Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
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Retrospective cohort study of risk factors for developing acute mountain sickness and high-altitude pulmonary edema in the ecuadorian Andes
No full textThe Andes divide Ecuador in low (sea-level, Coast) and high altitude (HA defined as >2,500 m.a.s.l., Sierra) regions. Whereas many Ecuadorians live at HA, others have to overcome slopes over 4,000 m.a.s.l to commute from Coast to Sierra. Because of the hypobaric pressure starting at HA and the rapid ascent, many are exposed to HA-induced illnesses (HAI). Acute HAI includes benign Acute Mountain Sickness (AMS) and life-threatening High-Altitude Pulmonary Edema (HAPE), which are caused by the physiological intolerance to hypoxia (low O2 partial pressure). The goal of this retrospective study was to evaluate AMS and HAPE risk factors. In the archives of a Zumbahua’s Hospital (Ecuador), sited at 3,600 m.a.s.l, we found two cohorts of patients having either HAPE or AMS after sojourning at 4,000 m.a.s.l. Both cohorts were compared for the following predictive variables: demographics (sex, ethnics, age, body mass index), environmental (residence altitude and recent sea-level stay), health (vital signs), and hemogram. Cramér's values, simple logistic regression (SLR), and multiple logistic regression (MLR) analyses revealed significant associations and odds ratios. It was found that indigenous residents of the Sierra were HAPE-prone, whilst mestizos living in the Coast only had AMS. Among indigenous group residing at HA, HAPE prevalence significantly increased after a recent stay at the sea-level, a phenomenon called re-entry HAPE. Interestingly, enhanced HGB emerged as a risk factor for HAPE, but not for AMS. Women were more resilient to HAPE than men because of their sex-dependent lower HGB concentration. Based on the differential risk factors, AMS and HAPE neither could have the same etiology nor are in the same HAI continuum. Using an epidemiological retrospective analysis on HAIs in the Ecuadorian population, a role for HGB is inferred in the etiology of HAPE.Los Andes dividen al Ecuador en regiones de baja (nivel del mar, Costa) y de gran altitud (HA definida como > 2,500 m.s.n.m., Sierra). Mientras que muchos ecuatorianos viven a HA, otros tienen que atravesar pendientes de más de 4,000 m.s.n.m. para viajar de la Costa a la Sierra. Debido a la presión hipobárica que comienza a HA y al rápido ascenso, muchos están expuestos a enfermedades inducidas por la HA (HAIs). Las HAIs agudas incluyen la enfermedad benigna aguda de montaña (AMS) y el potencialmente mortal edema pulmonar de gran altitud (HAPE), ambas patologías causadas por la intolerancia fisiológica a la hipoxia (baja presión parcial de O2). El objetivo de este estudio retrospectivo fue evaluar los factores de riesgo para AMS y HAPE. En los archivos un Hospital de Zumbahua (Ecuador), ubicado a 3.600 m.s.n.m., encontramos dos cohortes de pacientes que padecieron HAPE o AMS después de una estadía a 4.000 m.s.n.m. Ambas cohortes se compararon para las siguientes variables predictivas: demográficas (sexo, etnia, edad, índice de masa corporal), ambientales (altitud de residencia y estadía reciente al nivel del mar), salud (signos vitales) y hemograma. Los análisis de valores de Cramér, regresión logística simple (SLR) y regresión logística múltiple (MLR) revelaron asociaciones significativas y odds ratios. Se encontró que los residentes indígenas de la Sierra eran propensos a HAPE, mientras que los mestizos que vivían en la costa solo padecían AMS. Entre los grupos indígenas que residen a HA, la prevalencia de HAPE aumentó significativamente después de una estadía reciente al nivel del mar, un fenómeno llamado HAPE de reingreso. Curiosamente, el incremento de HGB surgió como un factor de riesgo para HAPE, pero no para AMS. Las mujeres fueron más resistentes al HAPE que los hombres debido a su menor concentración de HGB dependiente del sexo. En base a los factores de riesgo diferenciales, AMS y HAPE no tendrían la misma etiología, ni serían la misma HAI progresiva. Usando un análisis epidemiológico retrospectivo sobre las HAIs en la población ecuatoriana, se infiere un papel para la HGB en la etiología del HAPE.Biólogo/
Study of High-Valent Iron Intermediates in biological and biomimetic systems
No full textFerryl intermediate compounds are relevant in catalytic mechanisms of dioxygen activation for a wide range of metalloproteins and inorganic synthetic compounds. In dioxygen activation, two mechanisms (inner and outer sphere) for the electronic transfer from iron to oxygen are recognized, from these, outer sphere mechanisms is most studied due to their importance in critical biological process. The presence of oxo-iron compounds with the central atom in high oxidation states (ferryl-Fe IV and ferroyl-Fe V) as reaction intermediates, makes this reactivity an exciting challenge for a chemist due to the difficulty for isolation and characterization of those species. Parallel to the research on biological systems, an important branch of Inorganic Chemistry has been developed in which the synthesis of inorganic compounds with structural characteristics and whose reactivity mimics the active sites of the metalloproteins helps to understand the biological processes.
