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Síntese, cálculos teóricos, caracterização estrutural e avaliação das atividades fitotóxica e inibitória de urease de novos fosforamidatos / Synthesis, theoretical calculations, structural characterization and evaluation of phytotoxic and urease inhibitory activities of new phosphoramidates

Oliveira, Fabrício Marques de 15 December 2014 (has links)
Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-05-05T11:39:09Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7385250 bytes, checksum: 2983ca16275fda4bacce5f9621eb5a0f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-05T11:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7385250 bytes, checksum: 2983ca16275fda4bacce5f9621eb5a0f (MD5) Previous issue date: 2014-12-15 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Os fosforamidatos são uma classe de compostos que apresentam pelo menos um grupo –NR1R2 (R1 e R2 = alquila, arila) em suas estruturas. Relatos na literatura evidenciam diversas atividades biológicas, seja na área médica, agrícola ou industrial para esses compostos. O presente trabalho teve por objetivo sintetizar novos fosforamidatos, visando à avaliação de suas atividades fitotóxica e inibitória de urease. A síntese baseou-se em fenóis substituídos como material de partida. O tratamento dos fenóis com cloreto de fosforila na presença de trietilamina forneceu os respectivos compostos organofosfatos diclorados. A subsequente reação destes organofosfatos com aminas na presença de trietilamina resultou na formação de 19 compostos fosforamidatos. Estes compostos foram reunidos com mais 12 substâncias dessa classe sintetizados no Laboratório de Síntese e Análise de Agroquímicos e suas atividades biológicas foram avaliadas contra Sorghum bicolor e Cucumis sativus. Os compostos tris(4-bromofenil)fosfato e 4-fluorofenil-N,N ́-dimorfolin- 1-ilfosfinato apresentaram valores de inibição superiores ao observado para o Glifosato sobre S. bicolor, enquanto que para C. sativus os mais ativos foram os compostos 4-clorofenil-di(piperidin-1-il)fosfinato e bis(3-clorofenil)- dietilfosforamidato, que apresentaram 82 e 83% de inibição, respectivamente, sobre o sistema aéreo na maior concentração (1 mmol L-1). Essas substâncias também tiveram suas atividades avaliadas contra a inibição de urease. Das 25 substâncias testadas, seis apresentaram atividade comparável ou superior ao controle positivo (tiouréia), sendo que o composto bis(4-bromofenil)-N- cicloexilamidofosfato parece ser o mais promissor. As propriedades ADMET previstas para estes fosforoamidatos estão de acordo com os requisitos gerais para potenciais fármacos, confirmando que estes compostos possuem propriedades físico-químicas que os qualificam para apresentarem satisfatórias farmacocinética e biodisponibilidade. Além disso, não foram observadas violações da regra de Lipinski para a maioria dos fosforoamidatos. A relação estrutura-atividade analisada para as 25 substâncias sugere que a presença do grupo cicloexila é uma característica estrutural importante associada com a atividade inibitória apresentada pelos compostos contra a enzima. Cálculos baseados na teoria de funcional da densidade foram realizados para obtenção dos valores de energia de HOMO e LUMO, momento de dipolo molecular e potencial eletrostático dos compostos avaliados. Descrevemos ainda neste trabalho um estudo experimental e teórico combinando estrutura molecular e RMN dos fosforoamidatos furano-2-il-N,N- diisopropilamidoclorofosfato e furan-2-il-N,N,N ́,N ́-diciclohexilamidofosfato. Na escala de tempo da RMN uma rotação livre das ligações simples C-N/P-N foi observada em temperatura ambiente (298 K), enquanto que a rotação é interrompida abaixo de 195 K para o furano-2-il-N,N- diisopropilamidoclorofosfato. A partir das análises dos dados da RMN, a energia de ativação livre (G#) para a rotação das ligações C-N/P-N foi calculada como 9,9 ± 0,3 kcal mol-1. Os dados experimentais foram reforçados por cálculos teóricos utilizando o método da teoria da densidade funcional B3LYP e conjunto de bases 6-31G(d) que forneceu energia de ativação (E#) igual a 9,2 kcal mol-1. As estruturas dos compostos foram investigadas por difração de raios-X, e verificou-se que o furano-2-il-N,N- diisopropilamidoclorofosfato está na forma de mistura racêmica. Por fim, foram determinados os deslocamentos químicos de RMN de 1H e 13 C para três fosforamidatos empregando-se cálculos DFT, nos níveis B3LYP, WP04, TPSSh, M062X and wB97XD, e diferentes bases, levando-se em consideração a distribuição de Boltzamann para cada confôrmero. Os valores experimentais foram comparados com os teóricos e avaliados usando correlação linear, erro absoluto médio, desvio médio quadrático. Para o caso do RMN de 13 C, os resultados obtidos com GIAO/wB97XD/cc-pVTZ/SCRF apresentaram o menor RMSD (2,073), mas requerendo maior tempo de processamento. O melhor custo-benefício neste caso foi obtido empregando-se GIAO/B3LYP/6-31G(d,p)/SCRF que forneceu o valor de desvio médio quadrático igual a 2,121 a um custo de CPU vinte e seis vezes menor. No caso do RMN de 1H a combinação CSGT/TPSSh/cc-pVTZ/SCRF forneceu o valor de desvio médio quadrático igual a 0,070. Reduzindo o tempo computacional uma vez e meia (CSGT/B3LYP/6-311++G(2d,p)/SCRF) foi possível obter um bom resultado (desvio médio quadrático igual a 0,088). De modo geral, avaliando-se os parâmetros estatísticos, o método que se mostrou mais adequado a essa classe de compostos foi CSGT/wB97XD/cc-pVTZ/SCRF. / Phosphoramidates is a class of compounds which has at least one -NR1R2 group in its structure (R1 and R2 = alkyl, aryl). Reports in the literature show that these compounds have several biological activities, whether in medical, agricultural or industrial area. This study aimed to synthesize new phosphoramidates in order to evaluate their phytotoxic and urease inhibitory activities. Substituted phenols were used as starting material in the synthesis route. The reaction of phenols with phosphoryl chloride, in the presence of trimethylamine, provided the respective dichlorinated organophosphates compounds. The subsequent reaction of these organophosphates with amines and trimethylamine resulted in the formation of 19 phosphoramidate compounds. These compounds were combined with 12 other substances previously synthetized at “Laboratório de Síntese e Análise de Agroquímicos”. Their biological activities were evaluated for Sorghum bicolor and Cucumis sativus. Compunds tris(4-bromophenyl)phosphate and 4-fluorophenyl-N,N'-dimorfolin-1- ylphosphinate showed higher inhibition values than glyphosate over Sorghum bicolor. For C. sativus, the most active compounds were 4-chlorophenyl- di(piperidin-1-yl)phosphinate and bis(3-chlorophenyl)-diethylphosphoramidate with 82 and 83% of inhibition, respectively. This is the result for the aerial system at the higher concentration (1 mmol L-1). These substances were also tested for urease inhibition. From the 25 tested substances, six had their activity comparable to or higher than the positive control (thiourea). From all the tested compounds, bis(4-bromophenyl)-N-cyclohexylaminophosphate seems to be the most promising molecule. The predicted ADMET properties for these phosphoramidates are in accordance with the general requirements for potential drugs. This fact confirms that these compounds have the physicochemical properties that qualify them