Made available in DSpace on 2015-03-26T14:02:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 279236 bytes, checksum: 70a91ae1ae8af48f86b1c868760ba4b0 (MD5) Previous issue date: 2009-12-12 / The aim of this study was to evaluate microbial populations, pH, the ammonium nitrogen/total nitrogen ratio, dry matter content, crude protein content, and the concentrations of acetic, propyonic, and butyric acids in sorghum and corn silage whether treated or not with two types of bacterial inoculants with only homo-lactic and hetero/homo-lactic strains in 20-L experimental silos. A 2 × 3 factorial scheme (two silages x three inoculants) was adopted in a complete random design whit three repetitions. An effect of the interaction silage versus inoculants was observed for all the studied variables. The acid lactic bacteria populations were recorded at 6.5 and 6.2 log cfu/g for the corn and sorghum plants, respectively, before ensilage. For the ammonium nitrogen/total nitrogen ratio, a lower value was observed for the sorghum silage treated whit homo-lactic strains, and a higher value of crude protein was also noted in this silage. Higher content of acetic acid was observed for the corn silage treated with hetero/homo-lactic inoculants. Regardless of the inoculants used, lower pH values were observed for the corn silage. Considering the evaluated traits, all the corn and sorghum silages can be rated as having good quality. / O objetivo deste estudo foi avaliar os teores de matéria seca, a relação nitrogênio amoniacal/nitrogênio total, o pH, os teores de proteína bruta, as populações microbianas e as concentrações dos ácidos acético, propiônico e butírico em silagens de milho e sorgo tratadas ou não com inoculantes bacterianos, contendo cepas homoláticas ou homo/heteroláticas. Foram utiliza- dos silos experimentais de 20 litros de capacidade, em um esquema fatorial 2 × 3 (dois tipos de silagem × três inoculantes), em delineamento inteiramente casualizado, com três repetições. Observou-se o efeito da interação silagem versus inoculante para todas as variáveis avaliadas. Constatou-se que o teor de matéria seca da silagem de milho não foi influenciado (P > 0,05) pelos inoculantes. No entanto, para a silagem de sorgo, verificou-se maior valor (P < 0,05) naquela tratada com cepas homoláticas. A relação N-NH3/N foi menor na silagem de sorgo tratada com inoculante homolático. Independentemente do inoculante usado, observou-se pH mais baixo na silagem de milho. Nas plantas de milho e sorgo, antes da ensilagem, foram registradas populações de bactérias láticas de 6,5 e 6,2 log ufc/g, enquanto nas silagens estas populações foram da ordem de log 7 e log 6, respectivamente. A contagem de fungos e leveduras foi maior na silagem de milho. Foi observado maior teor de ácido acético na silagem de milho tratada com inoculante heterolático. Considerando as características avaliadas, as silagens de milho e de sorgo, tratadas ou não com inoculantes bacterianos com cepas homoláticas ou homo/heteroláticas, podem ser consideradas de boa qualidade.

Submitted by IVANA PAULA FERRAZ SANTOS DE BRITO null (ivanapaulaf@yahoo.com.br) on 2016-12-12T11:21:38Z No. of bitstreams: 1 Tese_Ivana Paula Ferraz.pdf: 1609743 bytes, checksum: dabfed03ce3dbb1480947a22a52cddcd (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-13T12:19:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 brito_ipfs_dr_bot.pdf: 1609743 bytes, checksum: dabfed03ce3dbb1480947a22a52cddcd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-13T12:19:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 brito_ipfs_dr_bot.pdf: 1609743 bytes, checksum: dabfed03ce3dbb1480947a22a52cddcd (MD5) Previous issue date: 2016-11-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A sensibilidade de plantas daninhas a herbicidas frequentemente se apresenta variável, em função de diversos fatores. O herbicida amônio glufosinate tem ação de contato e inibe a atividade da enzima glutamina sintetase, causando dentre outros efeitos, o acúmulo de amônia nos tecidos foliares, sendo esse um bom indicativo da intoxicação das plantas. Desse modo, o objetivo desse trabalho foi identificar a resposta de plantas de Bidens pilosa e Conyza sumatrensis a diferentes doses do herbicida amônio glufosinate, e a variação da sensibilidade em populações das plantas e de suas progênies ao herbicida. Foram realizados três estudos, todos em casa-de-vegetação e repetidos em diferentes momentos. No primeiro estudo, dois experimentos de dose-resposta foram conduzidos, e foram aplicadas sete diferentes doses do herbicida amônio glufosinate (0, 50, 100, 200, 400, 800, e 1600 g ha-1), com quatro repetições, para cada espécie, sendo realizada análise de amônia e avaliações visuais de fitointoxicação. No segundo estudo, de variação de sensibilidade de B. pilosa e C. sumatrensis ao amônio glufosinate, 44 plantas de B. pilosa e 16 de C. sumatrensis foram aplicadas com a dose de 200 g ha-1 do herbicida, sendo nesse momento a região meristemática e folha mais nova de cada planta protegidas com saco plástico para que não recebessem o herbicida e possibilitasse a manutenção das plantas vivas. Dois dias após a aplicação (DAA) realizou-se a análise do teor de amônia, nas folhas expostas à aplicação, e as folhas protegidas foram mantidas nas plantas para que as mesmas se