Thiopalmitoylation of myelin proteolipid protein epitopes enhances immunogenicity and encephalitogenicity

Proteolipid protein (PLP) is the most abundant protein of CNS myelin, and is posttranslationally acylated by covalent attachment of long chain fatty acids to cysteine residues via a thioester linkage. Two of the acylation sites are within epitopes of PLP that are encephalitogenic in SJL/J mice (PLP104-117 and PLP139-151) and against which increased immune responses have been detected in some multiple sclerosis patients. It is known that attachment of certain types of lipid side chains to peptides can result in their enhanced immunogenicity. The aim of this study was to determine whether thioacylated PLP peptides, as occur in the native protein, are more immunogenic than their nonacylated counterparts, and whether thioacylation influences the development of autoreactivity and experimental autoimmune encephalomyelitis. The results show that in comparison with nonacylated peptides, thioacylated PLP lipopeptides can induce greater T cell and Ab responses to both the acylated and nonacylated peptides. They also enhanced the development and chronicity of experimental autoimmune encephalomyelitis. Synthetic peptides in which the fatty acid was attached via an amide linkage at the N terminus were not encephalitogenic, and they induced greater proportions of CD8(+) cells in initial in vitro stimulation. Therefore, the lability and the site of the linkage between the peptide and fatty acid may be important for induction of encephalitogenic CD4(+) T cells. These results suggest that immune responses induced by endogenous thioacylated lipopeptides may contribute to the immunopathogenesis of chronic experimental demyelinating diseases and multiple sclerosis.

The IWA Anaerobic Digestion Model No 1 (ADM1)

The IWA Anaerobic Digestion Modelling Task Group was established in 1997 at the 8th World Congress on,Anaerobic Digestion (Sendai, Japan) with the goal of developing a generalised anaerobic digestion model. The structured model includes multiple steps describing biochemical as well as physicochemical processes. The biochemical steps include disintegration from homogeneous particulates to carbohydrates, proteins and lipids; extracellular hydrolysis of these particulate substrates to sugars, amino acids, and long chain fatty acids (LCFA), respectively; acidogenesis from sugars and amino acids to volatile fatty acids (VFAs) and hydrogen; acetogenesis of LCFA and VFAs to acetate; and separate methanogenesis steps from acetate and hydrogen/CO2. The physico-chemical equations describe ion association and dissociation, and gas-liquid transfer. Implemented as a differential and algebraic equation (DAE) set, there are 26 dynamic state concentration variables, and 8 implicit algebraic variables per reactor vessel or element. Implemented as differential equations (DE) only, there are 32 dynamic concentration state variables.

