Orientador: Mary Anne Heidi Dolder, Mary Ann Foglio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T05:43:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Predes_FabriciadeSouza_D.pdf: 13931501 bytes, checksum: 9f0c73633072b7d78c9288cbb9e889be (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Cádmio (Cd) é um metal pesado associado a graves danos em vários órgãos, incluindo órgãos reprodutivos e fígado. Estudos farmacológicos indicam que Arctium lappa possue atividade hepatoprotetora, sequestradora de radicais livres e antiproliferativa. O objetivo deste trabalho foi avaliar: (1) as modificações nos túbulos seminíferos causadas por pequenas doses de Cd, (2) as propriedades antioxidantes de diferentes extratos de A. lappa, (3) a capacidade de A. lappa em atenuar os danos induzidos por cádmio no testículo, epidídimo e fígado. A capacidade sequestradora de radicais livres e quantidade de compostos fenólicos totais foram analisados nos extratos da raiz de A. lappa para determinação da capacidade antioxidante. A propriedade antiproliferativa in vitro de cada extrato foi avaliada em células tumorais. O extrato hidroetanólico apresentou alto rendimento e capacidade sequestradora de radicais livres, e juntamente com os diclorometânicos, maior teor de compostos fenólicos. Somente os extratos diclorometânicos apresentaram atividade antiproliferativa contra células tumorais. espectroscopia de massa revelou a presença dos compostos arctigenina, quercetina, ácido clorogênico e ácido caféico no extrato hidroetanólico. O extrato hidroetanólico liofilizado foi escolhido para os estudos in vivo. Para estudar os efeitos de Cd e A. lappa, ratos Wistar adultos foram distribuídos em quatro grupos: controle (C), extrato de A. lappa (Al), cádmio (Cd) e cádmio e extrato de Al (CdAl). Os animais receberam água ou extrato de Al (300 mg/Kg BW) por gavagem e dose única i.p. de salina ou 1,2 mg/kg de cloreto de cádmio. Os animais foram sacrificados após 7 e 56 dias. O Cd causou redução do peso do testículo, epidídimo e vesícula seminal, na proporção dos túbulos seminíferos (TS), no comprimento total dos TS e no diâmetro dos TS. Células germinativas degeneradas e células gigantes multinucleadas foram observadas nos TS e os danos progressivos resultaram em túbulos preenchidos apenas com células de Sertoli. Nos grupos Cd e CdAl, houve diminuição da proporção tubular e aumento da altura do epitélio no epidídimo após 56 dias. Cd causou aumento no nível plasmático de TGO e TGP após 56 dias, mas o extrato de A. lappa amenizou estes efeitos. Nenhuma alteração relevante foi observada para as transaminases hepáticas. No grupo Cd 7 dias, a proporção de hepatócitos diminuiu, a de sinusóides aumentou e o número de núcleo de hepatócito reduziu, entretanto após 56 apenas o número de núcleos de hepatócitos diminuíram. Após 7 dias, nos grupos Al e CdAl, a proporção nuclear aumentou e a citoplasmática diminuiu, sem alteração dos capilares sinusóides. Após 56 dias, nos grupos Al e CdAl, a proporção nuclear aumentou e a proporção dos capilares sinusóides reduziu. Houve aumento na densidade de núcleos nos grupos Al e CdAl. Conclui-se que doses baixas de Cd causam alterações morfológicas e morfométricas no testículo e que o Cd tem sutil limiar tóxico. Os extratos diclorometânicos apresentaram atividade antiproliferativa contra as linhagens tumorais K562, MCF-7 e 786-0. O extrato hidroetanólico apresentou alto conteúdo fenólico e atividade antioxidante, portanto foi escolhido para os estudos in vivo. O extrato de A. lappa foi ineficaz na proteção do testículo e epidídimo contra danos induzidos pelo Cd, porém protegeu o tecido hepático. / Abstract: Cadmium (Cd) is a heavy metal associated with severe damage in various organs, including male reproductive organs and liver. Arctium lappa is widely used in popular medicine for treating hypertension, gout, hepatitis and other inflammatory disorders. Pharmacological studies indicated that A. lappa roots have hepatoprotective, free radical scavenging and antiproliferative activities. The objectives of this work were evaluate: (1) histomorphometrically the threshold modifications of seminiferous tubules caused by single acute low doses of Cd, (2) antioxidant properties of different A. lappa extracts to choose the best one for "in vivo" study, (3) the ability of A. lappa to attenuate cadmium-induced damage to the testis, epididymis and liver of male rats. Dichloromethanic, ethanolic, aqueous extracts, hydroethanolic and total aqueous extract of A. lappa roots were investigated regarding radical scavenging activity and the total phenolic content. The extracts were tested for their antiproliferative activity in vitro using human cancer cell lines. The higher radical scavenging activity and yield were found in the hydroethanolic extract. Higher phenolic contents were found in the dichloromethanic and hydroethanolic extracts. Only the dichloromethanic extracts exhibited activity against cancer cell lines. Highresolution electrospray ionization mass spectroscopy for the hydroethanolic extract demonstrated the presence of: arctigenin, quercetin, chlorogenic acid and caffeic acid. The hydroalcoholic lyophilized extract was chosen for the experiments in vivo. To study the association of Cd and A. lappa, adult Wistar rats were assigned to four groups: control (C), A.lappa extract (Al), cadmium (Cd) and cadmium plus A. lappa (CdAl). The animals received water or A. lappa hydroethanolic extract (300 mg/Kg BW) by gavage and i.p. injections of saline or 1.2 mg/Kg BW of cadmium chloride. The animals were sacrificed after 7 and 56 