Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-06-23Bitstream added on 2014-06-13T18:32:17Z : No. of bitstreams: 1 guimaraes_fb_me_jabo.pdf: 146789 bytes, checksum: b9e394381e077f8d2aa85026ed83d9d0 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As aves, especialmente as sedentárias, têm sido utilizadas para a avaliação da qualidade do meio ambiente onde estão fixadas, mostrando-se valiosos bioindicadores. A pomba amargosa, Zenaida auriculata, pode ter uma promissora utilidade por espoliar lavouras onde sabidamente são utilizados diversos defensivos agrícolas, dentre eles os organofosforados. No entanto, dados a respeito do dano ocasionado na referida espécie de ave com organofosforados não se encontram disponíveis na literatura. Este estudo objetivou verificar a viabilidade do uso da pomba amargosa, Zenaida auriculata, como bioindicador de qualidade ambiental pela análise dos dados de eritroleucometria, bioquímica sérica e histopatologia. Para tanto, comparou-se dois grupos, um com 16 animais, intoxicado com metamidofós na dose de 8 mg/kg por via oral, e outro controle, com 8 animais, que recebeu apenas o veículo (salina). Todos os animais eram de vida livre e foram capturados no perímetro urbano da cidade de Jaboticabal, São Paulo. Os animais controle foram sacrificados todos no mesmo dia, e seus dados foram utilizados como padrão de normalidade. Os intoxicados foram acompanhados durante 21 dias, e divididos em 8 grupos com duas aves cada, o primeiro sendo sacrificado 12 horas após a intoxicação e os demais a cada 3 dias. Os dados constatados ou a relação entre estes mostraram que a Zenaida auriculata não é um modelo biológico válido para indicar a presença de organofosforados no ambiente. / Birds, especially the sedentary ones, have been used to evaluate the quality of the environment where they belong, proving to be valuable bioindicators. The Eared Dove, Zenaida auriculata, can have a promising utility since it spoils farmings where several agriculture defensives are used, such as the organophosphate compounds. However, there are no data available in the literature about the damage caused by this sort of chemical product. The goal of this study was to examine the feasibility of using the Eared Dove, Zenaida auriculata, as a bioindicator of environmental quality by the analysis of the data on erythroleucometry, seric biochemistry and histopathology. Therefore, two groups were compared, one having 16 animals, and orally intoxicated with methamidophos in 8mg/kg. Another group, with 8 animals, received only the vehicle (saline). All the animals were free and were captured in the city of Jaboticabal, in Sao Paulo State. All the control animals were sacrificed in the same date and their data were used as a normality pattern. The intoxicated ones were observed for 21 days and spread in 8 groups of two birds each. The first one was sacrificed 12 hours after the intoxication and the rest of them every 3 days. The data obtained and the relations between them showed that Zenaida auriculata is not a valid biological model for indicating the presence of organophosphate compounds in the environment.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The enzyme acetylcholinesterase (EC 3.1.1.7, AChE) is responsible to terminate acetylcholine activity in the terminal nervous junctions with its effector organs or post-synaptic sites. The activity of this enzyme could be inhibited by organophosphorus (OP) compounds, and this inactivation leads to an accumulation of acetylcholine in the cholinergic receptors, leading to a cholinergic crisis that may result in death. In this way, the OP compound methamidophos has been related to its broad use in various agriculture cultures in Brazil, with high intoxication rate. Actually, the only compounds able to revert the AChE inhibition by OP, are the oxime, such compounds may reactive the enzyme activity due its high nuclephilic power, attacking the phosphoryl group of the inhibited enzyme and displacing it. However, such compounds show toxic effects, and its use is limited by the high specificity, with each oxime acting only in the reactivation of AChE induced by specific OP coumponds. These limitations raise the need of development of new compounds with AChE reactivator potency, with minor side effects. In this way, have been utilized a series of computational tools (in silico models), with the aim of understand the interaction occurring at a molecular level and, so, rationalize the new compounds development. Thus, the aim of this thesis is to evaluate the activity of three new compounds in reactivate the AChE inhibited by methamidophos, in comparison with two others oximes used in clinical (obidoxime and pralidoxime), both in in silico and in vitro models. Our work demonstrate that the newly synthesized compounds are able to reactivate human erythrocyte AChE, however less efficiently than pralidoxime and obidoxime, and reactivate human plasma butyrylcholinesterase (BChE), where the classical oximes failed. We also show that pralidoxime, which obtained the best reactivation constant among