recuperassem do tratamento e produzissem sementes, utilizadas no estudo de sensibilidade de progênies. Ao atingirem o estádio reprodutivo os botões florais das plantas foram protegidos com sacos de papel para evitar a polinização cruzada e garantir a produção de sementes somente por autofecundação. No terceiro estudo, de variação da sensibilidade das progênies de B. pilosa e C. sumatrensis ao amônio glufosinate, progênies de sete das plantas anteriores foram também tratadas com 200 g ha-1 do amônio glufosinate. Foram quantificados os teores de amônia nos tecidos e porcentagens de controle foram avaliadas visualmente. A amônia foi extraída do tecido foliar fresco das plantas das duas espécies e quantificada por espectrofotometria. Foram realizadas avaliações visuais de controle aos 0, 3, 7, 14 e 21 DAA utilizando-se escala visual de notas variando de 0 a 100%. Os dados obtidos foram analisados pelo teste T e ajustados modelos de regressão não-linear. O estudo de dose-resposta demonstrou que o teor de amônia aumenta de forma assintótica com o aumento da dose do herbicida e que a porcentagem de intoxicação das espécies estudadas também aumenta de modo assintótico com o aumento tanto da dose do herbicida quanto do teor de amônia nos tecidos. O segundo estudo, de variação da sensibilidade, demonstrou haver variabilidade entre indivíduos de uma mesma população sensível ao herbicida, para as duas espécies analisadas; e o terceiro, de estudo das progênies, demonstrou que, para Bidens pilosa, as progênies das plantas com as diferentes capacidades de acumular amônia nos tecidos foram similares em termos de nível de acúmulo; no entanto, no caso de Conyza sumatrensis, as progênies de plantas com maior capacidade em acumulá-la, também exibiram maiores teores internos após o tratamento com glufosinate. Para as duas espécies, a variabilidade dos teores internos de amônia para cada progênie foi bastante alta, suplantando as diferenças médias entre as diferentes progênies, indicando pequena herdabilidade dessa característica. / The sensitivity of weeds to herbicide is often variable, due to several factors. The glufosinate-ammonium is a contact herbicide and inhibits the activity of the glutamine synthetase enzyme causing, among others, ammonia accumulation in the leaves, an indicator of the plants intoxication. The objective of this study was to evaluate the response of Bidens pilosa and Conyza sumatrensis to different doses of glufosinate ammonium and the sensitivity range of the plants and their progenies to the herbicide. Three studies were conducted, all in a greenhouse and repeated at different times. In the first study, two experiments were conducted to examine the dose-response curve, and the treatments were seven different doses of the herbicide glufosinate ammonium (0, 50, 100, 200, 400, 800, and 1600 g ha-1), with four replicates for each specie. In the second study, which examined the sensitivity range of B. pilosa and C. sumatrensis to glufosinate ammonium, 44 B. pilosa plants and 16 C. sumatrensis plants were sprayed with 200 g ha-1 of the herbicide. At the time of spraying, the meristematic region and the youngest leaf of each plant were protected with a plastic bag so that they would not receive the herbicide, thus keeping the plants alive. At two days after treatment (DAT), an analysis of the ammonium content on the sprayed leaves them was conducted. The protected leaves were kept on the plants enabling to recover from herbicide treatment and to produce seeds used to assess the sensitivity of B. pilosa and C. sumatrensis progenies to glufosinate ammonium. When the plants had reached the reproductive stage, the flower buds were covered with paper bags to prevent cross-pollination and guarantee that only self-pollination would take place. In the third study, the sensitivity range of the progeny of B. pilosa and C. sumatrensis to glufosinate ammonium was investigated; in this experiment, the progenies of seven of the previous plants were sprayed with 200 g ha-1 of glufosinate ammonium. It was measured the ammonium contents in the tissues and herbicide injury to plants was visually assessed. Ammonium was extracted from fresh leaf tissue immediately after leaf collection from the two species, and quantified per spectrophotometry. Evaluations of visual injury were conducted at 0, 3, 7, 14, and 21 DAT using a visual scale with grades ranging from 0 to 100%. The data were analyzed for t test (p≤0,05) and adjusted by non-linear regression models. The dose-response study showed that increase in ammonia content is related to the treatments used, being correlated to toxicity in the two species. The second study, the sensitivity variation showed that there was variability among individuals of the same population, for both species. The progenies study demonstrated that, Bidens pilosa, progeny plants with different capacities to accumulate ammonia in the tissues were similar in terms of buildup level; However, for Conyza sumatrensis, progeny plants with the greatest ability to accumulate it also exhibited higher internal levels after treatment with glufosinate. The variability of internal ammonia levels for each progeny was quite high, for both species, surpassing the average differences between different progenies, indicating low heritability of this characteristic.

