As respostas termorregulatórias ao lipopolissacarídeo (LPS) são influenciadas por moduladores que aumentam (febrigênicos) ou diminuem (criogênicos) a temperatura corporal (Tb). Entre eles, o neurotransmissor gasoso sulfeto de hidrogênio (H2S) modula a inflamação sistêmica induzida por endotoxina em ratos, agindo como uma molécula anti-inflamatória e criogênica, embora os mecanismos subjacentes ainda sejam pouco compreendidos. Considerando que a endotoxina é um ligando para o Toll-like receptor 4 (TLR4) e que evidências recentes revelam um cross-talk entre a via de sinalização TLR e fosfo-Akt (p-Akt), o objetivo do presente estudo foi investigar se o H2S atua como um mediador antiinflamatório e antipirético durante as fases termorregulatórias que ocorrem no choque endotoxêmico (hipotermia e febre) induzido por lipopolissacarídeo bacteriano (LPS, 2,5 mg / kg intraperitoneal (ip)) através da modulação sobre a produção de prostaglandina D2 (PGD2) e a ativação de Akt na área pré-óptica ântero-ventral do hipotálamo (AVPO). A Tb profunda de ratos mantidos a uma temperatura ambiente de 25 °C foi registrada antes e depois da inibição farmacológica da enzima cistationina ?-sintase (CBS - responsável pela produção endógena de H2S no cérebro) usando aminooxiacetato (AOA, 100 pmol, intracerebroventricular (icv)), combinado ou não com administração de LPS. Para esclarecer os mecanismos responsáveis por esses ajustes da resposta imune, foram determinados na AVPO os níveis de H2S, a produção de PGD2 e o perfil de expressão das proteínas CBS, p-Akt e p-CREB. Além disso, foi analisada a concentração de citocinas plasmáticas (IL-1?, IL-6, IL-10, TNF?, IFN-? , E IL-4). A injeção ip de LPS causou hipotermia típica seguida de febre. Os níveis de AVPO H2S aumentaram significativamente durante a hipotermia quando comparado com ratos eutérmicos e febris. A microinjeção icv de AOA não causou nenhuma alteração na Tb nem na produção basal de PGD2 durante a eutermia. Em ratos tratados com LPS, o AOA causou uma atenuação na queda da Tb durante a fase de hipotermia e uma febre exacerbada, simultaneamente com o aumento na produção de PGD2 e abolição do aumento induzido pela endotoxina na atividade de Akt. Durante a fase de febre, a expressão relativa de CBS esteve significativamente diminuída enquanto a expressão relativa de p-Akt esteve aumentada, quando comparado com ratos eutérmicos e hipotérmicos. As citocinas plasmáticas aumentaram durante a inflamação sistêmica, mas apenas a IL-4 mostrou um padrão semelhante em relação à Akt. Estes dados são consistentes com a noção de que o neurotransmissor gasoso H2S modula as fases de hipotermia e febre durante o choque endotoxêmico, atuando como uma molécula criogênica. Este papel anti-inflamatório durante a inflamação sistémica envolve uma regulação positiva da PGD2, de Akt e da IL-4 plasmática. / Thermoregulatory responses to lipopolysaccharide (LPS) are affected by modulators that increase (pro-pyretic) or decrease (cryogenic) body temperature (Tb). Among them, the gaseous messenger hydrogen sulfide (H2S) modulates endotoxin-induced systemic inflammation being an anti-inflammatory and cryogenic molecule, although the underlying mechanisms are still poorly understood. Since endotoxin is a Toll-like receptor 4 (TLR4) ligand and recent evidence indicates that there is a possible a cross-talk between the TLR and phospho-Akt (p-Akt) signaling pathway, the current study aimed to investigate whether H2S acts as an anti-inflammatory and anti-pyretic mediator during thermoregulatory phases of endotoxic shock (hypothermia and fever) induced by bacterial lipopolysaccharide (LPS, 2.5 mg/kg intraperitoneal (ip)) through the modulation of prostaglandin D2 (PGD2) production and activation of Akt in the anteroventral preoptic region of the hypothalamus (AVPO). Deep Tb in rats kept at an ambient temperature of 25 °C, was recorded before and after pharmacological inhibition of the enzyme cystathionine ?-synthase (CBS - responsible for H 2S endogenous production in the brain) using aminooxyacetate (AOA; 100 pmol/1 ?l intracerebroventricular (icv)) combined or not with endotoxin administration. To clarify the mechanisms responsible for these adjustments on immune response were verified in the AVPO H 2S levels, PGD2 production and expression profiles of CBS, p-Akt and p-CREB. In addition, plasma cytokines concentration (IL-1?, IL-6, IL-10, TNF?, IFN-?, and IL-4) was analyzed. Intraperitoneal injection of LPS caused typical hypothermia followed by fever. Intracerebroventricular microinjection of AOA neither affected Tb nor basal PGD2 production during euthermia. Levels of AVPO H2S were significantly increased during hypothermia when compared to both euthermic and febrile rats. In LPS-treated rats, AOA increased Tb values during hypothermia and fever, along with enhanced PGD2 production and abolition of endotoxin-induced increase in Akt activity. During fever, CBS relative expression was significantly decreased whereas p-Akt was significantly increased when compared to both euthermic and hypothermic rats. Plasma cytokines were increased during systemic inflammation, but only IL-4 showed a similar pattern in relation to Akt. These data are consistent with the notion that the gaseous messenger H2S modulates hypothermia and fever during endotoxic shock, acting as a cryogenic molecule. This anti-inflammatory role during systemic inflammation involves a H2S-induced up-modulation of PGD2, Akt and plasma IL-4.

