Massenspektrometrische Untersuchungen und Nachweise von organischen Hydroperoxiden und höhermolekularen Verbindungen im biogenen sekundären organischen Aerosol

Atmosphärische Aerosole beeinflussen den Strahlungshaushalt und damit das Klima der Erde. Dies geschieht sowohl direkt (Streuung und Absorption), als auch indirekt (Wolkenkondensationskeime). Das sekundäre organische Aerosol (SOA) bildet einen wichtigen Bestandteil des atmosphärischen Aerosols. Seine Bildung erfolgt durch Reaktionen von Kohlenwasserstoffen mit atmosphärischen Oxidationsmitteln (z.B. Ozon, OH-Radikalen). Eine Klasse dieser Kohlenwasserstoffe sind die Terpene. Sie werden in großen Mengen durch die Vegetation emittiert und gelten als wichtige Vorläufersubstanzen des biogenen SOAs. In den Reaktionen von Monoterpenen und Sesquiterpenen mit atmosphärischen Reaktionspartnern wird eine große Vielfalt an multifunktionellen Reaktionsprodukten gebildet, von denen bis heute nur ein Bruchteil identifiziert werden konnte. In der vorliegenden Arbeit soll im Speziellen die Bildung von organischen Peroxiden und oligomeren Verbindungen im biogenen SOA untersucht und Nachweise einzelner Moleküle erbracht werden.rnFür eine Identifizierung von organischen Peroxiden aus der Oxidation einzelner Monoterpene und Sesquiterpene mit Ozon wurden die Reaktionsprodukte direkt in eine bei Atmosphärendruck arbeitende chemische Ionisationsquelle überführt und massenspektrometrisch untersucht (online-APCI-MS). Hierdurch konnten organische Hydroperoxide in der Partikelphase nachgewiesen werden, welche sich durch eine signifikante Abspaltung von H2O2 im Tandem-Massenspektrum (MS/MS) auszeichneten. Des Weiteren sollte die Bildung von höhermolekularen Verbindungen („Dimere“) im SOA des α-Pinens untersucht werden. Hierfür wurden zunächst die Reaktionsprodukte des Cyclohexens, das als einfache Modellverbindung des α-Pinens dient, mittels online-APCI-MS und offline durch Flüssigkeitschromatographie und Elektrospray-Ionenfallenmassenspektrometrie (HPLC/ESI-MS) untersucht. Verschiedene Produkte der Cyclohexen-Ozonolyse konnten hierbei als Esterverbindungen identifiziert werden, wobei eigens synthetisierte Referenzsubstanzen für die Identifizierung verwendet wurden. In einem weiteren Experiment, indem gleichzeitig Cyclohexen und α-Pinen mit Ozon umgesetzt wurden, konnten ebenfalls eine Bildung von höhermolekularen Estern nachgewiesen werden. Es handelte sich hierbei um „Mischester“, deren Struktur aus Reaktionsprodukten der beiden VOC-Vorläufermoleküle aufgebaut war. Durch diese neuen Erkenntnisse, über die Bildung von Estern im SOA des Cyclohexens, wurden die Dimer-Bildung einer reinen α-Pinen/Ozon-Reaktion online und offline massenspektrometrisch untersucht. Hier stellten sich als Hauptprodukte die Verbindungen mit m/z 357 und m/z 367 ([M-H]--Ionen) heraus, welche zudem erstmals auf einem Filter einer Realprobe aus Hyytiälä, Finnland nachgewiesen werden konnten. Aufgrund ihrer Fragmentierung in MS/MS-Untersuchungen sowie den exakten Summenformeln aus FT-MS Messungen konnte für die Struktur der höhermolekularen Verbindung mit m/z 367 ebenfalls ein Ester und für m/z 357 ein Peroxyhemiacetal vorgeschlagen werden. Die vorgeschlagene Struktur der Verbindung m/z 367 konnte im Anschluss über eine Reaktion aus Hydroxypinonsäure mit Pinsäure bestätigt werden. Die Identifizierung der Esterverbindung des α-Pinen-SOA erfolgte ebenfalls mit Hilfe von LC-MSn-Messungen.rnDie bisher diskutierten Ergebnisse, sowie die meisten in der Literatur beschriebenen Studien befassen sich jedoch mit einzelnen Vorläuferverbindungen, im Gegensatz zu den komplexen SOA-Proben aus den Emissionen der Vegetation. Im Rahmen einer Messkampagne am Forschungszentrum Jülich erfolgte eine massenspektrometrische Charakterisierung (online-APCI-MS) des SOAs aus direkten VOC-Emissionen von Pflanzen. Durch einen Vergleich der Produktverteilung dieser erhalten online-Massenspektren mit denen aus den Reaktionen einzelner VOCs, konnten Aussagen über die in den Reaktionen umgesetzten VOCs gemacht werden. Es konnte gezeigt werden, dass in stressbedingten Situationen die untersuchten Exemplare der Betula pendula (Birke) hauptsächlich Sesquiterpene, Picea abies (Fichte) eher Monoterpene und Eucalyptus (Eukalyptus) sowohl Sesquiterpene als auch Monoterpene emittieren. Um die atmosphärischen Prozesse, die zur Bildung der Produkte im SOA führen vollständig zu verstehen, müssen jedoch noch weitere Anstrengungen unternommen werden.rn

