Putrescine Reduces Antibiotic-Induced Oxidative Stress as a Mechanism of Modulation of Antibiotic Resistance in Burkholderia cenocepacia

Communication of antibiotic resistance among bacteria via small molecules is implicated in transient reduction of bacterial susceptibility to antibiotics, which could lead to therapeutic failures aggravating the problem of antibiotic resistance. Released putrescine from the extremely antibiotic resistant bacterium Burkholderia cenocepacia protects less resistant cells from different species against the antimicrobial peptide polymyxin B (PmB). Exposure of B. cenocepacia to sub-lethal concentrations of PmB and other bactericidal antibiotics induce reactive oxygen species (ROS) production and expression of the oxidative stress response regulator OxyR. We evaluated whether putrescine alleviates antibiotic-induced oxidative stress. The accumulation of intracellular ROS such as superoxide ion and hydrogen peroxide was assessed fluorometrically with dichlorofluorescein diacetate, while the expression of OxyR and putrescine synthesis enzymes was determined in luciferase assays using chromosomal promoter-lux reporter system fusions. We evaluated wild type and isogenic deletion mutant strains with defects in putrescine biosynthesis after exposure to sub-lethal concentrations of PmB and other bactericidal antibiotics. Exogenous putrescine protected against oxidative stress induced by PmB and other antibiotics, whereas reduced putrescine synthesis resulted in increased ROS generation, and a parallel increased sensitivity to PmB. Of the 3 B. cenocepacia putrescine synthesizing enzymes, PmB induced only BCAL2641, an ornithine decarboxylase. This study exposes BCAL2641 as a critical component of the putrescine-mediated communication of antibiotic resistance, and as a plausible target for designing inhibitors that would block the communication of such resistance among different bacteria, ultimately reducing the window of therapeutic failure in treating bacterial infections.

Two potential clinical applications of the alkaline single-cell gel electrophoresis assay .1. Human bladder washings and transitional cell carcinoma of the bladder .2. Human sperm and male infertility

Part 1: The alkaline single-cell gel electrophoresis (comet) assay was used to analyse the integrity and DNA content of exfoliated cells extracted from bladder washing specimens from 9 transitional cell carcinoma patients and 15 control patients. DNA damage, as expressed by % tail DNA and tail moment values, was observed to occur in cells from both control and bladder cancer samples. The extent of the damage was, however, found to be significantly greater in the cancer group than in the control group. Comet optical density values were also recorded for each cell analysed in the comet assay and although differences observed between tumour grades were not found to be statistically significant, the mean comet optical density value was observed to be greater in the cancer group than in the control population studied, These preliminary results suggest that the comet assay may have potential as a diagnostic tool and as a prognostic indicator in transitional cell carcinoma, Part 2: Baseline DNA damage in sperm cells from 13 normozoospermic fertile males, 17 normozoospermic infertile males and 11 asthenozoospermic infertile males were compared using a modified alkaline comet assay technique. No significant difference in the level of baseline DNA damage was observed between the 3 categories of sperm studied; however the untreated sperm cells were observed to display approximately 20% tail DNA. This is notably higher than the background DNA damage observed in somatic cells where the % tail DNA is normally less than 5%. Sperm from the 3 groups of men studied were also compared for sensitivity to DNA breakage, using the modified alkaline comet assay, following X-ray irradiations (5, 10 and 30 Gy) and hydrogen peroxide treatments (40, 100 and 200 mu M). Significant levels of X-ray-induced damage were found relative to untreated control sperm in the two infertile groups following 30 Gy irradiation. Significant damage in hydrogen peroxide-treated sperm was observed in sperm from fertile samples, at 200 mu M and in infertile samples at 100- and 200-mu M doses relative to controls. These results therefore indicate that fertile sperm samples are more resistant to X-ray- and hydrogen peroxide-induced DNA breakage than infertile samples. Further studies involving greater numbers of individuals are currently in progress to confirm these findings.

Characterisation of UK and Irish Cold-Pressed Rapeseed Oils in Relation to Quality Indices and Constituents.

