Evolució i estabilitat d’àcids grassos i vitamines antioxidants a la llet materna

Recerca realitzada durant el periode Gener 2006-Abril 2007, a la Facultat de Farmàcia de la Universitat de Barcelona sota la direcció de la Dra. M. Carmen López Sabater. La nutrició durant els primers anys de vida té una enorme importància, amb repercussions en el creixement i desenvolupament del nen i en les possibles malalties futures. Tenint en compte que la llet materna és l’aliment ideal per al nadó durant els primers sis mesos de vida, és important conéixer la composició nutricional de la mateixa i la seva evolució al llarg de la lactància (calostre, llet de transició i madura). La llet conté nutrients majoritaris (proteïnes, carbohidrats i lípids) i nutrients minoritaris, com vitamines i minerals. S'ha desenvolupat i validat un mètode per a la determinació d'àcids grassos (AG) i Àcid Linoleic Conjugat (CLA) en llet materna per Cromatografia de Gasos "fast" (fast-GC), permetent reduir el temps d'anàlisi considerablement en comparació amb els mètodes utilitzats fins el moment. La repetibilitat i reproducibilitat trobades han estat bones, amb coeficients de variació inferiors al 10% en tots els casos. L'aplicació a 6 mostres de llet materna ha demostrat que es tracta d'un mètode senzill, ràpid, eficient i pràctic per a l'anàlisi rutinari d'un elevat nombre de mostres. També s'ha començat a desenvolupar un mètode per a l'anàlisi dels anàlegs de tocoferol de la llet materna, degut a l'interès de la vitamina E com a antioxidant natural. És un mètode per Cromatografia Líquida d'Ultra Resolució (UPLC) amb detecció per Fluorescència (FD) i per Photodiode Array (PDA) que permet treballar amb quantitats de mostra petites mantenint o inclús millorant la sensibilitat i reduint el temps d’anàlisi.

Avaluació de vitamines i antioxidants en aliments vegetals mitjançant tècniques HPLC-DAD i UPLC-MS/MS

El programa experimental s’ha portat a terme dins el marc de les activitats del projecte TRUEFOOD, finançat per la UE per als anys 2007-2010. L’objectiu principal d’aquesta activitat ha estat l’avaluació dels continguts en àcid ascòrbic (vitamina C), polifenols totals, àcids fenòlics i flavonoides en mostres de tomàquet i enciam, produïts sota diferents condicions de camp (producció ecològica i convencional). Per aconseguir els resultats s’han utilitzat mètodes analítics basats en tècniques de cromatografia líquida d’alta eficàcia (HPLC) i d’ultra-alta eficàcia (UHPLC) acoblades a sistemes de detecció de diode array (DAD) i espectrometria de masses (MSn). Per a l’àcid ascòrbic, s’ha desenvolupat un mètode ràpid que ha permès la determinació d’aquest compost en diferents matrius vegetals amb el mínim pretractament de les mostres, utilitzant una fase estacionària HILIC (Fluorinated Stationary Phase). Els mètodes desenvolupats d’anàlisi de compostos fenòlics han permès realitzar les anàlisi de forma ràpida, a fi de processar el màxim nombre de mostres per a obtenir resultats representatius. S’ha realitzat una completa caracterització dels extractes de tomàquet i enciam, ampliant el coneixement descrit en la bibliografia sobre la seva composició fenòlica. En el cas de l’enciam, s’ha identificat quatre compostos fenòlics que mai abans han estat descrits i quantificats en aquesta hortalissa. La definició, amb precisió, dels continguts en vitamina C i compostos fenòlics en les mostres analitzades ha permès comparar els efectes de diferents tècniques de cultiu sobre les característiques nutricionals dels vegetals objecte de l’estudi. Els mètodes d’anàlisi desenvolupats i els resultats derivats del projecte seran publicats properament en revistes científiques de reconegut prestigi.