Os componentes do conjunto membrana/eletrodos (MEA) das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico/Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFC) são sensíveis a impurezas, as quais podem vir do ar, do gás combustível e/ou da degradação dos componentes do módulo. Amônia, sulfeto de hidrogênio e monóxido de carbono são juntos os três principais subprodutos cotaminadores nos processos de geração de hidrogênio por reforma de combustíveis. Estes contaminadores afetam negativamente o desempenho das PEMFCs, assim é importante o entendimento destes efeitos para mitigá-los e introduzir a tecnologia das PEMFCs no mercado consumidor. Desta forma experimentos foram realizados visando diagnosticar os efeitos da amônia e do sulfeto de hidrogênio sobre os componentes do MEA das PEMFCs. Para a contaminação por sulfeto de hidrogênio foi provado, utilizando-se da técnica de cromatografia gasosa e de stripping, que a contaminação ocorre através da interação química e eletroquímica do contaminador com a superfície do catalisador de platina, e que estas interações ocorrem via um processo dissociativo e um processo oxidativos respectivamente. Estes processos de interação geram enxofre adsorvido sobre a superfície da platina, a qual é bloqueada para posterior oxidação de hidrogênio, gerando sobrepotenciais que reduzem a diferença de potencial da célula. Utilizando-se da técnica de cromatografia gasosa e agora de voltametria cíclica foi mostrado na PEMFC, que durante o processo de remoção do enxofre adsorvido a platina dióxido de enxofre é gerado. Ainda na PEMFC, foi mostrado utilizando-se da técnica de \"air bleed\" que maiores tolerâncias ao sulfeto de hidrogênio podem ser alcançadas, apesar de ser insignificante. Para o caso da contaminação da PEMFC por amônia, indiretamente foi mostrado, utilizando-se técnicas eletroquímicas solução de ácido perclórico, que amônia pode afetar a reação de redução de oxigênio pela sua adsorção sobre a superfície do catalisador, ou pelo bloqueio da mesma para posterior adsorção/redução de oxigênio. Em estudos de absorção de água e condutividade de membranas de NafionTM, sob diferentes frações catiônicas (prótons/amônio), em contato com água na fase vapor sob diferentes atividades, foi mostrado que quanto maior a concentração de íons contaminadores no eletrólito menor a quantidade de água absorvida e menor a condutividade da membrana. Também foi mostrado que se tais membranas fossem usadas como eletrólito em PEMFCs, o desempenho da célula seria afetado drasticamente por perdas ôhmicas. Também foi mostrado que sob contaminação por amônia, PEMFCs sofrem aumentos em resistências ôhmicas devido a reduções na condutividade do eletrólito, contudo foi provado que esta representa menos de dez por cento do total de perdas observadas no desempenho da célula. Desde estudo foi concluído que amônia afeta o desempenho das PEMFCs principalmente pela redução na atividade dos prótons na camada catalítica catódica, que causa reduções no potencial misto de equilíbrio da reação de redução de oxigênio, e portanto na diferença de potencial da célula. Finalmente foi provado indiretamente que amônia deixa a célula através do equilíbrio de amônio com água, o qual deslocado gera amônia, a qual deixa a célula junto com o fluxo de gás cotódico. / The Membrane Electrode Assembly components of a PEMFC are sensitive to impurities, which can came with the air or hydrogen stream, or from the degradation of the stack components. Ammonia, hydrogen sulfide and carbon monoxide are together the main sub-products of fuel reforming processes for generating hydrogen. These contaminants negatively affect the PEMFC performance, so it is important to understand what those effects are in order to mitigate them and introduce PEMFC technology in the mass market. Therefore, experiments were carried out to diagnose the effects hydrogen sulfide and ammonia have on the MEA components of PEMFCs. For contamination by hydrogen sulfide it was proved utilizing EMS and stripping techniques that the poisoning process happens by chemical and electrochemical interactions of the contaminant with the Platinum catalyst surface, and that these interactions happen by a dissociative and oxidative process, respectively. Those processes generate sulfur adsorbed on the Platinum surface, which blocks it for further hydrogen oxidation, generating overpotentials, which reduce the cell potential. Utilizing the EMS and now the cyclic voltammetry technique it was shown that during the process of removing sulfur from the Platinum surface one generates sulfur dioxide. Using the Air Bleed technique it was shown that higher tolerances of the PEMFC against hydrogen sulfide can be reached, despite being insignificant. For contamination of the cell by ammonia it was indirectly proved utilizing electrochemical techniques in perchloric acid solutions that ammonia can affect the oxygen reduction reaction by adsorbing on the catalyst surface, or by blocking the surface for further oxygen adsorption/reduction. Studying water uptake and ionic conductivity of Nafion membranes under many different cation fractions (proton/ammonium) in contact with water vapor at different temperatures and water activities, it was proved that the more ammonium one has in the membrane the less will be the water uptake and ionic conductivity of it. It was also shown that if those membranes were used as electrolyte in PEMFC the cell performance would be severely affected by ohmic losses. It was also shown that under ammonia exposure PEMFCs suffer by ohmic resistance increases due to the lowering in the ionic conductivity of the electrolyte, however it was proved that it represent less than ten percent of the observed losses in the cell performance. From this study it was concluded that ammonia mainly affect the PEMFC performance by lowering the cathode catalyst layer proton activity, which lowers the oxygen reduction reaction equilibrium potential, and then the cell potential. Finally it was indirectly proved that ammonia leaves the cell by the equilibrium of ammonium and water, which dislocated generates ammonia that leaves the cell together with the cathode gas stream.