days of treatment. The Cd caused reduction in testis, epididymis and seminal vesicle weights, seminiferous tubule (ST) proportion, total length of ST and ST diameter. Degenerated germ cells and multinucleated aggregates were observed in ST and progressive damage resulted in tubules lined only with Sertoli cells. There was a decreased in tubular proportion and increased epithelial height in epididymis after 56 days. Cd caused an increase in plasma GOT and GPT levels after 56 days, but A. lappa extract improved these levels. No relevant alteration was observed in liver transaminase levels. After 7 days, the Cd group showed decrease in hepatocyte proportion and increase sinusoid capillary proportion, also the nuclear density decrease. However, after 56 days, only the hepatocyte nuclear density decreased. In Al and CdAl groups, after 7 days, the hepatocyte nuclear proportion increased and the cytoplasmic decreased, with no alteration in capillary sinusoid proportion. In Al and CdAl groups, after 56 days, hepatocyte nuclear proportion increased and the sinusoid capillary proportion decreased. Also, an increase of hepatocyte nuclear density was observed in Al and CdAl groups. This study revealed that low doses of Cd cause progressive morphological and morphometrical alterations on rat testis and that Cd has a subtle toxic threshold. The dichloromethanic extracts showed antiproliferative activity against K562, MCF-7 and 786-0 human cancer cell lines. The hydroethanolic extract showed higher free radical scavenger activity and higher phenolic content, and was chosen as the best extract for the "in vivo" studies. A. lappa hydroethanolic extract was ineffective in protecting the testis and epididymis against Cd-induced damage, however effectively protected liver tissue. / Doutorado / Biologia Celular / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Jaime Frejlich Sochaczewsky / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:16:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_RenataMontenegro_M.pdf: 1833986 bytes, checksum: f8a736d33723868af878beb3568ddc63 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo desta tese foi a caracterização de materiais fotocondutores e fotorrefrativos utilizando técnicas ópticas e elétricas. A propriedade mais importante nestes materiais é a fotocondutividade e por isso nos centramos na medida dessa quantidade. Um dos materiais mais estudados em nosso laboratório, o Bi12TiO20, é pouco fotocondutor e por isso, a técnica clássica, que utiliza uma lâmpada "branca" seguida de um monocromador, para selecionar o comprimento de onda com que a amostra vai ser iluminada, mostrou-se pouco sensível. Para melhorar a sensibilidade da medida, desenvolvemos um sistema baseado num conjunto de LEDs (light-emitting diodes) quase monocromáticos, de diferentes comprimentos de onda, capazes de fornecer maior intensidade de luz do que o sistema clássico. Também propomos uma sistemática diferente para a coleta e processamento dos dados, que leva em consideração, a distribuição exponencial da luz no interior da amostra, devido à absorção¸ característica de cada material. Os resultados mostraram que o novo instrumento e o novo método de processamento de dados permitem obter mais informações sobre os materiais analisados do que seria possível utilizando a técnica clássica. A nova técnica foi aplicada ao estudo de amostras de Bi12TiO20 puro e dopado assim como de Bi12GaO20 e CdTe. Os resultados, junto com outras informações disponíveis por outras técnicas (holografia e fotocorrente modulada), permitiram detectar alguns estados localizados dentro da banda proibida destes materiais, o que é muito importante no estudo da fotocondutividade / Abstract: The objective of this work was the characterization of photoconductive and photo-refractive materials using optical and electrical techniques. The most important property of these materials is photoconductivity so that we concentrated in the measurement of this quantity. One of the most studied materials in our laboratory, Bi12TiO20, is poorly photoconductive and, because of that, the standard technique using a white lamp followed by a monochromator, to select the illumination wavelength on the sample, has shown a very poor sensistivity. In order to improve the measurement we have therefore developed a system based on an array of almost monochromatic LEDs (Light-Emitting Diodes) with different wavelengths, which are able to provide with greater light intensity than with the classical system. We also propose a different system for the data collection and processing, which considers the exponential distribution of light along the sample¿s thickness, due to the characteristic bulk absorption of these materials. Our results have shown that the new instrument and the new data processing method allow us to obtain much more information about the materials under analysis than would be possible with the classical method. The new technique was applied to the study of pure and doped B i12TiO20, as well as Bi12Ga O20 and CdTe. The results, together with further information obtained from other techniques (holography and modulated photocurrent), have allowed us to detect some localized states inside the bandgap of the materials and therefore get a better insight of their structure that is very important for the understanding of their photoconductivity properties / Mestrado / Propriedades Óticas e Espectroscopia da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Mary Anne Heidi Dolder / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T17:43:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_RodrigoPaula_M.pdf: 