to present satisfactory pharmacokinetics and bioavailability. Furthermore, there were no violations of Lipinski rule for most phosphoramidates. The analyzed structure-activity relationship of the 25 substances suggests that the presence of the cyclohexyl group is an important structural feature for the inhibitory activity showed by these compounds against the enzyme. Calculations based on density functional theory were carried out to obtain the energy values of HOMO and LUMO, molecular dipole moment, and electrostatic potential for the evaluated compounds. This work also presents an experimental and theoretical study combining NMR and molecular structure of the diisopropylamidochlorophosphate phosphoramidates and furan-2-yl-N,N- furan-2-yl-N,N,N',N'- dicyclohexylamidophosphate. On a time dependent NMR study, a free rotation was observed for the single bonds C-N/P-N at room temperature (298 K). However, this rotation is not observed at temperatures lower than 195 K for furan-2-yl-N,N-diisopropylamidochlorophosphate. Based on the NMR data, the free activation energy (G#) for the rotation of C-N/P-N bonds was calculated as 9.9 ± 0.3 kcal mol-1. The experimental data was supported by theoretical calculations using the density functional theory B3LYP method and the 6- 31G(d) basis set, which provided an activation energy (E#) of 9.2 kcal mol-1. The structures of the compounds were investigated by X-ray diffraction, and it was found that furan-2-yl-N,N-diisopropylamidochlorophosphate is in the form of racemic mixture. Ultimately, it was determined the 1H and 13 C NMR chemical shifts for three phosphoramidates employing DFT calculations on B3LYP, WP04, TPSSh, M062X, wB97XD levels and different bases. The distribution for each Boltzmann conformer was taken into consideration. The experimental and theoretical values were compared and evaluated using linear correlation, mean absolute error and root-mean-square deviation (RMSD). For 13 C NMR, the results obtained with GIAO/wB97XD/cc-pVTZ/SCRF showed the lowest RMSD (2.073), but requiring more processing time. The best cost-benefit was obtained employing GIAO/B3LYP/6-31G(d,p)/SCRF, which provided RMSD value of xxv 2.121 with a twenty-six times smaller CPU cost. For 1H NMR, the combination CSGT/TPSSh/cc-pVTZ/SCRF provided a RMSD value of 0.070. Reducing the computational time by a factor of one and a half (CSGT/B3LYP/6- 311++G(2d,p)/SCRF), it was possible to obtain a good result (RMSD of 0.088). In general, after evaluating the statistical parameters, the method that was more suitable for this class of compounds was CSGT/wB97XD/cc-pVTZ/SCRF.
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Biomonitoramento citogenético, hematológico e bioquímico em agentes de endemias expostos à agrotóxicos no município de Valença - Piauí / Cytogenetic biomonitoring and laboratory in agents endemics exposed to pesticides organophosphorus the municipality of Valencia – PI

Costa, Tacyana Pires de Carvalho January 2014 (has links)
COSTA, Tacyana Pires de Carvalho. Biomonitoramento citogenético, hematológico e bioquímico em agentes de endemias expostos à agrotóxicos no município de Valença - Piauí. 2014. 128 f. Dissertação (Mestrado em Farmacologia) – Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2015-10-27T16:35:21Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_tpccosta.pdf: 1458814 bytes, checksum: d0e95bbb1250b437ee52f6cda0ae2b6e (MD5) / Approved for entry into archive by denise santos(denise.santos@ufc.br) on 2015-10-27T16:36:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_tpccosta.pdf: 1458814 bytes, checksum: d0e95bbb1250b437ee52f6cda0ae2b6e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-27T16:36:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_tpccosta.pdf: 1458814 bytes, checksum: d0e95bbb1250b437ee52f6cda0ae2b6e (MD5) Previous issue date: 2014 / Insecticides based on organophosphates are widely used in eradication campaigns and high application of these products, without the use of biosecurity measures, contributes to the increased incidence of occupational poisoning in endemic agents. The study aimed to conduct a biomonitoring through biochemical, hematological and cytogenetic analyzes of agents of endemic occupationally exposed to organophosphate insecticides in the city of Valencia Piauí. The survey was conducted with 20 agents endemic and 20 non exposed workers. Applied a questionnaire recommended by the International Commission for Protection Against Environmental Mutagens and Carcinogens-ICPEMC, and biological material was collected for hematological, biochemical and cytogenetic analyzes. The population studied had a mean age of 44.15 years, working time of 14.75 years, weekly workload of 40 hours and 55% of agents said they use PPE. As for lifestyle 25% were smokers, 85% consumed alcohol and 30% report some underlying disease. Evaluating the hematological parameters no statistical significance when comparing the two groups. As biochemical variables for urea, creatinine, ALT, AST and BChE showed significant changes. In dosages of alkaline phosphatase and gamma glutamyl transferase, significant (p <0.01) compared to the unexposed group. Regarding the genotoxic analysis (cells with micronuclei), there was a statistically significant difference between the exposed groups (2.78) and unexposed (0.56). The nuclear changes were evidenced cariorrex (184.1 versus 717.0), karyolysis (138.5 versus 47.48), and binucleated cells (0.1413 versus 0.06087) of the exposed compared to the control group respectively. Although the numbers of karyorrhexis were more evident in the control group, and karyolysis binucleation parameters were genotoxicity along with micronuclei. / Os inseticidas à base de organofosforados são amplamente utilizados em campanhas antivetoriais e a elevada aplicação desses produtos, sem o emprego de medidas de biossegurança, contribui para o aumento da incidência de intoxicação ocupacional em agentes de endemias. O estudo objetivou realizar um biomonitoramento através de análises bioquímica, hematológica e citogenética de agentes de endemias expostos ocupacionalmente a inseticidas organofosforados no município de Valença do Piauí. A pesquisa foi realizada com 20 agentes de endemias e 20 trabalhadores não expostos ocupacionalmente. Aplicou-se um questionário recomendado pela International Commission for Protection Against Environmental Mutagens and Carcinogens-ICPEMC, e coletou-se material biológico para as análises hematológicas, bioquímicas e citogenética. A população exposta apresentou média de idade de 44,15 anos, tempo de trabalho de 14,75 anos, carga horária semanal de 40 horas e 55% dos agentes afirmaram utilizar EPIs. Quanto aos hábitos de vida 25% são tabagistas, 85% etilistas e 30% referem alguma doença de base. Avaliando os parâmetros hematológicos não houve significância estatística quando comparados os dois grupos. Quanto as variáveis bioquímicas para ureia, creatinina, ALT, AST e BChE não apresentaram alterações significantes. Nas dosagens de fosfatase alcalina e gama glutamiltransferase, houve significância (p<0,01) em relação ao grupo não exposto. Em relação à análise genotóxica (células com micronúcleos), houve diferença estatística significativa entre os grupos exposto (2,78) e não exposto (0,56). As alterações nucleares evidenciadas foram cariorrex (184,1 contra 717,0), cariólise (138,5 contra 47,48), células binucleadas (0,1413 contra 0,06087) do grupo exposto em relação ao controle respectivamente. Embora os números de cariorrex tenham sido mais evidenciados no grupo controle, as cariólises e as binucleações foram parâmetros de genotoxicidade juntamente com os micronúcleos
