Cellular oxidative stress and the control of apoptosis by wild-type p53, cytotoxic compounds, and cytokines.

Apoptosis induced by wild-type p53 or cytotoxic compounds in myeloid leukemic cells can be inhibited by the cytokines interleukin 6, interleukin 3, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, and interferon gamma and by antioxidants. The antioxidants and cytokines showed a cooperative protective effect against induction of apoptosis. Cells with a higher intrinsic level of peroxide production showed a higher sensitivity to induction of apoptosis and required a higher cytokine concentration to inhibit apoptosis. Decreasing the intrinsic oxidative stress in cells by antioxidants thus inhibited apoptosis, whereas increasing this intrinsic stress by adding H2O2 enhanced apoptosis. Induction of apoptosis by wild-type p53 was not preceded by increased peroxide production or lipid peroxidation and the protective effect of cytokines was not associated with a decrease in these properties. The results indicate that the intrinsic degree of oxidative stress can regulate cell susceptibility to wild-type p53-dependent and p53-independent induction of apoptosis and the ability of cytokines to protect cells against apoptosis.

Amyloid beta-peptide disrupts carbachol-induced muscarinic cholinergic signal transduction in cortical neurons.

Cholinergic pathways serve important functions in learning and memory processes, and deficits in cholinergic transmission occur in Alzheimer disease (AD). A subset of muscarinic cholinergic receptors are linked to G-proteins that activate phospholipase C, resulting in the liberation of inositol trisphosphate and Ca2+ release from intracellular stores. We now report that amyloid beta-peptide (Abeta), which forms plaques in the brain in AD, impairs muscarinic receptor activation of G proteins in cultured rat cortical neurons. Exposure of rodent fetal cortical neurons to Abeta25-35 and Abeta1-40 resulted in a concentration and time-dependent attenuation of carbachol-induced GTPase activity without affecting muscarinic receptor ligand binding parameters. Downstream events in the signal transduction cascade were similarly attenuated by Abeta. Carbachol-induced accumulation of inositol phosphates (IP, IP2, IP3, and IP4) was decreased and calcium imaging studies revealed that carbachol-induced release of calcium was severely impaired in neurons pretreated with Abeta. Muscarinic cholinergic signal transduction was disrupted with subtoxic levels of exposure to AP. The effects of Abeta on carbachol-induced GTPase activity and calcium release were attenuated by antioxidants, implicating free radicals in the mechanism whereby Abeta induced uncoupling of muscarinic receptors. These data demonstrate that Abeta disrupts muscarinic receptor coupling to G proteins that mediate induction of phosphoinositide accumulation and calcium release, findings that implicate Abeta in the impairment of cholinergic transmission that occurs in AD.

Direct observation of iron-induced conformational changes of mitochondrial DNA by high-resolution field-emission in-lens scanning electron microscopy.

When respiring rat liver mitochondria are incubated in the presence of Fe(III) gluconate, their DNA (mtDNA) relaxes from the supercoiled to the open circular form dependent on the iron dose. Anaerobiosis or antioxidants fail to completely inhibit the unwinding. High-resolution field-emission in-lens scanning electron microscopy imaging, in concert with backscattered electron detection, pinpoints nanometer-range iron colloids bound to mtDNA isolated from iron-exposed mitochondria. High-resolution field-emission in-lens scanning electron microscopy with backscattered electron detection imaging permits simultaneous detailed visual analysis of DNA topology, iron dose-dependent mtDNA unwinding, and assessment of iron colloid formation on mtDNA strands.

Vitamin E prevents oxidative modification of brain and lymphocyte band 3 proteins during aging.

Antioxidants may play an important role in preventing free radical damage associated with aging by interfering directly in the generation of radicals or by scavenging them. We investigated the effects of a high vitamin E and/or a high beta-carotene diet on aging of the anion transporter, band 3, in lymphocytes and brain. The band 3 proteins function as anion transporters, acid base regulators, C02 transporters, and structural proteins that provide a framework for membrane lipids and that link the plasma membrane to the cytoskeleton. Senescent cell antigen (SCA), which terminates the life of cells, is a degradation product of band 3. This study was conducted as a double-blind study in which eight groups of middle-aged or old mice received either high levels of beta-carotene and/or vitamin E or standard levels of these supplements in their diets. Anion transport kinetic assays were performed on isolated splenic lymphocytes. Immunoreactivity of an antibody that recognizes aging changes in old band 3 preceding generation of SCA was used to quantitate aged band 3 in brain tissue. Results indicate that vitamin E prevented the observed age-related decline in anion transport by lymphocytes and the generation of aged band 3 leading to SCA formation. beta-Carotene had no significant effect on the results of either assay. Since increased aged band 3 and decreased anion transport are initial steps in band 3 aging, which culminates in the generation of SCA and cellular removal, vitamin E prevents or delays aging of band 3-related proteins in lymphocytes and brain.

