Repetitive brief ischemia: Intermittent reperfusion during ischemia ameliorates the extent of injury in the perfused kidney

Acute renal failure commonly follows reduced renal perfusion or ischemia. Reperfusion is essential for recovery but can itself cause functional and structural injury to the kidney. The separate contributions of ischemia and of reperfusion were examined in the isolated perfused rat kidney. Three groups were studied: brief (5 min) ischemia, 20 min ischemia, and repetitive brief ischemia (4 periods of 5 min) with repetitive intervening reperfusion of 5 min. A control group had no intervention, the three ischemia groups were given a baseline perfusion of 30 min before intervention and all groups were perfused for a total of 80 min. In addition, the effects of exogenous (NO)-N-. from sodium nitroprusside and xanthine oxidase inhibition by allopurinol were assessed in the repetitive brief ischemia-reperfusion model. Brief ischemia produced minimal morphological injury with near normal functional recovery. Repetitive brief ischemia reperfusion caused less functional and morphological injury than an equivalent single period of ischemia (20 min) suggesting that intermittent reperfusion is less injurious than ischemia alone over the time course of study. Pretreatment with allopurinol improved renal function after repetitive brief ischemia-reperfusion compared with the allopurinol-untreated repetitive brief ischemia-reperfusion group. Similarly, sodium nitroprusside reduced renal vascular resistance but did not improve the glomerular filtration rate or sodium reabsorption in the repetitive brief ischemia-reperfusion model. Thus, these studies show that the duration of uninterrupted ischemia is more critical than reperfusion in determining the extent of renal ischemia-reperfusion injury and that allopurinol, in particular, counteracts the oxidative stress of reperfusion.

Antioxidant activity and cytotoxicity of solubilized C60 and its conjugates with butylated hydroxytoluene

It has been described that fullerenes (C60) present interesting properties with potential application in clinical conditions related to oxidative stress. One of the most prominent features of fullerenes is the ability to quench free radicals. However, because of its poor solubility, this has been studied mostly in organic solutions, while the antioxidant activity and cytotoxicity of fullerenes and their derivates in aqueous medium is not well characterized. The antioxidant capacity of synthesised C60-conjugates has been investigated and its was higher comparing to C60 isolated. The aim of this study was to assess the viability of C60-conjugates by determining its antioxidant activity and cytotoxicity in bio-relevant media.

Capacidade antioxidante de cervejas comerciais

Mestrado em Engenharia Química

Regulation of antioxidant enzymes gene expression in the yeast Saccharomyces cerevisiae during stationary phase

Gene expression of three antioxidant enzymes, Mn superoxide dismutase (MnSOD), Cu,Zn superoxide dismutase (Cu,ZnSOD), and glutathione reductase (GR) was investigated in stationary phase Saccharomyces cerevisiae during menadione-induced oxidative stress. Both GR and Cu,ZnSOD mRNA steady state levels increased, reaching a plateau at about 90 min exposure to menadione. GR mRNA induction was higher than that of Cu,ZnSOD (about 14-fold and 9-fold after 90 min, respectively). A different pattern of response was obtained for MnSOD mRNA, with a peak at about 15 min (about 8-fold higher) followed by a decrease to a plateau approximately 4-fold higher than the control value. However, these increased mRNA levels did not result in increased protein levels and activities of these enzymes. Furthermore, exposure to menadione decreased MnSOD activity to half its value, indicating that the enzyme is partially inactivated due to oxidative damage. Cu,ZnSOD protein levels were increased 2-fold, but MnSOD protein levels were unchanged after exposure to menadione in the presence of the proteolysis inhibitor phenylmethylsulfonyl fluoride. These results indicate that the rates of Cu,ZnSOD synthesis and proteolysis are increased, while the rates of MnSOD synthesis and proteolysis are unchanged by exposure to menadione. Also, the translational efficiency for both enzymes is probably decreased, since increases in protein levels when proteolysis is inhibited do not reflect the increases in mRNA levels. Our results indicate that oxidative stress modifies MnSOD, Cu,ZnSOD, and GR gene expression in a complex way, not only at the transcription level but also at the post-transcriptional, translational, and post-translational levels.

