Multiple metals and agricultural use affects oxidative stress biomarkers in freshwater Aegla crabs

Abstract Metals and agrochemicals are among the main aquatic contaminants, being able to trigger oxidative stress in exposed organisms. The objective of this work was to evaluate the correlation between the level of oxidative stress biomarkers in Aegla crabs (Crustacea, Anomura) with (i) the set of metals present in the streams sediment and (ii) with land uses of three hydrographic basins. The study was carried out in streams ( 2nd order) of hydrographic basins in southern Brazil (Basins of Rio Suzana, Rio Ligeirinho-Leãozinho and Rio Dourado). In these streams were quantified the land uses and Cu, Cr, Cd, Fe, Mn and Zn concentrations in the sediment. The enzymes Catalase (CAT) and Glutathione Reductase (GR), as well as the level of membrane lipid peroxidation (TBARS), were analyzed in adult females. The PCA analysis showed that the distribution of metals was different between the basins. Cd, Cr and Fe were correlated positively with CAT and negatively with TBARS and GR. The Dourado basin had the lowest concentrations of these three metals and the highest levels of TBARS. However, in Dourado basin there is predominance of agriculture land use, and TBARS was positively correlated with agricultural land use. Besides in Dourado basin, GR activity was higher than in the others basins, indicating a compensatory response in relation to CAT inhibition. The basins of Suzana and Ligeirinho-Leãozinho rivers had lower TBARS values, which may be due to the induction of CAT in response to metals accumulated in sediment. In summary, this work indicates that in the basins with a higher concentration of toxic metals there is an adaptive response of CAT induction, which reduces TBARS in Aegla. On the other hand, in the basin with lower metallic contamination, TBARS occurrence was primarily influenced by agricultural land use.

Resumo Os metais e agroquímicos estão entre os principais contaminantes aquáticos, podendo desencadear estresse oxidativo em organismos expostos. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma possível correlação entre o nível de biomarcadores de estresse oxidativo em Aegla (Crustacea, Anomura) com (i) o conjunto de metais presentes no sedimento e (ii) com os usos da terra, em três bacias hidrográficas distintas. O estudo foi realizado em riachos ( 2ª ordem) de bacias hidrográficas do Sul do Brasil (Bacias do Rio Suzana, do Rio Ligeirinho-Leãozinho e do Rio Dourado), as quais foram caracterizadas em função do percentual de usos da terra e do nível de Cu, Cr, Cd, Fe, Mn e Zn no sedimento. As enzimas Catalase (CAT) e Glutationa Redutase (GR), bem como o nível de peroxidação lipídica das membranas (TBARS), foram analisadas em fêmeas adultas. Uma análise de PCA mostrou que a distribuição de metais foi distinta entre as bacias. Cd, Cr e Fe no sedimento correlacionaram positivamente com a CAT e negativamente com TBARS e GR. Entretanto, a bacia do Dourado apresentou os menores níveis destes três metais e os maiores níveis de TBARS, o que pode ser justificado pelo predomínio da agricultura nesta bacia, já que o TBARS correlacionou positivamente com o percentual de uso agrícola. Nesta bacia, a atividade da GR foi mais alta do que nas outras, indicando uma resposta compensatória em relação a inibição da CAT. As bacias do rio Suzana e rio Ligeirinho-Leãozinho apresentaram valores menores de TBARS, o que pode decorrer da indução da CAT em função dos metais acumulados no sedimento. Em síntese, este trabalho indica que nas bacias com maior concentração de metais tóxicos ocorre uma resposta adaptativa de indução da CAT, o que reduz os níveis de TBARS em Aegla. Por outro lado, na bacia com menor contaminação metálica os níveis de TBARS foram primariamente influenciados pelo uso agrícola.

Multiple metals and agricultural use affects oxidative stress biomarkers in freshwater Aegla crabs / Presença de múltiplos metais e agricultura afetam biomarcadores de estresse oxidativo em caranguejos de água doce (Aegla)

