Peroxymonocarbonate and Carbonate Radical Displace the Hydroxyl-like Oxidant in the Sod1 Peroxidase Activity under Physiological Conditions

Despite being one of the most important antioxidant defenses, Cu,Zn-superoxide dismutase (Sod1) has been frequently associated with harmful effects, including neurotoxicity. This toxicity has been attributed to immature forms of Sod1 and extraneous catalytic activities. Among these, the ability of Sod1 to function as a peroxidase may be particularly relevant because it is increased in bicarbonate buffer and produces the reactive carbonate radical. Despite many studies, how this radical forms remains unknown. To address this question, we systematically studied hSod1 peroxidase activity in the presence of nitrite, formate, and bicarbonate-carbon dioxide. Kinetic analyses of hydrogen peroxide consumption and of nitrite, formate, and bicarbonate-carbon dioxide oxidation showed that the Sod1-bound hydroxyl-like oxidant functions in the presence of nitrite and formate. In the presence of bicarbonate-carbon dioxide, this oxidant is replaced by peroxymonocarbonate, which is then reduced to the carbonate radical. Peroxymonocarbonate intermediacy was evidenced by (13)C NMR experiments showing line broadening of its peak in the presence of Zn,ZnSod1. In agreement, peroxymonocarbonate was docked into the hSod1 active site, where it interacted with the conserved Arg(143). Also, a reaction between peroxymonocarbonate and Cu(I)Sod1 was demonstrated by stopped-flow experiments. Kinetic simulations indicated that peroxymonocarbonate is produced during Sod1 turnover and not in bulk solution. In the presence of bicarbonate-carbon dioxide, sustained hSod1-mediated oxidations occurred with low steady-state concentrations of hydrogen peroxide (4-10 mu M). Thus, carbonate radical formation through peroxymonocarbonate may be a key event in Sod1-induced toxicity.

Nicorandil protects cardiac mitochondria against permeability transition induced by ischemia-reperfusion

Ischemia followed by reperfusion is known to negatively affect mitochondrial function by inducing a deleterious condition termed mitochondrial permeability transition. Mitochondrial permeability transition is triggered by oxidative stress, which occurs in mitochondria during ischemia-reperfusion as a result of lower antioxidant defenses and increased oxidant production. Permeability transition causes mitochondrial dysfunction and can ultimately lead to cell death. A drug able to minimize mitochondrial damage induced by ischemia-reperfusion may prove to be clinically effective. We aimed to analyze the effects of nicorandil, an ATP-sensitive potassium channel agonist and vasodilator, on mitochondrial function of rat hearts and cardiac HL-1 cells submitted to ischemia-reperfusion. Nicorandil decreased mitochondrial swelling and calcium uptake. It also decreased reactive oxygen species formation and thiobarbituric acid reactive substances levels, a lipid peroxidation biomarker. We thus confirm previous reports that nicorandil inhibits mitochondrial permeability transition and demonstrate that nicorandil inhibits this process by preventing oxidative damage and mitochondrial calcium overload induced by ischemia-reperfusion, resulting in improved cardiomyocyte viability. These results may explain the good clinical results obtained when using nicorandil in the treatment of ischemic heart disease.