Dietary n-6- or n-3-rich vegetable fats and antioxidants: effects on fatty acid composition and stability of rabbit plasma, liver and meat

We supplemented diets with a-tocopheryl acetate (100 mg/kg) and replaced beef tallow (BT) in feeds with increasing doses of n-6- or n-3-rich vegetable fat sources (linseed and sunflower oil), and studied the effects on the fatty acid (FA) composition, the a-tocopherol (aT) content and the oxidative stability of rabbit plasma and liver. These effects were compared with those observed in a previous study in rabbit meat. As in meat, the content of saturated, monounsaturated and trans FA in plasma and liver mainly reflected feed FA profile, except stearic acid in liver, which increased as feeds contained higher doses of vegetable fat, which could be related to an inhibition of the activity of the stearoyl-CoA-desaturase. As linseed oil increased in feeds, the n-6/n-3 FA ratio was decreased in plasma and liver as a result of the incorporation of FA from diets and also, due to the different performance and selectivity of desaturase enzymes. However, an increase in the dose of vegetable fat in feeds led to a significant reduction in the aT content of plasma and liver, which was greater when the fat source was linseed oil. Increasing the dose of vegetable fat in feeds also led to an increase in the susceptibility to oxidation (lipid hydroperoxide (LHP) value) of rabbit plasma, liver and meat and on the thiobarbituric acid (TBA) values of meat. Although the dietary supplementation with a-tocopheryl acetate increased the aT content in plasma and liver, it did not modify significantly their TBA or LHP values. In meat however, both TBA and LHP values were reduced by the dietary supplementation with a-tocopheryl acetate. The plasma aT content reflected the aT content in tissues, and correlated negatively with tissue oxidability. From the studied diets, those containing 1.5% linseed oil plus 1.5% BT and 100 mg of a-tocopheryl acetate/kg most improved the FA composition and the oxidative stability of rabbit tissues.

Effectiveness of antioxidants in preventing oxidation of palm oil enriched with heme iron: A model for iron fortification in baked products

Bakery products such as biscuits, cookies, and pastries represent a good medium for iron fortification in food products, since they are consumed by a large proportion of the population at risk of developing iron deficiency anemia, mainly children. The drawback, however, is that iron fortification can promote oxidation. To assess the extent of this, palm oil added with heme iron and different antioxidants was used as a model for evaluating the oxidative stability of some bakery products, such as baked goods containing chocolate. The palm oil samples were heated at 220°C for 10 min to mimic the conditions found during a typical baking processing. The selected antioxidants were a free radical scavenger (tocopherol extract (TE), 0 and 500 mg/kg), an oxygen scavenger (ascorbyl palmitate (AP), 0 and 500 mg/kg), and a chelating agent (citric acid (CA), 0 and 300 mg/kg). These antioxidants were combined using a factorial design and were compared to a control sample, which was not supplemented with antioxidants. Primary (peroxide value and lipid hydroperoxide content) and secondary oxidation parameters (p-anisidine value, p-AnV) were monitored over a period of 200 days in storage at room temperature. The combination of AP and CA was the most effective treatment in delaying the onset of oxidation. TE was not effective in preventing oxidation. The p-AnV did not increase during the storage period, indicating that this oxidation marker was not suitable for monitoring oxidation in this model.

Effectiveness of antioxidants in preventing oxidation of palm oil enriched with heme iron: A model for iron fortification in baked products

Bakery products such as biscuits, cookies, and pastries represent a good medium for iron fortification in food products, since they are consumed by a large proportion of the population at risk of developing iron deficiency anemia, mainly children. The drawback, however, is that iron fortification can promote oxidation. To assess the extent of this, palm oil added with heme iron and different antioxidants was used as a model for evaluating the oxidative stability of some bakery products, such as baked goods containing chocolate. The palm oil samples were heated at 220°C for 10 min to mimic the conditions found during a typical baking processing. The selected antioxidants were a free radical scavenger (tocopherol extract (TE), 0 and 500 mg/kg), an oxygen scavenger (ascorbyl palmitate (AP), 0 and 500 mg/kg), and a chelating agent (citric acid (CA), 0 and 300 mg/kg). These antioxidants were combined using a factorial design and were compared to a control sample, which was not supplemented with antioxidants. Primary (peroxide value and lipid hydroperoxide content) and secondary oxidation parameters (p-anisidine value, p-AnV) were monitored over a period of 200 days in storage at room temperature. The combination of AP and CA was the most effective treatment in delaying the onset of oxidation. TE was not effective in preventing oxidation. The p-AnV did not increase during the storage period, indicating that this oxidation marker was not suitable for monitoring oxidation in this model.

