Studies on the interaction of surfactants and neutral cyclodextrins by capillary electrophoresis. Application to chiral analysis

In the present study, mixed systems composed of SDS in the presence of neutral cyclodextrins were considered. Firstly, the effect of the CDs on the CMC of the surfactant was evaluated by CE experiments. Furthermore, a new CE approach based on electric current measurement was developed for the estimation of the stoichiometry as well as of the binding constants of SDS-CDs complexes. The results of these investigations were compared to those obtained with a different technique, electronic paramagnetic resonance (EPR). The obtained results suggested that methylated CDs, in particular (2,6-di-O-methyl)-beta-cyclodextrin (DM-beta-CD), strongly affect the micellization of SDS in comparison to the other studied CDs. This effect also paralleled the chiral CD-MEKC performance, as indicated by the enantioresolution of (+/-)-Catechin, which was firstly selected as a model compound representative of important chiral phytomarkers. Then a CD-MEKC system, composed of sodium dodecyl sulfate as surfactant (90 mM) and hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (25 mM) as chiral selector, under acidic conditions (25 mM borate – phosphate buffer, pH 2.5) was applied to study the thermal epimerisation of epi-structured catechins, (-)-Epicatechin and (-)-Epigallocatechin, to non epi-structured (-)-Catechin and (-)-Gallocatechin. The latter compounds, being non-native molecules, were for the first time regarded as useful phytomarkers of tea sample degradation. The proposed method was applied to the analysis of more than twenty tea samples of different geographical origins (China, Japan, Ceylon), having undergone different storage conditions and manufacturing processes.

Impact of folate absorption and transport for nutrition and drug targeting

In this thesis, interactions of folic acid with tea and tea components at the level of intestinal absorption have been investigated. Firstly, the interaction between folic acid and tea as well as tea catechins was studied in vitro, using Caco-2 cell monolayers and secondly, a clinical trial was designed and carried out. In addition, targeting of folic acid conjugated nanoparticles to FR expressing Caco-2 cells was studied in order to evaluate the principle of nutrient-receptor-coupled transport for drug targeting. In the first part of this work, it was shown that EGCG and ECG (gallated catechins) inhibit folic acid uptake (IC50 of 34.8 and 30.8 µmol/L) comparable to MTX (methotrexate) under these experimental conditions. Moreover, commercial green and black tea extracts inhibited folic acid uptake with IC50 values of approximately 7.5 and 3.6 mg/mL, respectively. These results clearly indicate an interaction between folic acid and green tea catechins at the level of intestinal uptake. The mechanism responsible for the inhibition process might be the inhibition of the influx transport routes for folates such as via RFC and/or PCFT. For understanding the in vivo relevance of this in vitro interaction, a phase one, open-labeled, randomized, cross-over clinical study in seven healthy volunteers was designed. For the 0.4 mg folic acid dose, the mean Cmax decreased by 39.2% and 38.6% and the mean AUC0 decreased by 26.6% and 17.9% by green tea and black tea, respectively. For the 5 mg folic acid dose, the mean Cmax decreased by 27.4% and mean AUC0 decreased by 39.9% when taken with green tea. The results of the clinical study confirm the interaction between tea and folic acid in vivo leading to lower bioavailabilities of folic acid. In the second part of the thesis, targeting studies using folic acid conjugated nanoparticles were conducted. Folic acid conjugated nanoparticles were shown to be internalized by the cell via FR (folate receptor) mediated endocytosis. DNA block copolymer micelles equipped with 2, 11 and 28 folic acid units respectively were applied on FR expressing Caco-2 cells. There was a direct proportion in the amount of internalized nanoparticle and the number of folic acid units on the periphery of the nanoparticle. To sum up, throughout this thesis, the importance of folic acid for nutrition and nutrient and drug related interactions of folic acid at intestinal level was shown. Furthermore, significance of FRs in targeting for cancer chemotherapy was demonstrated in in vitro cell culture experiments. Folic acid conjugated DNA block copolymer micelles were suggested as efficient nanoparticles for targeted drug delivery.

