Simulation of oleuropein structural conformation in vacuum, water and triolein-water systems using molecular dynamics

Oleuropein, the main phenolic compound of olive leaves, exhibits a unique blend of biological activities and has been shown to locate itself at the oil-water (O/W) interface. This behavior could influence the physico-chemical properties of dispersed systems such as emulsions. In this work, we study the effect of the microenvironment (vacuum, water, and triolein-water) on the conformational preferences of oleuropein using molecular dynamics (MD) simulations at 300K for at least 30ns. The seven torsions that describe the flexible skeleton of oleuropein were monitored together with the distance between the glucose (Glu) and hydroxytyrosol (Hyd) moieties (dglu-hyd) of the molecule. The obtained trajectories demonstrated that oleuropein adopts different conformations that depend on the environment. The preferential conformers in each system were analyzed for their molecular geometry and internal energy. In vacuum, the oleuropein preferential conformation is tight with the glucose moiety in close proximity with the hydroxytyrosol moiety. In water, oleuropein preferential conformers presented large differences in their structural properties, varying from a close like U form, and a semi-opened form, to an opened form characterized by high fluctuations in dglu-hyd values. In a triolein-water system, oleuropein tends to adopt a more open form where the glucose moiety could be approximately aligned with the hydroxytyrosol and elenolic acid moieties. Based on a calculation at the HF/6-31G* level, these flexibilities of oleuropein required energy of 19.14kcal/mol in order to adopt the conformation between water and triolein-water system. A radial distribution function (RDF) analysis showed that specific hydroxyl groups of Hyd and Glu interact with water molecules, enabling us to understand the amphiphilic character of oleuropein at the triolein-water interface. MD calculations together with interfacial tension measurements revealed that the oleuropein binding at O/W interface is an enthalpy driven mechanism.

Avaliação da acidez de bio-óleos obtidos pela pirólise de óleos vegetais pós-consumo

O descarte irregular do óleo vegetal pós-consumo diretamente na rede de esgoto vem causando grandes problemas para o meio ambiente. Atualmente, essa problemática tem se intensificado devido ao aumento de produção e consumo destes óleos, o que por conseqüência aumenta o despejo desordenado. No presente estudo foi realizada a obtenção do bio-óleo a partir da pirólise térmica em atmosfera de nitrogênio, a 400C, por 20 minutos, do óleo vegetal pós-consumo, provenientes das seguintes oleoginosas: soja, milho, girassol e canola. As pirólises não-catalíticas apresentaram uma geração média entre 40 e 50% de um bio-óleo, de elevado índice de acidez, 81,8 mg NaOH/g. Na pirólise catalítica, a argila ácida K10 foi o catalisador que apresentou melhor eficácia para geração de um bio-óleo de menor índice de acidez. A concentração ótima do catalisador foi de 5%(m/m), gerando 482 % de um bio-óleo com índice de acidez de 43,8 mg NaOH/g. A caracterização dos líquidos pirolíticos obtidos foi realizada através da técnica de espectrofotometria na região do infravermelho (FTIR) e cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrômetro de massas (CG/EM) que monstraram que a trioleína, o triglicerídeo do ácido oléico, foi craqueado, gerando o hexadecanoato de octadecila e o oleato de eicosila, ésteres do respectivo ácido graxo

A high throughput Nile red method for quantitative measurement of neutral lipids in microalgae

Isolation of high neutral lipid-containing microalgae is key to the commercial success of microalgae-based biofuel production. The Nile red fluorescence method has been successfully applied to the determination of lipids in certain microalgae, but has been unsuccessful in many others, particularly those with thick, rigid cell walls that prevent the penetration of the fluorescence dye. The conventional "one sample at a time" method was also time-consuming. In this study, the solvent dimethyl sulfoxide (DMSO) was introduced to microalgal samples as the stain carrier at an elevated temperature. The cellular neutral lipids were determined and quantified using a 96-well plate on a fluorescence spectrophotometer with an excitation wavelength of 530 nm and an emission wavelength of 575 run. An optimized procedure yielded a high correlation coefficient (R-2 = 0.998) with the lipid standard triolein and repeated measurements of replicates. Application of the improved method to several green algal strains gave very reproducible results with relative standard errors of 8.5%, 3.9% and 8.6%, 4.5% for repeatability and reproducibility at two concentration levels (2.0 mu g/mL and 20 mu g/mL), respectively. Moreover, the detection and quantification limits of the improved Nile red staining method were 0.8 mu g/mL and 2.0 mu g/mL for the neutral lipid standard triolein, respectively. The modified method and a conventional gravimetric determination method provided similar results on replicate samples. The 96-well plate-based Nile red method can be used as a high throughput technique for rapid screening of a broader spectrum of naturally-occurring and genetically-modified algal strains and mutants for high neutral lipid/oil production. (C) 2009 Published by Elsevier B.V.

