Atividade antioxidante de fucanas e galactanas extraídas de algas marinhas

Studies made with polysaccharides of seaweed have demonstrated that these present important biological and pharmacological activities. These composites had presented "scavenging" activity of free radicals, which is important in the mediation of the inflammatory process and in the pathology of diverse disease. Recently, this "scavenging" property has taken some researches to evaluate the antioxidant capacity from various polysaccharides. Considering the limited research with polysaccharides and knowing its largely employed by the pharmaceutical and foodstuffs industries, we have objective to verify the actions from fucans and galactans as antioxidants. The fucans are found in brown seaweed and the galactans (carrageenans) in red seaweed. The fucans were obtained from seaweed Padina gymnospora (F0.5 e F1.1 fractions), common to our coastline and one another fucan, fucoidan, was of origin commercial and extracted from seaweed Fucus vesiculosus. The λ, κ e ι carrageenans were also of origin commercial. The antioxidant activities were tested in superoxide and hydroxyl systems to generated free radicals and for the inhibition of the lipid peroxidation. The results obtained to inhibition of formation the superoxide radicals demonstrated that all polysaccharides presented scavenging activity of superoxide radicals. The fucoidan, F0.5 and F1.1 fractions presented IC50 of 0.058; 0.243 and 0.243 mg/mL, respectively, while IC50 of the λ, κ and ι carrageenans were 0.046; 0.112 and 0.332 mg/mL, respectively. The results to inhibition of formation the hydroxyl radicals demonstrated that all sample had low effect in the inhibition of the formation of these radicals, except the F0.5. For these radicals the IC50 were 0.157 and 0.353 mg/mL to the fucoidan and F1.1, respectively and 0.357; 0.335 and 0.281 mg/mL to λ, κ and ι carrageenans, respectively. All the samples were capacity to inhibition the peroxidation, it present the IC50 of 1.250; 2.753 and 2.341 mg/mL to fucoidan, F0.5 and F1.1, respectively. Already the λ, κ and ι carrageenans presented the IC50 of 2.697; 0.323 and 0.830 mg/mL, respectively. With these findings, we conclude that polysaccharides used in this study presented activity antioxidant, and that fucoidan and the λ carrageenan show a significant "scavenging" activity for the radicals superoxide and the κ carrageenan a significant inhibitory activity for the lipid peroxidation

Influência dos ácidos graxos do tipo ômega-3 ou ômega-6 e o nanomaterial de carbono fulereno (C60) no estado antioxidante em suspensões celulares de cérebro de Cyprinus carpio (Pisces, Cyprinidae)

Os nanomateriais de carbono como o fulereno (C60) apresenta comportamentos bioquímicos distintos, podendo atuar como antioxidante ou pró-oxidante em diferentes sistemas biológicos. Outra evidência ao C60 refere-se a sua característica lipofilica, na qual oferece ação mais direta a diferentes tipos de membranas celulares. Do mesmo modo ácidos graxos poliinsaturados (AGPs) como o ômega-3 (DHA) e o ômega-6 (LA) são importantes para funções celulares da membrana, sendo considerados antioxidantes clássicos. Dessa forma este estudo avaliou em suspensões celulares de cérebro da carpa (Cyprinus carpio, Cyprinidae), o efeito de C60 após um pré-tratamento com DHA ou LA. Para tal avaliação os ensaios consistiram em um pré-tratamento com AGPs (48h) e após exposição a C60 (2h). Como resultados observamos que a viabilidade celular e a capacidade antioxidante total não apresentaram diferença (p> 0.05) entre todos os grupos. Em relação a valores de espécies ativas de oxigênio e dano lipídico foi observado redução nos seus valores nos grupos expostos ao C60 pré – tratados com AGPs (p<0.05). Em termos de cisteína, ocorre uma redução da sua concentração em todos os grupos expostos ao C60. Porém para glutationa a exposição ao C60 provoca um aumento de sua concentração nos grupo controle (sem AGPs) e no grupo pré – tratado com DHA. Dessa forma consideramos que o pré – tratamento com AGPs é benéfico às células, uma vez que um aumento nos níveis de glutationa e uma diminuição na concentração de espécies ativas de oxigênio e peroxidação lipídica foram observados nos grupos expostos ao C60. Sendo assim um bom estado nutritivo em termos da concentração de AGPs foi considerado benéfico na exposição ao fulereno.