5609286 bytes, checksum: 3ec427e58604a2e57788f27cb168bf44 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O guaraná (Paullinia cupana Mart. var. Sorbilis) é uma planta originária do Brasil encontrada na região da Bacia Amazônica. Estudos prévios vêm demonstrando a propriedade antioxidante do extrato de guaraná e sua capacidade neutralizar radicais livres. Essa planta é tradicionalmente usada com fins terapêuticos diversos e recentemente tem-se investigado sua capacidade de atuar no tratamento de patologias relacionadas ao desequilíbrio da atividade oxidante da célula. O cádmio é um metal pesado com propriedades tóxicas aos organismos e a contaminação por este elemento torna-se preocupante devido ao seu grande efeito cumulativo e meia vida biológica longa. Esse metal tem sido considerado um importante poluente ambiental, sendo as suas principais fontes de exposição o despejo industrial, a poluição atmosférica e o tabaco. Sabe-se que a natureza tóxica do cádmio é, em parte, devida à sua ação oxidante no organismo, estimulando a produção de radicais livres que causam danos celulares. Os testículos são particularmente vulneráveis aos efeitos tóxicos desse metal, sendo que neste órgão a propriedade cumulativa do cádmio parece ser acentuada. Portanto, os testículos atuam como um importante modelo experimental para estudos referentes aos efeitos tóxicos do cádmio e à possíveis alternativas terapêuticas para os efeitos adversos deste metal. Baseando-se nestas informações, o presente estudo avaliou o potencial do guaraná em atenuar os danos causados pelo cádmio no testículo de ratos Wistar adultos. Foram desenvolvidos dois modelos experimentais diferentes: 1o- administração preventiva do guaraná durante 56 dias antes da exposição ao cádmio; 2o- administração do guaraná durante 56 dias após a exposição ao cádmio. Para análises comparativas, também foram montados um grupo tratado somente com cádmio e um grupo tratado somente com guaraná. As amostras de testículo foram coletadas e submetidas a análises histológicas, morfométricas e ultra-estruturais, e os resultados obtidos estão expostos em dois artigos científicos / Abstract: Guaraná (Paullinia cupana Mart. var. Sorbilis) is a Brazilian plant, found in the Amazon basin. Previous studies have demonstrated the antioxidant properties of guaraná and its potential to neutralize free radicals. This plant is traditionally used for several therapeutic purposes and, recently, has been investigated to ascertain the potential of guaraná to counterbalance cellular oxidative disorders. Cadmium is a toxic heavy metal, and the contamination by this element is more harmful due to its long biological half-life, and therefore its accumulation in the organism. This metal is considered important for environmental pollution, in which exposition occurs through industrial wastes, atmospheric pollution and tobacco smoking. Cadmium is known to be toxic partly due to its oxidative effect in the organism, stimulating the production of free radicals that cause cellular damage. The testicles are particularly vulnerable to the toxic effects of this metal and this organ has higher cumulative properties. Therefore the testicles are an important experimental model for studies of the toxic effects of cadmium and the possible therapeutic alternatives for the adverse effects of this metal. Based on this information, the present study evaluated the potential of guaraná to attenuate the harm caused by cadmium in adult rat testicles. Two experimental models were developed: 1) Preventive administration of guaraná during 56 days before exposition to cadmium; 2) Administration of guaraná during 56 days after exposition to cadmium. For comparative analysis, a group was also treated only with cadmium or only with guaraná. Testicle samples were collected and submitted to histological, morphometrical and ultrastructural analysis and the results are presented in the form of two scientific articles. The results show that guaraná is beneficial in both experimental models, contributing to the maintenance of testicular morphology / Mestrado / Biologia Celular / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

A determinação dos íons Cd(II) e Zn(II) foi realizada em amostras de águas estuarinas por voltametria de redissolução anódica utilizando microeletrodo de fibra de carbono (raio =3 µm). O filme de bismuto foi depositado in situ, simultaneamente com os analitos em microeletrodo sob as condições otimizadas. O intervalo linear da curva de calibração para ambos os íons metálicos foi 0,5 -10,0 nmol L-1 e os limites de detecção de Cd(II) e Zn(II) foram estimados em 17 e 52 pmol L-1, respectivamente. A precisão dos resultados fornecidos empregando-se o microeletrodo de filme de bismuto (BiFME) foi avaliada pela realização de experimento com uma amostra certificada e teste de recuperação. A utilidade da metodologia foi demonstrada aplicando o BiFME para determinar baixas concentrações de Cd(II) e de Zn(II) em água do estuário. / A bismuth-film electrode for use in anodic stripping voltammetry was employed in order to quantify Cd(II) and Zn(II) in estuarine water samples. The bismuth film was deposited in situ simultaneously with the analytes onto a carbon fiber disc microelectrode (radius = 3 µm). Under the optimised conditions, calibration plots for both metallic ions were obtained in the range 0.5 to 10.0 nmol L-1 and the limits of detection for Cd(II) and Zn(II) were estimated as 17 and 52 pmol L-1, respectively. The accuracy of the results supplied by the bismuth film microelectrode (BiFME) was assessed by performing experiment with a certified sample and addition-recovery experiments. The usefulness of the methodology was demonstrated by applying the BiFME to measuring the Cd(II) and Zn(II) content in estuarine water.