Baccharis dracunculifolia, the main source of green propolis, exhibits potent antioxidant activity and prevents oxidative mitochondrial damage

Baccharis dracunculifolia DC (Asteraceae) is the main botanical source used by honeybees to produce Brazilian green propolis whose hepatoprotective properties have been already described. In this work we investigated the protective effects of the glycolic extract of B. dracunculifolia (GEBd) against oxidative stress in isolated rat liver mitochondria (RLM). The GEBd was prepared by fractionated percolation using propylene glycol as solvent. The total phenols and flavonoids, which are substances with recognized antioxidant action, were quantified in GEBd and the phytochemical analysis was carried out by HPLC. GEBd exhibited significant scavenger activity towards DPPH radicals and superoxide anions in a concentration-dependent manner, and also a Fe 2+ chelating activity. GEBd decreased the basal H 2O 2 generation and the Fe 2+- or t-BuOOH-induced ROS production in isolated mitochondria. Lipid oxidation of mitochondrial membranes, protein thiol groups and GSH oxidation were also prevented by GEBd. This shows that B. dracunculifolia exhibit potent antioxidant activity protecting liver mitochondria against oxidative damage and such action probably contribute to the antioxidant and hepatoprotective effects of green propolis. © 2011 Elsevier Ltd.

Efeitos de lantadenos sobre a bioenergética em mitocôndrias isoladas de fígado de rato

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência da restrição alimentar de vitamina A sobre o coração de ratas adultas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fipronil na bioenergética de mitocôndrias isoladas de figado de rato

Pós-graduação em Ciência Animal - FMVA

Interação entre as vias de sinalização de receptores serotoninérgicos e Β-adrenérgicos em artéria femoral de ratos

Fundamento: A doença coronária tem sido amplamente estudada em pesquisas cardiovasculares. No entanto, pacientes com doença arterial periférica (DAP) têm piores resultados em comparação àqueles com doença arterial coronariana. Portanto, os estudos farmacológicos com artéria femoral são altamente relevantes para a melhor compreensão das respostas clínicas e fisiopatológicas da DAP. Objetivo: Avaliar as propriedades farmacológicas dos agentes contráteis e relaxantes na artéria femoral de ratos. Métodos: As curvas de resposta de concentração à fenilefrina contrátil (FC) e à serotonina (5-HT) e os agentes relaxantes isoproterenol (ISO) e forskolina foram obtidos na artéria femoral de ratos isolada. Para as respostas ao relaxamento, os tecidos foram contraídos com FC ou 5-HT. Resultados: A potência de classificação na artéria femoral foi de 5-HT > FC para as respostas contráteis. Em tecidos contraídos com 5-HT, as respostas de relaxamento ao isoproterenol foram praticamente abolidas em comparação aos tecidos contraídos com FC. A forskolina, um estimulante da adenilil ciclase, restaurou parcialmente a resposta de relaxamento ao ISO em tecidos contraídos com 5-HT. Conclusão: Ocorre uma interação entre as vias de sinalização dos receptores β-adrenérgicos e serotoninérgicos na artéria femoral. Além disso, esta pesquisa fornece um novo modelo para estudar as vias de sinalização serotoninérgicas em condições normais e patológicas que podem ajudar a compreender os resultados clínicos na DAP.

Farmacocinética e farmacodinâmica de derivado ftalimídico planejado para o tratamento da anemia falciforme

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Release of NO from a nitrosyl ruthenium complex through oxidation of mitochondrial NADH and effects on mitochondria

