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General field: Medical
Detailed field: Medical (general) | Source text - Portuguese
INFLUÊNCIA DO GÊNERO SEXUAL NOS ESPECTROS CLÍNICO E LABORATORIAL DE PACIENTES COM A SÍNDROME ANTIFOSFOLÍPIDE (SÍNDROME DE HUGHES) PRIMÁRIA
RESUMO
Objetivos: Avaliar as diferenças de manifestações clínicas e laboratoriais entre homens e mulheres com síndrome antifosfolípide primária (SAFP). Métodos: Estudo transversal de 49 pacientes (38 mulheres pré-menopausadas e 11 homens) com SAFP (critérios de Sapporo). Foram avaliados os dados demográficos, clínicos, medicações e anticorpos antifosfolípides. Resultados: Os dois grupos de pacientes com SAF primária não diferiram estatisticamente em relação aos dados demográficos (idade, cor branca, peso e índice de massa corporal), com exceção da altura que foi significativamente menor nas mulheres em relação aos homens (159,2 ± 6,2 vs. 172 ± 8,9cm, p < 0,0001). Os dois grupos apresentaram tempo de duração de doença similar (70,11 ± 58,4 vs. 52,2 ± 70,2 meses, p=0,21), nas mulheres e homens, respectivamente. Interessantemente, as mulheres apresentaram uma maior prevalência de tromboembolismo pulmonar que os homens (34,2% vs. 0, p=0,024). Em relação às outras manifestações da doença (eventos arteriais, venosos, trombose venosa profunda, plaquetopenia, infarto agudo do miocárdio, angina, acidente vascular cerebral e síndrome de Sneddon), comorbidades (hipertensão arterial e dislipidemia), estilo de vida (atividade física e tabagismo atual e pregresso), bem como o uso de medicações (corticóide atual e pregresso, estatina, cloroquina) ambos os grupos não apresentaram diferenças significantes (p=NS). Em relação à freqüência de anticorpos antifosfolípides, as mulheres apresentaram maior positividade de anticardiolipina IgM (76,3 vs. 36,4%, p=0,025) e positividade de pelo menos um anticorpos (anticardiolipina IgG ou IgM) (84,2 vs. 45,5%, p=0,016) do que os homens. Por outro lado, a freqüência de positividade de anticoagulante lúpico e anticardiolipina IgG isolada, bem como as médias de anticardiolipina IgG e IgM não diferiram significativamente entre os dois grupos (p=NS). Conclusão: Mulheres com SAFP apresentam uma maior frequência de tromboembolismo pulmonar e positividade ä anticardiolipina IgM do qeu os homens com essa doença. Esse estudo demontrou que existem diferenças relacionadas ao gênero sexual em pacientes com SAFP que podem estar relacionadas a alteraçoes dos hormônios sexuasis.
Palavras-chaves: síndrome antifosfolípide, sexo, gênero sexual, manifestações clínicas
Título resumido: Gênero sexual na SAF primária
Introdução
É notoriamente conhecida a maior freqüência de doenças auto-imunes sobre o sexo feminino, corroborada por dados clínicos e experimentais, sendo o protótipo mais conhecido o lúpus eritematoso sistêmico, onde se observa uma predominância feminina de nove mulheres para cada homem acometido(1). A influência do estrogênio parece ser um fator de importância relacionado a essa disparidade, visto que o lúpus aparece principalmente após a menarca da mulher e sua incidência tende a reduzir até se igualar à masculina após a menopausa(2,3).
A síndrome antifosfolípide (SAF) é uma trombofilia auto-imune adquirida caracterizada pela presença de tromboses vasculares e/ou eventos obstétricos, acompanhada ou não de plaquetopenia na vigência de níveis moderados e persistentes de anticorpos antifosfolípides(4). Sabe-se que a proporção mulher:homem nesta síndrome varia de 2:1 a 5:1(5,6), entretanto só existe um único estudo na literatura inglesa que avaliou a influência do sexo sobre as manifestações da doença e o mesmo incluiu tanto mulheres pré-menopausadas quanto pós-menopausadas(7).
O objetivo do presente estudo foi avaliar a influência do gênero sexual sobre as manifestações clínicas e laboratoriais de uma população com síndrome antifosfolípide primária, comparando homens com mulheres exclusivamente no período pré-menopausa.
Pacientes e métodos
Neste estudo, foram incluídos 49 pacientes, de ambos os sexos, com idade superior a 18 anos, com diagnóstico de SAF primária, segundo os critérios de Sapporo(8). Esses pacientes são acompanhados no ambulatório de SAF do Serviço de Reumatologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FMUSP). Todas as mulheres se encontravam na fase pré-menopausa, com seu ritmo menstrual presente há pelo menos 6 meses.
Na consulta de avaliação deste trabalho foram colhidos os dados utilizados neste trabalho, bem como procedida à revisão dos prontuários médicos. Os eventos clínicos arteriais e venosos foram todos confirmados por métodos de imagens, seja ultrassom Doppler, cintilografia pulmonar de ventilação-perfusão, tomografia computadorizada, ressonância nuclear magnética (RNM), arteriografia, angiotomografia e angio-RNM. A plaquetopenia foi definida como níveis de plaquetas < 100.000/mm3, por pelo menos duas ocasiões consecutivas. Foram avaliadas também a presença de comorbidades, seja hipertensão arterial sistêmica (PA >140x90mmHg ou uso de medicação anti-hipertensiva), presença de dislipidemia e medicamentos em uso. Os anticorpos antifosfolípide utilizados para esse estudo foram aqueles realizados pelo paciente que se encontravam positivos e os mesmos utilizados para o diagnóstico da síndrome.
Análise estatística: os resultados foram apresentados em médias e desvios-padrão. A análise estatística foi realizada no programa GraphPad InStat versão 2.00 e utilizados os testes t de Student para comparação das médias e teste exato de Ficher para as freqüências. Os resultados foram considerados como tendo valor significativo quando p < 0,05.
Resultados
A média de idade de todos os 49 pacientes com SAF foi de 35,1 ± 8,5 anos, sendo 38(77,6%) mulheres e 11(22,4%) homens, e 75,5% da cor branca. O tempo médio de duração da doença foi de 66,4 ± 60,7 meses. Em relação aos eventos vasculares, 44,9% tiveram tromboses arteriais, 49% tromboses venosas e 14,3% apresentaram plaquetopenia.
Comparando-se o grupo de mulheres em relação ao grupo de homens, verificou-se que em relação à altura as mulheres foram significativamente menores em relação aos homens (159,2 ± 6,2 vs. 172 ± 8,9cm, p < 0,0001). Não foram observadas diferenças significativas em relação à idade (39,4 ± 10,9 vs. 36,2 ± 11,6 anos, p=0,65), freqüência de cor branca (77 vs. 63,6%, p=0,43), peso (73,8 ± 20,5 vs. 74,6 ± 21,7 kg, p=0,90), altura (158,5 ± 7,41 vs. 160,4 ± 6,4cm, p=0,38), índice de massa corporal (29,2 ± 7,32 vs. 28,9 ± 7,85 kg/m2, p=0,89), bem como em relação ao tempo de doença (64,4 ± 52,2 vs. 71 ± 60,3 meses, p=0,70) (Tabela 1).
Em relação às manifestações clínicas da doença, as mulheres com SAF apresentaram uma elevada freqüência de tromboembolismo pulmonar em comparação aos homens (34,2% vs. 0, p=0,024). Ambos os gêneros de pacientes foram similares em relação às outras manifestações clínicas da doença, seja eventos arteriais, venosos não tromboembolismo pulmonar, plaquetopenia, acidente vascular cerebral, síndrome de Sneddon, isquemia de extremidades, infarto agudo do miocárdio, angina, trombose venosa profunda, hipertensão arterial sistêmica, dislipidemia e osteonecrose (p=NS). O estilo de vida também não diferiu em ambos os grupos, em relação à freqüência de prática de atividade física, tabagismos pregresso e atual (p=NS) (Tabela 2).
Os dois grupos de pacientes foram similares em relação ao uso das seguintes medicações: corticóides (uso atual e pregresso), cloroquina, varfarin, estatinas e ácido acetilsalicílico (p=NS) (Tabela 3).
As mulheres apresentaram uma positividade maior de anticorpos anticardiolipina IgM (76,3 vs. 36,4%, p=0,025) em relação aos homens, bem como de positividade de pelo menos um anticorpo anticardiolipina IgG ou IgM (84,2 vs. 45,5%, p=0,016). A freqüência dos outros anticorpos antifosfolípides nos dois grupos de pacientes foi comparável, seja anticardiolipina IgG ou anticoagulante lúpico (p=NS), bem como em relação à média de anticardiolipina IgG (33,9 ± 45,8 vs. 38,9 ± 49,4 GPL, p=0,53) e anticardiolipina IgM (25,7 ± 38,5 vs. 31,7 ± 41,1 MPL, p=0,64) (tabela 4).
Discussão
O presente estudo demonstrou que existem particularidades de manifestações clínicas e de anticorpos antifosfolípides quando os pacientes homens com síndrome antifosfolípide primária são comparados com as mulheres pré-menopausa.
Tanto dados de estudos clínicos quanto os experimentais sugerem que a auto-imunidade por ser influenciada pelo gênero sexual. Nesse sentido, a reatividade imune parece ser maior em fêmeas do que nos machos, além disso, os linfócitos e macrófagos das mulheres parecem ter uma resposta a mitógeno atividade apresentadora de antígenos maior que a dos machos(1). Outros achados interessantes são que os níveis de imunoglobulinas são mais elevados em fêmeas do que nos machos, bem como a produção de anticorpos frente a estímulos antigênicos primários e secundários parece ser maior nas fêmeas. Esses dados sugerem que os hormônios sexuais parecem ter um papel regulatório sobre o sistema imune(1).
Diversas condições poderiam ter influenciado o resultado deste estudo e, aquelas que se foram possíveis de se controlar, foram eliminadas do desenho deste estudo. Neste sentido, a concomitância com o lúpus eritematoso sistêmico poderia ter influenciado o espectro de manifestações aqui encontradas, desde que diversos estudos já demonstraram existir padrões de doenças distintos para os homens e mulheres com lúpus(9). A menopausa poderia também ter sido um fator crítico e não foi excluída no estudo prévio que avaliou o efeito do gênero sexual nas manifestações de SAF(7). Sabe-se que as mulheres pós-menopausa têm uma incidência de aparecimento do lúpus semelhante as do homem, portanto essa população foi excluída do nosso estudo.
O achado no presente trabalho de que as mulheres com SAF têm, uma maior prevalência de tromboembolismo pulmonar é um achado novo na literatura. O único estudo prévio com desenho semelhante ao nosso encontrou resultados distintos, revelou que as mulheres com SAF apresentam maior risco de acidente vascular cerebral e os homens têm maior risco de complicações gastrintestinais(7). Esse estudo avaliou pacientes tanto na pré quanto na pós-menopausa, portanto os resultados podem não ser exatamente aqueles encontrados quando se avalia uma população com sua capacidade ovariana funcionante e estrogênio em níveis adequados.
O outro estudo que avaliou as diferenças clínicas relacionadas ao gênero sexual realizou uma comparação entre 29 homens com SAFP e 44 homens com lúpus eritematosos sitêmico, tendo um desenho completamente distinto da idéia de se avaliar a influêncai dos exo sobre manifestações clínico-laboratoriais da doença. Os autores encontraram características prórpias de cada doença predominado em cada uma delas, por exemplo, o grupo com SAF apresentou maistrombose venosa e tromboembolismo pulmonar; enquanto no grupod e lúpus os achados predominantes foram envolvimentos renal, cutâneo e articula(10).
A literatura de tromboembolismo pulmonar na população geral revela que existem padrões distintos em relação ao sexo nesta manifestação. Nesse sentido, o estudo de Dursunoglu et al.mostrou que os escores de eletrocardiografia e de gravidade foram maiores no grupo feminino em relação aos homesn(11). Por outro lado, o estudo de Borrero et al demonstrou que as mulheres têm uma mortalidade em 30 dais menor devido à embolia pulmonar do que os homens(12) e o estudo de Geibel et al demonstrou que as mulheres parecem se beneficiar menos de procedimento trombolítico para embolia pulmonar em termos de sobrevida e de recorrrência do tromboembolismo e estão expostas a um risco aumentado de sangramento em comparação à população masculina(13).
A diferença de estatura entre os homens e mulheres pode ser facilmente explicada analisando-se os dados da pesquisa de Orçamentos familiares do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística que revelaram que a média de altura do homem urbano brasileiro é de 1,70m e da mulher 1,58m(14). Ficando, portanto, a nosa amostra na média de altura do homem e mulher brasileiros, respctivamente.
Este estudo mostrou que existe uma distinção de manifestação clínica entre os gêneros sexuais em pacientes com síndrome antifosfolípide primária, caracterizado por uma maior freqüência de tromboembolismo pulmonar em mulheres e uma maior freqüência de anticorpos anticardiolipina IgM nesta população feminina em comparação aos homens com esta síndrome. | Translation - English
(Standardized for submission to the journal Lupus)
Influence of Gender on the Clinical and Biochemical Spectra of Patients with Primary Antiphospholipid Antibody Syndrome (Hughes Syndrome)
Summary
The present study aimed to evaluate the differences between males and females in the clinical and biochemical manifestations of primary antiphospholipid antibody syndrome (PAPS). This cross-sectional study involved 49 patients (38 premenopausal females and 11 males) diagnosed with PAPS (according to the Sapporo criteria). Demographic data, clinical data, medications used and antiphospholipid antibodies were analyzed. The two groups of patients were statistically similar regarding age, race, weight and body mass index. However, males were significantly taller than were females (172 ± 8.9 vs. 159.2 ± 6.2 cm, p < 0.0001). The duration of disease was similar for females and males (70.11 ± 58.4 and 52.2 ± 70.2 months, respectively, p = 0.21). The prevalence of pulmonary thromboembolism was higher in females than in males (34.2% vs. 0.0%, p = 0.024). Regarding the other PAPS manifestations (arterial events, venous events, deep venous thrombosis, thrombocytopenia, acute myocardial infarction, angina, cerebrovascular accidents and Sneddon syndrome), comorbidities (arterial hypertension and dyslipidemia), lifestyle (physical activity, previous smoking and current smoking) and the use of medications (current and previous use of corticosteroids, as well as the use of statins or chloroquine), the two groups were statistically similar (p > 0.05). More females than males tested positive for IgM anticardiolipin antibodies (76.3% vs. 36.4%, p = 0.025) or for at least one of the antiphospholipid antibodies tested (either IgM anticardiolipin or IgG anticardiolipin—84.2% vs. 45.5%, p = 0.016). However, the two groups were similar regarding the frequency of positivity for lupus anticoagulant and isolated IgG anticardiolipin, as well as regarding mean levels of IgG and IgM anticardiolipin (p > 0.05). We concluded that, among PAPS patients, the frequency of pulmonary thromboembolism and of positivity for IgM anticardiolipin is higher in females than in males. Our findings show that there are gender differences in PAPS, differences that might be related to alterations in sex hormones.
Key words: antiphospholipid syndrome, sex, gender, clinical manifestations
Running title: Gender and primary APS
Introduction
It is well known that autoimmune diseases occur more frequently in females, a fact that is corroborated by clinical and experimental data. The most widely known prototype autoimmune disease is systemic lupus erythematosus, which affects females and males at a ratio of 9:1.1 The influence of estrogen seems to be a key factor in such gender disparity, since the onset of lupus occurs principally after menarche, and the incidence of lupus in females tends to decrease with age, postmenopausal women presenting rates comparable to those observed in men.2,3
Antiphospholipid antibody syndrome (APS) is an acquired thrombophilia characterized by the presence of vascular thrombosis and obstetric complications or a combination of these two; it can be accompanied by thrombocytopenia when moderate, persistent levels of antiphospholipid antibodies are present.4 It is known that APS affects females and males at a ratio that varies from 2:1 to 5:1.5,6 However, only one study in the English-language literature has evaluated the influence of gender on the manifestations of this disease, and that study involved premenopausal and postmenopausal women.7
The objective of the present study was to evaluate the influence of gender on the clinical and biochemical manifestations of primary APS in a population of males and premenopausal females.
Patients and methods
The present study included 49 patients (11 males and 38 females), aged 18 years or older, diagnosed with primary APS according to the Sapporo criteria.8 All patients were under treatment at the APS outpatient clinic of the Department of Rheumatology of the University of São Paulo School of Medicine Hospital das Clínicas, in São Paulo, Brazil. All female patients were in the premenopausal period and had been having menstrual cycles for at least six months.
The data used herein were collected during the first medical appointment after enrollment in the study, at which time the medical charts were reviewed. All clinical vascular events were confirmed through imaging methods that included Doppler ultrasound, ventilation/perfusion lung scintigraphy, computed tomography, nuclear magnetic resonance imaging, arteriography, angiotomography and magnetic resonance angiography. Thrombocytopenia was defined as having a platelet count < 100,000/mm3 on at least two consecutive occasions. We also evaluated the presence of comorbidities, such as systemic arterial hypertension (AP ≥ 140/90 mmHg or being treated with antihypertensive medication) and dyslipidemia, as well as the use of medications. The antiphospholipid antibodies analyzed in the present study were those for which the patients evaluated had previously tested positive and which had been used for the diagnosis of APS.
Statistical analysis
The results of the present study are presented as means and standard deviations. Statistical analysis was performed using the software GraphPad InStat, version 2.0 (GraphPad Software Inc., San Diego, CA, USA). The Student's t-test was used to compare the means, and Fisher's exact test was used to compare the frequencies. Values of p < 0.05 were considered statistically significant.
Results
The mean age of the 49 patients with APS was 35.1 ± 8.5 years. Of the patients investigated, 38 (77.6%) were female, 11 (22.4%) were male. Thirty-seven (75.5%) of the patients were White. Mean duration of disease was 66.4 ± 60.7 months. Regarding vascular events, 44.9% of the patients presented arterial thrombosis, 49.0% presented venous thrombosis, and 14.3% presented thrombocytopenia.
Males were significantly taller than were females (172 ± 8.9 cm vs. 159.2 ± 6.2 cm; p < 0.0001). The results presented in Table 1 show that no significant differences were observed regarding age (39.4 ± 10.9 years for females and 36.2 ± 11.6 years for males, p = 0.65), race (77.0% white females and 63.6% white males, p = 0.43), weight (73.8 ± 20.5 kg for females and 74.6 ± 21.7 kg for males, p = 0.90), height (158.5 ± 7.41 cm for females and 160.4 ± 6.4 cm for males, p = 0.38), body mass index (29.2 ± 7.32 kg/m2 for females and 28.9 ± 7.85 kg/m2 for males, p = 0.89) or duration of disease (64.4 ± 52.2 months for females and 71 ± 60.3 months for males, p = 0.70).
The results presented in Table 2 show that, regarding the clinical manifestations of the disease, pulmonary thromboembolism was more common in females than in males (34.2% vs. 0.0%; p = 0.024). Regarding the other clinical manifestations of the disease (arterial events, venous events other than pulmonary thromboembolism, thrombocytopenia, cerebrovascular accident, Sneddon syndrome, extremity ischemia, acute myocardial infarction, angina, deep venous thrombosis, systemic arterial hypertension, dyslipidemia and osteonecrosis), the two groups of patients were statistically similar (p > 0.05). Regarding lifestyle (frequency of physical activity, history of smoking and current smoking), males and females were also similar (p > 0.05).
The data presented in Table 3 show that male and female patients were similar regarding the use of corticosteroids (current and previous use), chloroquine, warfarin, statins and acetylsalicylic acid (p > 0.05).
Positivity for IgM anticardiolipin antibodies was more common among females than among males (76.3% vs. 36.4%; p = 0.025) or to at least one of the anticardiolipin antibodies tested (IgG or IgM, 84.2% vs. 45.5%; p = 0.016). Table 4 shows that the two groups of patients were comparable regarding the frequency of positivity for IgG anticardiolipin antibody and for lupus anticoagulant (p > 0.05). Males and females were also similar regarding mean IgG anticardiolipin (33.9 ± 45.8 GPL vs. 38.9 ± 49.4 GPL, p = 0.53) and mean IgM anticardiolipin (25.7 ± 38.5 MPL vs. 31.7 ± 41.1 MPL, p = 0.64).
Discussion
Our findings show that, among patients with APS, there are differences between males and premenopausal females in terms of the clinical manifestations of APS and positivity for antiphospholipid antibodies.
Data from clinical and experimental studies suggest that autoimmunity is affected by gender. Immunoreactivity appears to be more pronounced in females than in males; in addition, lymphocytes and monocytes seem to show higher antigen-presenting activity and mitogenic response in females than in males.1 Immunoglobulin levels are higher in females than in males, and antibody production in response to primary and secondary antigen stimulation seems to be more pronounced in females. These data suggest that sex hormones play a role in regulating the immune system.1
Various factors might have affected the results of the present study, and the ones we were able to identify were eliminated from the study design. The co-occurrence of primary APS and systemic lupus erythematosus might have influenced the range of manifestations observed in the present study, since various studies have shown that the disease pattern differs between males and females with lupus.9 Menopause might also have been a critical factor in the present study. In a previous study evaluating the effect of gender on the manifestations of APS,7 this factor was not excluded. It is known that the incidence of lupus among postmenopausal women is similar to that observed in males, which is why such women were excluded from the present study.
Our finding that women with APS have a higher prevalence of pulmonary thromboembolism is new in the literature. The only previous study that had a design similar to that of the present study yielded different results, revealing that women with APS are at a higher risk for cerebrovascular accidents and that males are at a higher risk for gastrointestinal complications.7 That study analyzed premenopausal and postmenopausal patients, and the results obtained might therefore be different from those obtained when investigating a population with appropriate estrogen levels and normal ovarian function.
Another study analyzing the clinical differences regarding gender compared 29 males with primary APS and 44 males with systemic lupus erythematosus, a study design that would not allow the influence of gender on the clinical and biochemical manifestations of the disease to be investigated. The authors found specific characteristics for each disease. In the group with primary APS, there were more cases of venous thrombosis and pulmonary thromboembolism, whereas the principal findings in the group with systemic lupus were renal, cutaneous and articular.10
The literature regarding pulmonary thromboembolism in the general population shows that this manifestation follows distinct patterns for each gender. In this context, the study conducted by Dursunoglu et al. showed that electrocardiogram and severity scores were higher in females than in males.11 However, the study conducted by Borrero et al. showed that 30-day mortality due to pulmonary thromboembolism is lower in females than in males.12 The study conducted by Geibel et al. showed that, regarding survival and recurrence rates, females seem to benefit less from thrombolysis than do males and are at a higher risk of bleeding during the procedure.13
The difference in the height of males and females in the present study can be easily explained by analyzing the results of the Family Budget Survey, carried out by the Brazilian Institute of Geography and Statistics, according to which the mean height of urban males and females in Brazil is 1.70 m and 1.58 m, respectively.14 Therefore, the mean heights in our sample were within the average ranges for Brazilian males and females.
Our data show that APS has distinct clinical manifestation in males and females, characterized by the fact that, within the population investigated, the incidence of pulmonary thromboembolism and the frequency of positivity for IgM anticardiolipin antibodies were higher among the females than among the males.
[TABLES AND FIGURES DO NOT DISPLAY PROPERLY HERE AND HAVE THEREFORE BEEN OMITTED.] | Portuguese to English: Análise da expressão da proteína NY-ESO–1 como fator prognóstico de pacientes com melanoma
General field: Medical
Detailed field: Medical (general) | Source text - Portuguese
Análise da expressão da proteína NY-ESO–1 como fator prognóstico de pacientes com melanoma
RESUMO
INTRODUÇÃO:
O câncer é a doença que mais mata pessoas com idade abaixo de 85 anos e é um problema de saúde pública nos países desenvolvidos. A imunoterapia contra o câncer é considerada uma promessa de tratamento eficaz e específico e tem sido amplamente explorada pela indústria farmacêutica. O desenvolvimento de vacinas terapêuticas contra o câncer tem sido uma das principais áreas de pesquisa do Instituto Ludwig.
OBJETIVOS:
1. Determinar a freqüência de expressão da proteína NY-ESO 1 no melanoma.
2. Correlacionar a expressão de NY-ESO 1 com a gravidade e a evolução do melanoma.
MÉTODOS:
O presente estudo é observacional do tipo transversal.
Serão selecionados 40 pacientes, consecutivamente, do Ambulatório de Tumores do Departamento de Dermatologia do HC-FMUSP. Seus prontuários serão revisados e as lâminas de seus exames anátomo-patológicos serão analisadas por imunohistoquímica para o antígeno NY-ESO 1, com anticorpos fornecidos pelo Instituto Ludwig. Através dos dados do prontuário, obteremos o índice de Breslow, o tempo de seguimento, o tempo livre de doença e a mortalidade. Outros 40 pacientes, 20 com diagnóstico de nevos melanocíticos e 20 com diagnóstico de nevos displásicos serão controles negativos da imunohistoquímica.
Análise da expressão da proteína NY-ESO –1 como fator prognóstico de pacientes com melanoma
1. Introdução
O câncer é a doença que mais mata pessoas com idade abaixo de 85 anos, sendo o principal problema de saúde pública dos países desenvolvidos. Tanto a incidência, como a mortalidade estão aumentando nos países em desenvolvimento. Oitenta por cento das mortes por câncer ocorrem nestes países. O câncer poder tornar-se um impedimento ao desenvolvimento socio-econômico em nações economicamente emergentes. No Brasil, as estimativas para o ano de 2008, e válidas também para o ano de 2009, apontam que ocorrerão cerca de 500.000 casos novos de câncer.
A imunoterapia contra o câncer é considerada uma promessa de tratamento eficaz e específico e tem sido amplamente explorada pela indústria farmacêutica. As abordagens imunoterapêuticas para o combate do câncer incluem, até o momento, a transferência passiva de anticorpos, a transferência adotiva de células T e as vacinas terapêuticas. O desenvolvimento de vacinas terapêuticas contra o câncer tem sido uma das principais áreas de pesquisa do Instituto Ludwig, iniciada no início da década de 90 com a identificação do primeiro antígeno tumoral, denominado MAGE-1, reconhecido especificamente por células T CD8 de um paciente com melanoma.
1.1 Antígenos Câncer-Testis (CT)
A principal característica dos antígenos CT é a sua restrita expressão nas células germinativas do testículo adulto e do ovário fetal dentre os tecidos normais e sua expressão aberrante em tumores de diferentes tipos histológicos. Os antígenos CT são capazes de induzir resposta imune humoral e celular em pacientes com câncer e, devido a essa imunogenicidade e ao restrito padrão de expressão, são considerados candidatos ideais para o desenvolvimento de vacinas terapêuticas contra o câncer.
Ensaios clínicos nos quais antígenos CT são utilizados como alvo para o desencadeamento da resposta imune anti-tumoral já estão em andamento e são financiados pelo Instituto Ludwig.
1.2 O antígeno NY-ESO-1
O antígeno NY-ESO-1 é um dos antígenos CT melhor caracterizados. A expressão de NY-ESO-1 é detectada em 20 a 30% dos tumores de pulmão, esôfago, fígado, estômago, próstata, ovário, bexiga e melanomas. Esta expressão é mais freqüente em tumores de estágios mais avançados e parece estar associada a um pior prognóstico. Esses dados sugerem que a expressão desse antígeno possa estar associada à agressividade do tumor ou a uma menor suscetibilidade ao tratamento quimio e radioterápico. O antígeno NY-ESO-1 é também o mais imunogênico dos antígenos tumorais conhecidos até o momento.
O NY-ESO-1 é considerado o antígeno mais promissor para o desenvolvimento de vacinas terapêuticas. Mais de 34 ensaios clínicos utilizando diferentes formulações de vacinas (peptídeos, proteína recombinante, vetores bacterianos e virais e diferentes adjuvantes) com o antígeno NY-ESO-1 foram e estão sendo realizados no momento.
