Functional Mimics of Glutathione Peroxidase: Bioinspired Synthetic Antioxidants

Oxidative stress is caused by an imbalance between the production of reactive oxygen species (ROS) and the biological system's ability to detoxify these reactive intermediates. Mammalian cells have elaborate antioxidant defense mechanisms to control the damaging effects of ROS. Glutathione peroxidase (GPx), a selenoenzyme, plays a key role in protecting the organism from oxidative damage by catalyzing the reduction of harmful hydroperoxides with thiol a ``catalytic triad'' with tryptophan and glutamine, which cofactors. The selenocysteine residue at the active site forms activates the selenium moiety for an efficient reduction of peroxides. After the discovery that ebselen, a synthetic organoselenium compound, mimics the catalytic activity of GPx both in vitro and in vivo, several research groups developed a number of small-molecule selenium compounds as functional mimics of GPx, either by modifying the basic structure of ebselen or by incorporating some structural features of the native enzyme. The synthetic mimics reported in the literature can be classified in three major categories: (i) cyclic selenenyl amides having a Se-N bond, (ii) diaryl diselenides, and (iii) aromatic or aliphatic monoselenides. Recent studies show that ebselen exhibits very poor GPx activity when aryl or benzylic thiols such as PhSH or BnSH are used as cosubstrates. Because the catalytic activity of each GPx mimic largely depends on the thiol cosubstrates used, the difference in the thiols causes the discrepancies observed in different studies. In this Account, we demonstrate the effect of amide and amine substituents on the GPx activity of various organoselenium compounds. The existence of strong Se ... O/N interactions in the selenenyl sulfide intermediates significantly reduces the GPx activity. These interactions facilitate an attack of thiol at selenium rather than at sulfur, leading to thiol exchange reactions that hamper the formation of catalytically active selenol. Therefore, any substituent capable of enhancing the nucleophilic attack of thiol at sulfur in the selenenyl sulfide state would enhance the antioxidant potency of organoselenium compounds. Interestingly, replacement of the sec-amide substituent by a tert-amide group leads to a weakening of Se ... 0 interactions in the selenenyl sulfide intermediates. This modification results in 10- to 20-fold enhancements in the catalytic activities. Another strategy involving the replacement of tert-amide moieties by tert-amino substituents further increases the activity by 3- to 4-fold. The most effective modification so far in benzylamine-based GPx mimics appears to be either the replacement of a tert-amino substituent by a sec-amino group or the introduction of an additional 6-methoxy group in the phenyl ring. These strategies can contribute to a remarkable enhancement in the GPx activity. In addition to enhancing catalytic activity, a change in the substituents near the selenium moiety alters the catalytic mechanisms. The mechanistic investigations of functional mimics are useful not only for understanding the complex chemistry at the active site of GPx but also for designing and synthesizing novel antioxidants and anti-inflammatory agents.

Antioxidant and antihepatotoxic effect of Spirulina laxissima against carbon tetrachloride induced hepatotoxicity in rats

The vast biodiversity of nature provides bioactive compounds that may be useful in the fight against chronic diseases. This study was designed to investigate the protective effects of the ethanol extract of Spirulina laxissima West (Pseudanabaenaceae) (EESL) against carbon tetrachloride (CCl4) induced hepatotoxicities in rats. Male albino rats of Sprague-Dawley strain were treated orally with the ethanol extract of S. laxissima (50, 100 mg kg(-1) body wt.) 1 h before each CCl4 administration. The ethanol extract of S. laxissima showed the maximum antioxidant property in vitro. There were statistically significant losses in the activities of antioxidant enzymes and an increase in TBARS and liver function marker enzymes in the serum of the CCl4-treated group compared with the control group. However, all the tested groups were able to counteract these effects. The antioxidant activity of the extracts might be attributable to its proton-donating ability, as evidenced by DPPH. In the present study, the decline in the level of antioxidant observed in CCl4-treated rats is a clear manifestation of excessive formation of radicals and activation of the lipid peroxidation system resulting in tissue damage. The significant increases in the concentration of antioxidant enzymes in tissues of animals treated with CCl4 + EESL indicate the antioxidant effect of EESL. This study suggests that EESL can protect the liver against CCl4-induced oxidative damage in rats, and the hepatoprotective effect might be correlated with its antioxidant and radical-scavenging effects.