Atividades anticoagulante e antioxidante de extratos brutos ricos em polissacarídeos sulfatados das macroalgas marinhas marrons Canistrocarpus cervicornis, Dictyota mertensii e Dictyopteris delicatula e de Heterofucanas de Canistrocarpus cervicornis

In the present study, extracts rich-sulfated polysaccharides were obtained from three different species of Dictyotales (a class of brown macroalgae): Canistrocarpus cervicornis, Dictyota mertensii and Dictyopteris delicatula and their anticoagulant and antioxidant activities were evaluated. All extracts showed anticoagulant activity on aPTT assay, but not on PT assay. Extracts also exhibited total antioxidant activity, superoxide radical scavenging capacity and ferric chelating property. The extract from C. cervicornis showed the best results and was choose to have their sulfated polysaccharides fractioned and subsequently analysed. Thus, six fractions (CC-0.3, CC-0.5, CC-0.7, CC-1.0, CC-1.2 and CC-2.0) were obtained by proteolysis followed by sequential acetone precipitation. Agarose gel eletrophoresis stained with blue toluidine, confirmed the presence of sulfated polysaccharides in all fractions. Chemical analyses showed that all fractions presented heterofucans mainly constitued by fucose, galactose, glucuronic acid and sulfate. Any fraction changed the PT. However, all fractions were able to double the aPTT on a dose-dependent manner. CC- 0.3, CC-0.5, CC-0.7 and CC-1.0 needed only 0.100 mg/mL to double the aPTT, result only 1.25 times higher than the Clexane® (0.080 mg/mL), a commercial low molecular heparin. The heterofucans presented appreciable total antioxidant capacity, low capacity on scavenging hydroxyl radical and good efficiency on scavenging superoxide radicals (except CC-1.0). CC-1.2 showed 43.1 % on superoxide radical scavenging. This result was higher than that showed by the same concentration of gallic acid (41.8 %), a known antioxidant. Furthermore, the heterofucans showed excelent activity on ferrous chelating activity (except CC-0.3). CC-0.5, CC-0.7 and CC-1.0 showed the highest activities with 47.0 % of ferrous chelating activity, a result 2.0 times lesser than that exhibited by the same concentration of EDTA. These results clearly indicated the beneficial effects of heterofucans extracted from C. cervicornis as potential anticoagulant and antioxidant agents. However additional steps of purification, structural studies, besides in vivo experiments are needed for these fucans may be used as therapeutic agents

Avaliação das atividades antioxidante, anticoagulante e antiproliferativa de extratos aquosos de marsdenia megalantha

The species of the genus Marsdenia, Apocynaceae, are widely used in folk medicine of several countries. In Brazil is found several species belonging to this genus. The in vitro antioxidant, anticoagulant and antiproliferative activities were evaluated to aqueous extracts of stalk, leaf and root of Marsdenia megalantha. In the total antioxidant capacity assay (expressed as ascorbic acid equivalents) the stalk extract showed 76.0 mg/g, while leaf and root extracts 141.3 mg/g and 57.0 mg/g, respectively. The stalk and leaf extracts showed chelating activity around 40% at 1.5 mg/mL, while root extract, at the same concentration showed, 17%. Only the leaf extract showed a significant ability in superoxide scavenging (80% at 0.8 mg/mL). Any extract was able in scavenge hydroxyl, as well anticoagulant activity. The antiproliferative activity of the extracts was evaluated against HeLa tumor cell line. The extracts inhibited in a dose-dependent manner the cell growth. However, the leaf extract showed 80% of inhibition at 1.0 mg/mL, while stalk and root extracts inhibited 63% and 30%, respectively. To assess the mechanism of cell death caused by the leaf extract in HeLa, was performed flow cytometry and western blot. The results show that leaf extract induces cell death by apoptosis through an activation caspase-independent pathway. These data indicate that stalk and leaf extracts obtained have potential to be used as antioxidants and anticancer drugs

Atividade antioxidante e antiproliferativa de extratos de folhas de Plukenetia volubilis L. (EUPHORBIACEAE)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Ingestão de suco de uva tinto orgânico melhora a densidade capilar funcional e a hiperemia reativa pós-oclusiva em triatletas