Cold-pressed rapeseed oil (CPRSO) is produced when seeds from an oilseed rape crop are mechanically crushed whilst at a low temperature. CPRSO’s popularity is rapidly expanding and is now produced in most Northern European countries including both N.Ireland and ROI. The CPRSO industry is still relatively new and therefore not as widely researched as other high quality oils. Fifteen CPRSO from The UK, Ireland and France were examined to determine characteristic differences between the oils. Two samples of extra-virgin olive oil and two samples of refined rapeseed oil were also included in the investigation to assess performance against market competitors. The antioxidant potential of the oils was assessed using the ABTS and DPPH radical scavenging assays. Both unexpectedly showed that refined rapeseed oil had the highest potential whilst there was significant difference between many of the CPRSO’s. The acid value (ACOS method Cd 3d-63) ranged widely from 0.47-3.41. To predict the stability during storage, an accelerated oxidation test was carried out where the oils were placed in an oven (60°C) and peroxide value was monitored. The results showed extra-virgin olive oil underwent the least oxidation during the trial. The refined rapeseed oil suffered the worst levels of oxidation whilst the CPRSO’s performed similarly but with some variation. Fatty acid composition was investigated with GC-MS and some of the major fatty acids were found to differ significantly between producers. Minor compound analysis was achieved with extraction and identification through HPLC. All results are critically discussed and compared to relevant published studies.

A new generation of biocides for control of crustacea in fish farms

Farming of salmon has become a significant industry in many countries over the past two decades. A major challenge facing this sector is infestation of the salmon by sea lice. The main way of treating salmon for such infestations is the use of medicines such as organophosphates, pyrethrins, hydrogen peroxide or benzoylphenyl ureas. The use of these medicines in fish farms is, however, highly regulated due to concerns about contamination of the wider marine environment. In this paper we report the use of photochemically active biocides for the treatment of a marine copepod, which is a model of parasitic sea lice. Photochemical activation and subsequent photodegradation of PDAs may represent a controllable and environmentally benign option for control of these parasites or other pest organisms in aquaculture. 

Synthesis of visible-light-activated yellow amorphous TiO2 photocatalyst

Visible-light-activated yellow amorphous TiO₂ (yam- TiO ₂) was synthesised by a simple and organic-free precipitation method. TiN, an alternative precursor for TiO₂ preparation, was dissolved in hydrogen peroxide under acidic condition (pH∼1) adjusted by nitric acid. The yellow precipitate was obtained after adjusting pH of the resultant red brown solution to 2 with NH₄OH. The BET surface area of this sample was 261 m²/g. The visible light photoactivity was evaluated on the basis of the photobleaching of methylene blue (MB) in an aqueous solution by using a 250 W metal halide bulb equipped with UV cutoff filter (λ>420 nm) under aerobic conditions. Yam- TiO₂ exhibits an interesting property of being both surface adsorbent and photoactive under visible light. It was assigned to the η²-peroxide, an active intermediate form of the addition of H₂O₂ into crystallined TiO₂ photocatalyst. It can be concluded that an active intermediate form of titanium peroxo species in photocatalytic process can be synthesised and used as a visible-light-driven photocatalyst

Effect of polyethylenimine, a cell permeabilizer, on the photosensitized destruction of algae by methylene blue and nuclear fast red

The present study reports the effect a cell permeabilizer, polyethylenimine (PEI) has on the photodynamic effect of methylene blue (MB) and nuclear fast red (NFR) in the presence of hydrogen peroxide (H₂O₂). The photosensitized destruction of the algae Chlorella vulgaris under irradiation with visible light is examined. The photodynamic effect was investigated under aerobic and anaerobic conditions. The presence of a permeabilizer during the photosensitized destruction of C. vulgaris does not enhance the activity of the MB, MB/H₂O₂ system or the NFR, NFR/H₂O ₂ system under aerobic conditions. However under anaerobic conditions we have determined that when a cell permeabilizer was added to the MB/H ₂O₂ system, the photosensitized destruction of C. vulgaris proceeded via a combination of Type I and Type II mechanisms. The presence of PEI enforces MB/H₂O₂ to be active toward the destruction of C. vulgaris whether oxygen is present or absent. Under aerobic and anaerobic conditions the activity of NFR was suppressed in the presence of PEI as a result of electrostatic interactions between the photosensitizer and the cell permeabilizer. The decrease in fluorescence recorded is indicative of destruction of the chlorophyll a pigment. 

