Effects of vitamin E and alpha-lipoic acid on skeletal muscle contractile properties

Initial experiments were conducted using an in situ rat tibialis anterior (TA) muscle preparation to assess the influence of dietary antioxidants on muscle contractile properties. Adult Sprague-Dawley rats were divided into two dietary groups: 1) control diet (Con) and 2) supplemented with vitamin E (VE) and alpha -lipoic acid (alpha -LA) (Antiox). Antiox rats were fed the Con rats' diet (AIN-93M) with an additional 10,000 IU VE/kg diet and 1.65 g/kg alpha -LA. After an 8-wk feeding period, no differences existed (P > 0.05) between the two dietary groups in maximum specific tension before or after a fatigue protocol or in force production during the fatigue protocol. However, in unfatigued muscle, maximal twitch tension and tetanic force production at stimulation frequencies less than or equal to 40 Hz were less (P < 0.05) in Antiox animals compared with Con. To investigate which antioxidant was responsible for the depressed force production, a second experiment was conducted using an in vitro rat diaphragm preparation. Varying concentrations of VE and dihydrolipoic acid, the reduced form of -LA, were added either individually or in combination to baths containing diaphragm muscle strips. The results from these experiments indicate that high levels of VE depress skeletal muscle force production at low stimulation frequencies.

Photosensitization of the sunscreen octyl p-dimethylaminobenzoate by UVA in human melanocytes but not in keratinocytes

Sunscreens penetrate human epidermis and modify the biology of proliferating cells. This study addressed the question whether the UV response of cultured human cells is affected by direct treatment with nontoxic levels of sunscreens. Cell survival following exposure to UVC or unfiltered UVB was not altered by preincubation with 25 μg/mL of octyl p-dimethylaminobenzoate (o-PABA), 2-ethylhexyl p-methoxycinnamate (EHMC) or oxybenzone. However, UVA or UVB filtered to reproduce the solar UV spectrum penetrating to the basal layer of the epidermis, highly sensitized cells to killing by o-PABA but not by its hydrolysis product, 4-dimethylaminobenzoic acid. Sensitization was found in all cell types tested, except normal keratinocytes, and could be prevented by certain antioxidants particularly pyruvate and the hydroxyl radical scavenger mannitol. o-PABA and EHMC applied without UV reduced the adherence of cells. The results indicate that sunscreens may increase cell mobility and the combination of o-PABA with solar UV may selectively damage melanocytes in the skin.

Maintaining muscle mass during extended disuse: Aestivating frogs as a model species

Prolonged muscle disuse in vertebrates can lead to a pathological change resulting in muscle wasting and a loss of muscle strength. In this paper, we review muscle disuse atrophy in the vertebrates and examine the factors that influence the magnitude of the atrophic response during extended periods of inactivity, both artificially imposed (e.g. limb immobilisation) and naturally occurring, such as the quiescence associated with dormancy (e.g. hibernation and aestivation). The severity of muscle atrophy is positively correlated with mass-specific metabolic rate, and the metabolic depression that occurs during dormancy would appear to have a protective role, reducing or preventing muscle atrophy despite periods of inactivity lasting 6-9 months. In the light of these findings, the role of reactive oxygen species and antioxidants during muscle disuse is emphasised.

Effects of vitamin E deficiency on fatigue and muscle contractile properties

Radical-mediated oxidative damage of skeletal muscle membranes has been implicated in the fatigue process. Vitamin E (VE) is a major chain breaking antioxidant that has been shown to reduce contraction-mediated oxidative damage. We hypothesized that VE deficiency would adversely affect Muscle contractile function, resulting in a more rapid development of muscular fatigue during exercise. To test this postulate, rats were fed either a VE-deficient (EDEF) diet or a control (CON) diet containing VE. Following a 12-week feeding period, animals were anesthetized and mechanically ventilated. Muscle endurance (fatigue) and contractile properties were evaluated using an in situ preparation of the tibialis anterior (TA) muscle. Contractile properties of the TA muscle were determined before and after a fatigue protocol. The muscle fatigue protocol consisted of 60 min of repetitive contractions (250 ms trains at 15 Hz; duty cycle = I I %) of the TA muscle. Prior to the fatigue protocol, no significant differences existed in the force-frequency curves between EDEF and CON animals. At the completion of the fatigue protocol, muscular force production was significantly (P