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Degradação química e fotoquímica do organofosforado paraoxona

Fernandes, Maria Eduarda Camilo [UNESP] 07 November 2014 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2015-09-17T15:24:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-11-07. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:47:41Z : No. of bitstreams: 1 000845655_20151231.pdf: 48676 bytes, checksum: d831e22902849509eedb161d110a4c89 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-04T10:26:49Z: 000845655_20151231.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-04T10:28:38Z : No. of bitstreams: 1 000845655.pdf: 856732 bytes, checksum: 150260a61d1ba5ee36fa47dffbb8eb89 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Mato Grosso (FAPEMAT) / Esse trabalho teve como objetivo o estudo da degradação de um organofosforado modelo, o 4-nitrofenil fosfato de dietila (paraoxona), por meio de reações fotoquímicas e químicas. O armazenamento ilegal, sua alta toxicidade e os métodos de degradação utilizados na eliminação de pesticidas levaram à necessidade de encontrar métodos de degradação alternativos para os mesmos. Com isso, no estudo fotoquímico as reações fotossensitizadas tipo II foram empregadas e a espécie reativa, oxigênio singlete, foi produzida a fim de degradar a paraoxona. Em paralelo aos experimentos, o estudo químico-computacional foi realizado a fim de fornecer subsídios para uma possível explicação sobre a reatividade das espécies analisadas. Por meio dos resultados dos cálculos realizados foi possível analisar os orbitais de fronteira, os quais forneceram informações preciosas sobre a inércia da paraoxona frente ao oxigênio singlete, sugerindo que efeitos indutivos e de ressonância no anel têm papel importante no mecanismo de reação. Já nos estudos químicos utilizou-se a hidroxilamina, um nucleófilo alfa, como meio de degradação. O método mostrou-se eficiente e com alta dependência do pH do meio reacional, onde os melhores resultados para a reatividade do nucleófilos foram encontrados na faixa de pH 6,27 a 11,49. Os estudos com diferentes concentrações de nucleófilo indicam que não há participação direta da água na etapa lenta do mecanismo de reação. A termodinâmica do processo reacional aponta com muita clareza para um mecanismo associativo, provavelmente do tipo SN2(P). Parâmetros de correlação entre pKa dos nucleófilos e velocidade mostram que a paraoxona é insensível à basicidade do nucleófilo, como atestado pelo valor de Brownsted igual a 0,02 para nucleófilos comuns. Contudo fica evidente o efeito alfa apresentado pela hidroxilamina e a metil hidroxilamina. Na presença de hidroxilamina a velocidade de... / This work aimed to study the degradation of an organophosphorus model, the 4- nitrophenyl diethyl phosphate (paraoxon) through photochemical and chemical reactions. The illegal storing, their high toxicity and degradation methods used in the elimination of pesticides have led to the need to find alternative methods for the degradation thereof. Thus, the study photochemical reactions photosensitized type II were employed and the reactive species, singlet oxygen was produced to degrade paraoxon. In parallel to the experiments, the chemical and computational study was conducted to provide information for a possible explanation of the reactivity of the species analyzed. Through the results of calculations performed was possible to analyze the orbital border, which provided valuable information on the inertia of paraoxon against singlet oxygen, suggesting that inductive and resonance effects in the ring have an important role in the reaction mechanism. Already in chemical studies we used hydroxylamine, a nucleophile alpha like through degradation. The method was efficient and high pH dependence of the reaction medium, where the best results for the reactivity of nucleophiles were found in the pH range from 6.27 to 11.49. Studies with different concentrations of nucleophile does not indicate the direct participation of water in the slow step of the reaction mechanism. The thermodynamics of the reaction process very clearly points to an associative mechanism, probably the type SN2 (P). Correlation parameters between pKa of nucleophiles and speed show that paraoxon is insensitive to basicity of the nucleophile, as attested by Brownsted value equal to 0.02 for common nucleophiles. However it is evident the alpha effect presented by hydroxylamine and hydroxylamine methyl. In the presence of hydroxylamine degradation rates increased about 840 times comparing with its spontaneous hydrolysis / FAPEMAT: 453501-2009
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Avanços sobre a neurotoxicidade induzida pelo pesticida organofosforado malation em modelos experimentais com camundongos

Silva, Aline Preve da January 2007 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Neurociências / Made available in DSpace on 2012-10-23T12:30:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246216.pdf: 2092128 bytes, checksum: c81589243f50466be77b5e5cba03f768 (MD5) / O pesticida organofosforado (OF) Malation é um composto utilizado como inseticida em áreas urbanas e rurais. Sabe-se que a toxicidade dos OFs é atribuída à inibição da enzima acetilcolinesterase (AChE), causando neurotoxicidade tanto em humanos quanto em animais. Além da inibição da AChE, a toxicidade dos OFs está também relacionada com as propriedades pró-oxidantes desses compostos. Um dos objetivos deste trabalho foi investigar a contribuição exclusiva da exposição ao malation através do leite materno sobre a atividade da AChE, bem como sobre parâmetros bioquímicos relacionados ao estresse oxidativo (níveis de glutationa, peroxidação de lipídeos e atividade das enzimas glutationa peroxidase e glutationa redutase), no encéfalo de camundongos (genitoras e prole). As genitoras foram expostas ao malation através de injeções diárias e subcutâneas nas doses de 20, 60 e 200 mg/kg do peso corporal, durante o período lactacional (1º ao 21º dia pósnatal). Após a ultima injeção, dois animais de cada prole e suas respectivas genitoras foram sacrificados por decapitação. Removeu-se o encéfalo para a análise das variáveis bioquímicas. Os resultados mostraram que a exposição lactacional ao malation causou um alto efeito inibitório na atividade do AChE no cérebro da prole, mesmo quando as mães foram expostas à menor dose do malation (20 mg/kg). A atividade da AChE cerebral também foi inibida nas mães; entretanto, somente na dose mais elevada do composto (200 mg/kg). Nenhuma mudança foi observada nos parâmetros bioquímicos relacionados ao estresse oxidativo, tanto nas mães quanto nas proles. Esta fase do estudo mostra que a exposição (via lactação) de camundongos neonatos ao malation inibe a atividade da AChE no cérebro da prole. Este dado, somado ao fato de que os pesticidas OF são excretados no leite materno, torna relevante a exposição lactacional a estes xenobióticos em termos de interesses a saúde humana. Sabe-se que o tratamento antídoto para a intoxicação por malation, que é baseado na combinação de atropina e um reativador da enzima acetilcolinesterase (principalmente