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o uso do método das médias móveis na atomização de cádmio, crômio e chumbo utilizando filamento de tungstênio de 150 W (OSRAM) como atomizador eletrotérmico. Realizou-se um estudo sistemático da influência da altura de observação, da temperatura e taxa de aquecimento na atomização dos analitos e a viabilidade do uso do método das médias móveis no tratamento dos sinais transientes gerados na atomização. O estudo da influência da altura de observação foi realizado posicionado-se o filamento no centro (0 mm), 1 e 2 mm abaixo do feixe de radiação. A influência da temperatura e da taxa de aquecimento foi estudada utilizando temperaturas na etapa de atomização entre 1890 e 2780 °C. O método das médias móveis foi aplicado aos sinais transientes gerados na atomização, com o filamento posicionado no centro (0 mm), 1 e 2 mm e com temperatura de atomização entre 2060 e 2780 °C, utilizando fatores 0, 3, 5, 7 e 9. No estudo da temperatura e da taxa de aquecimento foram aplicadas ddps no software de controle na etapa de atomização entre 4 e 12 V. As soluções usadas no desenvolvimento deste trabalho foram preparadas em meio 0,1 % v/v HNO3. Utilizou-se como gás de proteção a mistura de 90% Ar+10 % H2. Para o cádmio, recomenda-se a utilização da altura de observação de 1 mm, para o chumbo recomenda-se 0 mm e para o crômio a altura recomendada é a de 2 mm. Os estudos comprovaram a dependência dos sinais de absorção atômica em altura de pico com a temperatura e a taxa de aquecimento. O cádmio foi o analito em que a taxa de aquecimento foi a menos crítica para a atomização, enquanto que o crômio foi o mais afetado pela variação da taxa de aquecimento. Não foi observada diferença significativa entre os sinais de cádmio com alturas de observação de 0 e 1 mm. Para o chumbo, a diferença entre os sinais com altura de observação de 0 e 1 mm foi constante em todas as taxas de aquecimento estudadas. A 2 mm a diferença entre os sinais aumentou com o aumento da taxa de aquecimento. Para o crômio, não ocorreu uma diferença significativa entre os sinais nas alturas de 1 e 2 mm com atomização até 2180 °C. Nos três analitos a sensibilidade aumentou com o aumento da taxa de aquecimento. O método das médias móveis permitiu a diminuição da variação dos sinais transientes do branco e do ruído. Para o cádmio, não ocorreu uma melhora no limite de detecção do método com a aplicação das médias móveis em nenhuma condição. Para o chumbo e crômio, ocorreu uma melhora no limite de detecção do método nas alturas de observação de 0 e 1 mm. O limite de detecção instrumental apresentou uma melhora significativa para os três elementos em todas as condições estudadas. / The aim of this paper was to evaluate the use of moving averages of cadmium, chromium and lead transient atomic absorption signals generated by 150 W (OSRAM) tungsten coil electrothermal atomizer. A systematic study dealing with the influence of observation height, temperature and heating rate on atomization was carried through in order to demonstrate the viability of moving averages in the treatment of the transient signals during the atomization step. The influence of observation height was carried out with the tungsten coil in the center (0 mm), at 1 and 2 mm below the radiation beam. The influence of atomization temperature and heating rate were evaluated between 1890 °C (3.3 K.ms-1) and 2780 °C (9,3 K.ms-1). The transient moving averages were obtained by using factors 0, 3, 5, 7 and 9, with the tungsten coil in the center (0 mm), 1 and 2 mm and with atomization between 2060 and 2780 °C. For obtaining different temperatures and heating rates, an appropriate power supply was used by applying 4 to 12 V (40 to 120 W) to the atomizer during atomization and a mixture 90% Ar+10% H2 was used as purge/atomization gas. Blanks and reference solutions were prepared in 0,1% v/v HNO3. Best results for cadmium were obtained at 1 mm. For lead it is recommended 0 mm and for chromium 2 mm. The studies had proven the dependence of peak height absorbance signals with temperature and heating rate. Cadmium was the analyte where the heating rate was to less critical for the atomization, whereas chromium was affected by the variation of the heating rate. Significant differences were not observed between cadmium signals with observation heights of 0 and 1 mm. For lead, the difference between the absorbance signals with observation heights of 0 and 1 mm were constant in all tested heating rates. At 2 mm the difference between signals increased by increasing the heating rates. For chromium, a significant difference was not noticed between peak height absorbance signals at 1 and 2 mm with up to 2180 °C. As expected, sensitivity increased for all three analytes by increasing the heating rate. The moving average is a powerful mathematical treatment for minimizing unpredictable fluctuations of the base line during the chosen time interval for measuring the transient absorbance signals. With the exception of Cd, where no improvements on the method detection limit were noticed, the application of the moving average for the lead and chromium showed 3 to 4 fold improvement in the LDmet at 0 and 1 mm observation heights, respectively. The LDinstr presented a significant improvement (3 to 6 fold) for the three analytes in all studied conditions.