The role of NF-kappaB in the angiogenic response of coronary microvessel endothelial cells.

The activation of nuclear factor (NF)-kappaB by 12(R)-hydroxyeicosatrienoic acid [12(R)-HETrE], an arachidonic acid metabolite with potent stereospecific proinflammatory and angiogenic properties, was examined and its role in the angiogenic response was determined in capillary endothelial cells derived from coronary microvessels. Electrophoretic mobility-shift assay of nuclear protein extracts from cells treated with 12(R)-HETrE demonstrated a rapid and stereospecific time- and concentration-dependent increase in the binding activity of NF-kappaB, which was inhibitable by the antioxidants N-acetylcysteine, butylated hydroxyanisole, and pyrrolidine dithiocarbamate and was partially attenuated by the protein kinase C inhibitors, staurosporine and calphostin C. Neither 12(S)-HETrE nor other related eicosanoids--e.g., 12(R)-HETE, 12(S)-HETE, and leukotriene B4--stimulated the activation of NF-kappaB relative to 12(R)-HETrE, substantiating the claim for a specific receptor-mediated mechanism. 12(R)-HETrE stimulated the formation of capillary-like cords of microvessel endothelial cells distinguishable from a control; this effect was comparable to that observed with basic fibroblast growth factor (bFGF). Inhibition of NF-kappaB activation resulted in inhibition of capillary-like formation of endothelial cells treated with 12(R)-HETrE by 80% but did not affect growth observed with bFGF. It is suggested that 12(R)-HETrE's angiogenic activity involves the activation of NF-kappaB, possibly via protein kinase C stimulation and the generation of reactive oxygen intermediates for downstream signaling.

Electrophile and antioxidant regulation of enzymes that detoxify carcinogens.

Detoxication (phase 2) enzymes, such as glutathione S-transferases (GSTs), NAD(P)H:(quinone-acceptor) oxidoreductase (QR), and UDP-glucuronsyltransferase, are induced in animal cells exposed to a variety of electrophilic compounds and phenolic antioxidants. Induction protects against the toxic and neoplastic effects of carcinogens and is mediated by activation of upstream electrophile-responsive/antioxidant-responsive elements (EpRE/ARE). The mechanism of activation of these enhancers was analyzed by transient gene expression of growth hormone reporter constructs containing a 41-bp region derived from the mouse GST Ya gene 5'-upstream region that contains the EpRE/ARE element and of constructs in which this element was replaced with either one or two consensus phorbol 12-tetradecanoate 13-acetate (TPA)-responsive elements (TREs). When these three constructs were compared in Hep G2 (human) and Hepa 1c1c7 (murine) hepatoma cells, the wild-type sequence was highly activated by diverse inducers, including tert-butylhydroquinone, Michael reaction acceptors, 1,2-dithiole-3-thione, sulforaphane,2,3-dimercapto-1-propanol, HgCl2, sodium arsenite, and phenylarsine oxide. In contrast, constructs with consensus TRE sites were not induced significantly. TPA in combination with these compounds led to additive or synergistic inductions of the EpRE/ARE construct, but induction of the TRE construct was similar to that induced by TPA alone. Transfection of the EpRE/ARE reporter construct into F9 cells, which lack endogenous TRE-binding proteins, produced large inductions by the same compounds, which also induced QR activity in these cells. We conclude that activation of the EpRE/ARE by electrophile and antioxidant inducers is mediated by EpRE/ARE-specific proteins.

Two inducers of plant defense responses, 2,6-dichloroisonicotinec acid and salicylic acid, inhibit catalase activity in tobacco.

