Esta pesquisa teve o objetivo de avaliar a eficiência de uma zona alagadiça (wertland) que ocorre nas dependências de uma usina situada em Santo Amaro da Purificação, Bahia, como medida de controle da contaminação proveniente de um barramento de escória contaminada por metais pesados. Inicialmente, foi proposto um levantamento anual com amostragens semanais das águas pluviais e superficiais da zona alagadiça, com o intuito de avaliar a eficiência da zona alagadiça, por meio do levantamento das concentrações dos metais oriundos dos processos de lixiviação e/ou solubilização da escória nos seus pontos de entrada e saída do sistema alagado e, concentrações e potencial disponibilidade dos metais retidos nos sedimentos da zona alagadiça. Foram selecionados os seguintes parâmetros: para as águas pluviais o pH e o volume da chuva; para as águas superficiais as concentrações dos metais Chumbo (Pb), Cádmio (Cd), Zinco (Zn), Cobre (Cu), Alumínio (Al), Manganês (Mn), Ferro (Fe), Magnésio (Mg) e Cálcio (Ca) e os parâmetros de suporte pH, Eh, condutividade, Oxigênio Dissolvido (OD) e temperatura. Para o solo e sedimento da zona alagadiça as concentrações dos metais Pb, Cd, Zn e Cu e, determinação por análise por extração seqüencial do total removido pelo sistema nas suas diversas fases e a potencial disponibilidade dos metais pesados. Todavia, uma modificação da estratégia de pesquisa teve que ser feita em função de uma decisão judicial que determinou o recobrimento da escória e do ponto de entrada da zona alagadiça. Em função do ocorrido, a pesquisa foi dividida em três etapas considerando os levantamentos efetuados antes, durante e depois do recobrimento. Os dados levantados nos cinco meses antes do recobrimento mostraram que os metais cádmio, chumbo, cobre e zinco estão sendo retidos pela zona alagadiça e, que este sistema foi eficiência de 100% para os metais cobre e zinco, 82% para o chumbo e 73% para o cádmio. Os parâmetros de suporte que influenciam a remoção destes metais foram o pH, entre neutro a alcalino, e Eh, na faixa de oxidação das águas superficiais, além da alta capacidade de troca catiônica da montmorilonita presente no sedimento. Quanto ao potencial de disponibilidade dos metais, cádmio, chumbo e zinco apresentam valores elevados, enquanto o cobre encontra-se preferencialmente concentrado na fase residual. A segunda etapa do levantamento realizada durante o recobrimento da escória demonstrou que ocorreu pouca migração dos metais da zona alagadiça, embora a empresa não tenha obedecido as normas técnicas para o recobrimento da escória. Na terceira etapa foi realizado levantamento na saída da zona alagadiça e da drenagem próxima ao rio Subaé. As análises levantadas demonstraram a grande disponibilidade do cádmio no sistema alagado, este mecanismo foi acionado a partir da erosão do solo contaminado disposto sobre a escória e a grande solubilidade do cádmio. Desta forma pode-se conclui que as zonas alagadiças estão sendo eficientes na retenção dos metais. A redução de sua área é indesejável, pois tende a diminuir sua eficiência, como sistema de controle da poluição das águas superficiais, recomenda-se a construção de nova zona alagadiça a jusante da existem. / A lead ore smaller which operated from 1960 to 1993 in Santo Amaro da Purificação, Bahia State, disposed of 490,000 tons of slag in a landfill situated in the situated in the industrial site. Earthworks formed a man-made wetland downstream of the slag landfill, which acted as a metal retaining systems, thus preventing further water pollution. This research aimed at investigating the efficiency of this wetland as a water pollution control system. The research plan scheduled weekly samplings of rainfall, rainwater pH and water runoff in two points corresponding to the input and the output of the wetland for determination of metals concentration (Pb, Cd, Cu, Zn, Al, Mn, Fe, Mg, Ca), as well as water pH, Eh, conductivity, temperature and dissolved oxygen (OD). In addition, soil and sediment in the wetland were sampled and analyzed for Pb, Cd, Zn and Cu by sequential extraction methods. However, a Court ruling following a lawsuit for environmental damage led to the slag being covered by clayish soil weeks after sampling began. As a consequence, the point where waters entered the wetlands has been covered. Hence, sampling in this point has been discontinued and a new sampling point was established downstream of the wetland, at a point where its waters flow into a river. Results showed that before cover-up, Pb, Cd, Cu and Zn were being retained in the wetland at rates reaching 100% for Cu and Zn, 82% for Pb and 73% for Cd. After cover-up, Cd was being released into the waters. Sequential extraction showed that only Cu is not available for leaching, since it is mostly concentrated in the insoluble phase. On the other hand, Pb, Cd and Zn are potentially available, thus could re-enter other media if wetland is disturbed. The wetland acts as an efficient device for retaining metals because of near neutral water pH, oxidizing water Eh, and the existence of montmorillonite clay in the sediments, which features high cationic exchange capacity. It is concluded that this involuntary wetland has been working, as an efficient system for water pollution control. The reduction in its size, due to the cover-up activities, is undesirable. Hence, a new constructed wetland is proposed downstream of the existing one. Then, we can end that the wetland of Plumbum this being efficient in the control of the metals, from when interferences anthropogenetic that maximize the capacity of support of this system don’t happen.