Étude sur l’entreposage de la matière grasse chez des femmes obèses post-ménopausées présentant un taux élevé ou normal d’apolipoprotéine B.

CONTEXTE: L'inefficacité de captation des acides gras libres (AGL) par le tissu adipeux blanc (TAB) est connue pour favoriser la résistance à l'insuline (RI) dans les tissus périphériques, mais dans le foie, elle favorise également la production accrue de lipoprotéines contenant l'apolipoprotéine B100 (lipoprotéines apoB). Nous avons récemment démontré que les femmes post-ménopausées obèses avec un nombre élevé de lipoprotéines apoB à jeun (apoB plasmatique > 1,2 g/L) avaient plus de RI que les femmes avec un taux d’apoB normal. Notre objectif était donc d'examiner si l'inefficacité de captation des AGL pourrait être un mécanisme expliquant la RI, in vivo dans cette population. HYPOTHÈSES: Les femmes ménopausées en surpoids/obèses avec un taux d’apoB élevé ont moins d'efficacité à capter les AGL par le TAB que les femmes avec un taux d’apoB faible. MÉTHODES/RÉSULTATS: L'efficacité de captation des AGL a été examinée dans 22 femmes non diabétiques en surpoids/obèses. La population a été séparée selon la médiane d’apoB (0.9 g/L) en 2 groupes; les femmes ayant un taux d’apoB inférieur vs supérieur à la médiane (N=11/groupe). L'efficacité de captation des AGL par le TAB a été indirectement évaluée en suivant le sort d'un repas riche en gras (0.0162g 13C-trioléine/g de matières grasses, 66% de gras, 47g gras/m2 surface corporelle) marqué au 13C-trioléine, sur 6h en circulation ([13C]TG et [13C]AGL plasmatiques) et en oxydation (13CO2 dans l’air expiré [AE]). L’enrichissement en 13C des échantillons d’AE et du plasma a été mesuré par spectrométrie de masse pour ratio isotopique. Les femmes ayant un apoB élevé avaient une clairance plasmatique totale postprandiale des TG (p <0,05) réduite sans diminuer de la clairance plasmatique totale des AGL, par rapport aux femmes ayant un faible taux d’apoB. Cependant, en examinant le sort du 13C-trioléine, les femmes ayant un apoB élevé avait une réduction de la clairance des [13C]TG plasmatiques (44,78 μM vs 7,81 μM; p <0,05) et des [13C]AGL plasmatiques (2,64 uM vs 0,06 uM; p <0,05) à 6h, sans aucune différence en % récupéré de 13C-trioléine dans le CO2 de l’AE. Ces données suggèrent que les femmes ayant un taux d’apoB élevé ont une réduction postprandiale de la clairance et de la captation de 13Ctrioléine par le TAB. CONCLUSION: La captation inefficace des AGL par le TAB des femmes post-ménopausées en surpoids et obèses avec un surplus d’apoB peut être un mécanisme sousjacent à la RI chez ces sujets.

Le rôle des apoB-lipoprotéines sur la clairance des gras dans le tissu adipeux blanc sous-cutané humain

