Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-04-26T16:59:53Z No. of bitstreams: 1 Dissert-LeonardoFrazão.pdf: 2516279 bytes, checksum: 48923c148348e036ced167489ad1b5d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T16:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert-LeonardoFrazão.pdf: 2516279 bytes, checksum: 48923c148348e036ced167489ad1b5d2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica Ambiental. Niterói, RJ / O potencial de bioacumulação de metais; capacidade de expressar biomarcadores moleculares (como a indução de proteínas semelhantes a metalotioneínas, MTLPs); e biomarcadores histológicos (quantidade de canais aquíferos, câmaras coanocitárias e fibras de colágeno) foram estudados na esponja Hymeniacidon heliophila. Em aquário, foi realizada exposição da esponja a diferentes concentrações de cádmio (controle; 0,05; 0,4 e 4 mg L-1 de Cd) ao longo de determinados períodos de tempo (tempo zero, 24 horas, 7 dias e 14 dias). Também foi avaliada a ocorrência de MTLPs e as concentrações de metais potencialmente indutores da síntese dessas proteínas (Cd, Ni, Cu e Zn) em H. heliophila proveniente diretamente da praia da Boa Viagem, situada na Baía de Guanabara (RJ). No experimento em aquário, a esponja acumulou uma concentração máxima de 114 mg Cd Kg-1, após 14 dias de exposição a 4 mg L-1 deste metal. Este valor corresponde a 14 vezes o encontrado em esponjas do aquário controle. Por meio da técnica de eletroforese (SDS-Page) aliada a derivatização com monobromobimano, foi possível observar forte indução de MTLPs apenas nas amostras expostas a 0,4 mg L-1 de Cd nos períodos de 24 horas e 7 dias. As técnicas de histologia utilizadas para evidenciar os efeitos morfológicos causados pela exposição ao Cd revelaram que em 24 horas houve diminuição na quantidade das estruturas analisadas. A partir desse período, nas esponjas submetidas a 4 mg L-1 de Cd, houve tendência de diminuição (exceto para fibras colágenas) das estruturas, enquanto em 0,4 mg L-1 de Cd houve tendência de estabilização e, em 0,05 mg L-1 de Cd, recuperação. No estudo na praia da Boa Viagem, em nenhuma das cinco coletas realizadas, foi constatada indução de MTLPs. As médias das concentrações de metais encontradas no tecido das esponjas foram: 0,28 mg Cd kg-1, 46,3 mg Cu kg-1, 2 mg Ni kg-1 e 965 mg Zn kg-1. Estes valores são elevados quando comparados às concentrações reportadas para outros organismos da Baía de Guanabara. Assim, a alta eficiência em acumular metais (observada na praia da Boa Viagem) e a capacidade de induzir MTLPs e respostas histológicas (frente à exposição ao Cd), indicam possibilidades para utilização de H. heliophila em futuros programas de biomonitoramento. / The metal bioaccumulation potential, the expression of molecular biomarkers (induction of metallothionein-like proteins, MTLPs) and histological biomarkers (number of channels, choanocyte chambers and collagen fibers) were studied in the sponge Hymeniacidon heliophila. Exposure experiments to different concentrations of cadmium (<0.01, 0,05, 0,4 and 4 mg L-1 Cd) along different time intervals (t = 24 hours, 7 days and 14 days) were performed under controlled (aquarium) conditions. The occurrence of MTLPs and metal concentrations potentially involved in inducing the synthesis of these proteins (Cd, Ni, Cu and Zn) were also investigated in H. heliophila directly sampled from the Boa Viagem beach, located in Guanabara Bay (RJ). In the aquarium experiment, the sponge accumulated a maximum concentration of 