Autoxidação de ácidos gordos na presença de antioxidantes naturais e sintéticos

Nas últimas décadas, devido ao desenvolvimento económico, e a uma necessidade constante de gerir os recursos energéticos, existe uma necessidade de procurar novas fontes de energia, em particular fontes de energia renováveis. O biodiesel surge assim como uma energia alternativa ao combustível fóssil. Este biocombustível tem ganho uma importância significativa na sociedade moderna. Quimicamente o biodiesel é constituído por ésteres metílicos de ácidos gordos de cadeia longa, derivados de óleos vegetais ou gorduras animais. O principal problema que este enfrenta é a sua susceptibilidade à oxidação, devido ao seu conteúdo de ácidos gordos insaturados, logo existe uma procura constante de soluções que possam solucionar este problema. É necessária a identificação de técnicas e métodos para retardar a seu envelhecimento ao longo do tempo. O objectivo deste trabalho consiste no estudo da estabilidade do biodiesel ao longo do tempo, quando armazenado a diferentes condições de temperatura, superiores às normalmente suportadas pelo biodiesel durante o armazenamento, de modo a acelerar o processo de degradação. As amostras de biodiesel foram sujeitas a duas temperaturas. Uma amostra de biodiesel não estabilizado foi colocada a uma temperatura entre 40 e 50ºC ao longo de 203 dias, e uma outra amostra foi colocada a uma temperatura entre 95º e 105ºC ao longo de 146 dias. Realizaram-se ensaios semanais de modo registar a evolução do envelhecimento do biodiesel. As análises foram efectuadas por espectrofotometria de ultravioleta e visível (UV-VIS) e por espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR). No UV-VIS foi possível observar que o aumento de temperatura foi responsável pela aceleração da oxidação do biodiesel que resulta num aumento generalizado da absorvância do biodiesel. Através das análises efectuadas no FTIR verificou-se a formação e aumento da banda dos hidroperóxidos (grupo ROOH) localizada entre 3000 e 3600 cm-1 nos espectros, e igualmente um alargamento na banda dos carbonilos (grupo C=O) entre 1500 e 1900 cm-1. Numa fase posterior testaram-se antioxidantes para retardar o envelhecimento do biodiesel. Os ensaios foram efectuados a uma temperatura entre 95º e 105ºC. Os antioxidantes utilizados foram o galhato de propilo (PG), o galhato de etilo (EG) e o ácido gálhico (AG). Recorreu-se a técnicas como o UV-VIS e o FTIR para o registo dos espectros do biodiesel ao longo do tempo. Através destas técnicas foi possível verificar a influência de antioxidantes na estabilidade oxidativa do biodiesel. O PG foi o antioxidante que melhor desempenho mostrou no retardamento da oxidação do biodiesel e a técnica que melhor permitiu analisar a acção dos antioxidantes foi o UVVIS. Os resultados obtidos por FTIR não se mostraram tão conclusivos. Para caracterizar o envelhecimento do biodiesel não estabilizado e estabilizado utilizou-se também a cromatografia gasosa (CG) para quantificar a percentagem de ésteres metílicos presentes nas diferentes amostras no inicio e no fim do processo de oxidação. O biodiesel envelheceu mais rapidamente para temperaturas mais elevadas e comprovou-se que o antioxidante que melhor estabiliza o biodiesel é o PG.

Does the intake of LC-PUFAS during pregnancy affect the body composition of term neonates? Preliminary results

Background: The effect of the intake of polynsaturated long chain fatty acids (LCPUFAs) during pregnancy on fetal body composition has been assessed by studies using mostly neonatal anthropometry. Their results have been inconsistent, probably because neonatal anthropometry has several validity limitations. Air displacement plethismography (ADP) is a recently validated non-invasive method for assessing body composition in neonates. Objective: To determine the effect of the intake of LCPUFAs during pregnancy on the body composition of term neonates, measured by ADP. Methods: Cross-sectional study of a convenience sample of healthy full-term neonates and their mothers. The diet during pregnancy was assessed using a validated semi-quantitative food frequency questionnaire; Food Processor Plus® was used to convert food intake into nutritional values. Body composition was estimated by anthropometry and measured by ADP using Pea Pod™ Life Measurements Inc (fat mass - FM, fat-free mass and %FM) within the first 72h after birth. Univariate and multivariate analysis (linear regression model) were performed. Results: 54 mother-neonate pairs were included. Multivariate analysis adjusted to the maternal body mass index shows positive association between LCPUFAs intake and neonatal mid-arm circumference (= 0,610, p = 0,019) and negative association between n-6:n-3 ratio intake and neonatal %FM (= -2,744, p=0,066). Conclusion: To the best of our knowledge, this is the first study on this subject using ADP and showing a negative association between LCPUFAs n-6:n-3 ratio intake in pregnancy and neonatal %FM. This preliminary finding requires confirmation increasing the study power with a greater sample and performing interventional studies.