Nitrosyl ruthenium complexes are promising NO donor agents with numerous advantages for the biologic applications of NO. We have characterized the NO release from the nitrosyl ruthenium complex [Ru(NO2)(bpy)(2)(4-pic)](+) (I) and the reactive oxygen/nitrogen species (ROS/RNS)-mediated NO actions on isolated rat liver mitochondria. The results indicated that oxidation of mitochondrial NADH promotes NO release from (I) in a manner mediated by NO2 formation (at neutral pH) as in mammalian cells, followed by an oxygen atom transfer mechanism (OAT). The NO released from (I) uncoupled mitochondria at low concentrations/incubation times and inhibited the respiratory chain at high concentrations/incubation times. In the presence of ROS generated by mitochondria NO gave rise to peroxynitrite, which, in turn, inhibited the respiratory chain and oxidized membrane protein-thiols to elicit a Ca2+-independent mitochondrial permeability transition; this process was only partially inhibited by cyclosporine-A, almost fully inhibited by the thiol reagent N-ethylmaleimide (NEM) and fully inhibited by the NO scavenger 2-(4-carboxyphenyl)-4,45,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide (cPTIO). These actions correlated with the release of cytochrome c from isolated mitochondria as detected by Western blotting analysis. These events, typically involved in cell necrosis and/or apoptosis denote a potential specific action of (I) and analogs against tumor cells via mitochondria-mediated processes. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Synthese, 11 C- und 18 F-Markierung und Evaluierung von Repaglinid-Derivaten zur Quantifizierung der pankreatischen beta-Zell-Masse in vivo mittels PET

Diabetes mellitus umfasst eine heterogene Gruppe von Stoffwechselfunktionsstörungen, die durch hohe Blut-Glukose-Werte gekennzeichnet sind. Zwei Haupttypen von Diabetes mellitus wurden definiert: Typ 1- und Typ 2-Diabetes. Repaglinid ist ein neuer, schnell wirksamer, bei Typ 2-Diabetikern eingesetzter prandialer Glukose-Regulator mit einer kurzen Plasmahalbwertszeit (<1 Stunde) und der erste Vertreter der Carbamoylmethylbenzoesäure Familie, der in klinischen Studien getestet wurde. Die 18F- und 11C-markierten Repaglinid-Derivate (S)-2-(2-[18F]Fluorethoxy)-4-((3-methyl-1-(2-piperidin-1-yl-phenyl)-butylcarbamoyl)-methyl)-benzoesäure ([18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinid) und (S)-2-([11C]Methoxy)-4-([3-methyl-1-(2-piperidin-1-yl-phenyl)-butyl-carba-moyl]-benzoesäure ([11C]Methoxy-desethoxy-Repaglinid) wurden als potentielle Tracer für die nicht-invasive Quantifizierung des Sulfonylharnstoffrezeptor-Typ1-Status (SUR-1) der Insulin-sezernierenden -Zellen mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) synthetisiert. [18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinide konnte in einer radiochemischen Ausbeute (RCA) von 20% nach 135 Minuten mit einer radiochemischen Reinheit >98% unter Verwendung des sekundären Markierungsvorläufers 2-[18F]Fluorethyltosylat erhalten werden. Die spezifische Aktivität lag im Bereich von 50-60 GBq/µmol. Für die radioaktive Synthese des [11C]Methoxy-desethoxy-Repaglinids wurde der sekundäre Markierungsvorläufer [11C]Methyliodid verwendet. Der 11C-Radiotracer wurde in einer RCA von 35% (bezogen auf [11C]CO2) mit einer spezifischen Aktivität von 40-70 GBq/µmol erhalten. Um die Eigenschaften des fluorierten sowie des methoxylierten Repaglinids zu charakterisieren, wurde die Affinität beider Verbindungen zum humanen SUR-1 evaluiert. [19F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinid und Methoxy-desethoxy-Repaglinid induzierten Verdrängungskurven mit Hill-Koeffizienten nahe 1 und ergaben Dissotiationskonstanten (KD) von 142 nM beziehungsweise 83 nM - vergleichsweise geringe Verluste relativ zu Original-Repaglinid. Die biologische Aktivität wurde mittels Insulin-Sekretionstests an isolierten Ratten-Inselzellen gezeigt und war ebenfalls mit der des Repaglinids vergleichbar. Schließlich wurde die Biodistribution des [18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinids in gesunden Sprague-Dawley-Ratten durch Messung der Konzentration der Verbindung in verschiedenen Organen nach intravenöser Injektion untersucht. Das pankreatische Gewebe zeigte im Zeitintervall zwischen 10 und 30 Minuten nach Injektion eine stabile Akkumulation von etwa 0.12% der injizierten Dosis. 50% dieser Tracer-Akkulmulation konnten durch zusätzliche Injektion von nicht-radioaktiv-markiertem Repaglinid verdrängt werden, was auf eine mögliche Eignung des [18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinids für in vivo-Untersuchungen mittels PET schließen lässt. Eine erste humane PET-Studie zeigte zwar ebenfalls eine stabile, allerdings nur geringere Akkumulation von [18F]Fluorethoxy-desethoxy-Repaglinid im Pankreas und eine überproportional hohe Aktivitätsanreicherung in der Leber. Die Radioaktivitäts-akkumulation im Blut fiel nach wenigen Minuten unter die des Pankreas.

