Nanodomains in cardiopulmonary disorders and the impact of air pollution

Air pollution is a major environmental threat and each year about 7 million people reported to die as a result of air pollution. Consequently, exposure to air pollution is linked to increased morbidity and mortality world-wide. Diesel automotive engines are a major source of urban air pollution in the western societies encompassing particulate matter and diesel exhaust particles (DEP). Air pollution is envisioned as primary cause for cardiovascular dysfunction, such as ischemic heart disease, cardiac dysrhythmias, heart failure, cerebrovascular disease and stroke. Air pollution also causes lung dysfunction, such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD), asthma, idiopathic pulmonary fibrosis (IPF), and specifically exacerbations of these diseases. DEP induces inflammation and reactive oxygen species production ultimately leading to mitochondrial dysfunction. DEP impair structural cell function and initiate the epithelial-to-mesenchymal transition, a process leading to dysfunction in endothelial as well as epithelial barrier, hamper tissue repair and eventually leading to fibrosis. Targeting cyclic adenosine monophosphate (cAMP) has been implicated to alleviate cardiopulmonary dysfunction, even more intriguingly cAMP seems to emerge as a potent regulator of mitochondrial metabolism. We propose that targeting of the mitochondrial cAMP nanodomain bear the therapeutic potential to diminish air pollutant - particularly DEP - induced decline in cardiopulmonary function

Resposta ao exercício físico aeróbico tipo natação sobre o estado oxidativo cardíaco induzido por inalação de fumaça de cigarro em ratos Wistar

Introdução: O estresse oxidativo (EO) é o desequilíbrio no balanço pró-oxidante e antioxidante que pode ser desencadeado por diversos fatores, sendo um deles o hábito de fumar, uma vez que aumenta a concentração de espécies reativas de oxigênio (ERO). A realização do exercício físico de forma regular é capaz de melhorar o sistema de defesa antioxidante. Objetivo: Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a resposta ao exercício físico aeróbico, como a natação, sobre o estado oxidativo cardíaco, induzido por inalação de fumaça de cigarro no coração de ratos. Metodologia: utilizaram-se ratos Wistar machos, divididos em quatro grupos: treinado fumante (TF), treinado não fumante (TNF), sedentário fumante (SF) e sedentário não fumante (SNF). O protocolo de treinamento utilizado foi de 16 semanas, sendo associado à administração passiva de fumaça de cigarro. Ao final do protocolo, o coração foi coletado para análises bioquímicas pró e antioxidantes. Resultado: Os resultados demonstraram aumento da atividade da enzima CAT nos animais treinados, em relação aos sedentários, e uma diminuição na concentração das TBARS, quando se compara os sedentários aos treinados. Ao comparar os animais fumantes com os não fumantes, percebeu-se diminuição significativa na atividade da CAT dos animais fumantes em relação aos não fumantes, bem como a concentração do FOX (

Oxidative damage induced by cigarette smoke exposure in mice : impact on lung tissue and diaphragm muscle