Neste trabalho investigamos o efeito de doadores de H2S no prurido agudo mediado por PAR-2 em camundongos. A injeção i.d. do agonista PAR-2 SLIGRL-NH2, induziu prurido que não foi afetado pelo pré-tratamento com o antagonista H1 pirilamina. A coinjeção dos doadores de H2S GYY4137 (lento) ou NaHS (espontâneo) com SLIGRL-NH2 reduziu significativamente o prurido (P<0,05). A glibenclamida (bloqueador de canais KATP) e o SNP (doador de NO), mas não o ODQ (inibidor da sGC), evitaram estes efeitos. O antagonista TRPA1 HC-030031 reduziu significativamente o prurido induzido pelo SLIGRL-NH2 (P<0,05), mas o prurido induzido pelo agonista TPRA1 AITC não foi afetado por NaHS. Ensaios de Western blot mostraram que ambos PAR-2 e TRPA1 são expressos constitutivamente na pele de camundongos. Nossos dados mostram que o prurido secundário à ativação do PAR-2 pode ser reduzido por H2S, atuando via a abertura dos canais KATP e ativação da via NO-GMPc. Ademais, o receptor TRPA1 pode mediar o prurido induzido por SLIGRL-NH2, mas o H2S não interfere nesta via. / In this study we investigated the effect of H2S donors in PAR-2-mediated acute pruritus in mice. The i.d. injection of the PAR-2 agonist SLIGRL-NH2 induced itching that was unaffected by pre-treatment with the H1 antagonist pyrilamine. Co-injection of the H2S donors GYY4137 (slow) or NaHS (spontaneous) with SLIGRL-NH2 significantly reduced pruritis (P <0.05). Glibenclamide (a KATP channel blocker) and SNP (a NO donor), but not ODQ (a sGC inhibitor) prevented these effects. The TRPA1 antagonist HC-030031 significantly reduced SLIGRL-NH2-induced pruritus (P<0.05), but the pruritus induced by the TPRA1 agonist AITC was unaffected by NaHS. Western blot assays showed that both TRPA1 and PAR-2 are constitutively expressed in the mouse skin. Our data show that itching secondary to PAR-2 activation can be reduced by H2S which acts via the opening of KATP channels and activation of the NO-cGMP pathway. Furthermore, TRPA1 receptors may mediate SLIGRL-NH2-induced pruritus, however, H2S does not interfere with this pathway.

O prurido, assim como a dor, é uma experiência sensorial aversiva, associada ao desejo de coçar-se. Resultados prévios deste grupo demonstraram que a injeção i.d. de moléculas doadoras do sulfeto de hidrogênio (H2S), um novo mediador endógeno, reduziu o prurido agudo e a inflamação cutânea induzidos por histamina ou composto 48/80 (C48/80) na pele dorsal de camundongos, sugerindo o envolvimento do H2S no controle do prurido mediado por aminas. Todavia, pouco se conhece sobre os mecanismos envolvidos na indução ou inibição dessa percepção sensorial (aguda ou crônica), e a participação do H2S. A fim de aprofundar esse conhecimento, os objetivos deste estudo foram:i) testar e caracterizar os mecanismos envolvidos nos efeitos protetores de diferentes moléculas doadoras de H2S (liberação rápida e lenta) sobre o prurido agudo e inflamação associada, induzidos por estímulos dependente e independente de histamina, ii) averiguar a capacidade de produção endógena de H2S e as enzimas envolvidas em sua síntese na pele murina saudável e doente, iii) padronizar um modelo de prurido crônico associado ao escore de intensidade da área inflamada na psoríase (PASI), e investigar o efeito protetor de um doador de H2S de liberação lenta (GYY4137). Utilizando camundongos Balb/C, foi realizada a avaliação do comportamento de prurido agudo e inflamação cutânea (extravasamento plasmático, influxo de neutrófilos), frente a diversos estímulos, na ausência e vigência do co- tratamento (i.d.) com doadores de H2S. A psoríase experimental foi induzida pela aplicação tópica do creme imiquimode (IMQ 5%) na pele dorsal destes, por 5 dias consecutivos, e grupos paralelos com a doença foram tratados pela via intraperitoneal (i.p.) com o GYY4137 em diferentes doses (25-100 mg/kg). Os registros do prurido e PASI foram obtidos durante a indução da psoríase e as análises bioquímicas e moleculares foram realizadas ao término do experimento. O tratamento com doses crescentes de GYY4137 (0,3 30 nmol/sitio, i.d.) inibiu o prurido agudo induzido por histamina ou cloroquina e reduziu o influxo de neutrófilos frente ao C48/80, mas não afetou o extravasamento plasmático induzido por histamina ou C48/80. O bloqueio das enzimas geradoras de H2S maximizou o prurido e o influxo de neutrófilos desencadeado por C48/80. O pré-tratamento com a glibenclamida (10 mg/kg; i.p, -30 min), bloqueador dos canais de KATP, não reverteu o efeito do doador de H2S de liberação rápida sobre o prurido agudo e inflamação induzidos por histamina. Em animais com psoríase, o tratamento (i.p.) com o GYY4137 reduziu (P<0,05) a inflamação cutânea (escores PASI) e o prurido, assim como inibiu o eixo NF-<font face = \"symbol\">k B-caspase-1-IL-1<font face = \"symbol\">b , e aumentou a atividade das enzimas antioxidantes (catalase, GST, GR e GPx). A pele de animais com psoríase exibiu menor capacidade na síntese de H2S, que foi paralela à menor expressão da enzima Cistationina-<font face = \"symbol\">b-sintetase (CBS). O bloqueador da enzima Cistationina-<font face = \"symbol\">g-liase (CSE) não interferiu no escore PASI ou prurido. Conclui-se que moléculas doadoras de H2S representam novos alvos terapêuticos no controle da inflamação aguda ou imunomediada associada à percepção de prurido agudo ou crônico. No microambiente inflamatório agudo, o mecanismo envolvido é independente da ativação de canais de KATP, enquanto no crônico (psoríase) é dependente, em parte, da inibição da ativação do eixo NF-<font face = \"symbol\">k B- caspase-1-IL-1<font face = \"symbol\">b e aumento das defesas antioxidantes. / Pruritus, like