Metals and agrochemicals are among the main aquatic contaminants, being able to trigger oxidative stress in exposed organisms. The objective of this work was to evaluate the correlation between the level of oxidative stress biomarkers in Aegla crabs (Crustacea, Anomura) with (i) the set of metals present in the streams sediment and (ii) with land uses of three hydrographic basins. The study was carried out in streams (≤ 2nd order) of hydrographic basins in southern Brazil (Basins of Rio Suzana, Rio Ligeirinho-Leãozinho and Rio Dourado). In these streams were quantified the land uses and Cu, Cr, Cd, Fe, Mn and Zn concentrations in the sediment. The enzymes Catalase (CAT) and Glutathione Reductase (GR), as well as the level of membrane lipid peroxidation (TBARS), were analyzed in adult females. The PCA analysis showed that the distribution of metals was different between the basins. Cd, Cr and Fe were correlated positively with CAT and negatively with TBARS and GR. The Dourado basin had the lowest concentrations of these three metals and the highest levels of TBARS. However, in Dourado basin there is predominance of agriculture land use, and TBARS was positively correlated with agricultural land use. Besides in Dourado basin, GR activity was higher than in the others basins, indicating a compensatory response in relation to CAT inhibition. The basins of Suzana and Ligeirinho-Leãozinho rivers had lower TBARS values, which may be due to the induction of CAT in response to metals accumulated in sediment. In summary, this work indicates that in the basins with a higher concentration of toxic metals there is an adaptive response of CAT induction, which reduces TBARS in Aegla. On the other hand, in the basin with lower metallic contamination, TBARS occurrence was primarily influenced by agricultural land use.

Os metais e agroquímicos estão entre os principais contaminantes aquáticos, podendo desencadear estresse oxidativo em organismos expostos. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma possível correlação entre o nível de biomarcadores de estresse oxidativo em Aegla (Crustacea, Anomura) com (i) o conjunto de metais presentes no sedimento e (ii) com os usos da terra, em três bacias hidrográficas distintas. O estudo foi realizado em riachos (≤ 2ª ordem) de bacias hidrográficas do Sul do Brasil (Bacias do Rio Suzana, do Rio Ligeirinho-Leãozinho e do Rio Dourado), as quais foram caracterizadas em função do percentual de usos da terra e do nível de Cu, Cr, Cd, Fe, Mn e Zn no sedimento. As enzimas Catalase (CAT) e Glutationa Redutase (GR), bem como o nível de peroxidação lipídica das membranas (TBARS), foram analisadas em fêmeas adultas. Uma análise de PCA mostrou que a distribuição de metais foi distinta entre as bacias. Cd, Cr e Fe no sedimento correlacionaram positivamente com a CAT e negativamente com TBARS e GR. Entretanto, a bacia do Dourado apresentou os menores níveis destes três metais e os maiores níveis de TBARS, o que pode ser justificado pelo predomínio da agricultura nesta bacia, já que o TBARS correlacionou positivamente com o percentual de uso agrícola. Nesta bacia, a atividade da GR foi mais alta do que nas outras, indicando uma resposta compensatória em relação a inibição da CAT. As bacias do rio Suzana e rio Ligeirinho-Leãozinho apresentaram valores menores de TBARS, o que pode decorrer da indução da CAT em função dos metais acumulados no sedimento. Em síntese, este trabalho indica que nas bacias com maior concentração de metais tóxicos ocorre uma resposta adaptativa de indução da CAT, o que reduz os níveis de TBARS em Aegla. Por outro lado, na bacia com menor contaminação metálica os níveis de TBARS foram primariamente influenciados pelo uso agrícola.

Multiple metals and agricultural use affects oxidative stress biomarkers in freshwater Aegla crabs / Presença de múltiplos metais e agricultura afetam biomarcadores de estresse oxidativo em caranguejos de água doce (Aegla)

Metals and agrochemicals are among the main aquatic contaminants, being able to trigger oxidative stress in exposed organisms. The objective of this work was to evaluate the correlation between the level of oxidative stress biomarkers in Aegla crabs (Crustacea, Anomura) with (i) the set of metals present in the streams sediment and (ii) with land uses of three hydrographic basins. The study was carried out in streams (≤ 2nd order) of hydrographic basins in southern Brazil (Basins of Rio Suzana, Rio Ligeirinho-Leãozinho and Rio Dourado). In these streams were quantified the land uses and Cu, Cr, Cd, Fe, Mn and Zn concentrations in the sediment. The enzymes Catalase (CAT) and Glutathione Reductase (GR), as well as the level of membrane lipid peroxidation (TBARS), were analyzed in adult females. The PCA analysis showed that the distribution of metals was different between the basins. Cd, Cr and Fe were correlated positively with CAT and negatively with TBARS and GR. The Dourado basin had the lowest concentrations of these three metals and the highest levels of TBARS. However, in Dourado basin there is predominance of agriculture land use, and TBARS was positively correlated with agricultural land use. Besides in Dourado basin, GR activity was higher than in the others basins, indicating a compensatory response in relation to CAT inhibition. The basins of Suzana and Ligeirinho-Leãozinho rivers had lower TBARS values, which may be due to the induction of CAT in response to metals accumulated in sediment. In summary, this work indicates that in the basins with a higher concentration of toxic metals there is an adaptive response of CAT induction, which reduces TBARS in Aegla. On the other hand, in the basin with lower metallic contamination, TBARS occurrence was primarily influenced by agricultural land use.