Serumfreie Collagen-Monolayer- und Sandwich-Kulturen primärer Hepatozyten als ein wertvolles Modell zur Detektion von Toxizität und Arzneimittelwechselwirkungen in vitro

In dieser Arbeit wurden Zellkulturen primärer Hepatozyten von Ratte und Mensch hinsichtlich ihrer Eignung untersucht Speziesunterschiede der toxischen Wirkung und des Metabolismus von Substanzen darzustellen und inwieweit die in vitro-Ergebnisse in vivo vergleichbar bzw. übertragbar sind. Des Weiteren wurde ein Zellkulturmodell entwickelt, das eine Kultivierung von primären Hepatozyten aus Ratte, Mensch und Maus über einen Zeitraum von mindestens einer bis zwei Wochen erlaubt.rnrnDie Zellkulturen primärer Hepatozyten von Ratte und Mensch zeigten deutliche Unterschiede in der substanzinduzierten Veränderung der Genexpression nach Behandlung mit den, vor allem für den Menschen, lebertoxischen Substanzen Diclofenac und Troglitazon. Diese Unterschiede traten hauptsächlich in der Induktion fremdstoffmetabolisierender Enzyme sowie deren transkriptionsregulierenden Kernrezeptoren in den humanen Hepatozyten auf. Ebenso war eine verstärkte Stressantwort zu beobachten.rnDeutliche Speziesunterschiede konnten ebenso in der Wirkung der Arzneimittelentwicklungssubstanz EMD 392949 auf die Aktivität bzw. Genexpression von Cytochrom P450 Enzymen sowie deren Regulatoren nachgewiesen werden. Des Weiteren konnte hier eine sehr gute Übereinstimmung der Ergebnisse aus den Zellkulturen primärer Ratten- bzw. Humanhepatozyten mit jenen aus in vivo-Experimenten mit Ratten bzw. Affen (Macaca fascicularis) beobachtet werden, was die Aussagekraft der Primärkulturen verdeutlichte.rnDie große Übereinstimmung zwischen Enzymaktivität und Genexpression in der Induktion fremdstoffmetabolisierender Enzyme konnte durch die Behandlung mit einer Reihe speziesspezifischer Induktoren in Zellkulturen primärer Ratten- bzw. Humanhepatozyten bestätigt werden; vor allem nach dem von der amerikanischen Arzneimittelzulassungsbehörde (FDA, Food and Drug Administartion) vorgeschlagenen Bewertungsschema zur Untersuchung der CYP-Induktion.rnrnDie Lebensdauer sowie der Differenzierungsgrad von primären Hepatozyten in Kultur sind stark abhängig von den Zellkulturbedingungen. Durch diese Arbeit konnte gezeigt werden, dass spezifische Eigenschaften von Rattenleberzellen durch Kultivierung in einem Sandwich aus zwei hydratisierten Collagengelschichten und unter serumfreien Bedingungen für einen Zeitraum von mindestens zwei Wochen aufrechterhalten werden können. Dieses Kulturmodel konnte auf Primärhepatozyten von Mensch und Maus übertragen werden und erweitert die möglichen Anwendungen hin zu einer Behandlung über einen längeren Zeitraum und der Untersuchung von subchronischen Effekten.rn

Untersuchung zur endogenen Bildung von oxidativen DNA-Schäden in vivo und in vitro