pain, is an aversive sensory experience associated with the scratching desire. Previous findings from this group demonstrated that hydrogen sulphide (H2S) donor molecules, a new endogenous mediator, when intra-dermal injected, reduced acute histamine and cutaneous inflammation induced by histamine or compound 48/80 (C48/80) on the dorsal skin of mice, suggesting the involvement of H2S in the control of amine-mediated pruritus. However, little is known about the mechanisms involved in the induction or inhibition of this sensorial perception (acute or chronic) and the participation of H2S. In order to get a better understanding, the objectives of this study were: i) to test and characterize the mechanisms involved in the protective effects of different H2S donors molecules (fast and slow release) on acute pruritus and associated inflammation induced by histamine dependent and independent stimuli; ii) to investigate the endogenous production of H2S and the enzymes involved in its synthesis in healthy and unhealthy/disease murine skin; and iii) to standardize a model of chronic pruritus associated with the psoriasis area severity index (PASI) in the inflamed skin, and to investigate the protective effect of a slow release H2S donor (GYY4137). The behaviour evaluation of acute pruritus and cutaneous inflammation (plasma extravasation, neutrophil influx) was performed alongside with different stimuli with or without the co-treatment (i.d.) with H2S donors in Balb/C mice. Experimental psoriasis was induced by topical application of imiquimod cream (IMQ 5%) on the dorsal skin, for 5 consecutive days, and at the same time, groups with the disease were treated intraperitoneally (i.p.) with GYY4137 at different doses (25 100 mg/kg). Records of pruritus and PASI were obtained during psoriasis induction, and biochemical and molecular analyses were performed at the end of the experiment. Firstly, treatment with increasing doses of GYY4137 (0.3 30 nmol/site, i.d.) inhibited acute pruritus induced by histamine or chloroquine and reduced the neutrophils influx induced by C48/80, without affecting histamine or C48/80 plasma-induced extravasation. Secondly, blocking the H2S-generating enzymes potentiated pruritus and the neutrophils influx triggered by C48/80. Pretreatment with glibenclamide (10 mg/kg; i.p., -30 min.), a KATP channel blocker, did not reverse the effect of the fast-release H2S donor on acute pruritus and inflammation induced by histamine. Finally, psoriatic animals, treated with GYY4137 (i.p.) showed a lower skin inflammation (PASI scores) and pruritus as well as the NF<font face = \"symbol\">kB-Caspase1-IL-1<font face = \"symbol\">b axis inhibited (P>0.05), and increased activity of antioxidant enzymes (catalase, GST, GR and GPx). The skin of psoriatic animals exhibited a lower capacity to synthetize H2S, which was parallel to expression of the enzyme Cystathionine-<font face = \"symbol\">b-synthetase (CBS). The Cystathionine-<font face = \"symbol\">g-lyase (CSE) enzyme blocker did not interfere with the PASI or pruritus score. We may conclude that H2S donor molecules represent new therapeutic targets to the control of acute or immune- mediated inflammation associated with the perception of acute or chronic pruritus. Also, in the acute inflammatory microenvironment, the mechanism involved is independent of KATP channels activation, whereas in the chronic condition it is partly dependent on the inhibition of NF-<font face = \"symbol\">kB-caspase-1-IL-1<font face = \"symbol\">b axis activation and increased antioxidants defence.

Neste trabalho investigamos o efeito de doadores de H2S no prurido agudo mediado por PAR-2 em camundongos. A injeção i.d. do agonista PAR-2 SLIGRL-NH2, induziu prurido que não foi afetado pelo pré-tratamento com o antagonista H1 pirilamina. A coinjeção dos doadores de H2S GYY4137 (lento) ou NaHS (espontâneo) com SLIGRL-NH2 reduziu significativamente o prurido (P<0,05). A glibenclamida (bloqueador de canais KATP) e o SNP (doador de NO), mas não o ODQ (inibidor da sGC), evitaram estes efeitos. O antagonista TRPA1 HC-030031 reduziu significativamente o prurido induzido pelo SLIGRL-NH2 (P<0,05), mas o prurido induzido pelo agonista TPRA1 AITC não foi afetado por NaHS. Ensaios de Western blot mostraram que ambos PAR-2 e TRPA1 são expressos constitutivamente na pele de camundongos. Nossos dados mostram que o prurido secundário à ativação do PAR-2 pode ser reduzido por H2S, atuando via a abertura dos canais KATP e ativação da via NO-GMPc. Ademais, o receptor TRPA1 pode mediar o prurido induzido por SLIGRL-NH2, mas o H2S não interfere nesta via. / In this study we investigated the effect of H2S donors in PAR-2-mediated acute pruritus in mice. The i.d. injection of the PAR-2 agonist SLIGRL-NH2 induced itching that was unaffected by pre-treatment with the H1 antagonist pyrilamine. Co-injection of the H2S donors GYY4137 (slow) or NaHS (spontaneous) with SLIGRL-NH2 significantly reduced pruritis (P <0.05). Glibenclamide (a KATP channel blocker) and SNP (a NO donor), but not ODQ (a sGC inhibitor) prevented these effects. The TRPA1 antagonist HC-030031 significantly reduced SLIGRL-NH2-induced pruritus (P<0.05), but the pruritus induced by the TPRA1 agonist AITC was unaffected by NaHS. Western blot assays showed that both TRPA1 and PAR-2 are constitutively expressed in the mouse skin. Our data show that itching secondary to PAR-2 activation can be reduced by H2S which acts via the opening of KATP channels and activation of the NO-cGMP pathway. Furthermore, TRPA1 receptors may mediate SLIGRL-NH2-induced pruritus, however, H2S does not interfere with this pathway.

