Biochemical and functional characterization of the tumor suppressors BRCA1 and BAP1

L’ubiquitination est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle majeur dans la régulation d’une multitude de processus cellulaires. Dans cette thèse, je discuterai de la caractérisation de deux protéines, BRCA1 et BAP1, soit deux suppresseurs de tumeurs fonctionnellement reliés. BRCA1, une ubiquitine ligase qui catalyse la liaison de l’ubiquitine à une protéine cible, est mutée dans les cancers du sein et de l'ovaire. Il est bien établi que cette protéine aide à maintenir la stabilité génomique suite à un bris double brin de l’ADN (BDB), et ce, à l’aide d’un mécanisme de réparation bien caractérisé appelé recombinaison homologue. Cependant, les mécanismes de régulation de BRCA1 suite à des stresses génotoxiques n’impliquant pas directement un BDB ne sont pas pleinement élucidés. Nous avons démontré que BRCA1 est régulée par dégradation protéasomale suite à une exposition des cellules à deux agents génotoxiques reconnus pour ne pas directement générer des BDBs, soit les rayons UV, qui provoquent la distorsion de l’hélice d’ADN, et le méthyle méthanesulfonate (MMS), qui entraîne l’alkylation de l’ADN. La dégradation de BRCA1 est réversible et indépendante des kinases associées à la voie des PI3 kinase, soit ATM, ATR et DNA-PK, protéines qui sont rapidement activées par les dommages à l’ADN. Nous proposons que la dégradation de BRCA1 prévienne son recrutement intempestif, ainsi que celui des facteurs qui lui sont associés, à des sites de dommages d’ADN qui ne sont pas des BDBs, et que cette régulation coordonne la réparation de l’ADN. L’enzyme de déubiquitination BAP1 a initialement été identifiée comme une protéine capable d’interagir avec BRCA1 et de réguler sa fonction. Elle est également connue pour sa capacité à se lier avec les protéines du groupe Polycomb, ASXL1 et ASXL2. Cependant, l’importance de ces interactions n’a toujours pas été établie. Nous avons démontré que BAP1 forme deux complexes protéiques mutuellement exclusifs avec ASXL1 et ASXL2. Ces interactions sont critiques pour la liaison de BAP1 à l’ubiquitine ainsi que pour la stimulation de son activité enzymatique envers l’histone H2A. Nous avons également identifié des mutations de BAP1 dérivées de cancers qui empêchent à la fois son interaction avec ASXL1 et AXSL2, et son activité de déubiquitinase, ce qui fournit un lien mécanistique direct entre la déubiquitination de H2A et la tumorigenèse. Élucider les mécanismes de régulation de BRCA1 et BAP1 menera à une meilleure compréhension de leurs rôles de suppresseurs de tumeurs, permettant ainsi d’établir de nouvelles stratégies de diagnostic et traitement du cancer.

Dissection moléculaire de la sénescence cellulaire induite par le stress et la thérapie dans le cancer de l’ovaire et son impact sur la réponse des patientes