Made available in DSpace on 2016-12-08T16:24:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGCA14MA146.pdf: 1061397 bytes, checksum: b6b22f58252df92b7946220ff34e8bb9 (MD5) Previous issue date: 2014-07-29 / Ammonia is a colorless gas that has a very strong smell and its presence in high concentrations in swine facilities is associated with health risks to animals and workers. Zeolites are aluminosilicates that have negative charges in their structure, in addition to micropores, increasing its capacity of cation exchange and adsorption of molecules, allowing the adsorption of ions such as ammonium ion and ammonia gas. The aim of this study was to evaluate the effect of inclusion of natural zeolite (clinoptilolite) as feed for growing and finishing pigs on the concentration of ammonia in plants, pH of the waste, animal performance and carcass quality. Treatments consisted of two diets of same nutritional compositions, one without zeolite (control), and another, with the inclusion of 0.5 % zeolite. 240 Immunocastrated males were used, with an initial weight of about 22 kg, for 90 days, spread over two buildings with pens (plots) of 10.88 m², consisting of semi-slatted floor (62.5 % with slatted floor and 37.5 % with compact floor). At each treatment was prepared with 12 repetitions of 10 animals. At the end of the housing, 184 animals were slaughtered to evaluate carcass quality. There was no difference (P>0.05) in ammonia concentration on different floors, compact and slatted floor. There was a reduction (P<0,05) in the concentration of ammonia in the facilities with the inclusion of zeolite in the diet. The inclusion of zeolite in the diet increased (P<0.05) the pH of the waste. The inclusion of zeolite in the diet did not affect (P>0.05) the growth performance and carcass quality of the animals during the growing and finishing phases. The inclusion of 0.5 % of natural zeolite in the diet of growing-finishing pigs decreases the concentration of ammonia in plants, increases the pH of the waste and does not affect the animal production performance and carcass quality / A amônia é um gás incolor que possui odor extremamente forte e sua presença em concentrações elevadas nas instalações para suínos estão associadas a riscos à saúde dos animais e trabalhadores. As zeólitas são aluminossilicatos que possuem em sua estrutura cargas negativas, além de microporos, aumentando sua capacidade de troca de cátions e adsorção de moléculas, permitindo a adsorção de íons, como o íon amônio e o gás amônia. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da inclusão de zeólitas naturais (clinoptilolita) na alimentação de suínos em crescimento e terminação sobre a concentração de amônia nas instalações, pH dos dejetos, desempenho zootécnico e qualidade de carcaça. Os tratamentos consistiram de duas dietas isonutritivas, sendo uma, isenta de zeólita (controle) e, outra, com inclusão de 0,5 % de zeólita. Foram utilizados 240 machos imunocastrados, com peso inicial de aproximadamente 22 kg, durante 90 dias, distribuídos em duas instalações de alvenaria com baias (parcelas experimentais) de 10,88 m², constituídas de piso semi-ripado (62,5 % da baia com piso ripado e 37,5 % com piso compacto). Em cada instalação foi disposto um tratamento, com 12 repetições de 10 animais. Ao final do período de alojamento, 184 animais foram abatidos para a avaliação da qualidade de carcaça. Não houve diferença (P>0,05) nas concentrações de amônia sobre os diferentes pisos, compacto e ripado. Ocorreu redução (P<0,05) na concentração de amônia nas instalações com inclusão de zeólitas na dieta. A inclusão de zeólitas na dieta aumentou (P<0,05) o pH dos dejetos. A inclusão de zeólitas na dieta de suínos não afetou (P>0,05) o desempenho zootécnico e qualidade de carcaça dos animais nas fases de crescimento e terminação. A inclusão de 0,5 % de zeólitas naturais na dieta de suínos em crescimento e terminação diminui a concentração de amônia nas instalações, aumenta o pH dos dejetos e não afeta o desempenho zootécnico e de qualidade de carcaça dos animais

O presente estudo tem por objetivo minimizar as emissões de nitrogênio amoniacal do processo de tratamento de chorume por evaporação. Amostras de chorume, provenientes de um aterro sanitário localizado na Baixada Fluminense, foram coletadas no período de maio de 2006 a abril de 2007, e caracterizadas por: pH, condutividade, nitrogênio amoniacal (N-NH3), demanda química de oxigênio (DQO) e metais pesados. Amostras de chorume in natura, amostras de chorume previamente acidificadas e amostras após percolação em coluna de resina de troca-iônica comercial foram destiladas e os respectivos condensados analisados por pH, condutividade, nitrogênio amoniacal (N-NH3), demanda química de oxigênio (DQO) e ácidos graxos voláteis. Com o objetivo de se minimizar o teor de amônia nas emissões atmosféricas, foi avaliada a influência da natureza do ácido adicionado previamente na determinação de N-NH3 do condensado. Foram determinados os teores de N-NH3 dos condensados obtidos a partir do percolado após o tratamento com resina de troca-iônica comercial Amberlyst 15 Wet. Observou-se que a evaporação do chorume in natura gerou um condensado com elevados níveis de nitrogênio amoniacal, da ordem de 3000 mg/L, porém após sua acidificação esses valores diminuíram para 3 mg/L. Os resultados obtidos com a resina mostraram percentuais de remoção de 70%, demonstrando o grande potencial dessa técnica. Os resultados demonstraram que o pré-tratamento do chorume, antes da sua evaporação, reduz significativamente as emissões de amônia, evitando, dessa forma, uma possível transferência de poluição, muito embora não haja, até o presente momento, uma legislação específica para o lançamento desse poluente no ar. / The present study aims to minimize the ammonia emissions from the process of leachate treatment by evaporation. Samples of leachate, proceeding from a landfill located in Baixada Fluminense, Rio de Janeiro, were collected from May/2006 to April/2007, and characterized for: pH, conductivity, ammonia (N-NH3), oxygen chemical demand (OCD) and heavy metals. In natura samples of leachate, samples of leachate previously acidified and samples percolating in a ionic-exchange resin column were distilled and the respective ones condensed analyzed for pH, conductivity, ammonia, oxygen chemical demand, and volatile fatty acids. Aiming the minimizing ammonia content in the atmospheric emissions, it was assessed the influence of the nature of acid one added previously in the determination of ammonia within collected condensed. The content of ammonia was determined from percolating within the condensed after Amberlyst 15 wet ionic-exchange resin column treatment. It was observed that in natura leachate evaporation generated high content ammonia condensed, around 3000 mg/L, however after acidification process this value reached 3 mg/L. The obtained results with resin tests showed 70% removal demonstrating this technique can be effective in leachate treatment. The results also demonstrated a leachate pretreatment before its evaporation reduces ammonia emissions in a significant way preventing pollution transference although it doesnt exist a specific legislation for discharging this pollutant through the air.