Influência da luminosidade na fisiologia e morfoanatomia de jequitibá branco (Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze) e jequitibá rosa (Cariniana legalis (Mart.) Kuntze)

Cariniana estrellensis (Raddi.) Kuntze e C. legalis (Mart.) Kuntze são arbóreas nativas do Brasil que, além de possuírem alto poder econômico, são objeto de interesse em programas de recuperação de áreas degradadas e em plantios comerciais. A escassez de informações relacionadas ao desempenho ecofisiológico dessas espécies em condições ambientais estressantes dificultam o manejo e conservação das mesmas. Dessa forma, o presente estudo objetivou avaliar a ecofisiologia das espécies em um gradiente de irradiância, por meio de dois experimentos. No experimento 1, plantas de C. estrellensis com 12 meses de idade foram submetidas a quatro tratamentos: 40%, 50%, 70% e 100% de irradiância, durante 104 dias. Ao final desse período foram feitas análises de crescimento, do conteúdo de pigmentos fotossintéticos, de trocas gasosas, da fluorescência da clorofila a, do conteúdo foliar de carboidratos solúveis, das características anatômicas foliares e caulinares e da plasticidade fenotípica da espécie. No experimento 2, plantas de C. estrellensis e C. legalis com 14 meses de idade foram submetidas a dois tratamentos: 30% e 100% de irradiância (sombra e sol, respectivamente), durante 30 dias. Ao final desse período foram feitas análises do estresse oxidativo das espécies, por meio da quantificação da atividade das enzimas catalase e peroxidase do ascorbato e por meio da quantificação do conteúdo foliar de pigmentos fotossintéticos. No experimento 1, em 70% de irradiância, as plantas apresentaram melhor crescimento em altura e diâmetro, maior massa seca de folhas (MSF), de caule (MSC) e de raiz (MSR). Em 70% e 100% de irradiância, as plantas apresentaram folhas menores (AFU) e mais espessas (AFE e MFE) resultando em menor área foliar total (AFT). Nesses tratamentos as plantas também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b), porém, maior razão Chl a/b e maior conteúdo de carotenóides, o que implicou em menor razão Chl a/Carot. Taxas fotossintéticas maiores foram encontradas nas plantas em 70% e inibidas em 40% e 50%, em função da baixa irradiância solar, e em 100%, possivelmente pela ocorrência de fotoinibição, como mostraram os parâmetros do fluxo de energia do fotossistema II. De acordo com a análise da fluorescência da clorofila a, em pleno sol, as plantas apresentaram menor densidade de centros de reação ativos (RC/ABS) e maior dissipação de energia (DI0/ABS), culminando com menor desempenho do fotossistema II (PIabs) e desempenho total (PITotal). O conteúdo foliar de carboidratos solúveis foi maior nas plantas em 70%, seguido das plantas em 100% de irradiância, com exceção da glicose, que não variou entre os tratamentos. A maior espessura encontrada nas folhas sob 100% de irradiância foi em função da maior espessura das epidermes adaxial e abaxial e dos parênquimas paliçádico e esponjoso. E o maior diâmetro do caule em 70% de irradiância se deu pela maior espessura do xilema e floema secundários. No experimento 2, as plantas em pleno sol de ambas as espécies também apresentaram menor conteúdo foliar de clorofila a (Chl a) e b (Chl b) e maior razão Chl a/b. No entanto, o conteúdo de carotenóides foi maior, o que implicou em menores razões Chl a/Carot. A atividade da catalase (CAT) variou em função do tempo e da espécie, apresentando uma queda em C. estrellensis aos 16 dias, possivelmente em função de fotoinativação, e um aumento em C. legalis aos 30 dias. Já a atividade da peroxidase do ascorbato (APX) não variou em função do tempo, da espécie ou dos tratamentos. O estudo da plasticidade fenotípica mostrou que C. estrellensis é uma espécie plástica, principalmente em função das variáveis de fotossíntese e trocas gasosas, sendo capaz de sobreviver no gradiente de irradiância testado, o que viabiliza o seu uso em projetos de recuperação de áreas degradadas. E, uma vez que as análises ecofisiológicas mostraram que C. estrellensis e C. legalis apresentaram melhor desempenho em luminosidade moderada, sugere-se que ambas comportaram-se como espécies intermediárias no processo de sucessão florestal. No entanto, uma vez que a concentração de pigmentos foliares e a produção de enzimas antioxidantes inferiram maior susceptibilidade de C. estrellensis à fotoinibição em alta irradiância, sugere-se maior viabilidade do uso de C. legalis em projetos de recuperação de áreas degradas.

