Em formação

A exposição ao excesso de raios ultravioleta no ártico pode causar uma mudança na cor do olho humano? Em caso afirmativo, qual é o mecanismo?


O artigo Expedition Antarctica da CBS News: a jornada de um pai e filho para salvar o planeta diz (em parte):

Há trinta e dois anos, Robert Swan fez história como a primeira pessoa a caminhar para os dois pólos. Mesmo quando jovem, essas expedições exaustivas tiveram um forte impacto sobre seu corpo. Passando diretamente por baixo do buraco na camada de ozônio, O rosto de Swan ficou gravemente queimado e seus olhos até mudaram de cor. Mas o explorador do Ártico agora diz que toda aquela coação física empalidece em comparação com a agonia de ver seu filho passar pela mesma experiência 32 anos depois. (enfase adicionada)

A mudança da cor da pele pode ocorrer após a exposição à luz ultravioleta. Da Wikipedia:

A melanina é um pigmento natural produzido por células chamadas melanócitos em um processo chamado melanogênese.

Pergunta: O olho humano pode realmente mudar de cor devido ao excesso de luz ultravioleta do Sol, neste caso através de um "buraco" polar na camada de ozônio? Em caso afirmativo, qual é o mecanismo?

acima de: "Neste inverno, Barney e Robert Swan se tornaram os primeiros exploradores a viajar para o Pólo Sul, sobrevivendo exclusivamente de energia renovável." Robert (o mais velho) está à direita. Daqui. Crédito: SHELL-Technical Partners


Uma abordagem fotobiológica para o design biofílico em climas extremos

A abordagem de design biofílico tem benefícios potenciais em climas extremamente frios, especialmente para ocupantes nórdicos.

O projeto de iluminação deve ser desenvolvido para lidar com o estado desafiador de se viver e trabalhar nas latitudes do norte.

Os efeitos da luz que não formam imagens se tornaram o elo que faltava entre as necessidades humanas e os padrões de design de iluminação.

Envelopes adaptativos devem ser desenvolvidos para otimizar a qualidade biofílica e atender às necessidades fotobiológicas dos nórdicos.


Resumo

Os íons, incluindo ânions e metais pesados, são extremamente tóxicos e se acumulam facilmente no corpo humano, ameaçando a saúde humana e até causando a morte humana em baixas concentrações. Portanto, é necessário detectar esses íons tóxicos em baixas concentrações na água. A detecção fluorescente é um bom método para detectar esses íons, mas alguns corantes convencionais geralmente exibem um efeito de têmpera causada por agregação (ACQ) em seu estado sólido, limitando sua aplicação em larga escala. As sondas fluorescentes baseadas nas propriedades de emissão induzida por agregação (AIE) têm recebido atenção significativa devido aos seus altos rendimentos quânticos de fluorescência em seus estados nanoagregados, fácil fabricação, uso de condições moderadas e reconhecimento seletivo de compostos orgânicos / inorgânicos na água com mudanças óbvias em fluorescência. Surmarizamos os avanços recentes dos sensores baseados em AIE para detecção de íons tóxicos de baixa concentração na água. As sondas de detecção podem ser divididas em três categorias: tipos de reação química, tipos de interação química e tipos de interação física. Os tipos de reação química utilizam adição nucleofílica e reação de coordenação, enquanto os tipos de interação química dependem de ligações de hidrogênio e interações ânion-π. Os tipos de interação física são compostos por atrações eletrostáticas. Finalmente, comentamos sobre os desafios e perspectivas dos sensores ativos de AIE.


Quais biomoléculas podem hospedar um estado eletronicamente excitado?

Um objeto colorido é um objeto animado. Ele reflete o comprimento de onda responsável por aquela cor e absorve as demais, com os fótons absorvidos excitando os pigmentos daquela árvore ou pintando enquanto houver luz do dia. Mas esses são estados singuletos de curta duração que se dissipam como calor. Para estados de trigêmeos, o hospedeiro ideal para um dioxetano perde um elétron facilmente, fornecendo um local para O2 ataque, e também tem um local deficiente em elétrons para o qual o & # x02013O & # x02013OH pode ciclizar. Anéis moleculares contendo elétrons deslocalizados (aromático moléculas) são candidatos e vários são importantes em bioquímica, incluindo melanina, indóis e flavinas.

A melanina tem muitas propriedades incomuns. É um pigmento protetor eficaz por causa de seu amplo espectro de absorção de luz sem pico, variando de UV a infravermelho. Mas também absorve som, hospeda radicais persistentes, elimina radicais livres e liga grandes quantidades de Ca ++ e íons metálicos quando exposto a UV, ioniza facilmente, gera O2 & # x02022 & # x02212 e 1 O2*, e pode dissipar energia rapidamente por transferência de prótons [24 & # x0201327]. A estrutura da melanina é incerta, mas parece ser uma pilha de oligômeros aromáticos planos. Seus monômeros são quinonas, anéis aromáticos contendo um par de carbonilas que prontamente se interconvertem com uma forma & # x02013OH para & # x02018transduzem & # x02019 entre reações de transferência de 1 e 2 elétrons, facilitam a transferência de carga e formam complexos de transferência de carga que se ligam a drogas que são fáceis doadores de elétrons [28, 29]. Essas propriedades podem ser a razão pela qual a melanina é encontrada em todo o corpo & # x02013 o buffer de íons e a eliminação de radicais foram propostos & # x02013, mas também aumentam a transferência de elétrons e as reações de excitação que fundamentam a quimiexcitação. Ainda assim, a melanina pode ser a ponta do iceberg, com outras famílias de moléculas também capazes de hospedar estados excitados por quimioterapia.

A melanina e seus monômeros de eumelanina são membros da classe mais ampla de indoles, uma fusão de dois anéis ricos em elétrons que perdem elétrons facilmente e sofrem transições n & # x02192 & # x003c0 *. A família do indol inclui o triptofano, o hormônio melatonina e o neurotransmissor serotonina, cada um dos quais pode formar um dioxetano [21, 30]. Um anel de quatro pirróis constitui a porfirina do heme, o composto que contém ferro encontrado na hemoglobina e um cofator em muitas enzimas por onde transfere elétrons. O anel catecol da melanina também pode formar dioxetanos [31] e é semelhante aos neurotransmissores catecolaminas, como a dopamina e a noradrenalina. Polímeros de serotonina oxidada, dopamina ou neurotransmissores relacionados, ligados a proteínas e lipídios, constituem a neuromelanina [32].