Le cancer de l’ovaire (COv) est le cancer gynécologique le plus létal chez la femme et les traitements existants, chirurgie et chimiothérapie, ont peu évolué au cours des dernières décennies. Nous proposons que la compréhension des différents destins cellulaires tels que la sénescence que peuvent choisir les cellules du cancer de l’ovaire en réponse à la chimiothérapie pourrait conduire à de nouvelles opportunités thérapeutiques. La sénescence cellulaire a été largement associée à l’activité de la protéine TP53, qui est mutée dans plus de 90% des cas de cancer de l’ovaire séreux de haut grade (COv-SHG), la forme la plus commune de la maladie. Dans nos travaux, à partir d’échantillons dérivés de patientes, nous montrons que les cultures primaires du cancer de l’ovaire séreux de haut grade exposées au stress ou à des drogues utilisées en chimiothérapie entrent en senescence grâce à l’activité d’un isoforme du gène CDKN2A (p16INK4A). Dans ces cellules, nous avons évalué les caractéristiques fondamentales de la sénescence cellulaire tels que les altérations morphologiques, l’activité béta galactosidase associée à la sénescence, les dommages à l’ADN, l’arrêt du cycle cellulaire et le phénotype sécrétoire associé à la sénescence. En utilisant des micromatrices tissulaires construites à partir d’échantillons humains de COv-SHG pré- et post-chimiothérapie, accompagnées de leurs données cliniques, nous avons quantifié des marqueurs de sénescence incluant une diminution de la prolifération cellulaire quelques semaines après chimiothérapie. De façon intéressante, l’expression de p16INK4A dans les échantillons de COv-SHG prétraitement corrèle avec une survie prolongée des patientes suite au traitement. Ceci suggère ainsi pour la première fois un impact biologique bénéfique pour la présence de cellules cancéreuses qui sont capable d’activer la sénescence, particulièrement pour le traitement du cancer de l’ovaire. Dans le but de complémenter les thérapies actuelles avec des approches de manipulation pharmacologique de la sénescence, nos résultats suggèrent qu’il serait important de déterminer l’impact positif ou négatif de la sénescence induite par la thérapie sur la progression de la maladie et la survie, pour chaque type de cancer de façon indépendante.

Déficience dans la réparation par excision de nucléotides en phase S induite par la séquestration du facteur de réplication RPA

Introduction Les lésions induites par les rayons UV peuvent causer des blocages dans la réplication de l'ADN. Ces dommages sont éliminés par le processus moléculaire très conservé de réparation par excision de nucléotides (NER). Nous avons précédemment démontré que la protéine ATR, une kinase majeure impliquée dans le stress réplicatif, est requise pour une NER efficace, et ce exclusivement durant la phase S. Des résultats subséquents ont suggéré que ce prérequis n’était pas lié à la réponse induite par ATR, mais plutôt d’une conséquence globale causée par la présence de stress réplicatif. En ce sens, nous mettons l’emphase qu’après irradiation UV, le complexe RPA joue un rôle crucial dans l'activation des mécanismes de NER ainsi que dans le redémarrage des fourches de réplication bloquées. Hypothèses: En général, les mutations qui confèrent une augmentation du stress réplicatif engendrent une séquestration excessive du facteur RPA aux fourches de réplication bloquées ce qui réduit son accessibilité pour le NER. Méthodes et résultats: Le modèle de la levure a été choisi pour vérifier cette hypothèse. Nous avons développé un essai de NER spécifique à chacune des phases du cycle cellulaire pour démontrer que les cellules déficientes en Mec1, l’homologue d’ATR, sont défectives dans la réparation par excision de nucléotides spécifiquement en phase S. De plus, plusieurs autres mutants de levure, caractérisés par un niveau de dommages spontanés élevé, ont aussi exhibé un défaut similaire. Ces mutants ont démontré une fréquence et une intensité de formation de foyers de RPA plus élevée. Finalement, une diminution partielle de RPA dans les levures a induit un défaut significatif dans le NER spécifiquement durant la phase S. Conclusion: Nos résultats supportent la notion que la séquestration de RPA aux fourches de réplication endommagées durant la phase S prévient son utilisation pour la réparation par excision de nucléotides ce qui inhibe fortement l'efficacité de réparation. Cette étude chez la levure facilite l’élucidation du phénomène analogue chez l’humain et, ultimement, comprend des implications majeures dans la compréhension du mécanisme de développement des cancers UV-dépendants.

Application of primary haemocyte culture of Penaeus monodon in the assessment of cytotoxicity and genotoxicity of heavy metals and pesticides

Lack of shrimp cell lines has hindered the study of pollutants which adversely affects shrimp health and its export value. In this context a primary haemocyte culture developed from Penaeus monodon was employed for assessing the cytotoxicity and genotoxicity of two heavy metal compounds, cadmium chloride and mercuric chloride and two organophosphate insecticides, malathion and monocrotophos. Using MTT assay 12 h IC50 values calculated were 31.09 16.27 mM and 5.52 1.16 mM for cadmium chloride and mercuric chloride and 59.94 52.30 mg l 1 and 186.76 77.00 mg l 1 for malathion and monocrotophos respectively. Employing Comet assay, DNA damage inflicted by these pollutants on haemocytes were evaluated and the pollutants induced DNA damage in >60% of the cells. The study suggested that haemocyte culture could be used as a tool for quantifying cytotoxicity and genotoxicity of aquaculture drugs, management chemicals and pollutants