Nestes ensaios, uma das prioridades tem sido o monitoramento da resposta imune dos pacientes após as imunizações. Esse monitoramento imunológico permite a comparação entre os diferentes ensaios e a identificação de formulações de vacina e estratégias de imunização mais eficazes e capazes de induzir uma resposta humoral e celular integrada. A formulação de vacina mais utilizada para o antígeno NY-ESO-1 é a com peptídeos HLA-A2 sintéticos em combinação com diferentes adjuvantes (CpG, Adjuvante incompleto de Freund, GM-CSF, IL2). Tais formulações já foram testadas em pacientes com tumores de ovário, pulmão, melanoma e sarcoma sinovial. Os resultados mais promissores foram obtidos nos ensaios com a proteína NY-ESO-1 recombinante expressa em E. coli, a qual foi capaz de induzir uma resposta imune humoral e celular integrada nos pacientes imunizados.
Num ensaio duplo-cego com placebo, a proteína recombinante NY-ESO-1 foi utilizada em conjunto com o adjuvante ISCOMATRIX (partículas encapsuladoras compostas por lipídeos e saponina) para a imunização de pacientes com melanoma e induziu resposta imune integrada em todos os pacientes imunizados com NY-ESO-1/iscomatrix. Esta formulação está licenciada sem exclusividade de uso pelo Instituto Ludwig para a GSK (Glaxo Smith Klein). A NY-ESO-1/iscomatrix esta em testes de fase II em pacientes com melanoma e há ensaios em andamento com a NY-ESO-1 em combinação com os adjuvantes BCG e CHP (cholesterol-bearing hydrophobized pullulan) para a imunização de pacientes com tumores de bexiga.
1.3 Melanoma
O melanoma resulta da transformação maligna de melanócitos, normalmente situados na epiderme, derme ou epitelio mucoso; de células névicas melanocíticas em lesões precursoras de nevos atípicos ou congênitos; ou, raramente, de melanócitos em sítios viscerais. Recentemente, tem recebido considerável atenção e estudos, devido ao aumento nas taxas de incidência e no número de mortes decorrentes da doença em todo o mundo. No estágio atual, a cirurgia dos melanomas diagnosticados em seus estadios iniciais é curativa para a maioria dos pacientes, enquanto que, para os estádios mais avançados temos pouco sucesso.
2. Objetivo
Os objetivos do estudo são:
1. Determinar a freqüência da expressão de NY-ESO-1 no melanoma
2. Correlacionar a expressão de NY-ESO-1 com a gravidade e a evolução do melanoma
3. Material e Métodos
O presente estudo é observacional do tipo transversal.
Serão selecionados 40 pacientes, consecutivamente, do Ambulatório de Tumores do Departamento de Dermatologia do HC-FMUSP. Seus prontuários serão revisados e as lâminas de seus exames anátomo-patológicos serão analisadas por imunohistoquímica para o antígeno NY-ESO 1, com anticorpos fornecidos pelo Instituto Ludwig. Através dos dados do prontuário, obteremos o índice de Breslow, o tempo de seguimento, o tempo livre de doença e a mortalidade. Outros 40 pacientes, 20 com diagnóstico de nevos melanocítico e 20 com diagnóstico de nevos displásicos serão controles negativos da imunohistoquímica.
Pretendemos com o estudo verificar a freqüência de expressão da proteína NY-ESO 1 no melanoma e sua possível associação com o Índice de Breslow e a evolução do melanoma
3.1 Imuno-histoquímica
A expressão da proteína NY-ESO-1 nos exames anatomopatologicos dos tumores será determinada por técnica de imuno-fluorescência. O Instituto Ludwig ficará responsável pelo fornecimento de anticorpos monoclonais anti NY-ESO-1 para avaliar a expressão do antígeno nos espécimes tumorais através de imuno-histoquímica. Além dos 40 pacientes com melanoma, outros 40 pacientes, 20 com nevos melanocíticos e 20 com nevos displásico serão utilizados como controles negativos da imuno-histoquímica. | Translation - English
(Target journal unknown; ICMJE standards employed)
Protein expression of NY-ESO-1 as a prognostic factor in patients with melanoma
ABSTRACT
INTRODUCTION:
Cancer is the leading cause of death among individuals up to 85 years of age and is a major public health problem in developed countries. Cancer immunotherapy holds the promise of being an effective and specific treatment. As such, it has been extensively investigated by the pharmaceutical industry. At the Ludwig Institute for Cancer Research in San Diego, California, the development of therapeutic vaccines against cancer has long been one of the principal lines of research.
OBJECTIVES:
1. To determine the frequency of NY-ESO-1 protein expression in melanoma
2. To correlate NY-ESO-1 protein expression with the severity and progression of melanoma
METHODS:
This will be a cross-sectional observational study. A total of 40 consecutive patients will be selected from among the patients treated at the Cancer Outpatient Clinic of the Department of Dermatology at the University of São Paulo School of Medicine Hospital das Clínicas, located in the city of São Paulo, Brazil. The medical charts will be reviewed, and the slides used for anatomopathological examination will be analyzed through immunohistochemistry for the NY-ESO-1 antigen, the antibodies being provided by the Ludwig Institute for Cancer Research. Based on the data obtained from the medical charts, we will determine the Breslow index, the length of the follow-up period, the length of the disease-free period and the mortality rate. Another 40 patients, of whom 20 were diagnosed with melanocytic nevus and 20 were diagnosed with dysplastic nevus, will be recruited for use as negative controls in the immunohistochemical studies.
Protein expression of NY-ESO-1 as a prognostic factor in patients with melanoma
1. Introduction
Cancer is the leading cause of death among individuals up to 85 years of age and is a major public health problem in developed countries. Cancer incidence and mortality are increasing in developing countries, which account for 80% of all cancer deaths. Cancer could become an obstacle to the socioeconomic development of countries with emerging economies. In Brazil, the estimates for 2008 (also valid for 2009) indicate that approximately 500,000 new cases of cancer will occur.
Cancer immunotherapy has been extensively studied by the pharmaceutical industry, because it holds the promise of being an effective and specific treatment. Immunotherapeutic approaches to cancer currently include passive transfer of antibodies, adoptive transfer of T cells and the use of therapeutic vaccines. The development of therapeutic vaccines against cancer has long been one of the principal lines of research at the Ludwig Institute for Cancer Research (LICR) in San Diego, California. The development of therapeutic vaccines against cancer began in the early 1990s, when the first tumor antigen, designated MAGE-1, was identified, being specifically recognized by CD8 T cells collected from a patient with melanoma.
1.1. Cancer-testis antigens
The principal characteristic of cancer-testis (CT) antigens is that they are normally expressed only in the germ cells of the adult testis and of the fetal ovary and are aberrantly expressed in tumors of different histological types. In cancer patients, CT antigens can induce humoral and cellular immune responses. Due to this immunogenicity and to their limited pattern of expression, these antigens are considered the ideal candidates for the development of therapeutic vaccines against cancer.
The LICR is currently funding clinical trials that employ CT antigens as targets for the triggering of an antitumor immune response.
1.2. The NY-ESO-1 antigen
The NY-ESO-1 antigen is one of the best-characterized CT antigens. The NY-ESO-1 antigen is expressed in 20–30% of all tumors of the lung, esophagus, liver, stomach, prostate, ovary, bladder and skin (melanomas). Such expression is more common in advanced-stage tumors and seems to be associated with a worse prognosis. These data suggest that NY-ESO-1 antigen expression is associated with tumor aggressiveness or with lower sensitivity to chemotherapy and radiotherapy. The NY-ESO-1 antigen is also the most immunogenic of the tumor antigens identified to date.
The NY-ESO-1 antigen is considered the most promising antigen for the development of therapeutic vaccines. More than 34 clinical trials using the NY-ESO-1 antigen in a number of vaccine formulations (with peptides, recombinant protein, bacterial/viral vectors and various adjuvants) have been conducted or are still underway.
In these trials, one of the priorities has been the monitoring of the autoimmune response of patients after immunization. This immunological monitoring allows the comparison between the different trials, as well as the identification of more effective vaccine formulations and immunization strategies that can induce an integrated humoral and cellular response. The most widely used NY-ESO-1 vaccine formulation is that comprising synthetic human leukocyte antigen A2 peptides in combination with different adjuvants (CpG oligodeoxynucleotides, Freund’s incomplete adjuvant, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor and interleukin 2). These formulations have already been tested in patients with melanoma or synovial sarcoma, as well as in those with tumors of the ovaries or lungs. The most promising results were obtained in trials using a vaccine consisting of recombinant NY-ESO-1 protein expressed in Escherichia coli. Patients immunized with that vaccine presented an integrated humoral and cellular response.
In a double-blind, placebo-controlled trial, recombinant NY-ESO-1 protein was used in combination with the ISCOMATRIX® (CSL Behring, King of Prussia, PA, USA) adjuvant (encapsulating particles composed of lipids and saponin) for the immunization of patients with melanoma. This vaccine, designated the NY-ESO-1/iscomatrix vaccine, induced an integrated immune response in all of the patients in whom it was applied. The LICR has licensed this formulation to GlaxoSmithKline for non-exclusive use. The NY-ESO-1/iscomatrix vaccine is currently being tested in phase II clinical trials involving patients with melanoma. Trials testing NY-ESO-1 in combination with the adjuvants bacillus Calmette-Guérin and cholesterol-bearing hydrophobized pullulan for the immunization of patients with bladder cancer are underway.
1.3. Melanoma
Melanoma results from malignant transformation of one of the following: melanocytes, normally located in the epidermis, dermis or mucous epithelium; melanocytic nevus cells in precursor lesions of atypical or congenital nevus; and, more rarely, melanocytes in visceral sites. Due to the worldwide increase in the incidence rates and in the number of deaths from melanoma, it has recently been the object of considerable attention and of various studies. Currently, surgical management of melanoma diagnosed in the early stages is curative for most patients, whereas surgical management of melanoma in the more advanced stages is less successful.
2. Objectives
The objectives of the study are as follows:
1. To determine the frequency of NY-ESO-1 expression in melanoma
2. To correlate NY-ESO-1 expression with the severity and progression of melanoma
3. Material and Methods
This will be a cross-sectional observational study.
A total of 40 consecutive patients will be selected from among the patients treated at the Cancer Outpatient Clinic of the Department of Dermatology at the University of São Paulo School of Medicine Hospital das Clínicas, in the city of São Paulo, Brazil. The medical charts will be reviewed, and the slides used for anatomopathological examination will be analyzed through immunohistochemistry for the NY-ESO-1 antigen, the antibodies being provided by the LICR. Based on the data obtained from the medical charts, we will determine the Breslow index, the length of the follow-up period, the length of the disease-free period and the mortality rate. Another 40 patients, 20 with a diagnosis of melanocytic nevus and 20 with a diagnosis of dysplastic nevus, will be recruited for use as negative controls in the immunohistochemical studies.
The purpose of our study is to determine the frequency of NY-ESO-1 protein expression in melanoma, as well as to determine whether NY-ESO-1 correlates with the Breslow index and the progression of melanoma.
3.1. Immunohistochemistry
The expression of the NY-ESO-1 protein in tumor samples submitted to anatomopathological examination will be determined by immunofluorescence. The LICR will provide monoclonal anti-NY-ESO-1 antibodies that will be used to evaluate, through immunohistochemistry, the expression of the antigen in tumor samples. In addition to the 40 melanoma patients, another 40 patients, 20 with a diagnosis of melanocytic nevus and 20 with a diagnosis of dysplastic nevus, will be recruited for use as negative controls in the immunohistochemical studies.
[TABLES AND FIGURES DO NOT DISPLAY PROPERLY HERE AND HAVE THEREFORE BEEN OMITTED.] | Portuguese to English: GRUPOS DE PESQUISA DE EDUCAÇÃO EM ENFERMAGEM DO BRASIL
General field: Medical
Detailed field: Medical: Health Care | Source text - Portuguese
GRUPOS DE PESQUISA DE EDUCAÇÃO EM ENFERMAGEM DO BRASIL
GROUPS RESEARCH IN NURSING EDUCATION
ABSTRACT
Objetivo: Caracterizar os Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem (GPEE) do Brasil quanto à sua organização. Método: Pesquisa do tipo documental, descritiva e exploratória, quantitativa. Os dados foram coletados no Banco de Dados e Estatísticas do Portal Online do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Brasil – censo 2006. Como o conteúdo disponibilizado é de caráter público, este estudo não foi submetido ao Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos. Resultados: O Brasil apresenta 47 GPEE com 412 pesquisadores, dos quais 91% apresentam título de mestrado, doutorado ou pós-doutorado. Dos 307 estudantes, 92% são graduandos de Enfermagem, porém apenas 9% são bolsistas de iniciação científica, estando concentrados nas Regiões Sul e Sudeste do país. Entre os 112 técnicos, 75% encontram-se na área de Enfermagem, 46% possuem titulação de mestre ou doutor e 26% atuam na docência e na assistência. Conclusão: No Brasil, há um número expressivo de GPEE que contribuem significativamente na produção de conhecimento no setor, em nível latino-americano. Neste panorama, muitos desafios necessitam ser superados como a frágil interdisciplinaridade, a limitada integração ensino-serviço, o baixo fomento de bolsas de iniciação científica, mestrado e doutorado, e as significativas desigualdades no acesso e desenvolvimento de pesquisas nas diferentes regiões geográficas do país. Relevância da Investigação: Conhecer a organização dos GPEE no Brasil é fundamental para superar as fragilidades e estimular a formulação de políticas de desenvolvimento para o setor de pesquisa em Educação em Enfermagem no âmbito nacional e internacional.
Key words: Research Groups. Education, Nursing. Nursing. Nursing Education Research.
INTRODUÇÃO
O despertar para o desenvolvimento científico em nível mundial tornou-se um fator crucial ao bem-estar social, a tal ponto que a distinção entre países ricos e pobres é feita pela capacidade de gerar ou não o conhecimento científico. Nenhum país assegura um desenvolvimento adequado sem a existência de instituições de educação superior, que, por meio de pesquisas, realizam ciência e tecnologia com uma massa crítica de pesquisadores (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization [UNESCO], 2000).
Frente a isso, a área da Enfermagem vem repensando seus modos de fazer, de pesquisar e de educar, o que reflete avanços e mudanças no desenvolvimento curricular nos cursos de formação profissional, bem como no ensino de Graduação e Pós-Graduação. As novas tendências e inovações pedagógicas produzidas dentro da academia, atreladas ao desenvolvimento científico e tecnológico realizados nos Grupos de Pesquisa, têm contribuído, e também têm sido produto dos diferentes processos de produção científica no setor de Educação em Enfermagem do Brasil.
Historicamente, a área de Enfermagem apresenta uma predominância de práticas não-profissionais. A discussão sobre a chamada explosão educativa e científica da Enfermagem nos últimos 20 anos na América Latina tem apontado avanços para o fortalecimento e a compreensão da Enfermagem como força de trabalho e produtora de conhecimentos, a exemplo de outros países do mundo. Tendo em vista que a educação é indissociável da força de trabalho e que este processo de racionalização do saber é condição precedente à profissionalização de qualquer atividade humana, o fortalecimento deste setor pode ocorrer por meio da evolução da ciência e da educação em Enfermagem. Logo, é imprescindível que pesquisadores e educadores de Enfermagem latino-americanos potencializem o desenvolvimento da ciência e da educação em Enfermagem, haja vista as demandas sociais atendidas pelo setor (Málvarez & Castrillón-Agudelo, 2005).
Os pesquisadores de Enfermagem brasileiros organizaram os Grupos de Pesquisas a partir das orientações do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) para impulsionar o processo de desenvolvimento científico para a gestão da produção de conhecimentos e a consolidação de sua base científica. Cabe salientar que Grupo de Pesquisa (GP), no Diretório dos Grupos de Pesquisas no Brasil do CNPq, pode ser definido como “um conjunto de indivíduos organizados hierarquicamente, cujo fundamento organizador da hierarquia é a experiência, o destaque e a liderança no terreno científico ou tecnológico, em que há envolvimento profissional e permanente com atividades de pesquisa, no qual o trabalho se organiza em torno de linhas comuns de pesquisa e que, em algum grau compartilha instalações e equipamentos” (Ministério de Ciências e Tecnologia [MCT]-Brasil, 2008, ¶1).
Desse modo, na área de Enfermagem, mais especificamente no setor de Educação em Enfermagem no Brasil, os Grupos de Pesquisa em Educação em Enfermagem (GPEE) vêm atuando como estruturas parcerias junto aos Programas de Pós-Graduação em Enfermagem (PPGE), à comunidade e serviços de saúde, a fim de proporcionar uma formação profissional voltada à realidade social, à construção e incentivo de políticas de desenvolvimento profissional da área e ao despertar para uma pedagogia crítica por meio do enfrentamento de problemas complexos do quotidiano (Backes et al., 2009).
A necessidade da educação como instrumento de luta de classe é constante, sendo que a função política da educação é educar politicamente. Assim, a Educação em Enfermagem tem evoluído através do tempo, buscando transpor uma educação diretiva para uma posição mais reflexiva, crítico-participativa, que tem permitido o distanciamento do modelo de atenção assentado no paradigma biomédico, de orientação técnico-mecanicista, em direção ao paradigma da integralidade e interdisciplinaridade, pressupostos preconizados no sistema de saúde brasileiro (Mattos, 2004).
Os Programas de Pós-Graduação em Enfermagem no Brasil vem se desenvolvendo amplamente no decorrer das últimas décadas. Produção Científica e Pós-Graduação são co-dependentes no processo de desenvolvimento da profissão, visto que uma é fundamental para que a outra atenda às demandas da sociedade. Enquanto a Pós-Graduação incentiva e direciona as produções, por meio de Grupos de Pesquisa, os produtos, muito mais que apenas números, são como termômetros que evidenciam avanços e retrocessos no processo de construção do conhecimento de uma disciplina. Assim, os Grupos de Pesquisa vêm desempenhando fundamental papel na construção de novas abordagens teórico-metodológicas, contribuindo na formação e qualificação de pesquisadores que investem em produção e divulgação de conhecimento científico e no processo de captação de investimentos oriundos de agências de fomento à pesquisa. Em outros aspectos, o desenvolvimento crescente e constante dos Grupos de Pesquisa tem ampliado a orientação e abrangência da produção do conhecimento (Lino, 2009).
Neste contexto, cabe ressaltar que os Grupos de Pesquisa, em especial aqueles que trabalham a temática Educação em Enfermagem, são de extrema relevância no processo de desenvolvimento da Enfermagem brasileira porque realizam pesquisas que qualificam as discussões sobre a formação profissional, a criação e aplicação de novas tecnologias educacionais, os processos de educação permanente e continuada em saúde, a assistência em saúde, a construção e investigação acerca de políticas, programas e projetos sociais, entre tantos outros fatores que influenciam e potencializam intervenções críticas dos profissionais (Rodrigues, Erdmann, Fernandes & Araújo, 2007; Servo & Oliveira, 2005; Reibnitz & Prado, 2003; Backes et al., 2009).
Haja vista este relevante panorama, o presente estudo tem como objetivo caracterizar os Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem (GPEE) do Brasil quanto à sua organização, visto a importância em conhecer esta realidade para superar fragilidades e estimular a formulação de políticas de desenvolvimento dos grupos de pesquisa neste âmbito.
METODOLOGIA
Pesquisa do tipo documental, descritiva e exploratória, quantitativa. Os dados foram coletados a partir do censo de 2006, disponível no Banco de Dados e Estatísticas do Portal on-line do CNPq (MCT-Brasil, 2008), que corresponde especificamente às informações disponibilizadas pelos Grupos de Pesquisa referentes aos anos de 2005 e 2006.
Para a coleta dos dados, desenvolveram-se os seguintes passos: acesso ao site CNPq [www.cnpq.br], depois em Banco de Dados e Estatísticas, após em Grupos de Pesquisa – Censos, em seguida em Plano Tabular. A partir desse momento, foram selecionadas as seguintes variáveis: Área de Atuação, Por UF, Por Instituição. Na sequência, foi realizado o filtro da primeira variável, sendo escolhida a área Enfermagem. Assim, o sistema gerou uma tabela contendo todos os Grupos de Pesquisa em Enfermagem do Brasil em 2006. Esta tabela guiou a coleta dos dados, sendo selecionados os Grupos de Pesquisa em Educação em Enfermagem brasileiros a partir da apresentação das palavras “educação”, “ensino” ou “formação” no nome do grupo.
Para facilitar a organização dos dados, foram construídas planilhas no Microsoft Excel® 2003 divididas por região geográfica do Brasil, sendo identificados os seguintes elementos:
a) as instituições e o seu caráter institucional;
b) o número total de Grupos de Pesquisa na área de Enfermagem;
c) o número específico de Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem, cujo critério para identificação foi apresentar a palavra educação ou sinônimos (ensino e formação) no nome do grupo;
d) a presença de Programas de Pós-Graduação Stricto Sensu em Enfermagem;
e) o nome completo, o ano de início e a sigla do Grupo de Pesquisa de Educação em Enfermagem;
f) o número, a formação, a titulação e a atuação profissional dos pesquisadores dos Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem;
g) o número, a formação e a titulação dos estudantes dos Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem;
h) o número de Bolsistas de Iniciação Científica entre os estudantes de graduação;
i) o número, a formação, a titulação e a atuação profissional dos técnicos dos Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem;
j) o número de pesquisadores, estudantes e técnicos com titulação na área de Educação dos Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem.
Os dados sobre os grupos de pesquisa, os nomes dos pesquisadores, estudantes e técnicos foram complementados por meio das informações disponibilizadas on-line no Diretório dos Grupos de Pesquisa do CNPq. Em relação à formação, à titulação, à titulação na área de educação e à atuação profissional, os dados foram coletados e organizados em tabelas utilizando o programa Microsoft Word 2003® a partir da consulta a todos os Currículos Lattes - CNPq dos pesquisadores, estudantes e técnicos que surgiram na busca realizada no Diretório dos Grupos. Os dados sobre os Programas de Pós-Graduação Stricto Sensu na Enfermagem foram coletados no site da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) - Brasil.
Como se trata de uma pesquisa documental, cujo conteúdo disponibilizado é de caráter público, este estudo não foi submetido ao Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos. No entanto, cabe ressaltar que os pesquisadores seguiram todos os preceitos éticos necessários para a análise e divulgação dos dados da pesquisa.
RESULTADOS
No ano de 2006, os Cursos de Enfermagem do Brasil encontrava-se distribuídos em oitenta (80) Instituições de Ensino Superior (IES) Públicas, e em trezentos e oitenta e oito (388) IES Privadas. Identificou-se, a partir do último censo publicado pelo CNPq, em 2006, que o país apresentava trezentos e trinta e um (331) Grupos de Pesquisa em Enfermagem, distribuídos em cinquenta e seis (56) IES Públicas e vinte e cinco (25) IES Privadas que possuem Curso de Graduação em Enfermagem.
O número total de Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem (GPEE), ou seja, que apresentaram, conforme elucidado na metodologia, a palavra “educação”, “ensino” ou “formação” no nome do Grupo foram quarenta e sete (47), distribuídos em vinte e três (23) IES Públicas e dez (10) em IES Privadas, conforme apresentado na Figura 01. Levando-se em conta o número total de Grupos de Pesquisa em Enfermagem (331), percebe-se que 14% trabalham com o tema “educação” em todo o Brasil.
Considerando-se o total de IES com Cursos de Graduação em Enfermagem no Brasil, nota-se que 28,75% das IES Pública apresentam Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem, enquanto apenas 2,6% das IES Privadas. Em relação ao ano de criação dos GPEE, dois (02) se constituíram na década de 80, quinze (15) se estruturaram na década de 90 do século XX e trinta (30) a partir do ano 2000. Entre as IES que apresentam Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem, dezessete (17) possuem Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Enfermagem reconhecidos pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), sendo uma (01) de caráter privado e as demais de caráter público. Entre os vinte e cinto (25) Programas de Pós-Graduação Stricto Sensu em Enfermagem do Brasil até 2006, sete (07) se estruturaram na década de 70, três (03) na década de 80, seis (06) se constituíram na década de 90 do século XX e nove (09) a partir do ano 2000.
A Figura 02 apresenta a distribuição dos Grupos de Pesquisa em Enfermagem (GPE), dos Grupos de Pesquisa em Educação em Enfermagem (GPEE) e dos respectivos pesquisadores, estudantes e técnicos da área de Enfermagem discriminados por região em todo território brasileiro. As Regiões Sul e Sudeste do Brasil possuem 79% dos Grupos de Pesquisa em Enfermagem, bem como 83% dos Grupos de Pesquisa em Educação em Enfermagem existentes no país no período do estudo. Consequentemente, apresenta um número majoritário de pesquisadores, estudantes e técnicos na área de Enfermagem em relação às demais regiões do país.
A Figura 03 apresenta o número total de pesquisadores, estudantes e técnicos dos Grupos de Pesquisa em Enfermagem (GPE) e Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem (GPEE) do Brasil. A Figura 03 indica que 16% dos Pesquisadores, 12% dos Estudantes e 22% dos Técnicos que atuam em Grupos de Pesquisa de Enfermagem no Brasil dedicam-se a estudar a temática de Educação em Enfermagem.
Convém destacar que, a partir de consulta ao Currículo Lattes/CNPq, entre os Pesquisadores dos GPEE, trezentos e setenta e sete (377) são da área de Enfermagem e apenas trinta e três (33) são de outras áreas do conhecimento, como Psicologia, Fisioterapia, Terapia Ocupacional, Educação Física, Medicina, Serviço Social, Direito, Odontologia, Engenharia de Produção, Farmácia, Administração, Matemática, Ciências Biológicas e Pedagogia, e dois (02) não possuíam Currículo Lattes. Ainda, é possível constatar que 66% dos pesquisadores atuam na docência, 5% atuam exclusivamente na assistência, 28% trabalham na docência e assistência e 1% não informou.
Com relação aos Estudantes, duzentos e oitenta e três (283) são de Enfermagem, dezoito (18) são de outras áreas do conhecimento, a saber: Psicologia, Ciência Sociais, Fisioterapia, Terapia Ocupacional, Educação Física, Medicina, Comunicação Social, Ciências da Educação, Odontologia, Nutrição, Ciências Contábeis, e seis (06) não possuíam Currículo Lattes.
Sobre os Técnicos, oitenta e quatro (84) são da área de Enfermagem, dezessete (17) de outras áreas de conhecimento, como: Informática, Letras, História, Nutrição, Publicidade e Propaganda, Serviço Social, Psicologia, Medicina, e onze (11) não possuíam Currículo Lattes. Em relação à atuação profissional dos técnicos, vinte (20) trabalham na docência, vinte e um (21) na assistência, vinte e nove (29) na docência e assistência, trinta e nove (39) não informaram.
A titulação dos membros dos GPEE é apresentada na Tabela 01.
Verifica-se, portanto, que os Grupos de Pesquisa de Educação em Enfermagem do Brasil possuem um contingente de 91% do seu quadro de pesquisadores com mestrado, doutorado e pós-doutorado. Convém destacar que, entre o total de pesquisadores apresentados, cento e cinquenta e nove (159) possuem, entre suas titulações, uma titulação na área da Educação, sendo nove (09) doutores em educação, quarenta e oito (48) mestres em educação e, cento e dois (102) especialistas na área. Em relação aos Técnicos, cinquenta e dois (52) possuem titulação em nível stricto sensu, vinte e oito (28) possuem titulação latu sensu, vinte e sete (27) graduação e trinta e nove (39) não informaram.
A análise dos Currículos Lattes dos estudantes de graduação, apontou que vinte e oito (28), ou seja, 9% são bolsistas de Iniciação Científica, os demais apresentam um caráter de participação voluntária nos GPEE. Em relação aos Técnicos, apenas três (03) são bolsistas de Apoio Técnico.
DISCUSSÃO
No cenário mundial, a pesquisa em Enfermagem vem apresentando importantes avanços, ainda que com grandes diferenças entre países e continentes, em especial, no tocante à pesquisa do setor de Educação e Enfermagem (Polit & Beck, 2009). Neste contexto, o panorama de Ciência e Tecnologia em Enfermagem na América Latina vem sendo fortalecido por meio de organismos estatais criados para este fim, com a intenção de incentivar e alavancar o setor de produção, disseminação e transferência de novos conhecimentos, sendo que a liderança brasileira no cenário latino-americano é reconhecida (Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2005; Mendoza-Parra, Paravic-Klijn, Munoz-Munoz, Barriga, & Jimenez-Contreras, 2009).