Raleo de racimos en Vitis Vinifera Cv. Malbec : efecto sobre los componentes del rendimiento y la composición polifenólica de las bayas

En Mendoza es cada vez más común ralear racimos con el propósito de afectar la composición de las uvas. No obstante, el conocimiento local sobre cómo lograr un equilibrio adecuado de los distintos atributos de calidad mediante el raleo es escaso. El objetivo de esta investigación fue evaluar la relación entre el raleo de racimos en diferentes intensidades y épocas, y los componentes del rendimiento y la composición fenólica de la uva. Para este estudio, que se realizó en un viñedo de Agrelo, Luján de Cuyo, Mendoza (Argentina), se eligió la cultivar Malbec por ser el cepaje emblemático de Argentina y el típico de la Denominación de Origen Controlado (DOC) Luján de Cuyo. En las plantas de dicha cultivar, conducidas en espaldero alto y podadas en cordón Royat bilateral, el raleo fue manual, en tres momentos del ciclo: 1) cuando los granos tenían el tamaño de una arveja; 2) en envero y 3) a 21 °Brix. La intensidad de raleo fue de 25 y 50 % de los racimos. Se comprobó la hipótesis planteada en relación con que el raleo aumenta el tamaño de la baya y mejora la calidad de la uva, por cuanto incrementa la biosíntesis de los polifenoles. En los componentes del rendimiento aumenta el peso del racimo y el tamaño de la baya cuando el raleo se hace temprano y con una intensidad elevada. En cuanto a la influencia en la biosíntesis de los polifenoles se demuestra que el raleo temprano e intenso mejora la concentración de antocianas, catequinas y proantocianidinas. La concentración azucarina se vio incrementada cuando el raleo se hizo en envero y fue intenso.

Desarrollo de estándares de calidad para uvas Vitis vinifera L. cv. Malbec y Syrah

El objetivo del trabajo fue desarrollar estándares de calidad de uva basados en atributos físicos y químicos, capaces de predecir la calidad del vino. Se instaló una red de ensayos en Mendoza (Norte, Este y Valle de Uco), San Juan (Valle de Zonda), La Rioja (Chilecito), Catamarca y Salta (Valles Calchaquíes) (Argentina). Se ensayaron niveles de carga de uva (desbrote 30 y 50%, raleo 30 y 50% y testigo) en Malbec y Syrah. En la cosecha, las uvas fueron analizadas (tamaño baya, concentración azucarina, pH, antocianos, catequinas, taninos, fenoles totales) y vinificadas. Los vinos fueron analizados (alcohol, extracto seco, intensidad colorante, matiz, antocianos, catequinas, taninos, fenoles totales, color polimérico) y evaluados por un panel de degustadores. Empleando todos las variables de los vinos, mediante un análisis de componentes principales, se generaron dos índices que resumieron los atributos con mayor peso explicativo de la variabilidad observada (80%); ellos fueron: Riqueza Fenólica (RF, asociado a antocianos, taninos, catequinas, fenoles totales y concentración) y Peligro Oxidativo (PO, asociado a pH, matiz y tonalidad percibida). No existieron diferencias en cuanto a RF entre variedades ni entre niveles de producción de uva. Los vinos con RF mayor y PO menor se consideraron de mayor calidad. Las uvas cultivadas en zonas más frías tuvieron una mayor RF. En Malbec, las zonas frías y los bajos niveles productivos generaron un PO menor. Para cada variedad se desarrollaron predictores para RF y PO del vino. Se usó la regresión múltiple lineal paso a paso, seleccionando las variables de la uva con mayor poder predictivo. Se definieron las funciones de ajuste RFpred (Malbec R2 = 80%; Syrah R2 = 62%) y POpred (Malbec R2 = 80%; Syrah R2 = 62%). Los índices se tradujeron en estándares de calidad que mostraron concordancia entre uvas y vinos. La metodología puede ser válida para otras variedades tintas, pero debe ajustarse para cada caso. Los estándares permitirían asociar un precio a cada calidad y aumentar la transparencia del mercado.

Alterazione della proteostasi a livello del reticolo endoplasmatico: un potenziale target terapeutico nel carcinoma prostatico