114 mg Cd kg-1 after 14 days of exposure to 4 mg L-1 of this metal. This corresponds to 14 times the concentration found in sponges found in a control aquarium. Electrophoresis (SDS-PAGE) combined with monobromobimano derivatization indicated a strong induction MTLPs only in samples exposed to 0,4 mg L-1 Cd in periods of 24 hours and 7 days. The histological techniques used to reveal the morphological effects caused by exposure to Cd revealed that within 24 hours there was a decrease in the quantity of the analyzed structures. In the study carried out in Boa Viagem beach, there was absence of MTLPs induction along the five sampling periods evaluated. The mean concentrations of metals found in the tissue of the sampled sponges were: 0,28 mg kg-1 Cd, 46,3 mg kg-1 Cu, Ni 2 mg kg-1 and 965 mg kg-1 Zn. These values are higher than concentrations reported for other organisms from Guanabara Bay. Thus, the high efficiency in accumulating metals (found in the Boa Viagem beach) and the ability to induce MTLPs and histological responses (under high Cd exposure) indicate possible uses of H. heliophila in future biomonitoring programs

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work examined the effectiveness of Cu pre-exposition on biochemical and behavioral changes induced by Hg exposure in young rats treated subcutaneously with saline or CuCl2.2H2O (Cu 2.6 mg/kg/day) from 3 to 7 days old and with saline or HgCl2 (Hg 3.7 mg/kg/day) from 8 to 12 days old. Tissue samples from animals killed 24 h or 21 days after the end of mercury exposure (13 or 33 days old) were used to analyze of blood, liver, kidney and cerebrum δ-aminolevulinic acid dehydratase (δ-ALA-D) activity; cerebrum and cerebellum acetylcholinesterase (AChE) activity; biochemical parameters indicative of hepatic and renal toxicity; and to determination of hepatic and renal metallothionein and metal levels (Hg, Cu, Zn, Fe e Mg) in all tissues studied. The animals also were submitted to behavioral tasks: negative geotaxis task (3, 5. 7, 9, 11 and 13 days old), tail immersion (13, 20 and 27 days old), rotarod tests (25 and 30 days old) and beaker test (17 to 20 days old). Mercury exposure reduced body and cerebrum and increased kidney weight; inhibited the hepatic and renal δ-ALA-D, cerebellum AChE and serum LDH activity; and increased serum urea and creatinine and hepatic MT levels at 13 days. The Hg effect persisted on body and renal weight, renal δ-ALA-D activity and urea levels checked after 33 days. Still, Hg exposure caused accumulation of this metal in all tissues analyzed; increased hepatic Zn and Fe levels; and decreased renal Fe and increased Cu levels at 13 days. The effect persisted on hepatic Hg levels; and renal Hg and Fe levels. In addition, a decrease in the liver weight and renal Mg levels; and increase in the cerebrum and cerebellum Zn levels were observed only at 33 days. In behavioral tasks, rats exposed to Hg presented impartment in motor function and muscular strength verified in the negative geotaxis task and beaker test. The Cu effectiveness as preventive treatment was immediate on parameters such as cerebellum AChE activity, serum creatinine levels, Hg content and homeostasis of hepatic Fe levels. The prevention of altered parameters as body, Kidney and liver weight, renal δ-ALA-D activity, serum urea levels and homeostasis of renal Fe and Mg levels were verified at 33 days. Behavioral changes were completely prevented by Cu pre-exposure. Moreover, Cu pre-exposure caused an important