Esta tese apresenta a obtenção de sílica xerogel a partir de carvão de cascas de arroz e a modificação da sua superfície com um ligante orgânico tipo base de Schiff. O objetivo da utilização deste resíduo agroindustrial é a obtenção de um adsorvente capaz de atuar no tratamento de águas contaminadas contendo íons cádmio II, em uma concepção de valorização de resíduos. A sílica contida na biomassa foi obtida na forma de silicato de sódio através de extração química com solução de hidróxido de sódio, seguida de hidrólise e condensação do monômero através do processo solgel. A modificação da superfície da sílica com o ligante salen foi realizada utilizando o 1,2-dicloroetano como espaçador bifuncional. A sílica xerogel modificada foi avaliada através de análises de isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio (BET/BJH), difração de raios-X (DRX), análise química elementar (CHN), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e termogravimetria (TG/DTG). A análise elementar indicou que 0,341 mmol/g de 1,2-dicloroetano e 0,095 mmol/g de salen foi ancorado na superfície da sílica, que apresentou estabilidade térmica até 209°C e área de superfície específica de 106,4 m²/g. Foi realizado um estudo sobre a capacidade de adsorção de íons cádmio (II) pela sílica modificada e não modificada. Os resultados indicam a superior capacidade de adsorção de cádmio pela sílica modificada, em soluções com baixa concentração do íon. / This thesis presents the obtainment of silica xerogel by rice husk charcoal and its surface modification using an organic ligand type Schiff-base. The purpose of this agro-industrial residue utilization is the production of an adsorbent capable to remove heavy metals present in contaminated waters. The silica contained in the biomass was obtained by alkaline extraction in sodium silicate with hydrolysis through sol-gel process, and modified with salen, using 1,2-dichloroethane as bi-functional spacer. The modified xerogel silica was evaluated through analysis of nitrogen adsorption/desorption isotherms (BET/BJH), X-ray diffraction (XRD), chemical elementary analysis (CHN), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electronic microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TG/DTG). The elementary analysis pointed that 0,341mmol/g of the 1,2-dichloroethane and 0,095mmol/g of the salen was anchored to the silica surface, that presented thermal stability until 209°C and specific surface area of 106,4 m²/g. An evaluation about the ion cadmium II adsorption capacity of the silica modified and unmodified was performed. The results pointed to the superior cadmium adsorption capacity for the modified silica if low ion concentration solutions.

Orientador: Mary Anne Heidi Dolder, Sergio Luis Pinto da Matta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T09:49:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Predes_FabriciadeSouza_M.pdf: 1559316 bytes, checksum: e206924da33f15ad0daf61b7e2a85726 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: o cádmio (Cd) é um dos poluentes ambientais importantes que causam danos a vários órgãos e tecidos, incluindo os testículos. O objetivo deste trabalho é investigar o efeito protetor e curativo do extrato de G biloba (GbE) nos testículos de ratos adultos Wistar tratados com dose única de Cd. Trinta animais foram divididos aleatoriamente em 5 grupos que receberam: Grupo 1: água por 56 dias ( controle); Grupo 2: GbE por 56 dias; Grupo 3: CdClz (dose única) e água por 56 dias; Grupo 4: CdCh (dose única) e GbE por 56 dias (Cd + GbE); Grupo 5: pré-tratamento com GbE por 30 dias e CdCh no 31° dia (GbE-Cd). O GbE foi administrado diariamente na dose de 100 mg/Kg de peso corporal por gavagem. O cloreto de cádmio (CdCh) foi injetado intraperitonealmente em dose única de 3 umol/Kg de corporal. Após a coleta de sangue, os ratos foram fixados por perfusão com Kamovsky modificado. Fragmentos de testículo incluídos em metacrilato foram secionados na espessura de 3um e corados com azul de toluidina/borato de sódio 1% para estudo morfométrico em miCroscopia óptica. Para observação em microscópio eletrônico de transmissão fragmentos de testículo foram refixados com tetróxido de ósmio 1 % no mesmo tampão a 4°C, desidratados em acetona e incluídos em Epoxy. Cortes ultrafinos foram feitos com navalha de diamante e contrastados com acetato do uranila 2% e citrato de chumbo 2%. Os níveis de testosterona plasmática obtida por RIA não foram alterados neste estudo. Não houve alteração do peso corporal e testicular, do epidídimo e das glândulas acessórias, vesícula seminal e próstata além do índice gonadossomático. A proporção volumétrica e o volume absoluto dos componentes testiculares não alteraram após os tratamentos. O grupo 3 que recebeu somente Cd teve redução significativa no volume individual das células de Leydig. Entretanto, animais que receberam GbE como pré tratamento ou GbE após a dose de Cd não apresentaram esta redução. Isto sugere que GbE é eficaz em manter o volume das células de Leydig em ratos tratados com Cd. O número de células de Leydig não variou nos grupos estudados. Em microscopia eletrônica foram visíveis os efeitos do Cd nos testículos. Nas células de Sertoli foram observados vacuolização citoplasmática, alterações nas junções celulares e acúmulo de gotículas de lipídio e corpos residuais. Espaços intercelulares expandidos foram observados no epitélio germinativo. Cromatina irregularmente condensada e acrossoma anormal foram encontradas em espermátides alongadas. Algumas células endoteliais sofreram alterações morfológicas no núcleo e perderam algumas junções. As células de Leydig mostraram o citoplasma denso com organelas, como retículo endoplasmático liso e mitocôndrias, mal definidas. A administração de GbE após a dose de Cd mostrou-se eficaz em manter a ultraestrutura normal dos testículos do rato. Diferentemente, o pré-tratamento com GbE não foi eficaz em proteger o epitélio seminífero da toxicidade do Cd. Entretanto, as células de Leydig apresentaram morfologia normal com o retículo endoplasmático liso bem definido e numerosas mitocôndrias. Conclui-se que a administração de GbE por 56 dias após dose única de 3 umol de CdCh é capaz de proteger todo o parênquima testicular dos efeitos tóxicos do Cd. Entretanto, o pré-tratamento com GbE não protegeu o epitélio seminífero, mas foi eficaz em proteger as