Neste âmbito, o Brasil, a Venezuela e a Colômbia são identificados como países com maior trajetória nesta caminhada, tendo em vista a organização da investigação por meio de Grupos de Pesquisa, linhas de pesquisa e centros de investigação, assim como a constituição de redes de informação disponibilizada na internet. Esta produção, por sua vez, tem relação direta com a formação universitária, em especial com os Programas de Pós-Graduação, que favorecem a formação de pesquisadores crítico-reflexivos e qualificados para produzir novos conhecimentos (Castrillón, 2003; Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2005).
Assim, os dados apresentados na Figura 01 corroboram com o cenário latino-americano, visto que a maior concentração de GPEE encontra-se em IES públicas. Ainda, é possível perceber que, na Enfermagem, o início da formação de GPEE ocorreu na década de 80, paralelamente ao crescimento dos Programas de Pós-Graduação, porém, a consolidação desses grupos aconteceu a partir da organização e sistematização efetuada pelo CNPq (Servo & Oliveira, 2005; Carvalho, 1998). Logo, elucida-se a importância dos Programas de Pós-Graduação no fomento à criação de Grupo de Pesquisa na Enfermagem e o papel do CNPq para consolidação desses grupos.
O contingente de GPEE em relação ao número total de GP em Enfermagem no Brasil demonstra um potencial de produção, transferência e disseminação de conhecimentos relativos à formação de recursos humanos em Enfermagem, cuja produção pode contribuir na indução de políticas educativas e na proposição de novas metodologias. Portanto, os processos educativos em Enfermagem podem ser uma possibilidade de compreender melhor o processo de ensino, bem como a sua importância no desenvolvimento de ciência e tecnologia.
No entanto, os dados apresentados na Figura 02 evidenciam as desigualdades e desequilíbrios intrarregionais, visto que as Regiões Sul e Sudeste destacam-se por possuir o maior número de Grupos de Pesquisa, tanto de Enfermagem, quanto de Educação em Enfermagem, o que referenda a consolidação de um potencial de massa crítica, de produção e de infraestrutura assimétrica em relação às demais regiões do Brasil, aspecto que se destaca não apenas no tocante à produção de conhecimento, mas em dimensões socioeconômicas e culturais neste país de dimensões continentais. Esta realidade demonstra a necessidade de adoção de políticas indutoras que favoreçam o desenvolvimento e equilibrem essas desigualdades que conduzem a iniquidades regionais, haja vista a desigualdade no que diz respeito à disponibilidade de programas de pós-graduação e à quantidade de pessoal qualificado como mestres e doutores, principalmente nas Regiões Norte e Centro-Oeste do Brasil (Prado, Backes, Santana & Souza, 2007).
Outro aspecto importante para ser discutido refere-se à formação de recursos humanos de Enfermagem na América Latina, a qual se encontra intimamente relacionada aos processos de formação básica de trabalhadores da área, bem como de formação superior (Graduação e Pós-Graduação), considerando suas especificidades e direcionamentos no setor de saúde. O trabalho de Enfermagem, ainda estruturado hegemonicamente por profissionais de ensino médio no Brasil, bem como os diferentes nuances no ensino superior de Enfermagem entre os países da América Latina, constituem um desafio para a superação das barreiras de mobilidade profissional, por um lado, e na consolidação e reconhecimento da profissão como disciplina, por outro (Castrillón, 2003).
Fatores como a recente transformação, nos últimos dez anos, de uma formação centrada no modelo biomédico para a mudança curricular em Enfermagem com inclusão de fortes componentes advindos da saúde pública e ciências sociais, pautados na importância do cuidado ao ser humano com vistas à promoção da saúde, são expressões decorrentes da mudança de paradigma nas funções docentes mobilizados pelos sujeitos e produtos da articulação entre Pós-Graduação e Graduação (Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2006). Além disso, atualmente, pode-se considerar que o maior desafio no que concerne às escolas de formação de mestres e doutores em Enfermagem é a exigência de que os enfermeiros exerçam a função docente ao mesmo tempo em que administram a investigação científica e a extensão, sem desconsiderar as demandas de produtividade acadêmica no qual o sistema de professorado vem se fundamentando.
Desse modo, a produção de novos conhecimentos e seus reflexos na estrutura constitutiva da força de trabalho em Enfermagem acelera e qualifica o processo de profissionalização da área, sendo que alguns temas são desafios neste âmbito, como o desafio disciplinar, o pedagógico, o político e o econômico (Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2006). Estes desafios encontram-se integrados em uma atualidade complexa, que necessita a promoção de alianças e agendas estratégicas conjuntas para a planificação do processo de educação e do desenvolvimento de ciência e tecnologia em Enfermagem no Brasil e na América Latina, de modo a superar a fragilidade da integração ensino-serviço dentro dos GPEE, manifestada pela prevalência de pesquisadores que atuam exclusivamente na docência (Backes et al., 2009).
Outro destaque deste estudo é a pequena, no entanto, importante participação de pesquisadores de outras áreas nos GPEE. As novas fronteiras com que a ciência se depara indicam que o conhecimento específico não é suficiente para entender e atender a complexidade dos fenômenos estudados. Assim, torna-se indispensável abrir as disciplinas umas às outras para enriquecê-las com os pontos de vista provenientes de outros horizontes. Esse processo gera a possibilidade de associar conhecimento como alternativa para a superação dos limites que a própria ciência criou no entendimento especializado de seus objetos (Bianchi, 1999).
Se, por um lado, a interdisciplinaridade nos GPEE ainda é frágil, por outro lado, a busca por fundamentação na área de Educação pelos próprios profissionais de Enfermagem pode ser um indicativo da procura por cursos de pós-graduação que despertaram interesse e estão disponíveis nas regiões dos pesquisadores, mesmo não sendo na área de Enfermagem. O fato de um número significativo de pesquisadores apresentarem uma titulação específica na área da educação confere maior sustentação teórica aos propósitos do ensino, pesquisa e extensão. Ao mesmo tempo, a escolha pela área de Educação demonstra comprometimento e necessidade de ampliar o conhecimento para efetivar o avanço científico neste campo em interface com a Enfermagem.
Todavia a interdisciplinaridade, ainda incipiente, elucidada pela pouca participação de profissionais de outras áreas do conhecimento e do serviço aparece como um desafio a ser superado nos GPEE. Isto porque a interdisciplinaridade significa o envolvimento de diferentes áreas do conhecimento, pesquisas e abordagens multidisciplinares, por meio da qual é possível articular diferentes olhares, que podem contribuir na compreensão e solução de problemas e na produção de conhecimentos pertinentes (Meirelles & Erdmann, 2005; Roese, Souza, Porto, Colomé & Costa, 2005). Além disso, estudos interdisciplinares constituem-se em um processo de responder questões, resolver problemas ou direcionar tópicos tão amplos ou complexos que a abordagem disciplinar não é suficiente para a sua compreensão ou solução, promovendo a combinação de conhecimento de diferentes especialidades, de forma a dar novos enfoques a um problema real (Klein & Newell, 1998; Hoff, Dewes, Rathmann, Bruch & Padula, 2007). Essa combinação de disciplinas adiciona valor ao processo, sendo possível perceber que o resultado obtido pelo estudo conjunto é mais interessante do que a soma das contribuições individuais das partes.
Os achados em relação à titulação dos pesquisadores da presente investigação corroboram com o panorama brasileiro de destaque na formação de doutores em Enfermagem na América Latina, tendo em vista a soma de 20 anos de experiência nesta área em detrimento de outros países como Argentina, Colômbia, Chile, México e Venezuela, que iniciaram os cursos de doutorado no final do século XX e início do século XXI (Castrillón, 2003; Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2005). Contudo, outra fragilidade apontada nesse estudo diz respeito ao pequeno número de bolsistas de pesquisa, tanto em relação à Iniciação Científica, pois a percentagem de bolsistas em relação ao total de estudantes de graduação que participam dos GPEE é muito pequena, quanto aos bolsistas de Apoio Técnico, que se caracterizam em número ínfimo. Ainda que o número insuficiente de bolsas concedidas por agências de fomento à formação e fixação institucional de novos pesquisadores, em particular, para os alunos e técnicos não seja um problema exclusivo da área de Enfermagem, este se constitui num importante desafio a ser superado pelos GPEE.
CONCLUSÕES
Considera-se que reconhecer o cenário da produção de conhecimento no setor de Educação e Enfermagem brasileiro e, em especial, suas limitações e desafios, é de extrema relevância visto que contribui para a re-orientação de políticas e práticas, tanto no contexto micro como macropolítico e social. É por meio dessas caracterizações que se torna possível estruturar políticas e práticas capazes de impulsionar a reconstrução e a consolidação de processos formativos em Enfermagem no Brasil, que favoreçam a consolidação do sistema de saúde brasileiro e o fortalecimento da profissão enquanto disciplina que produz e consome ciência.
Neste panomara, a prática da construção de conhecimento interdisciplinar exige do pesquisador uma postura diferenciada daquela que tradicionalmente é adotada. A necessidade de desenvolver novos paradigmas e métodos, essenciais para assegurar o rigor e a confiabilidade do conhecimento gerado, exige a renúncia de paradigmas e métodos já consolidados nos diversos campos disciplinares, bem como a constituição de equipes verdadeiramente multidisciplinares, o que se configura como um desafio a ser superado pelos GPEE brasileiros. Do mesmo modo, outro aspecto que merece destaque trata-se da fragilidade da integração ensino-serviço dentro dos GPEE, manifestada pela prevalência de pesquisadores e técnicos que participam dos GPEE atuarem exclusivamente na docência.
Em síntese, a constituição de 47 Grupos de Pesquisa em Educação em Enfermagem no Brasil pressupõe um número expressivo e uma consequente contribuição na produção do conhecimento no setor na Latino-América. Porém, muitos desafios necessitam ser superados como a frágil interdisciplinaridade, a limitada integração ensino-serviço, o baixo fomento de bolsas para o avanço da área da Educação em Enfermagem e as significativas desigualdades no acesso e desenvolvimento de pesquisas nas diferentes regiões geográficas do país. | Translation - English
(Standardized for submission to the Journal of Nursing Scholarship)
Nursing Education Research Groups in Brazil
Running head: Nursing Education Research Groups
Abstract
Objective: To characterize the organization of the nursing education research groups (NERGs) in Brazil. Methods: This is a quantitative, exploratory, descriptive documentary study. Census data for 2006 were collected from the database hosted by the online portal of the Brazilian National Council for Scientific and Technological Development. Results: Brazil has 47 NERGs, comprising 412 researchers, 91% of whom have a masters, doctoral or postdoctoral degree. There are 307 students, 92% of whom are nursing undergraduates. However, only 9% are recipients of young investigator grants, and those are concentrated in the southern and southeastern regions of Brazil. There are also 112 technicians, of whom 75% work in the field of nursing, 46% have a masters or doctoral degree, and 26% work in teaching/health care. Conclusions: In Brazil, there are a considerable number of NERGs, which contribute significantly to scientific production in the field of nursing in Latin America. In this scenario, there are many challenges to be overcome: the poor interdisciplinarity; the limited integration between education and practice; the low number of grants to young investigators, masters students and doctoral students; and the significant inequalities between the various geographic regions of the country in terms of access to and development of research. Clinical Relevance: It is fundamental to understand the organization of the NERGs in Brazil in order to overcome the weaknesses and encourage the formulation of policies for the development of the field of nursing education research, nationwide and worldwide.
Key words
Research groups, Education, Nursing, Nursing Education Research
Introduction
The worldwide awakening to scientific development has become a factor that is crucial to social well-being, so much so that the distinction between rich countries and poor countries is based on the ability (or lack thereof) to generate scientific knowledge. No country can ensure adequate scientific development without institutions of higher learning, which, by means of research conducted by a critical mass of researchers, produce scientific and technological knowledge (UNESCO, 2000).
In view of these facts, those working in the field of nursing have been rethinking their way of working, researching and teaching, which is reflected in advances and changes in curriculum in professional training courses, undergraduate courses and graduate courses. The new trends and pedagogical innovations produced in academia, related to the scientific and technological development achieved by research groups, have contributed to (and have been a product of) various processes of scientific production in the field of nursing education in Brazil.
Historically, unprofessional practices have predominated in the field of nursing. The so-called boom (educational and scientific) in Latin American nursing in the last 20 years has been attributed to advances in the recognition of nursing professionals as a workforce and as knowledge producers, as has occurred in other regions of the world. Bearing in mind that education cannot be dissociated from the workforce and that this process of rationalization of knowledge is the sine qua non of the professionalization of any human activity, the strengthening of nursing can occur through the evolution of science and nursing education. Therefore, given the social demands met by nursing, it is essential that Latin American researchers and educators in this field potentiate the development of nursing science and education (Málvarez & Castrillón-Agudelo, 2005).
In accordance with the guidelines of the Brazilian Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, National Council for Scientific and Technological Development), nursing researchers in Brazil have organized research groups in order to boost the process of scientific development and manage the production of knowledge, consolidating its scientific basis. It is of note that, according to the CNPq directory of research groups in Brazil, a research group is defined as "a group of individuals who are hierarchically organized according to experience, eminence and leadership in the scientific or technological field, and who are professionally and permanently involved in research activities"; the work in research groups is organized around common lines of research, and facilities and equipment are, to a certain extent, shared (Ministério de Ciências e Tecnologia, 2008).
In the field of nursing education in Brazil, the nursing education research groups (NERGs) have been working in partnership with the graduate nursing programs, with the community and with health care facilities in order to provide professional training that focuses on the social scenario, on the creation/promotion of policies for professional development in the field of nursing and on raising awareness of a critical pedagogy by tackling complex everyday problems (Backes et al., 2009).
There is a constant need for education as an instrument of class struggle, and education always has a political function. Therefore, nursing education has evolved over time, in an attempt to transform directive education into a more reflexive, critical and participative type of education; this has allowed us to move farther from a health care model based on the biomedical paradigm, the focus of which is technical and mechanical, toward a health care model based on the paradigms of integration and interdisciplinarity, two tenets of the Brazilian health care system (Mattos, 2004).
The graduate nursing programs in Brazil have developed remarkably over the last decades. Scientific production and graduate education are codependent on the process of development of the profession. Graduate education provides the necessary basis for scientific production to meet the demands of society. Graduate education encourages and guides the scientific production of research groups. More than simple data, such production is like a thermometer that indicates advances and setbacks in the knowledge construction process in any given field. Research groups have played a fundamental role in the development of new theoretical and methodological approaches, contributing to the education and training of researchers that invest in the production and dissemination of scientific knowledge, as well as in obtaining funding from agencies that foster research. In other aspects, the constant and increasing development of research groups has broadened the scope of the production of knowledge (Lino, 2009).
In this context, it is noteworthy that research groups, particularly those investigating nursing education, are extremely relevant to the process of the development of nursing in Brazil. These groups conduct studies that qualify the discussions regarding professional training, the creation/application of new educational technologies, the process of permanent, continuing health education and health care, as well as the construction/investigation of policies, programs and social programs, together with various other factors that influence and potentiate critical interventions by nursing professionals (Reibnitz & Prado, 2003; Servo & Oliveira, 2005; Rodrigues, Erdmann, Fernandes, & Araújo, 2007; Backes et al., 2009).
The purpose of the present study is to characterize the NERGs in Brazil, since it is important to know how these groups are organized in order to overcome weaknesses and encourage the creation of policies for the development of the NERGs.
Methods
This was a quantitative, exploratory, descriptive and documentary study. The data were collected based on the 2006 census, available in the database hosted by the CNPq online portal (Ministério de Ciências e Tecnologia, 2008), corresponding specifically to information related to 2005 and 2006, made available by the research groups.
In order to collect the data, we logged on to the CNPq site (www.cnpq.br) and clicked on the following links: Database and Statistics; Research Groups – Census; and Table Generator. We then selected the following variables: field of interest; state; and institution. The first variable was then filtered by choosing "nursing". The system generated a table containing all nursing research groups (NRGs) in Brazil in 2006. This table guided data collection, and the NERGs in Brazil were identified by the presence of any of the following words in the name of the group: "education"; "instruction"; and "training".
In order to facilitate the organization of the data, Microsoft Excel 2003 spreadsheets were created and divided according to the geographic region of Brazil. The following elements were identified:
a) institutions and their institutional character
b) the number of NRGs whose name includes "education", "instruction" or "training"
c) the number of NERGs
d) the presence of graduate (masters or doctoral) nursing programs
e) the full name and year of initiation of each NERG, as well as its acronym
f) the number of researchers in each NERG, as well as their qualification, title and area of activity
g) the number of students in each NERG, as well as their qualification and title
h) the number of young investigator grant recipients among the undergraduate students
i) the number of technicians in each NERG, as well as their qualification, title and area of activity
j) the number of researchers, students and technicians working in the field of education, per NERG
The data regarding the research groups and the names of the researchers, students and technicians were complemented using the information available online via the CNPq Directory of Research Groups. The data regarding the qualification, title, title in the field of education and area of activity of researchers, students and technicians were obtained from the online résumés found in the Lattes platform database (a compilation of researcher résumés, including scientific production, hosted by CNPq) after a search in the CNPq Directory of Research Groups and tabulated using the Microsoft Word 2003 program. The data regarding the graduate nursing programs were obtained from the site of the Brazilian Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, Coordination of the Advancement of Higher Education).
Because this is a documentary study, the contents of which are available to the public, it was not necessary to seek the approval of the local human research ethics committee. However, it should be borne in mind that we followed all ethical principles required for the analysis and dissemination of the data compiled.
Results
In 2006, the nursing courses in Brazil were distributed among 80 public institutions and 388 private institutions. The latest census published by CNPq (2006) revealed that there were 331 NRGs in Brazil, distributed among 56 public institutions and 25 private institutions, all offering undergraduate nursing courses. The total number of NERGs was 47, distributed among 23 public institutions and 10 private institutions, as shown in Figure 1. Of all the NRGs in Brazil, 14% were found to be involved in the study of "education".
Of all the public institutions of higher learning that offer undergraduate nursing courses in Brazil, 28.75% have NERGs, compared with only 2.60% of the private institutions. Of the 47 NERGs, 4.26% were formed in the 1980s, 31.91% were formed in the 1990s, and 63.83% were formed between 2000 and 2006. Of the institutions that have NERGs, 17 (16 public institutions and 1 private institution) offer a graduate nursing program that is accredited by CAPES. Of all the graduate nursing programs in Brazil in 2006, 28% were created in the 1970s, 12% were created in the 1980s, 24% were created in the 1990s, and 36% were created between 2000 and 2006.
Figure 2 shows the distribution, by region, of NRGs, NERGs and their respective members, including researchers, students and technicians in the field of nursing, in Brazil. Of the NRGs that were active in Brazil during the study period, 79% were in the southern and southeastern regions of the country. Of the NERGs that were active in Brazil during the same period, 83% were in the southern and southeastern regions. Consequently, most of the researchers, students and technicians in the field of nursing were concentrated in those regions.
Figure 3 shows the total number of researchers, students and technicians in the NRGs and NERGs in Brazil. Figure 3 also indicates that 16% of the researchers, 12% of the students and 22% of the technicians who participate in NRGs in Brazil dedicate themselves to the study of nursing education.
It is noteworthy that, according to the online résumés found in the Lattes platform database, of all the researchers in the NERGs, 91.50% were from the field of nursing, and 8.01% were from other fields (such as psychology, physical therapy, occupational therapy, physical education, medicine, social service, law, dentistry, production engineering, pharmacy, administration, mathematics, biological sciences and pedagogy). This information was unavailable for 0.49% of the researchers. Of all the researchers, 66.02% worked in teaching, 5.10% worked exclusively in health care, 27.91% worked in teaching and in health care, and 0.97% provided no information regarding this topic.
Of all the students in the NERGs, 92.18% were nursing students, and 5.86% were students of other fields of knowledge (such as psychology, social sciences, physical therapy, occupational therapy, physical education, medicine, social communication, education sciences, dentistry, nutrition and accounting). This information was unavailable for 1.95% of the students.
Of all the technicians in the NERGs, 75.00% were from the field of nursing, and 15.18% were from other fields (such as computer science, languages, history, nutrition, advertising, social service, psychology and medicine). This information was unavailable for 9.82% of the technicians. Regarding the area of activity of the technicians, 17.86% worked in teaching, 18.75% worked in health care, 25.89% worked in teaching and health care, and 37.50% provided no information regarding this topic.
The degrees held by the members of the NERGs are shown in Table 1. Of all the researchers in the NERGs in Brazil in 2006, 91.02% had a masters degree, a doctoral degree or a postdoctoral degree. It is noteworthy that, of that same group of researchers, 38.59% had a degree in education: 5.66% had a doctoral degree; 30.19% had a masters degree; and 64.15% had a specialist degree. Of all the technicians, 46.43% had a masters degree or a doctoral degree, 25.0% had a specialist degree, 24.11% had a college degree, and 34.82% provided no information regarding this topic.
The analysis of the résumés found in the Lattes platform database showed that, of the 307 undergraduate students, 9.12% were recipients of young investigator grants, and the remaining students participated in the NERGs as volunteers. Of the 112 NERG technicians, only 2.67% were recipients of technical support grants.
Discussion
Worldwide, the field of nursing research has seen major advances, although there are still significant differences between countries and among continents, especially with regard to nursing education research (Polit & Beck, 2009). In this context, nursing science and technology in Latin America has been gaining strength with the aid of state organs created to encourage and boost the sectors of production, dissemination and transference of new knowledge, and Brazil has been recognized for its leadership in the Latin American scenario (Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2005; Mendoza-Parra, Paravic-Klijn, Munoz-Munoz, Barriga, & Jimenez-Contreras, 2009).
Brazil, Venezuela and Colombia have been identified as the countries that have made the most advances, through the creation of research groups, lines of research, investigation centers and online information networks. These advances are directly related to higher education, particularly to graduate programs that promote critical thinking, thereby producing researchers who are qualified to generate new knowledge (Castrillón, 2003; Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2005).
As can be seen in Figure 1, most of the NERGs were hosted by public institutions, which is typical of the situation throughout Latin America. In Brazil, NERGs first began to appear in the 1980s, in parallel with the rise of graduate programs, although these groups did not become consolidated until after the organization and systematization implemented by CNPq (Carvalho, 1998; Servo & Oliveira, 2005). Therefore, graduate programs were central to the creation of the NRGs, and CNPq played a key role in the consolidation of these groups.
The number of NERGs in relation to the total number of NRGs in Brazil reveals a potential for production, transference and dissemination of knowledge related to the accumulation of human resources in nursing, whose production can contribute to the creation of education policies and to the proposal of new methodologies. Therefore, it is possible that the educational processes in nursing can contribute to a better understanding of the teaching process and its importance to the development of science and technology.
The data shown in Figure 2 represent the distribution of experts in investigation and of the scientific production in the field of nursing research. As can be seen in the figure, there are obvious inequalities and imbalances, paralleling the socioeconomic and cultural differences observed, among the various regions of Brazil. The southern and southeastern regions are noteworthy because they are home to the highest number of NRGs and NERGs. This scenario demonstrates the need to adopt fostering policies that favor development and counterbalance the inequalities that lead to regional inequities, as illustrated by the differences in terms of the availability of graduate programs and the number of qualified personnel with a masters degree or a doctoral degree, both of which are markedly lower in the northern and central-western regions of Brazil (Prado, Backes, Santana, & Souza, 2007).
Another important aspect to be discussed refers to the training of nursing human resources in Latin America, which is intimately related to the processes of basic and higher education (undergraduate and graduate courses) of nursing professionals, taking into account their specificities and aims in the health sector of their respective countries. The fact that the nursing workforce in Brazil is still predominantly composed of professionals with a high school degree and the fact that the undergraduate nursing courses have different nuances in different Latin American countries are obstacles to professional mobility and to the recognition and consolidation of nursing as a department in institutions (Castrillón, 2003).
Nursing education has undergone a transformation in the last 10 years, moving away from the biomedical model with the inclusion of elements from public health and social sciences in the curriculum, focusing on the importance of human care to promote health; this transformation results from a change in the paradigm for what the role of teaching is, as well as from the ties between undergraduate and graduate education (Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2006). In addition, the major challenge graduate nursing schools face today is the requirement that, while taking the course, nurses work as teachers and scientific investigators simultaneously, meeting the demands for academic productivity on which the professorate is based.
The production of new knowledge and its impact on the constitutive structure of the nursing workforce accelerates and qualifies the process of professionalization of the field of nursing; in this context, certain challenges arise (Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2006): the disciplinary challenge; the pedagogical challenge; the political challenge; and the economic challenge. These challenges are integrated into a complex scenario that requires that alliances and joint strategic agendas be established in order to plan the processes of nursing education and of development of nursing science and technology in Brazil, as well as in Latin America as a whole, so as to overcome the poor integration between education and practice within the NERGs, a weakness that is evidenced by the prevalence of researchers who work exclusively as professors (Backes et al., 2009).
Another highlight of the present study is the small but important role that researchers from other fields play in the NERGs. The new frontiers that face science indicate that specific knowledge does not suffice to understand and deal with the complexity of the phenomena studied. Therefore, it is indispensable that all departments be open to one another in order to become enriched by the different viewpoints. This process generates the possibility of using combined knowledge to overcome the limits that science itself has imposed on the specialized understanding of its objects (Bianchi, 1999).
Interdisciplinarity within the NERGs is still minimal. However, the fact that nursing professionals themselves have been seeking a degree in education might indicate that researchers have been seeking graduate courses that pique their interest and are available in their region, even if those courses are not in the field of nursing. The fact that a significant number of researchers have a specific degree in education provides a more solid theoretical basis for the purposes of instruction, research and graduate education. At the same time, by choosing the field of education, researchers demonstrate a commitment to and the need for increasing knowledge in order to bring about scientific advances in education, a field that is at the interface with nursing.
Interdisciplinarity, however, remains incipient, which is evidenced by the fact that few professionals from other fields of knowledge, as well as few working nurses, participate in the NERGs. This is a challenge to be overcome. Interdisciplinarity involves different fields of knowledge and research, as well as a multidisciplinary approach, by means of which it is possible to combine different viewpoints that can contribute to the understanding and solution of problems and to the production of relevant knowledge (Meirelles & Erdmann, 2005; Roese, Souza, Porto, Colomé, & Costa, 2005). In addition, interdisciplinary studies constitute a process of answering questions, solving problems or addressing topics that are too broad or complex to be understood or solved using the disciplinary approach; such studies promote the combination of knowledge of different specialties in order to take new approaches to real problems (Klein & Newell, 1998; Hoff, Dewes, Rathmann, Bruch, & Padula, 2007). This combination of different specialties adds value to the process, and the result obtained through a combined study is more interesting than the sum of its parts.
The findings of the present study regarding the degrees earned by the researchers are in accordance with the leading position that Brazil occupies in terms of nursing PhDs in Latin America; Brazil has offered doctoral nursing programs since the late 1980s, whereas countries such as Argentina, Colombia, Chile, Mexico and Venezuela did not begin to offer doctoral nursing programs until the end of the 1990s (Castrillón, 2003; Malvárez & Castrillón-Agudelo, 2005). However, another weakness evidenced by the present study is that very few NERG participants were awarded young investigator grants or technical support grants. Although the low number of grants for students and technicians (awarded by agencies that support the education and employment of new researchers) is a problem that is not exclusive to the field of nursing, this constitutes a major challenge to be overcome by the NERGs.
Conclusions
We believe that it is extremely relevant to recognize the scenario of knowledge production in the field of nursing education in Brazil, particularly its limitations and challenges, because this contributes to a redirection of policies and practices in the macro- and micro-political spheres, as well as in the social sphere. Such characterizations allow the establishment of policies and practices that can boost the reconstruction and consolidation of nursing education processes in Brazil, as well as promoting the consolidation of the Brazilian health care system and the strengthening of nursing as an educational department that utilizes and produces scientific knowledge.
