Enzimas degradantes de organofosforados: Base molecular e perspectivas para biorremediação enzimática de agroquímicos / Organophosphorus degrading enzymes: Molecular basis and perspectives for enzymatic bioremediation of agrochemicals

RESUMO Muitos compostos organofosforados (OP) são utilizados até hoje na agricultura como pesticidas e, infelizmente, como agentes de guerra química (ou agentes dos nervos) também. Os pesticidas organofosforados e os agentes dos nervos são moléculas extremamente tóxicas, uma vez que atuam como inibidores da enzima Acetilcolinesterase (AChE). O efeito mais preocupante da exposição a estes compostos é a toxicidade colinérgica aguda, ou seja, a perda de coordenação muscular. Uma vez que o indivíduo se contamina, o processo de intoxicação começa através da ligação do OP no sítio ativo da enzima AChE inativando-a. Os tratamentos atuais para pessoas expostas a baixas doses de OP podem ser realizados com atropina, oximas e benzodiazepínicos. Processos de remediação importantes envolvem o emprego de técnicas de biorremediação utilizando diferentes enzimas degradantes, como a Fosfotriesterase da Agrobacterium radiobacter e SMP-30. Devido ao elevado número de intoxicações anualmente, é crucial buscar métodos de tratamento mais potentes e eficazes, e nesta linha, as técnicas envolvendo biorremediação parecem ser bastante promissoras para este propósito.

ABSTRACT Many organophosphorus compounds (OP) are used until today in agriculture as pesticides and, unfortunately, they are used as chemical warfare agents (or nerve agents) as well. Organophosphorus pesticides and nerve agents are extremely toxic molecules, since they act as Acetylcholinesterase (AChE) inhibitors. The most worrying effect of the exposure to these compounds is the acute cholinergic toxicity, which is the loss of muscle coordination. Once one is contaminated, the intoxication process begins through the binding of the OP in the active site of the AChE enzyme inactivating it. Current treatments for people exposed to low doses of OP can be performed with atropine, oximes and benzodiazepines. Important remediation processes involve the employment of bioremediation techniques using different degrading enzymes, such as the Phosphotriesterase from Agrobacterium radiobacter and SMP-30. Due to the high number of intoxications annually, it is crucial to search for more potent and effective treatment methods, and in this line, the techniques involving bioremediation seem to be quite promising for this purpose.

Síntesis y evaluación in vitro de la actividad antifúngica de oximas, éteres de oxima e isoxazoles / Síntese e avaliação in vitro da atividade antifúngica de oximas, éteres de oxima e isoxazóis / Synthesis and in vitro assessment of antifungal activity of oximes, oxime ethers and isoxazoles

Objetivo. Sintetizar y realizar la evaluación preliminar de la actividad antifúngica in vitro de oximas, éteres de oxima e isoxazoles. Materiales y métodos. Las oximas se sintetizaron a partir de aldehídos o cetonas con NH2OH.HCl y K2CO3. Los éteres de oxima se obtuvieron mediante alquilación de oximas con bromuro de propargilo o bromuro de 2-bromobencilo, empleando como base NaOH y acetona como solvente. Los isoxazoles se obtuvieron mediante cicloadiciones 1,3-dipolares empleando nitrato cérico amónico (NAC), cloramina-T (CAT) y NaOCl. Los productos fueron identificados y/o caracterizados por resonancia magnética nuclear (RMN) y espectrometría de masas (EM). Se realizaron pruebas de inhibición de crecimiento radial sobre Aspergillus niger y Fusarium roseum. Resultados. Se obtuvieron cinco oximas, siete éteres de oxima, cuatro de ellos nuevos y cuatro nuevos isoxazoles. Las sustancias evaluadas presentaron actividad antifúngica a cantidades de 1,5 mg y 3,0 mg. Conclusiones. Aunque las cicloadiciones 1,3-dipolares permitieron obtener los isoxazoles esperados, se observó que ésta metodología generó una amplia variedad de subproductos lo que disminuyó los rendimientos e hizo difícil la purificación del producto de interés. Cuatro de las sustancias evaluadas presentaron porcentajes de inhibición superiores al 80%...