células de Leydig dos efeitos tóxicos do cádmio / Abstract: Cadmium is one of the important environmental pollutants that affect various organs and tissues, including the testis. The aim of this study was to investigate the protective and curative effect of G. biloba extract (GbE) on cadmium-induced testis damage of adult Wistar rats. Thirty rats were randomly divided in five groups that consisted in :Group 1: water for 56 days (control); Group 2: GbE for 56 days; Group 3: CdClz (single dose) and water for 56 days; Group 4: CdCh (single dose) and GbE for 56 days (Cd + GbE); Group 5: pre-treatment with GbE for 30 days and CdCh on the thirty-first day (GbE-+Cd).The GbE was administered daily in a dose of 100 mg/Kg BW by gavage. The cadmium chloride (CdCh) was injected i.p. in a single dosage of 3 umol/Kg BW. After blood collection, rats were fixed by whole-body perfusion in Karnovsky fixative. Methacrylate-embedded testis fi-agments were sectioned at 3um thickness and stained with toluidine blue/sodium borate 1 % for morphometric study in the light microscope. For electron microscopy transmission examination, testis fragments were post-fixed with 1 % osmium tetroxide in the same buffer at 4°C, dehydrated in acetone and embedded in epoxy resin. Ultrathin sections were cut with a diamond knife and stained with 2% uranyl acetate and 2% lead citrate prior to observation. Plasma testosterone values obtained by the RIA method were not modified in this study. No change occurred in the average of corporal and testicular weight, gonadosomatic index, epididymis and accessory glands weight. The volumetric proportion and absolute volume oftesticular componenfs did not change after the treatments. Group 3 had a significant reduction in Leydig cell individual volume. However, animals that received GbE as pre-treatment or GbE after a cadmium dose did not present this reduction of Leydig cell volume. This suggests that GbE is effective in maintaining Leydig cell volume in cadmium-damaged testis. The number ofLeydig cells did not vary in any group studied. In electron microscopy observations, this Cd dose caused visible alterations in the testis. Cytoplasmic vacuolation, disruption oftight junctions, accumulation oflipid droplets and residual bodies were observed in Sertoli cells. Expanded intracellular spaces were observed between the tubule cells. Irregularly condensed chromatin and abnormal acrosomes were found in late spermatids. Endothelium was affected, showing some disruption of tight junetions and morphologieally altered nuclei. Leydig eells showed a dense eytoplasm with poorly defined organelles sueh as SER and mitoehondria. The administration of GbE after the Cd dose is effeetive in maintaining almost normal rat testis ultrastructure. However, GbE pretreatment was not able to protect testis from Cd toxicity, since toxicity signals were observed in the seminiferous epithelium. However, Leydig cells showed the normal morphology with well-defined and abundant smooth endoplasmic reticulum and mitochondria. It can be concluded that, GbE administration for 56 days after a single dose of 3 umol of CdCh could protect the testicular parenchyma from Cd toxic effects. However, GbE pretreatment did not protect the seminiferous epithelium, although it was effective in protecting Leydig cells from Cd toxic effeets / Mestrado / Biologia Celular / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

A poluição ambiental por metais pesados tem aumentado muito devido às ações antropogênicas tais como as atividades industriais e o uso de fertilizantes fosfatados na agricultura. Entre os metais tóxicos encontrados no meio ambiente, o cádmio (Cd) é um dos que apresenta maior interesse clínico, uma vez que as intoxicações por esse metal são de difícil tratamento. O Cd pode afetar vários órgãos como o fígado, rins, pulmões, ovários, ossos, testículos e cérebro. A toxicologia do Cd é extremamente complexa e tem sido amplamente estudada, mas ainda não está completamente esclarecida. Sendo assim, o objetivo da presente tese foi investigar os efeitos da intoxicação por Cd sobre parâmetros comportamentais e memória, bioquímicos, hematológicos e a bioacumulação desse metal em diferentes tipos celulares de ratos expostos ao cloreto de Cd (CdCl2) ou ao Cd proveniente de batatas contaminadas, e ainda utilizar o antioxidante N-acetilcisteína (NAC) no tratamento deste tipo de intoxicação buscandose avaliar o seu possível efeito protetor. Para tal, foram realizados dois experimentos: a) ratos machos Wistar adultos foram expostos oralmente a 2 mg/kg de Cd e/ou 150 mg/kg de NAC, um dia sim e outro não, durante um período experimental de 30 dias; b) ratos machos Wistar recém desmamados ingeriram, durante 5 meses, dieta a base de bolo contendo 1, 5 ou 25 mg/kg de CdCl2 ou Cd presente em tubérculos de batatas crescidas na presença de 10 μM de CdCl2. A partir desses experimentos pode-se concluir que: a) A intoxicação por CdCl2 causa aumento na concentração de Cd nas estruturas cerebrais (cerebelo, estriado, hipotálamo, hipocampo e córtex cerebral), nos níveis de peroxidação lipídica e na atividade da enzima AChE nas diferentes estruturas cerebrais estudadas ocasionando prejuízos à memória dos ratos. Além disso, a NAC é capaz de diminuir os níveis de peroxidação lipídica e subsequentemente restaurar a atividade da AChE modulando assim, a neurotransmissão colinérgica e melhorando os processos cognitivos. Sendo assim, sugere-se que a NAC possa ser um fármaco promissor em terapias alternativas contra a neurotoxicidade induzida pelo Cd; b) A exposição ao CdCl2 promove um aumento na concentração de Cd no plasma, baço e timo, causa danos hematológicos, não altera a atividade da enzima NTPDase em linfócitos, diminui a atividade da AChE em linfócitos e sangue total bem como da BChE em soro de ratos. Além disso, a NAC foi eficaz em diminuir os efeitos danosos do Cd provavelmente por diminuir os níveis de Cd nos órgãos linfóides, reverter ou amenizar os danos hematológicos e relacionados aos leucócitos mesmo sem alterar a atividade das enzimas colinesterases; c) O CdCl2 aumenta a hidrólise de nucleotídeos de adenina em sinaptossomas de córtex cerebral e diminui em plaquetas de ratos. Provavelmente, o aumento na atividade das enzimas NTPDase e 5’-nucleotidase no SNC causado pelo Cd seja uma resposta compensatória do organismo uma vez que a rápida