a pralidoxima), não é suficientemente eficaz. Desta forma, o outro objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial efeito benéfico de duas oximas inéditas (K027 e K048) na reversão do efeito inibitório na atividade da AChE e na eliminação do estresse oxidativo em córtex pré frontal de camundongos expostos ao malation. Para este propósito, utilizaram-se camundongos adultos. O malation foi administrado subcutaneamente na dose de 1 g/kg. As oximas inéditas K027 e K048 (1/4 da LD50, dissolvidas em salina, i.p) foram administradas imediatamente após o malation e o sulfato de atropina (20 mg/kg, dissolvido em salina i.p). A atividade da AChE e os parâmetros bioquímicos relacionados ao estresse oxidativo (níveis glutationa, atividade da glutationa peroxidase e redutase, e peroxidação lipídica) foram avaliados no córtex pré-frontal destes camundongos em dois tempos diferentes (3 e 24 horas após a exposição). Os resultados do experimento mostraram que atividade da AChE cérebro-cortical de camundongos adultos foi consideravelmente inibida (em torno de 55 %) em 3 horas e se manteve inibida até 24 horas após a exposição ao malation. Nem a atropina nem as oximas foram capazes de eliminar a inibição da AChE cortical provocada pelo malation em 3 horas após o tratamento. A oxima K027 (em combinação com a atropina) impediu completamente a ocorrência de efeito inibitório do malation na atividade da AChE no córtex pré-frontal em 24 horas após o envenenamento. A oxima K048 (em combinação com a atropina) diminuiu significativamente, mas não completamente, o efeito inibitório do malation na atividade da AChE no córtex pré-frontal em 24 horas após envenenamento. A exposição aguda ao OF malation causou um aumento significativo na peroxidação de lipídeos no córtex pré-frontal dos animais. O aumento da peroxidação lipídica foi observado somente em 24 h após a administração do malation. A oxima K027 foi capaz de diminuir notavelmente a peroxidação lipídica no córtex pré-frontal de camundongos adultos em 24 h após intoxicação com malation. Estes resultados demonstraram que as oximas inéditas K027 e K048 foram capazes de reativar a enzima AChE no córtex pré-frontal de camundongos expostos ao malation. Além disso, o efeito benéfico da oxima K027 sobre a peroxidação lipídica induzida pelo malation em 24 horas sugere uma possível ligação entre a super-estimulação do sistema colinérgico e o estresse oxidativo no córtex pré-frontal de camundongos após a exposição ao malation. Tendo em vista que os tratamentos disponíveis (baseados em oximas) para intoxicações por malation parecem ser pouco eficazes, os dados do presente estudo são muito importantes porque apontam para as oximas assimétricas da série K como antídotos promissores para os casos de intoxicação por este pesticida. The organophosphate pesticide (OP) Malathion is a compound used as insecticide in urban and agriculture areas. It is known that the toxicity of the OF is attributed to inhibition of the enzyme acetilcolinesterase (AChE), inducing neurotoxicity in both animals and humans. In addition to the inhibition of AChE activity, OP-induced toxicity is also related to the pro-oxidative properties of these compounds. One of the objectives of this study was to investigate the exclusive contribution of malathion exposure through maternal milk in the activity of acetylcholinesterase (AChE), as well as on biochemical parameters related to the oxidative stress (glutathione levels, lipid peroxidation and glutathione reductase and glutathione peroxidase activities) in the mice brain (dams and pups). The mothers were exposed to malathion through daily subcutaneous injections in the doses of 20, 60 and 200 mg/kg of the body weight, during the lactational period (1º st to 21º st postnatal day). After the last injection, two animals of each offspring and its respective mothers were killed by decapitation. And brain removed for the biochemical analyses. The results showed that the lactacional exposure to malathion caused a high inhibitory effect in the activity of AChE in the brain of the offspring, even when mothers were exposed to the lowest malation dose (20 mg/kg). Brain AChE activity was also inhibited in the mothers; however, only at the highest malathion dose (200 mg/kg). No changes were observed in the biochemical parameters related to the oxidative stress for both dams and pups brains. This part of the study shows that the exposure of neonatal mice to malathion via lactation inhibits the activity of brain AChE in the offspring. These data, added to the fact that OP pesticides are excreted in human milk, makes relevant the lactational exposure to these xenobiotics in terms of human health concerns. It is well known that the antidote treatment for malathion poisoning, which is based on the combination of atropine sulfate and reactivators of the enzyme AChE (mainly pralidoxime), is not completely effective. In this regard, another objective of this work was to evaluate the potential beneficial effect of two inedit oximes (K027 and K048) in the reversion of the inhibitory effect in AChE and in the elimination of oxidative stress in the prefrontal cortex of adult mice exposed to malathion. Malathion was administered subcutaneously at a dose of 1 g/kg. Oximes K027 and K048 (1/4 of the D50, dissolved in saline, i.p) were administered immediately after malathion and atropine sulfate (20 mg/kg, dissolved in saline, i.p.). AChE activity and biochemical parameters related to oxidative stress (glutathione levels, glutathione peroxidase and glutathione reductase activities, and lipid peroxidation) were evaluated in mouse prefrontal cortex at two different timepoints (3 or 24 h after malathion poisoning). The results of the experiment showed that malathion markedly inhibited cortical acetylcholinesterase activity (around 55 %) at 3 h after malathion challenge and such inhibition was maintained until 24 h after poisoning. Nor the atropine nor the oximes were able to eliminate malathion-induced cortical acetylcholinesterase inhibition at 3 h after poisoning. The oxime K027 (in combination with atropine) completely eliminated the inhibitory effect of malathion in cortical AChE activity at 24 h after malathion administration. The oxime K048 (in combination with atropine) significantly decreased malathion-induced AChE inhibition at 24 h after poisoning, but not completely. The acute exposure to the OP malathion markedly increased lipid peroxidation in the prefrontal cortex of adult mice. Such phenomenon was observed only at 24 h after malathion administration. The oxime K027 was able to significantly decrease malathioninduced lipid peroxidation in the prefrontal cortex of adult mice in 24 h after malathion eposure. These results demonstrate that the oximes K027 and K048 are able to reactivate malathion-inhibited AChE in the mouse prefrontal cortex after acute malathion exposure. Moreover, the protective effect of the oxime K027 on malathioninduced lipid peroxidation at 24 h after poisoning suggests a potential link between the hyperstimulation of the cholinergic system and oxidative stress in the mouse prefrontal cortex after malathion exposure. Because the available oxime-based treatment against malathion poisoning appear to be ineffective, the present data are very important because in they rendering asymmetric bispyridinium oximes of the K-series as promising antidotes for malathion poisoning.