Dietary modulation of plasma antioxidant deficiencies: effect of mediterranean diet

Estudi elaborat a partir d’una estada al National Research Institute for Food and Nutrition, Itàlia, des de novembre del 2006 fins a febrer del 2007. La capacitat antioxidant total (TAC) en plasma pot ser un bon biomarcador del estat antioxidant dels humans. Prenent les mostres de dos projectes diferents de recerca s’ha mesurat la TAC mitjançant el FRAP (ferric reductant antioxidant potencial) i el TRAP (total radical-trapping antioxidant parameter ). D’una banda el PREDIMED, és un estudi prospectiu aleatoritzat i controlat, amb una cohort d’ individus sense patología vascular coneguda, però amb un alt risc de patir-la. En aquest es valora la utilitat d’una intervenció dietética del tipus mediterrània en la prevenció primària de la malaltia cardiovascular. L’altre és el de biodisponibilitat en humans dels metabòlits dels polifenols presents en els solubles de cacau, un estudi crònic (28 dies) on es vol mesurar la influència de la llet en l’absorció dels polifenols del cacau, en voluntaris amb elevat risc de sofrir patologia cardiovascular.

Determinació de diferents compostos bioactius en ingredients naturals per a l'elaboració de bombons funcionals amb beneficis cardiovasculars

Durant les darreres dècades, i degut, principalment, a un canvi en els hàbits alimentaris, hi ha hagut un augment a nivell mundial de malalties cròniques (l’obesitat, malalties cardiovasculars, etc.). En els països mediterranis hi ha menys incidència d’aquestes malalties i sembla ser que això es deu a l’anomenada dieta mediterrània. La dieta mediterrània es caracteritza per una combinació d’oli d’oliva com a grassa principal, verdures, hortalisses i fruites en abundància, lleguminoses, fruits secs, formatges i iogurt, peix, pa, pasta, cereals i els seus derivats i un consum moderat de vi i carns. Aquest model alimentari, ric en tocoferols, fitosterols i fitoestanols que ajuden a reduir el contingut de colesterol en sang, fa que en les poblacions mediterrànies hi hagi menys incidència de malalties cardiovasculars. Aquests compostos inhibeixen el deteriorament oxidatiu dels olis, actuen com agent antipolimerització per olis de fregir. Tenen capacitat de reduir els nivells de colesterol, evitant la incidència de malalties cardiovasculars. Els fitoesterols y fitoestanols es poden trobar en forma lliure o esterificada amb àcids grassos, àcids fenòlics i glucosa. Els objectius d’ aquest treball han estat, primer en el desenvolupament de mètodes d'anàlisi ràpids, fiables i robusts dels tocoferols, fitoesterols i fitoestanols i la seva aplicació en fruits sec, oli de segó, oli de pinyol de raïm i productes que els continguin. El primer mètode va estar basat en la cromatografía líquida (HPLC-DAD) amb extracció en fase sòlida (SPE) com tècnica alternativa a la saponificació para la determinació de fitoesterols lliures. Aquest mètode va estar aplicada a mostres de bombons que contenia fitoesterols. El segon mètode va estar basat en la cromatografia de gasos (GCFID) amb aponificació i SPE per quantificar fitoesterols i fitoestanols lliures, esterificats i totals. En els documents annexos es descriuen a profunditat els mètodes desenvolupats.