In order to build interdisciplinary knowledge, researchers must turn away from traditional approaches. There is a need to develop new paradigms and methods, which are essential to ensuring the rigor and reliability of the knowledge produced in the various disciplinary fields, as well as to the formation of true multidisciplinary teams. This represents another challenge to be overcome by the NERGs in Brazil. Another noteworthy aspect is the weakness of the integration between education and practice within the NERGs, which is evidenced by the prevalence of researchers and technicians who work exclusively as professors.
In summary, the fact that there are 47 NERGs in Brazil presupposes that they contribute significantly to the production of knowledge in the field of nursing in Latin America. However, many challenges remain, such as the poor interdisciplinarity, the limited integration between education and practice, the low number of grants to foster the field of nursing education and the significant inequalities between the different geographic regions of the country in terms of the access to and development of research.
Clinical Resources
• http://www.cnpq.br/gpesq/apresentacao.htm
• http://groups.google.com/group/produccion-investigativa-en-enducacion-en-enfermeria?hl=es&pli=1
[TABLES AND FIGURES DO NOT DISPLAY PROPERLY HERE AND HAVE THEREFORE BEEN OMITTED.] | Portuguese to English: [Small-scale dispersal of nematodes in an unvegetated tidal flat]
General field: Science
Detailed field: Biology (-tech,-chem,micro-) | Source text - Portuguese
Small-scale dispersion rates of nematodes in an unvegetated tidal flat of subtropical bay
INTRODUÇÃO
A dispersão afeta a dinâmica e persistência das populações, a distribuição e a abundância das espécies e conseqüentemente a estrutura das comunidades. A dispersão pode, ainda, alterar as taxas de variações genéticas entre populações e interferir nos processos de adaptação, especiação e evolução dos organismos (Dieckmann et al., 1999).
Os grupos meiofaunais, principalmente os Nematóides, são reconhecidamente mais abundantes e diversificados nos centímetros superficiais do sedimento, em geral mais oxigenados e com maiores teores de matéria orgânica. O modo de desenvolvimento dos nematóides marinhos de vida livre é direto, sem a fase larval planctônica, o que sugere que o transporte ativo e/ou passivo de jovens e adultos pela coluna d’água pode ser crucial para a dinâmica populacional.
Apesar de seu modo de vida predominantemente bêntico, os nematóides são facilmente movidos ou ressuspendidos pelas correntes de água devido ao seu pequeno tamanho e à sua preferência pelos estratos superficiais (Armonies, 1994). Muitas espécies de nematóides, no entanto, não são encontradas apenas nas camadas superficiais, apresentando uma distribuição vertical relativamente profunda no sedimento (Hendelberg and Jensen, 1993, Steyaert, et al., 2001).
As causas destas distribuições são complexas e podem estar relacionadas a um conjunto de fatores físicos-químicos, como temperatura, disponibilidade de matéria orgânica, filtração de água intersticial, intensidade de luz, consolidação do sedimento e ação de correntes (Steyaert et al., 2001).
Os mecanismos de dispersão por movimentos ativos horizontais no sedimento e/ou ativo e passivo pela coluna d’água por sua vez, podem explicar a distribuição heterogênea de espécies diversas nos diferentes estratos do sedimento.
A fauna mais comumente encontrada na coluna d’água reside nas camadas superficiais do sedimento e são, em geral, os organismos mais suscetíveis à suspensão passiva (Tietjen, 1976; Palmer and Gust, 1985; Commito and Tita, 2002). Isso ocorre especialmente em áreas de alta energia, onde ondas e correntes de maré provocam a ressuspensão de organismos meiofaunais (Palmer, 1983; Fegley, 1985; Bertelsen, 1997; Powers, 1998; Ullberg and Ólafsson, 2003b; Boeckner et al., 2009). Neste sentido, as espécies de nematóides mais suscetíveis à dispersão passiva podem ser os “epigrowth feeders”, como Ptycholaimellus ponticus, que dependem primariamente das algas ou bactérias na superfície do sedimento (Commito and Tita, 2002). Por outro lado, espécies freqüentemente abundantes nas camadas mais profundas do sedimento, como Sabatieria pulchra, Terschellingia longicaudata e Odontophora setosa, dependendo da força da corrente, raramente são ressuspendidas (Eskin and Palmer, 1985).
Em algumas espécies, as adaptações morfológicas, como anelações e ornamentações na cutícula e a presença de espinhos, foram relacionadas à resistência para evitar a ressuspensão (Thistle and Sherman, 1985). A presença de secreções adesivas produzidas por glândulas, especialmente as caudais, permitem que os organismos evitem a suspensão fixando-se aos grãos de sedimento (Gerlach, 1948; Riemann, 1988).
Estratégias comportamentais de nematóides em ambientes expostos à ação de correntes e ondas também podem ser observadas. Para evitar a ressuspensão, esses animais deslocam-se verticalmente, enterrando-se quando o fluxo de corrente aumenta (Chandrasekara and Frid, 1996). Porém, uma vez ressuspendidos, podem ser transportados passivamente na coluna d’água, por distâncias relativamente grandes, quando referidas ao pequeno tamanho destes animais (Bertelsen, 1997).
Durante muito tempo, os nematóides marinhos de vida livre foram considerados maus nadadores (Palmer, 1984). Comportamento de natação e dispersão por “rafting” foram observados apenas em nematóides que apresentam corpo relativamente pequeno ou que vivem associados a algas (Jensen, 1981; Thiel and Gutow, 2005). No entanto, o gênero Trichotheristus sp. que não vive associada a algas e possui um corpo longo e com setas grandes e conspícuas foi considerado ágil nadador (Ullberg and Ólafsson, 2003).
Apesar da existência de uma extensa literatura, há ainda lacunas no conhecimento dos processos de dispersão da meiofauna, principalmente no que se refere às características morfológicas, comportamentais e fisiológicas dos nematóides que podem estar relacionadas a tais processos na coluna d´água. Isso se deve em parte às dificuldades metodológicas para o estudo in situ de animais tão pequenos.
Os objetivos deste estudo foram: (1) testar uma metodologia de marcação vital dos organismos in situ com posterior recaptura em redes posicionadas na coluna d’água capaz de atuar de forma eficaz para estudos de dispersão em pequenas escalas espaciais; (2) investigar se ocorre dispersão ativa e/ou passiva por ressuspensão na coluna d’água para locais relativamente distantes do ponto de origem (1,8 m) e (3) avaliar se a dispersão dos nematóides em pequena escala espacial está relacionada aos comportamentos de alimentação e movimentação (nadador ou não nadador; letárgico ou ativo) condicionados pela morfologia do corpo (Eskin and Palmer, 1985).
METODOLOGIA
Área de estudo
O experimento foi conduzido em um baixio não vegetado (25032’48’’S: 48026’12’’W) localizado no Complexo estuarino da Baía de Paranaguá, Paraná, Brasil (Figura 1). As marés locais, com amplitudes de sizígia em torno de 2 metros, são caracterizadas por desigualdades diurnas e padrões semidiurnos durante as máximas. A salinidade média da água varia de 12 a 29 no verão e de 20 a 34 no inverno.
Procedimentos de campo
O experimento foi realizado no decorrer de uma maré de sizígia em novembro de 2006, em duas áreas experimentais de aproximadamente 3 por 3 m, distantes 50 m uma da outra. Na porção central de cada área experimental foi enterrado um corer de PVC com 30 cm de diâmetro e 30 cm de altura, para delimitar e isolar a área de sedimento a ser corado. No pico da maré baixa foram aplicados no interior do corer, com uma seringa, 120 ml do corante vital Vermelho Neutro (Thomas and Lana, 2008), com concentração de 0,1%. Nessa concentração são necessárias no mínimo 3 horas de exposição ao corante para a ação efetiva nos nematóides, como estabelecido, a posteriori, em testes em laboratório. Momentos antes da chegada da primeira onda de maré, o corer foi retirado para que a água pudesse circular livremente sobre a porção de sedimento corada.
A pluma vermelha do corante que se formou sobre o sedimento foi delimitada e estratificada em três seções (distâncias menores e maiores que 1 metro): a) um estrato considerado próximo, estendendo-se até 60 cm do ponto corado; b) um estrato médio, estendendo-se de 60 cm a 1,40 m do ponto corado e c) um estrato distante, estendendo-se de 1,40 a 1,80 m do ponto corado (Figura 2).
Em cada um desses estratos foram tomadas aleatoriamente 5 amostras de sedimento, com 2,5 cm de diâmetro por 3 cm de altura, para estimativa dos organismos corados. As amostras foram mantidas em água do local para análises posteriores.
Quatro redes para captura dos Nematóides corados foram dispostas na coluna d’água nos limites do estrato próximo com o médio (a 60 cm do ponto corado) e do estrato médio com o distante (a 1,40 m do ponto corado), a 5 cm (rede baixa) e 10 cm de altura (rede alta) da interface sedimento-água (Figura 2). Essas redes simularam mini-redes de fitoplâncton, com 10 cm de diâmetro de boca, 30 cm de comprimento, malha de 42 e com um copo coletor terminal que serviu como uma bóia elevando a rede na coluna d’água paralelamente ao fundo. Após o encobrimento do baixio pela maré enchente, aproximadamente 50 cm de coluna d´água, as redes foram retiradas e lavadas com água do próprio ambiente, para extração dos organismos capturados.
Para evitar interferências ou artefatos experimentais, a caracterização taxonômica (composição genérica) e biológica (características de vida e grupos tróficos) da comunidade local foi realizada a partir de amostras coletadas, nas mesmas áreas, uma semana após o experimento. Em cada área experimental, foram tomadas 3 amostras aleatórias com 2,5 cm de diâmetro e 3 cm de altura, imediatamente fixadas em formol a 4% e uma amostra para sedimentologia.
A velocidade e a direção da maré foram medidas com um fluxômetro General Oceanics, modelo 2030R6, com uma hélice grande que maximiza a medição do fluxo em áreas com correntes de baixa velocidade. O fluxômetro foi suspenso em um tripé a 30 cm do sedimento. A cada 5 minutos foi medida a rotação da hélice, com leitura direta feita no contador do fluxômetro, a altura da coluna d´água, com régua de nível topográfico e a direção da corrente, com GPS. Os dados foram planilhados e a velocidade calculada em função da velocidade nos gráficos do próprio manual do fabricante.
Amostras do experimento de dispersão no sedimento e coluna d’água
As amostras do sedimento e coluna d’água coletadas após a maré enchente foram triadas sob microscópio estereoscópico em placa reticulada com os organismos vivos para observações sistemáticas dos movimentos dos Nematóides no sedimento e natação na coluna d’água e posterior categorização em nadador ou não nadador; letárgico ou ativo. Durante todo o processo de triagem as amostras foram mantidas em ambiente com temperatura constante a 22-23oC e com fotoperíodo de aproximadamente 12 horas.
Os Nematóides corados recapturados foram retirados com micropipeta e separados para posterior montagem das lâminas permanentes utilizando a técnica modificada de diafanização (De Grisse, 1969).
A identificação em nível de gênero foi feita sob microscopia ótica utilizando a chave pictórica de Platt and Warwick (1983, 1988) e Warwick et al. (1998). Os grupos tróficos foram classificados segundo Moens and Vincx, 1997: microvores (M), ciliate-feeders (CF), deposit-feeders (DF), epigrowth-feeders (EF), facultative-predators (FP), and predators (P). Na Tabela 2 está uma lista completa dos gêneros encontrados, densidades em cada uma das áreas experimentais e seus respectivos grupos tróficos.
Amostras para caracterização taxonômica e biológica da comunidade local de nematóides
As amostras da meiofauna foram processadas segundo o procedimento proposto por Somerfield and Warwick (1996). Inicialmente, as amostras fixadas em formol a 10% foram lavadas em peneira com malha de 63 µ e o material retido foi então flotado 3 vezes com sílica coloidal (Ludox TM 50) diluída à gravidade específica de 1.15 durante 40 minutos cada. O material sobrenadante foi evaporado lentamente em glicerol para posterior preparação de lâminas permanentes. Os Nematóides presentes nas lâminas foram contados e identificados, sob microscópio estereoscópico, em nível de gênero (ou em nível de espécie, em um único caso), a partir da chave de identificação de Platt and Warwick (1983, 1988) e Warwick et al. (1998).
Processamento dos dados
Análises de variância foram aplicadas para avaliar a significância de diferenças no número de táxons (S), número total de organismos (N) e diversidade de Shannon (H’) entre as áreas experimentais. Constada a inexistência de diferenças significativas, as áreas foram tratadas como réplicas para as análises posteriores.
O baixo número de réplicas em cada uma das áreas experimentais (5 amostras por estrato e 1 rede para cada altura e distância) e baixa freqüência de indivíduos corados recapturados tanto no sedimento quanto nas redes na coluna d’água não permitiram a aplicação de testes estatísticos paramétricos. No entanto, os dados disponíveis foram suficientes e adequados para responder as questões a respeito dos processos de dispersão de nematóides após um evento de maré enchente, ainda que de forma qualitativa e descritiva.
As áreas experimentais I e II foram tratadas como réplicas, utilizando-se a densidade média de organismos encontrados corados no sedimento e na coluna d´água e as densidades nas associações locais para os cálculos das taxas de dispersão absoluta e relativa. Para o cálculo das taxas de dispersão relativa na coluna d’água, foi adotado um artifício metodológico. As densidades médias dos organismos corados recapturados nas redes próxima baixa, próxima alta, distante baixa e distante alta foram calculadas em função da área da boca das redes, posteriormente convertida para a mesma área das amostras de sedimento (transformados em 10 cm2).
As taxas de dispersão foram calculadas de acordo com Commito and Tita (2002):
- Taxa de dispersão absoluta de organismos corados recapturados no sedimento * = média da densidade de organismos corados recapturados nas amostras de sedimento após uma maré enchente (estratos próximo, médio e distante);
- Taxa de dispersão relativa de organismos corados recapturados no sedimento * = densidade média de organismos corados recapturados na amostra de sedimento / densidade média de organismos no ambiente.
- Taxa de dispersão absoluta de organismos corados recapturados nas redes * = média da densidade de organismos recapturados corados nas redes após uma maré enchente (redes altas próxima/distante e baixas próxima/distante);
- Taxa de dispersão relativa de organismos corados recapturados nas redes * = densidade média de organismos recapturados corados nas redes / densidade média de organismos no ambiente (* As taxas de dispersão foram calculadas separadamente para o total de nematóides, para os gêneros e para os grupos tróficos).
As taxas de dispersão absoluta representam as médias das densidades do total de nematóides, gêneros e dos grupos tróficos presentes no sedimento que foram recapturados corados após um evento de maré enchente sem considerar a densidade nas associações locais. As taxas de dispersão relativa expressam a relação entre os indivíduos corados recapturados, tanto no sedimento quanto na coluna d’água, e a densidade de indivíduos presentes nas associações locais de nematóides.
Ao considerar o pequeno tamanho dos nematóides e a dificuldade de sua recaptura tanto no sedimento como na coluna d’água, as taxas foram consideradas satisfatórias ou informativas quando maiores do que zero, evitando-se qualquer categorização adicional.
RESULTADOS
Características ambientais da área experimental
Os sedimentos locais são predominantemente areia muito fina. Na área experimental I foram encontrados 83,3% de areia e 12,6% de argila e na área II 90,8% de areia e 6,5% de argila. Teores de matéria orgânica e carbonato de cálcio foram ligeiramente mais baixos na área experimental I (4,7% de CaCO3 e 2,7% de MO) do que na área experimental II (7% de CaCO3 e 3,7% de MO).
A maré atingiu as áreas experimentais com aumento regular e progressivo da altura (aproximadamente 20 cm em uma hora) e com correntes predominantemente de direção leste, com velocidade média de 9 cm/s, durante todo o experimento.
Associação local de nematóides
Um único táxon, Terschellingia longicaudata de Man, 1907, foi formalmente identificado em nível de espécie, com os demais sendo mantidos no nível de gênero. Um total de 22 gêneros de nematóides foi registrado nas áreas experimentais. Seis gêneros dominaram numericamente a associação local e estiveram presentes em todas as amostras analisadas (Tabela 1).
Os gêneros dominantes foram Comesa Gerlach, 1956 com 19% e T. longicaudata com 16% do total de nematóides amostrados. Seguidos pelos gêneros Microlaimus DE MAN, 1880, Metachromadora FILIPJEV, 1918, Sabatieria ROUVILLE, 1903 e Viscosia DE MAN, 1890 responsáveis em conjunto por 30% do total amostrado (Tabela 1).
Os grupos tróficos “epigrowth-feeders” (EF) foram os mais abundantes na associação local, correspondendo a 48% do total amostrado, seguido pelos “microvores” (M) com 16% e “deposit-feeders” com 14%. Os “facultative-predators” (FP) e “ciliate-feeders” corresponderam juntos a 20%. Os “predators” obtiveram a menor representatividade, 0,3% , do total amostrado e 1,7% não foram identificados.
As densidades mais altas foram as da espécie T. longicaudata, na área I, e do gênero Comesa, na área II. Na área I, Comesa foi o segundo gênero mais abundante, seguido pelos gêneros Microlaimus, Metachromadora, Viscosia e Sabatieria. Na área II, a espécie T. longicaudata foi a segunda mais abundante, seguida dos gêneros Sabatieria, Metachromadora, Microlaimus e Viscosia, consecutivamente (Tabela 1).
O número de espécies (S), a diversidade de Shannon (H’) e a dominância relativa de grupos tróficos não variaram significativamente entre as áreas I e II (p>0,05). Apenas a abundância de nematóides variou significativamente entre as áreas experimentais (p < 0,05).
Taxas de dispersão absoluta de nematóides
A composição genérica de nematóides corados e recapturados nas redes e no sedimento diferiu claramente da composição no ambiente natural. Dos 22 gêneros identificados, apenas 4 (Terschellingia, Metachromadora, Sabatieria e Viscosia), que estão no grupo dos mais abundantes nas associações locais, foram recapturados corados no sedimento. Destes 4 gêneros, apenas Sabatieria não foi recapturado nas redes.
A taxa de dispersão absoluta do total de nematóides no sedimento (média de 10 réplicas) variou entre 6 indivíduos corados recapturados no estrato próximo a 1,6 no estrato distante. Embora a taxa de dispersão absoluta tenha diminuído em função da distância do ponto corado, o deslocamento de organismos para pontos relativamente distantes do ponto inicial pôde ser confirmado (Figura 3A).
A taxa de dispersão absoluta do total de nematóides na rede baixa próxima (Rbp) foi igual a 7 e nas redes baixa (Rbd) e alta distante (Rad) de respectivamente 5 e 8 indivíduos corados recapturados. A taxa de dispersão absoluta foi menor na rede alta próxima (Rap), com apenas 1 indivíduo corado recapturado (Tabela 2).
Taxa de dispersão absoluta dos gêneros de nematóides
Representantes de 4 gêneros foram recuperados corados a até 1,80 m do ponto inicial de dispersão, com destaque para T. longicaudata, com taxas de dispersão absoluta de 1 indivíduo corado recapturado tanto no estrato distante quanto no estrato médio e 3 indivíduos no estrato próximo (Figura 3A). No estrato distante, a taxa de dispersão absoluta para o gênero Metachromadora foi de 0,2 indivíduos corados recapturados, enquanto que no estrato médio foi de 0,8 e no estrato próximo foi igual a 2,2. Os gêneros Viscosia e Sabatieria apresentaram taxas de dispersão absolutas muito baixas nos três estratos, com 0,2 indivíduos corados recapturados no estrato distante e 0,4 no estrato médio e próximo (Figura 3A).
Nas redes, as taxas de dispersão absoluta do gênero Metachromadora foram mais elevadas nas redes baixa próxima (Rbp) e alta distante (Rad), com 3 indivíduos corados recapturados e na rede baixa distante (Rbd) foi de 2 indivíduos. A maior taxa de dispersão absoluta de T. longicaudata foi na rede alta distante (Rad), com 3 indivíduos corados recapturados e nas redes baixa próxima (Rbp) e baixa distante (Rbd) 2 indivíduos de T. longicaudata corados foram recapturados (Tabela 2). O padrão das taxas de dispersão absoluta do gênero Viscosia foi semelhante às de Metachromadora, porém com valores mais baixos e taxa de dispersão absoluta igual a 1 indivíduo recapturado corado na rede alta próxima (Tabela 2). Nessa rede, nenhum organismo dos gêneros, Metachromadora e T. Longicaudata corado foi recapturado.
Taxas de dispersão relativa de nematóides
A recaptura dos organismos corados no sedimento indica um padrão na distribuição dos indivíduos ao longo da pluma de dispersão após uma maré enchente (Figura 3B). A taxa de dispersão relativa, que expressa o número de indivíduos recapturados corados em 10 cm2, em relação ao número de indivíduos presentes nas amostras da associação local de Nematóides, foi de 0,13% e 0,10%, respectivamente, para o estrato médio e distante e de 0,4% no estrato próximo (Figura 3B).
As taxas de dispersão relativa de nematóides nas redes foram de 0,4% na rede baixa próxima (Rbp), 0,3% na baixa distante (Rbd) e 0,5% alta distante (Rad). Na rede alta próxima (Rap) somente 0,01% do total de nematóides das amostras da caracterização das associações local foram recapturados corados (Tabela 2).
Taxa de dispersão relativa dos gêneros de nematóides
As taxas de dispersão relativa também variaram entre os diferentes gêneros de nematóides em função da distância do ponto inicial de dispersão. A taxa de dispersão relativa da espécie T. longicaudata mais elevada, de 0,4%, foi registrada no estrato distante (Figura 3B). As taxas de dispersão relativa do gênero Metachromadora foram mais altas nos estratos próximo e médio, decrescendo no estrato distante (Figura 3B).
Em comparação com os demais gêneros, organismos dos gêneros Viscosia e Sabatieria apresentaram baixas taxas de dispersão relativa tanto nos estratos próximo quanto no médio e distante (Figura 3B). No entanto, as taxas de 0,2% no estrato distante mostram que representantes desses gêneros podem se dispersar por distâncias maiores que 1 m.
Houve diferenças evidentes na dispersão dos diferentes gêneros de nematóides nas redes dispostas na coluna d’água (Tabela 2). Representantes da espécie Terschellingia longicaudata estiveram presentes tanto nas redes baixa próxima e baixa distante com taxa de dispersão relativa de 0,8% e na rede alta distante com 1,2% (Tabela 2).
Organismos do gênero Metachromadora apresentaram as mais elevadas taxas de dispersão nas redes baixa próxima e alta distante (2,3%), quando comparados com os demais gêneros. Na rede alta distante essa taxa foi igual a 1,5% (Tabela 2). As mais elevadas taxas de dispersão relativa do gênero Viscosia foram registradas nas redes baixa próxima e alta distante, igual a1,8%. Nas redes baixa distante e alta próxima a taxa decresceu para 0,9% (Tabela 2).
Taxas de dispersão dos grupos tróficos
As taxas de dispersão absoluta e relativa para os grupos tróficos apresentaram o mesmo padrão de dispersão em relação aos estratos próximo, médio e distante. Em comparação com os demais grupos tróficos, as taxas de dispersão absoluta e relativa dos “microvoros” (M), representados pela espécie Terschellingia longicaudata, foram as mais elevadas no estrato distante do ponto inicial corado. A espécie foi registrada no estrato próximo com taxa relativa de dispersão de 1,2% e nos estratos médio e distante de 0,4% (Figuras 4A e 4B). Durante a triagem dos organismos vivos, foi verificado que esses indivíduos apresentaram movimentação ativa através de ondulações do corpo e da cauda tanto no sedimento quanto de natação na coluna d’água.
Houve um claro padrão na dispersão do “epigrowth-feeders” (EF), representados pelo gênero Metachromadora, com taxa mais baixa registrada distante do ponto corado e a mais elevada no estrato próximo (Figuras 4A e 4B). Estes organismos apresentaram uma movimentação mais lenta do que os organismos da espécie T. longicaudata e do gênero Viscosia, tanto no sedimento quanto na coluna d’água. Quando simulada a ressuspensão do sedimento, os organismos apresentaram dificuldades em se manterem ativos na coluna d’água, indo rapidamente para o fundo.
O gênero Sabatieria, representante do grupo trófico “deposit-feeders” (DF), não foi encontrado nas redes. Foram registradas taxas de dispersão de 0,1 % nos estratos distante e médio, de 0,2% no estrato próximo (Figura 4B). Organismos deste gênero movimentaram-se rapidamente no sedimento e não foram observados movimentos ativos na coluna d’água.
Os “facultative-predators” (FP), representado pelo gênero Viscosia, apresentaram taxas de dispersão relativa de 0,2% tanto no estrato distante como no estrato próximo ao ponto corado (Figura 4B). Foi observada uma movimentação rápida, evidenciada por ondulações do corpo tanto no sedimento e natação ativa na coluna d’água, alternados com períodos em que os organismos ficaram enrolados e flutuando na superfície da água.
Na coluna d´água uma das maiores taxas de dispersão relativa, de 1,2%, foi registrada para os “facultative-predators” (FP) nas redes baixa próxima (Rbp) e alta distante (Rad). Na rede baixa distante e alta próxima (Rbd) a taxa decresceu, com apenas 0,6% dos animais corados sendo recapturados (Tabela 2). A taxa de dispersão relativa dos “microvoros” (M) foi mais elevada na rede alta distante (Rad), onde atingiu 1,2%. Nas redes baixa próxima (Rbp) e baixa distante (Rbd) a taxa de dispersão relativa foi de 0,8%. A taxa de dispersão relativa dos “epigrowth-feeders” (EF) seguiu o padrão do grupo trófico dos “facultative-predators” (FP), onde as redes baixa próxima (Rbp) e alta distante (Rad) apresentaram as maiores taxas e a menor na rede baixa distante (Tabela 2).
DISCUSSÃO
A metodologia de marcação vital in situ de Nematóides para estudo da dispersão em pequena escala espacial e a utilização de redes para recaptura na coluna d’água foi considerada eficiente. Apesar das baixas taxas de dispersão, o experimento permitiu discriminar as distâncias atingidas pelos animais durante um ciclo de maré e definir quais os principais gêneros encontrados na coluna d’água.
A recaptura de nematóides corados em pontos distantes da origem (até 1,8 metros) mostrou que esses organismos podem ser dispersados pela coluna d’água, por distâncias relativamente grandes, levando-se em conta as pequenas dimensões do corpo. Tais distâncias não seriam certamente atingidas por migração horizontal no sedimento durante um único evento de maré enchente. Resultados similares por transporte passivo de Nematóides, com variações de 0,75 a 2 m, foram descritos após uma maré enchente em uma planície de maré não vegetada (Commito and Tita, 2002).
O desenho amostral proposto nesse estudo não foi idealizado para diferenciar se a dispersão ocorreu de forma passiva, por ressuspensão, ou ativa, com saída ativa de Nematóides do sedimento para a coluna d’água. No entanto, o fato terem sido encontrados na coluna d’água principalmente os gêneros mais abundantes nas associações locais, as taxas de dispersão dos organismos recapturados corados e a hidrodinâmica local sugerem que a ressuspensão passiva pode ter sido predominante para a presença de nematóides na coluna d’água.
A análise conjunta das taxas de dispersão no sedimento e nas redes evidenciou que com a força de corrente do fluxo residual da maré, de 9 cm/s, dos 5 gêneros mais abundantes nas associações locais, quatro (Terschellingia, Metachromadora, Sabatieria e Viscosia) foram recapturados corados no sedimento e apenas Sabatieria não foi encontrada nas redes. Em ambientes lodosos, onde as maiores abundâncias estão nas camadas superficiais do sedimento, os nematóides foram transportados passivamente pela ação das ondas e correntes de marés (Commito and Tita, 2002).