A amônia é considerada uma substância poluente em água. A legislação permite uma concentração máxima de 5,0 mg/L de amônia em efluentes industriais. Como vários processos industriais geram rejeitos com concentrações bem mais elevadas de amônia do que este limite, este trabalho visa estudar a utilização do ácido de caro na degradação da amônia nesses efluentes. O ácido sulfúrico em presença de peróxido de hidrogênio apresenta alto poder oxidativo. Sob determinadas condições, este ácido pode oxidar a amônia a nitrato. O trabalho teve como objetivo principal o estudo das variáveis dessa reação tais como tempo, concentração de reagentes, catalisadores, a fim de aperfeiçoar o processo de degradação. Utilizou-se amostra de efluente sintético contendo amônia na faixa de 20-40 mg/L e no processo de degradação foram variados parâmetros tais como o metal utilizado como catalisador (Cu2+, Fe2+, Co2+ e Mo6+), a concentração desses catalisadores, a temperatura do processo de degradação e razão molar H2SO5:NH3. No trabalho, foi observado que a degradação de amônia com ácido de caro catalisado com cobalto (II) foi a que apresentou melhores resultados. O ácido de caro mostrou ser mais eficiente nas seguintes condições: [Co2+] = 2 mg/L, pH = 9, H2SO5:NH3 = 6,25:1, temperatura = 40 C, o que levou a valores de amônia abaixo de 0,1 mg/L em apenas 60 minutos de um efluente sintético com amônia aproximadamente 25 mg/L. A utilização de cobalto como catalisador diminui a quantidade de ácido de caro necessário no processo oxidativo além de não ter limite para descarte de cobalto em efluentes industriais

doença metabólica hereditária bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo de ornitina (Orn), homocitrulina (Hcit), amônia e ácido orótico (Oro) no sangue e outros tecidos dos pacientes afetados. Os sintomas neurológicos desse distúrbio são comuns, incluindo retardo mental, convulsões e ataxia, porém os mecanismos que levam ao dano cerebral são praticamente desconhecidos. O presente estudo teve o objetivo de avaliar o efeito dos metabólitos acumulados nesta doença sobre a homeostase energética e redox em cérebro de ratos, bem como sobre o desempenho de animais submetidos à hiperornitinemia em tarefas comportamentais. Inicialmente avaliamos o efeito in vitro da Orn, Hcit e Oro sobre parâmetros do metabolismo energético em cérebro de ratos jovens. Verificamos que a Orn e a Hcit inibem o ciclo dos ácidos tricarboxílicos, (inibição da produção de CO2 a partir de acetato e das enzimas aconitase e α-cetoglutarato desidrogenase), bem como a via glicolítica aeróbica (redução na síntese de CO2 a partir de glicose), além de comprometer o fluxo de elétrons pela cadeia respiratória (inibição do complexo I-III). A Hcit, mas não a Orn, também foi capaz de inibir a atividade da enzima creatina quinase, sendo que essa inibição foi prevenida por GSH, sugerindo um possível papel de espécies reativas oxidando grupamentos tióis, essenciais para a atividade desta enzima. Em contraste, a atividade das outras enzimas do ciclo dos ácidos tricarboxílicos e da cadeia respiratória, bem como a Na+,K+- ATPase não foram alteradas in vitro pela Orn e pela Hcit nas doses testadas (0,1 a 5 mM). Do mesmo modo, o Oro não interferiu em nenhum dos parâmetros testados. O próximo passo deste estudo foi avaliar o efeito in vivo da administração intracerebroventricular (ICV) de Orn e Hcit sobre parâmetros de estresse oxidativo e metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens. A Orn e a Hcit aumentaram os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e a formação de grupamentos carbonilas, indicativos de peroxidação lipídica e dano oxidativo a proteínas, respectivamente. Além do mais, a N-acetilcisteína e a combinação de ácido ascórbico mais α-tocoferol atenuaram a oxidação lipídica e preveniram totalmente o dano oxidativo protéico provocado pela Orn e pela Hcit, sugerindo que espécies reativas estejam envolvidas nestes efeitos. A administração ICV de Hcit, mas não de Orn, também diminuiu os níveis de glutationa reduzida (GSH), bem como a atividade das enzimas catalase e glutationa peroxidase, indicando que a Hcit provoca uma redução nas defesas antioxidantes cerebrais. Quanto aos parâmetros de metabolismo energético avaliados após a administração ICV de Orn e Hcit, verificamos que a Orn e a Hcit inibem o funcionamento do ciclo dos ácidos tricarboxílicos (inibição da síntese de CO2 a partir de acetato), a via glicolítica (redução na produção de CO2 a partir de glicose) e a atividade do complexo I-III da cadeia respiratória. A Hcit in vivo também inibiu a atividade da aconitase, uma enzima muito susceptível ao ataque de radicais livres. Investigamos também os