Uma classe separada de moléculas trocadoras de elétrons são flavinas. Esses compostos de três anéis contêm dois nitrogênios que podem aceitar o hidrogênio, permitindo que ele também conduza reações de 1 ou 2 elétrons. Estes também são freqüentemente cofatores em enzimas.

Também existem hospedeiros dioxetanos não aromáticos, incluindo cadeias de ligações duplas conjugadas, como lipídios poliinsaturados [33]. Carbonilas e compostos de imina (C = N) também podem fazer isso, um exemplo é um açúcar que adquire a = N reagindo com um aminoácido (a "reação de Maillard") [34, 35].

Vemos que as células contêm uma coleção surpreendentemente grande de moléculas cujos elétrons podem ser excitados, mesmo que a excitação não seja a função normal da molécula.


Vida na caixa do laboratório

A ideia de que camundongos de laboratório foram selecionados ao longo de um século por características associadas tanto à criação, como rápida maturação e facilidade de manuseio, quanto àquelas de interesse científico específico, como predisposição às doenças para as quais são usados ​​como modelo, é talvez esperado. No entanto, as cepas diferem consideravelmente em sua "selvageria" e agressão (Wahlsten et al., 2003). Algumas cepas comumente usadas, como SPRET / EiJ, são notoriamente difíceis de manusear. A cepa AKR, que mostra uma alta incidência de leucemia, tem um alto grau de agressão intra-cepa (Simon, 1979). AKR foi derivado de um estoque de pet shop na década de 1920 e SPRET / EiJ de animais capturados Mus spretus estoque da Espanha no final dos anos 1970. Não está claro se a agressão foi co-selecionada durante a seleção ativa para as características da cepa desejadas no ambiente do laboratório de pesquisa, ou se foi retida nessas e em outras cepas. No entanto, é bastante evidente que a criação em um ambiente de laboratório não resulta automaticamente na seleção de camundongos dóceis.

Um exemplo de seleção de laboratório de variação de tipo selvagem é aquele do fenótipo de degeneração retinal progressiva associado com o rd1 alelo (Pde6b rd1 ), descoberto pela primeira vez em camundongos CBA e, em seguida, como mutações espontâneas independentes em camundongos C57BL / 6 e C3H (Farber et al., 1994). Esses camundongos são usados ​​como modelo para doenças degenerativas da retina humana, como retinite pigmentosa autossômica recessiva (OMIM: 180072). Mutações de degeneração retinal são encontradas em muitas cepas de camundongos, mas não está claro se foram selecionadas pelo próprio ambiente de laboratório ou se o ambiente é simplesmente permissivo para sua propagação por meio de cepas de laboratório. Parece provável que os ratos portadores dessas mutações não teriam sobrevivido na natureza. No entanto, eles foram encontrados em algumas cepas puras de origem selvagem recente, o que implica que as mutações podem estar presentes em algumas populações selvagens (Chang et al., 2002). Mutações de degeneração retiniana são igualmente relativamente comuns na população humana, com 1 em 2000-3000 indivíduos tendo alguma forma de doença degenerativa retinal genética (Veleri et al., 2015).


Conclusão

Acreditamos que uma falha fundamental em compreender a base genética para a variabilidade étnica na suscetibilidade à obesidade no mundo desenvolvido é um fator que contribui para a pandemia de obesidade moderna nesses países. A pandemia de obesidade coincidiu não apenas com um aumento nos hábitos alimentares inadequados, mas também com a imigração em massa de várias etnias nesses países. Considerando que as hipóteses do genótipo econômico e flutuante fazem a suposição de que as pressões de seleção enfrentadas pelos ancestrais de todos os habitantes dos países desenvolvidos hoje eram as mesmas, argumentamos que isso não é totalmente correto. Os descendentes dos primeiros humanos que permaneceram na África e aqueles que migraram para ambientes igualmente tropicais ou subtropicais, como os americanos negros e as ilhas do Pacífico, mantiveram genes de adaptação ao calor. Os descendentes daqueles que migraram para regiões mais frias, como Europa e Sibéria, como caucasianos e chineses, adquiriram genes para adaptação ao frio. Um grupo de primeiros siberianos que migrou para as Américas e se estabeleceu em regiões subtropicais na América do Norte e Central perdeu seus genes adaptativos ao frio e readquiriu genes para adaptação ao calor. Postulamos que a seleção positiva para adaptação ao frio em seus ancestrais equipa caucasianos e asiáticos, como chineses, japoneses e coreanos, com a função BAT e UCP1 eficiente, um subproduto vantajoso do qual é uma taxa metabólica mais alta e resistência à obesidade. O oposto é verdadeiro para africanos e sul-asiáticos cujos ancestrais não tiveram necessidade de desenvolver a função BAT e UCP1 eficiente, resultando em um aumento da propensão à obesidade nessas populações quando combinado com um estilo de vida ocidental sedentário e hipercalórico. A Figura 1 é uma representação diagramática do impacto da migração humana histórica na seleção de genes para adaptação ao calor e ao frio e a conseqüente prevalência da obesidade nos países industrializados hoje. Em resumo, sugerimos que a pandemia de obesidade moderna no mundo desenvolvido é em grande parte devido à exposição climática diferencial dos ancestrais das pessoas de hoje nesses países como resultado da migração humana histórica que começou quando os humanos modernos deixaram a África 40.000 a 60.000 anos atrás. Essa nova perspectiva tem implicações cruciais para o combate à obesidade em países industrializados.