Efeitos biológicos dos campos eletromagnéticos de ultra alta freqüência

Vários estudos têm sugerido que seres vivos podem ser suscetíveis aos campos eletromagnéticos (CEMs). Os supostos efeitos dos Campos Eletromagnéticos de Ultra Alta Freqüência (CEMUAFs) em sistemas biológicos são pouco conhecidos. Os relatos de um possível efeito biológico dependente da alteração de estados de oxidação entre pares de radicais sugerem um mecanismo de transdução orgânica para os campos. Outros trabalhos obtiveram alterações na sinalização celular e defesas antioxidantes após a exposição CEMUAFs e, tais alterações, poderiam ser um agente causador de doenças como, por exemplo, a leucemia infantil, esta já correlacionada com a exposição aos CEMs. Desta forma o objetivo deste estudo foi investigar se o CEMUAF (834 MHz) poderia interferir com o balanço oxidativo de planárias e ratos, assim como, estudar a participação de enzimas responsáveis pela hidrólise de nucleotídeos, enzimas estas reconhecidas por serem influenciadas pela ação de radicais livres. As planárias foram expostas por 1, 3 e 6 dias (8 h/dia). Após a exposição foi feito um homogenato de todo o corpo de cada animal. Foi encontrado um aumento na atividade da superóxido desmutase (SOD) e um decréscimo na atividade da catalase (CAT) e na defesa antioxidante não-enzimática (TRAP) após 6 dias de exposição. Adicionalmente, houve um aumento na freqüência de micronúcleos (MN) após 3 e 6 dias de exposição. Não houve alteração nos parâmetros de dano oxidativo a lipídios (TBARS) e proteínas (Carbonil) em nenhum dos tempos de exposição. Estes resultados sugerem um aumento nos níveis de radicais livres e de danos aos ácidos nucléicos. Estudos posteriores deverão determinar se estes efeitos apresentam ou não associações do tipo causa e efeito. Foram utilizados três modelos com ratos. No primeiro modelo, animais com idades de 30, 80 e 210 dias foram expostos por 6 dias (7:30 h/dia). Não foram encontradas mudanças nos parâmetros de TRAP, TBARS e Carbonil em nenhuma das idades expostas ao CEMUAF. Estes resultados sugerem que os tempos de exposição utilizados não foram suficientes para causar alguma mudança perceptível nos parâmetros de estresse oxidativo. No segundo modelo, utilizou-se o sangue e fígado dos neonatos expostos ao CEMUAF ainda no útero de suas mães durante todo o seu desenvolvimento embrionário (8:30 h/dia). Não foram encontradas mudanças em nenhum parâmetro oxidativo. Foi encontrado um aumento na freqüência de MN nas hemácias, sugerindo um efeito genotóxico da irradiação do celular afetando o tecido hematopoiético dos fetos. No terceiro modelo, utilizou-se o sangue de ratos adultos (180 dias) expostos por 12 dias (8:30 h/dia). Os níveis da hidrólise de ATP e ADP estavam aumentados no grupo irradiado. Nenhum efeito foi observado nas atividades da SOD e da CAT, sugerindo nenhuma participação de radicais livres nestes resultados. Ainda são necessários muitíssimos estudos para determinar quais os mecanismos transdutores dos CEMUAFs em sistemas biológicos e de que forma esta interação ocorre, porém estes resultados sugerem: (a) um papel para os radicais livres sobre, pelo menos, alguns dos efeitos atribuídos aos CEMUAFs e (b) que os organismos em fase de formação podem ser mais sensíveis aos campos. Por fim, sugerimos que sistemas biológicos podem sofrer a ação da irradiação com uma quantidade de energia muito menor do que a esperada para promover algum efeito no metabolismo.

Avaliação da influência de substâncias fenólicas e carotenoides na anomalia do epicarpo da goiaba, anelamento

A anomalia do epicarpo da goiaba, comumente relatada por agricultores e técnicos como o anelamento juvenil da goiaba, tem causado preocupação devido à desinformação sobre o assunto. O objetivo deste estudo foi analisar quimicamente as concentrações de substâncias fenólicas e carotenoides na região do epicarpo de goiabas afetadas pelo anelamento, visando a caracterizar essa anomalia previamente relatada. Foram analisadas substâncias fenólicas (taninos, flavonas/flavonóis, antocianinas e fenóis totais) e carotenoides em epicarpos de frutos verdes e maduros de goiabeiras cv. Paluma, com e sem anomalia. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado, sendo estabelecidos seis tratamentos com o epicarpo dos frutos maduro sem anomalia na região inferior (FMSI); frutos maduros sem injuria na região superior (FMSS); frutos verdes sem anomalia na região inferior (FVSI); frutos verdes sem anomalia na região superior (FVSS); frutos verdes com anomalia na região inferior (FVCI); frutos verdes com anomalia na região superior (FVCS). Dentre as substâncias analisadas, os carotenoides, os taninos e os fenóis totais mostram indicativos para a caracterização do anelamento. Tanto substâncias fenólicas quanto carotenoides apresentam propriedades antioxidantes e, dessa forma, poderiam estar relacionadas à defesa antioxidante causada por um fator de estresse ainda desconhecido, que promove o anelamento característico apresentado pelas goiabas.