2,6-Dichloroisonicotinic acid (INA) and salicylic acid (SA) are potent inducers of plant defense responses including the synthesis of pathogenesis-related (PR) proteins and the development of enhanced disease resistance. A soluble SA-binding protein has been purified from tobacco with an affinity and specificity of binding that suggest it is a SA receptor. Recently, this protein has been shown to be a catalase whose enzymatic activity is inhibited by SA binding. We have proposed that the resulting increase in intracellular levels of reactive oxygen species plays a role in the induction of defense responses such as PR protein gene expression. Here we report that INA, like SA, binds the SA-binding protein/catalase and inhibits its enzymatic activity. In fact, the dose-response curves for inhibition of catalase by these two compounds are similar. Furthermore, the ability of both INA analogues and SA derivatives to bind and inhibit tobacco catalase correlates with their biological activity to induce PR-1 gene expression and enhance resistance to tobacco mosaic virus. Comparison of the structures of INA, SA, and their analogues reveals several common features that appear to be important for biological activity. Thus, these results not only suggest that INA and SA share the same mechanism of action that involves binding and inhibition of catalase but also further indicate an important role for reactive oxygen species in the induction of certain plant defense responses. This is supported by the demonstration that INA-mediated PR-1 gene activation is suppressed by antioxidants.

The causes and prevention of cancer.

Epidemiological evidence indicates that avoidance of smoking, increased consumption of fruits and vegetables, and control of infections will have a major effect on reducing rates of cancer. Other factors include avoidance of intense sun exposure, increases in physical activity, and reduction of alcohol consumption and possibly red meat. A substantial reduction in breast cancer is likely to require modification of sex hormone levels, and development of practical methods for doing so is a high research priority. Resolution of the potential protective roles of specific antioxidants and other constituents of fruits and vegetables deserves major attention. Mechanistic studies of carcinogenesis indicate an important role of endogenous oxidative damage to DNA that is balanced by elaborate defense and repair processes. Also key is the rate of cell division, which is influenced by hormones, growth, cytotoxicity, and inflammation, as this determines the probability of converting DNA lesions to mutations. These mechanisms may underlie many epidemiologic observations.

Core lipid structure is a major determinant of the oxidative resistance of low density lipoprotein.

The influence of thermally induced changes in the lipid core structure on the oxidative resistance of discrete, homogeneous low density lipoprotein (LDL) subspecies (d, 1.0297-1.0327 and 1.0327-1.0358 g/ml) has been evaluated. The thermotropic transition of the LDL lipid core at temperatures between 15 degrees C and 37 degrees C, determined by differential scanning calorimetry, exerted significant effects on the kinetics of copper-mediated LDL oxidation expressed in terms of intrinsic antioxidant efficiency (lag time) and diene production rate. Thus, the temperature coefficients of oxidative resistance and maximum oxidation rate showed break points at the core transition temperature. Temperature-induced changes in copper binding were excluded as the molecular basis of such effects, as the saturation of LDL with copper was identical below and above the core transition. At temperatures below the transition, the elevation in lag time indicated a greater resistance to oxidation, reflecting a higher degree of antioxidant protection. This effect can be explained by higher motional constraints and local antioxidant concentrations, the latter resulting from the freezing out of antioxidants from crystalline domains of cholesteryl esters and triglycerides. Below the transition temperature, the conjugated diene production rate was decreased, a finding that correlated positively with the average size of the cooperative units of neutral lipids estimated from the calorimetric transition width. The reduced accessibility and structural hindrance in the cluster organization of the core lipids therefore inhibits peroxidation. Our findings provide evidence for a distinct effect of the dynamic state of the core lipids on the oxidative susceptibility of LDL and are therefore relevant to the atherogenicity of these cholesterol-rich particles.