Um dos principais impactos causados pela indústria é a poluição hídrica por meio da eliminação de compostos metálicos em efluentes, gerando acúmulo destes na cadeia alimentar e causando efeitos toxicológicos na biota aquática e na saúde da população. O cádmio e o níquel são exemplos desses tipos de contaminantes, geralmente presentes na mineração de cobre e zinco. Novas tecnologias têm buscado reduzir a concentração destes metais em efluentes de uma forma mais sustentável. Entre elas, a adsorção utiliza adsorventes que apresentam em sua superfície sítios com cargas que podem ser ativadas, sendo capazes de reter íons em solução, como os cátions metálicos. Entre os biossorventes, micro-organismos como as bactérias podem apresentar características para recuperação dos metais, gerando assim o interesse por tecnologias sustentáveis que possam aproveitar rejeitos industriais. Essa técnica utiliza a interação entre os grupos funcionais presentes nos biossorventes com os íons metálicos. Para este estudo, como pH, concentração de adsorventes e metais, tempo de contato e condições de tratamento de biossorventes foram avaliados por meio da utilização de bacterianos presentes no solo de uma região com histórico de contaminações industriais. Foi utilizado sistema em batelada por meio de erlenmeyers com soluções monoelementares de cádmio (II) e níquel (II). Com os resultados obtidos foi concluído que dentre os parâmetros mencionados, o que mais influenciou na biossorção foi o pH; a concentração de biomassa que apresentou maior captação metálica foi a de 0,1g.L-1; o adsorvente que apresentou a maior captação metálica de Cd2+ e Ni2+ foi a biomassa autoclavada, com captação metálica (qe) 294 mg.g-1 para Cd2+ e 46 mg.g-1 para Ni2+. / One of the main impacts caused by the industry is the water pollution by means of the elimination of metallic compounds in effluents, generating accumulation of these in the food chain and causing toxicological effects in the aquatic biota and the health of the population. Cadmium and nickel are examples of these types of contaminants, usually present in copper and zinc mining. New technologies have sought to reduce the concentration of these metals in effluents in a more sustainable way. Among them, the adsorption uses adsorbents that have on their surface sites with charges that can be activated, being able to retain ions in solution, such as metallic cations. Among biosorbents, microorganisms such as bacteria may have characteristics for metal recovery, thus generating interest in sustainable technologies that can take advantage of industrial waste. This technique uses the interaction between the functional groups present in the biosorbents with the metallic ions. For this study, parameters such as pH, concentration of adsorbents and metals, contact time and biosorbent treatment conditions were evaluated through the use of bacterial consortium present in the soil of a region with a history of industrial contamination. A batch system was used with erlenmeyers with monoelement solutions of cadmium (II) and nickel (II). With the results obtained it was concluded that among the mentioned parameters, what influenced biosorption most was the pH; the concentration of biomass that presented the greatest metallic uptake was that of 0.1g.L-1; the adsorbent that presented the highest Cd2+ and Ni2+ metal uptake was the autoclaved biomass, with metal uptake (qe) of the values obtained in the Langmuir isotherms around 294 mg.g-1 for Cd2+ and 46 mg.g-1 for Ni2+.

Este trabalho apresenta a pesquisa de interação de organismos aquáticos com metais, especificamente cobre e cádmio assim como da combinação deles. Para tanto, descreve-se um protocolo baseado em ensaios de toxicidade com tilápias Oreochromis niloticus, desenvolvido com a finalidade de estabelecer a concentração letal 50 (CL50) 96h. Como recurso adicional, focando a translocação de metais, foram utilizadas soluções enriquecidas isotopicamente de 65Cu (99,7%) e 111Cd (95,5%), as quais foram aplicadas através de injeções intraperitoneais. As concentrações dos metais nos tecidos e nas frações citosólicas do fígado, brânquias e músculo foram determinadas a partir dos extratos preparados em solução tampão tris-HCl 50 mmolL-1, agentes redutores e antiproteolíticos, na proporção 3:1 (m/v). Adicionalmente, foram determinados os teores de proteínas totais seguidos da etapa de isolamento das metalotioneínas. As concentrações letais (CL50) 96h calculadas pelo método Trimmed Spearman-Karber (95% de confiança), foram iguais a 20,13, 3,53 e 1,36 mg L-1 para cádmio, cobre e cobre+cádmio respectivamente. Estes valores indicam uma significativa diferença na sensibilidade dos organismos aos diferentes tratamentos. Observou-se uma redução na bioconcentração dos metais em função da concentração do metal e do tecido analisado, esta é maior para o Cu do que para o Cd e menor para o musculo em relação a brânquia e ao fígado. Os teores de proteínas totais nos tecidos foram determinados e os valores encontrados estiveram entre 3,25 mg/mL para fígados e 11,83 mg/mL para músculo. A presença de MTs nos diferentes tecidos e respectivos