Proteomic analysis of ocular surface components by use of HPLC based mass spectrometric strategies

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Top Down (TD) und zwei Bottom Up (BU) MALDI/ESI Massenspektrometrie/HPLC-Methoden entwickelt mit dem Ziel Augenoberfächenkomponenten, d.h. Tränenfilm und Konjunktivalzellen zu analysieren. Dabei wurde ein detaillierter Einblick in die Entwicklungsschritte gegeben und die Ansätze auf Eignung und methodische Grenzen untersucht. Während der TD Ansatz vorwiegend Eignung zur Analyse von rohen, weitgehend unbearbeiteten Zellproben fand, konnten mittels des BU Ansatzes bearbeitete konjunktivale Zellen, aber auch Tränenfilm mit hoher Sensitivität und Genauigkeit proteomisch analysiert werden. Dabei konnten mittels LC MALDI BU-Methode mehr als 200 Tränenproteine und mittels der LC ESI Methode mehr als 1000 Tränen- sowie konjunktivale Zellproteine gelistet werden. Dabei unterschieden sich ESI- and MALDI- Methoden deutlich bezüglich der Quantität und Qualität der Ergebnisse, weshalb differente proteomische Anwendungsgebiete der beiden Methoden vorgeschlagen wurden. Weiterhin konnten mittels der entwickelten LC MALDI/ESI BU Plattform, basierend auf den Vorteilen gegenüber dem TD Ansatz, therapeutische Einflüsse auf die Augenoberfläche mit Fokus auf die topische Anwendung von Taurin sowie Taflotan® sine, untersucht werden. Für Taurin konnten entzündungshemmende Effekte, belegt durch dynamische Veränderungen des Tränenfilms, dokumentiert werden. Außerdem konnten vorteilhafte, konzentrationsabhängige Wirkweisen auch in Studien an konjunktival Zellen gezeigt werden. Für die Anwendung von konservierungsmittelfreien Taflotan® sine, konnte mittels LC ESI BU Analyse eine Regenerierung der Augenoberfläche in Patienten mit Primärem Offenwinkel Glaukom (POWG), welche unter einem “Trockenem Auge“ litten nach einem therapeutischen Wechsel von Xalatan® basierend auf dynamischen Tränenproteomveränderungen gezeigt werden. Die Ergebnisse konnten mittels Microarray (MA) Analysen bestätigt werden. Sowohl in den Taurin Studien, als auch in der Taflotan® sine Studie, konnten charakteristische Proteine der Augenoberfläche dokumentiert werden, welche eine objektive Bewertung des Gesundheitszustandes der Augenoberfläche ermöglichen. Eine Kombination von Taflotan® sine und Taurin wurde als mögliche Strategie zur Therapie des Trockenen Auges bei POWG Patienten vorgeschlagen und diskutiert.