A perspective of biological supramolecular electron transfer

Electron transfer is an essential activity in biological systems. The migrating electron originates from water-oxygen in photosynthesis and reverts to dioxygen in respiration. In this cycle two metal porphyrin complexes possessing circular conjugated system and macrocyclic pi-clouds, chlorophyll and hems, play a decisive role in mobilising electrons for travel over biological structures as extraneous electrons. Transport of electrons within proteins (as in cytochromes) and within DNA (during oxidative damage and repair) is known to occur. Initial evaluations did not favour formation of semiconducting pathways of delocalized electrons of the peptide bonds in proteins and of the bases in nucleic acids. Direct measurement of conductivity of bulk material and quantum chemical calculations of their polymeric structures also did not support electron transfer in both proteins and nucleic acids. New experimental approaches have revived interest in the process of charge transfer through DNA duplex. The fluorescence on photoexcitation of Ru-complex was found to be quenched by Rh-complex, when both were tethered to DNA and intercalated in the base stack. Similar experiments showed that damage to G-bases and repair of T-T dimers in DNA can occur by possible long range electron transfer through the base stack. The novelty of this phenomenon prompted the apt name, chemistry at a distance. Based on experiments with ruthenium modified proteins, intramolecular electron transfer in proteins is now proposed to use pathways that include C-C sigma-bonds and surprisingly hydrogen bonds which remained out of favour for a long time. In support of this, some experimental evidence is now available showing that hydrogen bond-bridges facilitate transfer of electrons between metal-porphyrin complexes. By molecular orbital calculations over 20 years ago. we found that "delocalization of an extraneous electron is pronounced when it enters low-lying virtual orbitals of the electronic structures of peptide units linked by hydrogen bonds". This review focuses on supramolecular electron transfer pathways that can emerge on interlinking by hydrogen bonds and metal coordination of some unnoticed structures with pi-clouds in proteins and nucleic acids, potentially useful in catalysis and energy missions.

Protection against UVB inactivation (in vitro) of rat lens enzymes by natural antioxidants

Oxidative damage, through increased production of free radicals, is believed to be involved in UV-induced cataractogenesis (eye lens opacification). The possibility of UVB radiation causing damage to important lenticular enzymes was assessed by irradiating 3 months old rat lenses (in RPMI-1640 medium) at 300 nm (100 mu Wcm(-2)) for 24 h, in the absence and presence of ascorbic acid, alpha-tocopherol acetate and beta-carotene. UVB irradiation resulted in decreased activities of hexokinase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, aldose reductase, and Na, K- ATPase by 42, 40, 44 and 57% respectively. While endopeptidase activity (229%) and lipid peroxidation (156%) were increased, isocitrate dehydrogenase activity was not altered on irradiation. In the presence of externally added ascorbic acid, tocopherol and beta-carotene (separately) to the medium, the changes in enzyme activities (except endopeptidase) and increased lipid peroxidation, due to UVB exposure, were prevented. These results suggest that UVB radiation exerts oxidative damage on lens enzymes and antioxidants were protective against this damage.

An antioxidant nanozyme that uncovers the cytoprotective potential of vanadia nanowires

Nanomaterials with enzyme-like properties has attracted significant interest, although limited information is available on their biological activities in cells. Here we show that V2O5 nanowires (Vn) functionally mimic the antioxidant enzyme glutathione peroxidase by using cellular glutathione. Although bulk V2O5 is known to be toxic to the cells, the property is altered when converted into a nanomaterial form. The Vn nanozymes readily internalize into mammalian cells of multiple origin (kidney, neuronal, prostate, cervical) and exhibit robust enzyme-like activity by scavenging the reactive oxygen species when challenged against intrinsic and extrinsic oxidative stress. The Vn nanozymes fully restore the redox balance without perturbing the cellular antioxidant defense, thus providing an important cytoprotection for biomolecules against harmful oxidative damage. Based on our findings, we envision that biocompatible Vn nanowires can provide future therapeutic potential to prevent ageing, cardiac disorders and several neurological conditions, including Parkinson's and Alzheimer's disease.