tratamentos, foi pesquisada empregando-se eletroforese capilar e separação de proteínas utilizando a eletroforese em gel de poliacrilamida. Por ambas as técnicas eletroforéticas foi possível identificar as metalotioneínas. Contudo, as análises dos extratos dos tecidos por espectrometria de massas, MALDI-TOF/TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization) e ESI-MS (electrospray tandem mass spectrometry ) não mostraram-se adequadas para identificação de metalotioneínas / This paper discuss the interactions of Cd, Cu and it mixture upon aquatic organisms. To reach for these goals lethal 50 (LC50) acute toxicity 96h assays were carried out. In order to assess for the metals translocation in fish, isotopically enriched solutions of 65Cu (99,7%) and 111Cd (95,5%), were used, through an intra-peritoneal injections. Metals concentrations in tissue and in the citossolic fractions of liver, and muscular tissue were analysed in the 50 mmol-1 tris-HCl buffer solutions, reducing and un-proteolitic (3:1) solutions. In addition the total protein content were determinate, followed by the metalothyonein isolation. Lethal concentrations were calculated by the Spearman-Karber method at 95% confidence interval, as 20.13, 3.53 and 1.36 mgL-1 for Cd, Cu and Cd+Cu respectively, which denote differences in organisms sensitivity according to the treatment. Metal bio-concentration was reduced depending on the analyte concentration and kind of tissue, being higher to Cu than to Cd. Total protein concentration varied from 3.35 mg L-1 for liver to 11.83 mg L-1 in the muscular tissue. The occurrence of MTs in tissues and in all treatments were investigated by using both, capillary electrophoresis and gel of polyacrilamide. In all situations the occurrence and identification of Mts were verified, but even with MALDI-TOF/TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization) and ESI-MS (electronspray tandem mass spectrometry), or actual instrumental facilities no satisfactory results were obtained, being not possible the identification of MTs in the analysed samples

Animais presentes em regiões de maior contaminação apresentam diferenças fisiológicas, quando comparados com animais de regiões menos contaminadas, provavelmente permitindo a sua sobrevivência em ambientes poluídos. Assim, o objetivo da tese foi caracterizar o transporte de cádmio em brânquias e hepatopâncreas de Ucides cordatus, como também comparar o transporte nestes órgãos, em animais de regiões poluídas (Itanhaém) e não poluídas (Juréia), além de analisar a porcentagem de ácidos graxos na membrana, níveis de metalotioneína (MT), lipoperoxidação (LPO) e mecanismo de acúmulo do metal. Assim, as células de brânquias anteriores (BA), posteriores (BP) e hepatopâncreas (H) foram separadas. Em seguida, realizou-se o transporte de cádmio em BA, BP, e em cada tipo celular do H, com ou sem a utilização de inibidores; o mesmo procedimento foi utilizado para caracterizar o transporte de cádmio em cada região estudada. Também foram analisadas a porcentagem de ácidos graxos, níveis de MT, LPO e mecanismos de detoxificação de cádmio. Observou-se um maior transporte através de canais de cálcio e trocadores Na+/Ca2+ em BP e nas células E, R e F de H, pois são células específicas para as trocas iônicas. Em animais de regiões poluídas, observou-se um maior transporte que ocorreu nos mesmos parâmetros, devido aos tipos celulares específicos envolvidos. Em animais de regiões contaminadas verificou-se maior porcentagem de MUFA em hepatopâncreas, acarretando em menor fluidez na membrana, e maior índice de LPO, devido ao estresse causado pela presença do contaminante no meio. Já em animais de regiões não poluídas, observou-se maior porcentagem de PUFA, com maior fluidez na membrana, e maior quantidade de MT, principalmente no hepatopâncreas, resultando na detecção de pequenas alterações ambientais. Nas brânquias, o cádmio se acumula em organelas intracelulares, enquanto em hepatopâncreas se ligam a MTs do citoplasma celular. Portanto, acredita-se que estes animais apresentaram diferentes mecanismos fisiológicos que permitiram a sua sobrevivência na região poluída / Animals resident in regions polluted by metals must have physiological mechanisms for survival, compared with animals from unpolluted regions. Therefore, the objective of this study was to characterize cadmium transport in gills and hepatopancreas of Ucides cordatus, and to compare this transport in animals from polluted (Itanhaém) and unpolluted (Juréia) regions. In addition, the animals were analyzed for cell membrane fatty acids composition, metallothionein levels (MT), lipid peroxidation (LPO) and mechanisms of accumulation of intracellular Cd. The anterior gills (BA), posterior gills (BP) and hepatopancreas (H) cells were separated. After, the transport of cadmium was realized in BA, BP and in each cellular type of H, with or without various inhibitors present. The same approach was utilized to characterize cadmium transport from crabs of polluted and unpolluted regions: fatty acids composition, MT levels, LPO and cadmium detoxification mechanisms were also analyzed. An