A atividade física intensa está associada com as adaptações biológicas que envolvem a melhora da homeostase da glicose, da capacidade antioxidante e da microcirculação cutânea. A ingestão insuficiente de antioxidantes na dieta pode levar ao estresse oxidativo e disfunção endotelial que afetam a microcirculação. Suco de uva tinto orgânico, uma importante fonte de polifenóis, com reconhecida função antioxidante e, portanto, o seu consumo pode melhorar o estado antioxidante, e assim, o metabolismo da glicose e a função endotelial. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do consumo diário de suco de uva tinto orgânico, sobre a concentração plasmática de ácido úrico, atividade da superóxido dismutase eritrocitária (E-SOD), concentração sérica da insulina, glicemia e HOMA IR-2, além de suas relações com os parâmetros da microcirculação em triatletas. Participaram do estudo 10 triatletas do gênero masculino (28 15 anos). As amostras de sangue foram coletadas antes (basal) e após 20 dias de ingestão de suco de uva tinto orgânico (300mL/dia). Em relação ao valor basal, a insulina sérica (p = 0,02) e o ácido úrico (p = 0,04) aumentaram, enquanto a glicose plasmática (p <0,001) e a E-SOD diminuíram (p = 0,04) após os 20 dias de intervenção. Os parâmetros da microcirculação também foram influenciados pela ingestão de suco de uva tinto orgânico, foi observado redução no tempo necessário para o retorno dos eritrócitos à velocidade de basal após isquemia (TRBCmax) (p = 0,04), aumento da densidade capilar funcional (DCF, p = 0,003) e da velocidade dos eritrócitos após a isquemia (VELmax p <0,001). A redução da glicemia foi determinante direta do aumento da DCF (p = 0,04), enquanto níveis séricos de insulina (p = 0,04) e a redução na atividade da SOD-E (p = 0,04) foram negativamente associados com a redução do TRBCmax. Os resultados do presente estudo sugerem que a ingestão de suco de uva melhora a capacidade antioxidante, a homesostase glicêmica e a microcirculação de triatletas.

Cultura de tecidos, análise fitoquímica e avaliação da atividade biológica de Arachis villosulicarpa Hoehne

O amendoim cultivado (Arachis hypogaea) possui várias substâncias com capacidade antioxidante que apresentam efeitos benéficos para a saúde humana. Entretanto, a produção dessas substâncias ainda não foi observada em outras espécies do gênero. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de sistemas de cultura in vitro para Arachis villosulicarpa, visando o desenvolvimento de alternativas para a produção metabólitos especiais. Segmentos nodais, internodais e foliares foram excisados de plantas in vitro e inoculados em meio MS suplementado com BAP, ANA, PIC ou 2,4-D. Os explantes apresentaram respostas distintas de acordo com o regulador de crescimento utilizado. Na presença de PIC, foi observada a formação de calos friáveis levemente oxidados em todos os explantes. Por outro lado, quando cultivados na presença de BAP ou 2,4-D, os explantes apresentaram a formação de calos compactos, com formação de brotos em diferentes taxas. Na presença de ANA, segmentos nodais e internodais não apresentaram resposta, enquanto que segmentos foliares apresentaram a formação de raízes adventícias em todas as concentrações testadas. Neste trabalho foi realizado uma avaliação comparativa da produção de metabólitos especiais e da atividade biológica em extratos de calos oriundos de folíolos inoculados em BAP 8,8 M, plantas in vitro e plantas ex vitro . Nas análises por meio do HPTLC e do HPLC foi possível demonstrar a diferença na produção de algumas substâncias e indicar a presença de flavonóides e polifenóis nos materiais analisados. Além disso, a partir das atividades biológicas foi possível identificar tanto a atividade antioxidante quanto a não mutagênica dos extratos. Dessa forma, estudos visando à detecção de metabólitos especiais em A. villosulicarpa podem expandir o conhecimento sobre as possibilidades de utilização de espécies do gênero Arachis.

Associações da espessura do complexo médio-intimal da carótida com o estado oxidativo, metabólico e nutricional em crianças pré-púberes obesas e eutróficas