Butyl hydroxytoluene (BHT)-induced oxidative stress: Effects on serum lipids and cardiac energy metabolism in rats

Recent lines of evidences indicate that several pathological conditions, as cardiovascular diseases, are associated with oxidative stress. In order to validate a butylated hydroxytoluene (BHT)-induced experimental model of oxidative stress in the cardiac tissue and serum lipids, 12 Wistar rats were divided into two groups, a control group and the BHT group, Which received BHT i.p. twice a week (1500 mg/kg body Weight) during 30 days. BHT group presented lower body weight gain and heart weight. BHT induced toxic effects on serum through increased triacylglycerols (TG), VLDL and LDL-cholesterol concentrations. The heart of BHT animals showed alteration of antioxidant defenses and increased concentrations of lipid hydroperoxides, indicating elevated lipoperoxidation. TG concentrations and lactate dehydrogenase activities were elevated in the cardiac Muscle of BHT animals. Thus, long-term administration of BHT is capable to induce oxidative and metabolic alterations similarly to some pathological disorders, constituting an efficient experimental model to health scientific research. (c) 2005 Elsevier GrnbH. All rights reserved.

Effects of N-acetylcysteine on alcohol abstinence and alcohol-induced adverse effects in rats

Alcoholism is rampant in modern society and some antioxidant compound could perhaps be useful to reduce the damage done by alcohol consumption and abstinence. The present study was undertaken to investigate the association of N-acetylcysteine (NAC) intake, alcoholism, and alcohol abstinence on lipid profile, in vivo low-density lipoprotein (LDL) oxidation, oxidative stress, and antioxidant status in serum and liver of rats. Initially, male Wistar 30 rats were divided into two groups: (C, N = 6) given standard chow and water; (E, N = 24) receiving standard chow and aqueous ethanol solution in semi-voluntary research. After 30 days of ethanol exposure, (E) group was divided into four subgroups (N = 6/group): (E-E) continued drinking 30% ethanol solution; (E-NAC) drinking ethanol solution containing 2 g/L NAC (AB) changed ethanol solution to water; (AB-NAC) changed ethanol to aqueous solution 2 g/L NAC. After 15 days of the E-group division, E-E rats had higher serum alanine transaminase, lower body weight, and surface area, despite higher energy intake than C. E-E rats had also lower feed efficiency, dyslipidemia with enhanced triacyl glycerol, very low-density lipoprotein (VLDL), lipid hydroperoxide (LH) and in vivo oxidized-LDL (ox-LDL). AB, E-NAC, and AB-NAC rats ameliorated serum oxidative stress markers and normalized serum lipids. E-E rats had higher hepatic LH and lower reduced glutathione (GSH)/oxidized glutathione (GSSG) ratio than C, indicating hepatic oxidative stress. AB and E-NAC rats normalized hepatic LH, GSSG, and the GSH/GSSG ratio, compared to E-E. AB-NAC rats had the lowest serum ox-LDL, hepatic LH levels, and the highest GSH reductase activity in hepatic tissue. In conclusion, the present study brought new insights into alcohol consumption, because ethanol exposure enhanced serum in vivo ox-LDL, as well as serum and hepatic oxidative stress. N-acetylcysteine offers promising therapeutic value to inhibit ethanol-induced adverse effects. Ethanol withdrawal had beneficial effects on serum lipids, but was more effective when coupled with NAC supplementation. Ethanol abstinence and NAC intake interact synergistically, improving serum lipids and hepatic antioxidant defenses. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

The influence of hydroxyurea on oxidative stress in sickle cell anemia

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Diabetes mellitus triggers oxidative stress in the liver of alloxan-treated rats: A mechanism for diabetic chronic liver disease

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Metabolic profile and genotoxicity in obese rats exposed to cigarette smoke

Objective Experimental studies have shown that exposure to cigarette smoke has negative effects on lipid metabolism and oxidative stress status. Cigarette smoke exposure in nonpregnant and pregnant rats causes significant genotoxicity (DNA damage). However, no previous studies have directly evaluated the effects of obesity or the association between obesity and cigarette smoke exposure on genotoxicity. Therefore, the aim of the present investigation was to evaluate DNA damage levels, oxidative stress status and lipid profiles in obese Wistar rats exposed to cigarette smoke. Design and Methods Female rats subcutaneously (sc) received a monosodium glutamate solution or vehicle (control) during the neonatal period to induce obesity. The rats were randomly distributed into three experimental groups: control, obese exposed to filtered air, and obese exposed to tobacco cigarette smoke. After a 2-month exposure period, the rats were anesthetized and killed to obtain blood samples for genotoxicity, lipid profile, and oxidative stress status analyses. Results The obese rats exposed to tobacco cigarette smoke presented higher DNA damage, triglycerides, total cholesterol, free fatty acids, VLDL-c, HDL-c, and LDL-c levels compared to control and obese rats exposed to filtered air. Both obese groups showed reduced SOD activity. These results showed that cigarette smoke enhanced the effects of obesity. Conclusion In conclusion, the association between obesity and cigarette smoke exposure exacerbated the genotoxicity, negatively impacted the biochemical profile and antioxidant defenses and caused early glucose intolerance. Thus, the changes caused by cigarette smoke exposure can trigger the earlier onset of metabolic disorders associated with obesity, such as diabetes and metabolic syndrome. Copyright © 2012 The Obesity Society.