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Síntese e caracterização de misturas de óxidos AIO3-MgO para aplicação em catálise na degradação de ésteres de fosfato

Zimmermann, Lizandra Maria January 2013 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:03:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013Bitstream added on 2014-09-24T20:22:02Z : No. of bitstreams: 1 317587.pdf: 6978464 bytes, checksum: cb7abe871f7b81e054b2bf18b06d416c (MD5) / A proposta deste trabalho está enfocada no preparo e caracterização de catalisadores na forma de misturas de Al2O3-MgO com quantidades crescentes de MgO. Inicialmente, estes catalisadores foram empregados na degradação do paraoxon metílico (DMPNPP). Os resultados serviram para identificar a eficiência mais pronunciada do catalisador com a fase espinélio (MgAl2O4) incipiente, o qual permitiu um aumento na velocidade da reação de aproximadamente 7×105 vezes em relação à reação em propan-1-ol sem a presença do catalisador. A etapa seguinte envolveu estudos de reações de propanólise com uma série de triésteres e diésteres de fosfato e o catalisador MgAl2O4. O foco foi avaliar os efeitos da natureza química dos substratos aliados às propriedades da superfície. Os experimentos indicaram que existe uma relação direta entre as propriedades texturais e estruturais dos catalisadores com as especificidades das interações catalisador-substrato. Triésteres e diésteres de fosfato com grupos de saída piridin-2-ol apresentaram um efeito catalítico diferenciado. Isso sugere que os centros bimetálicos do catalisador espinélio devem favorecer a interação com os grupos piridin-2-ol. Por fim, os estudos mostraram que o catalisador espinélio atua eficientemente na degradação de triésteres de fosfato, gerando metabólitos menos tóxicos, sendo esse um dos objetivos fundamentais do presente trabalho. <br> / Abstract: The development of catalysts that are active in the cleavage between phosphorous and oxygen bond has always been strongly appealing due to the properties related with the chemical stability of such bonds. The proposal of this Thesis is focused on the preparation and characterization of solid catalysts in the form of Al2O3-MgO mixtures with increasing amounts of MgO. The reactions were performed under heterogeneous catalysis conditions with the use of 1- propanol as solvent and the mixed oxides. Firstly, these catalysts were employed in the degradation of methyl paraoxon (DMPNPhP). The results enabled identification of the spinel incipient phase (MgAl2O4) as the best catalyst, allowing a constant rate increase of about 7×105 times when compared to the reaction with 1-propanol without catalyst. DMPNPhP was used as standard substrate in further studies of the effect of the thermal treatment conditions of the catalyst; the effect of water in the reaction system and substrate concentration optimization studies for maximum catalytic efficiency. The next step involved studies of the propanolysis reaction with a series of phosphate triesters and diesters using MgAl2O4 as the catalyst. At this point, the focus was to evaluate the effects of the chemical nature of the substrates allied with the surface effects, such as the limitations in the catalytic effect, for exemple steric hindrance factors important for the bulky molecules, such as the triaryl triesters. The experimental results have indicated that there is a direct relationship between the structural and textural properties and the specificities of the catalyst-substrate interactions. Triester and diester phosphates with 2-hydroxypyridine derivatives leaving group have shown different catalytic effects compared to substrates which have leaving groups with very close pKa values. This suggests that the spinel catalyst bimetallic centers should favor the interaction with such groups and this may additionally contribute in the transition state stabilization of these reactions. Finally, studies have shown that the spinel catalyst acts efficiently in the degradation of phosphate triesters, generating less toxic products, which is one of the most important goals of this Thesis.