Matrix effects: The Achilles heel of quantitative high-performance liquid chromatography-electrospray-tandem mass spectrometry

High-performance liquid chromatography coupled by an electrospray ion source to a tandem mass spectrometer (HPLC-EST-MS/ MS) is the current analytical method of choice for quantitation of analytes in biological matrices. With HPLC-ESI-MS/MS having the characteristics of high selectivity, sensitivity, and throughput, this technology is being increasingly used in the clinical laboratory. An important issue to be addressed in method development, validation, and routine use of HPLC-ESI-MS/MS is matrix effects. Matrix effects are the alteration of ionization efficiency by the presence of coeluting substances. These effects are unseen in the chromatograrn but have deleterious impact on methods accuracy and sensitivity. The two common ways to assess matrix effects are either by the postextraction addition method or the postcolumn infusion method. To remove or minimize matrix effects, modification to the sample extraction methodology and improved chromatographic separation must be performed. These two parameters are linked together and form the basis of developing a successful and robust quantitative HPLC-EST-MS/MS method. Due to the heterogenous nature of the population being studied, the variability of a method must be assessed in samples taken from a variety of subjects. In this paper, the major aspects of matrix effects are discussed with an approach to address matrix effects during method validation proposed. (c) 2004 The Canadian Society of Clinical Chemists. All rights reserved.

Tegument Glycoproteins and Cathepsins of Newly Excysted Juvenile Fasciola hepatica Carry Mannosidic and Paucimannosidic N-glycans

Recently, the prevalence of Fasciola hepatica in some areas has increased considerably and the availability of a vaccine to protect livestock from infection would represent a major advance in tools available for controlling this disease. To date, most vaccine-target discovery research on this parasite has concentrated on proteomic and transcriptomic approaches whereas little work has been carried out on glycosylation. As the F. hepatica tegument (Teg) may contain glycans potentially relevant to vaccine development and the Newly Excysted Juvenile (NEJ) is the first lifecycle stage in contact with the definitive host, our work has focused on assessing the glycosylation of the NEJTeg and identifying the NEJTeg glycoprotein repertoire. After in vitro excystation, NEJ were fixed and NEJTeg was extracted. Matrix-assisted laser desorption ionisation-time of flight-mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) analysis of released N-glycans revealed that oligomannose and core-fucosylated truncated N-glycans were the most dominant glycan types. By lectin binding studies these glycans were identified mainly on the NEJ surface, together with the oral and ventral suckers. NEJTeg glycoproteins were affinity purified after targeted biotinylation of the glycans and identified using liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). From the total set of proteins previously identified in NEJTeg, eighteen were also detected in the glycosylated fraction, including the F. hepatica Cathepsin B3 (FhCB3) and two of the Cathepsin L3 (FhCL3) proteins, among others. To confirm glycosylation of cathepsins, analysis at the glycopeptide level by LC-ESI-ion-trap-MS/MS with collision-induced dissociation (CID) and electron-transfer dissociation (ETD) was carried out. We established that cathepsin B1 (FhCB1) on position N80, and FhCL3 (BN1106_s10139B000014, scaffold10139) on position N153, carry unusual paucimannosidic Man2GlcNAc2 glycans. To our knowledge, this is the first description of F. hepatica NEJ glycosylation and the first report of N-glycosylation of F. hepatica cathepsins. The significance of these findings for immunological studies and vaccine development is discussed.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Bebidas espirituosas do Algarve

Tese de Doutoramento, Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

(Ultra)fast catalyst-free macromolecular conjugation in aqueous environment at ambient temperature

Tailor-made water-soluble macromolecules, including a glycopolymer, obtained by living/controlled RAFT-mediated polymerization are demonstrated to react in water with diene-functionalized poly(ethylene glycol)s without pre- or post-functionalization steps or the need for a catalyst at ambient temperature. As previously observed in organic solvents, hetero-Diels-Alder (HDA) conjugations reached quantitative conversion within minutes when cyclopentadienyl moieties were involved. However, while catalysts and elevated temperatures were previously necessary for open-chain diene conjugation, additive-free HDA cycloadditions occur in water within a few hours at ambient temperature. Experimental evidence for efficient conjugations is provided via unambiguous ESI-MS, UV/vis, NMR, and SEC data.

Identification of bifunctional GA and AG intrastrand crosslinks formed between cisplatin and DNA

A combination of enzymatic digestion and electrospray ionisation mass spectrometry (ESI-MS) was used to characterise bifunctional adducts in which cisplatin is bound to GA base sequences in 8mer and 16mer oligonucleotides that do not contain other, higher affinity binding sites. The extent of formation of bifunctional adducts with GA base sequences was significant, but less than that seen with similar oligonucleotides containing either AG or GG sequences.