In dieser Arbeit sollte der Einfluss einer Überproduktion von humaner Superoxiddismutase 1 (hSOD1) auf die Spiegel der DNA-Schäden in verschiedenen Geweben von transgenen Mäusen untersucht werden. Tiere die eine Defizienz des Ogg1- und Csb- Proteins aufweisen und deshalb oxidative Purinmodifikationen nicht oder nur schwer reparieren können, akkumulieren 8-oxoG im Laufe ihres Lebens (Osterod, et al. 2001). Aus diesem Grund sind diese ein gutes Modell, um protektive Eigenschaften von Antioxidantien wie z.B. Substanzen oder Enzymen zu untersuchen. Fusser, et al. 2011 konnten beispielsweise zeigen, dass das pflanzliche Polyphenol Resveratrol die endogenen Spiegel an 8-oxoG sowie die spontanen Mutatiosraten im Lac I - Gen senken kann. Um den Einfluss von hSOD1 in vivo zu untersuchen, wurden in zwei Zuchtschritten 4 Mausgenotypen generiert, nämlich (Csb -/- Ogg1 -/- und Csb +/- Ogg1 +/- Mäuse jeweils mit ohne hSOD1 Überexpression). Diese wurden in verschiedenen Altersstufen auf die Basalspiegel an oxidativen Schäden (Einzelstrangbrüche und Fpg-sensitive Läsionen) in der Leber, der Niere und der Milz untersucht. Die Genotypen wurden zunächst charakterisiert und die hSOD1-Überexpression mittels qRT-PCR, Western Blot und Enzymaktivitätsbestimmung verifiziert. Es konnte an diesen Tieren erstmalig gezeigt werden, dass SOD die Generierung von DNA-Schäden in vivo mit zunehmendem Alter der Tiere senkt und dass deshalb Superoxid eine der reaktiven Sauerstoffspezies ist, die unter physiologischen Bedingungen für die DNA-Schäden verantwortlich ist. Außerdem kann ein möglicher toxischer Effekt der Überproduktion von SOD ausgeschlossen werden. Erhöhte Spiegel an oxidativen DNA-Schäden durch womöglich erhöhte Spiegel an H2O2 konnten in dieser Studie nicht beobachtet werden. Eine Messung der Genexpression anderer antioxidativer Enzyme wie Katalase, SOD2 und SOD3, GPX oder HO1 sind an diesem Effekt nicht beteiligt. Auch konnte kein Einfluss des redoxsensitiven Transkriptionsfaktors Nrf2 gezeigt werden. rnUm mögliche Quellen der für die oxidativ gebildeten DNA-Schäden verantwortlichen ROS zu identifizieren, wurde der Einfluss des Dopaminstoffwechsels untersucht. Während des Dopaminmetabolismus werden intrazellulär Reaktive Sauerstoffspezies (H2O2 und O2.-) gebildet und tragen sehr wahrscheinlich zur Entstehung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson bei. In dem gängigen Parkinson-Zellkulturmodell SH-SY5Y konnte keine Erhöhung von oxidativen Schäden in nukleärer DNA nach Dopaminbehandlung nachgewiesen werden. Eine Überexpression der Dopaminmetabolisierenden Enzyme MAO-A und MAO-B zeigen bei niedrigen Dosen Dopamin eine leichte jedoch nicht signifikante Erhöhung der Fpg-sensitiven Modifikationen. Die Überproduktion des Dopamintransporters zeigte keinen Effekt nach Dopaminzugabe. Es kann geschlussfolgert werden, dass durch erhöhte MAO-A und MAO-B endogen ROS gebildet werden, die die Bildung Fpg-sensitiver Läsionen hervorrufen. Bei hohen Dosen und langer Inkubationszeit steht die Dopaminautoxidation, anschließende Neuromelaninbildung und als Konsequenz Apoptose im Vordergrund.rn