In this work, the results of the isolation and characterization of a ferryl intermediate generated in the catalytic cycle of the bifunctional catalase-peroxidase (CAT2) enzyme of the Neurospora crassa fungus are presented. In particular, we worked with a variant of the CAT2 enzyme in which an amino acid (aspartate 120) critical for the catalase activity of the enzyme was mutated. The spectroscopic characterization by UV-Vis and EPR shows that the active site of the protein preserves iron with the same electronic structure as the native enzyme (HS-Fe III), however, zymography displayed that catalase activity was severely affected while the peroxidase activity may still to be intact. Through a reaction with peroxyacetic acid (PAA) it was possible to artificially generate a ferryl intermediate which was characterized by UV-Vis and EPR spectroscopies, demonstrating the presence of Fe IV and a free radical in a compound that is assigned to the species known as Compound I (Fe IV=O Por+.).
On the other hand, in an effort to try to better understand the reaction mechanism of this bifunctional enzyme and others in which the reaction mechanism involves ferryl intermediates, in the second part of the work the results of the synthesis and characterization of a biomimetic compound are presented. One of the most important contributions of this part, is the proposal to use chlorophyll as a natural source for obtaining the porphyrin ligand for our compound, thus, the extraction of the spinach chlorophyll was made and magnesium was extracted to generate pheophytin ligand. The entire extraction process was carried out using chromatographic techniques, demonstrating the chemical composition of the extracts in each step by electronic spectroscopy. A pheophytin-iron(II) complex was synthetized and characterized by UV-Vis and EPR spectroscopies, demonstrating the presence of the porphyrin ring of pheophytin and iron(II) LS. The evaluation of the reactivity of the compound against PAA was made by a preliminary kinetic study and EPR, demonstrating that PAA effectively reacts against iron, causing oxidation of the latter from FeII to Fe III. Unfortunately, it was not possible to isolate a ferryl intermediate in this inorganic system, however, the fact of having demonstrated that the compound is capable of reacting against PAA is the basis for the construction of a biomimetic system in the very near future.Los compuestos intermediarios ferrilos son relevantes en los mecanismos catalíticos durante la activación de oxígeno molecular en una amplia gama de metaloproteínas y compuestos sintéticos inorgánicos. En ese sentido, la activación de oxigeno ocurre a través de dos mecanismos de transferencia electrónica del átomo de hierro al oxígeno: esfera interna y esfera externa; es importante recalcar que el mecanismo de esfera externa es el más común en procesos de sistemas biológicos. La presencia de compuestos de hierro-oxígeno en los cuales el metal de transición se encuentra en altos estados de oxidación como intermediarios de reacción (ferril-Fe IV y ferrol-Fe V) hacen que esta reactividad sea un gran reto para un químico, debido a la dificultad que tiene el aislamiento y caracterización de dichas especies. Paralelo a esta investigación sobre sistemas biológicos, una importante rama de la química inorgánica se ha desarrollado, en esta, la síntesis de compuestos inorgánicos con características estructurales similares a los sitios activos de las metaloproteínas son capaces de imitar la reactividad de estas últimas, ayudando a comprender mucho mejor los procesos biológicos.En el presente trabajo se presentan los resultados del aislamiento y caracterización de un intermediario ferrilo generado durante el ciclo catalítico de la enzima bi-funcional catalasa-peroxidasa (CAT2) obtenida a partir del hongo Neurospora crassa. Cabe señalar que nosotros trabajamos con una mutante de la CAT2 en la cual el aminoácido aspartato 120 que es crítico para la actividad de catalasa, fue modificado genéticamente. La caracterización espectroscópica fue llevada a cabo usando UV-Vis y RPE, los resultados muestran que el sitio activo de la proteína preserva el átomo de hierro con la misma estructura electrónica cuando es comparada con la enzima en su forma nativa (HS-Fe III), sin embargo la zimografía demostró que la actividad de catalasa se ve afectada severamente mientras que la de peroxidasa está aún intacta. A través de una reacción con ácido peroxiacético fue posible generar un intermediario ferrilo de manera artificial el cual fue caracterizado mediante espectroscopias UV-Vis y RPE demostrando la presencia de Fe IV y un radical libre en un compuesto que es asignado a especies conocidas como Compuesto I (Fe IV=O Por+.).