Estudo do mecanismo de ação antirradicalar de betalaínas

Foi preparada uma série de quatro betalaínas com o objetivo de determinar o efeito da metilação do nitrogênio imínico e da presença de uma hidroxila fenólica na posição 3 do anel aromático sobre a estabilidade e propriedades antirradicalares, fotofísicas e redox desta classe de pigmentos vegetais. O estudo destes compostos, chamados de m-betalainofenol, N-metil-m-betalainofenol, fenilbetalaína e N-metil-fenilbetalaína, revelou que os derivados metilados apresentam um deslocamento hipsocrômico sutil dos máximos de absorção e fluorescência em relação aos compostos não metilados. Os deslocamentos de Stokes são maiores em cerca de 4 kJ mol-1 para os derivados metilados e os rendimentos quânticos de fluorescência cerca de três vezes menores. A hidrólise destas betalaínas foi investigada na faixa de pH entre 3 e 7. Todas as betalaínas são mais persistentes em pH = 6 e a metilação da porção imínica aumenta significativamente a estabilidade da betalaína em meio aquoso. A presença da porção fenólica, em comparação a um grupo fenila, não afeta as propriedades fotofísicas dos compostos e tem um efeito menos pronunciado do que o da metilação sobre a estabilidade destes em meio aquoso. O comportamento eletroquímico dos compostos foi estudado por voltametria cíclica, nas mesmas condições de pH. A N-metilação foi novamente mais significativa do que a hidroxilação, provocando aumento de até 200 mV no potencial de pico anódico. O aumento do pH diminuiu o potencial de pico anódico dos quatro compostos, com uma razão entre prótons e elétrons igual a 1 para a maioria dos picos. A capacidade antirradicalar foi quantificada pelo ensaio colorimétrico TEAC baseado na redução de ABTS•+. Os dois derivados N-metilados apresentaram, em média, o mesmo valor de TEAC, apesar de um ser fenólico e o outro não. Já entre os não metilados, que têm TEAC de 2 a 3 unidades inferior à dos outros, a presença do fenol provoca elevação da capacidade antirradicalar. Os resultados sugerem a participação dos elétrons do anel 1,2,3,4-tetraidropiridínico, acoplados ao próton do nitrogênio imínico na ação antirradicalar de betalaínas.

Variação sazonal do metabolismo energético no primeiro ciclo anual de lagartos teiú Tupinambis merianae: correlatos com atividades diárias, adiposidade e proteção antioxidante

Lagartos teiú eclodem no verão e enfrentam o desafio de crescer e armazenar substratos em um curto período de tempo, antes do início do período de jejum e depressão metabólica (≈80%) a temperaturas amenas durante o inverno (≈17 °C). No despertar, o aumento do metabolismo e a reperfusão de órgãos favoreceriam a ocorrência de estresse oxidativo. Na primeira parte do presente estudo investigou−se os ajustes que compatibilizam as demandas em teiús neonatos, especialmente na pré-hibernação, por meio da gravação do comportamento em vídeo e da análise da massa dos corpos gordurosos abdominais e do nível plasmático de corticosterona (CORT) durante o primeiro ciclo anual. No início do outono a massa corpórea dos teiús foi 27 g e o comprimento rostro−cloacal 9,3 cm e aumentaram 40% e 20%, respectivamente, ao longo do outono, enquanto que as taxas diminuíram progressivamente até atingirem o valor zero no início do inverno. Na primavera, a massa corpórea dos teiús aumentou 80% em relação ao despertar e dobrou em relação ao final do verão; o comprimento acumulou um aumento de 27% em relação ao final do verão. A massa relativa dos corpos gordurosos foi 3,7% no início do outono e diminuiu