Electroquímica de sustancias orgánicas, mecanismos y electrosíntesis: Producción y aplicación de electrodos modificados

En este trabajo se trata de elucidar los procesos de oxidación-reducción electroquímica de compuestos orgánico aromáticos. Interesan los productos de reacción y el manejo de las variables externas para lograr la optimización de los que sean de interés. Estos estudios se realizan en medios homogéneos y además en medios bifásicos. Así se estudian procesos de electrodos con sustancias orgánicas en sistemas bifásicos líquido-líquido. Interesan conocer los mecanismos de fotoelectroquímica de moléculas biomiméticas tales como carotenos y porfirinas, principalmente en lo referente a la producción de fotocorriente. También se estudian procesos relacionados a la preparación y obtención de electrodos modificados por sustancias orgánicas poliméricas y electrodos sensores como los de metal-óxido y polímero orgánico-metal polidisperso. Objetivos generales y específicos: Los estudios electroquímicos con sustancias orgánicas comprenden una amplia gama de posibilidades. En este proyecto se estudian procesos de electrodo de diversas sustancias orgánicas donde se trata de dilucidar los mecanismos de los procesos redox en general. En lo particular se estudia el comportamiento electroquímico y fotoelectroquímico de sustancias biomiméticas como son los compuestos carotenoides y porfirinas. Interesa fundamentalmente la producción de fotocorriente obtenidas a través de la fotoexcitación. Se propone analizar la sensibilización de semiconductores (SnO2) por medio de moléculas biomiméticas. Estas últimas actúan como aceptor primario de energía radiante y transfieren un hueco o un electrón desde el estado excitado a las bandas de energía del semiconductor base. También se estudian procesos relacionados con la preparación y obtención de electrodos modificados por sustancias orgánicas poliméricas. En este laboratorio ya se han obtenido varios tipos de polímeros y en este proyecto se propone someterlos a condiciones extremas de potencial y a medios agresivos a fin de determinar este tipo de propiedades. Una de las aplicaciones inmediatas de estos electrodos es utilizarlos como sensores electroquímicos para diversas sustancias orgánicas. Por otro lado se estudian procesos electroquímicos en interfaces líquido/ líquido, pseudofaces (micelas) además de medios homogéneos. Como reacción modelo se utiliza nitración de naftaleno.