Influence of the buffer environment on the Relative Biological Effectiveness of carbon ion radiation, investigated by Scanning Force Microscopy and gel electrophoresis

This work focuses on the analysis of the influence of environment on the relative biological effectiveness (RBE) of carbon ions on molecular level. Due to the high relevance of RBE for medical applications, such as tumor therapy, and radiation protection in space, DNA damages have been investigated in order to understand the biological efficiency of heavy ion radiation. The contribution of this study to the radiobiology research consists in the analysis of plasmid DNA damages induced by carbon ion radiation in biochemical buffer environments, as well as in the calculation of the RBE of carbon ions on DNA level by mean of scanning force microscopy (SFM). In order to study the DNA damages, besides the common electrophoresis method, a new approach has been developed by using SFM. The latter method allows direct visualisation and measurement of individual DNA fragments with an accuracy of several nanometres. In addition, comparison of the results obtained by SFM and agarose gel electrophoresis methods has been performed in the present study. Sparsely ionising radiation, such as X-rays, and densely ionising radiation, such as carbon ions, have been used to irradiate plasmid DNA in trishydroxymethylaminomethane (Tris buffer) and 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES buffer) environments. These buffer environments exhibit different scavenging capacities for hydroxyl radical (HO0), which is produced by ionisation of water and plays the major role in the indirect DNA damage processes. Fragment distributions have been measured by SFM over a large length range, and as expected, a significantly higher degree of DNA damages was observed for increasing dose. Also a higher amount of double-strand breaks (DSBs) was observed after irradiation with carbon ions compared to X-ray irradiation. The results obtained from SFM measurements show that both types of radiation induce multiple fragmentation of the plasmid DNA in the dose range from D = 250 Gy to D = 1500 Gy. Using Tris environments at two different concentrations, a decrease of the relative biological effectiveness with the rise of Tris concentration was observed. This demonstrates the radioprotective behavior of the Tris buffer solution. In contrast, a lower scavenging capacity for all other free radicals and ions, produced by the ionisation of water, was registered in the case of HEPES buffer compared to Tris solution. This is reflected in the higher RBE values deduced from SFM and gel electrophoresis measurements after irradiation of the plasmid DNA in 20 mM HEPES environment compared to 92 mM Tris solution. These results show that HEPES and Tris environments play a major role on preventing the indirect DNA damages induced by ionising radiation and on the relative biological effectiveness of heavy ion radiation. In general, the RBE calculated from the SFM measurements presents higher values compared to gel electrophoresis data, for plasmids irradiated in all environments. Using a large set of data, obtained from the SFM measurements, it was possible to calculate the survive rate over a larger range, from 88% to 98%, while for gel electrophoresis measurements the survive rates have been calculated only for values between 96% and 99%. While the gel electrophoresis measurements provide information only about the percentage of plasmids DNA that suffered a single DSB, SFM can count the small plasmid fragments produced by multiple DSBs induced in a single plasmid. Consequently, SFM generates more detailed information regarding the amount of the induced DSBs compared to gel electrophoresis, and therefore, RBE can be calculated with more accuracy. Thus, SFM has been proven to be a more precise method to characterize on molecular level the DNA damage induced by ionizing radiations.