Evaluation of La1−xSrxMnO3 (0 ≤ x < 0.4) synthesised via a modified sol–gel method as mediators for magnetic fluid hyperthermia

A range of lanthanum strontium manganates (La1−xSrxMnO3–LSMO) where 0 ≤ x < 0.4 were prepared using a modified peroxide sol–gel synthesis method. The magnetic nanoparticle (MNP) clusters obtained for each of the materials were characterised using scanning electron microscopy (SEM), X-ray powder diffraction (XRD) and infra-red (IR) spectroscopy in order to confirm the crystalline phases, crystallite size and cluster morphology. The magnetic properties of the materials were assessed using the Superconducting quantum interference device (SQUID) to evaluate the magnetic susceptibility, Curie temperature (Tc) and static hysteretic losses. Induction heating experiments also provided an insight into the magnetocaloric effect for each material. The specific absorption rate (SAR) of the materials was evaluated experimentally and via numerical simulations. The magnetic properties and heating data were linked with the crystalline structure to make predictions with respect to the best LSMO composition for mild hyperthermia (41 °C ≤ T ≤ 46 °C). La0.65Sr0.35MnO3, with crystallite diameter of 82.4 nm, (agglomerate size of ∼10 μm), Tc of 89 °C and SAR of 56 W gMn−1 at a concentration 10 mg mL−1 gave the optimal induction heating results (Tmax of 46.7 °C) and was therefore deemed as most suitable for the purposes of mild hyperthermia, vide infra.

Comparison of granulometric methods and sampling strategies used in marine habitat classification and Ecological Status assessment

Sediment particle size analysis (PSA) is routinely used to support benthic macrofaunal community distribution data in habitat mapping and Ecological Status (ES) assessment. No optimal PSA Method to explain variability in multivariate macrofaunal distribution has been identified nor have the effects of changing sampling strategy been examined. Here, we use benthic macrofaunal and PSA grabs from two embayments in the south of Ireland. Four frequently used PSA Methods and two common sampling strategies are applied. A combination of laser particle sizing and wet/dry sieving without peroxide pre-treatment to remove organics was identified as the optimal Method for explaining macrofaunal distributions. ES classifications and EUNIS sediment classification were robust to changes in PSA Method. Fauna and PSA samples returned from the same grab sample significantly decreased macrofaunal variance explained by PSA and caused ES to be classified as lower. Employing the optimal PSA Method and sampling strategy will improve benthic monitoring. © 2012 Elsevier Ltd.

Síntese e aplicações catalíticas na funcionalização de alcanos de novos compostos com polioxometalatos e catiões orgânicos

A presente dissertação, que no seu conjunto se propõe apresentar o estudo de oxidação de compostos orgânicos com peróxido de hidrogénio na presença dos aniões do tipo Keggin, mono-substituídos por MnIII e FeIII, sob a forma de sais de tetra-n-butilamónio (TBA) e suportados em matriz de sílica funcionalizada, enquanto vital método de obtenção de importante precursores de síntese orgânica, tem na sua base o trabalho de Doutoramento desenvolvido no Departamento de Química da Universidade de Aveiro. Os compostos preparados e testados em sistema homogéneo foram os sais de TBA dos aniões de Keggin, de fórmula geral [XW11M(H2O)O39]n-, onde X = P, Si ou B e M = MnIII e FeIII. Em sistema heterogéneo foram testados diferentes materiais, que diferem entre si na matriz de sílica. Assim, fez-se a heterogeneização de [PW11Fe(H2O)O39]4- em sílica funcionalizada com catiões de césio e grupos propilamónio; [BW11Fe(H2O)O39]6- e [SiW11Fe(H2O)O39]5- foram imobilizados em sílica contendo grupos aminopropilo e o anião [PW11Mn(H2O)O39]4- foi suportado em sílica quimicamente modificada com grupos alquilamónio. Os substratos orgânicos estudados incluem o 1H-indeno, 1,2-di-hidronaftaleno, etilbenzeno, cumeno, p-cimeno, sec-butilbenzeno, 1- e 2-etilnaftaleno, cis-cicloocteno e ciclooctano. Paralelamente usaram-se alguns outros substratos, quando necessário obter esclarecimentos mecanísticos. A tese assenta numa estrutura composta por 7 capítulos. Na primeira, faz-se uma abordagem aos polioxometalatos e às reacções de oxidação de hidrocarbonetos, com particular destaque no uso de polioxometalatos em catálise oxidativa e também no uso de peróxido de hidrogénio como oxidante. A eficiência catalítica dos aniões de Keggin mono substituídos por MnIII e FeIII, em sistema homogéneo foi avaliada na oxidação de compostos orgânicos característicos, nomeadamente de ciclo-alcenilbenzenos, alquilbenzenos, ciclo-alquilbenzenos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos com H2O2, em acetonitrilo. Os resultados destes estudos encontram-se descritos nos capítulos dois, três e quatro desta tese. Estes compostos mostraram-se catalisadores eficientes e selectivos para a oxidação de alcanos e alcenos. O quinto capítulo da tese prossegue com a síntese, caracterização e eficiência catalítica dos polioxotungstatos referidos anteriormente imobilizados numa matriz de sílica funcionalizada com iões césio (SiO2-Cs), grupos aminopropilo (SiO2–(CH2)3NH2) ou trietilpropilamónio (SiO2-(CH2)3N(Et)3). A actividade catalítica destes compostos foi estudada utilizando o cis-cicloocteno e ciclooctano como substratos padrão. A oxidação de cis-clicoocteno originou o epóxido com 100% de selectividade e o catalisador foi reutilizado durante 4 ciclos com elevada eficiência. No sexto capítulo, são descritas as metodologias experimentais de síntese dos novos compostos, as condições catalíticas, a instrumentação e demais métodos e procedimentos usados. No sétimo e último capítulo, tecem-se as conclusões finais e apresentam-se algumas perspectivas de trabalho futuro utilizando o sistema, POM/H2O2, usado neste trabalho.