APOPTOSIS PRODUCIDA POR SALES BILIARES EN EL EPITELIO INTESTINAL. IMPLICANCIAS EN LA ABSORCIÓN INTESTINAL DE CALCIO

En altas concentraciones, el deoxicolato de sodio (DXCS, sal biliar) produce daño hepático durante la colestasis y actúa como promotor de cáncer de colon en animales de experimentación. El estrés oxidativo que el DXCS desencadena produce alteraciones mitocondriales y del retículo endoplásmico, las cuales pueden llevar a la apoptosis. Las dietas occidentales, ricas en grasas y pobres en fibras, y el incremento de las expectativas de vida hacen que el DXCS circule mayor número de veces por el circuito enterohepático aumentando, en consecuencia, sus efectos citotóxicos. Dado que el intestino constituye la única puerta de entrada de calcio al organismo y que la absorción intestinal del catión es sensible al estrés oxidativo nos planteamos como HIPÓTESIS que el DXCS, en concentraciones fisiológicas altas, podría alterar la absorción intestinal de Ca2+, quizás por desencadenamiento de estrés oxidativo que estimularía los procesos apoptóticos de las células epiteliales, resultando en una disminución de la capacidad de transporte del catión. Para demostrar esta hipótesis, se plantearon los siguientes objetivos. OBJETIVO GENERAL: Conocer los mecanismos moleculares que pueden desencadenar altas concentraciones de DXCS en el duodeno y sus implicancias sobre la absorción intestinal de calcio. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1) Analizar la histología del intestino en presencia y ausencia de altas concentraciones de DXCS.2) Determinar el efecto del DXCS sobre la absorción intestinal de calcio en función del tiempo de exposición y la dosis. 3) Evaluar el efecto del DXCS sobre la expresión de genes relacionados con la absorción intestinal de calcio. 4) Analizar la expresión de proteínas que participan en la absorción intestinal de calcio tales como Ca2+-ATPasa, intercambiador Na+/Ca2+ y CB28k. 5) Estudiar el efecto del DXCS sobre el sistema redox intestinal, a través de la cuantificación del contenido de glutatión y carbonilos, de la medición de radicales libres hidroxilo y de las actividades de las enzimas del sistema antioxidante.6) Determinar la localización subcelular y la expresión de moléculas proapoptóticas de la vía intrínseca (Bax, citocromo c) y la fragmentación del ADN como indicadores de apoptosis en enterocitos expuestos a altas concentraciones de DXCS. 7) Analizar la expresión de moléculas proapoptóticas de la vía extrínseca (Fas, FasL, etc) en enterocitos tratados con DXCS.8) Interpretar los posibles mecanismos moleculares desencadenados por el DXCS que podrían afectar el proceso global de la absorción intestinal de calcio. Metodología: Se utilizarán pollos Cobb, los cuales serán alimentados con una dieta comercial. Al cabo de cuatro semanas de edad, se dividirán en dos grupos: a) controles y b) tratados con DXCS en el lumen intestinal a diferentes tiempos y concentraciones (1-100 mM). En ellos se medirá la absorción intestinal de calcio mediante la técnica del asa intestinal ligada in situ utilizando 45Ca2+ como trazador .Se medirá la expresión de genes y proteínas que participan en la vía transcelular de calcio por RT-PCR y Western blot, respectivamente. Se estudiarán variables asociadas al estres oxidativo tales como grupos carbonilos, radicales libres hidroxilos, niveles de glutatión y se medirá la actividad de enzimas del sistema antioxidante. Se evaluarán moléculas de las vías apoptóticas extrínseca e intrínseca. Para el análisis de los datos se utilizará ANOVA seguido del test de Bonferroni en la mayoría de los estudios. El estudio de la absorción intestinal de calcio bajo la influencia del DXCS, sal biliar no conjugada que está en gran proporción en el líquido fecal, arrojará información no sólo sobre los factores moleculares que influyen sobre la absorción intestinal del Ca2+ sino también puede brindar elementos que orienten hacia el conocimiento de la etiopatogenia de enfermedades que transcurren con alteraciones en la absorción del catión como es el caso de la osteoporosis o de otras patologías óseas.

ROL DE CATALASA CEREBRAL Y LA FORMACION DE ACETALDEHIDO SOBRE LAS PROPIEDADES MOTIVACIONALES DE ETANOL EN RATAS EXPUESTAS PERINATALMENTE A BAJAS DOSIS DE PLOMO

El plomo (Pb) es un neurotóxico del desarrollo con capacidad para alterar el balance redox del organismo y la actividad de enzimas antioxidantes, incluyendo catalasa (CAT). El etanol es una droga adictiva cuyos efectos motivacionales serían mediados por el acetaldehído, proceso catalizado por la enzima CAT cerebral. En base a estas consideraciones y a experimentos previos que demuestran un mayor consumo voluntario de etanol en ratas perinatalmente expuestas al Pb, se postula que esta enzima sería un sitio de acción común entre Pb (que induciría su activación a partir de la mayor producción de especies oxigenadas reactivas) y etanol (debido a la potenciación de la actividad de CAT producto de altas concentraciones de etanol en cerebro). En el presente proyecto se propone medir, en animales que han adquirido un patrón estable de consumo de etanol, la expresión cerebral de CAT por técnicas de Western blot y su actividad por técnicas espectrofotométricas en respuesta a: a) aminotriazol: AT (inhibidor de CAT; ver antecedentes), b) ácido 3-nitropropiónico: 3-NPA (activador de CAT), c) PEN, penicilamina (agente secuestrador de acetaldehído) y d) cianamida CIAN, inhibidor del metabolismo de acetaldehído). Se espera que la actividad y la abundancia de CAT estén influenciadas por la exposición a Pb y etanol y que respondan a las manipulaciones farmacológicas. Estos resultados serán complementados por mediciones de los niveles de etanol y acetaldehído en sangre. Se evaluará además la adquisición y reinstalación de las propiedades reforzantes tanto de etanol como de acetaldehído en la prueba de condicionamiento pavloviano asociado a un contexto. De observarse adquisición y/o reinstalación, se intentará bloquearla con AT o PEN, o por el contrario, restablecerla/potenciarla con 3-NPA o con CIAN. Se esperaría que el mayor consumo voluntario de etanol condicione una mayor conducta de búsqueda de la droga en el paradigma de preferencia a un sitio y que estas conductas puedan ser moduladas farmacológicamente por los agentes arriba descriptos. Estos resultados aportarán evidencias para el estudio de los mecanismos de acción de cada tóxico en particular, y para una nueva área de la Toxicología, la toxicidad de mezclas.