hidrólise de ATP e ADP favorece a produção de adenosina, uma molécula neuroprotetora. Por outro lado, em plaquetas o Cd causou uma diminuição na atividade da NTPDase e, não alterou a atividade da 5’-nucleotidase sugerindo que a possível elevação no nível de ATP e ADP conduza a um estado hipercoagulável nos ratos intoxicados por esse metal. Além disso, a NAC restaura a atividade dessas enzimas no SNC, mas não apresenta interferência sobre elas em plaquetas; d) A dieta prolongada com CdCl2 ou com Cd proveniente de batatas contaminadas ocasiona aumento no comportamento de ansiedade e prejuízo à memória de ratos o que provavelmente, seja resultado de uma concentração aumentada de Cd e de uma atividade aumentada da AChE e diminuída da Na+,K+-ATPase em diferentes estruturas cerebrais devido a esse metal. Em linhas gerais, os resultados obtidos na presente tese demonstram que apesar de todos os mecanismos propostos pelos quais o Cd poderia afetar o comportamento continuarem a gerar controvérsia, é evidente que a exposição ao CdCl2 tanto a curto quanto a longo prazo, bem como ao Cd proveniente de batatas contaminadas interfere nas funções cerebrais aumentando a concentração de Cd, diminuindo ou aumentando a atividade da AChE, aumentando a lipoperoxidação bem como diminuindo a atividade da Na+,K+-ATPase em diferentes estruturas cerebrais, consequentemente sendo prejudicial ao comportamento animal, como memória e ansiedade. O Cd afeta sistematicamente o organismo dos animais estando presente tanto no plasma, quanto nos órgãos linfóides e no encéfalo alterando, assim, a atividade das enzimas NTPDase, 5’-nucleotidase, AChE e BChE de diferentes tipos celulares. Além disso, a NAC é capaz de reverter ou amenizar vários efeitos danosos causados pelo Cd sugerindo que este fármaco possa ser considerado após estudos adicionais um importante aliado em terapias contra a intoxicação por esse metal. / The environmental pollution by heavy metals has increased greatly due to anthropogenic activities such as industrial activities and the use of phosphate fertilizers in agriculture. Among the toxic metals found in the environment, cadmium (Cd) is a metal that presents the greatest clinical interest, since poisoning by this metal is difficult to treat. Cd may affect various organs such as liver, kidneys, lungs, ovaries, bones, testes and brain. The toxicology of Cd is extremely complex and has been widely studied, but it is not yet fully elucidated. Therefore, the objective of this thesis was to investigate the effects of Cd intoxication on memory as well as behavioral, biochemical, hematological and bioaccumulation parameters of this metal in different cell types of rats exposed to Cd chloride (CdCl2) or Cd from contaminated potatoes. Also, we investigated the antioxidant N-acetylcysteine (NAC) in the treatment of this type of poisoning seeking to evaluate its possible protective effect. Two experiments were performed: i) adult male Wistar rats were exposed orally to 2 mg/kg Cd and/or 150 mg/kg NAC, every other day for 30 days; ii) weaned male Wistar rats fed for 5 months, cake-based diet containing 1, 5 or 25 mg/kg CdCl2 or Cd present in tubers of potatoes grown in the presence of 10 μM of CdCl2. From these experiments we conclude: Firstly, CdCl2 intoxication caused an increase in the Cd concentration in brain structures (cerebellum, striatum, hypothalamus, hippocampus and cerebral cortex), in the levels of lipid peroxidation, and in the AChE activity of different brain structures studied causing damage to memory of rats. NAC was able to reduce the levels of lipid peroxidation and subsequently restore the AChE activity, modulating thereby the cholinergic transmission and improving the cognitive processes. Thus, NAC may be a promising drug for alternative therapies against neurotoxicity induced by Cd. Secondly, the exposure to CdCl2 increased the Cd concentration in plasma, spleen and thymus, caused damages in the hematological parameters, did not alter the NTPDase activity in lymphocytes as well as decreased the AChE activity in lymphocytes and whole blood and the BChE activity in serum of rats. NAC was effective in reducing the harmful effects of Cd probably by decreasing the levels of Cd in the lymphoid organs, reversing or minimizing the hematological damage and related to leukocytes even without changing the activity of cholinesterases. Thirdly, CdCl2 increases the hydrolysis of adenine nucleotides in synaptosomes of cerebral cortex and decreases in platelets of rats. The increase in the NTPDase and 5'-nucleotidase activities in CNS caused by Cd could be a compensatory response of the organism since the rapid hydrolysis of ATP and ADP favors the production of adenosine, a neuroprotective molecule. On the other hand, Cd decreased the NTPDase activity and did not alter 5'-nucleotidase activity in platelets suggesting that the possible increase in the ATP and ADP levels could lead to a hypercoagulable state in rats intoxicated with this metal. NAC restores the activity of these enzymes in the CNS, but had no interference in platelets. Finally, the prolonged diet with CdCl2 or Cd from contaminated potatoes resulted in an increased anxiety-like behavior and damaged memory of rats which was likely to be a result of the increased concentration of Cd, the increased AChE activity and decreased Na+,K+-ATPase activity in the different brain structures studied. In general, the results obtained in this thesis show that despite all the proposed mechanisms by which Cd could affect the behavior still generate controversy, it is clear that the exposure to CdCl2 at both short and long terms as well as to Cd from contaminated potatoes interferes the brain function by increasing Cd concentration, decreasing or increasing the AChE activity, increasing lipid peroxidation and decreasing Na+,K+-ATPase activity in several brain structures, thus being detrimental to the animal behavior influencing memory and anxiety. Cd affected systematically the animal body since it is present in plasma, lymphoid organs and brain, changing the activity of the enzymes NTPDase, 5'-nucleotidase, AChE and BChE of different cell types. In addition, NAC was able to reverse or ameliorate several deleterious effects caused by Cd suggesting that this drug may be, after additional studies, considered an important factor in therapies against intoxication by this metal.