redistribution of Hg decreasing hepatic and sanguine Hg levels and increasing renal levels of 13-day-old rats. This effect occurred in parallel with an increase in MT levels in liver and kidney, suggesting that hepatic MT can bind to Hg and transporting this metal to the kidney in order to be excreted. The results of the present study suggest that Cu can be considered as potential preventive therapeutic agent against Hg toxicity, even when were evaluated later. / Este trabalho investigou o efeito preventivo do cobre contra as alterações bioquímicas e comportamentais induzidas pelo mercúrio em ratos tratados subcutaneamente com salina ou CuCl2.2H2O (Cu 2,6 mg/kg/dia) do 3o ao 7o e com salina ou HgCl2 (Hg 3,7 mg/kg/dia) do 8o ao 12o dia de idade. Amostras teciduais de animais mortos 24 h ou 21 dias após o término da exposição ao mercúrio (13 ou 33 dias de idade) foram utilizadas para a análise da atividade das enzimas δ-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) de sangue, fígado, rim e cérebro; acetilcolinesterase (AChE) de cérebro e cerebelo; parâmetros bioquímicos indicativos de toxicidade hepática e renal; e para a quantificação dos níveis de metalotioneínas (MT) hepática e renal e de metais (Hg, Cu, Zn, Fe e Mg) nos diferentes tecidos. Os animais foram submetidos às tarefas comportamentais: geotactismo negativo (3, 5, 7, 9, 11 e 13 dias de idade), imersão da cauda (13, 20 e 27 dias de idade), teste do béquer (17 aos 20 dias de idade) e locomoção forçada em cilindro giratório (25 e 30 dias de idade). A exposição ao mercúrio reduziu o peso corporal e cerebral e aumentou o peso renal; inibiu a atividade das enzimas δ-ALA-D hepática e renal, AChE de cerebelo e LDH sérica; e aumentou os níveis de uréia e creatinina sérica e MT hepática aos 13 dias. O efeito do mercúrio persistiu sobre o peso corporal e renal, a atividade da δ-ALA-D renal e níveis de uréia verificados aos 33 dias. Ainda, a exposição ao mercúrio causou um acúmulo deste metal em todos os tecidos analisados; aumentou os níveis de Zn e Fe hepático; e diminuiu os níveis de Fe e aumentou os níveis de Cu renal aos 13 dias. O efeito persistiu sobre os níveis de Hg hepático e sobre os níveis de Hg e Fe renal. Além disso, um decréscimo no peso de fígado e nos níveis de Mg renal e um aumento nos níveis de Zn em cérebro e cerebelo foram observados somente aos 33 dias. Em relação às tarefas comportamentais, ratos expostos ao Hg apresentaram prejuízo na função motora e força muscular verificados nos testes do geotactismo negativo e teste do béquer. A eficiência do cobre como tratamento preventivo foi imediata em parâmetros como atividade da AChE de cerebelo, níveis de creatinina sérica, conteúdo de Hg e homeostase dos níveis de Fe hepático. A prevenção das alterações sobre o peso corporal, renal e hepático, atividade da -ALA-D renal, níveis de ureia sérica e homeostase dos níveis renais de Fe e Mg foram observados aos 33 dias. Alterações comportamentais foram totalmente prevenidas. Além disso, a pré-exposição ao cobre causou uma redistribuição do mercúrio, decrescendo os níveis de Hg hepático e sanguíneos e aumentando os níveis renais aos 13 dias. Este efeito ocorreu em paralelo a um aumento dos níveis de MT hepática e renal, sugerindo que a MT hepática pode ligar-se ao Hg e transportar o metal tóxico para o rim a fim de ser excretado. Os resultados do presente estudo sugerem que o cobre pode ser considerado um potencial agente terapêutico em casos de intoxicação por mercúrio, mesmo quando avaliado tardiamente.