Comparison of the binding stoichiometries of positively charged DNA-binding drugs using positive and negative ion electrospray ionization mass spectrometry

Positive and negative ion electrospray ionization (ESI) mass spectra of complexes of positively charged small molecules (distamycin, Hoechst 33258, [Ru(phen)2dpq]Cl2 and [Ru(phen)2dpqC]Cl2) have been compared. [Ru(phen)2dpq]Cl2 and [Ru(phen)2dpqC]Cl2 bind to DNA by intercalation. Negative ion ESI mass spectra of mixtures of [Ru(phen)2dpq]Cl2 or [Ru(phen)2dpqC]Cl2 with DNA showed ions from DNA-ligand complexes consistent with solution studies. In contrast, only ions from freeDNAwere present in positive ion ESI mass spectra of mixtures of [Ru(phen)2dpq]Cl2 or [Ru(phen)2dpqC]Cl2 with DNA, highlighting the need for obtaining ESI mass spectra of non-covalent complexes under a range of experimental conditions. Negative ion spectra of mixtures of the minor groove binder Hoechst 33258 with DNA containing a known minor groove binding sequence were dominated by ions from a 1:1 complex. In contrast, in positive ion spectra there were also ions present from a 2:1 (Hoechst 33258: DNA) complex, suggesting an alternative binding mode was possible either in solution or in the gas phase. When Hoechst 33258 was mixed with a DNA sequence lacking a high affinity minor groove binding site, the negative ion ESI mass spectra showed that 1:1 and 2:1 complexes were formed, consistent with existence of binding modes other than minor groove binding. The data presented suggest that comparison of positive and negative ion ESI-MS spectra might provide an insight into various binding modes in both solution and the gas phase.

Human milk xanthine oxidase and neonatal salivary nucleotide precursors generate hydrogen peroxide; a novel pathway with potential role in regulating oral microflora

Background: Xanthine oxidase (XO) is a complex molybdeno-flavoprotein occurring with high activity in the milk fat globule membrane (MFGM) in all mammalian milk and is involved in the final stage of degradation of purine nucleotides. It catalyzes the sequential oxidation of hypoxanthine to xanthine and uric acid, accompanied by production of hydrogen peroxide and superoxide anion. Human saliva has been extensively described for its composition of proteins, electrolytes, cortisol, melatonin and some metabolites such as amino acids, but little is known about nucleotide metabolites. Method: Saliva was collected with swabs from babies; at full-term 1-4 days, 6-weeks, 6-months and 12-months. Unstimulated fasting (morning) saliva samples were collected directly from 77 adults. Breast milk was collected from 24 new mothers. Saliva was extracted from swabs and ultra-filtered. Nucleotide metabolites were analyzed by RP-HPLC with UV-photodiode array and ESI-MS/MS. XO activity was measured as peroxide production from hypoxanthine. Bacterial inhibition over time was assessed using CFU/mL or OD. Results: Median concentrations (μmol/L) of salivary nucleobases and nucleosides for neonates/6-weeks/6-months/12-months/adult respectively were: uracil 5.3/0.8/1.4/0.7/0.8, hypoxanthine 27/7.0/1.1/0.8/2.0, xanthine 19/7.0/2.0/2.0/2.0, adenosine 12/7.0/0.9/0.8/0.1, inosine 11/5.0/0.3/0.4/0.2, guanosine 7.0/6.0/0.5/0.4/0.1, uridine 12/0.8/0.3/0.9/0.4. Deoxynucleosides and dihydropyrimidines concentrations were essentially negligible. XO activity (Vmax:mean ± SD) in breast milk was 8.9 ± 6.2 μmol/min/L and endogenous peroxide was 27 ± 12 μmol/L; mixing breast milk with neonate saliva generated ~40 μmol/L peroxide,which inhibited Staphylococcus aureus. Conclusions: Salivary metabolites, particularly xanthine/hypoxanthine, are high in neonates, transitioning to low adult levels between 6-weeks to 6-months (p < 0.001). Peroxide occurs in breast milk and is boosted during suckling as an antibacterial system.