A poluição ambiental causada por resíduos de metais tóxicos é muito relevante pelo seu amplo uso em processos industriais e agrícolas, sendo que muitos efluentes chegam ao ambiente aquático sem qualquer tratamento. A contaminação da água com estes poluentes tornaram-se iminentes e, consequentemente efeitos adversos são inevitáveis em humanos, plantas e animais, onde um dos táxons mais atingidos são os peixes. O peixe zebra (Danio rerio) é uma espécie muito utilizada como modelo experimental em diversas áreas, como neurociências e toxicologia. Evidências demonstram que nucleotídeos e nucleosídeos da adenina exercem efeitos sinalizadores no espaço extracelular por meio da ativação de receptores específicos. A inativação do sinal mediado pelo ATP extracelular é realizada por uma família de enzimas denominadas ectonucleotidases, na qual se destacam as NTPDases (nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases) e a ecto-5'-nucleotidase. Após hidrólise pelas ectonucleotidases, o ATP produz o nucleosídeo adenosina. A adenosina pode ser desaminada pela enzima adenosina desaminase (ADA), gerando inosina. Evidências demonstram que o ATP é coliberado com a acetilcolina em terminais colinérgicos. A acetilcolina é uma molécula transmissora que age nos receptores muscarínicos e nicotínicos e seu catabolismo é promovido pela enzima acetilcolinesterase (AChE). Nosso laboratório já demonstrou a presença de diferentes membros da família das NTPDases e da família da ADA, além de uma ecto-5'-nucleotidase em cérebro de peixe zebra. A presença da enzima AChE também já foi descrita nesta espécie. No capítulo I foi testado o efeito in vitro do zinco e cádmio na atividade da AChE e das ectonucleotidases em cérebro de peixe zebra. Ambos os metais não alteraram a atividade da AChE. A hidrólise de ATP teve um aumento na presença de 1 µM de zinco (17 %) e a hidrólise de AMP teve um aumento dose dependente nas concentrações 0,5 e 1 µM de zinco (188 % e 199 %). Após a exposição a 0,5 e 1 µM de cádmio, a atividade ATPásica foi aumentada significativamente (53 % e 48 %). O cádmio na faixa de 0,25 a 1 µM inibiu a hidrólise de ADP de forma dose-dependente (13,4 - 69 %). A atividade da ecto-5'-nucleotidase foi inibida (38 %) apenas na presença de 1 µM de cádmio. No capítulo II foi investigado o efeito da exposição ao alumínio na atividade da AChE cerebral e em parâmetros comportamentais em peixe zebra. A exposição in vivo a 50 µg/L de AlCl3 durante 96 h a pH 5,8 aumentou significativamente (36 %) a hidrólise de acetiltiocolina em cérebro de peixe zebra. Não foram observadas mudanças na atividade da AChE quando os peixes foram expostos a mesma concentração de AlCl3 em pH 6,8. RT-PCR semi-quantitativo não demonstrou alterações significativas nos níveis de expressão do RNAm do gene da ache em cérebro de peixe zebra. Concentrações in vitro de AlCl3 variando de 50 a 250 µM aumentaram a atividade da AChE (28 a 33 %). Além disso, animais expostos ao AlCl3 em pH 5,8 apresentaram uma diminuição na atividade locomotora, avaliada pelo número de cruzamentos (25 %), distância viajada (14,1 %) e velocidade máxima (24 %). No capítulo III, foi verificado o efeito de metais tóxicos na atividade e expressão da ADA em frações solúveis e de membrana em cérebro de peixe zebra. Dos metais testados, apenas o mercúrio foi capaz de inibir a desaminação da adenosina em ambas as frações in vitro. A inibição foi observada de 5 a 250 µM de HgCl2 (84,6 - 92,6 %) na fração solúvel enquanto nas frações de membrana a inibição variou de 50 a 250 µM (20,9 - 26 %). A exposição in vivo do peixe zebra a 20 µg/L de HgCl2 foi avaliada após exposição aguda (24 h) e subcrônica (96 h). A atividade da ADA na fração solúvel foi inibida após a exposição aguda (24,5%) e subcrônica (40,8%) enquanto que a atividade da ADA na fração de membrana foi inibida somente após a exposição subcrônica (21,9 %). Em contraste, não foram observadas mudanças na expressão dos genes da ADA após os tratamentos. Nossos resultados apresentados demonstraram que as enzimas envolvidas na degradação de nucleotídeos e nucleosídeos (NTPDase, 5'-nucleotidase e ADA) e a acetilcolinesterase são afetadas por metais tóxicos em cérebro de peixe zebra. Além de serem possíveis alvos da neurotoxicidade dos metais, a alteração destas atividades enzimáticas pode ser utilizada como bioindicador da presença ambiental destes poluentes. / The environmental pollution caused by toxic metals is relevant due to its widespread use in industrial and agricultural process, and many effluents enter in the aquatic environment without treatment. The contamination of water by toxic metals has become imminent and, consequently, adverse effects are inevitable in humans, plants, and animals, which fish are one of the most affected taxons. Zebrafish (Danio rerio) is a specie consolidated as a model system in many research areas, including neuroscience and toxicology. Evidence has show that nucleotides and nucleosides exert signaling effects at the extracellular space by the activation of specific receptors. The inactivation of extracellular ATP signaling is promoted by a family of enzymes named ectonucleotidases, whivh inlude NTPDases (nucleoside triphosphate diphosphohydrolases) and ecto-5'-nucleotidase. After hydrolysis promoted by ectonucleotidases, ATP forms the nucleoside adenosine. The adenosine could be deaminated by the enzyme adenosine deaminase (ADA). Evidence demonstrates that ATP is coreleased with acetylcholine in cholinergic terminals. Acetylcholine is a transmitter molecule that acts on muscarinic and nicotinic receptors and its catabolism is promoted by acetylcholinesterase (AChE) activity. Our laboratory has already characterized