efeitos da administração ICV de Orn e Hcit na presença ou ausência de hiperamonemia, induzida pela administração intraperitoneal de urease, sobre parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. A Orn aumentou os níveis de TBA-RS e a formação de carbonilas, sem alterar o conteúdo de grupamentos sulfidrilas e os níveis de GSH. Além disso, a combinação de hiperamonemia com Orn resultou em uma diminuição no conteúdo de sulfidrilas e GSH, indicando um efeito sinérgico da Orn com a amônia. Além disso, a Hcit causou um aumento nos valores de TBA-RS e da formação de carbonilas, bem como uma diminuição na concentração de GSH sem alterar o conteúdo de sulfidrilas. Em relação ao tratamento com urease, a indução de hiperamonemia pela urease foi capaz de aumentar os níveis de TBA-RS, indicando que hiperamonemia causa dano oxidativo a lipídeos. Finalmente, produzimos um modelo animal quimicamente induzido de hiperornitinemia através da administração subcutânea de Orn (2-5 μmol/g de peso corporal). Altas concentrações cerebrais de Orn foram alcançadas nesse modelo, indicando que a Orn é permeável a barreira hemato-encefálica. Investigamos, então, o efeito da administração crônica de Orn do 5° ao 28° dia pós-natal sobre o desenvolvimento físico, motor e sobre o desempenho dos ratos adultos nas tarefas de campo aberto e no labirinto aquático de Morris. A administração crônica de Orn não afetou o aparecimento de pelos, a abertura dos olhos, a erupção dos incisivos e o reflexo de queda livre, sugerindo que o desenvolvimento físico e neuromotor não foram comprometidos pela administração crônica de Orn. Similarmente, o desempenho dos ratos no labirinto aquático de Morris na idade adulta não foi alterado pelo tratamento crônico dos mesmos com Orn, indicando que a memória espacial não foi afetada. Entretanto, os animais tratados com Orn não apresentaram habituação ao campo aberto, sugerindo um déficit de aprendizado/memória nesta tarefa. A atividade motora, avaliada pelo número de cruzamentos na tarefa do campo aberto, e pela velocidade de natação no labirinto aquático de Morris foram similares para os animais injetados com Orn e salina, indicando que os animais com hiperornitinemia não apresentaram déficit na atividade locomotora que pudesse atrapalhar seu desempenho nos testes de comportamento. De maneira similar, o número de bolos fecais, o número de grooming e o tempo gasto na área central na tarefa de campo aberto foram iguais em ambos os grupos, indicando que não houve alteração na ansiedade dos animais com o tratamento com Orn. A presente investigação demonstrou pela primeira vez que a Orn e especialmente a Hcit comprometem a homeostase energética e redox celular e que hiperornitinemia crônica durante o período pós-natal prejudica o desempenho de animais adultos na tarefa de campo aberto. É provável, portanto, que as concentrações cerebrais aumentadas de Orn tenham provocado um dano cerebral, possivelmente através do comprometimento do metabolismo energético e da indução de dano oxidativo, alterando vias do metabolismo necessárias para um aprendizado/memória normais. Concluindo, postulamos que alterações na bioenergética e no estado redox cerebral induzido pelos metabólitos acumulados na síndrome HHH, como demonstrado in vitro e in vivo na presente investigação, possam representar mecanismos patogênicos, contribuindo, ao menos em parte, para os sintomas neurológicos dos pacientes afetados por este transtorno. / Tissue accumulation of ornithine (Orn), homocitrulline (Hcit), ammonia and orotic acid (Oro) is the biochemical hallmark of patients affected by hyperornithinemia–hyperammonemia– homocitrullinuria (HHH) syndrome, a disorder clinically characterized by neurological symptoms, whose pathophysiology is practically unknown. The aim of this study was to evaluate the effect of the accumulating metabolite in the HHH syndrome on energetic and redox homeostasis in brain of rats, as well as the rat performance in behavioural tasks when submitted to hiperornithinemia. We first investigated the in vitro effect of Orn, Hcit and Oro on parameters of energy metabolism in brain of young rats. We verified that Orn and Hcit inhibited the citric acid cycle (inhibition of CO2 synthesis from acetate, as well as aconitase and α- ketoglutarate dehydrogenase activities), the aerobic glycolytic pathway (reduced CO2 production from glucose) and moderately the electron transfer flow (inhibitory effect on complex I–III). Hcit, but not Orn, was also able to inhibit the mitochondrial creatine kinase activity. Furthermore, this inhibition was prevented by glutathione, suggesting a possible role of reactive species oxidizing critical thiol groups of the enzyme. In