Procesos oxidativos en matrices alimentarias complejas. Oxidative processes in complex food matrices.

Las reacciones bioquímicas que ocurren como consecuencia del tratamiento y almacenamiento de los alimentos, mejoran la seguridad alimentaria, las propiedades sensoriales y la vida útil. Sin embargo, el tratamiento térmico, la exposición a la luz y el oxígeno pueden causar daño oxidativo a los lípidos y proteínas. Los procesos oxidativos de matrices complejas tienen características distintivas que no se manifiestan cuando los componentes son sometidos a oxidación individualmente. La hipótesis de trabajo es que la oxidación de proteínas en matrices alimentarias complejas altera la estructura y las propiedades funcionales de las proteínas y, que las modificaciones que se producen varían según las condiciones de procesamiento y de la composición química del alimento. Nuestros estudios intentan demostrar que el estado oxidativo de las proteínas de un alimento es un parámetro importante para la evaluación de las propiedades funcionales, sensoriales y nutricionales de un producto lácteo. El objetivo general del proyecto es el estudio de los procesos de oxidación de matrices alimentarias complejas (la leche, miel) y su relación con distintos procesos y materiales utilizados en la industria. Es decir, nos proponemos estudiar las consecuencias funcionales y biológicas (calidad nutricional, coagulación) de la oxidación proteica en modelos experimentales “in vitro” y en productos comerciales. 1. Estudiar los fenómenos de peroxidación proteica en leche entera y descremada sometida a los distintos procesos tecnológicos de la producción de leche y queso a escala laboratorio. Se realizarán las mismas experiencias con albúmina sérica y con proteínas aisladas de suero de leche para comparar diferencias entre una matriz compleja y una simple. 2. Determinar la relación entre oxidación y composición proteica de la leche, y los cambios en las fracciones proteicas aisladas (caseínas y beta-lactoglobulina). 3. Analizar el impacto de los procesos tecnológicos a nivel de producción primaria (composición proteica y estado de oxidación) en los indicadores de inflamación (contenido de células somáticas y proteína C Reactiva) y de estado redox (capacidad antioxidante de los productos lácteos y nivel de carbonilos de proteinas). 4. Comparar las características de composición química y el estado de oxidación de leche provenientes de las tres regiones (Buenos Aires, Santa Fe y Córdoba) que conforman la cuenca láctea Argentina. Este objetivo se realizará conjuntamente con los integrantes de nuestro grupo de investigación que trabajan en el Laboratorio de Control de Calidad de la Escuela Superior de Lechería. 5. Determinar los metabolitos secundarios de mieles uniflorales propuestos como responsables de la capacidad antioxidante de estas (polifenoles) y como indicadores de su origen botánico. 6. Valorar la capacidad antioxidante total de mieles uniflorales. 7. Validar los métodos analíticos y semicuantitativos utilizados y a utilizar en el presente proyecto teniendo en cuenta lo efectos de matrices típico de los fluidos biológicos y las mezclas. El estudio de las modificaciones oxidativas de matrices complejas es un tema que es importante tanto desde el punto de vista del conocimiento básico como del aplicado. Nosotros creemos que el presente proyecto aportará conocimiento sobre las características de las vías oxidativas de proteínas en matrices complejas y que podrá ser utilizado para diseñar estrategias productivas tendientes a disminuir el deterioro de la calidad de la leche debido a la exposición a energía radiante. Parte de la experiencia ganada por el grupo ha sido ya volcada a subsanar dificultades y problemas de oxidación y deterioro de la calidad de alimentos. Además, se contribuirá a discernir la paradoja que existe en el área sobre las propiedades oxidantes/antioxidantes de los polifenoles y la relación entre estas y el estado oxidativo de un alimento. The biochemical reactions that occur as a result of food treatment and storage, improve food security, sensory properties and shelf life. Heat treatment, exposure to light and oxygen can cause oxidative damage to lipids and proteins. Oxidative processes in complex matrices display distinctive features that do not appear when the components are individually subjected to oxidation. The hypothesis is that protein oxidation in complex food matrices alters the structure and functional properties of proteins and that the modifications vary according to process conditions and food composition. The main goal is to study oxidation of complex food matrices (milk, honey) with different processes and materials used in the industry. The specific aims are: 1. To study protein oxidation in whole milk and skim subject to various technological processes. The same experiences will be done with serum albumin and isolated whey proteins to compare complex and simple matrices. 2. To determine the relationship between oxidation and milk protein composition, and changes in casein and beta-lactoglobulin. 3. Analyze the impact of technological processes at the level of primary production on markers of inflammation and redox (antioxidant capacity and protein carbonyls). 4. Compare characteristics of chemical composition and oxidation state of milk. 5. Determine secondary metabolites of honey responsible for the antioxidant capacity of these. 6. To evaluate the total antioxidant capacity unifloral honey. This project will provide knowledge about characteristics of oxidative pathways of proteins in complex matrices that can be used to design production strategies aimed at reduce the deterioration of milk quality. Also, it would help to discern the paradox that exists on the oxidants/antioxidants properties of polyphenols and the relationship between these and the oxidative status of a food.