NTPDases, ecto-5'-nucleotidase and ADA activity in zebrafish brain. The AChE activity has been reported in this specie. In chapter I we tested the in vitro effect of zinc and cadmium on AChE and ectonucleotidase (NTPDase and ecto-5-nucleotidase) activities in zebrafish brain. Both zinc and cadmium treatments did not alter significantly the zebrafish brain AChE activity. ATP hydrolysis presented a significant increase at 1 mM zinc (17 %) and the AMPase activity had a dose-dependent increase at 0.5 and 1µM zinc exposure (188 % and 199 %). After cadmium treatment, ATPase activity was significantly increased (53 % and 48 %) at 0.5 and 1 µM, respectively. Cadmium, in the range 0.25-1 µM, inhibited ADP hydrolysis in a dose-dependent manner (13.4-69 %). Ecto-5-nucleotidase activity was only inhibited (38 %) in the presence of 1 µM cadmium. In chapter II we have investigated the effect of aluminum exposure on brain AChE activity and behavior parameters in zebrafish. In vivo exposure of zebrafish to 50 µg/L AlCl3 during 96 h at pH 5.8 significantly increased (36 %) acetylthiocholine hydrolysis in zebrafish brain. There were no changes on AChE activity when fish were exposed to the same concentration of AlCl3 at pH 6.8. Semi-quantitative RT-PCR has not shown significant alterations on the expression levels of ache mRNA gene in zebrafish brain. In vitro concentrations of AlCl3 varying from 50 to 250 µM have increased AChE activity (28 to 33 %, respectively) Moreover, we observed that animals exposed to AlCl3 at pH 5.8 presented a significant decrease in locomotor activity, as evaluated by the number of line crossings (25 %), distance traveled (14.1 %) and maximum speed (24 %). In chapter III we have investigated the effects of toxic metals on soluble and membrane ADA activity and gene expression in zebrafish brain. Regarding the metals tested, only HgCl2 was able to inhibit the adenosine deamination in vitro in both fractions. The inhibition was observed from 5 to 250 µM HgCl2 (84.6 - 92.6 %) in soluble fraction while in membrane fractions the inhibition varied from 50 to 250 µM (20.9 - 26 %). The in vivo exposure of zebrafish to 20 µg/L of HgCl2 was evaluated after acute (24 h) and subchronic (96 h) treatments on ADA activity in soluble and membrane fractions. The ADA activity from soluble fraction was inhibited after both acute (24.5 %) and subchronic (40.8 %) exposures whereas the ADA activity from brain membranes was inhibited only after subchronic exposure (21.9 %). In contrast, semi-quantitative RT-PCR analysis showed that HgCl2 was not able to modulate the ADA gene expression. Our results have show that the enzymes involved in the degradation of nucleotides and nucleosides (NTPDase, 5'-nucleotidase and ADA) and AChE are modulated by toxic metals in zebrafish brain. Besides been a possible target in the neurotoxicity mediated by metals, the alteration of these enzyme activities can be used as bioindicator of the environmental presence of these pollutants.

É bem conhecido que muitos efeitos tóxicos do cádmio (Cd) resultem da ação da interação com metais essenciais, incluindo zinco (Zn). Sendo um poluente ambiental, a exposição à Cd conduz a distúrbios no conteúdo e atividade de Zn no organismo, representando importante via para o desenvolvimento de sua toxicidade. Evidências suportam que Zn pode reduzir os efeitos do Cd, prevendo ou reduzindo a ação tóxica deste metal, enquanto que a deficiência de Zn pode intensificar a toxicidade de Cd. Com base nisto, este trabalho buscou investigar (1) o efeito da interação Zn-Cd sobre o tecido hepático de ratos adultos, por representar um importante alvo biológico à ação dos metais e (2) se estes efeitos são estendidos ao SNC mesmo protegido pela barreira hemato-encefálica. Através da avaliação de parâmetros bioquímicos, como [delta]-aminolevulinato-desidratase e metalotioneína, os resultados encontrados suportam a sobreposição do efeito tóxico de Cd sobre as funções essenciais de Zn, entretanto existe diferença entre os tecidos quanto ao mecanismo protetivo exercido sobre a toxicidade de Cd. Além disso, obtemos dados sobre os níveis de MT que contrapõem suas funções benéficas previamente descritas. Em resumo, essa dissertação reforça a ação tóxica de Cd por vias biológicas comuns ao Zn e expõe diferenças entre o tecido hepático e o SNC quanto ao mecanismo interativo. / It is well known that many toxic effects of cadmium (Cd) results from the action of the interaction with essential metals, for example zinc (Zn). Cd is an environmental pollutant, which exposure leads to disturbance in the content and atividade of Zn in the body. Evidences indicate that Zn can reduce the effects of Cd for provide or reduce the toxic action of this metal, whereas Zn deficiency can intensify the toxicity of Cd. On account of this, our study aimed investigate (1) the effect of Zn-Cd interaction on the liver tissue of adult rats, which represents important biological target for action of the metals and (2) if these effects are extended to the CNS even protected by the blood-brain barrier. Through the evaluation of biochemical parameters, as [delta]-aminolevulinate-dehydratase ([delta]-ALA-D) and metallothionein (MT), the results support the overlap of the toxic effect of Cd on the essential functions of Zn; however there is difference between the tissues on the protective mechanism exerted on the toxicity of Cd. Furthermore, we obtain data on the levels of MT that contrast to their beneficial functions previously described. In summary, this work reinforces the toxic effect of Cd by biological pathways common to the Zn and explains differences between the liver tissue and CNS in relation to the interactive mechanism.