A prevalência de obesidade infantil vem crescendo em todo o mundo e está associada com aumento da morbimortalidade por doenças cardiovasculares na vida adulta. A obesidade na infância, somada às alterações no metabolismo glicêmico e lipídico e ao aumento do estresse oxidativo e estado inflamatório contribuem para o aumento da espessura do complexo médio-intimal da carótida (carotid artery intima-medial thickness - cIMT) em tenra idade, possibilitando o desenvolvimento precoce do processo aterosclerótico. O objetivo deste estudo foi avaliar e comparar a cIMT, os indicadores do metabolismo glicídico e lipídico, o estado oxidativo e antioxidante, a composição corporal e o consumo alimentar em crianças pré-púberes obesas e eutróficas e determinar as inter-relações entre as variáveis. Foram medidos massa corporal total (MCT), estatura (E), circunferência da cintura (CC); glicemia, insulina, colesterol total (CT), lipoproteína de baixa densidade (LDL-colesterol), lipoproteína de alta densidade (HDL-colesterol), ácido úrico, proteína C-reativa ultra-sensível (PCR-us) e capacidade antioxidante (DPPH) sanguíneos; cIMT (USG, General Eletric); consumo alimentar (3 recordatórios de 24 h) para análise de macronutrientes e ácidos graxos. Foram, ainda, calculados o índice de massa corporal por idade (IMC/I) e HOMA-IR. O grupo de crianças obesas (n = 30) apresentava IMC/I acima do p97 (WHO, 2007) cujos dados foram comparados com os de um grupo controle (n = 25), composto por crianças eutróficas, da mesma faixa etária. As análises estatísticas acompanharam as características da amostra para dados não-paramétricos, com graus de significância de p < 0,05. A idade das crianças, em média, foi de 7,8 1,3 anos. A comparação dos indicadores entre os grupos mostrou valores significativamente maiores de MCT, IMC/I, CC, consumo calórico e de carboidratos, CT, LDL-colesterol, insulina, HOMA-IR, ácido úrico, PCR-us e cIMT no grupo de crianças obesas. Foram encontradas associações positivas da cIMT com MCT, IMC/I e CC. Essa última associou-se positivamente com ácido úrico, insulina e HOMA-IR. A PCR-us mostrou associação positiva com MCT, IMC/I, CC, ácido úrico, insulina e HOMA-IR. Os resultados analisados nos permitem concluir que as crianças obesas apresentaram maior massa adiposa abdominal, maior consumo energético, proveniente de carboidratos e valores maiores dos fatores de risco para doenças cardiovasculares do que seus pares eutróficos. Nossos resultados analisados em conjunto, mostram que a obesidade infantil acarreta danos cardiometabólicos que poderão causar prejuízos a saúde na vida adulta. O processo de aterosclerose precoce sofre influência da massa de gordura total e abdominal, a qual está diretamente relacionada à resistência à insulina, ao estado inflamatório e antioxidante. O conhecimento dos fatores de risco desta população deverá embasar estratégias de tratamento com o objetivo de reduzir a morbimortalidade por doenças cardiovasculares na idade adulta.

Extracção supercrítica de óleo de grainha de uva combinada com pré-tratamentos enzimáticos

Neste trabalho estudou-se a extracção supercrítica do óleo de grainha de uva, usando dióxido de carbono, e combinou-se este processo com um prétratamento enzimático da semente para aumentar o rendimento global da extracção. A qualidade dos extractos obtidos foi avaliada pelo seu conteúdo em triacilglicerídeos, perfil de ácidos gordos e capacidade antioxidante. Realizaram-se também alguns estudos exploratórios sobre a aplicação de um pré-tratamento de alta pressão (HPP) à grainha da uva. Adicionalmente, efectuou-se o estudo da extracção, fraccionamento e caracterização estrutural das procianidinas da grainha da uva, bem como a avaliação da sua capacidade antioxidante. A extracção de procianidinas da grainha da uva foi efectuada sequencialmente com