Mapa da histórica migração humana para fora da África, 70.000 anos atrás (70k). Há 60.000 anos (60k), os humanos chegaram à Ásia Central de onde uma população se dirigiu ao nordeste para a Sibéria e Nordeste da Ásia, adquirindo genes para adaptação ao frio, que também conferem taxas metabólicas de repouso (RMRs) mais altas e, portanto, resistência à obesidade (Obes) . Um segundo grupo de migrantes da Ásia Central dirigiu-se para o norte e o oeste para a Europa, também adquirindo genes para adaptação ao frio, deslocando os neandertais residentes. Um terceiro grupo migrou para o sul, através do sudeste da Ásia e para a Austrália, e manteve os genes para adaptação ao calor. Seus descendentes, os aborígines, ainda vivem na Austrália e têm baixas taxas metabólicas de repouso e uma maior propensão para obesidade e diabetes tipo 2 (T2D). Um grupo de nordestinos asiáticos cruzou o estreito de Bering 20.000 anos atrás (20k) para o Alasca. Alguns de seus descendentes ainda habitam o Ártico canadense e são altamente resistentes ao frio e têm taxas metabólicas de repouso excepcionalmente altas. Alguns mongolóides migraram para o sul ao longo da costa do Pacífico da América do Norte em direção ao México, onde encontraram climas mais quentes e readquiriram genes para adaptação ao calor, descartando aqueles para o frio. Seus descendentes, os índios Pima, têm uma das maiores taxas de obesidade e doenças cardiovasculares (DCV) do mundo. Seus primos evolucionários, o povo Yaghan da Terra do Fogo, cujos ancestrais continuaram a migração para o sul em direção ao cone subantártico da América do Sul, provavelmente desenvolveram a capacidade BAT novamente e têm altas taxas metabólicas de repouso.

Mapa da histórica migração humana para fora da África, 70.000 anos atrás (70k). Por volta de 60.000 anos atrás (60k), os humanos haviam alcançado a Ásia Central de onde uma população dirigiu-se do nordeste para a Sibéria e Nordeste da Ásia, adquirindo genes para adaptação ao frio, que também conferem taxas metabólicas de repouso (RMRs) mais altas e, portanto, resistência à obesidade (Obes) . Um segundo grupo de migrantes da Ásia Central dirigiu-se para o norte e o oeste para a Europa, também adquirindo genes para adaptação ao frio, deslocando os neandertais residentes. Um terceiro grupo migrou para o sul, através do sudeste da Ásia e para a Austrália, e manteve os genes para adaptação ao calor. Seus descendentes, os aborígines, ainda vivem na Austrália e têm baixas taxas metabólicas de repouso e uma maior propensão para obesidade e diabetes tipo 2 (T2D). Um grupo de nordestinos asiáticos cruzou o estreito de Bering 20.000 anos atrás (20k) para o Alasca. Alguns de seus descendentes ainda habitam o Ártico canadense e são altamente resistentes ao frio e têm taxas metabólicas de repouso excepcionalmente altas. Alguns mongolóides migraram para o sul ao longo da costa do Pacífico da América do Norte em direção ao México, onde encontraram climas mais quentes e readquiriram genes para adaptação ao calor, descartando aqueles para o frio. Seus descendentes, os índios Pima, têm uma das maiores taxas de obesidade e doenças cardiovasculares (DCV) do mundo. Seus primos evolucionários, o povo Yaghan da Terra do Fogo, cujos ancestrais continuaram a migração para o sul em direção ao cone subantártico da América do Sul, provavelmente desenvolveram a capacidade BAT novamente e têm altas taxas metabólicas de repouso.


Efeitos do Penetrador Nuclear da Terra e Outras Armas (2005)

EFEITOS NOS HUMANOS

Os efeitos das explosões nucleares sobre a saúde são devidos principalmente à explosão de ar, radiação térmica, radiação nuclear inicial e radiação nuclear residual ou precipitação radioativa.

Explosão. As explosões nucleares produzem efeitos de explosão de ar semelhantes aos produzidos por explosivos convencionais. A onda de choque pode ferir diretamente os humanos, rompendo tímpanos ou pulmões, ou arremessando pessoas em alta velocidade, mas a maioria das vítimas ocorre devido ao colapso de estruturas e detritos voando.

Radiação térmica. Ao contrário das explosões convencionais, uma única explosão nuclear pode gerar um pulso intenso de radiação térmica que pode iniciar incêndios e queimar a pele em grandes áreas. Em alguns casos, os incêndios provocados pela explosão podem se transformar em uma tempestade de fogo, impedindo a fuga dos sobreviventes. Embora seja difícil prever com precisão, espera-se que os efeitos térmicos de uma explosão nuclear sejam a causa de vítimas significativas.

Radiação inicial. As detonações nucleares liberam grandes quantidades de radiação de nêutrons e gama. Em relação a outros efeitos, a radiação inicial é uma causa importante de vítimas apenas para explosões de baixo rendimento (menos de 10 quilotons).

Cair. Quando uma detonação nuclear ocorre perto da superfície do solo, o solo se mistura com os produtos de fissão altamente radioativos da arma. Os destroços são carregados pelo vento e voltam para a Terra em um período de minutos a horas.

Os primeiros três desses efeitos são efeitos & ldquoprompt & rdquo, porque o dano é infligido imediatamente após a detonação. Em contraste, a dose de radiação da precipitação radioativa é administrada por um período prolongado, conforme descrito no Capítulo 5. A maior parte da dose da precipitação radioativa é devido à exposição externa à radiação gama de radionuclídeos depositados no solo, e esta é a única via de exposição considerada pelos modelos de computador que a Defense Threat Reduction Agency (DTRA) e o Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) usaram para estimar os efeitos na saúde deste estudo. Abaixo está uma discussão das possíveis

contribuição de outras vias de exposição, como inalação de ar contaminado e consumo de água e alimentos contaminados, para a dose total de radiação recebida por humanos.

A radiação tem efeitos agudos e latentes para a saúde. Os efeitos agudos incluem enjoo causado pela radiação ou morte resultante de altas doses de radiação (maiores que 1 sievert [Sv] ou 100 rems) administradas ao longo de alguns dias. O principal efeito latente é o câncer. As estimativas de fatalidades por câncer latente baseiam-se em grande parte nos resultados do acompanhamento de longo prazo dos sobreviventes dos bombardeios atômicos no Japão. Os resultados desses estudos foram interpretados pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) 1 em termos de um coeficiente de risco ao longo da vida de 0,05 por sievert (5 vezes 10 e menos 4 por rem), sem limite. 2 Para o presente estudo, os efeitos agudos da radiação foram estimados por DTRA e LLNL. As mortes por câncer latente foram estimadas apenas por LLNL.