OBJECTIF: La mauvaise clairance des lipoprotéines riches en triglycérides par le tissu adipeux blanc (TAB) entraîne l’hypertriglycéridémie, la résistance à l’insuline et la sécrétion hépatique d’apolipoprotéine B (apoB). Ce mémoire tente de déterminer si le LDL entraîne une clairance réduite des lipoprotéines riches en triglycérides par le TAB. MÉTHODES/RÉSULTATS: Suivant l’ingestion d’un repas riche en gras marqué à la trioléine-13C, des femmes obèses postménopausées avec apoB plasmatique élevé (> médiane 0.93 g/L, N=22, 98% sous forme de IDL/LDL) avaient une clairance réduite de triglycérides-13C et acides gras non-estérifiés-13C (AGNE), comparées à celles avec un apoB plus bas. L'aire sous la courbe à 6 heures des triglycérides-13C et AGNE-13C plasmatiques corrélait avec l'apoB, suggérant une moindre captation dans les tissus périphériques chez les femmes avec apoB élevé. Ex vivo, suivant une incubation de 4 heures de biopsies de TAB avec de la trioléine-3H, l’apoB des patientes corrélait négativement avec les lipides-3H intracellulaires. Le traitement des biopsies de TAB des participantes avec leur propre LDL menait à une réduction de l’hydrolyse et de la captation de la trioléine-3H et à l’accumulation d’AGNE-3H dans le médium. In vitro, le LDL inhibait l’activité de la LPL. De plus, les adipocytes 3T3-L1 différenciés en présence de LDL avaient une hydrolyse et une captation réduite des lipoprotéines riches en trioléine-3H. CONCLUSION: Ce mémoire suggère que le LDL diminue la clairance des lipoprotéines riches en triglycérides par le TAB humain, ce qui pourrait expliquer la résistance à l’insuline observée chez des sujets avec apoB élevé.

Conception, synthèse et caractérisation de nouvelles macromolécules branchées biocompatibles pour encapsuler des principes actifs hydrophobes

La vectorisation des médicaments est une approche très prometteuse tant sur le plan médical qu’économique pour la livraison des substances actives ayant une faible biodisponibilité. Dans ce contexte, les polymères en étoile et les dendrimères, macromolécules symétriques et branchées, semblent être les solutions de vectorisation les plus attrayantes. En effet, ces structures peuvent combiner efficacement une stabilité élevée dans les milieux biologiques à une capacité d’encapsulation des principes actifs. Grâce à leur architecture bien définie, ils permettent d’atteindre un très haut niveau de reproductibilité de résultats, tout en évitant le problème de polydispersité. Bien que des nombreuses structures dendritiques aient été proposées ces dernières années, il est cependant à noter que la conception de nouveaux nanovecteurs dendritiques efficaces est toujours d’actualité. Ceci s’explique par des nombreuses raisons telles que celles liées à la biocompatibilité, l’efficacité d’encapsulation des agents thérapeutiques, ainsi que par des raisons économiques. Dans ce projet, de nouvelles macromolécules branchées biocompatibles ont été conçues, synthétisées et évaluées. Pour augmenter leur efficacité en tant qu’agents d’encapsulations des principes actifs hydrophobes, les structures de ces macromolécules incluent un coeur central hydrophobe à base de porphyrine, décanediol ou trioléine modifié et, également, une couche externe hydrophile à base d’acide succinique et de polyéthylène glycol. Le choix des éléments structuraux de futures dendrimères a été basé sur les données de biocompatibilité, les résultats de nos travaux de synthèse préliminaires, ainsi que les résultats de simulation in silico réalisée par une méthode de mécanique moléculaire. Ces travaux ont permis de choisir des composés les plus prometteurs pour former efficacement et d’une manière bien contrôlable des macromolécules polyesters. Ils ont aussi permis d’évaluer au préalable la capacité de futurs dendrimères de capter une molécule médicamenteuse (itraconazole). Durant cette étape, plusieurs nouveaux composés intermédiaires ont été obtenus. L’optimisation des conditions menant à des rendements réactionnels élevés a été réalisée. En se basant sur les travaux préliminaires, l’assemblage de nouveaux dendrimères de première et de deuxième génération a été effectué, en utilisant les approches de synthèse divergente et convergente. La structure de nouveaux composés a été prouvée par les techniques RMN du proton et du carbone 13C, spectroscopie FTIR, UV-Vis, analyse élémentaire, spectrométrie de masse et GPC. La biocompatibilité de produits a été évaluée par les tests de cytotoxicité avec le MTT sur les macrophages murins RAW-262.7. La capacité d’encapsuler les principes actifs hydrophobes a été étudiée par les tests avec l’itraconazole, un antifongique puissant mais peu biodisponible. La taille de nanoparticules formées dans les solutions aqueuses a été mesurée par la technique DLS. Ces mesures ont montré que toutes les structures dendritiques ont tendance à former des micelles, ce qui exclue leurs applications en tant que nanocapsules unimoléculaires. L’activité antifongique des formulations d’itraconazole encapsulé avec les dendrimères a été étudiée sur une espèce d’un champignon pathogène Candida albicans. Ces tests ont permis de conclure que pour assurer l’efficacité du traitement, un meilleur contrôle sur le relargage du principe actif était nécessaire.