The role of environmental stress on protein synthesis fidelity

Estudos recentes estabelecem uma ligação entre erros na tradução do mRNA e cancro, envelhecimento e neurodegeneração. RNAs de transferência mutantes que introduzem aminoácidos em locais errados nas proteínas aumentam a produção de espécies reactivas de oxigénio e a expressão de genes que regulam autofagia, ribofagia, degradação de proteínas não-funcionais e protecção contra o stress oxidativo. Erros na tradução do mRNA estão portanto relacionados com stress proteotóxico. Sabe-se agora que o mecanismo de toxicidade do crómio está associado à diminuição da fidelidade de tradução e à agregação de proteínas com malformações que destabilizam a sua estrutura terciária. Desta forma, é possível que os efeitos do stress ambiental ao nível da degeneração celular possam estar relacionados com a alteração da integridade da maquinaria da tradução. Neste estudo procedeu-se a uma avaliação alargada do impacto do stress ambiental na fidelidade da síntese de proteínas, utilizando S. cerevisiae como um sistema modelo. Para isso recorreu-se a repórteres policistrónicos de luciferase que permitiram quantificar especificamente a supressão de codões de terminação e o erro na leitura do codão AUG em células exposta a concentações não letais de metais pesados, etanol, cafeína e H2O2. Os resultados sugerem que a maquinaria de tradução é na generalidade muito resistente ao stress ambiental, devido a uma conjugação de mecanismos de homeostase que muito eficientemente antagonizam o impacto negativo dos erros de tradução. A nossa abordagem quantitativa permitiu-nos a identificar genes regulados por uma resposta programada ao stress ambiental que são também essenciais para mitigar a ocorrência de erros de tradução, nomeadamente, HSP12, HSP104 e RPN4. A exposição prolongada ao stress ambiental conduz à saturação dos mecanismos de homeostase, contribuindo para a acumulação de proteínas contendo erros de tradução e diminuindo a disponibilidade de proteínas funcionais directamente envolvidas na manutenção da fidelidade de tradução e integridade celular. Ao contrário de outras Hsps, a Hsp12p adopta normalmente uma localização membranar em condições de stress, que pode modular a fluidez e estabilidade membranar, sugerindo que a membrana plasmática é um alvo preferencial da perda de fidelidade da tradução. Para melhor compreender as respostas celulares aos erros de tradução, células contendo deleções em genes codificadores das Hsps foram transformadas com tRNAs mutantes que introduzem alterações no proteoma. Os nossos resultados demonstram que para além da resposta geral ao stress, estes tRNAs induzem alterações a nível do metabolismo celular e um aumento de aminoacilação com Metionina em vários tRNAs, sugerindo um mecanismo de protecção contra espécies reactivas de oxigénio. Em conclusão, este estudo sugere um papel para os erros de tradução na gestão de recursos energéticos e na adaptação das células a ambientes desfavoráveis.