Perioperative stress in dogs underwent elective surgery: evaluation of the antioxidant activity

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department of Biological Science a la University of Lincoln, a la Gran Bretanya, entre octubre i desembre del 2006. L'objectiu del present assaig va ser desciure les respostes antioxidants d'estrès en gossos sotmesos a cirurgia electiva, en condicions de pràctica clínica normals, durant les fases de preoperatori i postoperatori.Setze gossos van ser sotmesos a orquiectomia o ovariohisterectomia electives, utilitzant un protocol quirúrgic estàndard. Durant les fases preoperatoria i postoperatoria, cada animal va ser confinat a la Unitat de Cures Intensives, temps durant el qual es va estudiar la seva resposta antioxidant. Els valors obtinguts a diferents temps van ser comparats amb el valor basal, que s'havia obtingut del mateix animal estant aquest en el seu ambient habitual. No es van detectar variacions significants causades per l'estrès perioperatori. Els valors màxims es van observar durant la fase preoperatoria, just després que l'animal fós confinat a la Unitat de Cures Intensives, moment en el que l'estrès percebut era degut a les amenaces psicològiques de una àrea restringida i de la manipulació per persones desonegudes. L'abscència de variacions significants podrien ser degudes al sistema i el temps d'emmagatzement de les mostres. En humana s'han descrit les alteracions en l'activitat dels antioxidants sèrics després d'un mes d'emmagatzematent. Per definir l'estabilitat, després de la recollida de mostres, de l'activitat dels antioxidants en sèrum de gos és necessari realitzar més estudis.

Efectes de l’administració de tpa combinat amb dipyridamole sobre cèl•lules endotelials cerebrals humanes sotmeses a deprivació d’oxigen i glucosa

El DP és un agent usat de forma comú en la prevenció secundària de l’ictus per les seves propietats antiplaquetars. Ha estat proposat com a possible teràpia coadjuvant del tractament trombolític en fase aguda de l’ictus isquèmic amb rtPA neuroprotector per les seves propietats neuroprotectores, antiinflamatòries i antioxidants. En el present treball s’analitza la toxicitat de l’administració d’rtPA en cèl•lules endotelials cerebrals humanes sotmeses a isquèmia, així com els seus efectes sobre l’activació de MMPs. Posteriorment es combina l’administració d’rtPA amb Dipyridamole i s’analitzen els efectes en la toxicitat cel•lular i l’expressió d’MMPs.

Estabilització del color de la fracció cel·lular de sang de porc deshidratada per atomització

L’ús de colorants alimentaris pot ser controvertit, ja que la seva presència s’associa amb problemes provocats pel seu consum a llarg termini, o perquè es tem que siguin emprats per dissimular deficiències en la qualitat del producte. Aquesta preocupació és una tendència creixent entre els consumidors i ha portat a moltes empreses del sector alimentari a revisar la formulació dels seus productes i substituir, sempre que sigui econòmica i tecnològicament possible, els colorants artificials per colorants naturals. L’hemoglobina procedent de la sang dels escorxadors industrials podria ser una font important de colorant vermell natural degut a les grans quantitats generades diàriament. A més, s' evitaria que anés a parar a les aigües residuals. El seu ús com a colorant vermell natural queda supeditada al fet de trobar alguna substància o sistema capaç de protegir-la de l’oxidació durant el procés de deshidratació i el posterior període d’emmagatzematge ja que l’hemoglobina és poc estable i es poden produir canvis en el seu color. Inicialment l’hemoglobina presenta un color vermell brillant. La seva desoxigenació comporta un canvi a color porpra. I l’oxidació del ferro confereix a la molècula un indesitjable color marró. En l’estudi que aquí es presenta es pretén estabilitzar el color de l’hemoglobina de sang porcina tant durant la seva deshidratació per atomització com durant l’emmagatzematge a temperatura ambient de la pols obtinguda afegint al concentrat d’hemoglobina, prèviament a la deshidratació, combinacions de diferents substàncies que puguin actuar de manera complementària en l’estabilització del ferro hèmic enfront la seva oxidació. L’objectiu d’aquest treball és determinar si la seva combinació amb agents antioxidants comporta una millora en l’estabilització de la forma reduïda de l’hemoglobina tant durant la deshidratació per atomització com durant l’emmagatzematge de la pols a temperatura ambient

Modelització de la producció de melanina a partir de polifenol oxidasa d'Agaricus bisporus