Le lien entre l’apoB plasmatique et le risque de diabète de type 2 chez les individus obèses : un défaut de clairance des gras diététiques

OBJECTIF: L’apoB plasmatique prédit le diabète de type 2 chez l’humain. Une clairance ralentie des triglycérides (TG) favorise la lipotoxicité et la résistance à l’insuline (RI). Nous avons démontré ex vivo que les LDL, forme majeure d’apoB-lipoprotéines, altèrent le stockage des gras dans le tissu adipeux blanc (TAB) humain. Nous émettons l’hypothèse que le lien reliant l’apoB plasmatique à la RI et l’hyperinsulinémie est médié par un retard de clairance des gras diététiques. MÉTHODE/RÉSULTATS: Nous avons examiné la sécrétion d’insuline (SI), puis la RI lors d’un test de tolérance au glucose intraveineux suivi d’un clamp hyperinsulinémique-euglycémique chez des sujets obèses normoglycémiques (N=29, 45%hommes, indice de masse corporelle (IMC)≥27kg/m2, 45-74ans, post-ménopausés). La clairance des TG diététiques a été mesurée suivant l’ingestion d’un repas gras marqué au 13C. La fonction d’une biopsie de TAB (à jeun) a été mesurée comme la capacité à stocker un substrat de 3H-TG. L’apoB était de 1,03±0,05g/L et corrélait avec la RI, la 2ième phase de SI, un délai de clairance des TG diététiques et une réduction de la fonction du TAB. Un retard de clairance des TG diététiques était associé à la RI et la 2ième phase de SI. Une correction pour la clairance des TG diététiques ou la fonction du TAB a éliminé l’association entre l’apoB et la RI et la 2ième phase de SI. CONCLUSION: L’association entre l’apoB plasmatique et la RI et la SI chez les sujets obèses est médiée par une clairance ralentie des gras diététiques et une dysfonction du TAB.

Food restriction and refeeding induces changes in lipid pathways and fat deposition in the adipose and hepatic tissues in rats with diet-induced obesity

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

COMPORTAMENTO do ÓLEO DE GIRASSOL COM ALTO TEOR DE ÁCIDO OLÉICO em TERMOXIDAÇÃO E FRITURA

Óleos de sementes de girassol com diferentes níveis de ácido oléico foram utilizados sob condições de termoxidação e fritura para avaliar o comportamento do óleo de girassol com alto teor de ácido oléico quanto ao seu grau de insaturação quando comparado com o óleo de girassol convencional. Os métodos analíticos aplicados incluíram a determinação de compostos polares totais, quantificação de compostos glicerídicos menores, quantificação da composição triglicerídica, período de indução a 100oC e níveis de a -tocoferol. Os resultados para compostos polares totais apresentaram menores valores em óleo de girassol com alto teor de ácido oléico quando comparados com óleo de girassol convencional. Quanto à distribuição dos compostos glicerídicos menores, verificou-se, de modo geral, que o aumento dos compostos polares totais estava relacionado essencialmente aos compostos de maior peso molecular, isto é, polímeros, dímeros e triglicerídios oxidados, os quais são representantes das alterações térmica e oxidativa. Já os diglicerídios e ácidos graxos, indicativos da alteração hidrolítica, permaneceram praticamente nos níveis originais; uma vez que a umidade não se encontrava presente no meio. A perda quantitativa da composição triglicerídica dependeu do grau de insaturação do triglicerídio, sendo mais elevada em triglicerídios que contêm duas ou três moléculas de ácido linoléico. em todos os casos, o óleo de girassol convencional teve uma maior tendência à polimerização, um maior grau de alteração total e uma maior perda de triglicerídios majoritários que o óleo de girassol com alto teor de ácido oléico. Assim, dentre os óleos utilizados neste estudo, os resultados mostraram um excelente comportamento do óleo de girassol com alto teor de ácido oléico em relação à termoxidação, independente do tipo de aquecimento e à fritura descontínua. Tais resultados demonstraram que sua resistência à alteração termoxidativa estava relacionada com seu baixo teor em ácidos graxos polinsaturados e alto teor em ácido oléico e trioleína.

