Adverse Effect of Alcohol Drinking: The Role of Oxidative Stress

Atualmente, o álcool tem um papel importante na saúde pública e surge como um dos principais problemas sociais no mundo, dado que é a droga mais viciante aceite em encontros sociais. Provavelmente, por essa razão, os riscos do consumo abusivo do álcool são subestimados pelos jovens, mulheres grávidas e idosos. O álcool, quando ingerido em altas proporções, pode afetar todos os órgãos e desencadear inúmeras doenças, tais como a doença cardíaca coronariana, doença neurodegenerativa, as doenças crónicas e câncer. O álcool afeta ainda o estado psicológico, induzindo a violência, o estado antissocial e situações de risco de comportamentos. Por estas razões, o álcool tornou-se um foco principal da investigação, avaliando os seus efeitos sobre o corpo humano. Nesta pesquisa, foram suscitadas amostras de sangue de um grupo de pacientes em tratamento psicológico e/ou farmacêutico que serão analisadas com quatro métodos: Teste de Radicais Livres do Oxigénio (FORT), Defesa contra Radicais Livres do Oxigénio (FORD), cromatografia gasosa (GC) e cromatografia líquida de alta pressão (HPLC). Ambos os métodos FORT e FORD avaliam o stress oxidativo pela quantificação de radicais livres e a capacidade de antioxidantes em eliminar esses radicais livres, respetivamente. O stress oxidativo é o efeito do excesso de consumo de álcool, que é reduzido pela capacidade de ação dos antioxidantes. A boa reprodutibilidade, precisão e exatidão de ambos os métodos indicam que estes podem ser aplicados em rápidos diagnósticos. Para o método FORT e considerando o início do tratamento, os pacientes alcoólicos apresentaram uma média de 3,59±1.01mmol/LH2O2 e o grupo de controlo uma média de 1,42±0.53mmol/LH2O2, o que mostra uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0,0006). Para o método FORD, pacientes alcoólicos apresentam uma média de 1,07±0.53mmol/LH2O2 e o grupo de controlo, uma média de 2,81±0.46mmol/LH2O2, mostrando também uma média significativa (P=0,0075). Após 15 dias de tratamento observou-se que há uma diferença entre os dois grupos de pacientes alcoólicos, mas não há nenhum melhoramento em relação ao grupo de pacientes em tratamento. No método FORT os grupos mostram uma diferença significativa (P=0,0073), tendo os pacientes sem tratamento farmacêutico melhores resultados (2.37±0.44mmol/LH2O2) do que os pacientes com tratamento (3.72±1,04mmol/LH2O2). O oposto ocorre no método FORD, os pacientes em tratamento farmacêutico presentam melhores resultados (1.16±0.65mmol/LH2O2) do que o outro grupo (0.75±0.22mmol/LH2O2), não sendo, no entanto, uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0.16). Os resultados obtidos para a concentração de MDA pelo método de HPLC mostraram que o grupo de controlo tem valores mais baixos do que os pacientes alcoólicos, embora a diferença não seja muito significativa (P = 0,084), mas é ainda elevada. Além disso, os dois grupos de pacientes não apresentaram uma diferença significativa entre os seus resultados no início (P=0,77) e no fim (P=0,79) do tratamento. De acrescentar ainda que, os resultados da concentração de álcool no sangue determinados pelo método de CG mostraram que só alguns pacientes sem tratamento consumiram álcool durante o período de tratamento, o que influencia negativamente a conclusão sobre o efeito do tratamento. Contudo, outros fatores externos podem ainda influenciar os resultados finais, tais como o estado nutricional e estado psicológico dos pacientes, se o paciente continua a beber durante o tempo de tratamento ou até mesmo se o paciente é exposto a outros tipos de substâncias nocivas. Existe ainda a possibilidade de o tempo de aplicação do tratamento não ser suficiente para apresentar um efeito positivo em relação ao stress oxidativo e este é um outro fator que contribui para a impossibilidade de confirmar sobre o efeito, quer seja positivo ou negativo, do tratamento antioxidante.