Objetivo: Avaliar o dano oxidativo (oxidação lipídica, oxidação proteica, thiobarbituric acid-reactive substances [TBARS, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico], e carbonilação) e inflamação (expressão de phosphorylated AMP-activated protein kinase e de phosphorylated mammalian target of rapamycin (p-AMPK e p-mTOR, respectivamente) em tecido pulmonar e músculos do diafragma em camundongos C57BL/6 machos expostos à fumaça de cigarro (FC) por 7, 15, 30, 45 ou 60 dias. Métodos: Trinta e seis camundongos machos da espécie C57BL/6 foram divididos em seis grupos (n = 6/grupo): grupo controle e 5 grupos expostos a FC por 7, 15, 30, 45 e 60 dias, respectivamente. Resultados: Comparados aos camundongos controle, os camundongos expostos à FC apresentaram menor peso corporal em 30 dias. Nos camundongos expostos à FC (comparados aos controle) as maiores diferenças (aumentos) nos níveis de TBARS foram observados no dia 7 no músculo diafragma, comparado ao dia 45 em tecido pulmonar; as maiores diferenças (aumentos) nos níveis de carbonilas foram observados no dia 7 em ambos os tipos de tecido; e os níveis de sulfidrilas foram menores, nos dois tipos de tecidos, em todos os tempos. No tecido pulmonar e no músculo diafragma, a expressão de p-AMPK exibiu um comportamento semelhante ao dos níveis de TBARS. A expressão de p-mTOR foi maior que o valor controle nos dias 7 e 15 no tecido pulmonar, assim como no dia 45 no músculo diafragma. Conclusões: Nossos dados demonstram que a exposição à FC produz dano oxidativo tanto no tecido pulmonar quanto (primariamente) no tecido muscular, tendo um efeito adicional no músculo respiratório, como é frequentemente observado em fumantes com DPOC.Objective: To evaluate oxidative damage (lipid oxidation, protein oxidation, thiobarbituric acid-reactive substances [TBARS], and carbonylation) and inflammation (expression of phosphorylated AMP-activated protein kinase and mammalian target of rapamycin [p-AMPK and p-mTOR, respectively]) in the lung parenchyma and diaphragm muscles of male C57BL-6 mice exposed to cigarette smoke (CS) for 7, 15, 30, 45, or 60 days. Methods: Thirty-six male C57BL-6 mice were divided into six groups (n = 6/group): a control group; and five groups exposed to CS for 7, 15, 30, 45, and 60 days, respectively. Results: Compared with control mice, CS-exposed mice presented lower body weights at 30 days. In CS-exposed mice (compared with control mice), the greatest differences (increases) in TBARS levels were observed on day 7 in diaphragm-muscle, compared with day 45 in lung tissue; the greatest differences (increases) in carbonyl levels were observed on day 7 in both tissue types; and sulfhydryl levels were lower, in both tissue types, at all time points. In lung tissue and diaphragm muscle, p-AMPK expression exhibited behavior similar to that of TBARS. Expression of p-mTOR was higher than the control value on days 7 and 15 in lung tissue, as it was on day 45 in diaphragm muscle. Conclusion: Our data demonstrate that CS exposure produces oxidative damage, not only in lung tissue but also (primarily) in muscle tissue, having an additional effect on respiratory muscle, as is frequently observed in smokers with COPD

2 nd Brazilian Consensus on Chagas Disease, 2015

Abstract Chagas disease is a neglected chronic condition with a high burden of morbidity and mortality. It has considerable psychological, social, and economic impacts. The disease represents a significant public health issue in Brazil, with different regional patterns. This document presents the evidence that resulted in the Brazilian Consensus on Chagas Disease. The objective was to review and standardize strategies for diagnosis, treatment, prevention, and control of Chagas disease in the country, based on the available scientific evidence. The consensus is based on the articulation and strategic contribution of renowned Brazilian experts with knowledge and experience on various aspects of the disease. It is the result of a close collaboration between the Brazilian Society of Tropical Medicine and the Ministry of Health. It is hoped that this document will strengthen the development of integrated actions against Chagas disease in the country, focusing on epidemiology, management, comprehensive care (including families and communities), communication, information, education, and research

Revista de Ciências Médicas e Biológicas

Introdução: O estresse oxidativo (EO) é o desequilíbrio no balanço pró-oxidante e antioxidante que pode ser desencadeado por diversos fatores, sendo um deles o hábito de fumar, uma vez que aumenta a concentração de espécies reativas de oxigênio (ERO). A realização do exercício físico de forma regular é capaz de melhorar o sistema de defesa antioxidante. Objetivo: Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a resposta ao exercício físico aeróbico, como a natação, sobre o estado oxidativo cardíaco, induzido por inalação de fumaça de cigarro no coração de ratos. Metodologia: utilizaram-se ratos Wistar machos, divididos em quatro grupos: treinado fumante (TF), treinado não fumante (TNF), sedentário fumante (SF) e sedentário não fumante (SNF). O protocolo de treinamento utilizado foi de 16 semanas, sendo associado à administração passiva de fumaça de cigarro. Ao final do protocolo, o coração foi coletado para análises bioquímicas pró e antioxidantes. Resultado: Os resultados demonstraram aumento da atividade da enzima CAT nos animais treinados, em relação aos sedentários, e uma diminuição na concentração das TBARS, quando se compara os sedentários aos treinados. Ao comparar os animais fumantes com os não fumantes, percebeu-se diminuição significativa na atividade da CAT dos animais fumantes em relação aos não fumantes, bem como a concentração do FOX (p<0,05). O grupo TNF apresentou aumento de CAT em relação ao grupo SNF, enquanto o grupo SF apresentou queda na atividade de CAT, quando comparado ao grupo TF. O grupo TNF apresentou diminuição em relação ao grupo TF e o grupo TNF, aumento na concentração de FOX em relação ao SNF, enquanto o grupo SF aumentou a concentração de FOX, quando comparado ao TF. Na concentração de TBARS, observou-se redução no grupo SNF, quando comparado ao grupo SF, sendo que o grupo TNF apresentou redução em relação ao grupo TF e queda em relação ao grupo SNF, enquanto o grupo SF aumentou quando comparado ao TF. Conclusão: Esses dados juntos demonstram que o uso do cigarro gera uma debilidade na atividade da enzima antioxidante catalase, cuja atividade é prejudicada pelo estresse oxidativo promovido pelo cigarro, o que resulta numa proteção cardíaca menos eficiente quando comparada a indivíduos que não fazem uso do fumo. Observou-se também que a fumaça de cigarro induz o aumento de Fox e que o treinamento não traz melhora; e que a fumaça de cigarro aumenta o TBRAS e que o treinamento físico previne esse aumento.Salvado