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Degradação química e fotoquímica do organofosforado paraoxona /

Fernandes, Maria Eduarda Camilo January 2014 (has links)
Orientador: Marcelo de Freitas Lima / Coorientador: Lidia Maria de Almeida Plicas / Banca: Josefredo Rodriguez Pliego Junior / Banca: Luis Octávio Regasini / Resumo: Esse trabalho teve como objetivo o estudo da degradação de um organofosforado modelo, o 4-nitrofenil fosfato de dietila (paraoxona), por meio de reações fotoquímicas e químicas. O armazenamento ilegal, sua alta toxicidade e os métodos de degradação utilizados na eliminação de pesticidas levaram à necessidade de encontrar métodos de degradação alternativos para os mesmos. Com isso, no estudo fotoquímico as reações fotossensitizadas tipo II foram empregadas e a espécie reativa, oxigênio singlete, foi produzida a fim de degradar a paraoxona. Em paralelo aos experimentos, o estudo químico-computacional foi realizado a fim de fornecer subsídios para uma possível explicação sobre a reatividade das espécies analisadas. Por meio dos resultados dos cálculos realizados foi possível analisar os orbitais de fronteira, os quais forneceram informações preciosas sobre a inércia da paraoxona frente ao oxigênio singlete, sugerindo que efeitos indutivos e de ressonância no anel têm papel importante no mecanismo de reação. Já nos estudos químicos utilizou-se a hidroxilamina, um nucleófilo alfa, como meio de degradação. O método mostrou-se eficiente e com alta dependência do pH do meio reacional, onde os melhores resultados para a reatividade do nucleófilos foram encontrados na faixa de pH 6,27 a 11,49. Os estudos com diferentes concentrações de nucleófilo indicam que não há participação direta da água na etapa lenta do mecanismo de reação. A termodinâmica do processo reacional aponta com muita clareza para um mecanismo associativo, provavelmente do tipo SN2(P). Parâmetros de correlação entre pKa dos nucleófilos e velocidade mostram que a paraoxona é insensível à basicidade do nucleófilo, como atestado pelo valor de Brownsted igual a 0,02 para nucleófilos comuns. Contudo fica evidente o efeito alfa apresentado pela hidroxilamina e a metil hidroxilamina. Na presença de hidroxilamina a velocidade de... / Abstract: This work aimed to study the degradation of an organophosphorus model, the 4- nitrophenyl diethyl phosphate (paraoxon) through photochemical and chemical reactions. The illegal storing, their high toxicity and degradation methods used in the elimination of pesticides have led to the need to find alternative methods for the degradation thereof. Thus, the study photochemical reactions photosensitized type II were employed and the reactive species, singlet oxygen was produced to degrade paraoxon. In parallel to the experiments, the chemical and computational study was conducted to provide information for a possible explanation of the reactivity of the species analyzed. Through the results of calculations performed was possible to analyze the orbital border, which provided valuable information on the inertia of paraoxon against singlet oxygen, suggesting that inductive and resonance effects in the ring have an important role in the reaction mechanism. Already in chemical studies we used hydroxylamine, a nucleophile alpha like through degradation. The method was efficient and high pH dependence of the reaction medium, where the best results for the reactivity of nucleophiles were found in the pH range from 6.27 to 11.49. Studies with different concentrations of nucleophile does not indicate the direct participation of water in the slow step of the reaction mechanism. The thermodynamics of the reaction process very clearly points to an associative mechanism, probably the type SN2 (P). Correlation parameters between pKa of nucleophiles and speed show that paraoxon is insensitive to basicity of the nucleophile, as attested by Brownsted value equal to 0.02 for common nucleophiles. However it is evident the alpha effect presented by hydroxylamine and hydroxylamine methyl. In the presence of hydroxylamine degradation rates increased about 840 times comparing with its spontaneous hydrolysis / Mestre
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Toxicidade aguda e subaguda do inseticida Methyl parathion no pacu (Piaractus mesopotamicus Holmberg, 1887)

Mataqueiro, Maria Isabel [UNESP] 11 April 2002 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2016-09-27T13:40:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002-04-11. Added 1 bitstream(s) on 2016-09-27T13:45:50Z : No. of bitstreams: 1 000164650.pdf: 688413 bytes, checksum: 6478aae14d8b6539477a861d33a56300 (MD5) / Os objetivos desse trabalho foram avaliar a toxicidade aguda e os efeitos subagudos hematológicos, hormonal, bioquímicos e biométricos do inseticida methyl parathion em pacu. Os testes de avaliação da toxicidade aguda de methyl parathion foram realizados com alevinos de pacu, Piaractus mesopotamicus expostos em dois substratos: água mole e água de uma represa de cultivo de peixes do CAUNESP, em Jaboticabal. Os efeitos subagudos foram avaliados em peixes com peso corpóreo entre 200 a 300 g. O methyl parathion foi aplicado nas concentrações 0,0; 0,5; 1,0 e 2,0 mg/L de água de abastecimento em quatro caixas de 500 L de água por concentração em exposição de 24 horas com interrupção do fluxo de ar de 400 ml/min.. Foi realizado um exame histopatológico de fragmentos de brânquias de exemplares deste mesmo lote de pacu onde foi verificado a presença dos parasitas Henneguya sp e Ichthyophthirius mutifilis. Aos 3, 8 e 15 dias após a exposição ao inseticida foram coletados sangue dos peixes e realizou-se a contagem dos números de eritrócitos, leucócitos, trombócitos, hemoglobina, hematócrito, e quantificação de cortisol, índices hepatossomáticos e volumes corpusculares. O methyl parathion foi mais tóxico para o pacu em água mole do que em água de represa, cujos valores de CL50-96h calculados foram de 4,06 mg/L em água mole e 5,15 mg/L em água de represa. Não houve efeitos significativos das concentrações do inseticida nos parâmetros hematológicos e bioquímicos avaliados nos peixes. Ocorreu aumento significativo do nível de cortisol, devido ao efeito estressor do methyl parathion, inibindo determinadas quantidades da enzima acetilcolinesterase. Os aumentos significativos nas contagens dos eritrócitos e hemoglobina e a diminuição do VCM no sangue do pacu estão diretamente relacionado com a ação dos glicocorticoides produzidos pela elevação das... / The acute toxicity of methyl parathion in pacu fingerlings (Piaractus mesopotamicus) subjected to soft and dam water was tested. The experiment was conducted in a controlled system according to IBAMA standards (1987) and CETESB tests (1979) of acute toxicity to fish, with some modifications. We verified a linear increase in pacu mortality with the increase of the insecticide dose in water. Methyl parathion was more toxic to pacu in soft than in dam water. The estimated values of methyl parathion Cl50, to pacu in soft and dam water were 4,06 mg/L and 5,15 mg/L, respectively