Na atualidade pesquisam-se métodos que possam avaliar apropriadamente o risco potencial ao ambiente e ao homem de elementostraço contidos em fertilizantes que são adicionados ao solo. Cádmio, níquel e chumbo são tóxicos aos vegetais, aos animais e ao homem. Seus teores naturais no solo não oferecem risco, porém são aumentados no ambiente devido a adições antropogênicas de agrotóxicos, de lodos de estações de tratamentos, de fertilizantes, entre outros. Os objetivos deste trabalho foram: a) avaliar os teores de Cd, Ni e Pb em fertilizantes fosfatados e em áreas aonde houve aplicação de altas doses deste insumo; b) avaliar, mediante extrações seqüenciais em quais frações do solo o Cd, o Ni e o Pb estão associadas e c) avaliar a capacidade de adsorção do cádmio, chumbo e níquel em dez amostras de solos. Os teores de Cd e Pb das amostras de fertilizantes fosfatados avaliadas com extração pelo método USEPA 3051A e por ácido cítrico 20 g L-¹ foram inferiores aos limites considerados como seguros pela legislação brasileira, assim como os encontrados em áreas que receberam altas taxas de aplicação de fertilizantes. Os atributos químicos e mineralógicos das amostras de solos afetaram a distribuição dos elementos-traço nas frações extraídas seqüencialmente. Os solos apresentaram capacidades diferenciadas em adsorver Cd, Ni e Pb e houve competição entre eles pelos sítios de adsorção do complexo sortivo do solo, sendo o cádmio o metal mais afetado. / Current studies are searching for methods that can properly evaluate the potential risk to the environment and humans from trace-elements contained in fertilizers that are added to soil. Cadmium, nickel, and lead are toxic to plants, animals, and humans. Their natural levels in soils do not offer risk, but are increased in the environment due to anthropogenic additions of pesticides, of mud from treatment plants, sewage sludge, and fertilizer, among others. The objectives of this study were: a) to evaluate Cd, Ni and Pb concentrations in phosphate fertilizers and in soils where there were applied in high doses, b) to evaluate by sequential extractions in which fractions of soil Cd, Ni and the Pb were associated c) to evaluate the capacity for adsorption of cadmium, lead and nickel in ten soil samples. The levels of Cd and Pb samples of phosphate fertilizers evaluated with USEPA 3051A method and citric acid 20 g L-¹ were below the limits deemed safe by the Brazilian legislation, as well as those found in areas that received heavy fertilization. The mineralogical and chemical attributes of soil samples affected the distribution of trace elements in the fractions extracted sequentially. The soils had different capacities to adsorb Cd, Ni and Pb and there was a competition between them for the sites of adsorption of the soil sortive complex and cadmium was the metal most affected.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5265_1.pdf: 13873428 bytes, checksum: 26bf6010c60d0c91b603763e90054607 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nos últimos anos, os efeitos de confinamento quântico em nanocristais semicondutores (pontos quânticos) têm atraído bastante interesse devido às suas novas propriedades ópticas e também ao grande potencial para aplicações em sistemas biológicos. Neste trabalho utilizamos pontos quânticos como marcadores fluorescentes em amostras biológicas. Adaptamos protocolos para marcação de cromossomos humanos, neurônios e glioblastomas e formas infectantes do Trypanosoma cruzi, causador da doença de Chagas. As nanopartículas de sulfeto de cádmio (CdS) foram sintetizadas em solução aquosa e passivadas com Cd(OH)2. A agregação das partículas foi evitada com íons de polifosfato. As nanopartículas de CdS/Cd(OH)2 foram funcionalizadas com poli(etileno glicol) (PEG) e glutaraldeído para verificarmos seu desempenho como marcadores biológicos. As propriedades ópticas das amostras foram estudadas por espectroscopia de absorção, excitação e emissão e a caracterização morfológica foi realizada por microscopia eletrônica de transmissão. Obtivemos imagens de fluorescência por microscopia confocal mostrando claramente a marcação fluorescente em cromossomos humanos, neurônios, glioblastomas e formas infectantes do Trypanosoma cruzi. Utilizando diferentes funcionalizantes foi possível comparar diferentes marcações para as amostras biológicas estudadas. Com isso, podemos indicar o melhor protocolo, utilizando nanopartículas de semicondutores para marcações de diferentes sistemas biológicos. Os quantum dots funcionalizados com glutaraldeído apresentou bons resultados para amostras fixadas (cromossomos), enquanto que o poli(etileno glicol) (PEG) foi essencial para marcações de amostras vivas (neurônios, glioblastomas e formas infectantes de T. cruzi)

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:26:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1157_1.pdf: 2359120 bytes, checksum: a6facec530ee646a6ee4bd681eece0ea (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nanopartículas fluorescentes de materiais semicondutores, também conhecidas como pontos quânticos (PQs), apresentam-se como uma alternativa promissora em biomarcação frente aos fluoróforos convencionais. Contudo, para tal, faz-se necessário que pesquisas sejam direcionadas para suprir os problemas relacionados à bioconjugação, tais como: (1) obtenção de PQs funcionalizados robustos e reprodutíveis, (2) desenvolvimento de técnicas de conjugação flexíveis e, (3) aplicação de novos métodos para a caracterização do bioconjugado. Nesse sentido, a albumina sérica bovina (ASB), uma proteína plasmática, foi escolhida como sistema modelo para o desenvolvimento de um protocolo de bioconjugação, visando a preparação de imunocomplexos baseados em ligantes bioespecíficos, a serem empregados em fluoroimunoensaios heterogêneos (FIH) para o diagnóstico de doenças através de testes sorológicos. No presente trabalho foram sintetizadas dispersões coloidais core-shell (núcleo-casca) do tipo II-VI de Telureto de Cádmio/Sulfeto de Cádmio (CdTe/CdS) em meio aquoso com as quais realizou-se o processo de conjugação com ASB via agentes de comprimento zero. No estudo do CdTe/CdS, as propriedades estruturais foram estimadas utilizando-se microscopia eletrônica de transmissão convencional e de alta resolução e difração de Raios-X (dmédio = 3 nm, estrutura cúbica tipo blenda de Zinco). As propriedades ópticas (absorção, emissão e excitação) evidenciaram intensidade de emissão máxima na região entre 520 a 550 nm. Os PQs de CdTe/CdS foram empregados em marcações de formas promastigotas de Leishmania chagasi e linfócitos para investigar sua viabilidade, e analisados por microscopia confocal e citometria de fluxo, respectivamente. A obtenção do conjugado CdTe/CdS-ASB foi evidenciada por detecção quantitativa de fluorescência em placas de poliestireno como substrato, comumente usadas em FIH. Estes bioconjugados foram caracterizados por dicroismo circular e técnicas espectroscópicas. Os resultados revelaram um protocolo de bioconjugação eficiente para o CdTe/CdS-ASB e sua confirmação por uma análise rápida, simples e de baixo custo, bem como êxito no emprego de PQs de CdTe/CdS como biomarcador