O emprego de novas tecnologias, como a transgenia, associadas ao melhoramento convencional de cana-de-açúcar apresenta grande potencial no combate a pragas e desenvolvimento de novas variedades. Entretanto, a falta de especificidade na expressão temporal e/ou local dos genes introduzidos tem se mostrado um fator limitante para o sucesso de produtos derivados da transgenia. Os promotores das metalotioneínas, por exemplo, podem representar uma alternativa ao uso de promotores constitutivos, particularmente, aqueles de metalotioneínas do tipo 1 (MT1) por apresentarem níveis elevados de expressão, em diferentes tecidos/órgãos e serem responsivos a estresses bióticos e abióticos. O uso de promotores sintéticos, contendo apenas elementos-cis, como GCG-like, W boxes e JERE, tem sido relevante por induzirem a expressão gênica local em resposta ao ataque de agentes bióticos. Este trabalho teve por objetivo a caracterização funcional de promotores de genes de metalotioneínas de cana-de-açúcar e o uso de elementos regulatórios sintéticos e, em paralelo, avaliou-se o uso de promotores sintéticos no controle da expressão gênica em cana-de-açúcar. Após as análises de expressão transiente, verificou-se que o promotor SoMT1b apresentou atividade GUS e GFP em epitélios de cebola e os promotores sintéticos, 4X Wbox, 4X GCC-like, 4X JERE e 4xW 4xS-box, e o promotor SoMT1b foram capazes de dirigir a expressão do gene repórter uidA (GUS) em calos embriogênicos de cana-de-açúcar. Em análise de expressão estável, o promotor SoMT1b foi capaz de dirigir a expressão do gene GUS para os frutos e sementes de tomate \'Micro-Tom\', mas não foi responsivo a estresse por herbivoria, cádmio e cobre. Também foi realizada a transformação de plantas de cana-de-açúcar, as quais ainda estão sendo analisadas. Os resultados obtidos demonstram a funcionalidade do promotor SoMT1b / New technologies, like genetic transformation, associated with conventional breeding of sugarcane have a large potential in developing new varieties tolerant to biotic and abiotic stress. However, the lack of specificity in the spatial and/or temporal expression of the introduced genes has been a limited factor for the success of products derived from transgeny. Metallothionein promoters, for instance, can represent an alternative to the use of constitutive promoters, particularly those from metallothionein type 1 (MT1) because they present high expression levels in different tissues / organs and are responsive to biotic and abiotic stress. Another alternative is the use of synthetic promoters which contain only cis elements, as GCG-like, W-box and JERE, which induces local gene expression in response to pathogen attack. In this work, we aimed to make the functional characterization of sugarcane metallothionein promoters and synthetic regulatory elements, in parallel, we evaluated the use of synthetic promoters in the control of gene expression in sugarcane. After transient expression analyzis, it was found that SoMT1b promoter was able to control the expression of the reporter genes to GUS and GFP in onion epithelium and GUS in sugarcane embryogenic calli. Additionally, synthetic promoters 4X Wbox, 4X GCC-like, 4X JERE and 4xW 4xS-box were able to direct the expression of the gene uidA (GUS) in embryogenic calli of sugarcane. In stable transformation analysis, SoMT1b promoter was capable of directing uidA expression in fruits and seeds of tomato cv. \'Micro-Tom\', but it was not responsive to herbivory, cadmium and copper stress. It was also carried out the transformation of sugarcane plants with the construction containing the SoMT1b promoter, but these are still being analyzed. The results demonstrate the functionality of the SoMT1b promoter in sugarcane and tomato