increase in the transport of cadmium was observed through calcium channels and Na+/Ca2+ exchangers, in BP and in E, R and F cells of H, probably because they are specific cells for ion transport. In animals from polluted regions, we observed an increase in cell cadmium transport when compared with animals from unpolluted regions. Animals from polluted environments also presented more MUFA in H, leading to lower membrane fluidity, and higher LPO, probably due to the stress caused by pollution. In animals from unpolluted regions, we observed more PUFA in the plasma membrane, resulting in higher membrane fluidity, and more MT levels, mainly in H. In gills, intracellular cadmium accumulation occurred in organelles, whereas in H, Cd binding to MT in cellular cytoplasm was more evident. Therefore, we believe that animals from metal polluted environments present the above-described physiological mechanisms to deal with Cd, allowing their survival in this environment

O Ucides cordatus é um caranguejo que habita mangues. Estas regioes podem ser contaminadas com o cádmio, através de dejetos de indústrias e descarte de pilhas e baterias, atingindo o animal por meio de suas brânquias. Assim, o objetivo da dissertação foi verificar a cinética de transporte do cádmio com o uso de inibidores específicos, e sua interação com o cálcio, zinco e ATP. Para isso, as brânquias foram separadas em anteriores e posteriores, e as células foram dissociadas pelo método de dissociação enzimática; a seguir, as células foram marcadas com Fluo 3 am e realizada a cinética de transporte no espectrofluorímetro, adicionando-se concentrações de 0,5, 1,0 e 1,5μM de sulfato de cádmio (CdSO4), cloreto de cádmio (CdCl2), cádmio + cálcio, cádmio + zinco, cálcio e zinco para verificar a interação do Cd com cálcio ou zinco. Posteriormente, houve a adição dos inibidores como vanadato, amilorida, ouabaina e BAPTA às células, e, novamente, efetuou-se o transporte de cádmio nas concentrações 0,5, 1,0 e 1,5μM. Em seguida, adicionou-se ATP e efetuou-se o transporte de cádmio nas mesmas concentrações citadas anteriormente. Os resultados mostraram um transporte de cádmio sigmoidal, quando em presença de CdSO4, e um pico de 5 segundos de entrada de cádmio e uma posterior queda, quando em presença de CdCl2; além de uma provável competição entre o cádmio e o cálcio e entre o cádmio e o zinco. Observou-se também uma efetiva ação dos inibidores, indicando que o cádmio possivelmente entrou na célula através de canais de cálcio, trocadores Na+/H+ e trocadores aniônicos dependentes ou não de Na+. Percebeu-se ainda que o ATP não influenciou na entrada de cádmio, ou seja, aparentemente não existe uma Cd ATPase nas células branquiais de Ucides cordatus / Ucides cordatus is a crab that lives in mangroves. These regions may be contaminated with cadmium by industrial wastes and disposal of batteries, reaching the animal through its gills, being a toxic metal. The aim of the study was to investigate the kinetics of cadmium transport using specific inhibitors, and its interaction with calcium, zinc and ATP. For this, the gills were separated in anterior and posterior regions, and their cells were dissociated by enzymatic dissociation. After, the cells were labeled with Fluo 3 am and the kinetics of transport of cadmium were performed in a spectrofluorimeter by adding CdSO4 and CdCl2 at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5μM. For the interaction experiments Cd was added as, cadmium + calcium, cadmium + zinc, calcium and zinc alone. A subsequent experiment, addition of inhibitors such as vanadate, amiloride, ouabain and BAPTA were performed, and again, the transport of cadmium was studied at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 μM. Then, ATP was added and the transport of cadmium was performed in the same concentrations mentioned above. Results showed a sigmoidal curve, when in presence of CdSO4, and a peak of 5 seconds for cadmium uptake and a posterior decline when in the presence of CdCl2. In addition, probably occurred a competition between calcium and cadmium and between cadmium and zinc, and here was also an effective action of some inhibitors, indicating that cadmium probably entered the cell by calcium channels, Na+/H+ exchangers and exchangers anionic inorganic dependent of Na+ or not. ATP had no effect for cadmium influx, suggesting that there is no Cd ATPase present in gill cells of Ucides cordatus