Vitamin A and lipid peroxidation in patients with different forms of leprosy

Leprosy, a chronic infectious disease, is caused by a Mycobacterium leprae infection. After India, Brazil has the second greatest number of cases in the world. Increase of oxidative stress and antioxidant deficiency are present in infected subjects and can be related to infection progression. We studied alterations in serum levels of lipid peroxidation (LPO) and vitamin A in patients with different forms of leprosy. Four groups of leprosy patients and a control group (healthy subjects) were selected, and their vitamin A serum levels and LPO profile, measured as malonaldehyde (MDA) were measured by spectrophotometric assays. The mean MDA serum levels (µmol/L) were 3.80 ± 0.5 for control group and 10.54 ± 1.1 in the leprosy patients and this increase was gradual, being more accentuated in severe forms of the disease. Also, the vitamin A serum levels (µg/dL) were diminished in the infected subjects (38.51 ± 4.2), mainly in lepromatous form, when compared with the control group (53.8 ± 5.6). These results indicate that LPO can be an important factor in Mycobacterium leprae infection, which can be related to increases in phagocytic activity and the general breakdown of antioxidants, contributing to an increase of LPO during infection progression. The evaluation of oxidant/antioxidant status in these patients can be an important factor in the treatment, control, and/or prognosis of this disease.

Characterization of an antioxidant surfactant-free topical formulation containing Castanea sativa leaf extract

Context: Inclusion of antioxidants in topical formulations can contribute to minimize oxidative stress in the skin, which has been associated with photoaging, several dermatosis and cancer. Objective: A Castanea sativa leaf extract with established antioxidant activity was incorporated into a semisolid surfactant-free formulation. The objective of this study was to perform a comprehensive characterization of this formulation. Materials and methods: Physical, microbiological and functional stability were evaluated during 6 months storage at 20 °C and 40 °C. Microstructure elucidation (cryo-SEM), in vitro release and in vivo moisturizing effect (Corneometer® CM 825) were also assessed. Results and discussion: Minor changes were observed in the textural and rheological properties of the formulation when stored at 20 °C for 6 months and the antioxidant activity of the plant extract remained constant throughout the storage period. Microbiological quality was confirmed at the end of the study. Under accelerated conditions, higher modifications of the evaluated parameters were observed. Cryo-SEM analysis revealed the presence of oil droplets dispersed into a gelified external phase. The release rate of the antioxidant compounds (610 ± 70 µgh−0.5) followed Higuchi model. A significant in vivo moisturizing effect was demonstrated, that lasted at least 4 h after product’s application. Conclusion: The physical, functional and microbiological stability of the antioxidant formulation was established. Specific storage conditions should be recommended considering the influence of temperature on the stability. A skin hydration effect and good skin tolerance were also found which suggests that this preparation can be useful in the prevention or treatment of oxidative stress-mediated dysfunctions.

Protective effect of C. sativa leaf extract against UV mediated-DNA damage in a human keratinocyte cell line

Toxic effects of ultraviolet (UV) radiation on skin include protein and lipid oxidation, and DNA damage. The latter is known to play a major role in photocarcinogenesis and photoaging. Many plant extracts and natural compounds are emerging as photoprotective agents. Castanea sativa leaf extract is able to scavenge several reactive species that have been associated to UV-induced oxidative stress. The aim of this work was to analyze the protective effect of C. sativa extract (ECS) at different concentrations (0.001, 0.01, 0.05 and 0.1 μg/mL) against the UV mediated-DNA damage in a human keratinocyte cell line (HaCaT). For this purpose, the cytokinesis-block micronucleus assay was used. Elucidation of the protective mechanism was undertaken regarding UV absorption, influence on 1O2 mediated effects or NRF2 activation. ECS presented a concentration-dependent protective effect against UV-mediated DNA damage in HaCaT cells. The maximum protection afforded (66.4%) was achieved with the concentration of 0.1 μg/mL. This effect was found to be related to a direct antioxidant effect (involving 1O2) rather than activation of the endogenous antioxidant response coordinated by NRF2. Electrochemical studies showed that the good antioxidant capacity of the ECS can be ascribed to the presence of a pool of different phenolic antioxidants. No genotoxic or phototoxic effects were observed after incubation of HaCaT cells with ECS (up to 0.1 μg/mL). Taken together these results reinforce the putative application of this plant extract in the prevention/minimization of UV deleterious effects on skin.