Evaluación de la exposición a solventes orgánicos en pintores de carros de la ciudad de Bogotá

Introducción. Los pintores de vehículos automotores están expuestos a solventes puros o mezclas de estos, los cuales se han asociado con efectos neurológicos y mutacarcinogénicos. Materiales y Métodos. Se realizó un estudio descriptivo de corte transversal para caracterizar las condiciones de salud y trabajo de individuos expuestos a solventes orgánicos en talleres de lámina y pintura en Bogotá. Se comparó un grupo de expuestos a solventes orgánicos con un grupo no expuestos. Se determinaron concentraciones de benceno, tolueno y xileno (BTX) en aire, se aplicó una encuesta individual y se midieron en orina, los ácidos fenil mercaptúrico, hipúrico, orto-para metilhipúrico como metabolitos de benceno, tolueno y xileno. Los resultados de las mediciones y de la encuesta se correlacionaron para establecer el panorama de exposición. Resultados: hubo diferencias estadísticamente significativas entre la población expuesta y la población no expuesta a solventes (p = 0,00) para los tres metabolitos de BTX. Se encontraron correlaciones positivas entre el tolueno en aire y ácido hipúrico en orina de los expuestos, (Spearman de 0,82) y entre el xileno en aire y el ácido o-metilhipúrico (Spearman de 0,76). Se encontraron valores de ácido hipúrico por encima de los límites permisibles en 11 2 trabajadores y de ácido p-metilhipúrico en 8 de ellos. No hubo valores para ácido fenilmercapturico fuera de límite. Discusión: los pintores de carros se encuentran expuestos a niveles altos de solventes orgánicos en sus sitios de trabajo y no cuentan con condiciones adecuadas de higiene y seguridad industrial para realizar sus labores.

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.

Condiciones de trabajo y morbilidad percibidas entre mineros de carbón en Guachetá, Colombia

Introducción: En Colombia la investigación sobre condiciones de trabajo y salud en minería carbonífera es escasa y no considera la percepción de la población expuesta y sus comportamientos frente a los riesgos inherentes. Objetivo: Determinar la asociación entre las condiciones de trabajo y morbilidad percibidas entre trabajadores de minas de carbón en Guachetá, Cundinamarca. Materiales y métodos: Se realizó un estudio transversal con 154 trabajadores seleccionados aleatoriamente del total registrado en la alcaldía municipal. Se indagó sobre características sociodemográficas, condiciones de trabajo y salud en las minas. Se estimaron prevalencias de los trastornos respiratorios, osteomusculares y auditivos, y se exploraron las asociaciones entre algunas condiciones de trabajo y los eventos con prevalencia superior a 30% de forma bivariada y múltiple, con regresiones Poisson con varianza robusta. Resultados: Los trabajadores fueron en su mayoría hombres, con edades entre 18 y 77 años de edad. Los problemas de salud más frecuentemente reportados fueron dolor lumbar (46,10%), dolor del miembro superior (40,26%), dolor del miembro inferior (34,42%), trastornos respiratorios (17,53%) y problemas auditivos (13,64%). Existen diferencias importantes en la percepción dependiendo de la antigüedad laboral y las condiciones subterráneas o no del trabajo. Conclusión: Los riesgos más reconocidos por los trabajadores son los relacionados con trastornos osteomusculares, al parecer por ser más evidentes en su cotidianidad. Las acciones en salud ocupacional podrán considerar estos hallazgos en sus planes de prevención de la enfermedad en las minas del carbón colombianas.

Alteraciones en el material genético de pintores de carros expuestos a solventes orgánicos en una localidad de Bogotá

Los solventes orgánicos son sustancias químicas que por sus propiedades físico-químicas son fácilmente inhalados o absorbidos por la piel, pueden causar daños de diversa índole en la salud. En Colombia existen normas que contemplan las medidas de protección, sin embargo persiste la informalidad en el sector de pintores de autos, por lo cual los trabajadores expuestos, a largo plazo pueden ver afectada su salud. En este estudio se analizó la relación entre individuos expuestos laboralmente a los solventes orgánicos versus no expuestos con respecto a la longitud de sus telómeros y formación de fragilidades. Se emplearon muestras de sangre extraídas por venopunción, recolectada en dos tubos: uno con Heparina, destinado al cultivo de linfocitos, para obtener cromosomas metafásicos y evaluar en ellos la presencia de fragilidades; el otro tubo con EDTA, fue empleado para la extracción de ADN y se utilizó para obtener los valores de longitud telomérica mediante la técnica de PCR cuantitativa. Los análisis estadísticos se realizaron aplicando la prueba de rangos de Wilcoxon, en el caso de la presencia de fragilidades se analizó la razón No.Fragilidades/No.Metafases, aplicando el método de Wilcoxon se encontró que existe diferencia estadísticamente significativa entre expuestos y no expuestos (p = 0,036), en donde los expuestos presentan mayor frecuencia de fragilidades. Por otra parte el valor relativo de longitud telomérica del grupo de expuestos fue mayor que el observado en el grupo de no expuestos, esta diferencia fue estadísticamente significativa (Wilcoxon, p = 0.002).