Efeitos da hiperóxia sobre o pulmão de ratos Wistar

OBJETIVO: Avaliar a repercussão da elevada concentração de oxigênio (hiperóxia) em um curto período de tempo no pulmão de ratos Wistar. MÉTODOS: Os animais foram divididos em grupos O10', O30', O90', ou seja, ratos expostos à hiperóxia por 10', 30' e 90', respectivamente, e no grupo controle (GC), exposto ao ar ambiente. Os animais foram sacrificados 24 h após a exposição. O lavado broncoalveolar foi realizado e os pulmões foram retirados para análise histológica e estereológica. RESULTADOS: Observamos um aumento do número de macrófagos (2169,9 ± 118,0, 1560,5 ± 107,0 e 1467,6 ± 39,0) e neutrófilos (396,3 ± 35,4, 338,4 ± 17,3 e 388,7 ± 11,7), concomitante a um aumento do dano oxidativo (143,0 ± 7,8%, 180,4 ± 5,6% e 235,0 ± 13,7%) nos grupos O10', O30' e O90', respectivamente, quando comparados ao GC (781,3 ± 78,3%, 61,6 ± 4,2% e 100,6 ± 1,7%). Na análise histológica e estereológica foram observados alvéolos e septos normais no GC (83,51 ± 1,20% e 15 ± 1,21%), no grupo O10' (81,32 ± 0,51% e 16,64 ± 0,70%) e no grupo O30' (78,75 ± 0,54% e 17,73 ± 0,26%). Entretanto, no grupo O90' foi notado um influxo de células inflamatórias nos alvéolos e nos septos alveolares. Hemácias extravasaram do capilar para o alvéolo (59,06 ± 1,22%), com evidências de congestão, hemorragia e edema de septo (35,15 ± 0,69%). CONCLUSÃO: Os resultados indicam que a hiperóxia induziu uma ação lesiva no grupo O90' sobre o parênquima pulmonar, com repercussões de dano oxidativo e infiltrado inflamatório

Time course of inflammation, oxidative stress and tissue damage induced by hyperoxia in mouse lungs.

In this study our aim was to investigate the time courses of inflammation, oxidative stress and tissue damage after hyperoxia in the mouse lung. Groups of BALB⁄ c mice were exposed to 100% oxygen in a chamber for 12, 24 or 48 h. The controls were subjected to normoxia. The results showed that IL-6 increased progressively after 12 (P < 0.001) and 24 h (P < 0.001) of hyperoxia with a reduction at 48 h (P < 0.01), whereas TNF-a increased after 24 (P < 0.001) and 48 h (P < 0.001). The number of macrophages increased after 24 h (P < 0.001), whereas the number of neutrophils increased after 24 h (P < 0.01) and 48 h (P < 0.001). Superoxide dismutase activity decreased in all groups exposed to hyperoxia (P < 0.01). Catalase activity increased only at 48 h (P < 0.001). The reduced glutathione ⁄ oxidized glutathione ratio decreased after 12 h (P < 0.01) and 24 h (P < 0.05). Histological evidence of lung injury was observed at 24 and 48 h. This study shows that hyperoxia initially causes an inflammatory response at 12 h, resulting in inflammation associated with the oxidative response at 24 h and culminating in histological damage at 48 h. Knowledge of the time course of inflammation and oxidative stress prior to histological evidence of acute lung injury can improve the safety of oxygen therapy in patients

N-(2-mercaptopropionyl)-glycine but not Allopurinol prevented cigarette smoke-induced alveolar enlargement in mouse.