Os modelos de computador usados ​​pelo DTRA e LLNL foram desenvolvidos principalmente para estimar os efeitos sobre o pessoal militar, em vez de para as populações civis. Assim, não há consideração sobre a suposta maior sensibilidade à radiação em crianças e idosos. Além disso, não há consideração sobre a sensibilidade do feto. Pela experiência no Japão, sabe-se que podem ocorrer efeitos substanciais no feto, e esses efeitos dependem da idade (estágio de organogênese) do feto. 3 Um desses efeitos é o retardo mental. A transferência de radionuclídeos para o feto, resultante de sua ingestão pela mãe, é outra forma de preocupação. Os coeficientes de dose de radiação para essa via foram publicados pelo ICRP. 4

Outro efeito de saúde de longo prazo que não é considerado aqui é a indução de catarata ocular. Este efeito foi observado em estudos japoneses e também em um estudo dos trabalhadores de limpeza de Chernobyl. 5

Em comparação com as fatalidades por precipitação imediata e aguda e fatalidades por câncer latente, o número absoluto de efeitos no feto é pequeno e é capturado dentro dos limites da incerteza. O número de cataratas oculares, com base na experiência dos trabalhadores de Chernobyl, não é pequeno. A ocorrência de catarata ocular na população japonesa, agora envelhecida, é de várias dezenas de por cento entre os mais expostos.

Finalmente, foi recentemente confirmado que os sobreviventes japoneses estão experimentando um aumento estatisticamente significativo na ocorrência de uma série de doenças não cancerosas, 6 incluindo hipertensão, infarto do miocárdio, doença da tireoide, catarata, doença hepática crônica e cirrose, e, em mulheres, mioma uterino. Houve uma resposta negativa na ocorrência de glaucoma. Um coeficiente de risco nominal para as sete categorias de doença é de cerca de 0,9 Sv e menos1 (0,009 rem e menos1). A maior fração do risco é devido a doenças da tireoide.

Radiação térmica de explosões subterrâneas

A radiação térmica pode tornar o fogo um efeito colateral do uso de explosão de superfície, explosão aérea ou armas nucleares de penetração superficial. O potencial de danos por incêndio depende da natureza da explosão e dos arredores. Se houver uma bola de fogo, os incêndios serão resultado direto da absorção da radiação térmica. Os incêndios também podem resultar como um efeito indireto da destruição causada por uma onda de choque, que pode, por exemplo, destruir fogões e fornos, romper linhas de gás e assim por diante. Uma arma nuclear de penetração superficial de, digamos, 100 a 300 quilotons a uma profundidade de explosão de 3 a 5 metros gerará uma bola de fogo substancial que não desaparecerá tão rápido quanto a explosão de ar.

A detonação de uma arma nuclear em uma área florestal virtualmente garante danos de fogo em distâncias maiores do que o alcance de dano de explosão de ar. Se a explosão ocorrer em um ambiente urbano onde os prédios estão bem espaçados, digamos, menos de 10 a 15 metros, os incêndios se espalharão dos prédios em chamas para os adjacentes. Na Alemanha e no Japão, na Segunda Guerra Mundial, a distância de separação segura variou de cerca de 30 a 50 pés (para uma probabilidade de 50 por cento de propagação), mas para áreas urbanas modernas essa distância poderia ser maior. Esse tipo de dano é menos provável de ocorrer em áreas suburbanas, onde os edifícios são mais separados.

Uma vez iniciado, a propagação do fogo continua até que o fogo fique sem combustível ou até que a distância até a próxima fonte de combustível seja muito grande. Assim, o fogo causado diretamente por ignições térmicas, o fogo causado indiretamente por ondas de explosão disruptivas e a propagação do fogo são todos efeitos potenciais, mas incertos.

Exemplo ilustrativo: Washington, D.C.

A área sobre a qual as baixas ocorreriam como resultado dos vários efeitos de arma descritos acima depende principalmente do rendimento explosivo da arma e da altura ou profundidade da explosão. As áreas afetadas pela radiação nuclear inicial e precipitação radioativa também dependem do projeto da arma (em particular, a fração do rendimento que é derivada das reações de fissão) e, no caso de precipitação radioativa, das condições climáticas durante e após a explosão (notavelmente velocidade e direção do vento, estabilidade atmosférica, precipitação e assim por diante), terreno e geologia na área da explosão. Os cálculos a seguir assumem que toda a população está estática e aberta.

Como um exemplo ilustrativo, 7 A Figura 6.1 mostra a área sobre a qual um indivíduo ao ar livre enfrentaria 10, 50 e 90 por cento de chance de morte ou ferimentos graves 8 devido aos efeitos imediatos de uma arma de penetração de terra de 10 quilotons (EPW ) detonado a uma profundidade de 3 metros e com os efeitos imediatos de uma explosão de superfície de 250 quilotons. (Conforme discutido no Capítulo 5, essas duas armas produziriam um choque de solo de cerca de 1 quilobar a uma profundidade de 70 metros.) Esses contornos, que foram produzidos pelo DTRA usando o código de capacidade de avaliação e previsão de perigos (HPAC), são mostrado em um mapa de Washington, DC, para escala. A Figura 6.2 é semelhante, mas também inclui a probabilidade de morte ou ferimentos graves por exposição aguda à radiação gama externa de precipitação radioativa, para condições meteorológicas ilustrativas, assumindo hipoteticamente que 50 por cento do rendimento da arma é derivado da fissão e que uma população estática está em a abertura.

A Figura 6.3 compara o número de vítimas (mortes e ferimentos graves) devido aos efeitos imediatos e agudos da precipitação do uso de ambas as armas. Sob essas condições e suposições, estima-se que a EPW de 10 quilotons resulte em cerca de 100.000 vítimas, em comparação com 800.000 vítimas para o

FIGURA 6.1 Exemplo ilustrativo: A área sobre a qual um indivíduo ao ar livre enfrentaria 10, 50 e 90 por cento de chance de morte ou ferimentos graves devido aos efeitos imediatos de uma arma de penetração de terra de 10 quilotons (EPW à esquerda) e uma de 250 quilotons explosão de superfície (direita) detonada às 19h00 em 14 de julho de 2004, em Washington, D.C. FONTE: Estimativas preparadas para o comitê pela Defense Threat Reduction Agency.