nos meses subsequentes; no despertar, este estoque acumulou uma perda de 63% da sua massa. No início do outono 74% dos teiús estavam ativos por 4,7 h e permaneceram 2 h assoalhando diariamente; ao longo do outono o número de animais ativos e o tempo em atividade diminuíram até que todos se tornaram inativos. Na primavera 83% dos teiús estavam ativos por 7 h e permaneceram 4 h assoalhando. Um padrão sazonal similar foi observado na atividade locomotora e na alimentação. No outono, a alimentação cessou antes da atividade diária e os teiús tornaram−se afágicos algumas semanas antes da entrada em hibernação. Os maiores níveis de CORT foram observados no início do outono, reduzindo progressivamente até valores 75 e 86% menores na dormência e despertar, respectivamente; na primavera os níveis de CORT foram 32% menores em comparação com o início do outono. Este padrão sugere um papel da CORT nos ajustes que promovem a ingestão de alimento e a deposição de substratos energéticos no outono. A redução da atividade geral no final do outono contribuiria para a economia energética e manutenção da massa corpórea, apesar da redução da ingestão de alimento. O curso temporal das alterações fisiológicas e comportamentais em neonatos reforça a ideia de que a dormência sazonal nos teiús é o resultado da expressão de um ritmo endógeno. Na segunda parte do estudo foi investigada a hipótese de que ocorreriam ajustes das defesas antioxidantes durante a hibernação, em antecipação ao despertar. Foram analisados marcadores de estresse oxidativo e antioxidantes em vários órgãos de teiús em diferentes fases do primeiro ciclo anual. A CS, um indicador do potencial oxidante, não variou no fígado e foi menor no rim e no pulmão na hibernação. As enzimas antioxidantes revelaram (1) um efeito abrangente de redução das taxas na hibernação e despertar; por exemplo, GR e CAT foram menores em todos órgãos analisados e a GST tendeu a diminuir no fígado e no rim, embora constante no coração e no pulmão. A G6PDH no fígado e no rim não variou. (2) No fígado, a GST, a Se−GPX e o teor de TBARS foram maiores na atividade de outono em relação à primavera e a Se−GPX permaneceu elevada na hibernação. (3) No fígado, a SOD foi maior na hibernação e despertar em relação ao outono e a Mn−SOD seguiu este padrão. Em contraste, no rim, coração e pulmão a SOD foi menor na hibernação e as taxas se recuperaram no coração e pulmão no despertar. A Mn−SOD seguiu este padrão no pulmão. A concentração e o estado redox da glutationa não variaram no fígado, rim e coração; no pulmão o teor de Eq−GSH e GSH foi menor na hibernação, com tendência à recuperação no despertar. O teor de PC no rim foi maior na hibernação e diminuiu no despertar. No fígado, as alterações no jejum se assemelham às sazonais, como sugerem a inibição da CAT e GR e aumento da Se−GPX. Os efeitos do jejum na primavera no rim diferem dos efeitos sazonais, como sugerem a redução do teor de Eq−GSH e GSH e o aumento da razão GSSG:GSH, a redução da G6PDH e o aumento de PC. No conjunto, houve um efeito predominante de redução das taxas enzimáticas na hibernação e no despertar, exceto pelas taxas aumentadas da SOD e Se−GPX no fígado e pela recuperação da SOD no coração e da GR, SOD e Mn−SOD no pulmão no despertar. As elevadas taxas das enzimas antioxidantes no teiú em comparação a outros ectotermos e a ausência de evidências de estresse oxidativo no despertar sugerem que a atividade enzimática remanescente é suficiente para prevenir danos aos tecidos face às flutuações do metabolismo