Les melanines són un grup heterogeni de polímers producte de reaccions enzimàtiques en els teixits vegetals que contenen compostos fenòlics o polifenòlics. Estudis recents han descobert algunes propietats benèfiques de les melanines sobre la salut, tals com antioxidants, antiinflamatòries, immunològiques i propietats anti-tumorals. Així, no només la seva eliminació ha de ser examinada, sinó que també podria considerar-se la seva addició a aliments funcionals de nova creació. D’aquesta manera, es requereix conèixer el mecanisme cinètic de la lanogènesi abans de la seva possible utilització industrial. S’ha desenvolupat un model cinètic per explicar la formació de melanina a partir de L-tirosina utilitzant polifenol oxidasa d’Agaricus bisporus i monitoritzant l'absorbància de la solució. Aquesta expressió permet descriure la formació de melanina en funció del temps de reacció i obtenir alguns paràmetres importants que defineixen el producte, com el coeficient d'extinció. L’absorbància comença a créixer després d'un període de latència en què es produeixen productes intermedis incolors. El coeficient d'extinció dels productes resultants no és un valor constant, perquè depèn de les condicions de cada experiment. La tirosinasa tingué un menor efecte catalitzador sobre la L-tirosina (primera reacció que catalitza), que sobre L-DOPA (segona reacció).

Vitamin E but not 17B-estradiol protect against vascular toxicity induced by B-amyloid wild type and the Dutch amyploid variant

Amyloid β-peptide (Aβ) fibril deposition on cerebral vessels produces cerebral amyloid angiopathy that appears in the majority of Alzheimer's disease patients. An early onset of a cerebral amyloid angiopathy variant called hereditary cerebral hemorrhage with amyloidosis of the Dutch type is caused by a point mutation in Aβ yielding AβGlu22→Gln. The present study addresses the effect of amyloid fibrils from both wild-type and mutated Aβ on vascular cells, as well as the putative protective role of antioxidants on amyloid angiopathy. For this purpose, we studied the cytotoxicity induced by Aβ1–40 Glu22→Gln and Aβ1–40 wild-type fibrils on human venule endothelial cells and rat aorta smooth muscle cells. We observed that AβGlu22→Gln fibrils are more toxic for vascular cells than the wild-type fibrils. We also evaluated the cytotoxicity of Aβ fibrils bound with acetylcholinesterase (AChE), a common component of amyloid deposits. Aβ1–40 wild-type–AChE fibrillar complexes, similar to neuronal cells, resulted in an increased toxicity on vascular cells. Previous reports showing that antioxidants are able to reduce the toxicity of Aβ fibrils on neuronal cells prompted us to test the effect of vitamin E, vitamin C, and 17β-estradiol on vascular damage induced by Aβwild-type and AβGlu22→Gln. Our data indicate that vitamin E attenuated significantly the Aβ-mediated cytotoxicity on vascular cells, although 17β-estradiol and vitamin C failed to inhibit the cytotoxicity induced by Aβ fibrils.

Recent Advances in Valorization Methods of Inorganic/Organic Solid, Liquid, and Gas Wastes

The main goal of this special issue was to gather contributions dealing with the latest breakthrough methods for providing value compounds and energy/fuel from waste valorization. Valorization is a relatively new approach in the area of industrial wastes management, a key issue to promote sustainable development. In this field, the recovery of value-added substances, such as antioxidants, proteins, vitamins, and so forth, from the processing of agroindustrial byproducts, is worth mentioning. Another important valorization approach is the use of biogas from waste treatment plants for the production of energy. Several approaches involving physical and chemical processes, thermal and biological processes that ensure reduced emissions and energy consumptions were taken into account. The papers selected for this topical issue represent some of the mostly researched methods that currently promote the valorization of wastes to energy and useful materials ...