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Toxicidade aguda e subaguda do inseticida Methyl parathion no pacu (Piaractus mesopotamicus Holmberg, 1887) /

Mataqueiro, Maria Isabel. January 2002 (has links)
Orientador: Joaquim Gonçalves Machado Neto / Banca: Elisabeth Criscuolo Urbinati / Banca: Antonio de Queiroz Neto / Resumo: Os objetivos desse trabalho foram avaliar a toxicidade aguda e os efeitos subagudos hematológicos, hormonal, bioquímicos e biométricos do inseticida methyl parathion em pacu. Os testes de avaliação da toxicidade aguda de methyl parathion foram realizados com alevinos de pacu, Piaractus mesopotamicus expostos em dois substratos: água mole e água de uma represa de cultivo de peixes do CAUNESP, em Jaboticabal. Os efeitos subagudos foram avaliados em peixes com peso corpóreo entre 200 a 300 g. O methyl parathion foi aplicado nas concentrações 0,0; 0,5; 1,0 e 2,0 mg/L de água de abastecimento em quatro caixas de 500 L de água por concentração em exposição de 24 horas com interrupção do fluxo de ar de 400 ml/min.. Foi realizado um exame histopatológico de fragmentos de brânquias de exemplares deste mesmo lote de pacu onde foi verificado a presença dos parasitas Henneguya sp e Ichthyophthirius mutifilis. Aos 3, 8 e 15 dias após a exposição ao inseticida foram coletados sangue dos peixes e realizou-se a contagem dos números de eritrócitos, leucócitos, trombócitos, hemoglobina, hematócrito, e quantificação de cortisol, índices hepatossomáticos e volumes corpusculares. O methyl parathion foi mais tóxico para o pacu em água mole do que em água de represa, cujos valores de CL50-96h calculados foram de 4,06 mg/L em água mole e 5,15 mg/L em água de represa. Não houve efeitos significativos das concentrações do inseticida nos parâmetros hematológicos e bioquímicos avaliados nos peixes. Ocorreu aumento significativo do nível de cortisol, devido ao efeito estressor do methyl parathion, inibindo determinadas quantidades da enzima acetilcolinesterase. Os aumentos significativos nas contagens dos eritrócitos e hemoglobina e a diminuição do VCM no sangue do pacu estão diretamente relacionado com a ação dos glicocorticoides produzidos pela elevação das... / Abstract: The acute toxicity of methyl parathion in pacu fingerlings (Piaractus mesopotamicus) subjected to soft and dam water was tested. The experiment was conducted in a controlled system according to IBAMA standards (1987) and CETESB tests (1979) of acute toxicity to fish, with some modifications. We verified a linear increase in pacu mortality with the increase of the insecticide dose in water. Methyl parathion was more toxic to pacu in soft than in dam water. The estimated values of methyl parathion Cl50, to pacu in soft and dam water were 4,06 mg/L and 5,15 mg/L, respectively / Mestre
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Hifenação das técnicas de extração sólido-líquido com partição a baixa temperatura(SLE/LTP) e microextração líquido-líquido dispersiva com solvente de baixa densidade (LDS/DLLME) para determinação de agrotóxicos em solos por GC/ECD / Hyphenation of techniques solid-liquid extraction with low temperature partition (SLE/LTP) and low-density solvent dispersive liquid-liquid microextraction (LDS/DLLME) for determination of pesticides in soil by GC/ECD

Noronha, Luiz Manoel Silva de 12 December 2014 (has links)
Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-05-03T10:16:58Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1261688 bytes, checksum: aaf10c2ba35f79a0e3065bd8af460482 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-03T10:16:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1261688 bytes, checksum: aaf10c2ba35f79a0e3065bd8af460482 (MD5) Previous issue date: 2014-12-12 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Procedimentos de extração baseados nos princípios da química verde tem sido desenvolvidos desde 1990, com a miniaturização tendo um papel importante. A combinação da técnica extração sólido-líquido com partição em baixa temperatura (SLE/LTP) e a microextração líquido-líquido dispersiva com solvente de baixa densidade (LDS/DLLME), juntamente com a cromatografia gasosa com detector por captura de elétrons (GC/ECD) foi utilizada para a determinação de 2 agrotóxicos organofosforados e 4 piretróides em amostras de solo. O extrato contendo os analitos da etapa SLE/LTP foi empregado na etapa LDS/DLLME, substituindo o solvente dispersor dessa etapa. No processo optimizado, a acetonitrila foi selecionada como o solvente da etapa SLE/LTP (e também como solvente dispersor da etapa LDS/DLLME), e tolueno foi usado como o solvente de extração. Na validação do método, os valores das recuperações da extração ficaram na faixa de 87,6-102,5%, os limites de quantificação (LOQ) ficaram entre 3,0 e 10,0 g kg-1 e os valores de desvio padrão relativo (RSD) ficaram entre 5,6 e 19,2%. A técnica otimizada e validada foi aplicada em dois solos diferentes. Os valores de RSD obtidos ficaram na faixa de 1,9-20,1% (solo 1) e 1,4-20,5% (solo 2), e as recuperações ficaram entre 98,0-117,7% (solo 1) e 108,0-173,5% (solo 2), nos níveis de fortificação avaliados. A técnica hifenada se mostrou interessante por unir as vantagens de clean-up e simplicidade da técnica de extração SLE/LTP e da simplicidade, rapidez, baixo custo e alto fator de pré-concentração da técnica LDS / DLLME na determinação de agrotóxicos no solo. / Extraction procedures based on the principles of green chemistry have been under development since the 1990s, with miniaturization playing an important role. Here, a combination of solid-liquid extraction with low-temperature partitioning (SLE/LTP) and low-density solvent dispersive liquid-liquid microextraction (LDS/DLLME) techniques, coupled with gas chromatography with electron capture detection (GC/ECD), was used to determine two organophosphorus and four pyrethroid pesticides in soil samples. The extract containing the analytes from the SLE/LTP step was employed in the LDS/DLLME step, substituting the dispersive solvent. The SLE/LTP step and and LDS/DLLME step were optimized using factorial and univariate designs. In the optimized procedure, acetonitrile was selected as the SLE/LTP solvent (and also as DLLME dispersive solvent), and toluene was used as the extraction solvent. The extraction recoveries were in the range 87.6 - 102.5 %, and the limits of quantification (LOQ) were between 3.0 and 10.0 g kg-1. The relative standard deviation (RSD) values were between 5.6 and 19.2 %. The optimized and validated technique was applied to two different soil samples. The RSD values obtained were in the ranges 1.9-20.1% (Soil 1) and 1.4-20.5% (Soil 2), and the recoveries were 98.0 - 117.7 % (Soil 1) and 108.0 - 173.5% (Soil 2), at the fortification levels employed. The hyphenated method was interesting for coupling the advantages of clean-up and extraction technique (SLE/LTP) and of the simple, fast, cheap and high pre- concentration rate microextraction (LDS/DLLME) in determination of pesticides in soil.
