Untersuchungen über die Redoxregulation der Glutathionsynthese und Charakterisierung von Glutaredoxinen in Spinat

Die an der Glutathionsynthese im Chloroplasten von Spinatblättern beteiligten Enzyme sind auf eine lichtabhängige Regulation durch Thioredoxine (Trx) und Glutaredoxine (Grx) hin untersucht worden. Dazu wurde eine neue, vereinfachte Methode zur Aktivitätsbestimmung für die gamma-Glutamylcystein- und Glutathionsynthetase auf der Kapillarelektrophorese entwickelt. Untersuchungen mit den homologen Thioredoxinen Trx m und Trx f aus Spinatchloroplasten und mit dem E.coli Trx und E.coli Grx 1 zeigten, dass bei beiden Enzymen keine Redoxmodulation durch diese Proteine stattfindet. Weitere Untersuchungen mit der Glutathionsynthetase zeigten keinen Einfluss von Dithiothreit, Sulfit-Ionen und Ascorbat auf die Enzymaktivität. Nur H2O2, in unphysiologischen Konzentrationen, bewirkte eine leichte Abnahme der Ausgangsaktivität. Im Fall der gamma-Glutamylcysteinsynthetase konnten verschiedene Einflüsse ausgemacht werden. So war mit Dithiothreit und H2O2 bei niedrigen Konzentrationen eine Stimulation und bei höheren Konzentration eine Inhibition der Enzymaktivität festzustellen: Sulfit-Ionen zeigten eine starke Stimulierung der gamma-Glutamylcysteinsynthetase über einen weiten Konzentrationsbereich, wobei eine starke pH-Wert-Abhängigkeit der Stimulation zu beobachten war. Ascorbat zeigte, wie bei der Glutathionsynthetase, keinen Einfluss auf die Enzymaktivität der gamma-Glutamyl-cysteinsynthetase. In einem zweiten Teil der Arbeit über die Glutaredoxine des Spinats konnte ein 12,4 kDa Protein mit Thioltransferase-Aktivität, das bisher als cytosolisches Glutaredoxin beschrieben wurde, aufgereinigt und mittels N-terminaler Sequenzierung eindeutig als ein Glutaredoxin identifiziert werden. Überdies konnte ein noch nicht beschriebenes 12,8 kDa Protein mit Thioltransferase-Aktivität aus Spinatchloroplasten aufgereinigt werden. Durch Peptid-Sequenzierung gelang es dieses Protein auch als ein Glutaredoxin zu identifizieren. Beide pflanzlichen Glutaredoxine zeigten keine Modulation der Aktivitäten der chloroplastidären Fructosebisphosphatase (FbPase) und NADPH-Malatdehydrogenase (NADPH-MDH). Auch war mit beiden Glutaredoxinen keine Dehydroascorbatreduktase-Aktivität, oder eine Stimulation der Ribonucleotidreduktase aus Lactobacillus leichmannii festzustellen.

Functional studies of the deubiquitinating enzymes USP19, USP4 and UCH-L1

El marcaje de proteínas con ubiquitina, conocido como ubiquitinación, cumple diferentes funciones que incluyen la regulación de varios procesos celulares, tales como: la degradación de proteínas por medio del proteosoma, la reparación del ADN, la señalización mediada por receptores de membrana, y la endocitosis, entre otras (1). Las moléculas de ubiquitina pueden ser removidas de sus sustratos gracias a la acción de un gran grupo de proteasas, llamadas enzimas deubiquitinizantes (DUBs) (2). Las DUBs son esenciales para la manutención de la homeostasis de la ubiquitina y para la regulación del estado de ubiquitinación de diferentes sustratos. El gran número y la diversidad de DUBs descritas refleja tanto su especificidad como su utilización para regular un amplio espectro de sustratos y vías celulares. Aunque muchas DUBs han sido estudiadas a profundidad, actualmente se desconocen los sustratos y las funciones biológicas de la mayoría de ellas. En este trabajo se investigaron las funciones de las DUBs: USP19, USP4 y UCH-L1. Utilizando varias técnicas de biología molecular y celular se encontró que: i) USP19 es regulada por las ubiquitin ligasas SIAH1 y SIAH2 ii) USP19 es importante para regular HIF-1α, un factor de transcripción clave en la respuesta celular a hipoxia, iii) USP4 interactúa con el proteosoma, iv) La quimera mCherry-UCH-L1 reproduce parcialmente los fenotipos que nuestro grupo ha descrito previamente al usar otros constructos de la misma enzima, y v) UCH-L1 promueve la internalización de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Ejercicio y resultados clínicos en pacientes con enfermedad de Parkinson: una revisión sistemática y metaanálisis