Estudo eletroquímico do dano oxidativo promovido por RNS e PAH e o efeito protetor de antioxidantes no ADN

No dia-a-dia, os organismos vivos estão sujeitos a vários tipos de agressões de origem endógena e exógena. A produção endógena exagerada de contaminantes que ocorre nos processos metabólicos dos seres vivos está intimamente associada ao aparecimento e desenvolvimento de várias patologias. Por outro lado, e devido às atividades antropogénicas, muitos contaminantes de origem ambiental e alimentar entram por via exógena no organismo dos seres vivos provocando igualmente danos a nível celular. De modo a protegerem-se dos efeitos pejorativos provocados por estes compostos, os organismos vivos desenvolveram mecanismos complexos de defesa antioxidante. Este trabalho consistiu no estudo eletroquímico do dano oxidativo induzido por contaminantes (PAH (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos), H2O2, NO• e HClO) e do efeito protetor, ao dano oxidativo, promovido por antioxidantes no material baseado no ADN recorrendo à utilização de um biossensor de bases púricas, adenina-EPC (elétrodo pasta de carbono) e dA20-EPC, utilizando a voltametria de onda quadrada (VOQ) como técnica de deteção. A aplicação da eletroquímica apresenta várias vantagens para a quantificação da capacidade antioxidante total (CAT) pois, permite a redução da quantidade de reagentes e amostra em análise, elimina a etapa de remoção de cor (a cor é um interferente nos métodos óticos) e não requer equipamentos dispendiosos. Foram seguidas diferentes abordagens para a construção dos biossensores. A primeira consistiu na construção de um adenina-EPC em três etapas: i) condicionamento do EPC, ii) eletrodeposição da adenina no EPC e iii) leitura do sinal eletroquímico. Assim, foram otimizados diversos parâmetros: concentração de adenina (150,0 mg/L), potencial de condicionamento (Ec) (+ 1,80 V), potencial de deposição (Ed) (+ 0,40 V), tempo de condicionamento (tc) (180 s) e tempo de deposição (td) (240 s). Foi aplicado o adenina-EPC no estudo do dano oxidativo provocado por PAH (benzo (g,h,i) perileno) e constatou-se que era necessário transformar o benzo (g,h,i) perileno num radical para se possível observar danos oxidativos induzidos no biossensor. A nova estratégia consistiu na construção de um dA20-EPC, através da adsorção física de uma gota de dA20 na superfície do EPC, com posterior secagem e leitura do sinal eletroquímico. Neste procedimento foi otimizada a concentração de dA20 (100,0 mg/L). O dano oxidativo provocado pelo H2O2, NO• e HClO foi estudado sobre o dA20-EPC e verificou-se que os três contaminantes induziam dano oxidativo no dA20-EPC. Confirmou-se a capacidade do ácido ascórbico (AA) em proteger o dA20-EPC do dano oxidativo induzido por H2O2 e NO•. O biossensor desenvolvido (dA20-EPC) foi aplicado na avaliação da CAT de diferentes amostras reais (café, sumo de laranja e água aromatizada de laranja) usando-se como contaminantes o H2O2 e NO•. Todas as amostras analisadas apresentaram ter capacidade antioxidante. Quando se usou o dA20-EPC na presença de H2O2, verificou-se que as amostras de café apresentam valores mais elevados de CAT (1130-1488 mg AAE/L) do que as amostras de bebidas (110 mg AAE/L em água aromatizada e 775 mg AAE/L em sumo). Os valores de CAT obtidos para amostras de sumo e água aromatizada na presença de NO• indicam que a amostra de sumo possui maior teor de CAT (526 mg AAE/L) conforme era esperado, do que a amostra de água aromatizada (172 mg AAE/L).