Synthesis and in vitro assessment of antifungal activity of oximes, oxime ethers and isoxazoles. Objective. To synthesize and carry out a preliminary evaluation of the in vitro antifungal activity of oximes, oxime ethers and isoxazoles. Materials and methods. Oximes were synthesized from aldehydes or ketones with NH2OH.HCl and K2CO3. Oxime ethers were prepared by alkylation of oximes with propargyl bromide or 2-bromobenzyl bromide, using NaOH as base and acetone as solvent. The isoxazoles were obtained by 1,3-dipolar cycloadditions using ceric ammonium nitrate (CAN), chloramine T (CAT) and NaOCl. Products were identified or characterized using nuclear magnetic resonance (NMR) and mass spectrometry (MS). Radial growth inhibition assays against Aspergillus niger and Fusarium roseum were carried out. Results. Five oximes, seven oxime ethers, four of them new, and four new isoxazoles were obtained. The assessed substances exhibited antifungal activity in amounts of 1,5 mg and 3,0 mg. Conclusions. Although 1,3-dipolar cycloadditions allowed to obtain the desired isoxazoles, this methodology produced a wide variety of side products that reduced yields and made difficult the purification of the target products. Four of the tested compounds showed inhibition percentages greater than 80%...

Síntese e avaliação “in vitro” da atividade antifúngica de oximas, éteres de oxima e isoxazóis. Objetivo. Sintetizar e realizar a avaliação preliminar da atividade antifúngica in vitro de oximas, éteres de oxima e isoxazóis. Materiais e métodos. As oximas foram sintetizadas a partir de aldeídos ou cetonas com NH2OH.HCl e K2CO3. Os éteres de oxima foram obtidos pela alquilação de oximas com brometo de propargilo ou brometo de 2-bromobenzilo, utilizando NaOH como base e acetona como solvente. Os isoxazóis foram obtidos por cicloadição 1,3-dipolar usando nitrato cérico de amônio (NCA), cloramina-T (CAT) e NaOCl. Os produtos foram identificados e / ou caracterizados por ressonância magnética nuclear (RMN) e espectrometria de massas (EM). Foram realizados testes de inibição sobre o crescimento radial de Aspergillus niger e Fusarium roseum. Resultados. Foram obtidas cinco oximas, sete éteres de oxima, quatro deles novos e quatro novos isoxazóis. As substâncias testadas apresentaram atividade antifúngica em quantidades de 1,5 mg e 3,0 mg. Conclusões. Embora as cicloadições 1,3-dipolares permitiram obter os isoxazóis esperados, observou-se que esta metodologia resultou numa grande variedade de subprodutos que reduziram os rendimentos e tornaram difícil a purificação do produto de interesse. Quatro das substâncias testadas apresentaram porcentagens de inibição acima de 80%...

Intoxicación por organofosforados con necesidad de altas dosis de atropina y administración tardía de oximas / Organophosphate poisoningin need of high dose of atropine and late administration of Oxime

La intoxicación por organofosforados es una de las causas más frecuentes de intoxicación en el mundo y una de las tres formas principales de suicidio, llegando a mortalidades cercanas al 15%. Esta radica en la inhibición irreversible que sus componentes hacen en la enzima acetilcolinesterasa, llevando con ello a la aparición de signos y síntomas secundarios al exceso de acetilcolina en los sistemas donde actúa. Su manejo aún es controvertido y sigue basándose en las medidas de descontaminación, utilización de atropina, oximas y benzodiacepinas, sin haber consenso en muchas de las dosis e intervalos de tiempo para la administración de estos medicamentos. En este artículo exponemos un caso en el cual se hace necesario utilizar dosis e intervalos de administración de atropina y el uso tardío de las oximas. Con este caso se puede concluir que la administración tardía de oximas y la utilización de grandes cantidades de atropina pueden ser una alternativa en el manejo de este tipo de intoxicación. [Leotau MA, Pacheco SH, Tavera CH. Intoxicación por organofosforados con necesidad de altas dosis de atropina y administración tardía de oximas. MedUNAB 2010; 13:44-50].

Organophosphate poisoning is one of the most frequent causes of poisoning in the world and one of the three main forms of suicide, reaching roughly 15% mortality, this lies in the irreversible inhibition that make components in the enzyme acetylcholinesterase, leading thus the signs and symptoms secondary to excessive acetylcholine in the systems where it operates. Its management is still controversial and remains based on the decontamination measures, use of atropine, oximes and benzodiazepines, no consensus on many of the doses and time intervals for administration of these drugs. In this article we present a case in which it becomes necessary to use dose and timing of administration of atropine and late use of oximes. In this case we can conclude that the late administration of oximes using grades and quantities of atropine may be an alternative in handling this type of poisoning. [Leotau MA, Pacheco SH, Tavera CH. Organophosphate poisoning treated with high doses of atropine and late administration of oxime. MedUNAB 2010; 13:44-50].