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-03-27T18:47:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Brígida Maria Villar da Gama_final.pdf: 2712176 bytes, checksum: 3f4942f50259e73bb4ef1389562092a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-27T18:47:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Brígida Maria Villar da Gama_final.pdf: 2712176 bytes, checksum: 3f4942f50259e73bb4ef1389562092a5 (MD5) Previous issue date: 2016-07-14 / PRH-28 / O fenol e Cd+2 são contaminantes presentes nos efluentes das etapas de processamento da indústria do petróleo. Esses contaminantes são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. Dessa forma é necessária a remoção de fenol e Cd+2 antes do descarte dos efluentes em corpos hídricos. Nesse contexto, a adsorção desempenha um papel de destaque em função de sua eficiência na remoção de contaminantes em efluentes. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da casca de amendoim como adsorvente (RS) e como precursor de carvão carbonizado (CC) e carvões ativados com ar sintético (CA) para remoção de fenol e/ou Cd+2 em soluções. O CC foi preparado a partir de pirólise e CA preparado a partir da pirólise seguida de ativação física com ar sintético. Foi realizada a caracterização dos adsorventes pelos métodos de determinação da área superficial (BET), difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR) e ponto de carga zero (pHpcz). Todos os experimentos foram realizados em pH natural das soluções. O efeito da massa de adsorvente em solução, estudos cinético e de equilíbrio para sistemas monocomponente, e competição entre fenol e Cd+2 em sistema bicomponente foram avaliados. Foi observado um aumento na área superficial e volume dos poros após a ativação. Na TGA foram observadas três perdas de massa, devido à perda de umidade e degradação da biomassa. Na análise de DRX foi possível identificar que ambos os materiais possuem estrutura predominantemente amorfa. Pela análise de FT-IR identificou-se picos referentes a grupos hidroxilas, carboxílicos e carbonilas em RS, CC e CA com diferentes intensidades para antes e após o contato com adsorvato. Os pHpcz foram de 6,9 para RS, 7,9 para CC e 10,0 para CA, apresentando carga superficial favorável a adsorção de fenol. O estudo do efeito da massa do adsorvente indicou melhor relação massa/volume de 0,1 g em 50 mL de solução. Através desse estudo foram selecionados os adsorventes com maior capacidade adsortiva (q em mg.g-1), utilizados nos estudos cinéticos e de equilíbrio. A evolução cinética foi rápida atingindo o equilíbrio em torno de 180 minutos. Não ocorreu diferença significativa entre os modelos cinéticos avaliados, exceto para o Cd+2 o modelo pseudo primeira ordem apresentou diferença significativa. Com base no modelo de Weber-Morris, o processo adsortivo é controlado por dois ou mais mecanismos. Para o equilíbrio de adsorção do fenol os modelos de Langmuir, Freundlich e Langmuir-Freundlich não apresentaram diferença significativa para o CC quando comparado, pelo Teste F. Para o CA foi observado diferença entre o modelo de Langmuir-Freundlich em relação aos demais modelos, já para o estudo do equilíbrio do Cd+2 o comportamento foi inverso. A capacidade adsortiva máxima do CC foi de 16,32 ± 4,30 mg.g-1 e 34,73 ± 4,93 mg.g-1 para adsorção de fenol e Cd+2, respectivamente. Para CA foi de 21,00 ± 2,11 mg.g-1 para fenol e 75,43 ± 6,82 mg.g-1 para Cd+2. Para o sistema bicomponente foi constatado o efeito de sinergismo da mistura para fenol e antagônico para Cd+2. Os resultados demonstraram o potencial técnico carvões para remoção de fenol e Cd+2 em soluções aquosas compatibilizando as questões ambientais. / Phenol and Cd+2 are contaminants found in effluents from the oil industry processing stages. These contaminants are harmful to human health and the environment. Therefore, the removal of phenol and Cd+2 before effluent disposal into water bodies is required. In this context, the adsorption plays an important role due to its efficiency in removing contaminants in wastewater. This study aimed to evaluate the efficiency of peanut shell as adsorbent (RS), carbonized coal precursor (CC), and activated coals with synthetic air (CA) in removing phenol and/or Cd+2 in solution. The CC was prepared from pyrolysis and the CA was prepared from the pyrolysis followed by physical activation with synthetic air. The adsorbents characterization was performed by the following methods: determination of the surface area (BET), X-Ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), infrared spectroscopy (FT-IR), and point of zero charge (pHpzc). All experiments were performed in the natural pH of the solutions. The effect of the adsorbent mass in solution, kinetic and equilibrium studies for one-component systems, and the competition between phenol and Cd+2 in two-component systems were evaluated. An increase was observed in the surface area and in the pores volume after activation. Three mass losses were observed in the TGA, loss of moisture and degradation of biomass. In the XRD analysis, it was possible to identify that both materials have a predominantly amorphous structure. By the FT-IR analysis, peaks related to hydroxyl groups, carboxylic acids and carbonyls in RS, CC and CA with different intensities before and after the contact with adsorbate were identified. The pHpzc values were 6,9 for RS, 7,9 for CC and 10,0 for CA, with surface charge favorable to the adsorption of phenol. The study of the adsorbent mass effect indicated better mass/volume ratio of 0,1 g in 50 mL of solution. Through this study, adsorbents with higher adsorption capacity (q in mg.g-1) used in kinetic and equilibrium studies were selected. The kinetic evolution was quick, reaching the equilibrium around 180 minutes. There was no significant difference between the kinetic models evaluated, except for the Cd+2 in which the pseudo first-order model showed a significant difference. Based on the Weber-Morris model, the adsorptive process is controlled by two or more mechanisms. For the phenol adsorption equilibrium, the Langmuir, Freundlich and Langmuir-Freundlich models showed no significant difference to the CC when compared by the F-test. Also, there was observed difference for the CA between the Langmuir-Freundlich model compared to other models; however, for the Cd+2 equilibrium study, the behavior was reverse. The maximum adsorption capacity of CC was 16,32 ± 4,30 mg.g-1 and 34,73 ± 4,93 mg.g-1 for the phenol and Cd+2 adsorption, respectively. For the CA was 21,00 ± 2,11 mg.g-1 for phenol and 75,43 ± 6,82 mg.g-1 for Cd+2. For the two-component system, it was observed the synergistic effect of the mixture for phenol and antagonistic for Cd+2. The results demonstrated the technical potential of coals for phenol and Cd+2 removal in aqueous solutions conciliating environmental issues.