metanol e acetona/água, tendo sido posteriormente fraccionadas por adição sucessiva de misturas metanol/clorofórmio progressivamente mais concentradas em clorofórmio. A caracterização das procianidinas foi feita por HPLC-UV e LC–MS, antes e depois de sujeitar as amostras a uma tiólise, e também por ESI-MS e ESI-MS/MS. Este estudo permitiu reportar, pela primeira vez, a ocorrência de procianidinas do tipo-A galoiladas na grainha da uva. Os resultados de HPLC-UV permitiram determinar o grau médio de polimerização das procianidinas e a sua composição monomérica em (+)- catequina, (-)-epicatequina e (-)-epicatequina-O-galato. Mostrou-se que a (+)- catequina é o flavan-3-ol terminal mais abundante e a (-)-epicatequina predomina largamente como unidade de extensão. No caso de procianidinas do tipo A, a ligação interflavânica C2-C7 encontra-se essencialmente nas unidades terminais. O grau médio de polimerização das diversas fracções varia entre 1.0 e 10.8. A sua capacidade antioxidante, medida pelo método espectrofotométrico de DPPH•, mostrou-se ser equivalente à de uma amostra comercial de (+)-catequina usada como referência. A partir dos graus médios de polimerização experimentais e das análises de FTIR das fracções correspondentes foi possível obter um modelo preditivo O-PLS com apenas uma variável latente. O pré-tratamento enzimático justificou-se pelo conhecimento existente acerca do uso de enzimas específicas que destroem parcialmente as paredes celulares. Atendendo à composição das paredes celulares da grainha da uva preparou-se uma suspensão contendo protease, xilanase, pectinase e celulase. Para determinar as condições experimentais do pré-tratamento que maximizam o rendimento da extracção, estudou-se o efeito do tempo de reacção, temperatura, pH, diâmetro médio das partículas de grainha moída e a concentração das enzimas. Os incrementos do rendimento da extracção de óleo observados atingiram 163.2%. O estudo da extracção supercrítica (SFE) do óleo da grainha de uva tratada e não-tratada permitiu obter as curvas de extracção correspondentes, bem com analisar a influência das condições operatórias sobre o seu andamento. Montou-se uma instalação laboratorial onde se realizaram experiências com dióxido de carbono a 160, 180, 200 e 220 bar e temperaturas de 313.15 e 323.15 K. Os rendimentos obtidos por SFE foram semelhantes aos de Soxhlet com n-hexano. As curvas de extracção medidas compreendem um primeiro período de extracção, onde se remove cerca de 92-97% do óleo disponível, e um segundo período, essencialmente difusional, com pouco impacto no rendimento final. Os vários extractos recolhidos e o óleo global obtido foram caracterizados para avaliar a sua qualidade e relacioná-la com as condições operatórias de SFE. Determinaram-se o conteúdo total em triacilglicerídeos, o seu perfil de ácidos gordos e a capacidade antioxidante (AOC). Os resultados mostraram que a AOC aumenta com a elevação da pressão e, acentuadamente, com o acréscimo da temperatura. Ao longo da curva de extracção, a AOC é mais pronunciada nos extractos iniciais, nomeadamente nos primeiros 30 a 40% da extracção. A modelação efectuada considerou que o óleo extractável se reparte entre células rompidas, predominantes na periferia da semente, e células intactas, mais interiores. Admitiu-se que o transporte de massa ocorre em série, i.e. das células intactas para as rompidas e destas para o solvente; mostrou-se que a dispersão axial era desprezável. Os balanços materiais à fase fluida e aos volumes de células rompidas e intactas, combinados com os fluxos interno, externo e a relação de equilíbrio foram resolvidos numericamente pelo método das linhas combinado com diferenças finitas atrasadas. O modelo reproduziu bem as curvas experimentais e permitiu simular curvas de eluição e os três perfis de concentração no leito.