contrast, the other enzyme activities of the citric acid cycle and of the electron transfer chain, as well as synaptic Na+,K+-ATPase were not altered by either Orn or Hcit at concentrations as high as 5.0 mM. Similarly, Oro did not interfere with any of the tested parameters. The next step of this study was to investigate the in vivo effects of intracerebroventricular (ICV) administration of Orn and Hcit on parameters of oxidative stress and energy metabolism in cerebral cortex from young rats. Orn and Hcit increased thiobarbituric acid-reactive substances values and carbonyl formation, indicators of lipid and protein oxidative damage, respectively. Furthermore, N-acetylcysteine and the combination of ascorbic acid plus α- tocopherol attenuated the lipid oxidation and totally prevented the protein oxidative damage provoked by Orn and Hcit, suggesting that reactive species were involved in these effects. The ICV Hcit administration, but not Orn administration, also decreased reduced glutathione (GSH) concentrations, as well as the activity of catalase and glutathione peroxidase, indicating that Hcit provokes a reduction of brain antioxidant defenses. As regards to the parameters of energy metabolism, we verified that Orn and Hcit inhibited the citric acid cycle function (inhibition of CO2 synthesis from acetate), the aerobic glycolytic pathway (reduced CO2 production from glucose) and complex I–III activity of the respiratory chain. Hcit also inhibited the activity of aconitase, an enzyme very susceptible to free radical attack. We also investigated the in vivo effects of ICV administration of Orn and Hcit in the presence or absence of hyperammonemia induced by intraperitoneal urease treatment on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex from young. Orn increased thiobarbituric acid-reactive substances levels and carbonyl formation, without altering sulfhydryl content and GSH levels. We also observed that the combination of hyperammonemia with Orn resulted in a decrease of sulfhydryl levels and GSH concentrations, highlighting a synergistic effect of ornithine and ammonia. Furthermore, homocitrulline caused increases of thiobarbituric acid-reactive substances values and carbonyl formation, as well as a decrease of GSH concentrations without altering sulfhydryl content. We also observed that urease treatment per se was able to enhance thiobarbituric acid-reactive substances levels indicating that hiperamonemia induce lipid peroxidation. Finally, we produced a chemical animal model of hiperornithinemia induced by a subcutaneous injection of saline-buffered Orn (2-5 μmol/g body weight) to rats. High brain Orn concentrations were achieved, indicating that Orn is permeable to the blood brain barrier. We then investigated the effect of early chronic postnatal administration of Orn (from the 5th to the 28th day of life) on physical and motor development and on the performance of adult rats in the open field and in the Morris water maze tasks. Chronic postnatal Orn treatment had no effect on the appearance of coat, eye opening or upper incisor eruption, nor on the free-fall righting task, suggesting that physical and motor development were not changed by Orn. However, Orn-treated rats did not habituate to the open field apparatus, implying a deficit of learning/memory. Motor activity was the same for Orn- and saline- injected animals. Motor activity, evaluated by the number of crossings in the open field and by the swimming speed in the Morris water maze, was the same for Orn- and saline- injected animals, indicating no deficit of locomotor activity in rats injected with Orn. Similarly, the number of fecal boli and grooming and the time spent in the central area in the open field task were the same in both groups, implying no alteration of emotionality. The current investigation shows for the first time that Orn and especially Hcit compromise energetic and redox homeostasis and that chronic hyperornithinemia during postnatal period impairs the adult rat performance in the open field task, where the animals did not habituate to the apparatus. It is possible, however, that high sustained cerebral Orn level could provoke a brain damage, possibly through induction of oxidative stress and/or compromising energy metabolism, altering some metabolic pathways essential for normal learning/memory. In conclusion, we postulate that alterations in the cerebral bioenergetic and redox state induced by metabolites accumulated in HHH syndrome, as demonstrated in vitro and in vivo in the present study, may represent pathogenic mechanisms contributing, at least in part, to the neurological symptoms of patients affected by this disorder.