Produção de Biodiesel em reator de ultrassons

A contínua subida dos preços dos combustíveis fósseis tradicionais aliada à crescente pressão por parte de várias instituições mundiais para uma política “verde” no que diz respeito aos combustíveis, levam a um aumento da procura dos biocombustíveis e é neste contexto que surge o biodiesel como um dos principais intervenientes. O biodiesel pode ser definido como um derivado éster monoalquílico de ácidos gordos de cadeia longa proveniente de fontes renováveis como óleos vegetais ou gorduras animais e que apresenta características semelhantes ao diesel de petróleo, podendo ser utilizado sem qualquer problema em motores de ignição por compressão. Este trabalho apresenta como principal objetivo o estudo da aplicação da tecnologia de ultrassons na produção de biodiesel. Foi utilizado neste trabalho como matéria-prima um óleo doméstico usado. Este óleo foi previamente filtrado sendo depois analisado o seu índice de acidez para avaliar o seu teor em ácidos gordos livres. O valor obtido para o índice de acidez do óleo foi de 1,91 mg KOH/g, um valor relativamente baixo permitindo a sua utilização sem ser necessário um tratamento inicial via esterificação para diminuir a acidez do mesmo. Foram realizados três ensaios de reação independentes, o primeiro recorrendo ao método tradicional de produção de biodiesel através de transesterificação e recorrendo a agitação mecânica e aquecimento, o segundo utilizando uma sonda de ultrassons com a potência de 500 W e um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de ultrassons de 2000 W. Em todas as reações foi utilizada uma proporção de 1:5 de óleo usado e metanol e 0,5 % (em relação á massa de óleo utilizada) de catalisador metilato de sódio. Todas as alíquotas recolhidas durante os ensaios foram analisadas através de cromatografia gasosa de modo a determinar o conteúdo em ésteres presente em cada uma delas. A reação convencional teve uma duração total de 150 minutos e decorreu a uma temperatura de 65ºC e a agitação constante de 500 rpm. Ao longo da reação foram retiradas alíquotas de cerca de 25 ml, que foram tratadas de imediato e posteriormente analisadas de modo a estudar-se o comportamento da reação ao longo do tempo. A percentagem de ésteres metílicos no biodiesel obtida ao fim de 90 minutos foi de 81,3%. Em seguida realizou-se uma reação utilizando uma sonda de ultrassons de 500 W de potência mergulhada num recipiente reacional devidamente isolado com uma rolha de cortiça de modo a minimizar as perdas de metanol por evaporação. O tempo total de reação foi de 90 minutos e foram-se retirando alíquotas de cerca de 25 ml para acompanhar o desenrolar da reação, tendo-se obtido uma percentagem de ésteres metílicos de 85,9% ao fim dos 90 minutos. Foi realizada por fim um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de 2000 W com uma duração total de 90 minutos, tendo-se obtido resultados pouco satisfatórios (77,7%), provavelmente devido a algum problema operacional relacionado com a sonda de ultrassons utilizada ou devido a uma geometria do reator pouco eficiente. Os produtos resultantes da reação convencional e da reação utilizando a sonda de ultrassons de 500 W, assim como o óleo utilizado como matéria-prima foram caracterizados em termos de índice de acidez, densidade a 15ºC e viscosidade a 40ºC.

