de agentes mutag?nicos, o que pode representar risco para a biota e os seres humanos