Embora a importância do controle dos níveis de amônia em biotérios seja reconhecida há muitos anos e várias consequências da exposição por inalação em espécies convencionais de laboratório sobre o trato respiratório tenham sido descritas na literatura, existem poucos estudos que avaliaram os efeitos sistêmicos e subclínicos nos animais. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o perfil hematológico e bioquímico em ratos Wistar alojados sob condições ambientais adversas (ammonia build-up) com tempo de permanência de 5 (Grupo 1, n=20), 10 (Grupo 2, n=20) ou 15 dias (Grupo 3, n=20). A elevação dos níveis de poluentes no ambiente de alojamento experimental foi obtida através da redução da taxa de ventilação e da colocação de maravalha servida, de forma a alcançar-se uma concentração média aproximada de 90 ppm de amônia, variando de 76 a 106 ppm. A análise hematológica revelou que os animais do Grupo 1 apresentaram valores de hemoglobina e hematócrito significativamente maiores em relação todos os outros grupos. Com relação aos parâmetros bioquímicos, novamente observou-se que o Grupo 1 diferiu estatisticamente do Grupo Controle, do Grupo 2 e do Grupo 3 para creatinina e para gama-glutamiltransferase. Diferenças entre o Grupo 1 e os demais grupos experimentais foram encontradas para fosfatase alcalina, alanina aminotranferase, amilase e glicose. Os demais parâmetros apresentaram resultados variáveis e aparentemente inconclusivos. Concluindo, a análise dos resultados indica que a maioria das alterações no perfil hematológico e bioquímico de animais expostos ocorre entre o dia 0 e o dia 5 e posteriormente retorna aos valores basais, devido a uma possível resposta adaptativa ao aumento da concentração de amônia atmosférica no ambiente de alojamento. / Although the importance of controlling the levels of ammonia in animal facilities has been acknowledged for many years now, and several consequences of exposure by inhalation in conventional laboratory species on the respiratory tract have been described in the literature, there are few studies assessing the systemic and subclinical effects on animals. This study aimed at assessing the hematological and biochemical profile in Wistar rats housed under adverse environmental conditions (ammonia build-up) with stay time of 5 (Group 1, n=20), 10 (Group 2, n=20) or 15 days (Group 3, n=20). The increase in the levels of pollutants in the experimental environment housing was achieved by reducing the rate of ventilation and the placement of soiled bedding served, in order to achieve an average concentration of ammonia of approximately 90 ppm, ranging from 76 to 106 ppm. The hematological analysis revealed that animals in Group 1 had hemoglobin and hematocrit values significantly higher than all other groups. Concerning the biochemical parameters, once again it was observed that Group 1 differed statically from the Control Group, Group 2 and Group 3 regarding creatinine and gamma-glutamyltransferase. Differences between Group 1 and the other experimental groups were found regarding alkaline phosphatase, alanine aminotransferase, amylase and glucose. The other parameters showed variable results, apparently inconclusive. In conclusion, the analysis of the results indicates that most changes in the hematological and biochemical profile of the animals exposed occur between day 0 and day 5, and then return to baseline, in reason of a possible adaptive response to the increase of atmospheric ammonia concentration in the environment housing.

Resumo O presente trabalho teve como motivação a medida experimental feita em 2004, reportada na Referência [1], de que nanotubos de carbono dopados com nitrogênio eram sensíveis a gases como a amônia. Essa sensibilidade resulta num aumento da resistência dos tubos quando expostos à amônia, o que os faz bons candidatos para a construção de sensores. Cálculos ab initio foram feitos no programa SIESTA [2] usando DFT [3, 4] na aproximação GGA [5] para estudar a estrutura eletrônica do defeito de nitrogênios proposto pelos experimentais, o qual consiste de uma vacância rodeada por três anéis do tipo piridina. As simulações foram feitas para um nanotubo (5, 5) com aproximadamente 140 átomos. Foi considerada a aproximação de supercélula com condições periódicas de contorno e pseudo-potenciais. A amônia se liga ao defeito mencionado com uma energia de ligação de ?0.26 eV e nesse processo ela se dissocia espontaneamente em um grupo amina (NH2) ligado a um nitrogênio do defeito e um hidrogênio ligado a outro. A transmitância desse sistema foi calculada com o programa TRANSAMPA [6], o qual utiliza o formalismo de funções de Green fora do equilíbrio (NEGF) [6?8] para o cálculo de transporte de cargas. O resultado obtido é que a transmitância do sistema com a amônia ligada é maior do que a referente ao sistema somente com o defeito, o que é contrário à observação experimental. Deu-se início a um estudo sistemático de possíveis defeitos de nitrogênios substitucionais em nanotubos para que fosse possível determinar aquele com a menor energia de formação, o qual seria, por esse motivo, mais abundante numa amostra de tubos dopados. Foram feitos cálculos de energia total para 16 defeitos no tubo (5, 5), 3 no tubo (8, 0) e 3 na folha de grafeno. No tubo (8, 0) foram usados aproximadamente 160 átomos na simulação e na folha de grafeno em torno de 162. O defeito composto por uma divacância rodeada por quatro anéis do tipo piridina se mostrou o mais estável em todos os sistemas, para potenciais químicos do nitrogênio na faixa dos encontrados nos experimentos (?N > 0.5 eV, onde ?N = 0.0 eV é o potencial químico do nitrogênio no N2). A amônia se liga a este novo defeito com uma energia de ligação ligeiramente exotérmica, de ?0.02 eV e novamente se dissocia espontaneamente da mesma maneira que no defeito de três nitrogênios com vacância. A transmitância do sistema ligado, no entanto, se provou menor do que no tubo só com o defeito, o que entra em acordo com o resultado de aumento da resistência provocado pela exposição à amônia observado experimentalmente. / The motivation for the present work was the experimental measure taken in 2004, reported in Reference [1], which showed that carbon nanotubes doped with nitrogens were sensitive to ammonia in such a way as to show a resistance increase when exposed to this gas. This sensitivity makes them good candidates for the fabrication of sensors. Ab initio calculations were made with the SIESTA [2] program using the DFT [3, 4] formalism in the GGA [5] approximation, in order to study the electronic structure of the defect proposed by the experimentalists, composed by three pyridine-like rings surrounding a vacancy. The simulations were made for a (5, 5) nanotube with approximately 140 atoms. The supercell approximation with periodic boundary conditions and norm-conserved pseudopotentials were used. The ammonia molecule binds to the above mentioned defect with an energy of ?0.26 eV. In this process, it dissociates spontaneously into an ammina (NH2) group and a hydrogen, each binding to one of the nitrogens of the defect. The transmittance of this system was calculated with the TRANSAMPA program [6], which uses the non-equilibrium Green?s functions formalism [6?8] to caculate the charge transport. The result we obtained was that the transmittance of the system bound to the ammonia molecule is greater than the one of the unbound system, which is contrary to the experimental observation. We began a systematic study to determine which were the most stable (i.e. the ones with lower formation energy) structures for substitutional nitrogen defects in carbon nanotubes. These calculations were made for 16 defects in the (5,5) tube, 3 in the (8,0) tube and 3 in the graphene sheet. For the (8, 0) nanotube we made use of approximately 160 atoms and for the graphene sheet, around 162. The defect, composed by four pyridine-like rings surrounding two vacancies, was the most stable in the three systems, for nitrogen chemical potentials in the range found in the experiments (?N > 0.5 eV, where ?N = 0.0 eV refers to the nitrogen chemical potential in the N2 molecule). Ammonia binds to this new defect with a slightly exotermic binding energy of ?0.02 eV and dissociates itself in the same way as in the ?three nitrogens plus one vacancy\" defect. The transmittance of the bound system was then again calculated and showed lower values than the ones for the unbound system, which aggrees with the measure of increase in resistance observed by the experimentalists.