Antecedentes. La enfermedad de Parkinson (EP) es la segunda enfermedad neurodegenerativa más común en el mundo, la cual afecta el componente físico, psicológico y social de los individuos que la padecen. Numerosos estudios han abordado los beneficios de diferentes programas de ejercicio, llegando a ser una estrategia no-farmacológica efectiva para aminorar el deterioro funcional de los pacientes con EP. Objetivo. Determinar los efectos de las diferentes modalidades de ejercicio físico en los principales desenlaces clínicos en pacientes con EP. Métodos. Se consultaron las bases de datos MEDLINE, EMBASE, Scopus, CENTRAL y PEDro desde febrero de 1990 hasta febrero de 2014 para identificar Ensayos Clínicos Aleatorizados (ECA) publicados. Además, se examinaron las listas de referencias de otras revisiones y de estudios identificados. La extracción de datos se realizó por dos autores independientes. Se empleó un modelo de efectos aleatorios en presencia de heterogeneidad estadística (I2>50%). El sesgo de publicación fue evaluado mediante el gráfico de embudo. Resultados: Un total de 18 estudios fueron incluidos. Se encontraron diferencias estadísticamente significativas en las intervenciones con ejercicio y las siguientes medidas de resultado, severidad de los síntomas motores (MDS-UPDRS) DME 1.44, IC 95% [-2.09 a -0.78] (p<0.001) I2= 87,9% y el equilibrio DME 0,52 IC 95% [0,30 a 0,74] (p<0.001) I2= 85,6%. En el análisis de subgrupos en la modalidad de ejercicio aeróbico, en MDS-UPDRS DME -1,28, IC 95% [-1,98 a -0,59] (p<0.001), 3 calidad de vida DME -1,91 IC 95% [-2,76 a -1,07] (p<0.001), equilibrio DME 0,54 IC 95% [0,31 a 0,77] (p<0.001), 10-m WT DME 0,15 IC 95% [0,06 a 0,25] (p<0.001) y Vo2 máximo DME -1,09 IC 95% [-1,31 a -0,88] (p=0.001), 6MWT DME 40,46 IC 95% [11,28 a 69,65] (p=0.007). Conclusiones: El ejercicio aeróbico produjo mejoras significativas en MDS UPDRS, equilibrio, calidad de vida, 10-m WT y y Vo2 máximo; mientras que el ejercicio combinado mejoró la fuerza.

Investigación sobre el análisis para la formulación de una política pública de desarme ciudadano en Colombia, a partir de las experiencias realizadas en el país. Proyecto realizado bajo el marco de jóvenes investigadores de Colciencias