Apesar de considerados pobres nadadores (Palmer, 1984; Fegley, 1985), os nematóides são comumente encontrados nas amostras de plâncton em ambientes costeiros (Gerlach, 1977; Nair et al., 1984; Grainger et al., 1985, Boeckner, 2009) e na interface sedimento-água. No entanto, a abundância na coluna d’água é sempre baixa quando comparada com as altas abundâncias no sedimento (Palmer, 1984). Além disso, as baixas densidades encontradas no presente estudo podem ser justificadas pela dificuldade de recaptura dos organismos corados com dimensão tão pequena e pelo fato do experimento ter sido realizado durante um único evento de maré enchente. Apesar das baixas densidades encontradas, o experimento evidencia que de fato a ressuspensão na coluna d´água é um vetor significativo de dispersão e rápida recolonização.
Dieckmann et al., (1999), após abordarem alguns dos problemas estatísticos práticos para a mensuração da dispersão no campo, concluíram que por si só a medida de dispersão é um exercício descritivo. Portanto, o baixo número de réplicas, principalmente das redes na coluna d’água, impossibilitaram análises estatísticas mais rigorosas. No entanto, os padrões de ocorrência dos nematóides corados no sedimento e nas redes são importantes indícios de que as distâncias atingidas após uma maré enchente, a morfologia do corpo e capacidade de natação podem estar relacionadas aos processos de dispersão dos nematóides em pequena escala espacial.
A recaptura de organismos corados nas redes dispostas em diferentes alturas pode indicar um padrão de dispersão após ressuspensão na coluna d’água. Foram encontrados indivíduos corados nas redes dispostas a 5 cm e a 10 cm de altura do sedimento após ressuspensão. No entanto, as taxas de dispersão relativa foram mais baixas na rede alta próxima do ponto corado do que nas demais redes, sugerindo que a maior parte dos organismos que ingressaram na coluna d’água só atingiram alturas maiores quando se distanciaram do local de origem, através de movimentos de natação na coluna d’água, no caso da espécie T. longicaudata e/ou simplesmente carreamento pela corrente, como o gênero Metachromadora.
Muitos nematóides apresentam a capacidade de anular o efeito da força gravitacional (Ullberg and Ólafsson, 2003b), devido às ondulações no plano dorso-ventral, auxiliadas pela musculatura longitudinal e movimentos de serpenteamento (Jensen, 1981; Palmer, 1988). Portanto, podem influenciar ativamente a sua posição vertical na coluna d’ água após ressuspensão, controlando, ainda que parcialmente, o deslocamento horizontal e as velocidades de transporte durante a dispersão.
Quando os padrões de dispersão dos nematóides foram relacionados aos hábitos de alimentação (grupos tróficos) que afetam a suscetibilidade de ressuspensão (Commito and Tita, 2002), os resultados evidenciam que diferentes grupos tróficos podem ser encontrados na coluna d’água, mesmo aqueles cuja ocorrência não está restrita às camadas superficiais.
O grupo trófico de “microvoros” (M), representado unicamente por T. longicaudata, foi recuperado nos três estratos da pluma de dispersão. Terschellingia longicaudata é dominante em sedimentos areno-lodosos (Tietjen, 1976), onde a principal fonte de alimento é a matéria orgânica dissolvida (Moens and Vincx, 1997).
Em contraste com as espécies que dominam sedimentos arenosos, Terschellingia longicaudata não apresenta adaptações como longas setas cefálicas e ornamentações na cutícula, que têm sido consideradas eficientes para o ancoramento de nematóides em ambientes de alta energia (Warwick, 1971; Tietjen, 1976). Isto certamente pôde explicar a dispersão da espécie por eventos de ressuspensão do sedimento, após uma maré enchente. A espécie T. longicaudata, que apresenta um corpo pequeno, esguio e uniforme, além de uma cauda comprida, mostrou também a capacidade de permanecer na coluna d’água e atingir, através de movimentos ativos de natação, com auxílio da cauda, distâncias superiores a um metro do ponto inicial corado. Esse resultado está de acordo com o modelo desenvolvido por Crofton (1966), que relaciona o tamanho de corpo de fases livre-natantes, de nematóides parasitas, com sua habilidade para nadar. Segundo este modelo, somente indivíduos pequenos têm a habilidade de nadar livremente com movimentos ondulatórios do corpo, já que a viscosidade da água pode impedir a movimentação de organismos maiores.
Muitas espécies do gênero Metachromadora, “epigrowth-feeder”(EF) apresentam distribuição vertical, mas habitam principalmente as camadas superficiais do sedimento, onde encontram maior disponibilidade de alimento (Commito and Tita, 2002).
Organismos que vivem nas camadas superficiais do sedimento, como os gêneros Ptycholaimellus, Metachromadora e Chromadora, são comumente coletados na coluna d’água e em sedimentos recém ressuspendidos (Bell and Sherman, 1980, Eskin and Palmer, 1985; Commito and Tita, 2002). Neste sentido, são mais suscetíveis à erosão e ao transporte do que os organismos encontrados nas camadas mais internas do sedimento (Eskin and Palmer, 1985). Espécies de Metachromadora apresentaram a mais alta abundância na coluna d’água, distante a aproximadamente 0,5 Km do ponto de origem, e foram capazes de recolonizar uma área defaunada em apenas um ciclo de maré (Bell and Sherman, 1980).
Organismos do gênero Metachromadora, que apresentam um corpo robusto e uma cauda curta e cônica, foram recapturados corados em distâncias maiores do que um metro, um padrão não explicado pela morfologia do corpo ou por sua capacidade de nadar ou permanecer na coluna d’água. Os indivíduos parecem ter sido simplesmente ressuspendidos, por ocuparem a camada superficial do sedimento, e carregados pela corrente durante a maré enchente, sem movimentos de natação na coluna d´água. Esse resultado corrobora outros trabalhos que sugerem que a distribuição vertical superficial ou subsuperficial do gênero Metachromadora, a morfologia do corpo e seu comportamento letárgico aumentam a probabilidade de ressuspensão (Bell and Sherman, 1980; Eskin and Palmer, 1985).
De acordo com HEIP (1985), organismos do gênero Viscosia também vivem preferencialmente nas camadas superficiais do sedimento em condições normais do ambiente, mas apresentam a capacidade de migrar para as camadas mais profundas com a atividade de bioturbação por poliquetas (PINTO et al., 2006). Essa agilidade no sedimento pode ainda ser superada com a capacidade de permanecer na coluna d’água e atingir, possivelmente através de movimentos ativos do corpo, distâncias superiores a um metro durante um evento de maré. Fonseca-Genevois et al. (2006) sugeriu que a colonização em placa de alumínio pela espécie Viscosia viscosia ocorreu com uma combinação da dispersão passiva por ressuspensão e movimentos ativos de natação por curtas distâncias.
No caso, a pequena habilidade natatória, causada pelo tamanho do corpo em relação à viscosidade da água, pode ter sido superada pela alta freqüência de ondulações do corpo e pela característica de flutuação, observadas durante o experimento. Portanto, características morfológicas e comportamentais sugerem uma grande agilidade desses organismos na dispersão via coluna d’água e transporte por corrente. Portanto, a ressuspensão e transporte subsequente podem ser um importante fator para explicar os padrões biogeográficos dessas espécies.
Os organismos que vivem nas camadas superficiais do sedimento são normalmente expostos a perturbações, como a bioturbação pela ação da macrofauna, a ação de ondas e o fluxo de correntes. É de se esperar que as espécies de nematóides que vivem preferencialmente nos estratos superficiais apresentem movimentação, tanto horizontal quanto vertical, mais ativa do que os gêneros que habitam as camadas mais profundas. Desse modo, os organismos mais abundantes na superfície respondem e reagem mais rapidamente a estes eventos de perturbação (Ullberg and Ólafsson, 2003a).
Organismos do gênero Sabatieria (DF), que vivem nas camadas mais profundas do sedimento (Schatzberger et al., 2000) foram recapturados no estrato distante do ponto corado, mas não nas redes posicionadas na coluna d’água. Apresentaram, ainda, movimentos ativos no sedimento, embora não tivessem sido registrados movimentos de natação na água. De acordo com Schatzberger et al. (2000), organismos do gênero Sabatieria não são muito ágeis, o que descarta a possibilidade de movimentação pelo sedimento, pelo menos na escala considerada, de um metro ou mais, durante um único evento de maré.
Ao contrário do padrão observado para Metachromadora, que também pertence ao grupo trófico de “epigrowth-feeders” (EF) e estão entre os táxons mais abundantes na associação local, os representantes dos gêneros Comesa (EF) e Microlaimus (EF) não foram recapturados nem nos estratos nem nas redes.
Deslocamentos verticais foram observados por Rieger and Ott (1971) no Mar Adriático, com a distribuição vertical dos nematóides variando após um ciclo de maré. Organismos do gênero Daptonema migraram para cima durante a enchente e para baixo durante a vazante enquanto representantes do gênero Microlaimus apresentaram comportamento inverso. A capacidade de migração vertical ativa no sedimento pode explicar os padrões observados para Microlaimus e Comesa. Mesmo sendo dos mais abundantes na associação local, organismos destes gêneros não foram recapturados corados, sugerindo que evitaram, de alguma forma, as ações das correntes, provavelmente como resultado da sua capacidade de migração vertical.
Apesar da importância evidente da hidrodinâmica local, o presente estudo enfatizou a importância das características morfológicas e de vida dos organismos, como as estratégias de alimentação ou estrutura trófica dominante das associações, como condicionadores dos processos de dispersão após um evento de maré enchente. As características de vida e a morfologia do corpo, que afetam ou condicionam a capacidade de locomoção (nadador ou não nadador, letárgico ou ativo), definem em última análise quais são os gêneros mais suscetíveis de ressuspensão por erosão e as distâncias atingidas após uma maré enchente relacionados à morfologia (principalmente tamanho) e capacidade de natação ativa na coluna d’água.
Figura 1 - Complexo estuarino de Paranaguá, com o setor sub-estuário da Cotinga, onde se encontra o baixio Papagaios, local de realização do experimento (Fonte: MARTINS, et al., 2004).
Figura 2 – Croquis do desenho amostral do experimento de dispersão em um baixio não vegetado. (I) Rpb: rede próxima baixa; (II) Rpa: rede próxima alta; (III) Rdb:rede distante baixa e (IV) Rda:rede distante alta.
Figura 3: Taxas de dispersão absoluta (A) e relativa (B) de gêneros e de Nematóides total corado recapturado nos estratos (próximo, médio e distante) da pluma após um evento de maré enchente.
Figura 4: Taxas de dispersão absoluta (A) e relativa (B) dos grupos tróficos corados recapturados nos estratos (próximo, médio e distante) da pluma após um evento de maré enchente. (M, microvores; DF, deposit-feeders; CF, ciliate-feeders; EF, epigrowth-feeders; FP, facultative-predators; P,predators).
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(Standardized for submission to the journal Marine Biology)
Small-scale dispersal of nematodes in an unvegetated tidal flat
Introduction
Dispersal alters the structure of a marine community by influencing the dynamics and persistence of populations, as well as the distribution and abundance of species. Dispersal can also affect the rates of genetic changes among the various populations and can interfere with the processes of adaptation, speciation and evolution of organisms (Dieckmann et al. 1999).
Meiofaunal taxa, especially nematodes, are notoriously more abundant and diversified in the uppermost centimeters of sediment, which are typically more oxygenated and contain greater concentrations of organic matter. Free-living marine nematodes present direct development, without planktonic larval stages (Bhadury et al. 2008), which suggests that water column transport (active or passive) of young and adult organisms is crucial to population dynamics (Boeckner et al. 2009).
Although nematodes are predominantly benthic animals, they are easily transported or resuspended by oceanic currents because of their small size and preference for superficial sediment layers (Armonies 1994). Many nematode species, however, are found in other sediment layers, presenting a relatively deep vertical distribution (Hendelberg and Jensen 1993; Steyaert et al. 2001).
The causes of these differences in population distribution are complex and can be related to various physicochemical factors, such as temperature, availability of organic matter, filtration of interstitial water, light intensity, consolidation of the sediment and the action of currents (Steyaert et al. 2001).
The mechanisms of dispersal by active horizontal movement in the sediment, water column transport (active or passive), or a combination of the two, can explain the heterogeneous distribution of different species in the various sediment layers.
The fauna most commonly found in the water column dwells in the upper layers of sediment and is typically composed of organisms more susceptible to passive suspension (Tietjen 1976; Palmer and Gust 1985; Commito and Tita 2002). This is especially true in high-energy areas, in which meiofaunal taxa are resuspended by waves and tidal currents (Palmer 1984; Fegley 1985; Bertelsen 1997; Ullberg and Ólafsson 2003b; Boeckner et al. 2009). The nematode species that are most susceptible to passive dispersal are probably the epigrowth feeders, such as Ptycholaimellus ponticus, which depend primarily on seaweed or bacteria found on the sediment surface (Commito and Tita 2002). Species that frequently dwell in deeper sediment layers, such as Sabatieria pulchra, Terschellingia longicaudata and Odontophora setosa, depending on the strength of the current, are rarely resuspended (Eskin and Palmer 1985).
In some species, morphological adaptations such as annulation, cuticular ornamentations and the presence of thorns have been correlated with avoidance of resuspension (Thistle and Sherman 1985). Sticky secretions produced by glands, especially the caudal glands, enable marine organisms to avoid suspension by adhering to sediment grains (Gerlach 1948; Riemann 1988).
Nematodes exposed to the action of currents and waves also present specific behavioral strategies. To avoid resuspension, these animals move vertically when they encounter increased flow, burrowing deeper into the sediment (Chandrasekara and Frid 1996). However, once they have been resuspended, nematodes can passively disperse via the water column, traversing distances that are relatively large in relation to their size (Bertelsen 1997).
Marine nematodes have long been considered poor swimmers (Palmer 1984; Fegley 1985; Derycke 2008). Swimming and rafting dispersal have been observed only in relatively small or algal-dwelling nematodes (Jensen 1981; Thiel and Gutow 2005). However, the genus Trichotheristus, which does not dwell in algae, has been regarded as a skilled swimmer, despite having a large body, with long, conspicuous setae (Ullberg and Ólafsson 2003a).
Although the literature on meiofaunal organisms is extensive, their dispersal processes are not fully known, especially with regard to the morphological, behavioral and physiological characteristics of nematode dispersal in the water column. This is partially due to the methodological difficulties in studying such small animals in situ.
The objectives of the present study were as follows: to test a protocol for vital staining and subsequent capture of nematodes in situ that will effectively contribute to studies of small-scale dispersal; to investigate active and passive nematode dispersal to relatively distant sites (1.8 m from the original point) via resuspension in the water column; and to determine whether small-scale dispersal of nematodes is correlated with behavioral profiles related to feeding and movement (swimmer vs. non-swimmer; active vs. lethargic) and determined by body morphology (Eskin and Palmer 1985).
Methods
Study site
The present study was carried out on an unvegetated tidal flat in the estuarine complex of Paranaguá Bay, in the state of Paraná, Brazil (2532'48" S; 4826'12" W; Figure 1). Tidal amplitude during syzygy is approximately two meters, the local tides being characterized by diurnal inequality and semidiurnal tides during the peaks. Mean salinity is 12–29 in the summer and 20–34 ppt in the winter.
Field procedures
The experiment was performed during flood tide, in November of 2006, in two experimental areas of approximately 3 × 3 m, 50 m apart. A PVC corer, 30 cm in diameter and 30 cm in length, was inserted in the center of each area, in order to delineate and isolate the sediment area to be stained. At low tide, 120 ml of 0.1% Neutral Red, a vital stain, were injected into the corer using a syringe (Thomas and Lana 2008). At this concentration, at least 3 h are necessary to effectively stain the nematodes, as established, a posteriori, in lab tests. Shortly before the arrival of the first tidal wave, the corer was removed, so that water would flow over the stained portion of the sediment.
As shown in Figure 2, the red plume of stain that formed over the sediment was delineated and divided into zones as follows: near zone (≤60 cm from the original corer position); middle zone (60–140 cm from the original corer position); and distant zone (140–180 cm from the original corer position).
Five sediment core samples, 2.5 cm in diameter and 3 cm in length, were taken from each of these zones to investigate the stained organisms. Until further analysis, the samples were maintained in water collected at the study site.
As can be seen in Figure 2, four hand-made nets were used to capture the stained nematodes in the water column: a low-near net, 5 cm from the sediment-water interface, at 60 cm from the stained point (between the near and middle zones); a high-near net, 10 cm from the sediment-water interface, at 60 cm from the stained point (between the near and middle zones); a low-distant net, 5 cm from the sediment-water interface, at 140 cm from the stained point (between the middle and distant zones); and a high-distant net, 10 cm from the sediment-water interface, at 140 cm from the stained point (between the middle and distant zones). The nets, which were similar to phytoplankton nets, were 30 cm in length and 10 cm in width, with a 42-μm mesh. A collecting cup in the end of each net served as a floater, maintaining the net elevated in the water column and parallel to the bottom. After the tidal flat had been covered by the flood tide (water column of approximately 50 cm), the nets were removed and rinsed with water from the site to extract the captured organisms.
To avoid interference and experimental artifacts, the biological characterization (identity, behavioral characteristics and trophic groups) of the local community were performed using samples collected from the same areas at one week after the experiment. Three samples, 2.5 cm in diameter and 3.0 cm in length, were randomly collected at each experimental area and immediately fixed in 4% formalin. One additional sample was also collected for sedimentology.
Tidal velocity and direction were measured using a flowmeter (model 2030R6, General Oceanics Inc., Miami, FL, USA) with a large helix in order to maximize flow measurement in low-energy areas. The flowmeter was mounted on a tripod, at 30 cm above the sediment. At 5-min intervals, the rotations of the helix were quantified using the flowmeter counter, the water column was measured using a topographic level rod, and the direction of the current was determined using a global positioning system. The data were entered into a spreadsheet, and the velocity was calculated as a function of the velocity in the graphs provided by the manufacturer.
Samples for the analysis of dispersal in the sediment and water column
The sediment and water column samples collected after the flood tide were screened under a stereoscopic microscope (SZH-ILLD; Olympus Optical Co., Osaka, Japan) with an ocular grid. The nematodes were kept alive to allow systematic observations of movement in the sediment or swimming in the water column. These observations were later used to categorize the individuals as swimmers or non-swimmers and as active or lethargic. During the screening process, the samples were maintained at a constant temperature (22–23C) and a photoperiod of approximately 12 h.
The stained nematodes were collected using a micropipette and were set aside to be mounted on permanent slides. A modified technique to clear them was employed (Degrisse 1969).
Genus identification, under optical microscopy (BA300; Motic Instruments, Richmond, B.C., Canada), was performed using the pictorial key devised by Platt and Warwick (1983, 1988) and modified by Warwick et al. (1998). The trophic groups were classified, as proposed by Moens and Vincx (1997), as microvores, ciliate-feeders, deposit-feeders, epigrowth-feeders, facultative predators or predators.
Samples for the biological characterization of the nematode community
The meiofaunal samples were processed according to the procedures proposed by Somerfield and Warwick (1996). Initially, the samples fixed in 10% formalin were rinsed in a 63-μm mesh sieve. The contents on the sieve underwent three flotation extractions (40 min each) with colloidal silica (Ludox TM-50, diluted at a specific gravity of 1.15; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). The supernatant was slowly evaporated in glycerol, and the samples obtained were mounted on permanent slides. The nematodes observed under a stereoscopic microscope were counted and identified to the level of genus and, in one case, to the level of species, according to the pictorial key cited.
Data processing
Analysis of variance was employed to evaluate significant differences between the two experimental areas regarding the number of taxa, total number of organisms and Shannon diversity index. Once it had been determined that there were no significant differences between the experimental areas, all samples were considered replicate samples for further analyses.
The small number of replicate samples in the experimental areas (five samples per sediment zone; and one net for each combination of height and distance) and the low frequency of stained organisms captured in the sediment or water column precluded the application of parametric statistical tests. However, the data obtained were sufficient and suitable to answer our questions regarding the process of nematode dispersal after a flood tide, although only in a qualitative and descriptive manner.
Both experimental areas were considered replicate areas. We used the mean density of stained organisms in the sediment and water column, as well as local densities, to calculate absolute and relative dispersal rates. To calculate relative dispersal rates in the water column, a methodological artifice was employed. The mean densities of the stained organisms captured in the low-near, high-near, low-distant and high-distant nets were calculated in function of the net diameter. The values were later converted to express the same area of the sediment samples (the reference area for the calculation of density being 10 cm2).
Dispersal rates were calculated as proposed by Commito and Tita (2002) :
- Absolute dispersal rate of stained organisms captured in the sediment = mean density of stained organisms captured in the sediment samples after a flood tide (near, middle and distant zones);
- Relative dispersal rate of stained organisms captured in the sediment = mean density of stained organisms captured in the sediment samples divided by the mean density of organisms in the local community;
- Absolute dispersal rate of stained organisms captured in the water column = mean density of stained organisms captured in the nets after a flood tide (low-near, high-near, low-distant and high-distant nets);
- Relative dispersal rate of stained organisms captured in the water column = mean density of stained organisms captured in the nets divided by the mean density of organisms in the local community.
The absolute dispersal rates represented the mean densities of nematodes, genera and trophic groups in the sediment, stained and captured after a flood tide, without considering the density of organisms in the local community. The relative dispersal rates represented the relationship between the density of stained organisms captured, both in the sediment and the water column, and the density of nematodes in the local community.
Considering the small size of the nematodes, together with the difficulty in capturing these animals in the sediment and in the water column, the rates observed were considered satisfactory when greater than zero, no additional categorization being necessary.
Results
Characteristics of the experimental area
The local sediment was predominantly composed of very fine sand. In the first experimental area, we found 83.3% sand and 12.6% clay, whereas in the second experimental area, we found 90.8% and 6.5% sand and clay, respectively. Levels of organic matter and calcium carbonate were slightly lower in the first experimental area than in the second (4.7% CaCO3 and 2.7% MO vs. 7% CaCO3 and 3.7% MO).
Both experimental areas were regularly and progressively covered by the flood tide (water levels increasing by approximately 20 cm in 1 h). Currents were predominantly from the west, a mean velocity of 9 cm/s being measured during the experiment.
Local nematode community
A single taxon, Terschellingia longicaudata de Man, 1907, was formally identified to the level of species. The remaining organisms were classified to the level of genus. A total of twenty-two nematode genera were identified in the experimental areas. Six genera were numerically dominant, being present in all the samples analyzed (Table 1).
The dominant genera were Comesa Gerlach, 1956, accounting for 19% of the nematodes in the samples, and Terschellingia de Man, 1907, accounting for 16%. Microlaimus de Man, 1880, Metachromadora Filipjev, 1918, Sabatieria Rouville, 1903 and Viscosia de Man, 1890 were also dominant, together accounting for 30% of the organisms observed (Table 1).
The most abundant trophic group was epigrowth-feeders (accounting for 48% of the organisms), followed by microvores (16%) and deposit-feeders (14%). Facultative-predators and ciliate-feeders accounted for 20% of the organisms found. Predators accounted for only 0.3% of the organisms; 1.7% of the organisms observed were not identified.
In the first experimental area, the most abundant organisms belonged to the T. longicaudata species, followed by organisms of the Comesa, Microlaimus, Metachromadora, Viscosia and Sabatieria genera. In the second experimental area, organisms of the Comesa genus were the most abundant, followed by those of the T. longicaudata species, as well as by those of the Sabatieria, Metachromadora, Microlaimus and Viscosia genera (Table 1).
The number of taxa, Shannon diversity index and relative dominance of trophic groups were not significantly different between the two experimental areas (P > 0.05). The number of nematodes, however, was significantly different between both areas (P < 0.05).
Absolute dispersal rates of nematodes
The generic composition of stained nematodes captured in the water column and sediment was significantly different from that observed for the local community. Of the twenty-two genera identified, stained organisms of only four were found in the sediment. These four genera included Terschellingia, Metachromadora, Sabatieria and Viscosia, all of which were highly abundant in the local community. Stained organisms of three of these genera (Terschellingia, Metachromadora and Viscosia) were also captured in the nets.
The absolute dispersal rate of nematodes in the near zone sediment was 6, whereas the absolute dispersal rate of those in the distant zone sediment was 1.6 (mean of ten replicate samples per sediment zone). Although the absolute dispersal rate reduced in function of the distance from the stained point, dispersal of organisms to relatively distant points was observed (Figure 3A).
With regard to nematode dispersal in the water column, the following absolute dispersal rates were observed: 7 in the low-near net, 5 in the low-distant net and 8 in the high-distant net. This rate was lower in the high-near net, only one stained nematode being captured in this net (Table 2).
Absolute dispersal rates of the nematode genera
Stained organisms of four genera were captured as far as 180 cm from the stained point. The highest absolute dispersal rate was observed for T. longicaudata, one stained individual being captured in the distant zone, one being captured in the middle zone, and three being captured in the near zone (Figure 3A). For the Metachromadora genus, absolute dispersal rates were 0.2 in the distant zone, 0.8 in the middle zone and 2.2 in the near zone. The absolute dispersal rates of the Viscosia and Sabatieria genera were low in all zones, 0.2 stained organisms of each genera being captured in the distant zone and 0.4 in the middle and near zones (Figure 3A).
With regard to the nets, the absolute dispersal rate of the Metachromadora genus was higher in the low-near and high-distant nets, three stained individuals being captured in each. Two stained individuals of this genus were captured in the low-distant net. For the T. longicaudata species, the highest absolute dispersal rate was observed in the high-distant net (three stained individuals captured), followed by the low-near net (two stained individuals captured) and low-distant net (two stained individuals captured), as shown in Table 2. The patterns of absolute dispersal rate of the Viscosia and Metachromadora genera were similar. However, the Metachromadora genus had lower absolute dispersal rate (Table 2). One stained individual of the Viscosia genus was captured in the high-near net, whereas no stained individuals of the Metachromadora genus or T. longicaudata species were captured in this net.
Relative dispersal rates of nematodes
The capture of stained individuals in the sediment showed a pattern of organism distribution throughout the red plume after the flood tide (Figure 3B). In the sediment, the relative dispersal rate of nematodes was 0.13% in the middle zone, 0.10% in the distant zone and 0.40% in the near zone (Figure 3B).
In the water column, the relative dispersal rate of nematodes was 0.4% in the low-near net, 0.3% in the low-distant net, 0.5% in the high-distant net and only 0.01% in the high-near net (Table 2).
Relative dispersal rates of the nematode genera
The relative dispersal rates of the various nematode genera also varied according to the distance from the stained point. The relative dispersal rate of the T. longicaudata species was highest (0.4%) in the distant zone (Figure 3B). The relative dispersal rates of the Metachromadora genus were higher in the near and middle zones than in the distant zone (Figure 3B).
Organisms of the Viscosia and Sabatieria genera had lower relative dispersal rates in the sediment (near, middle and distant zones) when compared with the other genera (Figure 3B). However, the relative dispersal rate of these organisms in the distant zone (of 0.2%) showed that Viscosia and Sabatieria individuals can disperse over distances > 1 m.
Significant differences were observed between the relative dispersal rates of nematodes in the water column (Table 2). Organisms of the T. longicaudata species were found in the low-near net (dispersal rate of 0.8%), low-distant net (dispersal rate of 0.8%) and high-distant net (dispersal rate of 1.2%), as shown in Table 2.
When compared with the other genera, individuals of the Metachromadora genus had the highest relative dispersal rates in the low-near and high-distant nets (2.3%). Their dispersal rate in the low-distant net was 1.5% (Table 2). With regard to the Viscosia genus, the highest relative dispersal rates were observed in the low-near and high-distant nets (1.8%). The dispersal rate of this genus in the low-distant and high-near nets was 0.9% (Table 2).
Dispersal rates of the trophic groups
The patterns of absolute and relative dispersal rates observed for the trophic groups were similar in all of the sediment zones analyzed. Compared with the remaining trophic groups, the microvores, represented by the T. longicaudata species, had the highest absolute and relative dispersal rates in the distant zone. The relative dispersal rates of this species in the near, middle and distant zones were 1.2%, 0.4% and 0.4%, respectively (Figures 4A and 4B). During the screening of the live organisms, we observed that these individuals presented active behavior, characterized by wave-like motions of the body and tail, in the sediment and water column.