Estudo da Influencia de antioxidantes na avaliacao da estabilidade oxidativa de biodiesel pelo metodo petroOXY

O uso do biodiesel como um substituto total ou parcial do diesel de petróleo é significativo, entretanto a sua baixa estabilidade oxidativa é um ponto desfavorável. Portanto o uso de antioxidantes é viável desde que diminuam a velocidade de degradação promovido pela oxidação. Mas a ação de um antioxidante está relacionada com a composição química do biodiesel ao qual é adicionado. Considerando a importância e o crescimento da indústria de biodiesel, a necessidade de utilização de antioxidantes, e a busca por novas fontes como matérias primas, faz-se necessário estudar a eficiência de antioxidantes para o aumento da vida útil do biodiesel, além de avaliar novas culturas com potencial de produção como o pinhão manso (Jatropha curcas L.) e nabo forrageiro (Raphanus sativus L.). O objetivo deste trabalho foi avaliar os antioxidantes BHT (butilhidroxitolueno), PA (ácido pirogálico) e PG (galato de propila), em concentrações de 50, 200, 500, 1000 e 2000 mg/kg, nos biodiesel de pinhão manso, nabo forrageiro e soja, empregando a metodologia PetroOXY, ensaio acelerado de oxidação, para a determinação do seu período de indução. Os biodieseis foram obtidos através de reações de transesterificação, utilizando rota metílica, com rendimentos superiores a 80% e foram caracterizados através de alguns parâmetros físico-químicos. Foi observada a eficiência do uso de antioxidantes no aumento da vida útil do biodiesel. E com o aumento da concentração houve um aumento do período de indução. A eficiência do BHT foi sempre crescente com o aumento da concentração para todos os biodieseis enquanto que para o PG e PA houve uma diminuição da eficiência na maior concentração. A metodologia usada para avaliação da estabilidade oxidativa, PetroOXY, mostrou-se eficaz, de boa repetibilidade e reprodutibilidade, além de ser mais rápida e completa que o método Rancimat. Na concentração mais elevada, 2000 mg/kg, o melhor desempenho foi para o BHT, nas concentrações inferiores a 2000 mg/kg, a melhor eficiência foi para o PA ~ PG, nos três biodieseis estudados, soja, nabo forrageiro e pinhão manso.

Health promoting and sensory properties of phenolic compounds in food

Phenolic compounds have been extensively studied in recent years. The presence of these compounds in various foods has been associated with sensory and health promoting properties. These products from the secondary metabolism of plants act as defense mechanisms against environmental stress and attack by other organisms. They are divided into different classes according to their chemical structures. The objective of this study was to describe the different classes of phenolic compounds, the main food sources and factors of variation, besides methods for the identification and quantification commonly used to analyze these compounds. Moreover, the role of phenolic compounds in scavenging oxidative stress and the techniques of in vitro antioxidant evaluation are discussed. In vivo studies to evaluate the biological effects of these compounds and their impact on chronic disease prevention are presented as well. Finally, it was discussed the role of these compounds on the sensory quality of foods.