FIGURA 6.2 Exemplo ilustrativo: A área sobre a qual um indivíduo ao ar livre enfrentaria 10, 50 e 90 por cento de chance de morte ou ferimentos graves devido aos efeitos imediatos da precipitação de uma arma de penetração de terra de 10 quilotons (EPW à esquerda) e um Explosão de superfície de 250 quilotons (direita) detonada às 19h00 em 14 de julho de 2004, em Washington, D.C. FONTE: Estimativas preparadas para o comitê pela Defense Threat Reduction Agency.

FIGURA 6.3 Exemplo ilustrativo: Comparação do número de vítimas (mortes e ferimentos graves) de efeitos imediatos e agudos de precipitação de uma arma de penetração de terra de 10 quilotons (EPW) e uma explosão de superfície de 250 quilotons detonada às 19h00. em 14 de julho de 2004, em Washington, D.C. FONTE: Estimativas preparadas para o comitê pela Defense Threat Reduction Agency.

Explosão de superfície de 250 quilotons. Assim, neste exemplo, o uso de um EPW reduziria as vítimas em cerca de um fator de oito em comparação com uma explosão de superfície com capacidade destrutiva igual contra um alvo enterrado. Fallout é responsável por cerca de 75 por cento das vítimas da explosão de 10 quilotons em comparação com cerca de 60 por cento das vítimas da explosão de 250 quilotons.

O perigo para as pessoas que entram na área após a explosão nesses cenários seria devido em grande parte à radiação gama externa da precipitação radioativa. Este perigo diminui rapidamente com o tempo: a taxa de dose após 1 semana é 10 vezes menor que a taxa de dose 1 dia após a explosão, e após 2 meses é reduzida por um fator adicional de 10. As Figuras 6.4 e 6.5 ilustram esta queda para o casos descritos acima (o EPW de 10 quilotons e a explosão de superfície de 250 quilotons), respectivamente, mostrando as áreas que excedem uma taxa de dose de 0,01, 0,1, 1 e 10 milisieverts por hora (1, 10, 100 e 1.000 milirems por hora) em 1 dia, 1 semana, 1 mês e 6 meses após a explosão.

Para colocar as taxas de dose referidas acima em perspectiva, uma pessoa que permaneceu indefinidamente em uma área onde a taxa de dose era de 1 milirem por hora no momento da entrada dessa pessoa na área receberia uma dose total de menos de 50 milisieverts (5 rems), que é o limite de dose anual para trabalhadores nucleares dos EUA. 9 Assim, os militares poderiam entrar nas áreas sem sombra mostradas nas Figuras 6.4 e 6.5 nos horários indicados com risco mínimo. Dependendo do risco considerado aceitável pelos comandantes,

FIGURA 6.4 Exemplo ilustrativo: áreas nas quais a taxa de dose da radiação gama externa excede 1, 10, 100 e 1.000 milirems por hora em 1 dia, 1 semana, 1 mês e 6 meses após a detonação de um penetrador de terra de 10 quilotons arma às 19:00 em 14 de julho de 2004, em Washington, D.C. FONTE: Estimativas preparadas para o comitê pela Defense Threat Reduction Agency.

FIGURA 6.5 Exemplo ilustrativo: áreas nas quais a taxa de dose da radiação gama externa excede 1,10, 100 e 1.000 milirems por hora em 1 dia, 1 semana, 1 mês e 6 meses após a detonação de uma explosão de superfície de 250 quilotons em 19:00 em 14 de julho de 2004, em Washington, D.C. FONTE: Estimativas preparadas para o comitê pela Defense Threat Reduction Agency.

os soldados podiam entrar em áreas sombreadas por vários períodos de tempo. Por exemplo, um soldado entrando no contorno de 10 milisieverts por hora (1.000 milirems por hora) 1 dia após a explosão acumularia uma dose total de cerca de 0,25 sievert (25 rems) nos próximos 2 dias e 0,50 sievert (50 rems) durante o próximas 2 semanas. As diretrizes regulatórias dos EUA permitem doses de até 0,25 sievert (25 rems) em situações de emergência que salvam vidas, e o Conselho Nacional de Medidas e Proteção contra Radiação dos EUA (NCRP) recomenda que doses de até 0,50 sievert (50 rems) sejam permitidas em tais situações, desde que os indivíduos estão cientes dos riscos. 10 Dois relatórios do Institute of Medicine abordam a orientação do Exército dos EUA para situações em que as tropas podem receber até 0,70 sievert (70 rems). 11 Doses de 0,25 a 0,70 sievert (25 a 70 rems) são improváveis ​​de causar efeitos agudos graves, mas podem causar a morte devido ao câncer em 1 a 3 por cento das pessoas expostas (além do risco de morte de cerca de 20 por cento ao longo da vida câncer por outras causas).

Outros alvos e rendimentos de armas 12

As estimativas mostradas nas Figuras 6.1 a 6.5 aplicam-se apenas a um determinado conjunto de suposições sobre a localização do alvo, clima e armas usadas para atacar o alvo. O número de vítimas civis que resultaria de um ataque depende de muitas variáveis, incluindo o seguinte: a distribuição da população em torno do ponto de detonação e o grau de proteção que eles têm contra os efeitos da explosão, térmicos e de radiação. altura ou profundidade da explosão e condições climáticas durante e após a explosão. Conforme mostrado abaixo, o número estimado de vítimas varia de quatro ordens de magnitude & mdash de centenas a mais de um milhão & mdash dependendo da combinação de suposições usadas.