Mitochondrial dysfunction increases oxidative stress and decreases chronological life span in fission yeast

Background: Oxidative stress is a probable cause of aging and associated diseases. Reactive oxygen species (ROS) originate mainly from endogenous sources, namely the mitochondria. Methodology/Principal Findings: We analyzed the effect of aerobic metabolism on oxidative damage in Schizosaccharomyces pombe by global mapping of those genes that are required for growth on both respiratory-proficient media and hydrogen-peroxide-containing fermentable media. Out of a collection of approximately 2700 haploid yeast deletion mutants, 51 were sensitive to both conditions and 19 of these were related to mitochondrial function. Twelve deletion mutants lacked components of the electron transport chain. The growth defects of these mutants can be alleviated by the addition of antioxidants, which points to intrinsic oxidative stress as the origin of the phenotypes observed. These respiration-deficient mutants display elevated steady-state levels of ROS, probably due to enhanced electron leakage from their defective transport chains, which compromises the viability of chronologically-aged cells. Conclusion/Significance: Individual mitochondrial dysfunctions have often been described as the cause of diseases or aging, and our global characterization emphasizes the primacy of oxidative stress in the etiology of such processes.

Estudi del procés de neurodegeneració

Les anomenades malalties neurodegeneratives tenen una simptomatologia i unes manifestacions clíniques molt diferents entre elles. No obstant, totes elles convergeixen en el mateix procés final, la neurodegeneració, que es manifestarà en diferents localitzacions o tipus cel·lulars del sistema nerviós. Nosaltres, plantegem la hipòtesi de que els processos moleculars i cel·lulars subjacents a la neurodegeneració són comuns per totes elles. Després de dur a terme un procés de selecció, es decideix treballar amb la malaltia de Parkinson, la d’Alzheimer, l’Esclerosi lateral amiotròfica i l’esclerosi múltiple. Hem pogut determinar que hi ha set processos moleculars o cel·lulars que estan associats al procés de neurodegeneració i que són comuns a totes elles. Havent-les estudiat per separat s’observa que el procés de neurodegeneració consisteix en una fallada en cadena de diferents sistemes moleculars i cel·lulars que tenen com a punt d’origen l’estrès oxidatiu. A aquest estrès s’hi pot arribar de diferents maneres. Una d’elles és l’exposició excessiva a certs metalls, que provoca la pèrdua dels sistemes antioxidants cel·lulars. Degut a això, els mitocondris reben un impacte oxidatiu massa gran i comencen a fallar. El fet que aquest orgànul actuï com a tampó del calci intracel·lular en provoca la seva desregulació, alterant d’aquesta manera el senyal nerviós. En resposta a l’estrès oxidatiu i tèrmic que genera la disfunció mitocondrial, s’activen les Proteïnes de Xoc Tèrmic (HSP) que actuant de citocines i presentadores d’antígens, inicien la resposta immunològica contra les cèl·lules danyades. Paral·lelament, s’observa un increment de la permeabilitat de la barrera hematoencefàlica degut a la pèrdua de les adhesions cel·lulars estretes per l’alta presència d’espècies reactives. Com a conseqüència de l’afebliment o el trencament de la barrera hematoencefàlica, es pot produir una entrada al SNC de diferents substàncies neurotòxiques i de cèl·lules del sistema immunitàri que, en condicions normals tenen l’accés restringit. Juntament amb aquestes cèl·lules immunològiques, també s’activen les cèl·lules del sistema immunitari innat residents al cervell, la micròglia, i totes elles secreten citocines proinflamatòries que contribueixen al procés de neurodegeneració. Nosaltres presentem els mecanismes pels quals aquesta inflamació, lluny d’atenuar-se, es cronifica per l’acció de certs bucles de retroalimentació positiva. Les diferents peculiaritats de cada malaltia contribueixen en aquest procés de diferents maneres, com és el cas dels pèptids β-amilides en la malaltia d’Alzheimer, l’α-sinucleina en el Parkinson, la superòxid dismutasa (SOD) en l’esclerosi lateral amiotròfica, o l’infiltració de leucòcits al cervell degut a la resposta autoimmune de l’esclerosi múltiple.Deixant de banda aquestes diferències, si el procés és comú entre totes elles, l’estudi a fons d’aquest procés hauria de poder permetre identificar dianes tarapèutiques que siguin comunes per les quatre malalties.