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.

Glucosinolates in brassica vegetables: the influence of the food supply chain on intake, bioavailability and human health

Glucosinolates (GLSs) are found in Brassica vegetables. Examples of these sources include cabbage, Brussels sprouts, broccoli, cauliflower and various root vegetables (e.g. radish and turnip). A number of epidemiological studies have identified an inverse association between consumption of these vegetables and the risk of colon and rectal cancer. Animal studies have shown changes in enzyme activities and DNA damage resulting from consumption of Brassica vegetables or isothiocyanates, the breakdown products (BDP) of GLSs in the body. Mechanistic studies have begun to identify the ways in which the compounds may exert their protective action but the relevance of these studies to protective effects in the human alimentary tract is as yet unproven. In vitro studies with a number of specific isothiocyanates have suggested mechanisms that might be the basis of their chemoprotective effects. The concentration and composition of the GLSs in different plants, but also within a plant (e.g. in the seeds, roots or leaves), can vary greatly and also changes during plant development. Furthermore, the effects of various factors in the supply chain of Brassica vegetables including breeding, cultivation, storage and processing on intake and bioavailability of GLSs are extensively discussed in this paper.

Genistein protects human mammary epithelial cells from benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide and 4-hydroxy-2-nonenal genotoxicity by modulating the glutathione/glutathione S-transferase system

Epidemiological studies have shown that ingestion of isoflavone-rich soy products is associated with a reduced risk for the development of breast cancer. In the present study, we investigated the hypothesis that genistein modulates the expression of glutathione S-transferases (GSTs) in human breast cells, thus conferring protection towards genotoxic carcinogens which are GST substrates. Our approach was to use human mammary cell lines MCF-10A and MCF-7 as models for non-neoplastic and neoplastic epithelial breast cells, respectively. MCF-10A cells expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4, hGSTM1-1 and hGSTP1-1 proteins, but not hGSTM2-2. In contrast, MCF-7 cells only marginally expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4 and hGSTM1-1. Concordant to the protein expression, the hGSTA4 and hGSTP1 mRNA expression was higher in the non-neoplastic cell line. Exposure to genistein significantly increased hGSTP1 mRNA (2.3-fold), hGSTP1-1 protein levels (3.1-fold), GST catalytic activity (4.7-fold) and intracellular glutathione concentrations (1.4-fold) in MCF-10A cells, whereas no effects were observed on GST expression or glutathione concentrations in MCF-7 cells. Preincubation of MCF-10A cells with genistein decreased the extent of DNA damage by 4-hydroxy-2-nonenal (150 mu M) and benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide (50 mu M), compounds readily detoxified by hGSTA4-4 and hGSTP1-1. In conclusion, genistein pretreatment protects non-neoplastic mammary cells from certain carcinogens that are detoxified by GSTs, suggesting that dietary-mediated induction of GSTs may be a mechanism contributing to prevention against genotoxic injury in the aetiology of breast cancer.