En esta investigación se realiza un análisis del tema de las armas y algunos de los aspectos que se generan alrededor de estas. Se busca analizar y ver la efectividad de las iniciativas y políticas de desarme ciudadano que se han realizado en países diversos, así como a nivel nacional, con las cuales se busca sensibilizar a la población civil para restringir el porte de estos objetos que son utilizados para cometer homicidios. Primero, se exponen algunos conceptos a tener en cuenta para este documento, se realizará un contexto a nivel mundial sobre las cifras, datos relacionados con las armas de fuego, así como los argumentos que se encuentran a favor o en contra de las armas de fuego. Segundo, se analiza la legislación que en el ámbito internacional, regional y local existe y se aplica para las armas de fuego en relación con su comercialización, tenencia y porte. Tercero, se explican y analizan los programas y políticas de desarme ciudadano que se han implementado en la Argentina y Ciudad de México. Cuarto, se analizan las campañas de desarme ciudadano que se han realizado durante las últimas décadas en Bogotá, Medellín y Cali, donde se analizará la efectividad y el impacto de estas medidas para la reducción de los homicidios en las ciudades. Por último se analizan los elementos que tiene una política pública y, para este caso, la formulación de una política pública de desarme ciudadano en Colombia.

Contribution of antioxidant enzymes to toxicity assessment in fluvial biofilms

Per tal d’avaluar l’impacte de la contaminació en els ecosistemes aquàtics, aquesta tesi es centra en una aproximació multi-biomarcador en els biofilms. En complement dels biomarcadors clàssics, es va demostrar que les activitats dels enzims antioxidants (AEA): catalasa, ascorbat peroxidasa i glutatió reductasa eren biomarcardors d'estrès oxidatiu en els biofilms. Tot i que les AEA poden veure's influenciades amb la mateixa mesura per factors naturals (edat del biofilm, llum de colonització o d'exposició) i contaminants (herbicides i farmacèutics), aquestes AEA permeten entendre millor l'efecte dels contaminants. Cal remarcar que assajos de toxicitat aguda es poden utilitzar per comparar la capacitat antioxidant entre comunitats i conèixer la seva pre-exposició a l'estrès oxidatiu. Aquesta aproximació multi-biomarcador a nivell de comunitat és especialment interessant per avaluar la toxicitat dels contaminants emergents (β-blockers) sobre espècies no-diana. Per tal de millorar-la, també es va verificar la possibilitat de mesurar l'expressió gènica en biofilms.

Tolerance of ruminant animals to high dose in-feed administration of a selenium-enriched yeast

The objective of the study was to determine if there were adverse effects on animal health and performance when a range of ruminant animals species were fed at least 10 times the maximum permitted European Union (EU) selenium (Se) dietary inclusion rate (0.568 mg Se/kg DM) in the form of selenium enriched yeast (SY) derived from a specific strain of Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3060. In a series of studies, dairy cows, beef cattle, calves and lambs were offered either a control diet which contained no Se supplement or a treatment diet which contained the same basal feed ingredients plus a SY supplement which increased total dietary Se from 0.15 to 6.25, 0.20 to 6.74, 0.15 to 5.86 and 0.14 to 6.63 mg Se/kg DM, respectively. The inclusion of the SY supplement (P < 0.001) increased whole blood Se concentrations, reaching maximum mean values of 716, 1,505, 1,377, and 724 ng Se/mL for dairy cattle, beef cattle, calves and lambs, respectively. Selenomethionine accounted for 10% of total whole blood Se in control animals whereas the proportion in SY animals ranged between 40 and 75%. Glutathione peroxidase (EC 1.11.1.9) activity was higher (P < 0.05) in SY animals when compared with controls. A range of other biochemical and hematological parameters were assessed, but few differences of biological significance were established between treatments groups. There were no differences between treatment groups within each species with regard to animal physical performance or overall animal health. It was concluded that there were no adverse effects on animal health, performance and voluntary feed intake to the administration of at least ten times the EU maximum, or approximately twenty times the US FDA permitted concentration of dietary Se in the form of SY derived from a specific strain of Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3060.