Mecanismos epigenéticos involucrados en regulación génica específica durante los procesos de diferenciación del protozoario intestinal giardia lamblia.

Se define como epigenética al área de la genética que estudia todos aquellos cambios heredables que no se encuentran determinados en la secuencia primaria del ADN (Albert y col., 2002). Los cambios epigenéticos son variados; los más conocidos son la metilación de bases nitrogenadas (que no existe en Giardia; Prucca y col., 2008), las modificaciones post-traduccionales de histonas y los Complejos de Remodelación de Cromatina. En los últimos años se ha avanzado en el estudio de la regulación de la expresión de genes mediante estos procesos. El mecanismo de ARNi está íntimamente relacionado con la modificaciones post-traduccionales de histonas; regulando la estructura de cromatina y permitiendo que los complejos primarios de transcripción de genes puedan o no expresar la información. Nuestra hipótesis de trabajo se basa en que cambios epigenéticos están involucrados en la regulación génica específica durante los procesos de adaptación y diferenciación de Giardia. Para responder la misma se plantean los siguientes objetivos específicos: 1. Identificar modificaciones de histonas y su relación con los procesos de diferenciación celular en Giardia. 2. Caracterizar enzimas involucradas en las modificaciones post-traduccionales de histonas. 3. Determinar qué tipo de modificaciones participan en la activación o silenciamiento de la expresión de genes específicos. 4. Manipular al parásito para aumentar o disminuir las modificaciones epigenéticas que pueden estar involucradas en los procesos de diferenciación a quiste o en la variación antigénica para una mayor comprensión de los mecanismos moleculares involucrados. 5. Determinar el estado redox de Giardia durante el enquistamiento y la variación antigénica. 6. Participación de ARN-helicasas en los Complejos Remodeladores de Cromatina.