Influence of strawberry jam color and phenolic compounds on acceptance during storage

The objective of this study was to evaluate the influence of the color and phenolic compounds of strawberry jam on acceptance during storage. Jams were processed, stored for 120 days and evaluated monthly for chromatic characteristics, total phenolic compounds, total anthocyanins (ANT), total ellagic acid (TEA), flavonoids and free ellagic acid (FEA), and sensory acceptance as well. Data were submitted to analysis of variance (ANOVA) and the means were compared by the Least Significant Difference (LSD). Cluster Analysis and Partial Least Square Regression (PLS) were performed to investigate the relationships between instrumental data and acceptance. Contents of ANT, TEA and redness decreased during storage. Other chemical characteristics and sensory acceptance showed a nonlinear behavior. Higher acceptance was observed after 60 days, suggesting a trend of quality improvement followed by decline to the initial levels. The same trend was observed for lightness, non-pigment flavonoids and FEA. According to PLS map, for consumers in cluster 2, acceptance was associated to jams at 60 days and to luminosity, FEA, and non-pigment flavonoids. For cluster 1, a positive association between flavor liking, jam at initial storage, and the contents of TEA and ANT was indicated. Jams at 120 days were positively associated to hue and negatively associated to color liking, for cluster 1. Color and texture were positively correlated to overall liking for cluster 2, whereas for cluster 1, overall acceptance seemed to be more associated to flavor liking. Changes in color and phenolic compounds slightly influenced the acceptance of strawberry jams, but in different ways for consumers clusters.

A disfunção redox espinhal na dor neuropática

As espécies reativas de oxigénio (ROS) estão envolvidas no desenvolvimento de dor neuropática. No entanto, a aplicação clínica de moléculas antioxidantes no tratamento desta patologia tem demonstrado pouca eficácia. A inibição da NADPH oxidase (NOX), uma das principais fontes de ROS, poderá ser uma boa estratégia terapêutica. O nosso grupo verificou que a apocinina (inibidor da NOX) melhora parcialmente os sintomas de dor neuropática e a disfunção redox espinhal no modelo SNI (spared nerve injury). De forma a melhorar este efeito terapêutico, o presente estudo insere-se num projeto maior, que visa identificar as isoformas da NOX envolvidas na fisiopatologia da doença e avaliar o efeito da administração de inibidores específicos para essas isoformas. Assim, propusemo-nos a avaliar a disfunção redox espinhal em fases precoces dador neuropática periférica induzida pelo modelo SNI no Rato, relacionando-a com os comportamentos de dor demonstrados pelos animais. Foram constituídos três grupos experimentais: SNI, sham e naïve, com subgrupos testados e sacrificados aos dias 1, 3, 7 e 14 após a cirurgia. Avaliou-se a sensibilidade mecânica (vonFrey e pinprick) e ao frio (acetona) dos animais, sacrificaram-se e recolheram-se as medulas espinhais para análise imunohistoquímica, com marcadores de dano oxidativo no DNA e de dano nitrosativo. Ao contrário dos animais sham, que demonstraram um comportamento muito próximo dos naïve, os animais SNI desenvolveram alodínia mecânica e ao frio e hiperalgesia mecânica na pata ipsilateral. No entanto, o dano oxidativo no corno dorsal ipsilateral da medula espinhal apresentou-se idêntico nos grupos SNI e sham ao longo dos 14 dias de estudo, não havendo também diferenças entre os cornos ipsi e contralateral à lesão nervosa. É possível que o desenvolvimento de dor neuropática nos animais SNI não se faça acompanhar de disfunção redox espinhal, pelo menos até aos 14 dias pós indução. O facto de a lesão nervosa no modelo SNI se localizar numa porção distal do ciático, ao contrário de outros modelos em que o stresse oxidativo espinhal foi já descrito, poderia explicar essas diferenças. Em todo o caso, considerando que os resultados comportamentais obtidos indicam que as cirurgias SNI e sham causam diferentes níveis de sensibilização nos animais, parece-nos fulcral prolongar os tempos de neuropatia, e executar uma avaliação do estado redox com outros marcadores, de forma a elucidar se, de facto, existem ROS envolvidas nesta sensibilização e, em caso positivo, poder identificar essas espécies, bem como as suas fontes.