Para explorar de forma paramétrica a gama de possibilidades, o comitê selecionou três alvos nocionais:

Alvo A: uma instalação subterrânea de comando e controle em uma área densamente povoada a 3 quilômetros do centro de uma cidade com uma população de cerca de 3 milhões

Alvo B: uma instalação subterrânea de guerra química a 60 quilômetros da cidade mais próxima e a 13 quilômetros de uma pequena cidade e

Alvo C: uma grande instalação subterrânea de armazenamento de armas nucleares a 20 quilômetros de uma pequena cidade.

Em cada caso, o comitê pediu ao DTRA para estimar o número médio de vítimas (mortes e ferimentos graves de efeitos imediatos e efeitos agudos de precipitação de radiação gama externa) resultante de ataques com armas de penetração terrestre com rendimentos variando de 1 quiloton a 1 megaton, para populações completamente ao ar livre e completamente dentro de casa. As médias são médias sobre os padrões de vento anuais, mas ignoram a precipitação. O DTRA também estimou o número médio de vítimas resultantes de explosões na superfície com rendimentos de 25 quilotons a 7,5 megatons. Para casos selecionados, o comitê pediu ao Laboratório Nacional Lawrence Livermore para estimar o número de mortes por efeitos imediatos e precipitação radioativa, e quantificar a variabilidade em mortes agudas e latentes por precipitação devido aos padrões de vento.

Para as Figuras 6.6 e 6.7, os cálculos assumem que toda a população está estática e aberta. A Figura 6.6 mostra o número médio estimado de baixas resultantes de ataques aos Alvos A, B e C com armas de explosão de superfície e armas de penetração de terra com uma gama de rendimentos de 1 kt a 10 kt, com o EPW detonado a uma profundidade de 3 metros, assumindo uma população estática ao ar livre. Observe que, para um determinado rendimento, há pouca ou nenhuma diferença entre os efeitos das explosões de superfície e os EPWs. 13 As curvas para o Alvo A são relativamente planas (um aumento de fator de 10 na produção produz um aumento de fator de 2 nas vítimas) porque a população está agrupada em torno do alvo. As curvas para os alvos B e C são mais íngremes (a

FIGURA 6.6 Número médio estimado de vítimas (mortes e ferimentos graves) de ataques a alvos imaginários A, B e C usando armas de penetração de terra a 3 metros & rsquo de profundidade de explosão e explosões de superfície, assumindo uma população estática a céu aberto. FONTE: Estimativas preparadas para o comitê pela Defense Threat Reduction Agency.

FIGURA 6.7 Número médio estimado de vítimas de efeitos imediatos e doença de radiação aguda e morte por precipitação resultante de ataques a alvos nocionais A, B e C usando armas de penetração de terra (EPWs) a 3 metros & rsquo de profundidade de explosão, assumindo que toda a população está na abertura. SOURCE: Estimates prepared for the committee by the Defense Threat Reduction Agency.

factor-of-10 increase in yield produces a factor-of-6 to -10 increase in casualties), largely because the effects from higher-yield explosions can reach more-distant population centers.

Figure 6.7 shows the contributions of prompt effects and acute radiation sickness and death from fallout to the casualty estimates for EPWs. (The number of casualties is similar for surface bursts of the same yield.) Note that for yields of less than 300 kilotons, fallout is responsible for more casualties than are prompt effects. This is particularly true for Targets B and C, for which fallout is the only effect of low-yield explosions that can reach population centers.

It is always useful to compare model predictions against relevant experience. Fortunately, the relevant experience is very limited. In the case of the 15 kiloton device detonated over Hiroshima, an estimated 68,000 persons died and 76,000 persons were injured out of a total population of 250,000. For the 21 kiloton device detonated over Nagasaki, it is estimated that 38,000 persons died and 21,000 persons were injured out of a total population of 170,000. 14 These estimates are in rough agreement with the estimated 200,000 prompt-effects casualties shown in Figure 6.7 for Target A, taking into account differences in the size of the vulnerable populations. (The Hiroshima and Nagasaki weapons were detonated at a fallout-free height of about 500 meters and therefore produced no local fallout.)

As mentioned, the results shown in Figures 6.1 through 6.7 assume that the entire population is static and in the open. Assuming that the entire population remains indoors and is thereby shielded from radiation reduces mean total casualties by a factor of up to 4 for Target A, and by a factor of 2 to 8 for Targets B and C. Not accounted for are post attack movement or evacuation of the population, but it is unlikely that individuals could, by fleeing the area of an attack, reduce their exposure to fallout significantly more than by remaining indoors. Indeed, some people might greatly increase their exposure to fallout if they were to move through highly contaminated areas, as might occur if a major road out of the city were directly under the path of the cloud. Thus, in a population that has received no warning of an attack, the actual effects of sheltering and evacuation are likely to lie between the two extremes for a population that is assumed to be entirely indoors and one that is assumed to be entirely outdoors.

The use of an EPW instead of a surface-burst weapon generally will result in fewer casualties, because the yield of the EPW can be 15 to 25 times smaller than the yield of a surface-burst weapon for a given level of damage against a hard and deeply buried target (HDBT). Figure 6.8 shows the ratio of the mean number of casualties estimated for a surface burst to the mean number estimated for an EPW with a yield 25 times smaller, for Targets A, B, and C. For Target A, casualties are reduced by a factor of 7 at low yields appropriate for target depths of less than 100 meters and by a factor of 2 at high yields and deeper targets. For Target B, casualties are reduced by a factor of 10 to 30, and for Target C, by a factor of 15 to 60, depending on the yield and assumptions about shielding. In general, the reduction factor is larger for targets in rural or remote areas.

The DTRA results presented above do not include latent cancer deaths from fallout. The committee asked LLNL to estimate the mean number of latent cancer deaths for Targets A and B, for yields from 10 to 300 kilotons. 15 In the case of Target A, the inclusion of latent cancer deaths increased the total estimated number of fatalities by less than 20 percent. In the case of Target B, however, the inclusion of cancer deaths doubled the total number of fatalities. Including cancer deaths has little effect on the ratios shown in Figure 6.8.