Insights into the catalytic mechanism of synthetic glutathione peroxidase mimetics

Glutathione Peroxidase (GPx) is a key selenoenzyme that protects biomolecules from oxidative damage. Extensive research has been carried out to design and synthesize small organoselenium compounds as functional mimics of GPx. While the catalytic mechanism of the native enzyme itself is poorly understood, the synthetic mimics follow different catalytic pathways depending upon the structures and reactivities of various intermediates formed in the catalytic cycle. The steric as well as electronic environments around the selenium atom not only modulate the reactivity of these synthetic mimics towards peroxides and thiols, but also the catalytic mechanisms. The catalytic cycle of small GPx mimics is also dependent on the nature of peroxides and thiols used in the study. In this review, we discuss how the catalytic mechanism varies with the substituents attached to the selenium atom.

Microhomology-mediated end joining is the principal mediator of double-strand break repair during mitochondrial DNA lesions

Mitochondrial DNA (mtDNA) deletions are associated with various mitochondrial disorders. The deletions identified in humans are flanked by short, directly repeated mitochondrial DNA sequences; however, the mechanism of such DNA rearrangements has yet to be elucidated. In contrast to nuclear DNA (nDNA), mtDNA is more exposed to oxidative damage, which may result in double-strand breaks (DSBs). Although DSB repair in nDNA is well studied, repair mechanisms in mitochondria are not characterized. In the present study, we investigate the mechanisms of DSB repair in mitochondria using in vitro and ex vivo assays. Whereas classical NHEJ (C-NHEJ) is undetectable, microhomology-mediated alternative NHEJ efficiently repairs DSBs in mitochondria. Of interest, robust microhomology-mediated end joining (MMEJ) was observed with DNA substrates bearing 5-, 8-, 10-, 13-, 16-, 19-, and 22-nt microhomology. Furthermore, MMEJ efficiency was enhanced with an increase in the length of homology. Western blotting, immunoprecipitation, and protein inhibition assays suggest the involvement of CtIP, FEN1, MRE11, and PARP1 in mitochondrial MMEJ. Knock-down studies, in conjunction with other experiments, demonstrated that DNA ligase III, but not ligase IV or ligase I, is primarily responsible for the final sealing of DSBs during mitochondrial MMEJ. These observations highlight the central role of MMEJ in maintenance of mammalian mitochondrial genome integrity and is likely relevant for deletions observed in many human mitochondrial disorders.

Transgenic Drosophila model to study apolipoprotein E4-induced neurodegeneration

The epsilon 4 isoform of apolipoprotein E (ApoE4) that is involved in neuron-glial lipid metabolism has been demonstrated as the main genetic risk factor in late-onset of Alzheimer's disease. However, the mechanism underlying ApoE4-mediated neurodegeneration remains unclear. We created a transgenic model of neurodegenerative disorder by expressing epsilon 3 and epsilon 4 isoforms of human ApoE in the Drosophila melanogaster. The genetic models exhibited progressive neurodegeneration, shortened lifespan and memory impairment. Genetic interaction studies between amyloid precursor protein and ApoE in axon pathology of the disease revealed that over expression of hApoE in Appl-expressing neurons of Drosophila brain causes neurodegeneration. Moreover, acute oxidative damage in the hApoE transgenic flies triggered a neuroprotective response of hApoE3 while chronic induction of oxidative damage accelerated the rate of neurodegeneration. This Drosophila model may facilitate analysis of the molecular and cellular events implicated in hApoE4 neurotoxicity. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Transgenic Drosophila model to study apolipoprotein E4-induced neurodegeneration

The epsilon 4 isoform of apolipoprotein E (ApoE4) that is involved in neuron-glial lipid metabolism has been demonstrated as the main genetic risk factor in late-onset of Alzheimer's disease. However, the mechanism underlying ApoE4-mediated neurodegeneration remains unclear. We created a transgenic model of neurodegenerative disorder by expressing epsilon 3 and epsilon 4 isoforms of human ApoE in the Drosophila melanogaster. The genetic models exhibited progressive neurodegeneration, shortened lifespan and memory impairment. Genetic interaction studies between amyloid precursor protein and ApoE in axon pathology of the disease revealed that over expression of hApoE in Appl-expressing neurons of Drosophila brain causes neurodegeneration. Moreover, acute oxidative damage in the hApoE transgenic flies triggered a neuroprotective response of hApoE3 while chronic induction of oxidative damage accelerated the rate of neurodegeneration. This Drosophila model may facilitate analysis of the molecular and cellular events implicated in hApoE4 neurotoxicity. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Relação dos sistemas de reparo de DNA em Escherichia coli K-12 com resistência a antibióticos, características adesivas e formação de biofilme