Nel sesso maschile il carcinoma della prostata (CaP) è la neoplasia più frequente ed è tra le prime cause di morte per tumore. Ad oggi, sono disponibili diverse strategie terapeutiche per il trattamento del CaP, ma, come comprovato dall’ancora alta mortalità, spesso queste sono inefficaci, a causa soprattutto dello sviluppo di fenomeni di resistenza da parte delle cellule tumorali. La ricerca si sta quindi focalizzando sulla caratterizzazione di tali meccanismi di resistenza e, allo stesso tempo, sull’individuazione di combinazioni terapeutiche che siano più efficaci e capaci di superare queste resistenze. Le cellule tumorali sono fortemente dipendenti dai meccanismi connessi con l’omeostasi proteica (proteostasi), in quanto sono sottoposte a numerosi stress ambientali (ipossia, carenza di nutrienti, esposizione a chemioterapici, ecc.) e ad un’aumentata attività trascrizionale, entrambi fattori che causano un accumulo intracellulare di proteine anomale e/o mal ripiegate, le quali possono risultare dannose per la cellula e vanno quindi riparate o eliminate efficientemente. La cellula ha sviluppato diversi sistemi di controllo di qualità delle proteine, tra cui gli chaperon molecolari, il sistema di degradazione associato al reticolo endoplasmatico (ERAD), il sistema di risposta alle proteine non ripiegate (UPR) e i sistemi di degradazione come il proteasoma e l’autofagia. Uno dei possibili bersagli in cellule tumorali secretorie, come quelle del CaP, è rappresentato dal reticolo endoplasmatico (RE), organello intracellulare deputato alla sintesi, al ripiegamento e alle modificazioni post-traduzionali delle proteine di membrana e secrete. Alterazioni della protestasi a livello del RE inducono l’UPR, che svolge una duplice funzione nella cellula: primariamente funge da meccanismo omeostatico e di sopravvivenza, ma, quando l’omeostasi non è più ripristinabile e lo stimolo di attivazione dell’UPR cronicizza, può attivare vie di segnalazione che conducono alla morte cellulare programmata. La bivalenza, tipica dell’UPR, lo rende un bersaglio particolarmente interessante per promuovere la morte delle cellule tumorali: si può, infatti, sfruttare da una parte l’inibizione di componenti dell’UPR per abrogare i meccanismi adattativi e di sopravvivenza e dall’altra si può favorire il sovraccarico dell’UPR con conseguente induzione della via pro-apoptotica. Le catechine del tè verde sono composti polifenolici estratti dalle foglie di Camellia sinesis che possiedono comprovati effetti antitumorali: inibiscono la proliferazione, inducono la morte di cellule neoplastiche e riducono l’angiogenesi, l’invasione e la metastatizzazione di diversi tipi tumorali, tra cui il CaP. Diversi studi hanno osservato come il RE sia uno dei bersagli molecolari delle catechine del tè verde. In particolare, recenti studi del nostro gruppo di ricerca hanno messo in evidenza come il Polyphenon E (estratto standardizzato di catechine del tè verde) sia in grado, in modelli animali di CaP, di causare un’alterazione strutturale del RE e del Golgi, un deficit del processamento delle proteine secretorie e la conseguente induzione di uno stato di stress del RE, il quale causa a sua volta l’attivazione delle vie di segnalazione dell’UPR. Nel presente studio su due diverse linee cellulari di CaP (LNCaP e DU145) e in un nostro precedente studio su altre due linee cellulari (PNT1a e PC3) è stato confermato che il Polyphenon E è capace di indurre lo stress del RE e di determinare l’attivazione delle vie di segnalazione dell’UPR, le quali possono fungere da meccanismo di sopravvivenza, ma anche contribuire a favorire la morte cellulare indotta dalle catechine del tè verde (come nel caso delle PC3). Considerati questi effetti delle catechine del tè verde in qualità di induttori dell’UPR, abbiamo ipotizzato che la combinazione di questi polifenoli bioattivi e degli inibitori del proteasoma, anch’essi noti attivatori dell’UPR, potesse comportare un aggravamento dell’UPR stesso tale da innescare meccanismi molecolari di morte cellulare programmata. Abbiamo quindi studiato l’effetto di tale combinazione in cellule PC3 trattate con epigallocatechina-3-gallato (EGCG, la principale tra le catechine del tè verde) e due diversi inibitori del proteasoma, il bortezomib (BZM) e l’MG132. I risultati hanno dimostrato, diversamente da quanto ipotizzato, che l’EGCG quando associato agli inibitori del proteasoma non produce effetti sinergici, ma che anzi, quando viene addizionato al BZM, causa una risposta simil-antagonistica: si osserva infatti una riduzione della citotossicità e dell’effetto inibitorio sul proteasoma (accumulo di proteine poliubiquitinate) indotti dal BZM, inoltre anche l’induzione dell’UPR (aumento di GRP78, p-eIF2α, CHOP) risulta ridotta nelle cellule trattate con la combinazione di EGCG e BZM rispetto alle cellule trattate col solo BZM. Gli stessi effetti non si osservano invece nelle cellule PC3 trattate con l’EGCG in associazione con l’MG132, dove non si registra alcuna variazione dei parametri di vitalità cellulare e dei marcatori di inibizione del proteasoma e di UPR (rispetto a quelli osservati nel singolo trattamento con MG132). Essendo l’autofagia un meccanismo compensativo che si attiva in seguito all’inibizione del proteasoma o allo stress del RE, abbiamo valutato che ruolo potesse avere tale meccanismo nella risposta simil-antagonistica osservata in seguito al co-trattamento con EGCG e BZM. I nostri risultati hanno evidenziato, in cellule trattate con BZM, l’attivazione di un flusso autofagico che si intensifica quando viene addizionato l’EGCG. Tramite l’inibizione dell’autofagia mediante co-somministrazione di clorochina, è stato possibile stabilire che l’autofagia indotta dall’EGCG favorisce la sopravvivenza delle cellule sottoposte al trattamento combinato tramite la riduzione dell’UPR. Queste evidenze ci portano a concludere che per il trattamento del CaP è sconsigliabile associare le catechine del tè verde con il BZM e che in futuri studi di combinazione di questi polifenoli con composti antitumorali sarà importante valutare il ruolo dell’autofagia come possibile meccanismo di resistenza.