Detecção dos efeitos subletais da exposição a óleos lubrificantes automativos em Tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus, Linneaus, 1758, Cichlidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Alterações hematológicas e bioquímicas em uma população de Phrynops geoffroanus (Schweigger, 1812) em reposta a estressores ambientes

Pós-graduação em Genética - IBILCE

Avaliação de biomarcadores bioquímicos em tilápias (Oreochromis niloticus) expostos a óleo diesel e biodiesel

Pós-graduação em Química - IBILCE

Impacto da mistura de amaranto adicionada de arroz na proporção de 30/70% sobre a defesa antioxidante de ratos desnutridos

A desnutrição, altamente prevalente em países em desenvolvimento, é um mau antigo que aflige a humanidade. Apresenta-se como um estado de deficiência alimentar, com déficit global de proteínas e calorias, provocando menor aporte de nutrientes às células. Alguns estudos têm mostrado evidências de interação entre desnutrição e estresse oxidativo, ocasionado pelo acúmulo de espécies reativas de oxigênio que causam danos à estrutura das biomoléculas em decorrência da desregulação entre a produção de oxidante e a depleção das defesas antioxidantes. Nesse estudo foi avaliada a utilização da farinha instantânea de amaranto adicionada de arroz na proporção de 30/70% como suplemento alimentar da dieta de base do paraense usada como modelo de indução da desnutrição experimental em ratos sobre o estresse oxidativo dos animais desnutridos comparados aos controles e aos tratados com a dieta suplementada. A dieta modelo de desnutrição (DBR-PA) foi confeccionada respeitando-se as quantidades dos alimentos consumidos rotineiramente pela população do Pará, segundo inquérito alimentar realizado na década de 70 por pesquisadores da Universidade Federal do Pará, enquanto que, a dieta utilizada como tratamento foi elaborada adicionando-se a DBRPA 30% da farinha de amaranto. As análises da composição centesimal e o perfil de aminoácidos foram realizados de acordo com as normas do Instituto Adolfo Lutz (1995) e por espectrofotometria atômica. A dieta controle foi utilizada na forma que é comercializada. Para realização do estudo utilizou-se animais no pós parto imediato de mães alimentadas na gestação com dieta controle para ratos (22% de proteínas), com peso mínimo de 6 g ao nascer. No pós parto imediato as ratas mães foram divididas em 3 grupos a saber: grupo controle (22% de proteínas); grupo desnutridos (DBR-PA contendo 7,8% de proteínas) grupo 3 tratados (DBR-PA+AA) suplementada com a farinha instantânea de amaranto contendo 11,33%). No pós desmame os animais foram separados e em gaiolas individuais receberam a dieta materna específica de cada grupo até os 60 dias de vida, quando foram sacrificados e realizada a coleta de sangue para as dosagens bioquímicas (colesterol total e frações, valores hemogramas (hematimetria, leucograma e plaquetas), níveis de peroxidação lipídica e atividade da catalase. Após a coleta do sangue os animais foram submetidos à exerese do fígado para posterior análise histopatológica. Os resultados revelaram que a dieta indutora da desnutrição é um modelo de desnutrição grave comum na região norte, é hipoproteica, normocalórica, com aminoácido limitante (metionina), promoveu perda de peso nos animais desde o período de aleitamento com acentuado perda de peso nas ratas mãe e nos filhotes aos desmame (21 dias), aos 28 e 60 dias de vida (p <0,05) quando comparados aos animais tratados com amaranto e aos controles. A dieta suplementada com a farinha extrusada de amaranto promoveu ganho de peso no período do aleitamento tanto nas ratas mães (p<0,05) como nos filhotes a partir do 14º dias de uso da mesma ( p<0,05), aos 21 dias (desmame)(p<0,05) aos 28 ( p< 0,05)e 60º dias de vida (p<0,05). Os animais desnutridos consumiram mais dieta em todos os momentos avaliados quando comparados aos tratados e controles (p<0,05). Não foi observada diferença entre os grupos nos valores bioquímicos de hematimetria, leucograma, plaquetas, colesterol total e frações. Os níveis de peroxidação lipídica não apresentaram diferença estatística entre os grupos. A atividade da catalase foi maior no grupo tratado com a suplementação da farinha de amaranto quando comparado aos desnutridos.Os animais tanto os tratados com amaranto como os desnutridos apresentaram esteatose hepática e processo inflamatório dos hepatócitos.O estudo mostrou que a desnutrição imposta não ocasionou estresse oxidativo, porém a diminuição da atividade da catalase nos animais desnutridos pode ter sido ocasionado pela diminuição da síntese da catalase.