As espécies reativas de oxigênio (ERO) são geradas durante o metabolismo celular normal e podem produzir vários danos oxidativos no DNA, tais como lesões nas bases nitrogenadas ou sítios apurínico/apirimidínico (AP). Essas lesões podem acarretar acúmulo de sítios de mutações, caso esses danos não sejam reparados. Entretanto, as bactérias possuem vários mecanismos de defesa contra as ERO que desempenham um importante papel na manutenção da fisiologia. O objetivo deste trabalho foi o de avaliar se sistemas enzimáticos, como o reparo por excisão de bases (BER), sistema SOS e SoxRS, interferem em respostas como a sensibilidade aos antibióticos, aderência das células bacterianas a superfícies bióticas ou abióticas e formação de biofilme. Os mutantes utilizados no presente estudo são todos derivados de Escherichia coli K-12 e os resultados obtidos mostraram que, dos mutantes BER testados, o único que apresentou diferença no perfil de sensibilidade aos antimicrobiamos em relação à cepa selvagem (AB1157) foi o mutante xthA- (BW9091), deficiente em exonuclease III. No teste de aderência qualitativo realizado com linhagem de células HEp-2 (originária de carcinoma de laringe humana) foi observado que onze cepas da nossa coleção, apresentaram um padrão denominando like-AA, contrastando com o que era esperado para as cepas de E. coli utilizadas como controle negativo, que apresentam aderência discreta sem padrão típico. A aderência manose-sensível via fímbria do tipo I avaliada nesse estudo mostrou que essa fimbria, possui um papel relevante na intensidade da aderência e filamentação nessas cepas estudas. A filamentação é uma resposta SOS importante para que o genoma seja reparado antes de ser partilhado pelas células filhas. Além disso, com relação à formação de biofilme, oito cepas apresentaram um biofilme forte sendo que essa resposta não foi acompanhada pelo aumento da intensidade de filamentação. Nossos resultados em conjunto sugerem o envolvimento de estresse oxidativo na definição de parâmetros como sensibilidade a antimicrobianos, padrão e intensidade de aderência, filamentação e formação de biofilme nas amostras de E. coli K-12 avaliadas neste trabalho. Sugerimos que a aderência gera estresse oxidativo causando danos no DNA, o que leva a indução do sistema SOS resultando na resposta de filamentação observada.

Estudo das alterações cardiovasculares e metabólicas em modelo experimental de programação metabólica: efeito de extrato da casca de uva Vitis vinífera