Characterization of bioactive compounds of dealcoholized wine: valuation of distillation process

O vinho tinto é uma importante fonte de compostos fenólicos com atividade antioxidante e que estão relacionados com a prevenção de doenças cardiovasculares e cancro. Estes compostos são um sub-produto do processo de destilação vínica utilizado para produzir aguardente necessária para a produção de Vinho do Porto. Esta tese tem como objetivo valorizar os compostos fenólicos resultantes das destilarias de vinho, através do estudo da sua composição, das interações com o material polimérico do vinho, da sua estabilidade durante o armazenamento e avaliação dos seus potenciais efeitos biológicos in vitro. Isto irá permitir definir aplicações para estes compostos como ingredientes alimentares com propriedades funcionais. Dois vinhos tintos (RW1 e RW2) foram utilizados como fonte de compostos fenólicos. A fim de estudar estes compostos, cada vinho foi evaporado à pressão atmosférica, permitindo obter o respetivo vinho desalcolizado (DW1 e DW2). Os polissacarídeos e compostos fenólicos presentes nos vinhos desalcolizados foram fracionados por extração em fase sólida utilizando cartuchos C18 sep-pak. A fração hidrofóbica, rica em compostos fenólicos, foi separada em frações ricas em ácidos fenólicos, em procianidinas e em antocianinas, as quais foram usadas para avaliar a sua contribuição para a atividade antioxidante total e caracterização fenólica detalhada dos DW. Foram obtidas quantidades comparáveis de compostos fenólicos totais (1.3 g/L para RW1 e DW1, e 3.1 para RW2 e DW2), de taninos (1.2 g/L para RW1 e DW1 e 1.6 para RW2 e DW2) e de antocianinas (0.24 g/L para RW1 e DW1 e 0.41 para RW2 e DW2) para os vinhos e para os respetivos vinhos desalcolizados. A determinação da atividade antioxidante de RW e DW pelos métodos do DPPH e ABTS também originou valores semelhantes, permitindo inferir que o processo de destilação realizado não promoveu uma perda relevante de compostos fenólicos. A atividade antioxidante total de vinho deveu-se essencialmente à fração rica em antocianinas. Os dois DW foram dialisados para se obter o material polimérico dos vinhos (WPM1 e WPM2). O WPM1 e WPM2 apresentavam 1.1 e 1.3 g/L de material sólido, respetivamente. O WPM (WPM1 e WPM2) era composto por polissacarídeos (31 e 36%), proteínas (10 e 12%) e também por compostos fenólicos (32 e 43%). A análise de açúcares mostrou que as manoproteínas e as arabinogalactanas eram os principais polissacarídeos presentes. A extração do WPM com metanol deu origem a um material insolúvel em metanol (PMi) e a uma fração solúvel em metanol, que continuava a conter hidratos de carbono e compostos fenólicos, mostrando uma forte interação entre estes compostos. Para determinar a energia de ativação (Ea) da libertação dos compostos fenólicos de fracções de material polimérico do vinho, foram realizadas diálises do DW, WPM e PMi, utilizando-se quatro concentrações diferentes, a cinco temperaturas (5-40 °C). O valor da Ea foi 25 para o WPM e 61 kJ/mol para o PMi, mostrando que os compostos fenólicos do vinho podem estar associados de forma diferente à matriz polimérica e que uma fração pode estar, ainda, fortemente associada a esta matriz. A fim de avaliar a possível existência de interações seletivas com os compostos fenólicos, o WPM foi fracionado, permitindo a obtenção de uma fração rica em manoproteínas (MP), através de uma cromatografia de afinidade com concanavalina A e 3 frações ricas em arabinogalactanas (AG0, AG1 e AG2) obtidas por cromatografia de troca aniónica. Foi avaliada a difusão de nove antocianinas monoméricas através de uma membrana de diálise, em presença do WPM, e das frações ricas em MP e em AG. A diálise dos compostos fenólicos livres do vinho foi realizada como ensaio em branco. Todas as frações poliméricas mostraram capacidade para reter as antocianinas, embora em diferente extensão. Foi observada uma capacidade de retenção maior para as antocianinas acilglucosiladas do que para as antocianinas glucosiladas. A fração rica em AG teve uma maior contribuição para a capacidade de retenção das antocianinas pelo material polimérico vinho do que a fração rica em MP, principalmente quando as antocianinas estavam acetiladas. Com o objetivo de estudar formas para preservar, a longo prazo, as propriedades antioxidantes dos compostos fenólicos, o extrato de compostos fenólicos (PCE), em pó, foi armazenado em diferentes condições de luz e atmosfera, à temperatura ambiente durante 1 ano. Observou-se que o PCE armazenado no escuro, dentro de um exsicador sob atmosfera de azoto, preservou 95% da atividade antioxidante inicial. Também foram avaliadas as melhores condições para preservar as antocianinas quando em solução, armazenadas a duas temperaturas (5 e 30 ºC) durante 3 meses. A adição de 0.5 g/L de uma fração rica em polissacarídeos a um vinho armazenado a 30 ºC promoveu a proteção das antocianinas, especialmente das antocianinas cumaroiladas. Os potenciais efeitos biológicos dos compostos fenólicos foram avaliados em diferentes sistemas celulares in vitro utilizando as seguintes frações: WPM, WPS (polissacarídeos do vinho), WPC (compostos fenólicos do vinho), PA-E (fração rica em ácidos fenólicos), PR-E (fração rica em procianidinas) e APP-E (fração rica em antocianinas e procianidinas poliméricas). Foi observada uma maior viabilidade celular quando as células do carcinoma do cólon HT-29 foram expostas a dois agentes oxidantes (radiação UV e H2O2) em presença das frações PR-E e APP-E. Além disso, os extratos WPS, WPC, PR-E e APP-E mostraram propriedades anti-inflamatórias, avaliadas pela inibição da produção de NO por células de macrófagos RAW264.7, sendo o extrato APP-E (0.19 mg/mL) o que exibiu a maior capacidade anti-inflamatória. A fim de elucidar as propriedades antioxidantes dos extratos do vinho em células humanas, os glóbulos vermelhos (RBC) foram selecionados como um modelo metabolicamente simples. Os extratos WPM, WPS, WPC, PR-E, e APP-E mostraram efeito anti-hemolítico para a hemólise dos RBC provocada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2) e pelo di-hidrocloreto de 2,2'-azo-bis(2-diaminopropano) (AAPH). Os resultados obtidos permitem concluir que o processo de desalcoolização dos vinhos à pressão atmosférica, preservou as principais características antioxidantes dos compostos fenólicos. Estes compostos podem contribuir para a defesa das células contra agentes oxidantes, nomeadamente por terem um potencial de atividades anti-inflamatória e anti-hemolítica, promovendo a viabilidade celular. A interação dos compostos fenólicos do vinho com o material polimérico permite inferir uma dosagem contínua e gradual das antocianinas vinho tinto após a sua ingestão, contribuindo para um período mais longo da sua exposição e, como consequência, dos seus potenciais benefícios para a saúde.