A amônia presente em galpões fechados de criação de frangos afeta a saúde tanto dos animais como dos tratadores, além de ser um grave problema ambiental. O processo aqui recomendado faz uso de um material com grande capacidade de retenção tanto da amônia gasosa como na forma de seu hidróxido, NH4OH. Este absorvedor, um trocador catiônico sólido, preparado para a retenção seletiva da amônia, é inodoro, insípido e atóxico. Uma vez saturado com amônia, passa por um tratamento químico para a remoção deste composto, podendo ser reutilizado muitas vezes sem perda de sua capacidade retentora, tornando o processo mais econômico. A remoção deste material pode-se dar na forma de um sal de amônio que poderá ser utilizado como fertilizante. Ressalta-se ainda que a amônia recuperada nestes galpões avícolas, quando submetida a uma decomposição térmica catalítica, gera hidrogênio para uso em células a combustível, podendo fornecer energia elétrica no próprio local do trabalho. / The process here stressed uses a cátion exchange material. The aim of the present work has been to prepare a suitable cation exchanger material with excepecinally high selectivity for ammonia, as the cation NH4+ or as aqueous ammonia solution containing NH4OH hyroxide as well. Aliquots of the abovementioned exchangers were set up inside an chiken farm production near São Paulo city. Periodically the exchanger was removed to the laboratory and eluted with a convenient acid to regenerate the exchanger for the new cicle. The ammonia retention was quite high and presents no dificulty for its elution. The selected exchanger is a solid material, non toxic, without smell and have good physical properties. The first results encouraged us and our plants to do large experiments that in progress. This process is a contribution to remediation of the avicola local, removing the ammonia gas and suppressing grettly its smell and bad effect to the animals and even to workers

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de (bio)sensores baseados em plataformas poliméricas convencionais e nanoestruturadas. Os sensores estudados contém poli(pirrol) como transdutor eletroquímico, responsável pela oxidação de amônia a 0,35 V. Como a enzima urease hidrolisa cataliticamente uréia a amônia, após a imobilização da enzima sobre o poli(pirrol), obtém-se um biossensor para detecção indireta de uréia, via amônia. A detecção de amônia pelo poli(pirrol) foi otimizada em termos da densidade de carga de poli(pirrol) presente no sensor, e do potencial de trabalho. Então verificou-se a ação do polímero poli(5-amino-1-naftol) na redução do sinal dos interferentes ácidos úrico e ascórbico. Após a otimização do sensor-base, estudou-se a influência do tipo de imobilização da urease ao substrato polimérico na sensibilidade e estabilidade do biossensor de uréia. Concluiu-se que a pouca quantidade de enzima imobilizada através das metodologias estudadas era o fator limitante da sensibilidade de detecção, e então implementou-se a nanoestruturação do poli(pirrol), para aumentar a área superficial disponível para a imobilização da urease. Preparou-se filmes de poli(pirrol) nanoestruturado (macroporoso e nanofios), e a compreensão dos fenômenos observados só foi possível ao aliar características geométricas e propriedades físico-químicas intrínsecas de sistemas nanoestruturados. / This work presents the development of (bio)sensors based on conventional and nanostructured polymeric platforms. The analyzed sensors contain poly(pyrrole) as electrochemical transducer, responsible for ammonia oxidation at 0.35 V. As the enzyme urease catalytically hydrolyses urea to ammonia, after enzyme immobilization onto poly(pyrrole), a biosensor for urea indirect detection, via ammonia, is obtained. Ammonia sensing by poly(pyrrole) was optimized in terms of both charge density of poly(pyrrole) present in the sensor and working potential. In sequence, poly(5-amino-1-naphtol) role as interferents (uric and ascorbic acids) signal blocker was verified. After optimization of the base-sensor, the influence of urease immobilization method on both detection sensitivity and biosensor durability was investigated. It was found that the small amount of enzyme immobilized using the compared methods limited detection sensitivities, and then nanostructuration of poly(pyrrole) was implemented, in order to increase the surface area available for urease immobilization. Nanostructured poly(pyrrole) films (macroporous and nanowires) were prepared, and the fully understanding of the observed phenomena was only possible combining geometric characteristics and physical-chemical properties related to nanostructured systems.