Estudos epidemiológicos e experimentais têm sugerido que fatores de risco cardiovasculares podem ser parcialmente atribuídos às influências do ambiente em que vive o indivíduo, e que a nutrição materna influencia na programação de alterações metabólicas e cardiovasculares no indivíduo adulto e que caracterizam a síndrome metabólica (SM). Em contrapartida, estudos prévios de nosso laboratório demonstram que o extrato da casca de uva Vitis labrusca (GSE) possui efeito vasodilatador, antihipertensivo e antioxidante. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do tratamento oral com GSE (200mg/kg/dia), sobre as alterações cardiovasculares e metabólicas e estresse oxidativo observados na prole adulta (fêmea e machos) com 3 e 6 meses, cujas mães foram submetidas a uma dieta rica em gordura (hiperlipídica) durante a lactação. Quatro grupos de ratas foram alimentados com dietas experimentais: controle (7% de gordura); controle + GSE (7% de gordura + GSE), hiperlipídica (24% de gordura); hiperlipídica + GSE (24% de gordura + GSE) durante a lactação. Após o desmame, todos os filhotes passaram a ser alimentados com uma dieta controle e foram sacrificados aos 3 ou 6 meses de idade. A pressão arterial sistólica (PAS) foi medida por pletismografia de cauda e o efeito vasodilatador da acetilcolina (ACh) foi avaliado em leito arterial mesentérico (LAM) perfundido. Foram avaliados o peso corporal, adiposidade (intra-abdominal e gonadal), níveis plasmáticos de colesterol total, triglicerídeos, glicose e insulina, e a resistência à insulina (RI) foi calculada pelo índice de HOMA IR. As expressões do IRS-1, Akt e GLUT-4 foram determinadas em músculo soleus. O dano oxidativo, níveis de nitritos e a atividade das enzimas antioxidantes: superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase foram dosados no plasma e homogenato de LAM. A PAS e tecido adiposo foram aumentados nas proles adultas de ambos os sexos e idades do grupo hiperlipídico e revertidos pelo tratamento com o GSE. A resposta vasodilatadora à ACh em LAM não foi diferente entre os grupos de ambos os sexos, mas foram reduzidas com o envelhecimento. Nas proles fêmeas e machos do grupo hiperlipídico também foram observados o aumento dos níveis de triglicerídeos, de glicose e RI em ambas as idades e foram reduzidos pelo GSE. No grupo hiperlipídico houve redução nas expressões de IRS-1, Akt e GLUT-4 e o GSE reverteu estas expressões. Os níveis plasmáticos de malondialdeído estavam aumentados e os níveis de nitrito diminuídos no grupo hiperlipídico, de ambos os sexos e idades e foram revertidos pelo GSE. As atividades das enzimas antioxidantes no plasma e no mesentério foram reduzidas no grupo hiperlipídico e restauradas pelo GSE. Em conclusão, O GSE parece proteger as proles fêmeas e machos, cujas mães foram expostas a uma dieta hiperlipídica durante a lactação, dos fatores de riscos cardiovasculares, proporcionando uma fonte alternativa nutricional para a prevenção da SM.

Efeitos de diferentes dietas hiperlipídicas na via L-arginina-óxido nítrico e no stress oxidativo em eritrócitos de camundongos C57BL/6

Introdução: o óxido nítrico (NO) é um gás inorgânico com uma meia-vida curta e tem um papel crítico na manutenção da homeostase vascular e fluidez sanguínea. O NO é sintetizado a partir do aminoácido L-arginina por uma família de enzimas NO sintases (NOS). Estudos têm mostrado que eritrócitos expressam NOS endotelial (eNOS) funcional, que serve como uma fonte de NO intraluminal. Além disso, eritrócitos participam da defesa antioxidante removendo os radicais livres e prevenindo o dano oxidativo às membranas biológicas e a destruição do NO. Dietas hiperlípidicas estão associadas a um risco aumentado de doença cardiovacular e síndrome metabólica, mas os exatos mecanismos não estão completamente esclarecidos. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos de diferentes dietas hiperlípidicas na via L-arginina-NO e o estresse oxidativo em eritrócitos de camundongos. Metodologia: camundongos machos C57BL/6 de três meses de idade receberam diferentes dietas por 10 semanas: dieta normolipídica ou dieta hiperlipídica contendo banha de porco (HB), óleo de oliva (HO), óleo de girassol (HG) ou óleo de canola (HC). Foram analisados o transporte de L-arginina mediado pelos transportadores catiônicos y+ e y+L, a atividade da NOS, a expressão da eNOS e da NOS induzível (iNOS), a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD). Resultados: o transporte total de L-arginina estava aumentado no grupo HO em comparação aos controles e aos outros grupos com dieta hiperlipídica. Quando o transporte foi fracionado, o sistema y+ estava mais ativado no grupo HO em relação aos controles e outros grupos que receberam dieta hiperlipídica. O transporte de L-arginina via sistema y+L estava maior nos grupos HO, HG e HC comparados aos grupos controle e HB. Adicionalmente, a atividade basal da NOS e a expressão de eNOS estavam aumentadas em eritrócitos independente do tipo de dieta hiperlípidica insaturada. Observou-se uma maior expressão da iNOS no grupo HO comparado ao controle. Em contraste, o grupo HB apresentou uma inibição da via L-arginina-NO. A análise da peroxidação lipídica, através da formação de TBARS, e da atividade da enzima antioxidante CAT não revelou diferenças entre os grupos, ao contrário do grupo HO, que induziu uma ativação de outra enzima antioxidante, a SOD. Conclusões: o presente estudo proporciona a primeira evidência de que os sistemas y+ e y+L regulam o transporte aumentado de L-arginina em eritrócitos de camundongos do grupo HO. Além disso, todas as dietas hiperlipídicas insaturadas induzem um aumento da atividade basal da NOS associada a uma expressão elevada da eNOS. É possível que diferentes mudanças na composição lipídica da membrana plasmática induzidas pelas dietas possam afetar transportadores e enzimas nos eritrócitos. Além disso, a inibição da via L-arginina-NO no grupo HB pode contribuir para o desenvolvimento da aterosclerose, enquanto dietas hiperlipídicas insaturadas podem ter um efeito protetor via aumento da geração de NO.