Biological membranes : biophysical properties and aquaporin function

Tese de doutoramento, Farmácia (Bioquímica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Influência do peróxido e do uso de diferentes substâncias de combate à dor na inflamação e na expressão de neuropeptídeos pró-inflamatórios após o tratamento clareador

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

Influência da espessura do substrato dental sobre a eficácia clareadora e citotoxicidade de diferentes protocolos de clareamento

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Cellular polarity in aging: role of redox regulation and nutrition

Cellular polarity concerns the spatial asymmetric organization of cellular components and structures. Such organization is important not only for biological behavior at the individual cell level, but also for the 3D organization of tissues and organs in living organisms. Processes like cell migration and motility, asymmetric inheritance, and spatial organization of daughter cells in tissues are all dependent of cell polarity. Many of these processes are compromised during aging and cellular senescence. For example, permeability epithelium barriers are leakier during aging; elderly people have impaired vascular function and increased frequency of cancer, and asymmetrical inheritance is compromised in senescent cells, including stem cells. Here, we review the cellular regulation of polarity, as well as the signaling mechanisms and respective redox regulation of the pathways involved in defining cellular polarity. Emphasis will be put on the role of cytoskeleton and the AMP-activated protein kinase pathway. We also discuss how nutrients can affect polarity-dependent processes, both by direct exposure of the gastrointestinal epithelium to nutrients and by indirect effects elicited by the metabolism of nutrients, such as activation of antioxidant response and phase-II detoxification enzymes through the transcription factor nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2). In summary, cellular polarity emerges as a key process whose redox deregulation is hypothesized to have a central role in aging and cellular senescence.