Os componentes do conjunto membrana/eletrodos (MEA) das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico/Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFC) são sensíveis a impurezas, as quais podem vir do ar, do gás combustível e/ou da degradação dos componentes do módulo. Amônia, sulfeto de hidrogênio e monóxido de carbono são juntos os três principais subprodutos cotaminadores nos processos de geração de hidrogênio por reforma de combustíveis. Estes contaminadores afetam negativamente o desempenho das PEMFCs, assim é importante o entendimento destes efeitos para mitigá-los e introduzir a tecnologia das PEMFCs no mercado consumidor. Desta forma experimentos foram realizados visando diagnosticar os efeitos da amônia e do sulfeto de hidrogênio sobre os componentes do MEA das PEMFCs. Para a contaminação por sulfeto de hidrogênio foi provado, utilizando-se da técnica de cromatografia gasosa e de stripping, que a contaminação ocorre através da interação química e eletroquímica do contaminador com a superfície do catalisador de platina, e que estas interações ocorrem via um processo dissociativo e um processo oxidativos respectivamente. Estes processos de interação geram enxofre adsorvido sobre a superfície da platina, a qual é bloqueada para posterior oxidação de hidrogênio, gerando sobrepotenciais que reduzem a diferença de potencial da célula. Utilizando-se da técnica de cromatografia gasosa e agora de voltametria cíclica foi mostrado na PEMFC, que durante o processo de remoção do enxofre adsorvido a platina dióxido de enxofre é gerado. Ainda na PEMFC, foi mostrado utilizando-se da técnica de \"air bleed\" que maiores tolerâncias ao sulfeto de hidrogênio podem ser alcançadas, apesar de ser insignificante. Para o caso da contaminação da PEMFC por amônia, indiretamente foi mostrado, utilizando-se técnicas eletroquímicas solução de ácido perclórico, que amônia pode afetar a reação de redução de oxigênio pela sua adsorção sobre a superfície do catalisador, ou pelo bloqueio da mesma para posterior adsorção/redução de oxigênio. Em estudos de absorção de água e condutividade de membranas de NafionTM, sob diferentes frações catiônicas (prótons/amônio), em contato com água na fase vapor sob diferentes atividades, foi mostrado que quanto maior a concentração de íons contaminadores no eletrólito menor a quantidade de água absorvida e menor a condutividade da membrana. Também foi mostrado que se tais membranas fossem usadas como eletrólito em PEMFCs, o desempenho da célula seria afetado drasticamente por perdas ôhmicas. Também foi mostrado que sob contaminação por amônia, PEMFCs sofrem aumentos em resistências ôhmicas devido a reduções na condutividade do eletrólito, contudo foi provado que esta representa menos de dez por cento do total de perdas observadas no desempenho da célula. Desde estudo foi concluído que amônia afeta o desempenho das PEMFCs principalmente pela redução na atividade dos prótons na camada catalítica catódica, que causa reduções no potencial misto de equilíbrio da reação de redução de oxigênio, e portanto na diferença de potencial da célula. Finalmente foi provado indiretamente que amônia deixa a célula através do equilíbrio de amônio com água, o qual deslocado gera amônia, a qual deixa a célula junto com o fluxo de gás cotódico. / The Membrane Electrode Assembly components of a PEMFC are sensitive to impurities, which can came with the air or hydrogen stream, or from the degradation of the stack components. Ammonia, hydrogen sulfide and carbon monoxide are together the main sub-products of fuel reforming processes for generating hydrogen. These contaminants negatively affect the PEMFC performance, so it is important to understand what those effects are in order to mitigate them and introduce PEMFC technology in the mass market. Therefore, experiments were carried out to diagnose the effects hydrogen sulfide and ammonia have on the MEA components of PEMFCs. For contamination by hydrogen sulfide it was proved utilizing EMS and stripping techniques that the poisoning process happens by chemical and electrochemical interactions of the contaminant with the Platinum catalyst surface, and that these interactions happen by a dissociative and oxidative process, respectively. Those processes generate sulfur adsorbed on the Platinum surface, which blocks it for further hydrogen oxidation, generating overpotentials, which reduce the cell potential. Utilizing the EMS and now the cyclic voltammetry technique it was shown that during the process of removing sulfur from the Platinum surface one generates sulfur dioxide. Using the Air Bleed technique it was shown that higher tolerances of the PEMFC against hydrogen sulfide can be reached, despite being insignificant. For contamination of the cell by ammonia it was indirectly proved utilizing electrochemical techniques in perchloric acid solutions that ammonia can affect the oxygen reduction reaction by adsorbing on the catalyst surface, or by blocking the surface for further oxygen adsorption/reduction. Studying water uptake and ionic conductivity of Nafion membranes under many different cation fractions (proton/ammonium) in contact with water vapor at different temperatures and water activities, it was proved that the more ammonium one has in the membrane the less will be the water uptake and ionic conductivity of it. It was also shown that if those membranes were used as electrolyte in PEMFC the cell performance would be severely affected by ohmic losses. It was also shown that under ammonia exposure PEMFCs suffer by ohmic resistance increases due to the lowering in the ionic conductivity of the electrolyte, however it was proved that it represent less than ten percent of the observed losses in the cell performance. From this study it was concluded that ammonia mainly affect the PEMFC performance by lowering the cathode catalyst layer proton activity, which lowers the oxygen reduction reaction equilibrium potential, and then the cell potential. Finally it was indirectly proved that ammonia leaves the cell by the equilibrium of ammonium and water, which dislocated generates ammonia that leaves the cell together with the cathode gas stream.