O emprego de novas tecnologias, como a transgenia, associadas ao melhoramento convencional de cana-de-açúcar apresenta grande potencial no combate a pragas e desenvolvimento de novas variedades. Entretanto, a falta de especificidade na expressão temporal e/ou local dos genes introduzidos tem se mostrado um fator limitante para o sucesso de produtos derivados da transgenia. Os promotores das metalotioneínas, por exemplo, podem representar uma alternativa ao uso de promotores constitutivos, particularmente, aqueles de metalotioneínas do tipo 1 (MT1) por apresentarem níveis elevados de expressão, em diferentes tecidos/órgãos e serem responsivos a estresses bióticos e abióticos. O uso de promotores sintéticos, contendo apenas elementos-cis, como GCG-like, W boxes e JERE, tem sido relevante por induzirem a expressão gênica local em resposta ao ataque de agentes bióticos. Este trabalho teve por objetivo a caracterização funcional de promotores de genes de metalotioneínas de cana-de-açúcar e o uso de elementos regulatórios sintéticos e, em paralelo, avaliou-se o uso de promotores sintéticos no controle da expressão gênica em cana-de-açúcar. Após as análises de expressão transiente, verificou-se que o promotor SoMT1b apresentou atividade GUS e GFP em epitélios de cebola e os promotores sintéticos, 4X Wbox, 4X GCC-like, 4X JERE e 4xW 4xS-box, e o promotor SoMT1b foram capazes de dirigir a expressão do gene repórter uidA (GUS) em calos embriogênicos de cana-de-açúcar. Em análise de expressão estável, o promotor SoMT1b foi capaz de dirigir a expressão do gene GUS para os frutos e sementes de tomate \'Micro-Tom\', mas não foi responsivo a estresse por herbivoria, cádmio e cobre. Também foi realizada a transformação de plantas de cana-de-açúcar, as quais ainda estão sendo analisadas. Os resultados obtidos demonstram a funcionalidade do promotor SoMT1b / New technologies, like genetic transformation, associated with conventional breeding of sugarcane have a large potential in developing new varieties tolerant to biotic and abiotic stress. However, the lack of specificity in the spatial and/or temporal expression of the introduced genes has been a limited factor for the success of products derived from transgeny. Metallothionein promoters, for instance, can represent an alternative to the use of constitutive promoters, particularly those from metallothionein type 1 (MT1) because they present high expression levels in different tissues / organs and are responsive to biotic and abiotic stress. Another alternative is the use of synthetic promoters which contain only cis elements, as GCG-like, W-box and JERE, which induces local gene expression in response to pathogen attack. In this work, we aimed to make the functional characterization of sugarcane metallothionein promoters and synthetic regulatory elements, in parallel, we evaluated the use of synthetic promoters in the control of gene expression in sugarcane. After transient expression analyzis, it was found that SoMT1b promoter was able to control the expression of the reporter genes to GUS and GFP in onion epithelium and GUS in sugarcane embryogenic calli. Additionally, synthetic promoters 4X Wbox, 4X GCC-like, 4X JERE and 4xW 4xS-box were able to direct the expression of the gene uidA (GUS) in embryogenic calli of sugarcane. In stable transformation analysis, SoMT1b promoter was capable of directing uidA expression in fruits and seeds of tomato cv. \'Micro-Tom\', but it was not responsive to herbivory, cadmium and copper stress. It was also carried out the transformation of sugarcane plants with the construction containing the SoMT1b promoter, but these are still being analyzed. The results demonstrate the functionality of the SoMT1b promoter in sugarcane and tomato

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this work was to evaluate the effects of HgCl2 exposure in drinking water in pregnant and/or lactating rats and their offspring. Still, it evaluated if the HgCl2 intravenous exposure as well as the renal damage induced by this exposure altered the offspring mercury content. The drinking water (v.o.) HgCl2 exposure protocol was as follows: Female Wistar rats were exposed to HgCl2 (0, 0.2, 0.5, 10 and 50 μg Hg2+/mL) from gestation day 0 until 20 or until the last day of lactation. Every two days, the mercury solutions were changed, food and water intake and rats weight were analyzed. The offspring was killed on gestation day 20 and on the post-natal days 10, 20, 30 and 40. Tissues weight, essential metal homeostasis, mercury content and biochemical parameters were evaluated. Behavioral tasks were carried out on post-natal days 3, 5, 7, 9 and 11 (negative geotaxis test) and 17, 18, 19 and 20 (beaker test). The intravenous (i.v.) HgCl2 exposure protocol was as follows: Female Wistar rats were exposed to HgCl2 (0.5 and 2.5 μmol HgCl2/kg/2 mL) on gestation day 20 and killed 6 h later or on gestation day 18 and killed 48 h later. Hg maternal and fetal distribution and renal damage through histology and biochemical