all tested compounds, attack the phosphorus-oxygen moiety (formed between the methamidophos and the AChE catalytic triad residue Ser203) via a region known as oxyanion-hole , composed by the residues Gly120, Gly121 and Ala204. Such found may help in the development of new compounds with better reactivatory activity on AChE inhibited by OP compounds. Furthermore, we show for the first time the individual contribution of each amino acid of AChE, in a radii of 14 Å from the ligand, to the oxime bonding to its active site, using quantum chemistry methods. Here, we demonstrate the important of a quaternary nitrogen to the stabilization of the oximes into the active site; as well as, we obtained evidences that the active form of oximes should be the unprotonated one, instead the protonated, which has been target of debate in the scientific society. Particularly important, we show the critical contribution of amino acids that lies distant from the ligand to the adopted conformation and stabilization of the compounds into the active site of AChE, which has been neglected until far. Finally, our study also evaluates the toxic effects of the compound isatin-3-N4-benzilthiosemicarbazone (IBTC) in mice, which presented low toxicity, with median lethal dose superior at 500 mg/kg. Concluding, this study contributes significantly to the development of new drugs able to restore the AChE activity with minor toxic effects. / A enzima acetilcolinesterase (EC 3.1.1.7, AChE) é responsável por terminar a ação da acetilcolina nas junções das terminações nervosas com seus órgãos efetores ou sítios pós-sinaptícos. A atividade desta enzima pode ser inibida por compostos organofosforados (OP), e sua inativação resulta em um acúmulo de acetilcolina nos receptores colinérgicos, levando a crise colinérgica que pode levar a morte. No Brasil, se destaca o uso do composto OP metamidofós, que é largamente utilizado no controle de pragas em culturas agrícolas e tem sido relacionado com altas taxas de intoxicação. Atualmente, os únicos compostos capazes de reverter a inibição da AChE por OP são as oximas, tais compostos podem reativar a enzima devido a seu alto poder nucleofílico, podendo atacar e retirar o grupamento fosforil da enzima inibida. Porém, tais compostos apresentam efeitos tóxicos, e tem seu uso limitado pela alta especificidade, com cada oxima atuando na AChE inibida por apenas alguns compostos OP. Tais limitações criam a necessidade do desenvolvimento de novos fármacos com potencial reativador da AChE com menores efeitos colaterais. Neste sentido, se tem utilizado uma série de ferramentas computacionais (modelos in silico), com o objetivo de entender as interações que ocorrem em nível molecular e, desta forma, racionalizar o desenvolvimento de novos compostos. Sendo assim, o objetivo desta tese consiste em avaliar a atividade de três novos compostos, em comparação com duas oximas já utilizadas na clínica (obidoxima e pralidoxima), sobre a atividade da AChE inibida por metamidofós, tanto em modelos in silico como in vitro. Como resultados, observamos que os três novos compostos foram capazes de reativar a AChE de eritrócitos humanos inibida por metamidofós, contudo com menor eficiência que as oximas já utilizadas na clínica. Porém, todos os novos compostos foram capazes de reativar a enzima butirilcolinesterase (BChE), uma enzima acessória à AChE no sistema colinérgico, inibida por metamidofós, enquanto nenhumas das oximas clássicas tiveram qualquer atividade reativadora nesta enzima. Nosso trabalho também demonstrou que a pralidoxima, que obteve a melhor constante de reativação entre todos os compostos testados, ataca a ligação fosforo-oxigênio (formada entre o metamidofós e o resíduo Ser203, da tríade catalítica da AChE) via uma região conhecida como oxyanion-hole , que compreende os resíduos Gly120, Gly121 e Ala204. Tal achado pode ajudar no desenvolvimento de novos compostos com melhor atividade reativatória na AChE inibida por OPs. Além disso, mostramos aqui pela primeira vez, a contribuição de cada resíduo de aminoácido da AChE, num raio de 14 Å do ligante, para a ligação das oximas no seu sítio ativo, usando métodos de química quântica. Tais achados mostraram a importância da presença de um nitrogênio quaternário para a estabilização das oximas no sítio ativo; assim como colheu evidências que a forma ativa das oximas seria a sua forma desprotonada, ao invés da forma protonada, o que tem sido alvo de algum debate no meio cientifico. Particularmente importante, foi demonstrado a contribuição fundamental de aminoácidos que se encontram distantes do ligante, para a estabilização e conformação adotada pelos compostos, e que até o momento tem sido negligenciados em estudos in silico. Por fim, nosso estudo também avaliou os efeitos tóxicos do composto isatina-3-N4-benziltiosemicarbazona (IBTC) em camundongos, o qual apresentando baixa toxicidade, com valores de dose letal mediana (LD50) superiores a 500 mg/kg. Desta forma, este estudo contribui para a desenvolvimento de novos fármacos capazes de reativar a AChE e que apresentem menos efeitos tóxicos.