A clear pattern of dispersal was observed for epigrowth-feeders, represented by the Metachromadora genus. They presented lower dispersal rate in the distant zone and higher dispersal rate in the near zone (Figures 4A and 4B). In addition, these organisms presented lower dispersal rates in the sediment, as well as in the water column, when compared with organisms of the T. longicaudata species and organisms of the Viscosia genus. When we simulated the resuspension of sediment particles, Metachromadora individuals presented difficulty in remaining active in the water column and they rapidly settled on the bottom.
The Sabatieria genus, which represented deposit-feeders, was not found in the nets. These organisms had a relative dispersal rate of 0.1% in the distant zone, 0.1% in the middle zone and 0.2% in the near zone (Figure 4B). Organisms of the Sabatieria genus presented rapid movements in the sediment, although no active movements of these organisms were observed in the water column.
Facultative-predators, represented by the Viscosia genus, presented a relative dispersal rate of 0.2% in the distant and near zones (Figure 4B). These organisms presented rapid movements, characterized by wave-like motions of the body and active swimming in the water column, alternating with periods in which they were curled and floating on the water surface.
One of the highest relative dispersal rates in the water column (1.2% in the low-near and high-distant nets) was observed for facultative-predators. This rate was lower (0.6%) in the low-distant and high-near nets (Table 2). The relative dispersal rate of microvores was highest in the high-distant net (1.2%). In the low-near and low-distant nets, their relative dispersal rate was 0.8%. The pattern of relative dispersal rate of epigrowth-feeders was similar to that of facultative-predators. The highest relative dispersal rates were observed in the low-near and high-distant nets; the lowest rate being observed in the low-distant net (Table 2).
Discussion
The method of vital staining of nematodes in situ to study small-scale dispersal, together with the use of nets to capture these organisms in the water column, was considered effective. Although low dispersal rates were observed in the present study, our experiment allowed us to determine the distances traveled by nematodes after a tidal cycle. In addition, we were able to identify the principal genera found in the water column.
The capture of stained nematodes as far as 1.8 m from the original point of study showed that, considering their small body size, these organisms can reach relatively large distances via the water column. Such distances would not be reached by horizontal migration in the sediment in a single tidal cycle. Commito and Tita (2002) investigated the passive transport of nematodes after a flood tide in an unvegetated intertidal flat and described similar results, with distances ranging from 75 cm to 200 cm.
The sample design of the present study was not aimed at distinguishing passive dispersal (by resuspension) from active dispersal (nematodes actively moving from the sediment to the water column). However, the hydrodynamics of the site and the dispersal rates of the stained organisms captured, together with the fact that most of the organisms found in the water column belonged to the most abundant genera in the local community, suggest that passive resuspension is crucial for the presence of nematodes in the water column.
Among the six most abundant local genera, stained individuals of four (T. longicaudata, Metachromadora, Sabatieria and Viscosia) were captured in the sediment, and three of those four (T. longicaudata, Metachromadora and Viscosia) were captured in the nets. This was attributed to the residual tidal current of 9 cm/s. In muddy areas, in which the most abundant genera dwell in the uppermost layers of sediment, nematodes are passively transported by waves and tidal actions (Commito and Tita 2002).
Although nematodes are considered poor swimmers (Palmer 1984; Fegley 1985), they are commonly found among coastal plankton samples (Gerlach 1977; Nair et al. 1984; Grainger et al. 1985; Boeckner 2009) and at the sediment-water interface. However, their abundance in the water column is always low when compared to their abundance in the sediment (Palmer 1984). In addition, the low density of nematodes observed in the present study can be explained by the difficulty in capturing such small organisms and by the fact that the experiment was conducted after a single tidal cycle. Despite the low densities found, the present experiment showed that resuspension in the water column is crucial for nematode dispersal and rapid recolonization.
Dieckmann et al. (1999), after describing some of the practical statistical difficulties of measuring field dispersal, concluded that dispersal should only be analyzed descriptively. The reduced number of replicate models in the present study, especially in the nets placed in the water column, made it impossible for us to perform more rigorous statistical analyses. However, the pattern of occurrence of stained nematodes in the sediment and in the water column strongly indicates that the distances reached by nematodes after a flood tide, as well as body morphology and swimming ability, can be related to the small-scale dispersal of these individuals.
The capture of stained organisms in the nets placed at different heights suggests a dispersal pattern after resuspension in the water column. Stained individuals were found, after resuspension, in the nets placed 5 cm and 10 cm from the sediment-water interface. The lowest relative dispersal rates were found in the high-near net. This suggests that most of the individuals that entered the water column only reached greater heights when they became more distant from the original point, by active swimming (T. longicaudata species), passive transport (Metachromadora genus) or a combination of the two.
Many nematodes are able to counteract the force of gravity (Ullberg and Ólafsson 2003b) by means of dorsoventral contractions, with the aid of longitudinal muscles and wave-like motions (Jensen 1981; Palmer 1988). Therefore, they can actively change their vertical position in the water column after resuspension by controlling, even if only partially, horizontal displacement and transport velocity during dispersal.
When dispersal patterns were correlated with the feeding habits that affect susceptibility to resuspension (Commito and Tita 2002), the results showed that various trophic groups, even groups that dwell in deeper sediment layers, can be found in the water column.
Microvores, represented solely by T. longicaudata, were captured in all three plume dispersal zones. T. longicaudata is dominant in sandy and muddy areas (Tietjen 1976), where the principal food source is dissolved organic matter (Moens and Vincx 1997).
The T. longicaudata species, which presents a small, thin and uniform body, also showed the ability to remain in the water column and reach distances of > 1 m by active swimming, aided by tail motions. This finding is in accordance with the model developed by Crofton (1966), which correlates the body size of nematode parasites (free-swimming phase) with their swimming ability. According to this model, only small individuals can freely swim with undulating motions, since water viscosity can hinder the movements of larger organisms.
Various species of the Metachromadora genus, the epigrowth-feeders, have a vertical distribution in the sediment, but dwell mainly in the uppermost centimeters of sediment, where food is more abundant (Commito and Tita 2002).
Organisms that dwell in the upper sediment layers, such as the Ptycholaimellus, Metachromadora and Chromadora genera, are commonly captured in the water column and recently resuspended sediment (Bell and Sherman 1980; Eskin and Palmer 1985; Commito and Tita 2002). These organisms are more susceptible to erosion and transport than are those that dwell in deeper sediment layers (Eskin and Palmer 1985). Bell and Sherman (1980) demonstrated that species of the Metachromadora genus were the most abundant in the water column approximately 500 m from the original point and were able to recolonize an area with no fauna after a single tidal cycle.
Stained individuals of the Metachromadora genus, which have a large body with a short, conical tail, were captured > 1 m from the stained point. This finding cannot be explained by their body morphology or by their ability to swim or remain in the water column. It seems that these individuals were simply resuspended because of their presence on the upper sediment layers and transported via tidal action, without actively swimming. This finding corroborates those of other studies that suggest that the vertical distribution (superficial or subsuperficial) of the Metachromadora, their body morphology and their lethargic behavior increase their susceptibility to resuspension (Bell and Sherman 1980; Eskin and Palmer 1985).
According to Heip (1985), individuals of the Viscosia genus also dwell preferentially in the uppermost sediment layers under normal environmental conditions. However, they can migrate to deeper sediment layers when there is polychaete bioturbation (Pinto et al. 2006). They show even greater agility in remaining in the water column and reaching, possibly by means of active body movements, distances > 1 m during a tidal cycle. Fonseca-Genevois et al. (2006) reported that the colonization of an aluminum plate by the Viscosia viscosia species probably occurred due to the combination of passive dispersal (resuspension) and active swimming for short distances. The limited swimming ability of Viscosia individuals, resulting from their body size, might have been overcome by the high frequency of wave-like motions of their bodies, as well as their floating ability, observed in the present study. Therefore, the morphological and behavioral characteristics exhibited by these individuals suggest that they present great agility when dispersing via the water column and transported by the water current. Resuspension and subsequent transport might play a key role in the biogeographic distribution of these species.
Individuals that dwell in the superficial sediment layers are normally exposed to bioturbation, such as that caused by macrofauna, as well as to wave and tidal effects. It is likely that nematode species that dwell preferentially in the upper sediment layers exhibit more active patterns of movement, horizontal or vertical, than do individuals that dwell in deeper sediment layers. Therefore, organisms that are abundant in superficial layers of the sediment respond more rapidly to disturbances (Ullberg and Ólafsson 2003a).
Stained individuals of the Sabatieria genus (deposit-feeders), which live in the deepest layers of sediment (Schatzberger et al. 2000), were captured in the distant zone sediment layer but not in the nets placed in the water column. They also presented active movements in the sediment but no swimming movements in the water column. According to Schatzberger et al. (2000), individuals of the Sabatieria genus are not very agile, which rules out the possibility that they will disperse via the sediment, at least on the scale considered (≥ 1 m), during a single tidal cycle.
Contrary to the pattern observed for the Metachromadora species, stained individuals of the Comesa and Microlaimus genera, which also belong to the epigrowth-feeder trophic group and are among the most abundant taxa in the local community, were not captured in the sediment or the water column.
Vertical displacement of nematodes was observed by Rieger and Ott (1971) in the Adriatic Sea after a single tidal cycle. Individuals of the Daptonema genus migrated upwards during the flood tide and downwards during the ebb tide, whereas individuals of the Microlaimus genus presented the opposite behavior. The ability for active vertical migration in the sediment can explain the patterns we observed for the Microlaimus and Comesa genera. Although they were among the most abundant in the local community, stained individuals of these two genera were not captured. This suggests that they somehow avoided the tidal effects, probably through their capacity for vertical migration.
Local hydrodynamics are clearly important. However, the present study focused on how the morphological and behavioral characteristics of nematodes, such as feeding habits or dominant trophic group in the community, affect their dispersal after a flood tide event.
Acknowledgments
M. C. T. is the recipient of a Master's grant from the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, National Council for Scientific and Technological Development) and the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, Coordination of the Advancement of Higher Education). We are grateful to the Centro de Estudos do Mar (Center for Oceanic Studies) of the Universidade Federal do Paraná (UFPR, Federal University of Paraná) for providing the necessary infrastructure for this work.
Figure legends
Fig. 1 Paranaguá estuarine complex and sub-estuarine sector of Cotinga, where the study site (the Papagaios tidal flat) is located
Source: Martins et al. (2004)
Fig. 2 Schematic illustration of the dispersal experiment in an unvegetated tidal flat. I: low-near net; II: high-near net; III: low-distant net; IV: high-distant net
Fig. 3 Absolute dispersal rates (A) and relative dispersal rates (B) of the total number and genera of nematodes stained and captured in the three zones (near, middle and distant) after a flood tide
Fig. 4 Absolute dispersal rates (A) and relative dispersal rates (B) of the individuals of the trophic groups stained and captured in the three zones (near, middle and distant) after a flood tide. M: microvores; DF: deposit-feeders; EF: epigrowth-feeders, FP: facultative-predators.
[TABLES AND FIGURES DO NOT DISPLAY PROPERLY HERE AND HAVE THEREFORE BEEN OMITTED.] | Portuguese to English: Migração de resíduos de ε-caprolactama em embalagens para alimentos gordurosos
General field: Science
Detailed field: Chemistry; Chem Sci/Eng | Source text - Portuguese
Migração de resíduos de ε-caprolactama em embalagens para alimentos gordurosos
1. Introdução
Os plásticos são produtos versáteis que conseguem reunir as qualidades de diversos materiais, além das que lhe são inerentes (Mídio & Izumida, 2000). Os plásticos utilizados em embalagens de alimentos são constituídos de macromoléculas de alto peso molecular (Autian, 1980).
As poliamidas, conhecidas comercialmente como nylons, são um exemplo claro da expansão da utilização dos plásticos pela indústria alimentícia. Os nylons são polímeros que apresentam uma seqüência de grupos amida na cadeia. (Sarantópoulos et al., 2002). As poliamidas mais utilizadas na fabricação de embalagens são os nylons 6, 6,6 e 11.
Em torno de 73% do nylon 6 produzido no mundo destinam-se, sob a forma de fibras, a fabricação de tapetes e vestuário, enquanto os 27% restantes, sob a forma de resinas, são utilizados pela indústria para a produção de equipamentos de direção, sistemas e componentes automotivos, conectores, além de embalagens plásticas (OECD, 2001). O nylon 6 é um tipo de poliamida constituída a partir da polimerização de monômeros de ε-caprolactama (Sarantópoulos et al., 2002). Em 1999, a União Européia produziu um volume aproximado de 1x106 toneladas de ε -caprolactama (Figura 1). Até a década de 90, a Ásia produzia mais de 1x106 toneladas e a América do Norte, aproximadamente, entre 5x105 e 1x106 toneladas da substância (OECD, 2001).
As reações de polimerização resultam usualmente em substâncias de alto peso molecular e essa conversão não alcança 100%. Sendo assim, o polímero pode reter, na sua estrutura, monômeros residuais e oligômeros, em razão do tipo de tecnologia aplicada (Abrantes, 1998). Os monômeros, assim como os oligômeros, são capazes de migrar de materiais de embalagem para o alimento. Monômeros são substâncias biologicamente reativas e potencialmente tóxicas. Revisão sobre a toxicologia da -caprolactama foi publicada por Bomfim, Abrantes & Zamith em 2009. Portanto, toda e qualquer regulamentação visa restringir a quantidade de monômeros residuais na matéria-prima, plásticos e artigos produzidos bem como estabelecer limites para a transferência dos mesmos para o alimento (Arvanitoyannis & Bosnea, 2004). A Resolução nº 105, de 19 de maio de 1999, da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) e a Diretiva Européia nº 72, de 6 de agosto de 2002, estabelecem um limite de migração específica da -caprolactama (CAP) de 15 mg/kg ou de 15 mg/L de alimento. O limite de migração específica recomendado pela legislação brasileira coincide, por força de harmonização, com a legislação européia.
Há uma diversidade de métodos cromatográficos que vem sendo utilizados na determinação de CAP e seus oligômeros na própria embalagem, em simulantes de alimentos e em alimentos: cromatografia gasosa com detector de ionização em chama (GC-DIC) (Groman & Guberska, 1999; JRC, 2009; Pogorzelska & Mielniczuk, 2001), cromatografia liquida de alta eficiência com detector de ultravioleta (CLAE-UV) (Barkby & Lawson, 1993; Begley, Gay & Hollifield, 1995; Gramshaw & Soto-Valdez, 1998; Kulkarni & Kanekar, 1997; Soto-Valdez, Gramshaw & Vanderburg, 1997), cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (GC-EM) (JRC, 2009; Zhao et al., 2001), e cromatografia liquida acoplada a espectrometria de massa (CLAE-EM) (Barkby & Lawson, 1993; Soto-Valdez, Gramshaw & Vanderburg, 1997).
É importante frisar que a constituição físico-química está relacionada ao mecanismo de migração. A migração é um processo de difusão que pode ser fortemente influenciado pela interação de componentes do alimento e da embalagem. Entretanto, componentes do alimento, particularmente a gordura (ácidos graxos), aumentam consideravelmente a mobilidade de substâncias da embalagem plástica para o alimento (Arvanitoyannis & Bosnea, 2004).
Esse trabalho teve por objetivo determinar e quantificar os resíduos de CAP transferidos de embalagens nylon 6 para o etanol 95% (simulante de alimentos gordurosos) e comparar tais valores com os limites de migração específica estabelecidos pela legislação brasileira e européia (Brasil, 1999; EC, 1982).
1. Material e Métodos
2.1.Amostras
Trata-se de embalagens multicamadas de poliamida, mais precisamente três filmes de nylon, destinadas a acondicionar alimentos gordurosos. Os alimentos gordurosos que tiveram as embalagens analisadas foram a mortadela, o blanquet de peru, peito de aves, patês e apresuntado. Esses alimentos apresentam uma particularidade, sendo o processo de cozimento realizado dentro da embalagem sob temperaturas que variam de 70 a 100°C, num período entre 1 a 4 horas ou até que o centro do alimento alcance a temperatura de 72°C.
O material, composto de nylon 6/adesivo/nylon 6/adesivo/nylon 6 (80%) e nylon 6/6.6 (20%), foi fornecido por empresa reconhecida do setor de embalagens. Salienta-se que uma amostra, de mesmas características e denominada AMV, foi utilizada para o procedimento de validação analítica (Bomfim, 2008).
2.2. Padrões e reagentes
O padrão de CAP (pureza > 99%, Sigma-Aldrich) foi utilizado para a construção da curva analítica nos níveis de concentração iguais a 2, 8, 14, 20, 26, 32 mg/L.
O etanol de alto grau de pureza (> 99,9%) para cromatografia líquida de alta eficiência foi adquirido da Merck para ser utilizado como simulante após a diluição em água destilada.
2.3. Equipamento e condições cromatográficas
Utilizou-se o cromatógrafo à gás Shimadzu GC-2010 acoplado a um detector por ionização em chama (DIC), com coluna de sílica fundida recoberta internamente com fase estacionária constituída de 5% fenil metil silicone (HP-5, da J&W Scientific) de dimensões iguais a 30 m de comprimento x 2,65 mm de diâmetro interno x 0,53 µm de espessura de filme interno. As injeções foram executadas por autoinjetor automático Shimadzu modelo AOC-20i.
As condições de operação do equipamento foram determinadas e otimizadas utilizando-se a coluna supracitada. As temperaturas do injetor, coluna e detector foram, respectivamente, 210°C; 100°C (1 min) até 180°C (3 min), com acréscimo de 4°C/min; e 250°C. O gás de arraste hélio foi mantido a pressão de 60 kpa, com vazão na coluna de 10,14 mL/min. O tempo de análise foi de 24 min, sendo injetado um volume de 2µL no cromatógrafo.
2.4. Método de ensaio
O método de ensaio fundamenta-se na transferência de resíduos de CAP presentes em algumas embalagens de alimentos para um simulante que imita as características dos alimentos. Aqui, o ensaio de migração propõe o contato de 1 dm2 (10x10 cm) do material com 100 mL do simulante selecionado, etanol 95%. A Resolução nº 105, de 19 de maio de 1999 determina que esta relação deva ser da ordem de 0,5 a 2,0 cm2 de material plástico por mililitro ou miligramas de alimento. Com auxílio de placas de Petri de 15 cm de diâmetro, a amostra permaneceu em contato com o simulante. O ensaio foi conduzido por imersão total do material que permaneceu à temperatura de 60 ± 0,5 °C durante 3h 30 min. As condições de realização do ensaio basearam-se na Diretiva Européia nº 711, de 18 de outubro de 1982. Essa estabelece que para alimentos submetidos ou elaborados em temperaturas entre 70 e 100°C, e por período de 1 a 4 h (como no caso das embalagens em questão); as condições de realização do ensaio com simulante alternativo etanol 95% devam ser aquelas adotadas nesse trabalho. Ao final do ensaio, os resíduos da CAP em etanol 95% foram transferidos a um balão volumétrico e completado o volume a 100 mL. Posteriormente, alíquotas de 2 µL foram injetadas no equipamento.
2.5. Validação intralaboratorial do método
O procedimento para validação intralaboratorial foi basicamente descrito por Souza (2007). A adequação ao propósito do método foi determinada a partir dos resultados de parâmetros como linearidade, efeitos de matriz, seletividade, recuperação, repetitividade, precisão intermediária, limites de detecção e quantificação. Salienta-se que a seletividade, a precisão intermediária e os limites de detecção e quantificação foram determinados segundo Lanças (2004); INMETRO (2007) e ICH (1996); e Frehse & Thier (1981), respectivamente.
Todos os critérios de desempenho avaliados previamente no procedimento de validação como linearidade, efeito matriz, seletividade, repetitividade, precisão intermediária, recuperação e limites de detecção e quantificação apresentaram resultados satisfatórios (Bomfim, 2008). A linearidade foi comprovada na faixa de concentração de 2 a 32 mg/L. O limite de detecção e quantificação estabelecidos foram de 0,83 e 1,63 mg/L, respectivamente. A repetitividade apresentou valores para inferiores a 2 e a recuperação oscilou entre valores de 97,5 e 106,5%.
2.6. Avaliação da migração e incertezas
Os valores de migração estimados da CAP (em mg/L) a partir de embalagens contendo nylon 6 foram obtidos a partir da equação linear da reta já corrigida pela incerteza da curva, .
Foram realizadas três repetições do ensaio de migração, sendo ao final adquiridos a área média e o correspondente resultado da migração com incerteza associada.
A incerteza é um parâmetro associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão de valores que poderiam ser atribuídas ao mensurando (Vocabulário Internacional de Termos Básicos e Genéricos em Metrologia - VIM). A incerteza de medição, em geral, compreende inúmeros componentes. Cada componente é caracterizado como uma fonte de incerteza associada a contribuições distintas. Nesse trabalho, a identificação das fontes de incerteza obedeceu a critérios próprios de maior relevância sobre o valor do mensurando. Dentro da metodologia, poderiam ser enumerados diversos componentes de incerteza, porém, o trabalho ateve-se a três principais. A incerteza da diluição dos padrões, da curva analítica e da repetitividade do procedimento foram identificadas e consideradas mais relevantes para a determinação do parâmetro no método.
A metodologia adotada para a determinação de incerteza de medição baseou-se nas recomendações da Eurachem/CITAC (2001).
2.7. Análise estatística
Todo o tratamento estatístico necessário para a validação como para o cálculo da incerteza foi realizado com auxílio do programa Microsoft Office Excel 2000.
1. Resultados e Discussão
Quarenta embalagens de filmes de nylon 6 destinadas a acondicionar alimentos gordurosos como mortadela, blanquet de peru, peito de aves, patês e apresuntado foram avaliadas quanto à migração de resíduos de CAP. A identificação do tipo de alimento ao qual o material destinava-se a acondicionar ocorreu por meio dos rótulos e da impressão do material. Aquelas embalagens onde não havia a possibilidade de identificação foram denominadas de ND, não disponível. O número de embalagens analisadas de apresuntado, peito de aves, patê, blanquet de peru, ND e mortadela foram, respectivamente, 1; 2; 3; 3; 8 e 23.
Previamente, duas questões devem ser ponderadas. Uma relacionada ao simulante utilizado e outra aos valores de migração obtidos. Ambas, contudo, atreladas a aspectos legais.
A Resolução nº 105 (Brasil, 1999) estabelece o azeite de oliva e o n-heptano como simulantes D para alimentos gordurosos, sendo no âmbito nacional, até então, a utilização do etanol 95% não indicada para efeito de controle sanitário. Está em tramitação final uma nova legislação brasileira (ANVISA, 2009), harmonizada ao MERCOSUL e a União Européia, que substituirá a referida lei e incluirá no texto a utilização do etanol 95% como simulante D’ para alimentos gordurosos. O etanol 95% já é adotado como simulante alternativo ao uso dos demais simulantes D pela legislação européia, mais especificamente, a Diretiva nº 711, de 18 de outubro de 1982, e sua utilização reforçada por diversos trabalhos científicos (Till et al., 1987; Schwartz, 1988; Castle et al., 2004; Félix et al., 2008; Pogorzelska & Mielniczuk, 2001). Os limites de migração específica (LME) da CAP tanto da legislação brasileira quanto da legislação européia são idênticos, ou seja, 15 mg/kg de alimento.
Existe nas legislações brasileira e européia (Brasil, 1999; EC, 1985) uma determinação que os valores de migração fossem corrigidos por um número denominado de coeficiente ou fator de redução de gorduras. O fator, que varia de 1 a 5, está relacionado diretamente ao potencial de extração do simulante D ou seus substitutos para um tipo de alimento, e só posteriormente os valores de migração poderiam ser comparados com a legislação. Esse fato suscitava muitas dúvidas quanto a aplicação do procedimento. A Comunidade Européia através da Diretiva nº 19, de 2 de abril de 2007 inseriu no texto da Diretiva nº 72 (EC, 2002) e 572 (EC, 1985) as condições em que o fator de redução deve ser praticado. Define que o mesmo deve ser utilizado para ensaios com embalagens que contenham alimentos com mais de 20% de gordura e substâncias caracterizadas como lipofílicas, inclusive estabelecendo uma lista positiva.
Em geral, as amostras avaliadas neste estudo destinam-se a alimentos com percentual de gordura superior a 25%, sendo que a CAP não consta da lista de substâncias lipofílicas estabelecidas pela emenda européia. O caráter hidrofílico da CAP foi evidenciado por Stoffers et al. (2004). Estes realizaram experimento no qual um filme monocamada de nylon 6 permaneceu em contato simultâneo com os simulantes óleo de oliva e água através de uma célula de migração two sided. Ao final, 99% dos resíduos de CAP migraram para a água, ratificando a posição de que a mesma não se trata de uma substância lipofílica. Dessa forma, os resultados de migração dos filmes contendo nylon 6 não foram corrigidos pelo fator de redução de gorduras.
Os valores obtidos de migração da CAP (em mg/L) a partir de embalagens contendo nylon 6 e as respectivas incertezas são apresentados na Tabela 1.
Os resultados de migração dos filmes de nylon 6 destinados a acondicionar os referidos produtos demonstraram que algumas amostras para mortadela, blanquet de peru, peito de aves e patê apresentavam níveis de migração superiores aos limites. Oito amostras de embalagens de mortadela apresentaram migração superior a 15 mg/kg, perfazendo um total de 35% das amostras analisadas. Uma amostra de blanquet de peru (33%) e três de peito de aves e duas de patês (100%) também superaram os limites de migração específica para a CAP. No entanto, não se constatou migração acima dos limites nas embalagens ND e de apresuntado. A Figura 2 ilustra alguns desses dados.
Recomenda-se para efeito de análise a realização de estudos com simulante azeite de oliva para comparação com os resultados obtidos nessas amostras.
A literatura científica acerca de estudos de migração com o nylon 6 em etanol 95% é reduzida. Pogorzelska & Mielniczuk (2001) avaliaram diversos produtos contendo nylon 6 em sua constituição e relataram níveis de migração da CAP que oscilaram entre 6,4 e 42,7 mg/kg para simulante etanol 95%. Esses valores parecem consistentes com os resultados encontrados.
Contudo, a metodologia do ensaio de migração merece aqui uma maior discussão. A forma como o ensaio de migração é conduzido pode influenciar diretamente os resultados.
O ensaio realizado sob imersão total em filmes multicamadas pode gerar incertezas quanto à estimativa de migração de qualquer substância, pois as duas superfícies do material plástico permanecem em contato com o simulante, situação não condizente com a realidade. Nesse caso, a transferência da CAP aconteceria tanto da camada mais externa quanto da camada mais interna em contato direto com o alimento. Assim, o valor de migração poderia ser superestimado. No mesmo sentido, a EC (2002) determina que as embalagens submetidas ao ensaio de migração deveriam permanecer em contato com o simulante de maneira que representem as condições reais de contato com o alimento. Além das condições de tempo e temperatura, deve-se também garantir que somente as partes da amostra que entrariam em contato com o alimento fossem mantidas igualmente em contato com o simulante. Essa colocação é particularmente importante em casos de filmes multicamadas, sendo mais adequado a utilização de células de migração single sided que assegurem o contato com o simulante apenas da camada mais interna. Porém, as limitações para sua utilização são inúmeras, dentre as quais destacam-se as de natureza técnica, pela necessidade de utilização de várias células, e por consequência, a financeira para a aquisição das mesmas. Dessa forma, as condições do ensaio de migração foram as mais apropriadas frente a questões técnicas e de custo. Salienta-se que a Resolução nº 105 adequando-se a realidade brasileira, não faz qualquer menção às situações de contato, somente as condições de tempo e temperatura. Castle et al. (2004), por exemplo, realizaram procedimento para avaliação da incerteza em ensaios de migração total. Para tal utilizaram dados obtidos de ensaios de migração conduzidos num estudo de proficiência organizado pela Food Analysis Perfomance Assessment Scheme (FAPAS) e iniciado em 1994. A legislação européia desde aquele tempo (EC, 1990; EC, 2002) já mencionava a determinação supracitada para o contato dos filmes e, mesmo assim, seus experimentos com filme de nylon utilizando etanol 95% como simulante foram realizados por imersão.