The results given in Figures 6.6 through 6.8 are averages over annual wind patterns. Casualties from fallout can be substantially higher or lower, depending on the particular wind conditions during and immediately following the attack. Figures 6.9(a) and (b) show the variation in the number of deaths due to acute and latent effects from fallout from a 300 kiloton EPW on Targets A and B, respectively, as a function of wind direction. For Target A, estimated fatalities from fallout vary by more than an order of magnitude depending on wind direction, ranging from 90,000 to 800,000 for acute effects and from

FIGURE 6.8 Ratio of the estimated mean number of casualties from a surface burst to the mean number from an earth-penetrator weapon (EPW) with a yield 25 times smaller, for notional targets A, B, and C, assuming a static population entirely in the open or entirely indoors. SOURCE: Estimates prepared for the committee by the Defense Threat Reduction Agency.

30,000 to 200,000 for latent effects total fatalities, however, vary by less than a factor two, from 1 million to 2 million. For Target B estimated fatalities from fallout vary by more than two orders of magnitude depending on wind direction, from 3,000 to 1 million for acute fatalities, and ranging from 3,000 to 300,000 for latent fatalities total fatalities vary by a factor of 50, from about 15,000 to 800,000. Similarly large variations in fatalities are also possible if the target is just outside a major city. For example, if the detonation is moved 30 kilometers northwest of Target A (hereafter referred to as Target A), total fatalities vary from 50,000 to nearly 2 million, depending on whether the wind blows away from or toward the city center. Note that these estimates do not include the effects of precipitation, which would wash out and concentrate fallout in particular areas (which may or may not be populated). The committee expects that including the effects of precipitation would make the weather-related variability in the estimated number of casualties significantly greater than is suggested by this analysis. Of course, as mentioned frequently, Figure 6.9(a) and (b) are model runs and therefore are subject to the sources of uncertainty described in this report and emphasized in Chapter 8.

Figures 6.10(a) and (b) use the information in Figures 6.9(a) and (b), together with the likelihood that the wind blows in each direction, to compute the probability of exceeding a given number of deaths due to acute and latent effects from fallout, as well as from all effects, for attacks with a 300 kiloton EPW on Targets A and B. In the case of Target A, for example, the 50 percent confidence interval for deaths due to acute effects of fallout (based solely on variability in wind direction) is 130,000 to 600,000 that is, there is a 75 percent chance of exceeding 130,000 deaths from acute effects of fallout, and a 25 percent chance of more than 600,000 deaths. The 50 percent confidence interval for total fatalities is considerably narrower: 1.1 million to 1.6 million. If the detonation is moved 30 kilometers northwest of Target A, the confidence intervals are much wider: 13,000 to 700,000 for deaths from acute

FIGURE 6.9(a) Variation in the estimated number of fatalities due to acute and latent effects from external gamma radiation from fallout from a 300 kiloton earth-penetrator weapon at 3 meters&rsquo depth of burst on notional target A as a function of wind direction, assuming that the population is in the open. SOURCE: Estimates prepared for the committee by the Lawrence Livermore National Laboratory.

FIGURE 6.9(b) Variation in the estimated number of fatalities due to acute and latent effects from external exposure to gamma-radiation fallout from a 300 kiloton earth-penetrator weapon at 3 meters&rsquo depth of burst on notional target B as a function of wind direction, assuming that the population is in the open. SOURCE: Estimates prepared for the committee by the Lawrence Livermore National Laboratory.


Estrutura

Alveoli are tiny balloon shaped structures and are the smallest passageway in the respiratory system. The alveoli are very thin, allowing the relatively easy passage of oxygen and carbon dioxide (CO2) between the alveoli and blood vessels called capillaries.

One cubic millimeter of lung tissue contains around 170 alveoli. While the total number can vary from one person to the next, there are literally millions within the human lungs spanning a surface area of roughly 70 square meters.

Cells of the Alveoli

The alveoli are made up of two different types of cells that have different functions:

  • Type I pneumocytes are the cells that are responsible for the exchange of oxygen and carbon dioxide.
  • Type II pneumocytes perform two important functions. They are responsible for repairing damage to the alveolar lining and also secrete surfactant.

There are also many immune cells known as alveolar macrophages in the alveoli. Macrophages are essentially the "garbage trucks" of the immune system, and phagocytize or "eat" debris they come across. They are responsible for cleaning up any particles that are not caught by the cilia or mucus in the upper respiratory tract, as well as dead cells and bacteria.


Introdução

Cataracts are a leading cause of blindness worldwide and are characterized by opacification of the ocular lens. The only available current treatment for cataract is the surgical removal of the lens and replacement with a synthetic one. Alternative treatments would be enormously valuable, particularly for third-world countries due to the relatively excessive cost of the surgery and limited access to trained surgeons. Development of alternative therapeutic options is significantly hindered by the fact that an em vitro model of cataractous aggregates that mimics the naturally forming aggregates is not available for testing drugs, understanding aggregation initiation, etc. Considering cataract as a protein aggregation disease and applying a strategy similar to that utilized with neurodegenerative disorders, it’s possible to elucidate the fibrillation mechanism em vitro and further utilize these fibrils as a platform for drug testing. In this regard, research focusing on em vitro cataractous fibril formation from the aggregation of a variety of crystallin proteins has been intensely investigated under various denaturing conditions: heat, denaturant chemicals, pH shifts and UV-radiation [1–4].

Ocular lens transparency is maintained by multiple factors, including the presence of a high concentration of crystallin proteins and the level of chaperone content within the lens tissue [5]. Lens epithelial cells surrounding the lens capsule maintain the transport to the lens and continue to differentiate into fiber cells with a decline with age. The decreased α-crystallin expressions in lens epithelial cells could be associated with cataractogenesis [6–8]. Moreover, due to the fact that the fiber cells within the adult lens have lost their ability to express new proteins [9], any damage to crystallin proteins within the lens accumulates over time, and this accumulation ultimately causes a loss in protein solubility, leading to the formation of cataractous fibrils [5].