Análise de flavanóides por cromatografia líquida de alta eficiência e eletroforese capilar - otimização de separação e aplicações tecnológicas

No presente trabalho foram estudadas as separações de 18 flavonóides (9 agliconas e 9 glicosídeos) pelas técnicas de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência em fase reversa (RP-HPLC) e Cromatografia Micelar Eletrocinética em fluxo reverso (RF-Meck). Em ambas as técnicas foram avaliados solventes puros (metanol, acetonitrila e tetrahidrofurano) e suas misturas como formas de promover a variação de seletividade, através da modificação da fase móvel em HPLC, e da natureza do aditivo orgânico em RF-Meck. Nos estudos efetuados em HPLC utilizando-se gradiente, pode-se comprovar a possibilidade da modelagem do fator de retenção em funçã da proporção de solvente utilizados (MeOH, ACN, THF e suas misturas). Pode-se ainda, com base nos dados de retenção e na análise hierárquica de c1usters, diferenciar quatro diferentes grupos de sistemas cromatográficos com diferentes seletividades para flavonóides agliconas, e outros quatro com diferentes seletividades para glicosídeos. Os sistemas cromatográficos mais ortogonais (cada um pertencente a um grupo de seletividade) foram aplicados na separação de uma planta modelo (Azadirachta indica), de onde pode-se escolher a fase móvel mais seletiva para se otimizar a separação dos flavonóides glicosilados presentes nas folhas desta planta. No método final otimizado pode-se identificar e quantificar cinco dos flavonóides majoritários presentes, sendo três glicosídeos de quercetina (rutina, isoquercitrina e quercitrina) e dois glicosídeos de kaempferol (astragalin e nicotiflorin), em amostras de duas diferentes procedências (Piracicaba-SP e Silvânia-GO). Nos estudos envolvendo a separação dos dezoito flavonóides por RFMEKC pode-se comprovar diferenças significativas de seletividade quando se varia a natureza do solvente orgânico utilizado como aditivo, além de se observar tendências na migração em função das propriedades do solvente adicionado e da estrutura molecular do flavonóide. O solvente de menor eficiência para separação dos flavonóides foi o MeOH. Através da análise dos eletroferogramas obtidos através de um planejamento experimental de misturas, e das trocas de pares críticos observadas nos vários eletrólitos utilizados, obteve-se um método de separação com apenas um par crítico em menos de 12 minutos de corrida. O coeficiente de variação obtido para o fator de retenção foi de 1,5% e para área de 3%, considerando-se cinco injeções. O método desenvolvido foi aplicado com sucesso na identificação dos flavonóides majoritários presentes na planta modelo (Neem), obtendo-se o mesmo resultado do estudo anterior. Como forma de avaliar a concentração de flavonóides totais presentes em espécies vegetais é comum a análise de extratos após hidrólise ácida (conversão de todos glicosídeos em agliconas). Desta forma otimizou-se uma metodologia de separação em RP-HPLC de 8 flavonóides agliconas comumente presentes em alimentos e extratos vegetais de uso cosmético. A otimização foi efetuada mediante um planejamento experimental de misturas, para escolha da fase móvel mais seletiva, e de um planejamento fatorial composto central, para otimização das condições de gradiente. O método obtido foi o mais rápido já visto dentro da literatura consultada. A separação em linha de base foi efetuada em menos de 15 minutos, com coeficientes de variação de área entre 0,1 e 1,8%, coeficiente de correlação de 0,9993 a 0,9994 na faixa de 5 a 100 µg/mL, e limites de quantificação estimados na faixa de 0,1 a 0,21µg/mL. O método desenvolvido foi aplicado na otimização das condições de hidrólise de um extrato de Neem. A otimização foi efetuada através de metodologia de superfície de resposta, levando-se em consideração a concentração de ácido adicionada, o tempo de reação, a temperatura, e a concentração de um antioxidante (ácido ascórbico) adicionado. O resultado da otimização foi uma metodologia de hidrólise com tempo de reação igual a 5 minutos, utilizando-se 1,4 mol/L de HCI, 119°C e 500 µg/mL de ácido ascórbico. Através das metodologias de análise e de hidrólise desenvolvidas pode-se constatar a presença e quantificar no extrato de Neem os flavonóides agliconas quercetina, kaempferol e miricetina. Com o objetivo de se avaliar quais os componentes presentes em extratos vegetais são os responsáveis pelo poder antioxidante atribuído a determinadas plantas, foi montado um sistema de avaliação de poder antioxidante \"on-line\" com reação pós-coluna em HPLC (baseado na literatura) utilizando-se como \"radical livre modelo\" o ABTS. A análise da planta modelo (Neem) neste sistema mostrou que os flavonóides glicosilados identificados nas partes anteriores deste trabalho são os responsáveis pelo poder antioxidante atribuído a esta planta. De posse desta informação, e visando a obtenção de extratos para aplicações cosméticas com poder antioxidante, modelou-se a extração dos flavonóide do Neem em função da composição do solvente extrator (água, etanol , propilenoglicol e suas misturas), de acordo com um planejamento simplex centróide ampliado. Além da previsão da concentração dos princípios ativos pode-se ainda prever outras propriedades dos extratos obtidos, tais como, índice de refração e densidade, muitas vezes constituintes de especificações técnicas de acordo com as aplicações a que se destinam (cremes, xampús, etc).

Propriedades de soluções filmogênicas e de filmes de gelatina ou colágeno com extrato de boldo-do-Chile