and molecular markers were evaluated. Dams exposed to HgCl2 v.o. presented water intake decreased. The exposure to 50 μg Hg2+/mL caused an increase in relative renal weight. Animals exposed to 10 and 50 μg Hg2+/mL presented an increase in renal and hepatic Cu and Zn levels, respectively, and mercury accumulation (pregnant rats); and, an increase in total thiol and metallothionein renal levels (lactating rats). The offspring only presented an increase in hepatic porfobilinogensynthase activity (fetuses) and in relative renal weight (post-natal day 20). The pregnant rats exposed i.v. to HgCl2 presented the greater mercury accumulation in kidney in both periods analyzed; although 48 h after the exposure the Hg levels were lower than at 6 h. The exposure to 2.5 μmol HgCl2/kg/2 mL caused an increase in serum creatinine levels and in Kim-1 renal expression as well as renal histology alterations. The placental and fetal Hg did not change in both periods analyzed; the increase in fetal organs Hg levels were dose and time dependent. In conclusion, the exposure to low doses of HgCl2 in drinking water caused mild alterations in dams; also the dam organism was able to handle the Hg avoiding offspring damages; probably, this protection is related with the increase on scavenger molecules (metallothionein, for example) during the pregnancy and lactation. Besides, we verified that when dams were exposed intravenously to HgCl2, the developing organisms (fetuses) were unable to excrete/depurate the Hg. / O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da exposição ao HgCl2 na água de beber em ratas prenhas e/ou lactantes e sua prole. Ainda, avaliar se a exposição intravenosa ao HgCl2 assim como o dano renal induzido pela mesma altera a deposição de mercúrio na prole. O protocolo de exposição ao HgCl2 na água de beber (v.o.) foi: as ratas Wistar foram expostas ao HgCl2 (0, 0,2, 0,5, 10 e 50 μg Hg2+/mL) do dia zero de gestação até o dia 20 ou até o final da lactação. A cada dois dias, as soluções de mercúrio eram trocadas, a ingestão de comida e água e o peso das ratas eram avaliados. A prole foi sacrificada no dia 20 de gestação e nos dias pós-natal 10, 20, 30 e 40. Foram analisados o peso dos órgãos, a homeostase de metais essenciais, os níveis de mercúrio e parâmetros bioquímicos. As tarefas comportamentais foram realizadas nos dias pós-natal 3, 5, 7, 9 e 11 (teste do geotactismo negativo) e 17, 18, 19 e 20 (teste do beaker). O protocolo de exposição ao HgCl2 intravenoso (i.v.) foi: as ratas Wistar foram expostas ao HgCl2 (0,5 e 2,5 μmol HgCl2/kg/2 mL) no dia 20 de gestação e sacrificadas 6 h após a exposição ou no dia 18 de gestação e sacrificadas 48 h após a exposição. Foram avaliados a distribuição do Hg nos organismos materno e fetal e o dano renal através de histologia e marcadores bioquímicos e moleculares. As mães expostas ao HgCl2 v.o. apresentaram diminuição na ingestão de água; a exposição a dose de 50 μg Hg2+/mL causou aumento no peso relativo de rim. As doses de 10 e 50 μg Hg2+/mL causaram aumento dos níveis renais de Cu e hepáticos de Zn e acúmulo de mercúrio em rins nas gestantes; e aumento nos níveis renais de tióis totais e de metalotioneínas nas lactantes. A prole exposta ao HgCl2 apresentou aumento da atividade hepática da porfobilinogênio sintase em fetos e aumento do peso relativo de rim no dia pós-natal 20. As ratas expostas ao HgCl2 i.v. apresentaram maior acúmulo de mercúrio em rins 6 e 48 h após a exposição; embora a 48 h da exposição, os níveis já haviam diminuído em relação a 6 h. A dose de 2,5 μmol HgCl2/kg/2 mL i.v. causou aumento nos níveis séricos de creatinina, aumento da expressão da proteína Kim-1 e alterações na histologia de rim. Os níveis de Hg placentário e fetal não diminuíram com o passar das horas após a exposição; nos órgãos fetais, os níveis de Hg apresentaram aumento dependente da dose e do tempo. Em conclusão, a exposição a baixas doses de HgCl2 na água de beber causou alterações brandas nas mães; e o organismo materno parece ter metabolizado o Hg, evitando danos à prole; provavelmente esta proteção está relacionada ao aumento dos níveis de moléculas detoxificantes (metalotioneínas, por exemplo) durante o período gestacional e lactacional. Ainda, verificamos a incapacidade dos organismos em desenvolvimento (fetos) em excretar/depurar os íons Hg quando as mães foram expostas intravenosamente ao metal.