A temperatura utilizada para o ensaio corresponde à pior situação prevista no contato desse tipo de alimento com a embalagem. Bradley et al. (2004) afirmam que embalagens de nylon 6 submetidas a temperaturas mais altas por força do cozimento ou aquecimento do alimento no próprio filme apresentam migração superior àquelas no qual tal procedimento não é realizado.
Os resultados evidenciaram uma questão interessante. Não foram observados níveis de migração superiores a 15 mg/L em amostras ND, desprovidas de rótulo ou qualquer impressão. Isso permite considerar a hipótese de que a existência de tais características poderia, de alguma forma, potencializar o fenômeno da migração. Essa possibilidade ainda não foi confirmada por literatura científica ou por este trabalho. Baseado nos resultados obtidos, recomenda-se a realização de estudos complementares acerca do impacto de rótulos e impressões sobre a migração da CAP.
2. Conclusão
Os filmes multicamadas contendo nylon 6 e destinados ao acondicionamento de mortadela, blanquet de peru, peito de aves, apresuntado, além daquela denominada ND foram avaliadas quanto à migração de ε-caprolactama. Os resultados para ε-caprolactama oscilaram de 7,8 a 29,7 mg/L de simulante. Dentre as embalagens analisadas, 35% para mortadelas (suína, frango ou chester), 33% para blanquet de peru e 100% para peito de aves e patês apresentaram migração superior a 15 mg/kg. Sendo o etanol 95% aceito como simulante D alternativo pela legislação brasileira, como é pela legislação européia, tais amostras seriam consideradas não conformes. Somente o limite de migração específica nas embalagens ND e de apresuntado não foram ultrapassados.
Figura 1 - Estrutura tridimensional da molécula da ε - Caprolactama (Fonte: Molecular Simulations, 1998)
Figura 2 – Número de amostras com níveis superiores aos limites estabelecidos pela legislação brasileira (BRASIL, 1999) e européia (EC, 2002) de 15 mg/L de -caprolactama em solvente simulante etanol 95% em relação ao número total de amostras analisadas por tipo de alimento acondicionado.
| Translation - English
(Standardized for submission to the journal Food Control)
Migration of ε-caprolactam residues in packaging intended for contact with fatty foods
1. Introduction
Plastics are versatile products, which, in addition to their inherent qualities, present characteristics of various materials (Mídio & Izumida, 2000). The plastics used in packaging for foodstuffs are composed of high-molecular-weight macromolecules (Autian, 1980).
Polyamides, commercially known as nylons, are a prime example of the type of plastics that are increasingly being used in the food industry. Nylons are polymers presenting amide groups in the chain (Sarantópoulos, Oliveira, Padula, Coltro, Alves, & Garcia, 2002). The polyamides most commonly used to manufacture packaging materials are nylon 6, nylon 6.6 and nylon 11.
Approximately 73% of the nylon 6 produced in the world is used (as fibre) to manufacture rugs and clothing, whereas the remaining 27% is used (as resin) to manufacture steering columns, steering wheels, and other automotive components/systems, as well as connectors and packaging (Organization for Economic Cooperation and Development, 2001). The polymerisation of ε-caprolactam monomers (CAP; Fig. 1) results in the production of nylon 6 (Sarantópoulos et al., 2002). In 1999, the European Union produced approximately 1 × 106 tons of CAP. Prior to the 1990s, Asia produced over 1 × 106 tons of CAP, whereas North America produced 5 × 105 to 1 × 106 tons (Organization for Economic Cooperation and Development, 2001).
Polymerisation reactions usually result in substances of high molecular weight, and the conversion yield is typically less than 100%. Therefore, the polymer might retain residual monomers and oligomers in its structure, depending on the type of technology applied (Abrantes, 1998). These monomers and oligomers can migrate from the packaging into the food. Monomers are biologically reactive and potentially toxic. Epidemiological studies indicate that CAP can cause ocular, cutaneous and respiratory irritations, as well as hypotension, tachycardia, palpitations, rhinorrhea, nose dryness, neurological problems, haematological disorders, genitourinary problems and reproductive effects, such as alterations in ovarian-menstrual functions and pregnancy/birth complications. The results of animal studies are consistent with such reports; however, the majority of in vitro and in vivo genotoxicity studies involving CAP administration by oral and intraperitoneal routes have yielded negative results, including the absence of carcinogenicity in rats and mice, as well as developmental and reproductive effects in rats and rabbits (Bomfim, Abrantes, & Zamith, 2009). All regulations are aimed at restricting the amount of residual monomers in the raw material, plastics, and items produced, as well as at establishing limits for the migration of those monomers to foodstuffs (Arvanitoyannis & Bosnea, 2004). According to the Brazilian Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA, National Health Products Oversight Agency) Resolution no. 105 (19 May 1999) and the Commission of the European Communities (CEC) Directive 2002/72/EEC (6 August 2002), the specific migration limit for CAP is 15 mg/kg of food or 15 mg/L of food (Brasil, 1999; European Communities, 2002).
Diverse chromatography methods have been used to determine CAP and their oligomers in packaging materials, food simulants, and foodstuffs: gas chromatography with a flame ionisation detector (Groman & Guberska, 1999; Joint Research Center, 2009; Pogorzelska & Mielniczuk, 2001); high-performance liquid chromatography with an ultraviolet detector (Barkby & Lawson, 1993; Begley, Gay, & Hollifield, 1995; Gramshaw, & Soto-Valdez, 1998; Kulkarni & Kanekar, 1997; Soto-Valdez, Gramshaw, & Vanderburg, 1997); gas chromatography-mass spectrometry (Joint Research Center, 2009; Zhao, Jing, Li & Zhang, 2001); and high performance liquid chromatography-mass spectrometry (Barkby & Lawson, 1993; Soto-Valdez, Gramshaw, & Vanderburg, 1997).
It is of note that the mechanism of migration is related to the physical and chemical composition of the materials involved. Migration is a diffusion process that can be strongly influenced by the interaction between the components of the food and those of the packaging. Certain food components, particularly fat, are more interactive, which results in considerably greater migration of substances from the plastic packaging into the foodstuff (Arvanitoyannis & Bosnea, 2004).
The objective of the present study was to identify and quantify the CAP residues transferred from nylon 6 packages to 95% ethanol (a fatty food simulant), as well as to compare these values with the specific migration limits established in Brazilian and European legislation (Brasil, 1999; European Communities, 2002).
2. Materials and Methods
2.1. Samples
The samples were packages composed of multilayer polyamide (three layers of nylon), used in the packaging of the following fatty foods: bologna sausage; turkey blanquette (cooked turkey breast); poultry breast; pâté; and ham. These foodstuffs present a peculiarity, since they are cooked in the packages, at temperatures ranging from 72°C to 100°C, for 1 to 4 h or until the centre of the food reaches a temperature of 72°C.
The packaging material, composed of nylon 6/adhesive/nylon 6/adhesive/nylon 6 (80%) and nylon 6/6.6 (20%), was provided by a well-known packaging company. One sample, with similar characteristics, was used for analytical validation (Bomfim, 2008).
2.2. Standards and reagents
Solutions containing CAP (purity > 99%; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) in 95% ethanol, at concentrations of 2, 8, 14, 20, 26, and 32 mg/L, were used in order to construct the analytical curve. Ethanol with a high purity (> 99.9%) for high-performance liquid chromatography was purchased from Merck (Darmstadt, Germany) and diluted in distilled water to be used as food simulant.
2.3. Equipment and chromatographic conditions
We used a gas chromatograph (GC-2010; Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan) coupled to a flame ionisation detector, with a fused silica column internally covered with a stationary phase composed of 5% phenyl methyl silicone (HP-5; J&W Scientific, Inc., Folsom, CA, USA) - 30 m in length, 2.65 mm in internal diameter, and 0.53 µm in thickness. An auto injector (AOC-20i; Shimadzu Corporation) was used for the injections.
The settings were determined and optimised with the column previously mentioned. The injector, column, and detector temperatures were, respectively, 210°C; from 100°C (1 min) to 180°C (3 min), with increases of 4°C/min; and 250°C. The purge gas (helium) was maintained at a pressure of 60 kPa, with a column outflow rate of 10.14 ml/min. The analysis time was 24 min, and a volume of 2 µl was injected into the chromatograph.
2.4. Assay method
The migration test was based on the contact of 1 dm2 (10 × 10 cm) of the packaging material with 100 ml of the selected food simulant (95% ethanol). The ANVISA Resolution no. 105, of 19 May 1999, states that, for the purposes of this test, there should be 0.5-2.0 cm2 of plastic material per millilitre or milligram of food (Brasil, 1999). The sample was brought in contact with the food simulant in Petri dishes (15 cm in diameter). The packaging material was completely immersed in 95% ethanol and maintained at 60 ± 0.5°C for 210 min. The assay conditions were based on the CEC Directive 82/711/EEC (European Communities, 1982). According to the directive, for foods prepared at or submitted to temperatures ranging from 72°C to 100°C for a period of 1-4 h (as occurs with the packaging materials analysed in the present study), assays employing 95% ethanol as a food simulant should meet the conditions adopted in the present study. The CAP residues present in the food simulant were transferred to a volumetric balloon and the volume was completed to 100 ml with 95% ethanol. Subsequently, aliquots of 2 µl were injected into the chromatograph.
2.5. Single-laboratory validation of the method
The basic procedure for single-laboratory validation of the method was described by Souza (2007). The adaptations made in order to fit the method to the purposes of our study were based on the results for parameters such as linearity, matrix effects, selectivity, recovery, reproducibility, and intermediate precision, as well as the limits of detection and quantification. Selectivity was determined in accordance with Lanças (2004). Intermediate precision was determined in accordance with the guidelines established by the International Conference for Harmonisation (1996) and by the Brazilian National Institute of Metrology (2007). The limits of detection and quantification were determined in accordance with Frehse & Thier (1981).
All performance criteria previously evaluated in the validation (linearity, matrix effect, selectivity, reproducibility, intermediate precision, recovery, detection limit, and quantification limit) presented satisfactory results (Bomfim, 2008). Linearity was confirmed at concentrations of 2-32 mg/L. The limits of detection and quantification were 0.83 mg/L and 1.63 mg/L, respectively. Reproducibility presented Horwitz ratios below 2, and recovery ranged from 97.5 to 106.5%.
2.6. Evaluation of migration and uncertainties
The estimated values for the migration of CAP (in mg/L) from packages were obtained by means of the following straight line equation, corrected by the uncertainty of the curve:
y = 17526x 6574.4 (1)
The migration test was performed three times; in the end, we obtained the mean area and the corresponding migration value with the accompanying uncertainty value.
Uncertainty is non-negative parameter characterising the dispersion of the quantity values being attributed to a measurand, based on the information used (International Organization for Standardization, 2007). The uncertainty of the measurement, in general, involves various components. Each component is characterised as a source of uncertainty associated with different contributions. In the present study, the identification of the sources of uncertainty was based on specific criteria of greater relevance over the measurand value . Various uncertainty components could be listed in the methodology used in the present study. However, we focused on the three principal components. The uncertainty of the dilution of the standards, of the analytical curve and of the reproducibility of the procedure were identified and were considered the most relevant for the determination of the parameter in the method.
The methodology adopted to determine the uncertainty of measurement was based on established recommendations (Eurachem/CITAC, 2001).
3. Results and Discussion
A total of 40 packages composed of nylon 6 film, intended to pack fatty foods such as bologna sausage, turkey blanquette, poultry breast, pâté, and ham, were evaluated for migration of CAP residues. We identified the type of food for which the package was intended based on the text printed on the labels and on the packaging material itself. The packages on which there was no information available regarding the intended use were designated "no information available" (NIA). The number of packages intended for contact with ham, poultry breast, pâté, turkey blanquette, and bologna sausage were, respectively, 1, 2, 3, 3, and 23. An additional 8 packages were designated NIA.
Two questions must be taken in consideration. The first is related to the food simulant used, and the second is related to the migration values obtained. Both, however, are related to legal aspects.
Resolution no. 105 (Brasil, 1999) states that olive oil or n-heptane should be used as fatty food simulants; therefore, the use of 95% ethanol as a fatty food simulant is not recommended for sanitary control studies conducted in Brazil. In Brazil, new legislation, in harmony with the norms of the Southern Common Market and of the European Union, is on track for enactment (ANVISA, 2009). The new legislation is intended to replace Resolution no. 105 and will allow the use of 95% ethanol as "simulant D". European legislation, specifically Council Directive 82/711/EEC (European Communities, 1982), has already adopted the use of 95% ethanol as an alternative fatty food simulant, and its use has been approved by various scientific studies (Till et al., 1987; Schwartz, 1988; Castle, Macarthur, Mead, & Read, 2004; Félix et al., 2008; Pogorzelska & Mielniczuk, 2001). The specific migration limit for CAP in the current Brazilian legislation is identical to that of the European legislation (15 mg/kg of food).
The legislation in Brazil and Europe states that migration values should be corrected by a fat reduction factor (Brasil, 1999; European Communities, 1985). This factor, which ranges from 1 to 5, is directly related to the potential of extraction of the simulant D or its substitutes for a given type of food. Migration values should be compared with the legislation limits only after being corrected for this factor. This raises many doubts regarding the application of the procedure. By means of Commission Directive 2007/19/CE (European Communities, 2007), the European Community has included the conditions under which the reduction factor must be applied into the text of Directives no. 72 (European Communities, 2002) and 572 (European Communities, 1985). The legislation states that the fat reduction factor must be applied in migration tests involving packaging intended for contact with foods containing over 20% fat and packaging containing substances characterised as lipophilic.
In general, the samples evaluated in the present study were intended for contact with foodstuffs containing more than 25% fat, since CAP is not included in the list of lipophilic substances determined by the amendment of the European directive (European Communities, 2007). The hydrophilic nature of CAP was demonstrated by Stoffers, Dekker, Linssen, Stormer, Franz, & Van Boekel (2004). Those authors performed an experiment in which a single layer of nylon 6 film was simultaneously put in contact with olive oil and water by means of a two-sided migration cell. At the end of the experiment, 99% of the CAP residues had migrated to the water, ratifying the belief that CAP is not a lipophilic substance. Therefore, in the present study, the migration results for nylon 6 films were not corrected for the fat reduction factor.
The values obtained for the migration of CAP (in mg/L) from nylon 6 packaging films and their respective uncertainties are shown in Table 1.
Our results show that the migration levels for some samples intended for contact with bologna sausage, turkey blanquette, poultry breast, and pâté exceeded the threshold values established by legislation. A total of 8 samples or 35% of the packages intended for contact with bologna sausage , one (33%) of those intended for contact with turkey blanquette, 2 (100%) of those intended for contact with poultry breast, and 3 (100%) of those intended for contact with pâté had migration values higher than 15 mg/kg (Fig. 2)., However, migration values for packages designated NIA and for those intended for contact with ham did not exceed the limits. It is recommended, for analysis purposes, that further studies be carried out using olive oil as a food simulant, and that the results obtained be compared with those of the present study.
To date, there have been few studies investigating the migration of CAP from nylon 6 materials to 95% ethanol. Pogorzelska & Mielniczuk (2001) evaluated various products composed of nylon 6 and reported high levels of CAP migration to 95% ethanol (6.4-42.7 mg/kg). These values are apparently consistent with those obtained in the present study.
The method used in migration assays should be further discussed. The way in which the migration assay is conducted can directly influence the results.
Total immersion using multilayer film can lead to uncertainties regarding the estimated migration of a given substance, since the two surfaces of the plastic material remain in contact with the simulant, a situation that does not correspond to reality. In this case, CAP residues would migrate from the outer layer, which is not in direct contact with the foodstuff, as well as from the inner layer, which is. Therefore, the migration value might be overestimated. In this sense, Commission Directive 2002/72/EC (European Communities, 2002) states that packaging materials submitted to migration tests should remain in contact with the food simulant in such a way as to represent the real conditions of contact with the foodstuff. In addition to time and temperature, we must ensure that the food simulant is brought into contact only with the parts of the package that actually come into contact with the foodstuff. This is particularly important when multilayer packaging materials are used. In these cases, the use of single-sided migration cells is more appropriate, in order to guarantee that only the inner layer of the packaging comes into contact with the food simulant. However, there are various limitations to the use of single-sided migration cells, among which we underscore technical and financial limitations (due to the need to use various cells and to the cost of purchasing these cells, respectively). Therefore, the conditions used in the present study to conduct the migration test were as appropriate as possible, considering the technical and financial issues. Resolution no. 105, which is designed for application in Brazil, does not impose conditions regarding the contact between materials and foodstuffs, only regarding time and temperature. Castle et al. (2004), for instance, performed a procedure to evaluate uncertainty in overall migration tests. To that end, they used the data obtained in migration tests performed in a proficiency study organised by the Food Analysis Performance Assessment Scheme and initiated in 1994. By that time, the European legislation (European Communities, 1990; European Communities, 2002) had already determined the conditions to be met regarding contact with the materials. Nevertheless, Castle et al. (2004) tested nylon film by means of immersion (in 95% ethanol).
The temperature used in the present study corresponds to the most extreme conditions foreseeable regarding the contact between fatty foods and the packaging material. Bradley, Speck, Read, & Castle (2004) reported that when nylon 6 packaging material is submitted to higher temperatures, due to the cooking or heating of the foodstuff in the package, it presents a migration value that is higher than that observed for packaging materials that are not submitted to such high temperatures.
The results of the present study have highlighted an interesting point. No migration values higher than 15 mg/L were observed for samples designated NIA. This allows us to consider the hypothesis that the presence of labels or printing might somehow potentiate the migration phenomenon. This has not yet been demonstrated in the scientific literature and was not confirmed in the present study. Based on the results obtained, we recommend that complementary studies be carried out to investigate the impact of labels and printing on CAP migration.
4. Conclusion
Since 95% ethanol is considered an alternative simulant (simulant D) according to the Brazilian and European legislation, 35%, 33%, 100%, and 100% of packages intended for contact with bologna sausage, turkey blanquette, poultry breast and pâté, respectively, would be considered inappropriate. However, the packages designated NIA and those intended for contact with ham would be considered appropriate for use. Further studies should be conducted in order to establish a relationship between the label printing process and the migration phenomena, since that process could increase the migration values.
Regarding specific migration results, the internal adoption of criteria related to the fat reduction factor set by Europe (EC, 2007) should be discussed within the framework of the Southern Common Market. This is particularly important for standardising and facilitating the monitoring of official analytical laboratories, as well as for avoiding any potential trade disputes.
Figure captions
Fig. 1. Three-dimensional structure of the ε-caprolactam molecule (Source: Molecular Simulations, 1998).
Fig. 2. Number of samples that presented migration values exceeding the limit established by Brazilian legislation (Brasil, 1999) and European legislation (EC, 2002), of 15 mg of ε-caprolactam per litre of food simulant (95% ethanol), considering the total number of samples analysed per type of foodstuff.
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General field: Bus/Financial
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Dívida Pública Importa? Uma Investigação Empírica de Modelos Não Ricardianos
O autor agradece ao CNPq pelo incentivo à pesquisa.
Resumo: Esse artigo testa empiricamente se a política fiscal brasileira no período de 1995: I a 1998: III é ativa ou passiva. Nós analisamos os canais de transmissão da política fiscal por meio da estimação de funções onde a razão dívida publica/PIB afeta demanda por moeda, investimento, superávit primário e hiato do produto. Os resultados indicam que a razão dívida publica/PIB é estatisticamente significante e afeta positivamente a demanda por moeda e o superávit primário e afeta negativamente o nível de investimento e o hiato do produto. Nesse contexto, nós encontramos evidencias empíricas em que a economia brasileira mostra uma política fiscal ativa e, portanto, um regime não Ricardiano.
Palavras chave: Política fiscal ativa, regime não Ricardiano, dívida pública.
JEL codes: E52, E61, E63.
1. Introdução
O Brasil tem adotado um regime de meta inflacionaria desde 1999 em ambiente de desequilíbrio fiscal, haja vista os sucessivos déficits nominais gerados nas últimas décadas. Apesar dos sucessivos superávits primários implementados nos últimos anos e de uma relativa estabilidade da razão dívida/PIB, o país ainda apresenta uma trajetória e perfil da dívida pública preocupante, principalmente se considerarmos uma provável trajetória ascendente da razão dívida/PIB após a recente crise bancária/financeira (crise do subprime) que assola todo o mundo. Com a forte redução do nível de atividade econômica desde o último trimestre de 2008 e a expectativa de forte retração da taxa de crescimento do produto no Brasil em 2009, as receitas públicas devem reduzir, enquanto que o nível de gastos do governo tende a manter-se.
As elevadas taxas de juros utilizadas pelo Banco Central (BACEN) como instrumento para alcançar as metas inflacionarias contribuem para que o valor relativo ao pagamento do serviço da dívida seja superior ao do superávit primário. Apesar da recente redução da Selic em 2009, o Brasil ainda apresenta uma das maiores taxas de juros reais do mundo. Um contínuo crescimento do déficit nominal e, conseqüentemente, da dívida pública torna o desequilíbrio fiscal particularmente preocupante, dado o elevado estoque da dívida pública e dos elevados passivos de curto prazo num contexto de forte retração da economia mundial e, conseqüentemente, nacional.
A principal proposta deste trabalho é testar empiricamente para o período posterior a 1994, com base em modelos não Ricardianos, se as políticas fiscais têm impacto em variáveis reais tais como, demanda real por moeda, razão investimento/PIB e hiato do produto. Devem-se testar alguns desses modelos tais como: Araújo e Martins (1999), Kneebone (1989) e Scarth (1996). Além disso, pretende-se analisar os canais de transmissão da política fiscal através da estimativa da relação entre superávit primário e dívida pública e também da curva IS fiscal. O termo IS fiscal decorre do fato de se utilizar uma variável fiscal na estimativa. No nosso caso utilizaremos a razão superávit primário/PIB. Nesse contexto, pode-se verificar se a variável fiscal é significante e em que magnitude ela afeta a taxa de investimento, o hiato do produto e a demanda por moeda. Em outras palavras, pretende-se investigar se a política fiscal é ativa no período analisado. Veja por exemplo o trabalho de Moreira, Souza e Almeida (2007).
O que está por trás de toda essa discussão é a idéia de equivalência Ricardiana, conforme Barro (1974). O principio geral da equivalência Ricardiana é que a dívida do governo é equivalente aos impostos futuros e, se os consumidores são bastante previdentes, os impostos futuros são equivalentes aos impostos correntes. Portanto, financiar o governo com dívida é equivalente a financiá-lo com impostos. A implicação da equivalência Ricardiana é que um corte fiscal financiado por dívida deixa o consumo inalterado. As famílias poupam a renda disponível extra para pagar a obrigação fiscal futura que o corte fiscal acarreta. Esse aumento da poupança privada compensará exatamente o decréscimo da poupança pública. A poupança nacional permanece a mesma.
Dessa forma, pretendemos investigar se a dívida pública realmente importa. Destacamos ainda que tais resultados tenham contribuições relevantes, uma vez que esse tema não tem tido a devida atenção desde que grande parte da academia admite a equivalência Ricardiana quase como um dogma. A idéia é chamar a atenção para essa discussão novamente, que tem ficado em estado de hibernação desde os anos setenta, com a publicação do paper seminal do Barro (1974) intitulado: “Are Government Bonds Net Wealth?”.
2. Alguns aspectos metodológicos
A base de dados trimestral relativo ao período de 1995:I a 1998:III teve como principal fonte o Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada - IPEA. A seguir relacionamos as variáveis que foram coletadas no ipeadata e as respectivas nomenclaturas adotadas nesse trabalho (entre parênteses): meio de pagamento – fim de período – em R$ milhões ( ); PIB – preços de mercado - em R$ milhões ( ); taxa de juros % – over/Selic ( ) ; investimento ou formação bruta de capital fixo - em R$ milhões ( ); deflator implícito do PIB ( ); taxa de câmbio nominal – R$/US$ - comercial – compra – média ( ); taxa de câmbio efetiva real – INPC – exportações ( ); superávit primário ou NFSP – governo federal e banco central – primário – c/desvalorização cambial – em R$ milhões ( ); taxa de inflação – IPCA - % a.m. – ( ). Utilizamos como proxy para a dívida pública os títulos públicos federais e operações de mercado aberto ( ), cuja fonte é o Banco Central. Utilizamos também uma variável dummy para diferenciar o período de câmbio administrado (1995:I a 1998:IV) do câmbio “flexível” no período subseqüente.
O PIB real foi calculado com base no deflator implícito do PIB. Para calcular o hiato do produto usamos o filtro Hodrick-Prescott onde definimos como a diferença entre PIB real e PIB potencial (trend). Um valore positivo indica excesso de demanda. Para calcular a taxa de juros real utilizamos o IPCA .
Os modelos de series temporais a serem estimados serão explicitados no item 5. Utilizaremos testes de Cointegração de Johansen e de raiz unitária, além de modelos de equações simultâneas - GMM com variáveis instrumentais. Analisaremos as equações de longo prazo resultante dos testes de cointegração enfocando principalmente se a dívida pública é significante e se está com o sinal esperado com base no modelo teórico apresentado. Outras técnicas padrão de séries temporais também são utilizadas, como testes de fraca exogeneidade. As técnicas econométricas aqui utilizadas são largamente aplicadas na literatura e são apresentadas em vários livros de econometria a exemplo de Hamilton, (1994), Johsnton e DiNardo (1997), Green (2000), Maddala (2000).
Deve-se usar GMM com variáveis instrumentais para estimar um sistema de duas equações: a equação IS fiscal e a equação que mostra a relação entre superávit primário e dívida pública. Sabe-se que quando as variáveis não são estacionárias, esperam-se problemas específicos relativos aos procedimentos convencionais de inferência com base em regressões por mínimos quadrados ordinários (MQO). Almeida, Pinheiro e Moreira (2002), destacam ao citarem Johnston e Dinardo (1997, p.317), que é importante saber se problemas similares surgem no contexto das regressões de mínimos quadrados em duas fases ao se defrontarem com esses problemas. Esse problema é investigado por Cheng Hsiao (1997a, 1997b). A conclusão do trabalho de Hsiao é a de que a inferência com estimadores de 2SLS com uso de variáveis instrumentais continua válida, mesmo no caso de séries não estacionarias ou não cointegradas . Nesse contexto, as mesmas conclusões de Hsiao também são validas quando aplicado o GMM. Esse método também é amplamente utilizado na literatura a exemplo dos trabalhos de Almeida, Souza e Moreira (2004 e 2006), Moreira, Souza e Almeida (2007).
3. Apresentação dos modelos não Ricardianos e seus resultados
3.1- Efeito da dívida pública sobre o investimento
Araujo e Martins (1998) demonstram que é possível um crescimento de longo prazo sustentável em um modelo de um setor com gerações superpostas. Eles assumem uma tecnologia convexa, sem redistribuição de renda da geração mais velha para a mais nova, com taxação via imposto sobre a renda e sem altruísmo puro a la Barro (1974). Trabalhando com uma função de produção AK e assumindo uma hipótese na qual a função utilidade do agente incorpora um motivo herança absoluto, os autores derivam uma clara implicação de política do modelo: um incremento na dívida governamental afeta negativamente a taxa de crescimento do estoque de capital tal que
(1)
onde Kt é o estoque de capital no início do período t, Bt é o estoque de títulos da dívida do governo no início do período t, A representa a tecnologia e o coeficiente indica as preferências dos agentes. Essa equação mostra que a taxa de crescimento do estoque de capital é endógena. Nesse contexto, o fluxo de financiamento da dívida como proporção do estoque de capital no período anterior afeta negativamente a taxa de acumulação de capital.
Considerando-se que a diferença entre o estoque de capital em t e t-1 é o investimento, , e que , podemos reescrever a equação (1) da seguinte maneira:
(2)
onde e .