O Brasil é um dos grandes consumidores mundiais de agrotóxicos. O uso de produtos a base de metamidofós é alto, destacando-se como um dos mais utilizados na região da sub-bacia do Alto Sorocaba, local de desenvolvimento desta pesquisa. Ele apresenta elevada toxicidade aguda e preocupantes aspectos de toxicidade crônica, relacionados principalmente à reprodução. Adicionalmente, não fica restrito às áreas aplicadas, contaminando alimentos e o meio ambiente, principalmente a água, o que pode acarretar em sérios problemas de saúde pública. Os métodos laboratoriais disponíveis para a extração do metamidofós de matrizes aquosas, descritos na literatura consultada, apresentam eficiências controversas e não atingem, em sua maioria, níveis baixos o suficiente para análise de traços. Foram testados, nesta pesquisa, diversos métodos de extração líquido-líquido e em fase sólida para a préconcentração do metamidofós, não se obtendo resultados satisfatórios. Desta forma, foi desenvolvido um método analítico através de cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas, capaz de detectar e quantificar o metamidofós em níveis residuais, sem a necessidade de pré-tratamento das amostras. Por fim, foram avaliadas, pontualmente, as águas dos três principais afluentes do rio Sorocaba, e também dele próprio. Foram obtidos resultados positivos para o metamidofós nos rios Sorocamirim, Sorocabuçu e Una, ao longo do ano estudado, o que não foi verificado no rio Sorocaba. Estes resultados mostram o uso desta substância a montante dos pontos estudados, nos afluentes, e leva a crer que o regime lêntico da represa de Itupararanga retenha o metamidofós por tempo suficiente para ele ser degradado a níveis não detectados pelo método desenvolvido, não atingindo o rio Sorocaba / Brazil is a big world pesticides consumer country. The use of products with methamidophos is high, being one of the most used in the Alto Sorocaba sub basin region, where this research takes place. Methamidophos presents high acute toxicity and concerned aspects of chronic toxicity, main related to reproduction. Additionally, it dont be restricted to the application areas, and can contaminate food and environment, mainly water, resulting in a public health problem. Available laboratory methods for methamidophos extraction from water, described in the consulted literature, present controversial efficiences, and do not achieve, mostly, levels low enough to traces analisys. It was tested, in this research, several liquidliquid extraction and phase solid extraction methods in order to pre-concentrate methamidophos, but results were not satisfactories. So, it was developed an analytical method by liquid cromathography coupled mass spectrometry, able to detect and quantify methamidophos in residual levels, without a pre-treatment sample necessity. Finally, it was evaluated, pointedly, three main tributary waters of Sorocaba river, and itself too. The results were positives for methamidophos in the Sorocamirim, Sorocabuçu and Una, al over de studied year, which was not verified in the Sorocaba river. This results show the methamidophos use upstream studied places, in the tributaries, and suggests that reservoir Itupararanga lentic system retains methamidophos long enough to be degradated under developed method detectable levels, dont achieving the Sorocaba river

O Brasil é um dos grandes consumidores mundiais de agrotóxicos. O uso de produtos a base de metamidofós é alto, destacando-se como um dos mais utilizados na região da sub-bacia do Alto Sorocaba, local de desenvolvimento desta pesquisa. Ele apresenta elevada toxicidade aguda e preocupantes aspectos de toxicidade crônica, relacionados principalmente à reprodução. Adicionalmente, não fica restrito às áreas aplicadas, contaminando alimentos e o meio ambiente, principalmente a água, o que pode acarretar em sérios problemas de saúde pública. Os métodos laboratoriais disponíveis para a extração do metamidofós de matrizes aquosas, descritos na literatura consultada, apresentam eficiências controversas e não atingem, em sua maioria, níveis baixos o suficiente para análise de traços. Foram testados, nesta pesquisa, diversos métodos de extração líquido-líquido e em fase sólida para a préconcentração do metamidofós, não se obtendo resultados satisfatórios. Desta forma, foi desenvolvido um método analítico através de cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas, capaz de detectar e quantificar o metamidofós em níveis residuais, sem a necessidade de pré-tratamento das amostras. Por fim, foram avaliadas, pontualmente, as águas dos três principais afluentes do rio Sorocaba, e também dele próprio. Foram obtidos resultados positivos para o metamidofós nos rios Sorocamirim, Sorocabuçu e Una, ao longo do ano estudado, o que não foi verificado no rio Sorocaba. Estes resultados mostram o uso desta substância a montante dos pontos estudados, nos afluentes, e leva a crer que o regime lêntico da represa de Itupararanga retenha o metamidofós por tempo suficiente para ele ser degradado a níveis não detectados pelo método desenvolvido, não atingindo o rio Sorocaba / Brazil is a big world pesticides consumer country. The use of products with methamidophos is high, being one of the most used in the Alto Sorocaba sub basin region, where this research takes place. Methamidophos presents high acute toxicity and concerned aspects of chronic toxicity, main related to reproduction. Additionally, it dont be restricted to the application areas, and can contaminate food and environment, mainly water, resulting in a public health problem. Available laboratory methods for methamidophos extraction from water, described in the consulted literature, present controversial efficiences, and do not achieve, mostly, levels low enough to traces analisys. It was tested, in this research, several liquidliquid extraction and phase solid extraction methods in order to pre-concentrate methamidophos, but results were not satisfactories. So, it was developed an analytical method by liquid cromathography coupled mass spectrometry, able to detect and quantify methamidophos in residual levels, without a pre-treatment sample necessity. Finally, it was evaluated, pointedly, three main tributary waters of Sorocaba river, and itself too. The results were positives for methamidophos in the Sorocamirim, Sorocabuçu and Una, al over de studied year, which was not verified in the Sorocaba river. This results show the methamidophos use upstream studied places, in the tributaries, and suggests that reservoir Itupararanga lentic system retains methamidophos long enough to be degradated under developed method detectable levels, dont achieving the Sorocaba river