Alterações comportamentais e a análise do estresse oxidativo na idade adulta de animais expostos a hipóxia pré-natal

A Hipóxia-Isquêmica (HI) pré-natal é caracterizada por uma redução no aporte de oxigênio e nutrientes para o feto durante o período gestacional, que pode acarretar, a longo prazo, em dificuldade de concentração e aprendizagem, hiperatividade e déficit de memória. Esses prejuízos podem persistir ou se agravar até a idade adulta, levando ainda ao aparecimento de doenças como epilepsia e paralisia cerebral (PC). A privação de oxigênio e nutrientes, assim como o estresse materno, anemia, eclâmpsia e uso de drogas durante a gestação, podem causar estresse oxidativo durante os períodos críticos do desenvolvimento, e pode ser a principal razão para as mudanças que levam a programação fetal. O objetivo deste estudo foi relacionar a geração de espécies reativas e a consequente formação de estresse oxidativo nos animais adultos, com as alterações da biodisponibilidade do óxido nítrico de forma sistêmica, além de mudanças nos comportamentos motor e de ansiedade, manutenção da memória e aprendizado. Para a hipóxia, foi utilizado o modelo de clampeamento das artérias uterinas das ratas no 18 dia gestacional por 45 min, analisando os filhotes após 90 dias de nascidos. Foram utilizados os testes Open Field e labirinto em cruz elevada para a análise comportamental, e análises das enzimas glutationa peroxidase (GPx), superóxido desmutase (SOD) e catalase, além de quantificação de nitritos, TBARs e carbonilação de proteínas para avaliação de mecanismos oxidantes e antioxidantes. Os resultados demonstraram que o insulto durante a gestação pode acarretar em redução na formação da enzima GPx, além de maior concentração de nitritos analisados nos soros dos animais hipoxiados quando comparados aos controles, contribuindo para o dano oxidativo. Também foi observada redução na memória de habituação e comportamento motor, além de elevado comportamento ansioso em animais hipoxiados, diferentemente de controles. Concluímos assim que a hipóxia isquêmica pré-natal pode alterar permanentemente o estado oxidativo dos animais, além de atuar na formação do comportamento motor, memória de habituação e ansiedade. As descobertas aqui apresentadas contribuem para ampliar o entendimento acerca do evento de hipóxia isquêmica pré-natal, além de prover ferramentas para o desenvolvimento de mecanismos protetores e preventivos aos possíveis danos por ela causados.

Micropropagação e avaliação da potencialidade genotóxica de Petiveria alliacea L.