Mercury in feral fish: distribution, accumulation and toxicity

O principal objectivo desta dissertação foi estudar a acumulação de mercúrio em vários tecidos de peixes marinhos, a sua relação com factores biológicos e as respectivas respostas bioquímicas. O trabalho realizado permitiu obter novos conhecimentos sobre a acumulação de mercúrio em peixes, possibilitando avaliar a influência da biodisponibilidade do elemento e as suas possíveis implicações no ambiente. O trabalho foi desenvolvido na Ria de Aveiro (Portugal), uma zona costeira onde existe um gradiente ambiental de mercúrio, o que oferece a oportunidade de estudar a sua acumulação e os seus efeitos tóxicos em condições realísticas. As amostragens foram efectuadas em dois locais considerados críticos em termos de contaminação por mercúrio – Largo do Laranjo (L1 e L2) e num local afastado da principal fonte de poluição, usado como termo de comparação (Referência; R); L1 e L2 corresponderam a locais moderadamente e altamente contaminados, respectivamente. Foram escolhidos juvenis de duas espécies ecologicamente diferentes e representativas da comunidade piscícola local, a tainha garrento (Liza aurata) e o robalo (Dicentrarchus labrax). Em cada local foram recolhidas amostras de água e de sedimento para determinação de mercúrio. Foram quantificadas as concentrações de mercúrio total (T-Hg) e orgânico (O-Hg) em vários tecidos dos peixes, escolhidos tendo em conta a sua função relativamente à toxicocinética e toxicodinâmica de metais. As respostas antioxidantes (Catalase- CAT, glutationa peroxidase- GPx, glutationa reductase- GR, glutationa –S-transferase- GST e conteúdo em glutationa total- GSHt), o dano peroxidativo (LPO) e o conteúdo em metalotioninas (MTs) foram também avaliados. A acumulação de T-Hg foi semelhante para as duas espécies de peixes estudadas, embora D. labrax tenha apresentado concentrações tendencialmente maiores. Ambas as espécies demonstraram capacidade de reflectir o grau de contaminação ambiental existente, indicando claramente que a acumulação depende da concentração ambiental. A acumulação revelou-se específica de cada tecido. O padrão da acumulação em L. aurata foi rim > fígado > músculo > cérebro > guelras > sangue e em D. labrax foi fígado > rim > músculo > cérebro ≈ guelras > sangue. Relativamente à acumulação de OHg, verificou-se que D. labrax exibiu concentrações mais elevadas que L. aurata. Todos os tecidos foram capazes de reflectir diferenças entre R e L2. Os níveis de O-Hg no fígado, músculo e nos conteúdos intestinais foram diferentes entre espécies, sendo mais elevados para D. labrax. As guelras e o intestino foram os tecidos onde se obtiveram os valores mais baixos de O-Hg e observaram-se valores idênticos para as duas espécies. Com excepção das guelras, as concentrações de O-Hg variaram em função do valor observado nos conteúdos intestinais, indicando que a alimentação é a via dominante da acumulação. As concentrações de O-Hg nos conteúdos intestinais revelaram ser uma informação relevante para prever a acumulação de O-Hg nos tecidos, pois verificou-se uma razão praticamente constante entre o teor de mercúrio no fígado, no músculo e nos conteúdos intestinais. A percentagem de O-Hg no músculo e no fígado variou de acordo com o grau de contaminação ambiental e com o tipo de assimilação preferencial do elemento (alimentação vs. água), sugerindo que o fígado exerce um papel protector em relação à acumulação de mercúrio nos outros órgãos. Ambas as espécies de peixes demonstraram ser boas sentinelas da contaminação ambiental com mercúrio (T-Hg e O-Hg), sendo o cérebro e o músculo os tecidos que melhor reflectiram o grau de acumulação com o elemento. A análise conjunta dos dados de bioacumulação e de respostas ao stress oxidativo permitiram estabelecer uma relação entre as concentrações de mercúrio nas guelras, fígado, rim e cérebro e a sua toxicidade. As respostas do cérebro aos efeitos tóxicos do mercúrio revelaram ser específicas de cada espécie. Enquanto que para o cérebro de L. aurata se verificou um decréscimo de todos os parâmetros antioxidantes estudados nos locais contaminados, sem haver evidência de qualquer mecanismo compensatório, no D. labrax observaram-se respostas ambivalentes, que indicam por um lado a activação de mecanismos adaptativos e, por outro, o decréscimo das respostas antioxidantes, ou seja, sinais de toxicidade. Embora em ambas as espécies de peixe fosse evidente uma condição pró-oxidante, o cérebro parece possuir mecanismos compensatórios eficientes, uma vez que não se verificou peroxidação lipídica. As respostas antioxidantes do cérebro de D. labrax foram comparadas em diferentes períodos do ano - quente vs. frio. O período quente mostrou ser mais crítico, uma vez que no período frio não se verificaram diferenças nas respostas entre locais, ou seja, a capacidade antioxidante do cérebro parece ser influenciada pelos factores ambientais. As guelras revelaram susceptibilidade à contaminação por mercúrio, uma vez que se verificou uma tendência para o decréscimo da actividade de CAT em L2 e ausência de indução em L1. O fígado e o rim demonstraram mecanismos adaptativos face ao grau de contaminação moderada (L1), evidenciados pelo aumento de CAT. O rim também demonstrou adaptabilidade face ao grau elevado de contaminação (L2), uma vez que se verificou um aumento GST. Embora o grau de susceptibilidade tenha sido diferente entre os órgãos, não se verificou peroxidação lipídica em nenhum. A determinação do conteúdo em MTs em D. labrax e em L. aurata revelou que este parâmetro depende não só da espécie, mas também do tecido em causa. Assim, em D. labrax foi observado um decréscimo de MTs no cérebro, bem como a incapacidade de síntese de MTs no sangue, guelras, fígado, rim e músculo. Em L. aurata observou-se um aumento do conteúdo em MTs no fígado e no músculo. Estes resultados indicam que a aplicabilidade das MTs como biomarcador de exposição ao mercúrio parece ser incerta, revelando limitações na capacidade de reflectir os níveis de exposição ao metal e por consequência o grau de acumulação. Este trabalho comprova a necessidade de se integrarem estudos de bioacumulação com biomarcadores de efeitos, de modo a reduzir os riscos de interpretações erróneas, uma vez que as respostas nem sempre ocorrem para os níveis mais altos de contaminação ambiental com mercúrio.

Volatile terpenoids and C13 norisoprenoids in wines: development of rapid methods of analysis and evaluation of the sesquiterpenoids biological potential