Vitamina E no plasma de recém-nascidos de pré-termo de muito baixo peso no primeiro mês de vida. Relação com a vitamina E recebida

Pós-graduação em Pediatria - FMB

Marcadores de estresse oxidativo em pacientes com malária por Plasmodium vivax, durante o tratamento com primaquina e cloroquina

No Brasil, o P. vivax representa a maioria dos casos de malária, totalizando quase 90% dos registros nos estados da Amazônia Legal. Vários estudos objetivaram compreender a relação do estresse oxidativo nos pacientes infectados pelo Plasmodium spp com as respostas clínica e parasitológica, pois o papel protetor ou deletério das espécies reativas de oxigênio e nitrogênio geradas por diferentes mecanismos no decurso da infecção é controverso na fisiopatogenia da malária humana. Entretanto, não há estudos que associem os danos oxidativos e as defesas antioxidantes do hospedeiro na malária vivax não complicada na Amazônia. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar marcadores de estresse oxidativo no decorrer da fase aguda da malária por P. vivax, caracterizando o envolvimento das vias redox, a resposta do hospedeiro humano e a influência da quimioterapia, a fim de testar as hipóteses que os biomarcadores de estresse oxidativo não são alterados no decurso da fase aguda da malária vivax não complicada e a introdução da quimioterapia não contribui para o estresse oxidativo nestes sujeitos. Foi realizado estudo quantitativo longitudinal de casos constituídos por 38 sujeitos com malária por P. vivax adultos, de ambos os gêneros, os quais foram analisados antes, durante e após a instituição da terapia (D0, D2 e D7), comparados a grupo controle de 15 voluntários saudáveis, pareados por gênero e idade. Foram determinados por técnicas espectrofotométricas os teores de metemoglobina, a peroxidação lipídica, a capacidade antioxidante não enzimática total, a atividade da superóxido dismutase, os níveis eritrocitários de glutationa reduzida e da glutationa total plasmática. Comparado ao grupo controle, de maneira significativa, os teores de glutationa reduzida (p=0,004) foram inferiores e a peroxidação lipídica (p<0,001) foi superior, respectivamente. Entretanto, alterações significativas não foram observadas nos teores de metemoglobina, na capacidade antioxidante não enzimática total e na atividade da superóxido dismutase comparados ao grupo controle. Entretanto, com o decorrer do tratamento foram notados aumento significativo dos teores de metemoglobina (p<0,001) e da atividade da superóxido dismutase (p=0,038); porém os níveis de glutationa reduzida eritrocitária estava reduzidos (p=0,007). Além disso, não houve alterações significativas nos níveis da capacidade antioxidante não enzimática total e da glutationta total plasmática com a introdução dos antimaláricos. O nível de estresse oxidativo não foi obtido, uma vez que não foi significativa a correlação da peroxidação lipídica com a capacidade antioxidante não enzimática total durante o tratamento. Conclui-se que o aumento da peroxidação lipídica resultante do dano oxidativo foi contraposto pelo consumo de glutationa eritrocitária antes da introdução da terapia, sugerindo a participação das vias redox na malária vivax não complicada. A instituição da quimioterapia, provavelmente, interferiu no ciclo redox intraeritrocitário, o que foi caracterizado pelo continuo aumento da metemoglobina e da atividade da superóxido dismutase, bem como pela redução dos teores de glutationa reduzida nos eritrócitos.