Comparação dos Perfis Lipídicos de Plasma de uma População da Região Norte

Os ácidos gordos desempenham um papel fisiológico importante como componentes indispensáveis na estrutura celular, bem como fontes de energia. Nas últimas décadas, tem havido um aumento notável do interesse público nos ácidos gordos polinsaturados ómegas 3 e 6 e no seu impacto sobre a saúde humana, especialmente em doenças metabólicas e cardiovasculares. Estes ácidos gordos específicos podem prevenir e/ou tratar várias patologias metabólicas, atuando nomeadamente como compostos anti-inflamatórios. A menopausa é um fator de risco para doença cardiovascular, a diminuição de estrogénio, que ocorre neste estado fisiológico, provoca disfunção endotelial e stresse oxidativo. Consequentemente há uma redução dos níveis de ácidos gordos polinsaturados ómegas 3, o que contribui para o aparecimento de aterosclerose e doença cardiovascular. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar e caracterizar o perfil lipídico de ácidos gordos de uma amostra de mulheres pós-menopausa e com este, estudar as associações entre o perfil lipídico determinado e parâmetros metabólicos de risco (parâmetros clínicos e bioquímicos). Inicialmente, os ácidos gordos foram extraídos da matriz plasmática através da derivatização destes e a sua composição percentual no plasma foi determinada com recurso a cromatografia gasosa com deteção de ionização de chama. De seguida, através do software IBM SPSS Statistics 21, foram estabelecidas associações entre os parâmetros clínicos e bioquímicos e o perfil lipídico determinado. A população em estudo foi divida em dois grupos consoante o período de entrada na menopausa (há menos de 7 anos e há 7 anos ou mais). Não há conhecimento de estudos semelhantes ao apresentado, que relacionem todo o perfil de ácidos gordos com parâmetros metabólicos de risco considerando o estado menopausal. Os resultados obtidos mostram que o perfil lipídico influencia vários marcadores metabólicos / endócrinos com relevância clínica que devem ser explorados em futuros ensaios clínicos. Para as mulheres na menopausa há menos de 7 anos foram estabelecidas as seguintes relações: i) entre os ácidos gordos saturados e insaturados cis e os níveis de ALP; ii) entre os ácidos gordos mono e polinsaturados cis e os níveis de GGT, IL10 e estradiol; iii) entre os ácidos gordos polinsaturados trans e o IMC e os níveis de IL6; iv) entre os ómegas 3 e os níveis de IL10 e ácido úrico; v) entre os ómegas 6 e os níveis de estradiol, ALP e GGT; vi) entre os ómegas 9 e os níveis de estradiol e GGT; vi) entre os ácidos gordos de curta cadeia e os níveis de colesterol total, LDL, triglicerídeos e IL10; vii) entre os ácidos gordos saturados de cadeia longa e o ΣÁcido láurico, mirístico, palmítico e esteárico e os níveis de triglicerídeos, ALP e GGT; viii) os níveis de IL10 podem ser simultaneamente associados com os ácidos gordos de curta cadeia e os ómegas 3. Para as mulheres na menopausa há 7 anos ou mais foram estabelecidas relações: i) entre os ómegas 3 e o IMC e os níveis de triglicerídeos; ii) entre os ácidos gordos monoinsaturados cis e os ómegas 9 com os níveis de ALT. Relações independentes do estado menopausal também foram estabelecidas, nomeadamente: i) entre os ácidos gordos polinsaturados cis e ómegas 6 e os níveis de ALT, triglicerídeos e AST; ii) entre os níveis de ácidos gordos monoinsaturados cis e ómegas 9 e os níveis de AST e triglicerídeos. O perfil lipídico de ácidos gordos pode ser considerado um biomarcador para a condição de saúde da mulher na menopausa.

On the physical-chemical properties of ceramide C16

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Chemistry.

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.

Comparison of oleate conversion under microaerophilic and anaerobic conditions

Excessive accumulation of Long Chain Fatty Acids (LCFA) in methanogenic bioreactors is the cause of process failure associated to a severe decrease in methane production. In particular, fast and persistent accumulation of palmitate is critical and still not elucidated. Aerobes or facultative anaerobes were detected in those reactors, raising new questions on LCFA biodegradation. To get insight into the influence of oxygen, two bioreactors were operated under microaerophilic and anaerobic conditions, with oleate at 1 and 4 gCOD/(L d). Palmitate accumulated up to 2 and 16 gCOD/L in the anaerobic and microaerophilic reactor, respectively, which shows the importance of oxygen in this conversion. A second experiment was designed to understand the dynamics of oleate to palmitate conversion. A CSTR and a PFR were assembled in series and fed with oleate under microaerophilic conditions. HRT from 6 to 24 h were applied in the CSTR, and 14 to 52 min in the PFR. In the PFR a biofilm was formed where palmitate accounted for 82% of total LCFA. Pseudomonas was the predominant genus (42 %) in this biofilm, highlighting the role of aerobic and facultative anaerobic bacteria in LCFA bioconversion.