Os metais e agroquímicos estão entre os principais contaminantes aquáticos, podendo desencadear estresse oxidativo em organismos expostos. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma possível correlação entre o nível de biomarcadores de estresse oxidativo em Aegla (Crustacea, Anomura) com (i) o conjunto de metais presentes no sedimento e (ii) com os usos da terra, em três bacias hidrográficas distintas. O estudo foi realizado em riachos(≤ 2ª ordem) de bacias hidrográficas do Sul do Brasil (Bacias do Rio Suzana, do Rio Ligeirinho-Leãozinho e do Rio Dourado), as quais foram caracterizadas em função do percentual de usos da terra e do nível de Cu, Cr, Cd, Fe, Mn e Zn no sedimento. As enzimas Catalase (CAT) e Glutationa Redutase (GR), bem como o nível de peroxidação lipídicadas membranas (TBARS), foram analisadas em fêmeas adultas. Uma análise de PCA mostrou que a distribuição de metais foi distinta entre as bacias. Cd, Cr e Fe no sedimento correlacionaram positivamente com a CAT e negativamente com TBARS e GR. Entretanto, a bacia do Dourado apresentou os menores níveis destes três metais e os maiores níveis de TBARS, o que pode ser justificado pelo predomínio da agricultura nesta bacia, já que o TBARS correlacionou positivamente com o percentual de uso agrícola. Nesta bacia, a atividade da GR foi mais alta do que nas outras, indicando uma resposta compensatória em relação a inibição da CAT. As bacias do rio Suzana e rio Ligeirinho-Leãozinho apresentaram valores menores de TBARS, o que pode decorrer da indução da CAT em função dos metais acumulados no sedimento. Em síntese, este trabalho indica que nas bacias com maior concentração de metais tóxicos ocorre uma resposta adaptativa de indução da CAT, o que reduz os níveis de TBARS em Aegla. Por outro lado, na bacia com menor contaminação metálica os níveis de TBARS foram primariamente influenciados pelo uso agrícola.

Effect and mechanism of CD4+CD25+regulatory T cells on protective effica-cy of protein vaccine against Schistosoma japonicum in mice / 中国血吸虫病防治杂志

Objective To explore the effect and mechanism of CD4+CD25+Tregs(Tregs)on the protective efficacy of glutha?tione?S?transferase(GST)against Schistosoma japonicum in mice. Methods Female BALB/c mice were divided randomly into five groups:a normal control group,an infected control group,an anti?CD25mAb group,a GST immunization group and a com?bination group with GST immunization and anti?CD25 mAb. The GST group and combination group were injected percutaneously with GST 50μg each mouse,the other two groups were injected with equal volume PBS. The immunization was performed for 3 times for two?week interval,and 2 weeks after the last immunization,each mouse was challenged with 40 S. japonicum cercaria. Two weeks post?infection,the combination group and anti?CD25 mAb group were injected intraperitoneally with 300μg anti?CD25 mAb each mouse. The mice were succumbed 2 weeks,3 weeks,4 weeks and 5 weeks post?infection respectively. The per?centages of CD4+CD25+Tregs in splenocytes of mice were measured with flow cytometer. The levels of IFN?γ,IL?2,IL?4,IL?5 and TGF?βin cell cultural supernatants were determined by sandwich?ELISA after stimulation with Con A. The liver sections were stained with hematoxylin and eosin. Results The worm burden in the combination group(15.80 ± 2.74)was significantly lower than those of the infected control group(27.78 ± 3.15),anti?CD25 mAb group(21.50 ± 4.21),and GST group(20.84 ± 6.46). Compared to those of the infected control group,the percentages of CD4+CD25+Tregs were significantly higher in the GST group,while the percentages of CD4+CD25+Tregs were significantly lower post?anti?CD25 mAb?administration. Regardless of GST administration,the levels of IFN?γ,IL?2,IL?4 and IL?5 after anti?CD25 mAb were significantly higher than those of the in?fected control groups. There were no significant differences of egg granuloma and the level of TGF?βbetween each group. Con?clusion CD4+CD25+Tregs could be partially blocked by anti?CD25 mAb while Th1 and Th2 type immunization response could be enhanced,which plays a role in improving the protective efficacy of GST against of S. japonicum.