A wide variety of protein modifications have been identified in cataractous tissues: deamination, oxidation, racemization, truncation, phosphorylation and backbone cleavage [10, 11]. These modifications arise by the natural pathways of ageing (oxidative stress) [12] and exposure to ultraviolet light [13]. Even though, various denaturing conditions have been shown to initiate crystallin aggregation em vitro, the sensitivity of different crystallin classes varies depending on the denaturant. For instance, α-crystallin is not affected by heat inactivation as much as it is affected by UV-photodamage [14]. Moreover it’s shown that α-crystallin can enhance its chaperone activity against photodamage after partially unfolding its quaternary structure by pre-incubation at higher temperatures up to 60 ° C [15]. On the other hand β-crystallins are more resistant to UV-induced aggregation than are γ-crystallins [16–18]. More importantly, the different denaturant sensitivities of crystallins designate the pathway of aggregation and in return result in aggregates with divergent structures. For instance, at microscopic scale, it is possible to observe the formation of granular structures under heat denaturation versus fibrillar assembly under acid-induction of γ-crystallin [4]. When compared to using acid to induce aggregates, UV-B induced aggregation results in covalent structure alterations such as cross-linking, polypeptide cleavage, and side chain damage in γ-crystallin [19]. In light of this, it can be said that all crystallin aggregates will structurally differ from each other depending on the denaturant conditions and therefore it will be impossible to suggest either a generalized pathway for aggregation or a common solution for their reverse aggregation.

In order to build a platform to study the characterization and development of cataracts and to investigate alternative therapies for treating cataracts, it is crucial to have a system that forms cataractous fibrils under similar conditions as experienced na Vivo. Among all applicable denaturant conditions, UV radiation may be the most relevant to disease initiation and progression. The effect of exposure to UV radiation in sunlight has already been associated with the formation of age-related cataracts [12, 20]. Also, it has been shown that UV induced aggregation of recombinant crystallins exhibit the same properties as proteins isolated from na Vivo cataracts [21]. Within the UV spectrum, UVA (400–315 nm) lights that can penetrate deeper to the lens tissue are found to generate less damage to the ocular tissues compared to high-energy UVB (315–280 nm) lights, which are mostly absorbed by atmospheric ozone, upper eyelids and aqueous humor [22–27]. This effect can be associated with the presence of aromatic amino acid residues in crystallin proteins typically absorb in the wavelength range of UVB radiation [25, 28]. In general, photo-oxidation of proteins occurs due to the UV absorption by chromophore groups, which are tryptophan, tyrosine, phenylalanine, histidine and cysteine residues. Among them tryptophan residues are the most significant ones that absorb and filter most of the UV radiation within the range of 240–310 nm [29, 30]. However, long-term photo-oxidation results with their conversions -tryptophan to N-formylkynurenine and kynurenine, methionine to sulphoxide and cysteine to cysteine-, which introduces additional groups to the protein and therefore affect their hydrophobicity, stability and unfolding dynamics [31, 32]. Besides, the backbone cleavages (fragmentation of the protein) and cross-linking between altered histidine residues and lysine, cysteine or other histidine residues emanate. Collectively these alterations are found to result with high molecular weight, aggregated protein structures [33]. The effect of UV damage on lens tissue is prevented by the presence of UV filters. However, as a result of aging process, the concentration of UV filters in the lens decreases over time and the UV damage can be observed and lead to cataract formation [33].

So far, the aggregation profiles and aggregate structures of different crystallin classes have been studied under ultraviolet radiation and provide valuable information for individual proteins [34–37]. However lens tissue is composed of three different crystallin classes (namely α, β and γ-crystallins). Accordingly, aggregates formed within the lens are composed of various crystallin proteins. For this reason, we investigated the UV-B induced aggregation of recombinant α:β:γ crystallin mixtures in different ratios. Although it is evident that all three crystalline classes are found in na Vivo aggregates, this situation is rarely studied in as systematic a manner as presented herein. Our results confirmed the development of amyloid-like fibrils, which were prone to protection by α-crystallin, as it should be in the natural eye. Thus, we believe, that mixture can serve as a platform for studying cataract formation and for testing the efficiency of drug candidates.


Antioxidants and antioxidant methods: an updated overview

Antioxidants had a growing interest owing to their protective roles in food and pharmaceutical products against oxidative deterioration and in the body and against oxidative stress-mediated pathological processes. Screening of antioxidant properties of plants and plant-derived compounds requires appropriate methods, which address the mechanism of antioxidant activity and focus on the kinetics of the reactions including the antioxidants. Many studies evaluating the antioxidant activity of various samples of research interest using different methods in food and human health have been conducted. These methods are classified, described, and discussed in this review. Methods based on inhibited autoxidation are the most suited for termination-enhancing antioxidants and for chain-breaking antioxidants, while different specific studies are needed for preventive antioxidants. For this purpose, the most common methods used in vitro determination of antioxidant capacity of food constituents were examined. Also, a selection of chemical testing methods was critically reviewed and highlighted. In addition, their advantages, disadvantages, limitations and usefulness were discussed and investigated for pure molecules and raw extracts. The effect and influence of the reaction medium on the performance of antioxidants are also addressed. Hence, this overview provides a basis and rationale for developing standardized antioxidant methods for the food, nutraceuticals, and dietary supplement industries. In addition, the most important advantages and shortcomings of each method were detected and highlighted. The chemical principles of these methods are outlined and critically discussed. The chemical principles of methods of 2,2′-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonate) radical (ABTS ·+ ) scavenging, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH·) radical scavenging, Fe 3+ –Fe 2+ transformation assay, ferric reducing antioxidant power (FRAP) assay, cupric ions (Cu 2+ ) reducing power assay (Cuprac), Folin–Ciocalteu reducing capacity (FCR assay), peroxyl radical (ROO·), superoxide radical anion (O2 ·− ), hydrogen peroxide (H2O2) scavenging assay, hydroxyl radical (OH·) scavenging assay, singlet oxygen ( 1 O2) quenching assay, nitric oxide radical (NO·) scavenging assay and chemiluminescence assay are outlined and critically discussed. Also, the general antioxidant aspects of main food components were discussed by a number of methods, which are currently used for the detection of antioxidant properties of food components. This review consists of two main sections. The first section is devoted to the main components in the food and pharmaceutical applications. The second general section comprises some definitions of the main antioxidant methods commonly used for the determination of the antioxidant activity of components. In addition, some chemical, mechanistic and kinetic basis, and technical details of the used methods are given.

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Assista o vídeo: O olho humano e a R-UV (Dezembro 2021).