HPLC analyses of flavanols and phenolic acids in the fresh young shoots of tea (Camellia sinensis) grown in Australia

As part of a 4-year project to study phenolic compounds in tea shoots over the growing seasons and during black tea processing in Australia, an HPLC method was developed and optimised for the identification and quantification of phenolic compounds, mainly flavanols and phenolic acids, in fresh tea shoots. Methanol proved to be the most suitable solvent for extracting the phenolic compounds, compared with chloroform, ethyl acetate and water. Immediate analysis, by HPLC, of the methanol extract showed higher separation efficiency than analyses after being dried and redissolved. This method exhibited good repeatability (CV 3-9%) and recovery rate (88-116%). Epigallocatechin gallate alone constituted up to 115 mg/g, on a dry basis, in the single sample of Australian fresh tea shoots examined. Four catechins (catechin, gallocatechin, epicatechin and epigallocatechin) and six catechin gallates (epigallocatechin gallate, catechin gallate, epicatechin gallate, gallocatechin gallate, epicatechin digallate and epigallocatechin digallate) have been identified and quantified by this HPLC method. In addition, two major tea alkaloids, caffeine and theobromine, have been quantified, while five flavonol glycosides and six phenolic acids, including quinic acids and esters, were identified and quantified. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Seasonal variations of phenolic compounds in Australia-grown tea (Camellia sinensis)

Seasonal variations of phenolic compounds in fresh tea shoots grown in Australia were studied using an HPLC method. Three principal tea flavanols [epigallocatechin gallate (EGCG), epicatechin gallate (ECG), and epigallocatechin (EGC)] and four grouped phenolics [total catechins (Cs), total catechin gallates (CGs), total flavanols (Fla), and total polyphenols (PPs)] in fresh tea shoots were analyzed and compared during the commercial harvest seasons from April 2000 to May 2001. The levels of EGCG, ECG, and CGs in the fresh tea shoots were higher in the warm months of April 2000 (120.52, 34.50, and 163.75 mg/g, respectively) and May 2000 (128.63, 44.26, and 183.83 mg/g, respectively) and lower during the cool months of July 2000 (91.39, 35.16, and 132.30 mg/g, respectively), August 2000 (91.31, 31.56, and 128.64 mg/g, respectively), and September 2000 (96.12, 33.51, and 136.90 mg/g, respectively). Thereafter, the levels increased throughout the warmer months from October to December 2000 and remained high until May 2001. In the warmer months, the levels of EGCG, ECG, and CGs were in most cases significantly higher (P < 0.05) than those in the samples harvested in the cooler months. In contrast, the levels of EGC and Cs were high and consistent in the cooler months and low in the warmer months. The seasonal variations of the individual and grouped catechins were significant (P < 0.05) between the cooler and warmer months. This study revealed that EGCG and ECG could be used as quality descriptors for monitoring the seasonal variations of phenolics in Australia-grown tea leaves, and the ratio (EGCG + ECG)/EGC has been suggested as a quality index for measuring the differences in flavanol levels in fresh tea shoots across the growing seasons. Mechanisms that induce seasonal variations in tea shoots may include one or all three of the following environmental conditions: day length, sunlight, and/or temperature, which vary markedly across seasons. Therefore, further studies under controlled conditions such as in a greenhouse may be required to direct correlate flavonoid profiles of green tea leaves with their yields and also to with conditions such as rainfall and humidity.