Detection and quantification of tear phospholipids and cholesterol in contact lens deposits : the effect of contact lens material and lens care solution

PURPOSE. To examine the deposition of tear phospholipids and cholesterol onto worn contact lenses and the effect of lens material and lens care solution. METHODS. Lipids were extracted from tears and worn contact lenses using 2:1 chloroform: Methanol and the extract washed with aqueous ammonium acetate, before analysis by electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS). RESULTS. Twenty-three molecular lipids from the sphingomyelin (SM) and phosphatidylcholine (PC) classes were detected in tears, with total concentrations of each class determined to be 5 ± 1 pmol/μL (~3.8 μg/mL) and 6 ± 1 pmol/μL (~ 4.6μg/mL), respectively. The profile of individual phospholipids in both of these classes was shown to be similar in contact lens deposits. Deposition of representative polar and nonpolar lipids were shown to be significantly higher on senofilcon A contact lenses, with ~59 ng/lens SM, 195 ng/lens PC, and 9.9 μg/lens cholesterol detected, whereas balafilcon A lens extracts contained ~19 ng/lens SM, 19 ng/lens PC, and 3.9 μg/lens cholesterol. Extracts from lenses disinfected and cleaned with two lens care solutions showed no significant differences in total PC and SM concentrations; however, a greater proportion of PC than SM was observed, compared with that in tears. CONCLUSIONS. Phospholipid deposits extracted from worn contact lenses show a molecular profile similar to that in tears. The concentration of representative polar and nonpolar lipids deposited onto contact lenses is significantly affected by lens composition. There is a differential efficacy in the removal of PC and SM with lens care solutions.

Ozonolysis of phospholipid double bonds during electrospray ionization : A new tool for structure determination

Phospholipids are the key structural component of cell membranes, and recent advances in electrospray ionization mass spectrometry provide for the fast and efficient analysis of these compounds in biological extracts.1-3 The application of electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS) to phospholipid analysis has demonstrated several key advantages over the more traditional chromatographic methods, including speed and greater structural information.4 For example, the ESI-MS/MS spectrum of a typical phospholipidsparticularly in negative ion modesreadily identifies the carbon chain length and the degree of unsaturation of each of the fatty acids esterified to the parent molecule.5 A critical limitation of conventional ESI-MS/MS analysis, however, is the inability to uniquely identify the position of double bonds within the fatty acid chains. This is especially problematic given the importance of double bond position in determining the biological function of lipid classes.6 Previous attempts to identify double bond position in intact phospholipids using mass spectrometry employ either MS3 or offline chemical derivatization.7-11 The former method requires specialized instrumentation and is rarely applied, while the latter methods suffer from complications inherent in sample handling prior to analysis. In this communication we outline a novel on-line approach for the identification of double bond position in intact phospholipids. In our method, the double bond(s) present in unsaturated phospholipids are cleaved by ozonolysis within the ion source of a conventional ESI mass spectrometer to give two chemically induced fragment ions that may be used to unambiguously assign the position of the double bond. This is achieved by using oxygen as the electrospray nebulizing gas in combination with high electrospray voltages to initiate the formation of an ozoneproducing.

Systematic differences in membrane acyl composition associated with varying body mass in mammals occur in all phospholipid classes : an analysis of kidney and brain

The acyl composition of membrane phospholipids in kidney and brain of mammals of different body mass was examined. It was hypothesized that reduction in unsaturation index (number of double bonds per 100 acyl chains) of membrane phospholipids with increasing body mass in mammals would be made-up of similar changes in acyl composition across all phospholipid classes and that phospholipid class distribution would be regulated and similar in the same tissues of the different-sized mammals. The results of this study supported both hypotheses. Differences in membrane phospholipid acyl composition (i. e. decreased omega-3 fats, increased monounsaturated fats and decreased unsaturation index with increasing body size) were not restricted to any specific phospholipid molecule or to any specific phospholipid class but were observed in all phospholipid classes. With increase in body mass of mammals both monounsaturates and use of less unsaturated polyunsaturates increases at the expense of the long-chain highly unsaturated omega-3 and omega-6 polyunsaturates, producing decreases in membrane unsaturation. The distribution of membrane phospholipid classes was essentially the same in the different-sized mammals with phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethanolamine (PE) together constituting similar to 91% and similar to 88% of all phospholipids in kidney and brain, respectively. The lack of sphingomyelin in the mouse tissues and higher levels in larger mammals suggests an increased presence of membrane lipid rafts in larger mammals. The results of this study support the proposal that the physical properties of membranes are likely to be involved in changing metabolic rate.