As respostas termorregulatórias ao lipopolissacarídeo (LPS) são influenciadas por moduladores que aumentam (febrigênicos) ou diminuem (criogênicos) a temperatura corporal (Tb). Entre eles, o neurotransmissor gasoso sulfeto de hidrogênio (H2S) modula a inflamação sistêmica induzida por endotoxina em ratos, agindo como uma molécula anti-inflamatória e criogênica, embora os mecanismos subjacentes ainda sejam pouco compreendidos. Considerando que a endotoxina é um ligando para o Toll-like receptor 4 (TLR4) e que evidências recentes revelam um cross-talk entre a via de sinalização TLR e fosfo-Akt (p-Akt), o objetivo do presente estudo foi investigar se o H2S atua como um mediador antiinflamatório e antipirético durante as fases termorregulatórias que ocorrem no choque endotoxêmico (hipotermia e febre) induzido por lipopolissacarídeo bacteriano (LPS, 2,5 mg / kg intraperitoneal (ip)) através da modulação sobre a produção de prostaglandina D2 (PGD2) e a ativação de Akt na área pré-óptica ântero-ventral do hipotálamo (AVPO). A Tb profunda de ratos mantidos a uma temperatura ambiente de 25 °C foi registrada antes e depois da inibição farmacológica da enzima cistationina ?-sintase (CBS - responsável pela produção endógena de H2S no cérebro) usando aminooxiacetato (AOA, 100 pmol, intracerebroventricular (icv)), combinado ou não com administração de LPS. Para esclarecer os mecanismos responsáveis por esses ajustes da resposta imune, foram determinados na AVPO os níveis de H2S, a produção de PGD2 e o perfil de expressão das proteínas CBS, p-Akt e p-CREB. Além disso, foi analisada a concentração de citocinas plasmáticas (IL-1?, IL-6, IL-10, TNF?, IFN-? , E IL-4). A injeção ip de LPS causou hipotermia típica seguida de febre. Os níveis de AVPO H2S aumentaram significativamente durante a hipotermia quando comparado com ratos eutérmicos e febris. A microinjeção icv de AOA não causou nenhuma alteração na Tb nem na produção basal de PGD2 durante a eutermia. Em ratos tratados com LPS, o AOA causou uma atenuação na queda da Tb durante a fase de hipotermia e uma febre exacerbada, simultaneamente com o aumento na produção de PGD2 e abolição do aumento induzido pela endotoxina na atividade de Akt. Durante a fase de febre, a expressão relativa de CBS esteve significativamente diminuída enquanto a expressão relativa de p-Akt esteve aumentada, quando comparado com ratos eutérmicos e hipotérmicos. As citocinas plasmáticas aumentaram durante a inflamação sistêmica, mas apenas a IL-4 mostrou um padrão semelhante em relação à Akt. Estes dados são consistentes com a noção de que o neurotransmissor gasoso H2S modula as fases de hipotermia e febre durante o choque endotoxêmico, atuando como uma molécula criogênica. Este papel anti-inflamatório durante a inflamação sistémica envolve uma regulação positiva da PGD2, de Akt e da IL-4 plasmática. / Thermoregulatory responses to lipopolysaccharide (LPS) are affected by modulators that increase (pro-pyretic) or decrease (cryogenic) body temperature (Tb). Among them, the gaseous messenger hydrogen sulfide (H2S) modulates endotoxin-induced systemic inflammation being an anti-inflammatory and cryogenic molecule, although the underlying mechanisms are still poorly understood. Since endotoxin is a Toll-like receptor 4 (TLR4) ligand and recent evidence indicates that there is a possible a cross-talk between the TLR and phospho-Akt (p-Akt) signaling pathway, the current study aimed to investigate whether H2S acts as an anti-inflammatory and anti-pyretic mediator during thermoregulatory phases of endotoxic shock (hypothermia and fever) induced by bacterial lipopolysaccharide (LPS, 2.5 mg/kg intraperitoneal (ip)) through the modulation of prostaglandin D2 (PGD2) production and activation of Akt in the anteroventral preoptic region of the hypothalamus (AVPO). Deep Tb in rats kept at an ambient temperature of 25 °C, was recorded before and after pharmacological inhibition of the enzyme cystathionine ?-synthase (CBS - responsible for H 2S endogenous production in the brain) using aminooxyacetate (AOA; 100 pmol/1 ?l intracerebroventricular (icv)) combined or not with endotoxin administration. To clarify the mechanisms responsible for these adjustments on immune response were verified in the AVPO H 2S levels, PGD2 production and expression profiles of CBS, p-Akt and p-CREB. In addition, plasma cytokines concentration (IL-1?, IL-6, IL-10, TNF?, IFN-?, and IL-4) was analyzed. Intraperitoneal injection of LPS caused typical hypothermia followed by fever. Intracerebroventricular microinjection of AOA neither affected Tb nor basal PGD2 production during euthermia. Levels of AVPO H2S were significantly increased during hypothermia when compared to both euthermic and febrile rats. In LPS-treated rats, AOA increased Tb values during hypothermia and fever, along with enhanced PGD2 production and abolition of endotoxin-induced increase in Akt activity. During fever, CBS relative expression was significantly decreased whereas p-Akt was significantly increased when compared to both euthermic and hypothermic rats. Plasma cytokines were increased during systemic inflammation, but only IL-4 showed a similar pattern in relation to Akt. These data are consistent with the notion that the gaseous messenger H2S modulates hypothermia and fever during endotoxic shock, acting as a cryogenic molecule. This anti-inflammatory role during systemic inflammation involves a H2S-induced up-modulation of PGD2, Akt and plasma IL-4.