Macrophage antioxidant protection within atherosclerotic plaques

Macrophage cells within inflammatory lesions are exposed to a wide range of degrading and cytotoxic molecules including reactive oxygen species. Unlike neutrophils, macrophages do not normally die in this environment but continue to generate oxidants, phagocytose cellular remains, and release a range of cytoactive agents which modulate the immune response. It is this potential of the macrophage cell to survive in an oxidative environment that allows the growth and complexity of advanced atherosclerotic plaques. This review will examine the oxidants encountered by macrophages within an atherosclerotic plaque and describe some of the potential antioxidant mechanisms which enable macrophages to function within inflammatory lesions. Ascorbate, alpha-tocopherol, and glutathione appear to be central to the protection of macrophages yet additional antioxidant mechanisms appear to be involved. gamma-Interferon causes macrophages to generate 7,8dihydroneopterin/neopterin and 3-hydroxyanthranilic acid both of which have antioxidant properties. Manganese superoxide dismutase is also upregulated in macrophages. The evidence that these antioxidants provide further protection, so allowing the macrophage cells to survive within sites of chronic inflammation such as atherosclerotic plaques, will be described.

Longitudinal selenium status in healthy British adults: assessment using biochemical and molecular biomarkers

Human selenium (Se) requirements are currently based on biochemical markers of Se status. In rats, tissue glutathione peroxidase-1 (Gpx1) mRNA levels can be used effectively to determine Se requirements; blood Gpx1 mRNA levels decrease in Se-deficient rats, so molecular biology-based markers have potential for human nutrition assessment. To study the efficacy of molecular biology markers for assessing Se status in humans, we conducted a longitudinal study on 39 subjects (age 45 +/- 11) in Reading, UK. Diet diaries (5 day) and blood were obtained from each subject at 2, 8, 17 and 23 weeks, and plasma Se, glutathione peroxidase (Gpx3) enzyme activity, and selenoprotein mRNA levels were determined. There were no significant longitudinal effects on Se biomarkers. Se intake averaged 48 +/- 14 mu g/d. Plasma Se concentrations averaged 1.13 +/- 0.16 mu mol/l. Plasma Se v. energy-corrected Se intake (ng Se/kJ/d) was significantly correlated, but neither Gpx3 activity v. Se intake (ng Se/kJ/d) nor Gpx3 activity v. plasma Se was significantly correlated. Collectively, this indicates that subjects were on the plateaus of the response curves. Selenoprotein mRNAs were quantitated in total RNA isolated from whole blood, but mRNA levels for Gpx1, selenoprotein H, and selenoprotein W (all highly regulated by Se in rodents), as well selenoprotein P, Gpx3, and phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase were also not significantly correlated with plasma Se. Thus selenoprotein molecular biomarkers, as well as traditional biochemical markers, are unable to further distinguish differences in Se status in these Se replete subjects. The efficacy of molecular biomarkers to detect Se deficiency needs to be tested in Se-deficient populations.

Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer

Oxygen-free radicals, more generally known as reactive oxygen species (ROS) along with reactive nitrogen species (RNS) are well recognised for playing a dual role as both deleterious and beneficial species. The "two-faced" character of ROS is substantiated by growing body of evidence that ROS within cells act as secondary messengers in intracellular signalling cascades, which induce and maintain the oncogenic phenotype of cancer cells, however, ROS can also induce cellular senescence and apoptosis and can therefore function as anti-tumourigenic species. The cumulative production of ROS/RNS through either endogenous or exogenous insults is termed oxidative stress and is common for many types of cancer cell that are linked with altered redox regulation of cellular signalling pathways. Oxidative stress induces a cellular redox imbalance which has been found to be present in various cancer cells compared with normal cells; the redox imbalance thus may be related to oncogenic stimulation. DNA mutation is a critical step in carcinogenesis and elevated levels of oxidative DNA lesions (8-OH-G) have been noted in various tumours, strongly implicating such damage in the etiology of cancer. It appears that the DNA damage is predominantly linked with the initiation process. This review examines the evidence for involvement of the oxidative stress in the carcinogenesis process. Attention is focused on structural, chemical and biochemical aspects of free radicals, the endogenous and exogenous sources of their generation, the metal (iron, copper, chromium, cobalt, vanadium, cadmium, arsenic, nickel)-mediated formation of free radicals (e.g. Fenton chemistry), the DNA damage (both mitochondrial and nuclear), the damage to lipids and proteins by free radicals, the phenomenon of oxidative stress, cancer and the redox environment of a cell, the mechanisms of carcinogenesis and the role of signalling cascades by ROS; in particular. ROS activation of AP-1 (activator protein) and NF-kappa B (nuclear factor kappa B) signal transduction pathways, which, in turn lead to the transcription of genes involved in cell growth regulatory pathways. The role of enzymatic (superoxide dismutase (Cu. Zn-SOD. Mn-SOD), catalase, glutathione peroxidase) and non-enzymatic antioxidants (Vitamin C, Vitamin E, carotenoids, thiol antioxidants (glutathione, thioredoxin and lipoic acid), flavonoids, selenium and others) in the process of careinogenesis as well as the antioxidant interactions with various regulatory factors, including Ref-1, NF-kappa B, AP-1 are also reviewed. 2006 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Inhibition of cellular proliferation by the genistein metabolite 5,7,3',4'-tetrahydroxyisoflavone is mediated by DNA damage and activation of the ATR signalling pathway