Vitis vinifera L., the most widely cultivated fruit crop in the world, was the starting point for the development of this PhD thesis. This subject was exploited following on two actual trends: i) the development of rapid, simple, and high sensitive methodologies with minimal sample handling; and ii) the valuation of natural products as a source of compounds with potential health benefits. The target group of compounds under study were the volatile terpenoids (mono and sesquiterpenoids) and C13 norisoprenoids, since they may present biological impact, either from the sensorial point of view, as regards to the wine aroma, or by the beneficial properties for the human health. Two novel methodologies for quantification of C13 norisoprenoids in wines were developed. The first methodology, a rapid method, was based on the headspace solid-phase microextraction combined with gas chromatography-quadrupole mass spectrometry operating at selected ion monitoring mode (HS-SPME/GC-qMS-SIM), using GC conditions that allowed obtaining a C13 norisoprenoid volatile signature. It does not require any pre-treatment of the sample, and the C13 norisoprenoid composition of the wine was evaluated based on the chromatographic profile and specific m/z fragments, without complete chromatographic separation of its components. The second methodology, used as reference method, was based on the HS-SPME/GC-qMS-SIM, allowing the GC conditions for an adequate chromatographic resolution of wine components. For quantification purposes, external calibration curves were constructed with β-ionone, with regression coefficient (r2) of 0.9968 (RSD 12.51 %) and 0.9940 (RSD of 1.08 %) for the rapid method and for the reference method, respectively. Low detection limits (1.57 and 1.10 μg L-1) were observed. These methodologies were applied to seventeen white and red table wines. Two vitispirane isomers (158-1529 L-1) and 1,1,6-trimethyl-1,2-dihydronaphthalene (TDN) (6.42-39.45 μg L-1) were quantified. The data obtained for vitispirane isomers and TDN using the two methods were highly correlated (r2 of 0.9756 and 0.9630, respectively). A rapid methodology for the establishment of the varietal volatile profile of Vitis vinifera L. cv. 'Fernão-Pires' (FP) white wines by headspace solid-phase microextraction combined with comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry (HS-SPME/GCxGC-TOFMS) was developed. Monovarietal wines from different harvests, Appellations, and producers were analysed. The study was focused on the volatiles that seem to be significant to the varietal character, such as mono and sesquiterpenic compounds, and C13 norisoprenoids. Two-dimensional chromatographic spaces containing the varietal compounds using the m/z fragments 93, 121, 161, 175 and 204 were established as follows: 1tR = 255-575 s, 2tR = 0,424-1,840 s, for monoterpenoids, 1tR = 555-685 s, 2tR = 0,528-0,856 s, for C13 norisoprenoids, and 1tR = 695-950 s, 2tR = 0,520-0,960 s, for sesquiterpenic compounds. For the three chemical groups under study, from a total of 170 compounds, 45 were determined in all wines, allowing defining the "varietal volatile profile" of FP wine. Among these compounds, 15 were detected for the first time in FP wines. This study proposes a HS-SPME/GCxGC-TOFMS based methodology combined with classification-reference sample to be used for rapid assessment of varietal volatile profile of wines. This approach is very useful to eliminate the majority of the non-terpenic and non-C13 norisoprenic compounds, allowing the definition of a two-dimensional chromatographic space containing these compounds, simplifying the data compared to the original data, and reducing the time of analysis. The presence of sesquiterpenic compounds in Vitis vinifera L. related products, to which are assigned several biological properties, prompted us to investigate the antioxidant, antiproliferative and hepatoprotective activities of some sesquiterpenic compounds. Firstly, the antiradical capacity of trans,trans-farnesol, cis-nerolidol, α-humulene and guaiazulene was evaluated using chemical (DPPH• and hydroxyl radicals) and biological (Caco-2 cells) models. Guaiazulene (IC50= 0.73 mM) was the sesquiterpene with higher scavenger capacity against DPPH•, while trans,trans-farnesol (IC50= 1.81 mM) and cis-nerolidol (IC50= 1.48 mM) were more active towards hydroxyl radicals. All compounds, with the exception of α-humulene, at non-cytotoxic levels (≤ 1 mM), were able to protect Caco-2 cells from oxidative stress induced by tert-butyl hydroperoxide. The activity of the compounds under study was also evaluated as antiproliferative agents. Guaiazulene and cis-nerolidol were able to more effectively arrest the cell cycle in the S-phase than trans,trans-farnesol and α-humulene, being the last almost inactive. The relative hepatoprotection effect of fifteen sesquiterpenic compounds, presenting different chemical structures and commonly found in plants and plant-derived foods and beverages, was assessed. Endogenous lipid peroxidation and induced lipid peroxidation with tert-butyl hydroperoxide were evaluated in liver homogenates from Wistar rats. With the exception of α-humulene, all the sesquiterpenic compounds under study (1 mM) were effective in reducing the malonaldehyde levels in both endogenous and induced lipid peroxidation up to 35% and 70%, respectively. The developed 3D-QSAR models, relating the hepatoprotection activity with molecular properties, showed good fit (R2LOO > 0.819) with good prediction power (Q2 > 0.950 and SDEP < 2%) for both models. A network of effects associated with structural and chemical features of sesquiterpenic compounds such as shape, branching, symmetry, and presence of electronegative fragments, can modulate the hepatoprotective activity observed for these compounds. In conclusion, this study allowed the development of rapid and in-depth methods for the assessment of varietal volatile compounds that might have a positive impact on sensorial and health attributes related to Vitis vinifera L. These approaches can be extended to the analysis of other related food matrices, including grapes and musts, among others. In addition, the results of in vitro assays open a perspective for the promising use of the sesquiterpenic compounds, with similar chemical structures such as those studied in the present work, as antioxidants, hepatoprotective and antiproliferative agents, which meets the current challenges related to diseases of modern civilization.