Caesalpinia pyramidalis, is an endemic plant from the North east of Brazil which present scientifically proven anti-inflamatory, antinociceptive, and gastroprotective activities. This work aimed at evaluating the gastroprotective effect of the extract of Caesalpinia pyramidalis (EECp) bark in acute gastric ulcers induced by ethanol in Wistar rats. The ulcered animals were treated with a dose of 100mg/kg of EECp and L-NAME (nitric acid blocker) and Propargylglycine (hydrogen sulfide blocker). It was evaluated, in all treatments, the role of the gas mediators such as nitric oxide (NO) and hydrogen sulfide (H2S) and also the participation of mast cells and molecules involved in the anti-inflamatory process as iNOS and citocin IL-4. It was observed in the NO evaluation that the treatment with L-NAME was not able to revert the inhibitory effect of EECp on the ulcers induced by ethanol, showing that the EECp does not operate via NO. However, the H2S can operate in the gastro protection of the EECp as its block hindered the gastroprotective effect on the ulcers induced by ethanol. In order to evaluate the mast cells, histological cuts were made with toluidine blue/alcian blue/safranine where different mast cells phenotypes were observed. In all treatments a prevalence of mucous mast cells was observed. The techniques of immunofluorescence and flow cytometry were used to evaluate IL-4 and iNOS. The ulcered animals treated with EECp presented high expression of IL-4 and low expression of iNOS, suggesting an anti-inflammatory activity of EECp. In conclusion, the gastroprotective effect of EECp and its action mechanism are related to H2S in diminishing the oxidative stress, the induced NO synthase, and the positive immunomodulatory effect for IL-4, with the diminution of mucous mast cells during the inflammatory process. / A Caesalpinia pyramidalis, planta endêmica da região do Nordeste é utilizada popularmente para tratamento de diversos distúrbios patológicos e possui ação anti-inflamatória, anti-nociceptiva e gastroprotetora. O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito gastroprotetor do extrato da entrecasca da Caesalpinia pyramidalis (EECp) em modelos de úlcera aguda induzidas por etanol em ratos Wistar. Os animais ulcerados foram tratados com EECp na dose de 100 mg/kg, com L-NAME (bloqueador de óxido nítrico) e Propargilglicina (bloqueador de sulfeto de hidrogênio). Para todos os tratamentos foi avaliado o papel de mediadores gasosos como óxido nítrico (NO) e sulfeto de hidrogênio H2S, e também a participação de mastócitos e de moléculas envolvidas no processo inflamatório como a iNOS e a citocina IL-4. Na avaliação dos de NO observamos que o tratamento com L-NAME não foi capaz de reverter o efeito inibitório da EECp sobre as úlceras induzidas por etanol, demonstrando que o EECp não age pela via do NO. Contudo o H2S pode estar atuando na gastroproteção do EECp pois o seu bloqueio impediu o efeito gastroprotetor sobre as úlceras induzidas por etanol. Para avaliação de mastócitos cortes histológicos foram corados com azul de toluidina/ alcian blue/ safranina onde observamos diferentes fenótipos de mastócitos. Observamos um predomínio de mastócitos mucosos em todos os tratamentos. Para a avaliação de IL-4 e de iNOS foram utilizadas as técnicas de imunofluorescência e citometria de fluxo. Observamos que os animais ulcerados tratados com EECp apresentaram alta expressão de IL-4 e baixa expressão de iNOS, sugerindo uma atividade anti-inflamatória da EECp. Pode-se concluir que o efeito gastroprotetor do EECp e o possível mecanismo de ação, está relacionado ao H2S na diminuição do estresse oxidativo, diminuição do NO sintase induzível e com o efeito imunomodulatório positivo para IL-4, como a diminuição de mastócitos mucosos durante o processo inflamatório.

Este estudo se propôs a avaliar o efeito do gás sulfídrico (H2S), produzido endogenamente em mamíferos, na sinovite induzida pela injeção intra-articular de carragenina (CGN) no joelho de ratos Wistar (250 g). Ratos foram tratados (-60 min) com indometacina, o inibidor da cistationina <font face=\"Symbol\">g-liase DL-propargilglicine (PGly) ou doador de H2S reagente de Lawesson ( LR).Os parâmetros funcionais e bioquímicos foram avaliados 4h após. Ratos com sinovite exibiram dor, alodinia e edema articular. Na cavidade articular foram mensurados níveis elevados de neutrófilos (> MPO), nitração de resíduos protéicos (3-NT), atividade da iNOS, NOx-, caspase-1, IL-1<font face=\"Symbol\">&#946 e via NF-<font face=\"Symbol\">kB. O LR ou indometacina, mas não PGly, reduziu significativamente a nocicepção, edema e marcadores inflamatórios, exceto iNOS, NOx-, 3-NT e NF-<font face=\"Symbol\">kB. A PGly não modificou a dor e inflamação, mas aumentou o numero de macrófagos e atividade da iNOS (NOx-) e AP-1. Conclui-se que, enquanto a administração exógena do LR produz efeitos antiinflamatórios e anti-nociceptivos, o H2S endógeno exerce pouco efeito anti-sinovite. / In this study we evaluated the effects of exogenous and endogenous H2S on Wistar rat knee synovitis induced by the intra-articular injection of carrageenan (CGN). One hour prior to CGN injection, Rats were pre-treated with indomethacin, an inhibitor of H2S formation (DL-propargylglycine) or an H2S donor Lawessons reagent (LR). CGN evoked knee inflammation, as characterized by impaired gait, secondary allodynia of the hindpaw, joint swelling, neutrophil infiltration, increased MPO, 3-NT residues, inducible NOS (iNOS) activity and NOx-, caspase-1 and NF-<font face=\"Symbol\">kB activation. Pretreatment with LR or indomethacin significantly attenuated the pain and all the inflammatory / biochemical changes, except for the increased iNOS activity, NOx- and 3-NT. PGly potentiated synovial iNOS activity (and NOx-), enhanced macrophage infiltration and AP-1 activation, but had no effect on oedema and pain. Whereas exogenous H2S delivered to the knee joint can produce a significant anti-inflammatory and anti-nociceptive effect, locally produced H2S exerts little immunomodulatory effect.