Local strain distribution in real three-dimensional alveolar geometries

Mechanical ventilation is not only a life saving treatment but can also cause negative side effects. One of the main complications is inflammation caused by overstretching of the alveolar tissue. Previously, studies investigated either global strains or looked into which states lead to inflammatory reactions in cell cultures. However, the connection between the global deformation, of a tissue strip or the whole organ, and the strains reaching the single cells lining the alveolar walls is unknown and respective studies are still missing. The main reason for this is most likely the complex, sponge-like alveolar geometry, whose three-dimensional details have been unknown until recently. Utilizing synchrotron-based X-ray tomographic microscopy, we were able to generate real and detailed three-dimensional alveolar geometries on which we have performed finite-element simulations. This allowed us to determine, for the first time, a three-dimensional strain state within the alveolar wall. Briefly, precision-cut lung slices, prepared from isolated rat lungs, were scanned and segmented to provide a three-dimensional geometry. This was then discretized using newly developed tetrahedral elements. The main conclusions of this study are that the local strain in the alveolar wall can reach a multiple of the value of the global strain, for our simulations up to four times as high and that thin structures obviously cause hotspots that are especially at risk of overstretching.

TRAIL receptor-mediated JNK activation and Bim phosphorylation critically regulate Fas-mediated liver damage and lethality

TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) is a member of the TNF family with potent apoptosis-inducing properties in tumor cells. In particular, TRAIL strongly synergizes with conventional chemotherapeutic drugs to induce tumor cell death. Thus, TRAIL has been proposed as a promising future cancer therapy. Little, however, is known regarding what the role of TRAIL is in normal untransformed cells and whether therapeutic administration of TRAIL, alone or in combination with other apoptotic triggers, may cause tissue damage. In this study, we investigated the role of TRAIL in Fas-induced (CD95/Apo-1-induced) hepatocyte apoptosis and liver damage. While TRAIL alone failed to induce apoptosis in isolated murine hepatocytes, it strongly amplified Fas-induced cell death. Importantly, endogenous TRAIL was found to critically regulate anti-Fas antibody-induced hepatocyte apoptosis, liver damage, and associated lethality in vivo. TRAIL enhanced anti-Fas-induced hepatocyte apoptosis through the activation of JNK and its downstream substrate, the proapoptotic Bcl-2 homolog Bim. Consistently, TRAIL- and Bim-deficient mice and wild-type mice treated with a JNK inhibitor were protected against anti-Fas-induced liver damage. We conclude that TRAIL and Bim are important response modifiers of hepatocyte apoptosis and identify liver damage and lethality as a possible risk of TRAIL-based tumor therapy.

Effect of monoterpenes on the formation and activation of osteoclasts in vitro

Monoterpenes, present in aromatic plants, are known to inhibit bone resorption in vivo. In this in vitro study, they inhibited the activation of osteoclasts only at high concentrations but inhibited the formation at much lower concentrations. Therefore, monoterpenes may act in vivo directly on osteoclastogenesis. INTRODUCTION: Monoterpenes are the major components of essential oils, which are formed in many plants. Typically, they are found in herbs and certain fruits. When fed to rats, they inhibit bone resorption by an unknown mechanism. In this study, their effect on the activity and formation of osteoclasts in vitro was studied. MATERIALS AND METHODS: The effect of monoterpenes on the development of osteoclasts was studied in co-cultures of bone marrow cells and osteoblasts and in cultures of spleen cells grown with colony stimulating factor (CSF)-1 and RANKL. In cultures of primary osteoblasts, alkaline phosphatase activity and levels of mRNA encoding RANKL and osteoprotegerin (OPG) mRNA (RT-PCR), and in osteoblast and spleen cell cultures, lactate dehydrogenase activity, a measure of toxicity, were determined. The activity of isolated rat osteoclasts was determined by counting the osteoclasts with actin rings using histofluorometry. RESULTS: The monoterpenes inhibited the formation of osteoclasts more strongly in co-cultures (> or = 1 microM) than in cultures of spleen cells (> or = 10 microM). They had a minor effect on osteoblasts. Toxic effects were not observed. The inhibition of the formation of osteoclasts was not reversed by the addition of farnesol and geranylgeraniol, excluding an effect of the monoterpenes through the mevalonate pathway. A high concentration of 1 mM was required to inhibit the activation of osteoclasts. This effect, shown for menthol and borneol, was reversible. CONCLUSIONS: The results suggest that the monoterpenes inhibit bone resorption in vivo through a direct effect on the formation of osteoclasts acting mainly on the hemopoietic cells.