The cellular actions of genistein, and its in vivo metabolites, are believed to mediate the decreased risk of breast cancer associated with high soy consumption. The genistein metabolite, 5,7,3',4'-tetrahydroxyisoflavone (THIF), induced G2-M cell cycle arrest in T47D tumorigenic breast epithelial cells via a mechanism involving the activation of ataxia telangiectasia and Rad3-related kinase (ATR) via its phosphorylation at Ser(428). This activation of ATR appeared to result from THIF-induced increases in intracellular oxidative stress, a depletion of cellular GSH and an increase in DNA strand breakage. THIF treatment also led to an inhibition of cdc2, which was accompanied by the phosphorylation of both p53 (Ser(15)) and Chk1 (Ser(296)) and the de-activation of cdc25C phosphatase. We suggest the anti-proliferative actions of THIF may be mediated by initial oxidative DNA damage, activation of ATR and downstream regulation of the p53 and Chk1 pathways leading to cell cycle arrest in G2-M. This may represent one mechanism by which genistein exerts its cellular activity in vivo. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Glial metabolism of quercetin reduces its neurotoxic potential

The neuroprotective effects of flavonoids will ultimately depend on their interaction with both neuronal and glial cells. in this study, we show that the potential neurotoxic effects of quercetin are modified by glial cell interactions. Specifically, quercetin is rapidly conjugated to glutathione within glial cells to yield 2 '-glutathionyl-quercetin, which is exported from cells but has significantly reduced neurotoxicity. In addion, quercetin underwent intracellular O-methylation to yield 3 '-O-methyl-quercetin and 4 '-O-methyl-quercetin, although these were not exported from glia at the same rate as the glutathionyl adduct. The neurotoxic potential of both quercetin and 2 '-glutathionyl-quercetin paralleled their ability to modulate the pro-survival Akt/PKB and extracellular signal-regulated kinase (ERK) signalling pathways. These data were supported by co-culture investigation, where the neurotoxic effects of quercetin were significantly reduced when they were cultured alongside glial cells. We propose that glial cells act to protect neurons against the neurotoxic effects of quercetin and that 2 '-glutathionyl-quercetin represents a novel quercetin metabolite. (c) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Expression of SOD1 G93A or wild-type SOD1 in primary cultures of astrocytes down-regulates the glutamate transporter GLT-1: lack of involvement of oxidative stress