Filmes à base de biopolímeros podem ser utilizados para produção de embalagens ativas, que além de proteger os alimentos, podem interagir com o produto. No caso de embalagens ativas com atividade antioxidante, tem-se privilegiado o uso de agentes antioxidantes naturais, considerando-se que o uso de antioxidantes sintéticos tem sido questionado, sobretudo em relação à sua inocuidade. Existem muitos extratos de plantas já conhecidos por sua atividade antioxidante, que têm sido utilizados com frequência em estudos de filmes à base de biopolímeros, não somente por serem ricos em polifenóis, mas principalmente por sua boa interação com a matriz polimérica. O extrato de boldo-do-Chile (Peumus boldus) possui atividade antioxidante comprovada, entretanto, não existem relatos sobre sua adição em filmes. Dessa forma, o objetivo geral desta tese foi o desenvolvimento de filmes à base de colágeno ou gelatina adicionados de extrato de boldo-do-Chile, com propriedades físicas e funcionais para seu emprego como embalagens bioativas. Foram realizadas as caracterizações (fenólicos totais, ABTS, DPPH, cor, °Brix e pH) do extrato aquoso de boldo-do-Chile, preparado em quatro diferentes temperaturas. Além disso, foram avaliadas as propriedades reológicas e térmicas da solução de gelatina, e também foram elaborados filmes com as soluções de gelatina e colágeno a partir de soluções filmogênicas com diferentes concentrações de macromoléculas e extrato de boldo. Esses filmes foram caracterizados para conhecimento de suas propriedades mecânicas (tração e perfuração), propriedades óticas (cor e opacidade), espessura, umidade e solubilidade em água. Uma concentração de macromoléculas foi escolhida para a realização de análises complementares, a saber: análises térmicas (DSC), cristalinidade por difração de raio X (DRX), permeabilidade ao vapor de água (PVA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), brilho, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato, propriedades de barreira UV/Visível e atividade antioxidante. A adição do extrato de boldo-do-Chile nos filmes de gelatina e colágeno produziu filmes com atividade antioxidante, sem prejuízo às demais propriedades estudadas. Observou-se que o extrato aquoso de boldo-do-Chile apresentou propriedades antioxidantes, mas que foram dependentes da temperatura de extração. O extrato de boldo-do-Chile foi capaz de modificar as propriedades térmicas das soluções filmogênicas de gelatina, não sendo observado efeito nas análises reológicas. Por outro lado, o extrato aquoso de boldo-do-Chile não influenciou as propriedades mecânicas, solubilidade, umidade, cristalinidade e a permeabilidade ao vapor de água dos filmes de gelatina ou colágeno. Algumas propriedades térmicas sofreram efeito dos extratos, mas as análises de FTIR não mostraram a formação de novas interações. As propriedades óticas e de barreira UV/Visível foram influenciadas pelo extrato de boldo-do-Chile, sendo que os filmes se apresentaram mais amarelados com o aumento da concentração do extrato de boldo-do-Chile. As micrografias mostraram filmes de gelatina bastante homogêneos e filmes de colágeno com superfícies mais rugosas. Os resultados de brilho e ângulo de contato corroboraram com estas respostas. Em conclusão, os filmes de ambas macromoléculas apresentaram atividade antioxidante, podendo dessa forma, serem considerados como filmes ativos.

Avaliação físico-química de óleos da amêndoa de pequi (Caryocar brasiliense Camb.) obtidos artesanalmente e por prensagem a frio e sua influência sobre marcadores bioquímicos, oxidativos e inflamatórios de ratos submetidos à toxicidade aguda por tetracloreto de carbono

O óleo da amêndoa de pequi (Caryocar brasiliense Camb.) é considerado um coproduto do fruto, consumido na região do Cerrado, bioma brasileiro. Ele é fundamental para agregar valor e ampliar a utilização deste fruto regional a outros setores produtivos comerciais. Relatos na literatura apontam que o óleo possui capacidade antioxidante e efeitos benéficos sobre doenças inflamatórias, que estão associados à presença de ácidos graxos insaturados e fitoquímicos em sua composição química. Por outro lado, o tetracloreto de carbono (CCl4) é uma potente hepatotoxina, capaz de gerar radicais livres que levam ao estresse oxidativo e à inflamação. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi caracterizar os óleos da amêndoa de pequi obtidos artesanalmente e por prensagem a frio e verificar o efeito de seus constituintes graxos e bioativos sobre parâmetros oxidativos e inflamatórios de ratos submetidos à toxicidade aguda induzida por tetracloreto de carbono. Inicialmente, foram investigados os parâmetros de qualidade dos óleos, bem como o perfil de ácidos graxos, teores de compostos bioativos, capacidade antioxidante e estabilidade termo-oxidativa. Os óleos da amêndoa de pequi apresentaram boa qualidade e resistência termo-oxidativa e mostraram-se ricos em ácido graxo oleico, além de possuírem compostos com propriedades antioxidantes, como fenólicos, carotenoides, tocoferóis e fitosteróis. Posteriormente, o efeito do tratamento por 22 dias com óleos da amêndoa de pequi artesanal ou prensado a frio (3 mL/kg) sobre a toxicidade aguda induzida pelo CCl4 em ratos \"Wistar\" machos foi avaliado. Para tal, foram determinados marcadores bioquímicos séricos, perfil lipídico, peroxidação lipídica, marcadores do sistema de defesa antioxidante e detoxificante, além de parâmetros inflamatórios do tecido hepático. De maneira geral, verificou-se que os óleos da amêndoa de pequi não minimizaram as alterações hepáticas induzidas pelo CCl4, evidenciadas pelas enzimas marcadoras do dano hepático e por parâmetros inflamatórios, no entanto os animais tratados com o óleo prensado a frio aumentaram sua capacidade antioxidante.