Detecção de Espécies Reativas de Oxigênio no sangue periférico de pacientes com leptospirose grave / Detection of Reactive Oxygen Species in peripheral blood patients with severe leptospirosis

Leptospirose é uma zoonose que pode levar a graves complicações, como a síndrome de Weil e a síndrome pulmonar hemorrágica, porém os mecanismos patogênicos que levam ao desenvolvimento das formas graves da doença ainda são desconhecidos. Após a penetração no indivíduo, as leptospiras invadem a corrente sanguínea e se disseminam para os órgãos. Dessa forma, a leptospirose apresenta características semelhantes as da sepse, doença que tem o estresse oxidativo como um dos principais responsáveis pelo seu agravamento. Entretanto, pouco se sabe sobre o envolvimento do estresse oxidativo na leptospirose. O presente estudo teve como objetivo avaliar se a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e os níveis do antioxidante glutationa (GSH) estão relacionados com as manifestações clínicas mais graves de pacientes hospitalizados com leptospirose. A produção de ROS e os níveis de GSH foram avaliados nas amostras de sangue de doze pacientes e nove indivíduos saudáveis através dos ensaios de quimioluminescência e de absorbância, respectivamente. Nós observamos que os níveis de ROS estavam aumentados (p=0.0012) e os de GSH diminuídos (p=0.0002) nos pacientes quando comparados com os indivíduos saudáveis. Dentre os pacientes, a diminuição de GSH estava correlacionada com a trombocitopenia (r=0.63) e com elevados níveis de creatinina (r= -0.64), enquanto que a produção de ROS estava fortemente correlacionada com os níveis elevados de potássio sérico (r=0.8). A compreensão da importância biológica de ROS e do GSH na leptospirose faz-se necessária, pois uma investigação mais detalhada pode levar ao desenvolvimento de terapias adjuvantes focadas no estresse oxidativo.

Leptospirosis is a zoonotic disease that causes severe manifestations such as Weil’s disease and pulmonary hemorrhage syndrome, however the underlying mechanisms that lead to the development of severe forms are not clear. Leptospires penetrate through skin, reach the bloodstream and disseminate to the organs. Thus, leptospirosis and sepsis have similar characteristics. Although there is vast literature demonstrating that oxidative stress play an important role in the severity of sepsis, none is known about it in leptospirosis. The aim of this study was to evaluate whether reactive oxygen species (ROS) production and antioxidant reduced glutathione (GSH) levels are related to complications in patients hospitalized with leptospirosis. ROS production and GSH levels were measured in blood samples of twelve patients and nine healthy controls using chemiluminescence and absorbance assays. We found that ROS production was higher (p=0.0012) and GSH levels were lower (p=0.0002) in leptospirosis patients compared with healthy individuals. Among patients, GSH depletion was correlated with thrombocytopenia (r=0.63) and elevated serum creatinine (r= -0.64), while a strong positive correlation was observed between ROS production and elevated serum potassium (r=0.8). Additional investigation of the biological significance of ROS production and GSH levels is warranted as they may guide the development of novel adjuvant therapies for leptospirosis targeting oxidative stress.

Genetic polymorphisms of glutathione s-transferase mu1 and theta1 in patients with acquired aplastic anemia: a Brazilian experience

The causes of acquired aplastic anemia (AAA) include immunologic mechanisms and oxidative DNA damage. Glutathione S-transferase (GST) plays an important role in detoxification. In humans, GST genes encode four main clones: alpha (A), mu (M), pi (P) and theta (T). Among GST genes, GST M1 and T1 have null genotypes that result in a lack of activity. The aim of this study was to investigate polymorphisms of the GSTM1 and GSTT1 enzyme in Brazilian patients with AAA. The null allele of GSTM1 was observed in 3 (16.6 percent) patients and the GSTT1 null genotype was observed in only one (5.5 percent) patient. This study did not find any association between genetic polymorphisms of the GSTM1/GSTT1 detoxifying enzymes and the pathogenesis of AAA.

As causas de anemia aplástica adquirida (AAA) incluem mecanismos imunológicos e oxidativos de lesão ao DNA. Glutathiona S-transferase (GST) é fundamental na detoxicação celular. Em humanos, os genes da GST são codificados por quatro clones: alpha (A), mu (M), pi (P) e theta (T). Entre os genes da GST, GST M1 e T1 possuem um genótipo nulo que resulta em ausência de atividade enzimática. O objetivo deste estudo foi investigar os polimorfismos das enzimas GSTM1 e GSTT1 em pacientes brasileiros portadores de AAA. O alelo nulo da GSTM1 foi observado em três (16.6 por cento) pacientes e o GSTT1 nulo foi observado somente em um (5.5 por cento) paciente. Este estudo não encontrou associação entre os polimorfismos genéticos das enzimas de detoxicação GSTM1/ GSTT1 e a patogênese da AAA.