Pharmacological characterization of nipecotic acid ethyl ester: A novel cholinergic muscarinic agonist

The aim of this dissertation was to examine the hypothesis that (R)-nipecotic acid ethyl ester ((R)-NAEE) is a cholinergic agonist that is selective for a particular subclass (M$\sb1$ or M$\sb2$) of muscarinic receptors.^ Ligand binding studies indicated that like cholinergic agonists (R)-NAEE selectively interacts with rat heart (M$\sb2$) and brain (M$\sb1$) muscarinic binding sites. Physiological studies revealed that unlike cholinergic agonists (R)-NAEE stimulated only those responses coupled to M$\sb2$ muscarinic receptors (acid secretion, negative inotropic response, smooth muscle contraction). Moreover, in rat brain (R)-NAEE differentiated between M$\sb2$ receptors negatively coupled to adenylate cyclase activity and M$\sb1$ receptors mediating PI turnover, being a weak competitive antagonist at these latter sites. In isolated rat gastric mucosal cells (R)-NAEE also differentiated between two M$\sb2$ coupled responses where it potentiated acid secretion but could not stimulate PI turnover. Atropine, a selective antimuscarinic agent, competitively antagonized all agonist effects of (R)-NAEE.^ Unlike (R)-NAEE, the muscarinic agonist arecoline, which is structurally similar to (R)-NAEE, stimulates both M$\sb1$ and M$\sb2$ receptors. Structure activity studies revealed that saturation of the piperidine ring and the length of the ester side chain of (R)-NAEE are the most important determinants for both M$\sb2$ efficacy and selectivity.^ The results of this dissertation establish that (R)-NAEE is a cholinergic muscarinic receptor agonist that displays greater efficacy at M$\sb2$ than at M$\sb1$ receptors, being a weak antagonist at the M$\sb1$ site. With such selectivity, (R)-NAEE may be regarded as a prototype for a unique class of cholinergic muscarinic M$\sb2$ receptor agonists. Because of these unique properties, (R)-NAEE should be useful in the further characterization of muscarinic receptors, and could lead to the development of a new class of therapeutic agents. ^

Efectos electrofisiológicos del ácido acetilsalicílico en la injuria por isquemia/reperfusión

La reperfusión, luego de un período de isquemia miocárdica breve, puede desencadenar un daño paradojal, dentro del cual, se destacan las arritmias ventriculares. Existen estudios que reportan un efecto beneficioso del ácido acetilsalicílico (AAS) a nivel cardiovascular, pero se desconocen los efectos electrofisiológicos en el proceso de injuria por isquemia/reperfusión. El objetivo de este estudio es evaluar las propiedades electrofisiológicas del AAS, en especial si puede evitar las arritmias de reperfusión (AR) en forma independiente de su efecto antiplaquetario. Se trabajó con corazones aislados de rata Sprague Dawley según la técnica de Langendorff sometidos a 10 minutos de isquemia regional. Se realizaron 3 series esperimentales: 1) control (C, n=10); 2) , corazones perfundidos durante todo el protocolo con AAS 0.14 mM (AAS, n=10) y 3) corazones que recibieron la misma dosis de AAS sólo en los 3 primeros minutos de la reperfusión (AASR, n=9). Se analizaron la incidencia y severidad de las AR y su relación con el ECG y los potenciales de acción registrados simultáneamente. El 82% del grupo control presentó AR sostenidas, el 30 % con AAS y el 22% con AASR (ambas p<0.05 por χ2). En la reperfusión se observó que luego de los primeros tres minutos la duración del potencial de acción (DPA) fue mayor en el grupo AASR (81,5 ± 23,1) que en el grupo AAS (55,2 ± 10,0) p<0.05 por ANOVA I. Por lo tanto, la menor incidencia de AR en los grupos tratados podría asociarse al efecto de la aspirina sobre la DPA y que la droga estudiada tendría efectos sobre esta variable sólo al momento de reperfusión.