Cultivo e avaliação do potencial da microalga Chlorella zofingiensis para a produção de biodiesel e produtos de valor acrescentado

O presente trabalho tem como objetivo o cultivo da microalga Chlorella zofingiensis, e a avaliação da sua potencial aplicação na produção de biodiesel e de produtos de valor acrescentado, de entre os quais se destacam os antioxidantes. Com o intuito da produção de biocombustível é necessário efetuar o cultivo da microalga num volume que permita a obtenção de elevada quantidade de biomassa para a concretização do trabalho. Além deste biocombustível, existe ainda a possibilidade de valorização de alguns produtos com valor comercial, como é o caso da astaxantina, a saber na área farmacêutica, alimentar ou até mesmo cosmética. O cultivo da microalga foi feito em meio Bold’s Basal Medium (BBM), inicialmente em matrazes de 5 L e, quando se obteve uma cultura suficientemente densa, inocularam-se fotobiorreatores de 50 L. Conseguiu-se atingir uma concentração máxima de 0,76 g/L, no reator de 5 L, após cerca de 6 semanas de ensaio. Por sua vez, em fotobiorreatores de 50 L, a concentração máxima obtida foi de 0,4 g/L, após 4 semanas de ensaio. Nestas culturas foi possível obter-se uma percentagem lipídica de 7 %, apresentado concentração de pigmentos por litro de cultura na ordem dos 10 mg/L, 4 mg/L e 2 mg/L de clorofila a, clorofila b e carotenoides totais, respetivamente. Com esta percentagem lipídica recuperaram-se 400 mg de óleo, obtendo-se posteriormente 280 mg de biodiesel. Pela análise à amostra de biodiesel obtida foi possível obter o perfil lipídico desta microalga, quando cultivada em meio BBM, sendo 41% de ácido palmítico (C16:0), 9% de ácido esteárico (C18:0), 27% de ácido oleico (C18:1) e 23% de ácido linoleico (C18:2). Os resultados obtidos mostram que a Chlorella zofingiensis é uma microalga com interesse potencial para a produção de clorofila e carotenóides, mas não para o óleo para a produção de biodiesel.

Production of ellagitannins concentrate by UF-NF from tropical highland blackberries

Dissertation presented to Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa for obtaining the master degree in Membrane Engineering

Overexpressing BDNF in Neural Stem Cells using non-viral gene delivery strategies

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Dissecting cross-talk between microglia and motoneurons in ALS: signaling events and soluble factors

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Quantification and characterization of the phenolic compounds of kenaf leaves

Dissertation for the Master Degree in Technology and Food Security

Exploring motor neuron degeneration in ALS - prevention by glycoursodeoxycholic acid and signaling to microglia

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Dissecting gastrointestinal dysfunction and inflammation in a “pre-motor” rodent model of Parkinson’s disease

Research on Parkinson’s disease (PD) has mainly focused on the degeneration of the dopaminergic neurons of nigro-striatal (NS) pathway; also, post-mortem studies have demonstrated that the noradrenergic and the serotonergic transmitter systems are also affected (Jellinger, 1999). Degeneration of these neuronal cell bodies is generally thought to start prior to the loss of dopaminergic neurons in the NS pathway and precedes the appearance of the motor symptoms that are the “hallmark” of PD. Gastrointestinal (GI) motility is often disturbed in PD, manifesting chiefly as impaired gastric emptying and constipation. These GI dysfunction symptoms may be the result of a loss in noradrenergic and serotonergic innervation. GI deficits were evaluated using an organ bath technique. Groups treated with different combinations of neurotoxins (6-OHDA alone, 6-OHDA + pCA or 6-OHDA + DSP-4) presented significant differences in gut contractility compared to control groups. Since a substantial body of literature suggests the presence of an inflammatory process in parkinsonian state (Whitton, 2007), changes in pro-inflammatory cytokines in the gut were assessed using a cytokine microarray. It has been found in this work that groups with a combined dopaminergic and noradrenergic lesion have a significant increase in both expressions of IL-13 and VEGF. IL-6 also shows a decrease in treatment groups; however this decrease did not reach statistical significance. The therapeutic value of Exendin-4 (EX-4) was evaluated. It has been previously demonstrated that EX-4, a glucagon-like peptide-1 receptor (GLP-1R) agonist, is neuroprotective in rodent models of PD (Harkavyi et al., 2008). In this thesis it has been found that EX-4 was able to reverse a decrease in gut contractility obtained through intracerebral bilateral 6-OHDA injection. Although more studies are required, EX-4 could be used as a possible therapy for the GI symptoms prominent in the early stages of PD.