Anti-cancer properties of phenolics from apple waste on colon carcinogenesis in vitro

Colorectal cancer is one of the most common cancers in Western countries. The World Health Organisation identifies diet as a critical risk factor in the development and progression of this disease and the protective role of high levels of fruit and vegetable consumption. Several studies have shown that apples contain several phenolic compounds that are potent anti-oxidants in humans. However, little is known about other beneficial properties of apple phenolics in cancer. We have used the HT29, HT115 and CaCo-2 cell lines as in vitro models to examine the effect of apple phenolics (0.01–0.1% apple extract) on key stages of colorectal carcinogenesis, namely; DNA damage (Comet assay), colonic barrier function (TER assay), cell cycle progression (DNA content assay) and invasion (Matrigel assay). Our results indicate that a crude extract of apple phenolics can protect against DNA damage, improve barrier function and inhibit invasion (p < 0.05). The anti-invasive effects of the extract were enhanced with twenty-four hour pretreatment of cells (p < 0.05). We have shown that a crude apple extract from waste, rich in phenolic compounds, beneficially influences key stages of carcinogenesis in colon cells in vitro.

Dietary supplementation with a natural carotenoid mixture decreases oxidative stress

Objective: To determine whether dietary supplementation with a natural carotenoid mixture counteracts the enhancement of oxidative stress induced by consumption of fish oil. Design: A randomised double-blind crossover dietary intervention. Setting: Hugh Sinclair Unit of Human Nutrition, School of Food Biosciences, The University of Reading, Whiteknights PO Box 226, Reading RG6 6AP, UK. Subjects and intervention: A total of 32 free-living healthy nonsmoking volunteers were recruited by posters and e-mails in The University of Reading. One volunteer withdrew during the study. The volunteers consumed a daily supplement comprising capsules containing fish oil (4 x 1 g) or fish oil (4 x 1 g) containing a natural carotenoid mixture (4 x 7.6 mg) for 3 weeks in a randomised crossover design separated by a 12 week washout phase. The carotenoid mixture provided a daily intake of beta-carotene (6.0 mg), alpha-carotene (1.4 mg), lycopene (4.5 mg), bixin (11.7 mg), lutein (4.4 mg) and paprika carotenoids (2.2 mg). Blood and urine samples were collected on days 0 and 21 of each dietary period. Results: The carotenoid mixture reduced the fall in ex vivo oxidative stability of low-density lipoprotein (LDL) induced by the fish oil (P = 0.045) and it reduced the extent of DNA damage assessed by the concentration of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine in urine (P = 0.005). There was no effect on the oxidative stability of plasma ex vivo assessed by the oxygen radical absorbance capacity test. beta- Carotene, alpha-carotene, lycopene and lutein were increased in the plasma of subjects consuming the carotenoid mixture. Plasma triglyceride levels were reduced significantly more than the reduction for the fish oil control (P = 0.035), but total cholesterol, HDL and LDL levels were not significantly changed by the consumption of the carotenoid mixture. Conclusions: Consumption of the natural carotenoid mixture lowered the increase in oxidative stress induced by the fish oil as assessed by ex vivo oxidative stability of LDL and DNA degradation product in urine. The carotenoid mixture also enhanced the plasma triglyceride-lowering effect of the fish oil.

Fermentation of resistant starches: influence of in vitro models on colon carcinogenesis

Resistant starch type 2 (RS2) and type 3 (RS3) containing preparations were digested using a batch (a) and a dynamic in vitro model (b). Furthermore, in vivo obtained indigestible fractions from ileostomy patients were used (c). Subsequently these samples were fermented with human feces with a batch and a dynamic in vitro method. The fermentation supernatants were used to treat CAC02 cells. Cytotoxicity, anti-genotoxicity against hydrogen peroxide (comet assay) and the effect on barrier function measured by trans-epithelial electrical resistance were determine. Dynamically fermented samples led to high cytotoxic activity, probably due to additional compounds added during in vitro fermentation. As a consequence only batch fermented samples were investigated further. Batch fermentation of RS resulted in an anti-genotoxic activity ranging from 9-30% decrease in DNA damage for all the samples, except for RS2-b. It is assumed that the changes in RS2 structures due to dynamic digestion resulted in a different fermentation profile not leading to any anti-genotoxic effect. Additionally, in vitro batch fermentation of RS caused an improvement in integrity across the intestinal barrier by approximately 22% for all the samples. We have demonstrated that batch in vitro fermentation of RS2 and RS3 preparations differently pre-digested are capable of inhibiting the initiation and promotion stage in colon carcinogenesis in vitro.