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Bases moleculares da resistência a inseticidas organofosforados na mosca praga da pecuaria Cochliomyia hominivorax (Diptera: Calliphoridae) / Molecular basis of resistance to organophosphate insecticidein Cochiliomya Hominivorax (Diptera: Calliphoridae)

Carvalho, Renato Assis de 16 August 2018 (has links)
Orientador: Ana Maria Lima de Azeredo-Espin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T10:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_RenatoAssisde_D.pdf: 2025643 bytes, checksum: 24641039150d3a87bfa143c90c98fc64 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A mosca-da-bicheira, Cochliomyia hominivorax, é uma das principais moscas causadoras de miíases da América do Sul, sendo responsável por severos prejuízos à pecuária através da mortalidade e redução da produtividade dos animais infestados. No Brasil, o seu controle tem sido realizado principalmente através da aplicação de inseticidas organofosforados (OF). Porém, o uso indevido e/ou prolongado desses agentes químicos pode provocar seleção de indivíduos resistentes, devido à alteração do sítio alvo ou à desintoxicação metabólica do inseticida antes de atingir o sítio alvo. Nesse sentido, o objetivo desse estudo foi investigar as bases moleculares da resistência a inseticidas OF na mosca da bicheira, através da caracterização da carboxilesterase E3, do sítio alvo acetilcolinesterase (AChE) e da expressão diferencial de enzimas metabólicas (caiboxilesterases, P450 e GST) em indivíduos resistentes. A seqüência predita da enzima carboxilesterase E3 em C. hominivorax apresentou domínios altamente conservados dentre as carboxil/colinesterases que contribuem para o mecanismo catalítico do sítio ativo. Duas mutações, já descritas em outras espécies, foram encontradas, a G137D, associada com resistência principalmente aos dietil-OPs, e a W251S, associada com resistência aos dietil-OPs e piretróides. A freqüência dessas mutações foi investigada em períodos distintos de diferentes populações do Uruguai, indicando uma correlação da freqüência de cada mutação com a classe de inseticida utilizada no controle da espécie. A região codificante da acetilcolinesterase foi sequenciada em C. hominivorax possibilitando a investigação, em populações naturais, de mutações já caracterizadas por conferir resistência a OF em outras espécies (I298V, G401A, F466Y). Apenas 2/135 indivíduos apresentaram uma das mutações (F466Y). Em contraste, a mutação G137D na carboxilesterase E3, que confere resistência metabólica aos inseticidas OF, foi encontrada em mais de 50% dos indivíduos na maioria dessas populações, indicando ser um dos principais mecanismos de resistência nessa espécie. Para a identificação de genes diferencialmente expressos em indivíduos resistentes foi gerado um banco de dados através da caracterização do transcriptoma utilizando uma das técnicas de sequenciamento de nova geração (Roche 454). Ao todo, foram obtidas 548.940 seqüências, resultando em 36.650 "contigs" e 782 "singlets" Após a anotação desses transcritos, foram selecionados genes candidatos pertencentes às famílias de enzimas de detoxificação metabólica (carboxilesterases, monooxigenases P450 e GSTs) para terem sua expressão comparada entre os indivíduos que sobreviveram ao tratamento (CL90) com o inseticida diclorvos (dimetil-OF) e um grupo controle (sem tratamento). Apenas um gene foi diferencialmente expresso, ortólogo ao CYP6GJ, e estudos futuros serão necessários para determinar a associação da expressão dessa P450 e resistência ao inseticida OF. Em ambos os grupos, o gene da AChE não se encontrou alterado. Já o gene da carboxilesterase E3 apresentou a mutação W251S em todos os indivíduos do grupo resistente (n=44), enquanto que no grupo controle (n-40) 13 indivíduos apresentaram a mutação, confirmando a associação dessa mutação com resistência aos dimetil-OP. Assim, a identificação das mutações nesse gene em populações naturais da mosca-da-bicheira pode ser uma ferramenta importante de monitoramento da resistência ao longo da atual distribuição geográfica da espécie, contribuindo para a implementação de estratégias mais efetivas de controle por meio da escolha apropriada dos produtos químicos. / Abstract: The New World Screwworm (NWS) fly Cochliomyia hominivorax is one of most important myiasis-causing flies in the Neotropics. It is responsible for severe losses to the livestock industry through both mortality and loss of productivity of infested animals. In Brazil, it has been controlled by the application of chemical insecticides, mainly the organophosphate (OP) compounds. However, the intensive use of these compounds over many years may select resistant individuals which have the potential to compromise the efficacy of current control strategies. Major mechanisms of insecticide resistance in insects involve either mutation in the target site of the insecticide, or an alteration in the rate of insecticide detoxification. Therefore, the aim of this study was to investigate the molecular basis of resistance to organophosphate insecticides in NWS throughout characterization of the carboxylesterase and acetylcholinesterase genes and expression evaluation of detoxification enzymes. The predicted amino sequence of the E3 gene showed highly conserved domains within carboxyl/cholinesterases involved in the catalytic mechanism of active site. Two mutations previously described in other dipteran species were found, G137D, associated mainly with diethyl-OP hydrolysis, and W251S, associated with dimethyl-OP and pyrethroid hydrolysis. The frequency of these mutations was analyzed in different Uruguayan regions in 2003 and 2009, indicating a correlation between each mutation and the insecticide class used for NWS control. The entire coding sequence of acetylcholinesterase was sequenced allowing surveying of mutations previously known for conferring insecticide resistance (I298V, G401A, F466Y). Only 2/135 individuals from NWS natural populations showed one of these mutations (F466Y). In contrast, G137D mutation in carboxylesterase E3. that also confers resistance to OP insecticides, was found in a high frequency in the same populations, suggesting this is one of the most important resistance mechanisms and that metabolic resistance has been preferentially selected rather altered target site in this species. Differentially expressed genes in resistant NWS individuals were analyzed throughout candidate gene expression evaluation. For this, NWS transcriptome was sampled by deep sequencing of polyadenilated transcripts using 454 sequencing technology, which generated a total of 548,940 sequences resulting in 37,432 unigenes (36,650 contigs and 782 singlets). Following functional annotation, gene expression of candidate genes belonging to detoxification enzyme families (carboxylesterases, monooxygenases P450 and GSTs) were evaluated in NWS resistant individuals surviving bioassays (1X90) with the active ingredient dichlorvos (dimethyl-OP) and from a control group (without treatment). No genes over expressed were found in the resistant group, and the ortholog to CYP6G1 was down-regulated in this group, requiring further studies to determine the association between reduced expression of a P450 gene and OP resistance. In both groups the target site was not altered. In contrast, E3 gene showed W251S mutation in all resistant individuals (44), while 13 individuals showed such mutation in the control group (40). This result corroborates the association between this mutation and the dimethyl-OP resistance in this species. Therefore, identification of mutations in carboxylesterase gene in NWS natural populations can be an important tool in monitoring insecticide resistance. The selection of appropriate chemicals for NWS control may contribute to implement more effective control strategies. / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

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