High cholesterol intake modifies chylomicron metabolism in normolipidemic young men

Whether the consumption of egg yolk, which has a very high cholesterol content without excess saturated fats, has deleterious effects on lipid metabolism is controversial. Absorbed dietary cholesterol enters the bloodstream as chylomicrons, but the effects of regular consumption of large amounts of cholesterol on the metabolism of this lipoprotein have not been explored even though the accumulation of chylomicron remnants is associated with coronary artery disease (CAD). We investigated the effects of high dietary cholesterol on chylomicron metabolism in normolipidemic, healthy young men. The plasma kinetics of a chylomicron-like emulsion, doubly-labeled with 14C-cholesteryl ester ( 14C-CE) and 3H-triolein ( 3H-TG) were assessed in 25 men (17-22 y old, BMI 24.1 ± 3.4 kg/m 2). One group (n = 13) consumed 174 ± 41 mg cholesterol/d and no egg yolk. The other group (n = 12) consumed 3 whole eggs/d for a total cholesterol intake of 804 ± 40 mg/d. The nutritional composition of diets was the same for both groups, including total lipids and saturated fat, which comprised 25 and 7%, respectively, of energy intake. Serum LDL and HDL cholesterol and apoprotein B concentrations were higher in the group consuming the high-cholesterol diet (P < 0.05), but serum triacylglycerol, apo AI, and lipoprotein (a) did not differ between the 2 groups. The fractional clearance rate (FCR) of the 14C-CE emulsion, obtained by compartmental analysis, was 52% slower in the high-cholesterol than in the low-cholesterol group (P < 0.001); the 3H-TG FCR did not differ between the groups. Finally, we concluded that high cholesterol intakes increase the residence time of chylomicron remnants, as indicated by the 14C-CE kinetics, which may have undesirable effects related to the development of CAD. © 2006 American Society for Nutrition.

Influence of carbon and nitrogen sources on lipase production by a newly isolated Candida viswanathii strain

Microorganisms can produce lipases with different biochemical characteristics making necessary the screening of new lipase-producing strains for different industrial applications. In this study, 90 microbial strains were screened as potential lipase producers using a sensitive agar plate method with a suitable medium supplemented with Tween 20 and also a liquid culture supplemented with olive oil. The highest cell growth and lipase production for Candida viswanathii were observed in triolein and oleic acid when used as the only pure carbon source. Renewable low-cost triacylglycerols supported the best cell growth, and olive oil was found to be the best inducer for lipase production (19.50 g/L and 58.50 U). The selected conditions for enzyme production were found with yeast extract as nitrogen source and 1.5 % (w/v) olive oil (85.70 U) that resulted in a good cell growth yield (YX/S = 1.234 g/g) and lipase productivity (1.204 U/h) after 72 h of shake-flask cultivation. C. viswanathii lipase presented high hydrolytic activity on esters bonds of triacylglycerols of long-chain, and this strain can be considered an important candidate for future applications in chemical industries. © 2012 Springer-Verlag Berlin Heidelberg and the University of Milan.

Comparing submerged and solid-state fermentation of agro-industrial residues for the production and characterization of lipase by Trichoderma harzianum

Lipase production by Trichoderma harzianum was evaluated in submerged fermentation (SF) and solid-state fermentation (SSF) using a variety of agro-industrial residues. Cultures in SF showed the highest activity (1.4 U/mL) in medium containing 0.5 % (w/v) yeast extract, 1 % (v/v) olive oil and 2.5 C:N ratio. This paper is the first to report lipase production by T. harzianum in SSF. A 1:2 mixture of castor oil cake and sugarcane bagasse supplemented with 1 % (v/w) olive oil showed the best results among the cultures in SSF (4 U/g ds). Lipolytic activity was stable in a slightly acidic to neutral pH, maintaining 50 % activity after 30 min at 50 C. Eighty percent of the activity remained after 1 h in 25 % (v/v) methanol, ethanol, isopropanol or acetone. Activity was observed with vegetable oils (olive, soybean, corn and sunflower) and long-chain triacylglycerols (triolein), confirming the presence of a true lipase. The results of this study are promising because they demonstrate an enzyme with interesting properties for application in catalysis produced by fermentation at low cost. © 2012 Springer-Verlag and the University of Milan.