Por otro lado en un esfuerzo de intentar entender el mecanismo de reacción de esta enzima bi-funcional y otras en las cuales el mecanismo de reacción envuelve la formación de intermediarios ferrilos, en la segunda parte de este trabajo los resultados de la síntesis y la caracterización de un compuesto bio-mimético son presentados. Una de las más importantes contribuciones de esta parte, es la propuesta del uso de la clorofila como una fuente natural para obtener el ligante porfirínico para nuestro compuesto, así, la extracción de la clorofila a partir de la espinaca fue hecha y el átomo de magnesio fue extraído para generar el ligante feofitina. El proceso entero de extracción fue llevado a cabo usando técnicas cromatográficas, demostrando la composición química de los extractos en cada paso por espectroscopia electrónica. Un complejo feofitina-hierro (II) fue sintetizado y caracterizado por medio de las espectroscopias de UV-Vis y RPE, evidenciando la presencia del anillo porfirínico de la feofitina y el hierro (II) de bajo spin. La evaluación de la reactividad del compuesto frente a ácido peroxiacético fue hecha mediante un estudio cinético y espectroscopía RPE, demostrando que el PAA efectivamente reaccionaba frente al átomo de hierro causando la oxidación posterior de Fe II a Fe III. Desafortunadamente, no fue posible aislar un compuesto de hierro en altos estados de oxidación en este sistema inorgánico, sin embargo, el hecho de haber logrado demostrar que el compuesto es capaz de mostrar reactividad frente al ácido peroxi-acético es la base de la construcción de un sistema bio-mimético en el futuro cercano.Químico/
Concentration and composition of ice nucleating particles in rain water samples from Quito, Mexico city, and altzomoni.
No full textAerosol particles which are emitted to the atmosphere by primary or secondary processes, can act as cloud condensation nuclei (CCN) and/or ice nucleating particles (INP) influencing cloud droplets and ice crystals formation, respectively. Therefore, aerosol particles are fundamental in the formation and modification of cold clouds and precipitation. This research studied precipitation samples from Mexico City (Mexico), Quito (Ecuador), and Altzomoni (Mexico) with the main objective of determining the concentration and composition of INPs to provide information about the role that aerosol particles play at tropical latitudes. Rain water samples were collected at different dates from July to November for Mexico City, and Altzomoni, and in June for Quito. Experimental analysis were performed with the Droplet Freezing Assay (DFA) and Flame Atomic Absorption Spectroscopy (FAAS) techniques. It was found that the three places under analysis were influenced by the presence of efficient INPs at concentrations in the range from 102 to 105 L-1 water. Surprisingly, the ice nucleating abilities of the samples from Quito and Mexico City were comparable. The aerosol particles contained in the rural samples (i.e., from Altzomoni) were found to be more efficient INPs, in comparison with the particles contained in the urban samples (i.e., from Quito and Mexico City). The high ice nucleating abilities shown by the rural samples are likely related with the presence of biological particles such as bacteria. When correlating the ice nucleating abilities of the rain water samples with their chemical composition from the FAAS, poor correlation coefficients were obtained. The present results from the densely populated cities (i.e., urban) were found to be consistent with literature data from urban places at tropical latitudes.Las partículas de aerosol pueden emitirse a la atmósfera y allí actuar como núcleos de congelación (INPs por sus siglas en inglés). Los INPs influyen en la formación de precipitación sobre los continentes y en el balance radiativo. Por esto, este trabajo estudia las habilidades para la formación de cristales de hielo de las partículas de aerosol que se encuentran en el agua de lluvia de Quito, Ciudad de México y Altzomoni. Para determinar la concentración y composición de los INPs en los sitios mencionados, se recolectaron muestras de agua de lluvia y se implementan las técnicas de congelación de gota y espectroscopia de absorción atómica. Se encontró que todas las muestras de aguas de lluvia presentan partículas de aerosol con habilidades nucleadoras de hielo. Pese a las diferencias entre Quito y México, los resultados obtenidos demostraron que las concentraciones y comportamiento de los INPs son similares y consistentes con la literatura. Contrario a esto, las muestras de Altzomoni indican mayor eficiencia en la formación de cristales de hielo. Finalmente, se establece que la correlación entre las concentraciones de los elementos Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+ y las habilidades nucleadoras de hielo de las partículas es muy baja.Químico/