Effect of sulfate and iron (III) on LCFA degradation by a methanogenic community

[Excerpt] Under anaerobic conditions long chain fatty acids (LCFA) can be converted to methane by syntrophic bacteria and methanogenic archaea. LCFA degradation was also reported in the presence of alternative hydrogenotrophic partners, such as sulfate-reducing bacteria (SRB) and iron-reducing bacteria (IRB), which generally show higher affinity for H2 than methanogens and are more resistant to LCFA [1,2,3]. Their presence in a microbial culture degrading LCFA can be advantageous to reduce LCFA toxicity towards methanogens, although high concentrations of external electron acceptor (EEA) can lead to outcompetition of methanogens and cease methane production. In this work, we tested the effect of adding sub-stoichiometric concentrations of sulfate and iron(III) to methanogenic communities degrading LCFA. (...)

Energy production from lipids by novel anaerobes

[Excerpt] Anaerobic microbial diversity encloses a very high potential that can be used for biotechnological applications. This potential is still largely unexplored, since the majority of the microorganisms in Nature are unknown or poorly characterized. This work is focused on the study of novel anaerobic microorganisms that participate in the metabolism of lipids, long chain fatty acids (LCFA) and glycerol, with the main goal of producing valuable energy-rich organic compounds. For that, conventional anaerobic culturing procedures were combined with continuous bioreactors operation and allied to microbial ecology approaches. Two main examples of the work performed will be presented. (...)

Conversion of Cn-unsaturated into Cn-2-saturated LCFA can occur uncoupled from methanogenesis in anaerobic bioreactors

Fat, oils, and grease present in complex wastewater can be readily converted to methane, but the energy potential of these compounds is not always recyclable, due to incomplete degradation of long chain fatty acids (LCFA) released during lipids hydrolysis. Oleate (C18:1) is generally the dominant LCFA in lipid-containing wastewater, and its conversion in anaerobic bioreactors results in palmitate (C16:0) accumulation. The reason why oleate is continuously converted to palmitate without further degradation via β-oxidation is still unknown. In this work, the influence of methanogenic activity in the initial conversion steps of unsaturated LCFA was studied in 10 bioreactors continuously operated with saturated or unsaturated C16- and C18-LCFA, in the presence or absence of the methanogenic inhibitor bromoethanesulfonate (BrES). Saturated Cn-2-LCFA accumulated both in the presence and absence of BrES during the degradation of unsaturated Cn-LCFA, and represented more than 50\% of total LCFA. In the presence of BrES further conversion of saturated intermediates did not proceed, not even when prolonged batch incubation was applied. As the initial steps of unsaturated LCFA degradation proceed uncoupled from methanogenesis, accumulation of saturated LCFA can be expected. Analysis of the active microbial communities suggests a role for facultative anaerobic bacteria in the initial steps of unsaturated LCFA biodegradation. Understanding this role is now imperative to optimize methane production from LCFA.

Paper de RIP140 en la fisiopatogenia de la adrenoleucodistròfia lligada a l'X.

La adrenoleucodistrofia ligada al X (X-ALD) es un enfermedad neurometabólica fatal caracterizada por una desmielinización cerebral progresiva infantil (CCALD) o por una neurodegeneración de la médula espinal (adrenomieloneuropatía, AMN), insuficiencia adrenal y acumulación de ácidos grasos de cadena muy larga (AGCML) como el ácido hexacosanoico (C26:0) en tejidos. La enfermedad está causada por mutaciones en el gen ABCD1 el cual codifica para un transportador peroxisomoal que importa AGCML. El ratón knockout para Abcd1 (Abcd1-) desarrolla alteraciones en la médula espinal que mimetizan el modelo de enfermedad AMN con inicio de los síntomas a los 20 meses. Previamente, nuestro grupo evidenció mediante análisis de transcriptómica, una desregulación mitocondrial en el modelo murino Abcd1- . En este trabajo demostramos que tanto en el ratón Abcd1- como en la sustancia blanca afectada de pacientes X-ALD hay una depleción mitocondrial. Para poder explicar esta depleción, estudiamos los niveles de un repressor de la biogenesis mitocondrial, RIP140. En cultivo organotípico de cortes de médula espinal observamos un aumento de los niveles proteicos de RIP140 en el ratón Abcd1- y también un aumento mediado por C26:0. Estos resultados indican que la sobreexpresión de RIP140 puede ser la responsable de la depleción mitocondrial presente en el ratón Abcd1- y una posible nueva diana terapèutica para la X-ALD.