Evaluation of drought tolerance in several genotypes of spelt (Triticum aestivum Var. Spelta)

Domestication of plants and plant breeding have dramatically eroded the allelic variations of crop species which led to an increasing susceptibility of crop plants to environmental stresses, diseases and pests. Drought is a major environmental stress factor that affects the growth and development of plants so the selection of tolerant genotypes becomes increasingly important with respect to the predicted effects of global warming. In this study, several genotypes of Spelt (Triticum aestivum var. spelta) were tested under low water supply in soil with the aim of to find Spelt genotypes more resistant than wheat to these conditions, and select them so that in future may be used to improve wheat crops. Morphological analyses were performed and mineral and enzymatic analyses and also dry matter production were calculated. Our results suggests that the genotypes Sp53, Sp96, Sp912, Sp757 and Sp804 are a potential ones to use in breeding programs to improve wheat production. Under drought, these genotypes had growth efficiency of 38%, 45%, 64%, 37%, and 31% respectively and also showed higher biomass than modern wheat and were also mineralogical richer. The genotypes Sp96 and Sp912 showed highest activity of all antioxidants enzymes tested. This work proves that Spelt is a good wheat to continue to study in order to improve wheat crops in dry areas and consequently increase the quality of life and health of the populations living in those areas.

Antioxidant extraction process for Andean Oca by a photodiode array detector using response surface methodology

Application of Experimental Design techniques has proven to be essential in various research fields, due to its statistical capability of processing the effect of interactions among independent variables, known as factors, in a system’s response. Advantages of this methodology can be summarized in more resource and time efficient experimentations while providing more accurate results. This research emphasizes the quantification of 4 antioxidants extraction, at two different concentration, prepared according to an experimental procedure and measured by a Photodiode Array Detector. Experimental planning was made following a Central Composite Design, which is a type of DoE that allows to consider the quadratic component in Response Surfaces, a component that includes pure curvature studies on the model produced. This work was executed with the intention of analyzing responses, peak areas obtained from chromatograms plotted by the Detector’s system, and comprehending if the factors considered – acquired from an extensive literary review – produced the expected effect in response. Completion of this work will allow to take conclusions regarding what factors should be considered for the optimization studies of antioxidants extraction in a Oca (Oxalis tuberosa) matrix.

Inflammatory bowel diseases: principles of nutritional therapy

Inflammatory Bowel Diseases - ulcerative colitis and Crohn's disease- are chronic gastrointestinal inflammatory diseases of unknown etiology. Decreased oral intake, malabsorption, accelerated nutrient losses, increased requirements, and drug-nutrient interactions cause nutritional and functional deficiencies that require proper correction by nutritional therapy. The goals of the different forms of nutritional therapy are to correct nutritional disturbances and to modulate inflammatory response, thus influencing disease activity. Total parenteral nutrition has been used to correct and to prevent nutritional disturbances and to promote bowel rest during active disease, mainly in cases of digestive fistulae with high output. Its use should be reserved for patients who cannot tolerate enteral nutrition. Enteral nutrition is effective in inducing clinical remission in adults and promoting growth in children. Due to its low complication rate and lower costs, enteral nutrition should be preferred over total parenteral nutrition whenever possible. Both present equal effectiveness in primary therapy for remission of active Crohn's disease. Nutritional intervention may improve outcome in certain individuals; however, because of the costs and complications of such therapy, careful selection is warranted, especially in patients presumed to need total parenteral nutrition. Recent research has focused on the use of nutrients as primary treatment agents. Immunonutrition is an important therapeutic alternative in the management of inflammatory bowel diseases, modulating the inflammation and changing the eicosanoid synthesis profile. However, beneficial reported effects have yet to be translated into the clinical practice. The real efficacy of these and other nutrients (glutamine, short-chain fatty acids, antioxidants) still need further evaluation through prospective and randomized trials.