Petiveria alliacea L. é uma planta pertencente à família Phytolaccaceae, conhecida popularmente no país como guiné, erva-de-alho, erva-tipi ou amansa-senhor. Nativa da Região Amazônica tem sido cultivada em muitas áreas tropicais com propósito medicinal ou ritualístico. O objetivo desse trabalho foi (i) o desenvolvimento e a multiplicação de plantas de P. alliacea L. através de métodos de cultura de tecidos, e monitoramento fitoquímico das culturas, e (ii) avaliação comparativa das potencialidades genotóxica e antigenotóxica entre plantas coletadas no campo e produzidas in vitro. Exemplares de diferentes populações ocorrentes no estado do Rio de Janeiro foram utilizados como matrizes para a cultura. Foi estabelecido um protocolo para multiplicação das plantas em meio MS suplementado com BAP e ANA em diferentes concentrações e combinações, que forneceu como melhor resultado em média 8 plantas por explante na concentração de BAP 4,4 μM + ANA 0,54 μM. A análise fitoquímica foi baseada em métodos cromatográficos de diferentes extratos de plantas de campo e plantas in vitro das populações estudadas resultando em diferentes substâncias identificadas nas amostras analisadas por cromatografia em camada delgada. Os extratos foram também avaliados por cromatografia gasosa acoplada á espectrometria de massas, sendo identificadas diferentes substâncias, entre as quais o dibenzil dissulfeto, um produto de degradação de tiosulfinatos com importantes atividades biológicas na defesa das plantas. Os extratos aquosos das plantas de campo e daquelas estabelecidas in vitro foram submetidos à avaliação da potencialidade genotóxica e antigenotóxica, usando-se como modelo o DNA plasmidial pUC 9.1. Os resultados demonstraram que as concentrações utilizadas do extrato aquoso foram capazes de induzir alterações na conformação estrutural do DNA, indicando a ocorrência de quebras simples e duplas nesta molécula. Observou-se também que as lesões aumentaram, proporcionalmente ao aumento da concentração dos extratos, caracterizando-se, assim, um efeito dose-resposta. Os dados também apontaram para um efeito protetor do extrato aquoso, em relação aos danos oxidativos causados pelo cloreto estanoso, indicando, também, uma potencialidade antigenotóxica do extrato aquoso.

Avaliação da toxicidade da emodina e sua associação com radiação ultravioleta A em cepas de Escherichia coli e células da linhagem A549

A emodina é uma antraquinona estruturalmente semelhante à aloe-emodina e ambas tem sido apontadas como capazes de causar lesões oxidativas pela produção de ERO. Sua presença em produtos dermocosméticos e de higiene pessoal, associada às informações de que a fotoativação de antraquinonas levaria ao aumento de lesões oxidativas causadas por ERO, torna relevante o estudo da associação da emodina com a radiação UVA. O objetivo desse trabalho foi avaliar a citotoxicidade induzida pela associação da emodina com doses subletais de radiação UVA, em células de Escherichia coli (selvagem e cepas deficientes em enzimas do BER), através de ensaios de sobrevivência bacteriana (taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 108kJ/m ao final de 90min de experimento), e em células da linhagem A549 pela exclusão do corante azul de tripan e sobrevivência clonogênica(taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 36kJ/m ao final de 30min de experimento). Além disso, a genotoxicidade desses agentes foi estudada por eletroforese em gel de agarose de DNA plasmidial (taxa de dose de UVA igual a 16J/m/s, totalizando 57,6kJ/m ao final de 60min de experimento). De acordo com os resultados: i) Concentrações iguais ou abaixo de 5,55mM de emodina não alteraram a sobrevivência em nenhuma das cepas estudas; ii) As proteínas Xth e Fpg parecem ter um papel importante no reparo das lesões causadas pela emodina, em altas concentrações, sugerindo a participação do reparo por excisão de bases (BER) nesse processo; iii) A associação da emodina com a radiação UVA se mostrou citotóxica em todas as cepas de E. coli; iv) O gene nfo foi o mais importante na resistência bacteriana às lesões induzidas pela associação dos dois agentes, reforçando o envolvimento do BER e indicando uma possível participação do reparo por incisão de nucleotídeos (NIR); v) A emodina parece ter interagido com o DNA plasmidial, alterando seu padrão de migração no gel de agarose; vi) Em células da linhagem A549, a emodina causa efeitos tóxicos imediatos que parecem ser reparados ao longo do tempo. Porém, quando a droga permaneceu por 24 horas em contato com as células, houve uma diminuição na sobrevivência celular que parece ser dosedependente; vii) As concentrações de 10μM e 25μM de emodina, quando associadas ao UVA, se mostraram responsáveis pela redução de mais de 50% na sobrevivência nas células A549, chegando a 100% de morte quando a concentração de emodina foi de 50μM; viii) A radiação UVA potencializou os efeitos citotóxicos da emodina, nos 2 modelos experimentais do presente estudo, indicando que a interação da emodina com a radiação UVA seja genotóxica e portanto prejudicial à saúde.