We investigated the possible protective effects of the Allopurinol (A), N-(2-mercaptopropionyl)-glycine (M) and N-acetylcysteine (N) against lung injury caused by long-term exposure to cigarette smoke (CS) in mouse. C57BL6 mice were exposed to 12 cigarettes a day for 60 days and concomitantly treated with either one of the antioxidant drugs diluted in saline (CS + A—50 mg/kg; CS + M—200 mg/kg/day; CS + N—200 mg/kg/day). Control groups were sham-smoked (AA). Long-term CS exposure results in extensive parenchyma destruction in CS group. Both CS + N and CS + M groups showed preserved alveolar structure and showed preserved lung function when compared to CS group. Macrophage and neutrophil counts were decreased in CS + M, and CS + N groups when compared to CS group (p < 0.05). Antioxidant enzyme activities were reduced in all treated groups. CS + A showed the highest reduction in catalase activity (−25%, p < 0.01). We conclude that M treatment reduced long-term CS-induced inflammatory lung parenchyma destruction and lung function, comparable to N treatment, however, antioxidant administration did not reverse CS-induced antioxidant enzyme activity reduction

Treatment with Bixin-Loaded Polymeric Nanoparticles Prevents Cigarette Smoke-Induced Acute Lung Inflammation and Oxidative Stress in Mice

The use of annatto pigments has been evaluated as a therapeutic strategy in animal models of several health disorders. Beneficial effects were generally attributed to the inhibition of oxidative stress. Bixin is the main pigment present in annatto seeds and has emerged as an important scavenger of reactive oxygen (ROS) and nitrogen species (RNS). However, this carotenoid is highly hydrophobic, affecting its therapeutic applicability. Therefore, bixin represents an attractive target for nanotechnology to improve its pharmacokinetic parameters. In this study, we prepared bixin nanoparticles (npBX) and evaluated if they could prevent pulmonary inflammation and oxidative stress induced by cigarette smoke (CS). C57BL/6 mice were exposed to CS and treated daily (by gavage) with different concentrations of npBX (6, 12 and 18%) or blank nanoparticles (npBL, 18%). The negative control group was sham smoked and received 18% npBL. On day 6, the animals were euthanized, and bronchoalveolar lavage fluid (BALF), as well as lungs, were collected for analysis. CS exposure led to an increase in ROS and nitrite production, which was absent in animals treated with npBX. In addition, npBX treatment significantly reduced leukocyte numbers and TNF-&alpha; levels in the BALF of CS-exposed mice, and it strongly inhibited CS-induced increases in MDA and PNK in lung homogenates. Interestingly, npBX protective effects against oxidative stress seemed not to act via Nrf2 activation in the CS + npBX 18% group. In conclusion, npBX prevented oxidative stress and acute lung inflammation in a murine model of CS-induced acute lung inflammation

Time Course of the Phenotype of Blood and Bone Marrow Monocytes and Macrophages in the Lung after Cigarette Smoke Exposure In Vivo

Alveolar macrophages play a central role in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Monocytes are recruited from blood during inflammation and then mature into alveolar macrophages. The aim of this study was to investigate the effect of cigarette smoke (CS) at different times in lung macrophages and monocytes from blood and bone marrow in mice. Male mice (C57BL/6, n = 45) were divided into groups: control, CS 5 days, CS 14 days and CS 30 days. Five days’ CS exposure induced a pronounced influx of neutrophils and macrophages in the lung associated with increased levels of keratinocyte chemoattractant (KC), tumor necrosis factor-α (TNF-α), nitric oxide (NO) and matrix metalloproteinase (MMP)-12. After 14 days of CS exposure, neutrophil recruitment and cytokine production were greatly reduced. Moreover, chronic CS exposure led to increased recruitment of macrophages (with high expression of CD206), transforming growth factor-β (TGF-β) production as well as no detection of TNF-α, interleukin (IL)-6 and KC. CS can also change the monocyte phenotype in the blood and bone marrow, with an increase in Ly6Clow cells. These results show for the first time that CS can change not only macrophage polarization but also monocyte. These results suggest that continued recruitment of Ly6Clow monocytes may help the distinct renewing macrophage M2 population required for COPD progression