Isto posto, vamos estimar a equação com as variáveis em logaritmo, conforme a seguir :
(3)
onde o parâmetro mostra a relação entre as razões dívida(t)/PIB(t-1) e investimento(t)/PIB(t-1), é o parâmetro do intercepto e é o erro (termo estocástico). Vamos verificar se o parâmetro é estatisticamente significante, isto é, se é estatisticamente diferentes de zero, e o seu respectivo sinal. Se for negativo e estatisticamente significante, então poderemos inferir que a razão dívida/PIB afeta negativamente a razão investimento(t)/PIB(t-1). Em outras palavras, se = 0, nós impomos a hipótese de equivalência Ricardiana.
Inicialmente verificaremos se as variáveis supracitadas são estacionárias. Se as variáveis não forem estacionárias, vamos checar se as mesmas cointegram. A tabela em anexo A1 apresentada em anexo mostra que ambas são não estacionárias. Nesse caso precisamos fazer um teste de cointegração para verificar se a regressão será validada, ou seja, para verificar se a regressão não é espúria.
Os testes de cointegração de Johansen mostram que há uma equação de cointegração ao nível de significância de 5%, conforme tabela em anexo A.2 e A.3. Destaque-se que utilizamos uma variável dummy (como variável exógena no VAR) no modelo aqui apresentados para representar dois períodos distintos: de janeiro de 1995 a dezembro de 1999 a economia brasileira apresentou um regime de câmbio administrado e a partir de 1999 o Brasil tem utilizado um regime de câmbio “flutuante”.
A equação de longo prazo resultante mostra que o parâmetro é estatisticamente significante ao nível de 5%, conforme a seguir:
(4)
(0,073) (0,116)
Os valores entre parênteses representam os desvios-padrão dos respectivos coeficientes estimados. De acordo com a equação de longo prazo, nota-se que para cada 1% de incremento da relação Divida(t)/PIB(t-1), há uma redução de 0,22% da razão Investimento(t)/PIB(t-1). A correlação (Pearson) negativa entre as duas variáveis é de -27,3%, a um nível de significância de 5%. Destaque-se ainda que, com base na estatística Qui-quadrado, no valor de 1,819, não rejeita-se a hipótese nula de fraca endogeneidade (prob. = 0,177), isto é, a razão Divida(t)/PIB(t-1) é fracamente exógena.
Destaque-se que a dívida pública não tem um papel neutro sobre a variável real da economia – razão investimento/PIB. Tal evidencia empírica sugere que uma clara prescrição de política pública: o governo deve ter como meta reduzir a razão dívida/PIB. Uma redução da razão dívida/PIB gera um maior nível da razão investimento/PIB. A implicação desse resultado é mais crescimento, menos desemprego e, portanto, melhoria do bem estar da população.
3.2- Efeito da dívida pública sobre a demanda por moeda
Kneebone (1989) define a demanda real por moeda como função de uma relação negativa com a taxa de juros nominal e positiva com o produto e a riqueza real . A definição de riqueza liquida real é dada por
(5)
onde W é o valor da riqueza real líquida dos agentes privados; é a fração dos títulos do governo que os agentes privados percebem como riqueza líquida ( ); B é o estoque nominal dos títulos da dívida pública; Y/P é o produto real; R é a taxa nominal de juros; P é o nível de preços e M é a oferta de moeda nominal. Assim, a definição da demanda real de moeda é dada por
(6)
Seguindo Kneebone (1989), após dividir a equação (6) por Y/P tem-se
(7)
onde , e ; ; .
A equação (7) pode ser escrita de outra forma como
(8)
Agora, nós definimos uma equação estocástica a partir da equação (8) tal que
(9)
onde ; e . Se é estatisticamente igual a zero nós impomos a hipótese de equivalência Ricardiana.
Estimamos a equação (10) com as variáveis em logaritmo. A tabela em anexo A1 mostra que m, b e R são não estacionárias. Os testes de cointegração de Johansen mostram que há duas equações de cointegração ao nível de 5% de significância, conforme tabela em anexo A.4 e A.5. Também utilizamos a variável dummy (como variável exógena no VAR) no modelo aqui apresentado. A equação de longo prazo mostra que
(10)
(0,088) (0,087) (0,114)
Os valores entre parênteses representam os desvios-padrão dos respectivos coeficientes estimados. De acordo com a equação de longo prazo, nota-se que para cada 1% de incremento da relação Divida/PIB, há um incremento de 0,82% da demanda por moeda. Há uma correlação (Pearson) positiva de 94,2% entres essas duas variáveis a um nível de significância de 1%. Com base na estatística Qui-quadrado, no valor de 15,197, rejeita-se a hipótese nula de fraca endogeneidade da relação Dívida/PIB (prob. < 0,001).
Como esperado, há uma relação negativa entre taxa de juros e demanda por moeda. Nota-se que para cada 1% de incremento da Selic, há uma redução de 0,286% da demanda por moeda.
3.3 – Efeito da dívida pública sobre o superávit primário
Bohn (1998) procura avaliar a sustentabilidade da política fiscal a partir da resposta do superávit primário (exceto juros)/PIB a mudanças na razão dívida/PIB. Simplificamos essa relação através de uma regressão com variáveis em logaritmo da seguinte forma:
SP/Y = 0,004 0,031*B/Y (11)
(0,002) (0,003)
As tabelas em anexo mostram que ambas as variáveis são I(1) e que cointegram ao nível de significância de 5%. Os valores entre parênteses representam os desvios-padrão dos respectivos coeficientes estimados. De acordo com a equação de longo prazo, nota-se que para cada 1% de incremento da relação Divida/PIB, há um aumento de 0,031% da razão Superávit primário/PIB. A correlação (Pearson) positiva entre as duas variáveis é de 74,7%, a um nível de significância de 5%. Destaque-se ainda que, com base na estatística Qui-quadrado, no valor de 1,168, não rejeita-se a hipótese nula de fraca endogeneidade (prob = 0,279) , isto é, a razão Divida/PIB é fracamente exógena.
3.4 – Efeito da dívida pública sobre o superávit primário e sobre o hiato do produto
Nessa seção estima-se as equações da IS fiscal e da relação entre Superávit Primário e Dívida Pública. O método mais adequado para a estimativa em forma de sistema dessas duas equações é via GMM, com adequadas variáveis instrumentais. Todas as variáveis estão em forma de logaritmo.
A estimativa da equação que mede a resposta da razão superávit primário/PIB, SP/Y, aos níveis da razão dívida governamental/PIB, B/Y, pode ser definida como
(12)
onde ut o termo estocástico.
A IS fiscal pode ser definida como
(13)
onde yt é o hiato do produto, rt é a taxa de juros real, (SP/Y)t é a variável fiscal de interesse (superávit primário/PIB), et é a taxa de câmbio real e é o termo estocástico. A denominação IS fiscal deve-se ao fato de considerarmos uma variável fiscal na curva IS. Admite-se que os termos estocásticos das equações (12) e (13) não são serialmente correlacionados.
Com base nesse modelo podemos verificar os efeitos diretos da dívida pública sobre o superávit primário e o efeito indireto dessa variável (dívida pública) sobre o hiato do produto. Se a razão dívida pública/PIB for estatisticamente significante na equação (12) e se a razão superávit primário/PIB também for estatisticamente significante na equação (13), tem-se um indicativo de que a política fiscal é ativa. Isso significa que a dívida governamental afeta indiretamente uma variável real, o hiato do produto via superávit primário.
Os resultados apresentados na tabela 1 mostram que todas as variáveis são estatisticamente significantes ao nível de 1% e que para cada 1% de incremento na razão divida/PIB, a razão superávit primário/PIB reage aumentando em 0,023%.
O método de GMM com Bartlett Kernel, aplicado conjuntamente para as duas equações em forma de sistema, conduz às estatísticas apresentadas nas tabelas 1 e 2. A especificação do modelo é testada pela estatística J associada com restrições de sobreidentificação. O valor da estatística J de 0,28 com um p-value de 0,50 não indicam evidencias para rejeitar a especificação do modelo.
Os resultados apresentados na tabela 2 também mostram que todas as variáveis são estatisticamente significantes ao nível de 5%. Dado um aumento de 1% na razão superávit primário PIB, há uma redução de 2,963% no hiato do produto tal que, o efeito final do incremento de 1% na razão divida/PIB será uma redução de 0,07% no hiato do produto de curto prazo. No longo prazo, levando em conta o efeito auto-regressivo do coeficiente do hiato defasado, o efeito final será uma redução do hiato do produto de 0,31%. Esse resultado mostra que há evidências empíricas de que a política fiscal é ativa.
Os demais coeficientes apresentam os sinais esperados de forma que para cada 1% de incremento da taxa de juros real, há uma redução no hiato do produto de 0,048% e para cada 1% de incremento do taxa de câmbio real há um aumento de 0,006% no hiato do produto.
4 Conclusões
Os resultados mostram que a dívida pública tem um papel importante na determinação de variáveis como a demanda real por moeda, a razão investimento/PIB e o hiato do produto. No período de 1995: I a 1998: III constatou-se que há uma relação positiva entre a razão dívida/PIB e a demanda por moeda normalizada pelo PIB. Constatamos também que há uma relação negativa entre a razão dívida/PIB e a razão investimento/PIB, assim como uma associação negativa com o hiato do produto. Nesse contexto, há evidencias empíricas de que a economia brasileira no período considerado não corrobora com a hipótese de equivalência Ricardiana.
Além disso, mostrou-se no mesmo período que a razão superávit primário/PIB reage positiva e diretamente a incrementos na razão dívida/PIB e que a razão dívida/PIB afeta negativa e indiretamente o hiato do produto via superávit primário. Esses resultados sugerem mais uma vez que há evidencias empíricas de que a economia não obedece ao regime de equivalência Ricardiana. Ante o exposto, pode-se inferir também que há fortes evidências empíricas de que a política fiscal é ativa.
Quando o regime é Ricardiano, implicando que a política monetária é ativa e a política fiscal é passiva, faz sentido analisar apenas os mecanismos de transmissão da política monetária. Mas no caso de um regime não ricardiano, onde a política fiscal é ativa podemos e devemos analisar os mecanismos de transmissão da política fiscal. Isso posto, podemos inferir que se a dívida pública afeta positivamente a demanda por moeda, ela também deve alterar a taxa de juros. Dado a oferta de moeda, se há um incremento da demanda por moeda em decorrência do incremento da dívida pública, então se espera uma elevação da taxa de juros. Taxas de juros mais elevadas implicam em menores níveis de investimentos e, por sua vez, menores níveis de produto ou hiato do produto. Vimos que dívida pública afeta negativamente o nível de investimento e o hiato do produto. Tais conexões mostram como os efeitos da política fiscal são propagados ou transmitidos na economia. Futuras pesquisas podem verificar se de fato dívida pública afeta diretamente a taxa de juros e, nesse contexto, se a política monetária é ativa ou passiva.
Esse trabalho mostra que a política fiscal é ativa no período analisado, mas não investiga se a política monetária é ativa ou passiva. Nesse sentido, nosso resultados confirmam parcialmente os resultados apresentados por Moreira, Souza e Almeida para o período 1995:I a 1996:II onde os autores mostram que a política fiscal é ativa e que, além disso, a política monetária é passiva resultando num regime de dominância fiscal.
| Translation - English
(Standardized for submission to the Journal of Policy Modeling)
Does public debt matter? An empirical investigation of non-Ricardian models
Running title: Public debt and non-Ricardian models
The author would like to thank the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq, National Council for Scientific and Technological Development) for the financial support provided.
Abstract: We tested, empirically, whether the Brazilian fiscal policy for the period between 1995:I and 1998:III was active or passive. To analyze fiscal policy transmission mechanisms, we estimated functions by which the public debt/GDP ratio affects investment, primary surplus, output gap and the demand for money. The ratio of public debt to GDP was found to be statistically significant, positively affecting the demand for money and the primary surplus, whereas it was found to negatively affect the level of investment and the output gap. We conclude that the 1995-1998 fiscal policy was active and that the regime was therefore non-Ricardian.
Keywords: Active fiscal policy, non-Ricardian regime, public debt.
JEL codes: E52, E61, E63.
1. Introduction
Since 1999, Brazil has been under an inflation targeting regime in an environment of fiscal imbalance, illustrated by the successive nominal deficits generated in recent decades. Despite the successive primary surpluses generated in recent years and a relatively stable ratio of debt to GDP, the trajectory and profile of the Brazilian public debt continue to constitute a cause for concern, especially if we consider the likely rise in the ratio of debt to GDP after the recent bank crisis/financial crisis (subprime crisis) that has gripped the world. The sharp reduction in the level of economic activities since the last quarter of 2008 and the expectations of a strong retraction in the Brazilian output growth rates in 2009 are likely to reduce the public revenues, whereas the level of government expenditure tends to be maintained.
The high interest rates imposed by the Brazilian Central Bank in order to reach the inflation targets contribute to making the cost of servicing the debt higher than the primary surplus. Despite the recent reduction in the Sistema Especial de Liquidação e Custodia (SELIC, Special System of Clearance and Custody) in 2009, Brazil still has one of the highest real interest rates in the world. Continuous growth of the nominal deficit and, consequently, of the public debt, makes the fiscal imbalance particularly worrisome, due to the high public debt stock and the elevated short-term liabilities in a scenario of strong retraction of the world economy and, therefore, of the national economy.
The principal objective of this study was to test, empirically (based on non-Ricardian models), whether fiscal policies have had, since 1994, an impact on true variables such as the real demand for money, the ratio of investment to GDP and the output gap. To that end, we tested certain non-Ricardian models, such as those devised by Araújo & Martins (1999), Kneebone (1989) and Scarth (1996). In addition, we aimed to analyze the transmission mechanisms of fiscal policy by estimating the relationship between the primary surplus and public debt, as well as the "fiscal" investment-savings (IS) curve. The use of the term "fiscal" IS was based on the fact that a fiscal variable was used in the estimation. For the present study, we used the ratio of the primary surplus to GDP. In this context, we determined whether the fiscal variable was significant and to what extent it affected the investment rate, the output gap and the demand for money. In other words, we aimed to investigate whether the fiscal policy was active in the period analyzed. Take as an example the study conducted by Moreira et al. (2007).
The basis of this discussion is the concept of Ricardian equivalence, as proposed by Barro (1974). The general principle of Ricardian equivalence is that the government debt is equivalent to future taxes and, if consumers are sufficiently prudent, future taxes will be equivalent to current taxes. Therefore, to finance the government by increasing the debt is equivalent to financing by raising taxes. The implication of Ricardian equivalence is that fiscal cuts financed by debt do not alter consumption. Families save the extra disposable income to pay for the future fiscal liability caused by the fiscal cuts. This increase in private savings compensates precisely for the reduction in public savings. National savings remain unaltered.
In the present study, we attempted to determine whether the public debt truly matters. Our results might provide relevant contributions, since because most of academia regards the Ricardian equivalence almost as a dogma, and this topic has therefore not received due attention. Our objective was to again call attention to this discussion, which has been dormant since the 1970s, when the seminal paper entitled “Are Government Bonds Net Wealth?” was published (Barro, 1974).
2. Methodological aspects
The principal source of the quarterly database regarding the period between 1995:I and 1998:III was the Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (IPEA, Institute for Applied Economic Research). The variables collected from the IPEA database and adopted in the present study, as well as their respective abbreviations (in parentheses), were as follows: money supply ( )—end of period—in millions of Brazilian reals (R$); GDP ( )—market prices—in millions of R$; interest rate( )—over/SELIC—in %; investment ( ) or gross formation of fixed capital, in millions of R$; implicit GDP deflator ( ); nominal R$/US$ exchange rate ( ), as official rate, purchase price and mean; real effective exchange rate; National Consumer Price Index; exports ( ); primary surplus ( ) or Public Sector Borrowing Requirements (federal government/central bank, prime rate, with exchange rate devaluation), in millions of R$; inflation rate ( )—National Extended Consumer Price Index—in % per month. As a proxy for the public debt, we used the federal government bonds and open market operations ( ), the source of which is the Central Bank. We also used a dummy variable to distinguish between the period of the fixed exchange rate regime (1995:I to 1998:IV) and the subsequent period of the "flexible" exchange rate.
The real GDP was calculated according to the implicit GDP deflator. The Hodrick-Prescott filter was used in order to calculate the output gap, defined as the difference between the real GDP and the potential GDP (trend). A positive value indicates excess demand. To calculate the real interest rate, the National Extended Consumer Price Index was used.
The estimated time series models are described in item 5. We used the Johansen cointegration test and the unit root test, as well as models of simultaneous equations, such as the generalized method of moments (GMM) with instrumental variables. The long-term equations resulting from the cointegration tests were analyzed, focusing especially on whether the public debt was significant and presented the sign expected based on the theoretical model. Other standard techniques for time series, such as tests of weak exogeneity, were also used. The econometric techniques used in the present study have been widely applied and are described in various books on the subject (Hamilton, 1994; Johsnton & DiNardo, 1997; Green, 2000; and Maddala, 2000).
We used the GMM with instrumental variables to estimate a system of two equations: the fiscal IS equation; and the equation that shows the relationship between the primary surplus and public debt. When the variables are not stationary, one can expect specific problems regarding the conventional inference procedures based on ordinary least squares regression. Almeida et al. (2002) cited Johnston & Dinardo (1997, p. 317), stating that it was necessary to know whether similar problems arose in the context of two-stage least squares regression when facing such problems. This has been investigated by Hsiao (1997a, 1997b), who concluded that inferences with two-stage least squares estimators using instrumental variables were still valid, even in cases of non-stationary or non-cointegrated series. In this context, the conclusions drawn by Hsiao are also valid when the GMM is applied. This method has also been widely used (Almeida et al., 2004, 2006; Moreira et al., 2007).
3. The non-Ricardian models and their results
3.1. Effect of the public debt on investment
Araujo & Martins (1998) demonstrated that it is possible to have sustainable long-term growth in a model of a sector in which generations overlap. They assume the presence of a convex technology, without redistribution of income from the older to the younger generation, with taxation via income tax and without the pure altruism of Barro (1974). Working with the so-called "AK" production function and assuming the hypothesis that the utility function of the agent incorporates an absolute bequest motive, the author derives a clear implication of the model policy, i.e., an increase in the government debt adversely affects the rate of growth of the capital stock, as exemplified in the following equation:
(1)
where Kt is the capital stock at the beginning of period t, Bt is the stock of government debt bonds at the beginning of period t, A represents technology and the coefficient indicates the preferences of the agents. This equation shows that the rate of growth of the capital stock is endogenous. In this context, the debt finance flow as a proportion of the capital stock in the previous period adversely affects the rate of capital accumulation.
Considering that the difference between the capital stock in t and the capital stock in t−1 is the investment ( ), and that , equation (1) can be rewritten as follows:
(2)
where and .
The equation can then be estimated with log-transformed variables, as follows:
(3)
where the parameter shows the relationship between the ratios of debt (t) to GDP (t−1) and of investment (t) to GDP (t−1), is the intercept parameter and is the error (stochastic term). We then determined whether the parameter was statistically significant, that is, whether it was different from zero, and its respective sign. If is negative and statistically significant, we can infer that the ratio of debt to GDP negatively affected the ratio of investment (t) to GDP (t−1). In other words, if = 0, the hypothesis of Ricardian equivalence can be established.
We initially determined whether the aforementioned variables were stationary. In case the variables were not stationary, we attempted to determine whether they were cointegrated. The table presented in Appendix 1 shows that both variables were non-stationary. Therefore, we needed to employ a cointegration test to determine whether the regression was validated, i.e., whether or not the regression was spurious.
The Johansen cointegration test showed that there was a cointegration equation with a level of significance of 5%, as shown in the tables in Appendices A.2 and A.3. A dummy variable was used (as an exogenous variable in the VAR model used in the present study) to distinguish between two periods; from January of 1995 to December of 1999, the Brazilian economy was under a fixed exchange rate regime and since 1999 Brazil has had a floating exchange rate regime.
The resulting long-term equation showed that the parameter was statistically significant, as follows:
(4)
(0.073) (0.116)
The values in parentheses represent the standard deviations of the respective coefficients estimated. According to the long-term equation, we observed that for each 1% increase in the ratio of debt (t) to GDP (t−1) there was a 0.22% reduction in the ratio of investment (t) to GDP (t−1). The negative correlation (Pearson) between these two variables was of −27.3%, at a level of significance of 5%. In addition, based on the chi-square statistic (1.819), the null hypothesis of weak endogeneity was not rejected (p = 0.177), i.e., the ratio of debt (t) to GDP (t−1) was weakly exogenous.
We observed that the public debt did affect the real variable in the economy, i.e., the ratio of investment to GDP. Such empirical evidence suggests the need for a clear public policy prescription: the government should aim to reduce the ratio of debt to GDP. A reduction in the ratio of debt to GDP translates to a higher investment/GDP ratio. This results in greater growth, reduced unemployment and, therefore, increased well-being of the population.
3.2. Effect of the public debt on the demand for money
Kneebone (1989) defined the real demand for money as a function of a negative relationship with the nominal interest rate and a positive relationship with output and real wealth. Real net wealth is defined using the following equation:
(5)
where W is the value of real net wealth of private agents; is the fraction of government bonds that private agents perceive as net wealth ( ); B is the nominal stock of government debt bonds; Y/P is the real output; R is the nominal interest rate; P is the price level; and M is the nominal money supply. Therefore, the definition of real demand for money is given by this equation:
(6)
According to Kneebone (1989), after dividing equation (6) by Y/P we would have the following equation:
(7)
where , and ; ; .
Equation (7) can be rewritten as:
(8)
On the basis of equation (8), we can define an stochastic equation:
(9)
where , and .
If was statistically equal to zero, the hypothesis of Ricardian equivalence was established.
We estimated equation (10) with log-transformed variables. The table in Appendix A.1 shows that m, b and R were not stationary. The Johansen cointegration test showed that there were two cointegration equations at a level of significance of 5%, as shown in the Tables in Appendices A.4 and A.5.We again used the dummy variable as an exogenous variable in the VAR model. The long-term equation showed the following:
(10)
(0.088) (0.087) (0.114)
The values in parentheses represent the standard deviations of the respective coefficients estimated. According to the long-term equation, we noted that for each 1% increase in the ratio of debt to GDP there was a 0.82% increase in the demand for money. There was a positive correlation (Pearson) of 94.2% between these two variables at a level of significance of 1%. On the basis of the chi-square statistic (15.197), the null hypothesis of weak endogeneity of the ratio of debt to GDP was rejected (p < 0.001).
As expected, there was a negative correlation between the interest rate and the demand for money. We observed that for each 1% increase in SELIC there was a 0.286% reduction in the demand for money.
3.3. Effect of the public debt on the primary surplus
Bohn (1998) evaluated the sustainability of the fiscal policy based on the response of the primary surplus (except for interest rates)/GDP ratio to changes in the debt/GDP ratio. We simplified this relationship through a regression with log-transformed variables as follows:
SP/Y = 0.004 0.031*B/Y (11)
(0.002) (0.003)
The tables in the appendices show that both variables were I(1), and that they cointegrated at a level of significance of 5%. The values in parentheses represent the standard deviations of the respective coefficients estimated. According to the long-term equation, we noted that for each 1% increase in the ratio of debt to GDP there was a 0.031% increase in the ratio of the primary surplus to GDP. The positive correlation (Pearson) between the two variables was 74.7%, at a level of significance of 5%. We also observed that, based on the chi-square statistic (1.168), the null hypothesis of weak endogeneity was not rejected (p = 0.279), i.e., the ratio of debt to GDP was weakly exogenous.
3.4. Effect of the public debt on the primary surplus and on the output gap
In this section, we estimated the equations of the fiscal IS and of the relationship between the primary surplus and public debt. The most appropriate method of estimating these two equations as a system was using the GMM, with appropriate instrumental variables. All variables were log-transformed.
The estimation of the equation to measure the response of the primary surplus/GDP (SP/Y) ratio to the levels of the government debt/GDP (B/Y) ratio was defined as follows:
(12)
where ut was the stochastic term.
The fiscal IS was defined as:
(13)
where yt was the output gap, rt was the real interest rate, (SP/Y)t was the fiscal variable of interest (primary surplus/GDP), et was the real exchange rate and was the stochastic term. The use of the denomination fiscal IS was due to the fact that we considered a fiscal variable in the IS curve. We assumed that the stochastic terms of equations (12) and (13) were not serially correlated.
On the basis of this model, we identified the direct effects of the public debt on the primary surplus and the indirect effects of the public debt on the output gap. If the ratio of public debt to GDP was statistically significant in equation (12) and the ratio of the primary surplus to GDP was also statistically significant in equation (13), we would have an indication that the fiscal policy was active. That meant that the government debt indirectly affected a real variable (output gap) via the primary surplus.
The results presented in Table 1 show that all variables were statistically significant to a level of 1% and that each 1% increase in the ratio of debt to GDP translated to a 0.023% increase in the ratio of the primary surplus to GDP.
The GMM using the Bartlett kernel, applied in combination for the two equations in the form of a system, yielded the results presented in Tables 1 and 2. The model specification was tested using the J statistic associated with overidentification restrictions. The value of the J statistic was 0.28 (p = 0.50), and there was therefore no basis for rejecting the model specification.
The results presented in Table 2 also showed that all variables were statistically significant to the level of 5%. An increase of 1% in the ratio of the primary surplus to GDP caused a reduction of 2.963% in the output gap, so that the final effect of the 1% increase in the ratio of debt to GDP was a 0.07% reduction in the current output gap. In the long term, considering the self-regressing effect of the coefficient for the lagged output gap, the final effect would be a reduction of 0.31% in the output gap. This result provided empirical evidence that the fiscal policy was active.
The remaining coefficients showed the expected signs, so that each 1% increase in the real interest rate caused a 0.048% reduction in the output gap and each 1% increase in the real exchange rate caused a 0.006% increase in the output gap.
4. Conclusions
The results show that public debt plays a key role in determining variables such as the real demand for money, the ratio of investment to GDP and the output gap. In the period between 1995:I and 1998:III, we observed a positive correlation between the ratio of debt to GDP and the demand for money normalized to the GDP. We also observed that there was a negative correlation between the ratio of debt to GDP and the ratio of investment to GDP, and a negative correlation between the ratio of debt to GDP and the output gap. In this context, we found empirical evidence that the Brazilian economy in the period considered did not corroborate the hypothesis of Ricardian equivalence.
In addition, it was observed that the ratio of the primary surplus to GDP during this same period reacted positively and directly to an increase in the ratio of debt to GDP, and that the ratio of debt to GDP negatively and indirectly affected the output gap via the primary surplus. Such results once again provide empirical evidence that the Brazilian economy did not conform to the regime of Ricardian equivalence. On the basis of our findings, we can also infer that there is strong empirical evidence that the fiscal policy was active.
When there is a Ricardian regime, which implies that the monetary policy is active and the fiscal policy is passive, it is reasonable to only analyze the transmission mechanisms of the monetary policy. However, in the case of a non-Ricardian regime, in which the fiscal policy is active, we can and must analyze the transmission mechanisms of the fiscal policy. Therefore, we can infer that if the public debt positively affects the demand for money, it might also affect the interest rate. Given the money supply, if there is an increase in the demand for money caused by an increase in the public debt, a rise in the interest rate is expected. Higher interest rates translate to reduced levels of investment and, in turn, reduced levels of output or an output gap. We observed that the public debt negatively affected the level of investment and the output gap. These links show how the effects of the fiscal policy are expanded or transmitted within the economy. Future studies should investigate whether the public debt directly affects the interest rate and, in this context, whether the monetary policy is active or passive.
The present study showed that the fiscal policy was active in the period analyzed but did not investigate whether the monetary policy was active or passive. In this sense, our results partially confirm those obtained by Moreira et al. (XXX) for the period between 1995:I and 1996:II. Those authors demonstrated that the fiscal policy was active and that the monetary policy was passive, resulting in a regime of fiscal dominance.
[TABLES AND FIGURES DO NOT DISPLAY PROPERLY HERE AND HAVE THEREFORE BEEN OMITTED.] |
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