ELOVL6 Genetic Variation Is Related to Insulin Sensitivity: A New Candidate Gene in Energy Metabolism

BACKGROUND: The elongase of long chain fatty acids family 6 (ELOVL6) is an enzyme that specifically catalyzes the elongation of saturated and monounsaturated fatty acids with 12, 14 and 16 carbons. ELOVL6 is expressed in lipogenic tissues and it is regulated by sterol regulatory element binding protein 1 (SREBP-1). OBJECTIVE: We investigated whether ELOVL6 genetic variation is associated with insulin sensitivity in a population from southern Spain. DESIGN: We undertook a prospective, population-based study collecting phenotypic, metabolic, nutritional and genetic information. Measurements were made of weight and height and the body mass index (BMI) was calculated. Insulin resistance was measured by homeostasis model assessment. The type of dietary fat was assessed from samples of cooking oil taken from the participants' kitchens and analyzed by gas chromatography. Five SNPs of the ELOVL6 gene were analyzed by SNPlex. RESULTS: Carriers of the minor alleles of the SNPs rs9997926 and rs6824447 had a lower risk of having high HOMA_IR, whereas carriers of the minor allele rs17041272 had a higher risk of being insulin resistant. An interaction was detected between the rs6824447 polymorphism and the intake of oil in relation with insulin resistance, such that carriers of this minor allele who consumed sunflower oil had lower HOMA_IR than those who did not have this allele (P = 0.001). CONCLUSIONS: Genetic variations in the ELOVL6 gene were associated with insulin sensitivity in this population-based study.

Resistance to diet-induced obesity and associated metabolic perturbations in haploinsufficient monocarboxylate transporter 1 mice

The monocarboxylate transporter 1 (MCT1 or SLC16A1) is a carrier of short-chain fatty acids, ketone bodies, and lactate in several tissues. Genetically modified C57BL/6J mice were produced by targeted disruption of the mct1 gene in order to understand the role of this transporter in energy homeostasis. Null mutation was embryonically lethal, but MCT1 (+/-) mice developed normally. However, when fed high fat diet (HFD), MCT1 (+/-) mice displayed resistance to development of diet-induced obesity (24.8% lower body weight after 16 weeks of HFD), as well as less insulin resistance and no hepatic steatosis as compared to littermate MCT1 (+/+) mice used as controls. Body composition analysis revealed that reduced weight gain in MCT1 (+/-) mice was due to decreased fat accumulation (50.0% less after 9 months of HFD) notably in liver and white adipose tissue. This phenotype was associated with reduced food intake under HFD (12.3% less over 10 weeks) and decreased intestinal energy absorption (9.6% higher stool energy content). Indirect calorimetry measurements showed ∼ 15% increase in O2 consumption and CO2 production during the resting phase, without any changes in physical activity. Determination of plasma concentrations for various metabolites and hormones did not reveal significant changes in lactate and ketone bodies levels between the two genotypes, but both insulin and leptin levels, which were elevated in MCT1 (+/+) mice when fed HFD, were reduced in MCT1 (+/-) mice under HFD. Interestingly, the enhancement in expression of several genes involved in lipid metabolism in the liver of MCT1 (+/+) mice under high fat diet was prevented in the liver of MCT1 (+/-) mice under the same diet, thus likely contributing to the observed phenotype. These findings uncover the critical role of MCT1 in the regulation of energy balance when animals are exposed to an obesogenic diet.