H2S é um gasotransmissor com atua regulando processos fisiológicos e fisiopatológicos. É sintetizado principalmente pelas enzimas cistationinagama-liase (CSE) e cistationina beta-sintase (CBS), ambas dependentes do co-fator 5-fosfato de pirodoxal, e que utilizam o L-cisteína como substrato. Essas enzimas estão presentes no fígado. O camundongo knockout para CBS (CBS KO) apresenta fenótipo de homocistinúria, ou seja, além da homocisteinemia apresenta estresse oxidativo, fibrose e esteatose hepática. Ademais, há estudos in vitro sugerindo um papel desse gás reduzindo a captação de glicose hepática. A hipótese desse projeto é que haja redução precoce da produção de H2S pelo fígado de camundongos alimentados com dieta hiperlipídica (DHL) e esse seja um evento anterior à instalação do fígado gorduroso ou DGHNA associada à obesidade induzida pela DHL, DIO. Para isso, avaliamos a evolução ponderal, consumo alimentar e calórico diários, a tolerância a glicose e a insulina (GTT, ITT e Kitt), a morfohistologia hepática com corantes HE e picrocirius red, expressão proteica e gênica das enzimas CBS e CSE, a quantificação do conteúdo de triglicérides, a deteção de F4/80 e a atividade de enzimas antioxidantes (catalase, GPx e arginase) em amostras de fígado de camundongos machos C57Bl6 alimentados com a DHL por 5 períodos distintos (10, 20, 40, 60 e 80 dias de dieta). Detectamos aumento da massa corporal final a partir de 20 dias de DHL. O consumo alimentar diário foi menor nos animais com a DHL, porém com maior consumo calório do que os respectivos controles. A glicemia basal foi maior nos animais com DHL desde os 10 dias, com exceção o grupo com 40 dias. Houve maior intolerância à glicose desde 10 dias de DHL seguida de resistência à insulina a partir de 20 dias de DHL. Foi detectada presença de vacúolos intracelular nos hepatócitos a partir de 20 dias de DHL, no entanto, a presença de hepatócitos comprometidos foi de aproximadamente 2% aos 20 dias da DHL, cerca de 5% aos 40 dias da DHL e aproximadamente 60% com 60 e 80 dias da DHL. Aos 80 dias de DHL foi detectada balonização de hepatócitos, presença de infiltrado inflamatório identificado pelo aumento da marcação com F4/80, maior detecção de fibras colágenas nos espaços vasculares e aumento da atividade da enzima sérica AST. Houve redução para aproximadamente 50% da produção do H2S nas amostras de fígado dos animais a partir de 40 dias da DHL, porém sem relação clara com as modificações detectadas na expressão das enzimas CBS e CSE. Diante desses dados, concluímos que a DHL leva à intolerância à glicose, seguida de aumento da massa corporal e resistência ao efeito hipoglicemiante da insulina e que o desenvolvimento de fígado gorduroso é um evento mais tardio. Vimos que o espectro da DGHNA desenvolvida apresenta características de esteato-hepatite incipiente, com balonização dos hepatócitos, infiltrado inflamatório presente, discreto aumento de deposição de fibras colágenas e aumento da enzima hepática circulante AST. A redução da produção do gás apareceu após a instalação da resistência à insulina, mas anterior ao estabelecimento da DGHNA. Portanto, concluímos que a alteração na produção hepática do H2S pode ser um evento precoce associado ao desenvolvimento da DGHNA e que merece ser investigado seu potencial papel na progressão de estatose a EHNA com fibrose e cirrose. No entanto, será importante buscar um outro modelo animal para estudo dessa evolução. / Hydrogen sulfide (H2S) is a gaseous signaling molecule that regulates a variety of physiological and pathophysiological processes. It is primarily synthesized by cystathionine-gamma-lyase (CSE) and cystathionine beta-synthase (CBS), which are expressed in the liver, require 5\'-pyrodoxal phosphate as a co-factor, and use L-cysteine as a substrate. Interestingly, CBS knockout (CBS KO) mice present homocystinuria and associated homocysteinemia, as well as oxidative stress, fibrosis and hepatic steatosis. Furthermore, in vitro studies suggest that this gas reduces hepatic glucose uptake. It was hypothesized that mice fed a high fat diet (HFD) would display an early reduction H2S production by the liver and that this event would occur prior to the establishment of fatty liver or NAFLD, which is associated with diet induced obesity (DIO). Towards the goal of gaining a better understanding of H2S production during the onset and progression of DIO, male C57B16 mice were fed a HFD for 10, 20, 40, 60 or 80 days. During the experimental period, weight evolution, daily food and caloric intake, as well as glucose and insulin tolerance (GTT, ITT and Kitt) were evalauted. At the end of each time period hepatocyte morphology was assessed by HE and picrocirius red staining, CBS and CSE gene and protein expression were evaluated, triglyceride content was quantified, F4/80 antigen was detected and antioxidant enzyme (catalase, GPx and arginase) activites were determined. The results showed that mice fed a HFD for 20 days or longer presented an increase in final body weight. All of the HFD groups presented reduced daily food intake, but higher caloric intake, when compared to their respective controls. All of the animals fed a HFD had increased basal glycemia levels, with the exception of the group fed the diet for 40 days. Reduced glucose tolerance and insulin resistance were observed after consuming the HFD for 10 and 20 days, respectively. Intracellular vacuoles were detected in the hepatocytes after 20 days of the HFD. The amount of compromised hepatocytes increased from 2% after 20 days of the HFD, to about 5% after 40 days, to approximately 60% after 60 and 80 days. After consuming the HFD for 80 days, there was an observed ballooning of hepatocytes, increased F4/80 detection indicating the presence of inflammatory infiltrates, increased collagen fiber detection in the vascular spaces, and increased serum AST activity. There was a ~50% reduction in H2S production in the liver samples from animals fed a HFD for 40 days; however, there was no clear relationship with the alterations detected in CBS and CSE gene or protein expression. Based on the results, it was concluded that an HFD promotes glucose intolerance, followed by increased body mass and insulin resistance and that the development of fatty liver occurs later. Additionally, the spectrum of the developed NAFLD presented incipient steatohepatitis characteristics, such as: hepatocyte ballooning, inflammatory infiltrate, a slight increase in collagen fiber deposition, and an increase in circulating liver AST levels. The reduction in H2S gas production appeared after the installation of insulin resistance, but prior to the establishment of NAFLD. Therefore, we conclude that alterations in hepatic H2S production may be an early event associated with the onset of NAFLD and that its potential role in the progression of steatosis and NASH with fibrosis and cirrhosis deserves to be investigated. However, it will be important to evaluate this evolution in other animal models.