Compostos fenólicos de resíduos agroindustriais: identificação, propriedades biológicas e aplicação em matriz alimentar de base lipídica

A geração de resíduos sólidos pelas atividades agroindustriais tem criado a demanda por um reaproveitamento tecnológico desses materiais. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial bioativo e tecnológico de resíduos agroindustriais, como fontes naturais de compostos fenólicos com atividade antioxidante. Foram analisados resíduos agroindustriais vinícolas, de indústrias produtoras de polpas congeladas de frutas (açaí, cajá, cupuaçu e graviola) e provenientes do beneficiamento de café e de laranja. Inicialmente, foi realizado um estudo para a determinação das condições ótimas de extração, empregando planejamento experimental multivariado com delineamento composto central rotacional, cujos resultados foram avaliados empregando a técnica de superfície de resposta. Na sequência, foram feitos a triagem dos resíduos, baseada na atividade antioxidante, e a caracterização fenólica dos extratos hidroalcoólicos obtidos dos resíduos agroindustriais. De acordo com os resultados de atividade antioxidante, engaço de uva da variedade Chenin Blanc (EC) e semente de açaí (SA) foram os resíduos selecionados, os quais seguiram para as etapas de concentração e fracionamento bioguiado de sua(s) molécula(s) bioativa(s), as quais foram posteriormente identificadas por UHPLC-ESI-LTQ-MS. Extratos brutos e concentrados foram avaliados in vitro quanto à capacidade de desativação de espécies reativas de oxigênio (radicais peroxila, ânion superóxido e ácido hipocloroso) e então, aplicados em óleo de soja, emulsão e suspensão de lipossomos, a fim de se avaliar a efetividade desses extratos como antioxidante natural em matrizes lipídicas. Concentrações intermediárias de etanol (40-60%) e alta temperatura (96°C), exceto para semente de açaí (25°C), foram as condições ótimas para a extração de antioxidantes dos resíduos agroindustriais. Epicatequina, ácido gálico, catequina e procianidina B1 foram os compostos de maior ocorrência, quando avaliados pela técnica de HPLC-DAD. O EC apresentou a maior atividade antioxidante global e SA a maior atividade entre os resíduos de polpas de frutas, laranja e café. A concentração dos extratos brutos de EC e SA, pela resina Amberlite XAD®-2, produziu aumento significativo da atividade antioxidante. Além disso, extratos brutos e concentrados apresentaram atividade antiproliferativa e anti-inflamatória. Os extratos concentrados foram fracionados por meio de Sephadex LH-20, a partir da qual foi possível identificar quatro frações de maior bioatividade para o EC e três para o SA. Procianidina B1, catequina, epicatequina e resveratrol foram identificados no extrato concentrado e frações de EC. Dezoito procianidinas poliméricas, catequina, epicatequina foram os principais compostos identificados em SA, por meio de UHPLC-ESI-LTQ-MS. Resveratrol também foi encontrado em SA pela primeira vez. Quando avaliados em óleo de soja, EC e SA demonstraram atividade pro-oxidante. Contudo, elevada atividade antioxidante foi verificada quando essas amostras foram aplicadas em sistemas lipídicos coloidais, pois retardaram o consumo de oxigênio em uma emulsão óleo/água e o período de indução na produção de dienos conjugados em uma suspensão de lipossomos. Portanto, os resíduos agroindustriais EC e SA possuem potencial tecnológico de reaproveitamento industrial podendo ser considerados possíveis matérias-primas para a obtenção de extratos ricos em antioxidantes ou pela extração de antioxidantes naturais de uso pelas indústrias farmacêutica e/ou de alimentos.