Capacidade antioxidante de bebidas comerciais

Mestrado em Engenharia Química

Capacidade antioxidante de cervejas comerciais

Mestrado em Engenharia Química

Effect of oxidative stress upon absorption of glucose by the human placenta: in vitro studies with BeWo cells

Pregnancy is a dynamic state and the placenta is a temporary organ that, among other important functions, plays a crucial role in the transport of nutrients and metabolites between the mother and the fetus, which is essential for a successful pregnancy. Among these nutrients, glucose is considered a primary source of energy and, therefore, fundamental to insure proper fetus development. Several studies have shown that glucose uptake is dependent on several morphological and biochemical placental conditions. Oxidative stress results from the unbalance between reactive oxygen species (ROS) and antioxidants, in favor of the first. During pregnancy, ROS, and therefore oxidative stress, increase, due to increased tissue oxygenation. Moreover, the relation between ROS and some pathological conditions during pregnancy has been well established. For these reasons, it becomes essential to understand if oxidative stress can compromise the uptake of glucose by the placenta. To make this study possible, a trophoblastic cell line, the BeWo cell line, was used. Experiments regarding glucose uptake, either under normal or oxidative stress conditions, were conducted using tert-butylhydroperoxide (tBOOH) as an oxidative stress inducer, and 3H-2-deoxy-D-glucose (3H-DG) as a glucose analogue. Afterwards, studies regarding the involvement of glucose facilitative transporters (GLUT) and the phosphatidylinositol 3-kinases (PI3K) and protein kinase C (PKC) pathways were conducted, also under normal and oxidative stress conditions. A few antioxidants, endogenous and from diet, were also tested in order to study their possible reversible effect of the oxidative effect of tBOOH upon apical 3H-DG uptake. Finally, transepithelial studies gave interesting insights regarding the apical-to-basolateral transport of 3H-DG. Results showed that 3H-DG uptake, in BeWo cells, is roughly 50% GLUT-mediated and that tBOOH (100 μM; 24h) decreases apical 3H-DG uptake in BeWo cells by about 33%, by reducing both GLUT- (by 28%) and non-GLUT-mediated (by 40%) 3H-DG uptake. Uptake of 3H-DG and the effect of tBOOH upon 3H-DG uptake are not dependent on PKC and PI3K. Moreover, the effect of tBOOH is not associated with a reduction in GLUT1 mRNA levels. Resveratrol, quercetin and epigallocatechin-3-gallate, at 50 μM, reversed, by at least 45%, the effect of tBOOH upon 3H-DG uptake. Transwell studies show that the apical-to-basolateral transepithelial transport of 3H-DG is increased by tBOOH.In conclusion, our results show that tBOOH caused a marked decrease in both GLUT and non-GLUT-mediated apical uptake of 3H-DG by BeWo cells. Given the association of increased oxidative stress levels with several important pregnancy pathologies, and the important role of glucose for fetal development, the results of this study appear very interesting.

Caracterização de antioxidantes com potencial interesse industrial

Mestrado em Engenharia Química

Electrochemical evaluation of total antioxidant capacity of beverages using a purine-biosensor

In this paper, it was evaluated the total antioxidant capacity (TAC) of beverages using an electrochemical biosensor. The biosensor consisted on the purine base (guanine or adenine) electro-immobilization on a glassy carbon electrode surface (GCE). Purine base damage was induced by the hydroxyl radical generated by Fenton-type reaction. Five antioxidants were applied to counteract the deleterious effects of the hydroxyl radical. The antioxidants used were ascorbic acid, gallic acid, caffeic acid, coumaric acid and resveratrol. These antioxidants have the ability to scavenger the hydroxyl radical and protect the guanine and adenine immobilized on the GCE surface. The interaction carried out between the purinebase immobilized and the free radical in the absence and presence of antioxidants was evaluated by means of changes in the guanine and adenine anodic peak obtained by square wave voltammetry (SWV). The results demonstrated that the purine-biosensors are suitable for rapid assessment of TAC in beverages.