Glutamate excitotoxicity is implicated in the aetiology of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) with impairment of glutamate transport into astrocytes a possible cause of glutamate-induced injury to motor neurons. It is possible that mutations of Cu/Zn superoxide dismutase (SOD1), responsible for about 20% of familial ALS, down-regulates glutamate transporters via oxidative stress. We transfected primary mouse astrocytes to investigate the effect of the FALS-linked mutant hSOD1(G93A) and wild-type SOD1 (hSOD1(wt)) on the glutamate uptake system. Using western blotting, immunocytochemistry and RT-PCR it was shown that expression of either hSOD1(G93A) or hSOD1(wt) in astrocytes produced down-regulation of the levels of a glutamate transporter GLT-1, without alterations in its mRNA level. hSOD1(G93A) or hSOD1(wt) expression caused a decrease of the monomeric form of GLT-1 without increasing oxidative multimers of GLT-1. The effects were selective to GLT-1, since another glutamate transporter GLAST protein and mRNA levels were not altered. Reflecting the decrease in GLT-1 protein, [H-3]D-aspartate uptake was reduced in cultures expressing hSOD1(G93A) or hSOD1(wt). The hSOD1-induced decline in GLT-1 protein and [H-3]D-aspartate uptake was not blocked by the antioxidant Trolox nor potentiated by antioxidant depletion using catalase and glutathione peroxidase inhibitors. Measurement of 2',7'-dichlorofluorescein (DCF)-induced fluorescence revealed that expression of hSOD1(G93A) or hSOD1(wt) in astrocytes does not lead to detectable increase of intracellular reactive oxygen species. This study suggests that levels of GLT-1 protein in astrocytes are reduced rapidly by overexpression of hSOD1, and is due to a property shared between the wild-type and G93A mutant form, but does not involve the production of intracellular oxidative stress.

The reaction of flavonoid metabolites with peroxynitrite

There is much interest in the bioactivity of in vivo flavonoid metabolites. We report for the first time the hierarchy of reactivity of flavonoid metabolites with peroxynitrite and characterise novel reaction products. O-Methylation of the B-ring catechol containing flavonoids epicatechin and quercetin, and O-glucuronidation of all flavonoids reduced their reactivity with peroxynitrite. The reaction of the flavanones hesperetin and naringenin and their glucuronides resulted in the formation of multiple mono-nitrated and nitrosated products. In contrast, the catechol-containing flavonoids epicatechin and quercetin yielded oxidation products which when trapped with glutathione led to the production of glutathionyl-conjugates. However, the O-methylated metabolites of epicatechin yielded both mono-and di-nitrated products and nitrosated metabolites. The 3'-O-methyl metabolite of quercetin also yielded a nitrosated species, although its counterpart 4'-O-methyl quercetin yielded only oxidation products. Such products may represent novel metabolic products in vivo and may also express cellular activity. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Influence of apolipoprotein E genotype and dietary alpha-tocopherol on redox status and C-reactive protein levels in apolipoprotein E3 and E4 targeted replacement mice

The molecular basis of the positive association between apoE4 genotype and CVD remains unclear. There is direct in vitro evidence indicating that apoE4 is a poorer antioxidant relative to the apoE3 isoform, with some indirect in vivo evidence also available. Therefore it was hypothesised that apoE4 carriers may benefit from alpha-tocopherol (alpha-Toc) supplementation. Targeted replacement mice expressing the human apoE3 and apoE4 were fed with a diet poor (0 mg/kg diet) or rich (200 mg/kg diet) in alpha-Toc for 12 weeks. Neither apoE genotype nor dietary alpha-Toc exerted any effects on the antioxidant defence system, including glutathione, catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase and glutathione reductase activities. In addition, no differences were observed in mitogen-induced lymphocyte proliferation. alpha-Toc concentrations were modestly higher in plasma and lower in tissues of apoE4 compared with apoE3 mice, with the greatest differences evident in the lung, suggesting that an apoE4 genotype may reduce alpha-Toc delivery to tissues. A tendency towards increased plasma F-2-isoprostanes in apoE4 mice was observed, while liver thiobarbituric acid-reactive substances did not differ between apoE3 and apoE4 mice. In addition, C-reactive protein (CRP) concentrations were reduced in apoE4 mice indicating that this positive effect on CRP may in part negate the increased CVD risk associated with an apoE4 genotype.