Novas fontes de antioxidantes e inibidores de enzimas relevantes para o tratamento da diabetes mellitus tipo 2 e doença de Alzheimer

Dissertação de mest., Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2009

Conservação dos frutos de duas cultivares de framboesa (Sevillana e Maravilla) em fresco e em doce

Dissertação de mest., Tecnologia de Alimentos, Instituto Superior de Engenharia, Univ. do Algarve, 2012

Searching biocompounds in marine natural extracts with potential use in tumor prevention and treatment

Cancer is a multistage process characterized by three stages: initiation, promotion and progression; and is one of the major killers worldwide. Oxidative stress acts as initiator in tumorigenesis; chronic inflammation promotes cancer; and apoptosis inactivation is an issue in cancer progression. In this study, it was investigated the antioxidant, antiinflammatory and antitumor properties of hexane, ether, chloroform, methanol and water extracts of five species of halophytes: A. macrostachyum, P. coronopus, J. acutus, C. edulis and A. halimus. Antioxidant activity was assessed by DPPH• and ABTS•+ methods, and the total phenolics content (TPC) was evaluated by the Folin-Ciocalteau method. The anti-inflammatory activity of the extracts was determined by the Griess method, and by evaluating the inhibition of NO production in LPS-stimulated RAW- 264.7 macrophages. The cytotoxic activity of the extracts against HepG2 and THP1 cell lines was estimated by the MTT assay, and the results obtained were further compared with the S17 non-tumor cell line. The induction of apoptosis of J. acutus ether extract was assessed by DAPI staining. The highest antioxidant activities was observed in C. edulis methanol and the J. acutus ether extracts against the DPPH• radical; and J. acutus ether and A. halimus ether extracts against the ABTS•+ radical. The methanol extracts of C. edulis and P. coronopus, and the ether extract of J. acutus revealed a high TPC. Generally the antioxidant activity had no correlation with the TPC. The A. halimus chloroform and P. coronopus hexane extracts demonstrated ability to reduce NO production in macrophages (> 50%), revealing their anti-inflammatory capacity. The ether extract of J. acutus showed high cytotoxicity against HepG2 cancer cells, with reduced cellular viability even at the lowest concentrations. This outcome was significantly lower than the obtained with the non-tumor cells (S17). This result was complemented by the induction of apoptosis.

Effect of high CO2 and ocean acidification on photosynthesis and response to oxidative stress in seagrasses

Climate change scenarios comprise significant modifications of the marine realm, notably ocean acidification and temperature increase, both direct consequences of the rising atmospheric CO2 concentration. These changes are likely to impact marine organisms and ecosystems, namely the valuable seagrass-dominated coastal habitats. The main objective of this thesis was to evaluate the photosynthetic and antioxidant responses of seagrasses to climate change, considering CO2, temperature and light as key drivers of these processes. The methodologies used to determine global antioxidant capacity and antioxidant enzymatic activity in seagrasses were optimized for the species Cymodocea nodosa and Posidonia oceanica, revealing identical defence mechanisms to those found in terrestrial plants. The detailed analysis and identification of photosynthetic pigments in Halophila ovalis, H.stipulacea, Zostera noltii, Z marina, Z. capricorni, Cymodocea nodosa and Posidonia oceanica, sampled across different climatic zones and depths, also revealed a similarity with terrestrial plants, both in carotenoid composition and in the pigment-based photoprotection mechanisms. Cymodocea nodosa plants from Ria Formosa were submitted to the combined effect of potentially stressful light and temperature ranges and showed considerable physiological tolerance, due to the combination of changes in the antioxidant system, activation of the VAZ cycle and accumulation of leaf soluble sugars, thus preventing the onset of oxidative stress. Cymodocea nodosa plants living in a naturally acidified environment near submarine volcanic vents in Vulcano Island (Italy) showed to be under oxidative stress despite the enhancement of the antioxidant capacity, phenolics concentration and carotenoids. Posidonia oceanica leaves loaded with epiphytes showed a significant increase in oxidative stress, despite the increase of antioxidant responses and the allocation of energetic resources to these protection mechanisms. Globally, the results show that seagrasses are physiologically able to deal with potentially stressful conditions from different origins, being plastic enough to avoid stress in many situations and to actively promote ulterior defence and repair mechanisms when under effective oxidative stress.