As cianobactérias são procariotos fotossintetizantes capazes de sobreviver em ambientes com condições adversas, inclusive na presença de metais pesados tal como o cádmio (Cd). Alguns mecanismos celulares de tolerância a metais pesados são o efluxo de íons e destoxificação intracelular. A proteína metalotioneína, a qual foi purificada e seqüenciada na cianobactéria Synechococcus sp. PCC7942, possui a capacidade de quelar alguns metais. A análise do produto gênico (RNAm e/ou proteínas) têm trazido informações interessantes sobre o metabolismo de células submetidas a situações estresse. Esse estudo teve como objetivo analisar as respostas das células da cianobactéria Synechococcus leopoliensis PCC7942 ao Cd. Para isto, foi analisado o padrão de crescimento das culturas, o acúmulo de Cd e a expressão de proteínas da cianobactéria na presença do metal. A concentração máxima de Cd tolerável pela cianobactéria de 3 µM foi determinada através do monitoramento do crescimento de culturas submetidas a diferentes concentrações do metal através da análise de DO750nm. As culturas crescidas nessa concentração do Cd apresentaram um prolongamento na fase de adaptação e maior tempo de duplicação comparando-se as culturas controles (sem metal). O cádmio acumulado pelas células analisado usando GFAAS apresentou valores variando entre 1,0 e 95 µg Cd•g-1 massa fresca, dependendo da fase de crescimento. A análise da especiação do Cd no meio de cultura BG-11 mostrou que havia disponível para as células 0,69 µM de Cd+2 quanto se utilizava a quantidade máxima tolerável (3 µM). A análise de expressão diferencial de proteínas foi feita em culturas expostas a duas concentrações do metal, 3 µM (tolerável) e 100 µM (letal), durante 1 hora, as quais mostraram acúmulo de 15 e 30 µg Cd•g-1 massa fresca, respectivamente. A maioria das proteínas da cianobactéria separadas por eletroforese bidimensional (pH 3-10 e 4,5-5,5) mostrou pontos isoelétricos ácidos, entre a faixa de pH 4 e 6, e a presença de várias isoformas. Trinta proteínas foram expressas diferencialmente, sendo que no tratamento com 3 µM de Cd, duas proteínas foram induzidas e 11 reprimidas, e no tratamento com 100 µM, duas proteínas foram induzidas e 20 reprimidas. Entre as proteínas reprimidas, duas foram comuns em ambos os tratamentos, enquanto que as duas proteínas induzidas em cada tratamento foram diferentes. Algumas dessas proteínas identificadas através de MALDI-TOF foram a rubisco, a qual foi reprimida em 3 µM de Cd; uma proteína da capa do carboxissoma, a qual foi induzida na presença de 100 µM de Cd; a proteína ligadora a DNA (Dpsa) e a isoleucil t-RNA sintetase, ambas induzidas em 3 µM de Cd e reprimidas em 100 µM de Cd. Dessa forma, esses dados mostraram que duas das proteínas afetadas pelo Cd são componentes do sistema fotossintetizante (rubisco e capa protéica do carboxissoma), uma é expressa em condições de estresse oxidativo (Dpsa) e a outra está relacionada com a síntese de proteínas contendo isoleucina (isoleucil-tRNA sintetase). / Cyanobacteria are photosynthetic prokaryotes capable of surviving in adverse environmental conditions, including the presence of heavy metals such as cadmium (Cd). Some cellular mechanisms of heavy metal tolerance are ion efflux and intracellular detoxification. The metallothionein protein, which was purified and sequenced in the cyanobacterium Synechococcus sp. PCC7942, possesses the ability to bind some metals. The analysis of gene products (mRNA and/or proteins) has provided interesting information about cell metabolism under stress conditions. The aim of this study was to analyze the Cd response of the cyanobacterium S. leooliensis PCC7942 cells. For this purpose, the pattern of culture growth, cadmium accumulation, and cyanobacterial protein expression in the presence of the metal was analyzed. The maximum tolerable Cd concentration of 3 µM by the cyanobacterium was determined by monitoring culture growth submitted to different concentrations of the metal using OD750nm analysis. The cultures grown in this Cd concentration had an extended lag phase and a higher doubling time compared to the control cultures (without metal). Cadmium accumulated by the cells analyzed using GFAAS showed values varying between 1.0 and 95 µg Cd•g-1 fresh matter, depending on the growth phase. Speciation analysis of Cd in the growth medium BG-11 showed that 0.69 µM of Cd2+ was available to the cells when the maximum tolerable amount was used (3 µM). Analysis of the proteins with differential expression was done using cultures exposed for 1 hour to two metal concentrations, 3 µM (non-lethal) and 100 µM (lethal), which showed accumulation of 15 and 30 µg Cd•g-1 fresh matter, respectively. The majority of the cyanobacterial proteins separated by two-dimensional electrophoresis (pH 3-10 and 4,5-5,5) showed pI between pH 4 and 6, and the presence of several isoforms. Thirty proteins were differentially expressed, where two proteins were up-regulated and 11 down-regulated in the treatment with 3 µM of Cd and two proteins were up-regulated and 20 down-regulated in the treatment with100 µM of Cd. Among the down-regulated proteins, two were common in both treatments while the two up-regulated proteins from each treatment were different. Some of the proteins identified by MALDI-TOF were rubisco, which was down-regulated in 3 µM of Cd; a carboxysome shell protein, which was up-regulated in100 µM of Cd; the DNA-binding protein, Dpsa, and a isoleucyl-tRNA sinthetase, both up-regulated in 3 µM of Cd and down-regulated in100 µM of Cd. Thus, these data showed that the two proteins affected by Cd are components of the photosynthetic system (rubisco and carboxysome shell protein), one is expressed under oxidative stress condition (Dpsa) and the other one is related to protein synthesis containing isoleucine (isoleucyl-tRNA sinthetase).