Adverse effect of alcohol drinking: the role of oxidative stress

Atualmente, o álcool tem um papel importante na saúde pública e surge como um dos principais problemas sociais no mundo, dado que é a droga mais viciante aceite em encontros sociais. Provavelmente, por essa razão, os riscos do consumo abusivo do álcool são subestimados pelos jovens, mulheres grávidas e idosos. O álcool, quando ingerido em altas proporções, pode afetar todos os órgãos e desencadear inúmeras doenças, tais como a doença cardíaca coronariana, doença neurodegenerativa, as doenças crónicas e câncer. O álcool afeta ainda o estado psicológico, induzindo a violência, o estado antissocial e situações de risco de comportamentos. Por estas razões, o álcool tornou-se um foco principal da investigação, avaliando os seus efeitos sobre o corpo humano. Nesta pesquisa, foram suscitadas amostras de sangue de um grupo de pacientes em tratamento psicológico e/ou farmacêutico que serão analisadas com quatro métodos: Teste de Radicais Livres do Oxigénio (FORT), Defesa contra Radicais Livres do Oxigénio (FORD), cromatografia gasosa (GC) e cromatografia líquida de alta pressão (HPLC). Ambos os métodos FORT e FORD avaliam o stress oxidativo pela quantificação de radicais livres e a capacidade de antioxidantes em eliminar esses radicais livres, respetivamente. O stress oxidativo é o efeito do excesso de consumo de álcool, que é reduzido pela capacidade de ação dos antioxidantes. A boa reprodutibilidade, precisão e exatidão de ambos os métodos indicam que estes podem ser aplicados em rápidos diagnósticos. Para o método FORT e considerando o início do tratamento, os pacientes alcoólicos apresentaram uma média de 3,59±1.01mmol/LH2O2 e o grupo de controlo uma média de 1,42±0.53mmol/LH2O2, o que mostra uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0,0006). Para o método FORD, pacientes alcoólicos apresentam uma média de 1,07±0.53mmol/LH2O2 e o grupo de controlo, uma média de 2,81±0.46mmol/LH2O2, mostrando também uma média significativa (P=0,0075). Após 15 dias de tratamento observou-se que há uma diferença entre os dois grupos de pacientes alcoólicos, mas não há nenhum melhoramento em relação ao grupo de pacientes em tratamento. No método FORT os grupos mostram uma diferença significativa (P=0,0073), tendo os pacientes sem tratamento farmacêutico melhores resultados (2.37±0.44mmol/LH2O2) do que os pacientes com tratamento (3.72±1,04mmol/LH2O2). O oposto ocorre no método FORD, os pacientes em tratamento farmacêutico presentam melhores resultados (1.16±0.65mmol/LH2O2) do que o outro grupo (0.75±0.22mmol/LH2O2), não sendo, no entanto, uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0.16). Os resultados obtidos para a concentração de MDA pelo método de HPLC mostraram que o grupo de controlo tem valores mais baixos do que os pacientes alcoólicos, embora a diferença não seja muito significativa (P = 0,084), mas é ainda elevada. Além disso, os dois grupos de pacientes não apresentaram uma diferença significativa entre os seus resultados no início (P=0,77) e no fim (P=0,79) do tratamento. De acrescentar ainda que, os resultados da concentração de álcool no sangue determinados pelo método de CG mostraram que só alguns pacientes sem tratamento consumiram álcool durante o período de tratamento, o que influencia negativamente a conclusão sobre o efeito do tratamento. Contudo, outros fatores externos podem ainda influenciar os resultados finais, tais como o estado nutricional e estado psicológico dos pacientes, se o paciente continua a beber durante o tempo de tratamento ou até mesmo se o paciente é exposto a outros tipos de substâncias nocivas. Existe ainda a possibilidade de o tempo de aplicação do tratamento não ser suficiente para apresentar um efeito positivo em relação ao stress oxidativo e este é um outro fator que contribui para a impossibilidade de confirmar sobre o efeito, quer seja positivo ou negativo, do tratamento antioxidante.

Estudo do potencial antioxidante de vegetais em produção aquapónica

Dissertação de Mestrado, Tecnologia e Segurança Alimentar, 14 de Dezembro de 2015, Universidade dos Açores.

Electrochemical determination of antioxidant capacities in flavored waters by guanine and adenine biosensors

The immobilization and electro-oxidation of guanine and adenine asDNA bases on glassy carbon electrode are evaluated by square wave voltammetric analysis. The influence of electrochemical pretreatments, nature of supporting electrolyte, pH, accumulation time and composition of DNA nucleotides on the immobilization effect and the electrochemical mechanism are discussed. Trace levels of either guanine or adenine can be readily detected following short accumulation time with detection limits of 35 and 40 ngmL−1 for guanine and adenine, respectively. The biosensors of guanine and adenine were employed for the voltammetric detection of antioxidant capacity in flavored water samples. The method relies on monitoring the changes of the intrinsic anodic response of the surface-confined guanine and adenine species, resulting from its interaction with free radicals from Fenton-type reaction in absence and presence of antioxidant. Ascorbic acid was used as standard to evaluate antioxidant capacities of samples. Analytical data was compared with that of FRAP method.

Towards a reliable technology for antioxidant capacity and oxidative damage evaluation: Electrochemical (bio)sensors

To counteract and prevent the deleterious effect of free radicals the living organisms have developed complex endogenous and exogenous antioxidant systems. Several analytical methodologies have been proposed in order to quantify antioxidants in food, beverages and biological fluids. This paper revises the electroanalytical approaches developed for the assessment of the total or individual antioxidant capacity. Four electrochemical sensing approaches have been identified, based on the direct electrochemical detection of antioxidant at bare or chemically modified electrodes, and using enzymatic and DNA-based biosensors.

Construção de Biossensores de ADN para a Avaliação da Capacidade Antioxidante

Mestrado em Engenharia da Computação e Instrumentação Médica

A biomimetic sensor for monitoring oxidative stress biomarker in point-of-care

1st ASPIC International Congress

BIiossensor Enzimático para avaliação da Capacidade Antioxidente

Os radicais livres formam-se naturalmente nos organismos vivos, pois a sua produção/geração está interligada com o processo de produção de energia (respiração), processos inflamatórios (fagocitose), regulação do crescimento celular, sinalização intercelular e síntese de substâncias biológicas relevantes. Estes também podem ser introduzidos por vias exógenas (poluição, radiação, tabaco, alimentação, etc). Os radicais livres têm capacidade de reagir com o material nucleico (ADN e ARN), proteínas e substâncias oxidáveis, causando danos oxidativos responsáveis pelo envelhecimento e originar doenças degenerativas, tais como, o cancro, arteriosclerose, artrite reumatoide, entre outras. De forma a combater os efeitos pejorativos provocados pelos radicais, os organismos vivos desenvolveram complexos sistemas de defesa antioxidante. Estes sistemas são constituídos por antioxidantes endógenos, produzidos pelos seres vivos, tais como enzimas ou por antioxidantes exógenos obtidos por via da alimentação (por exemplo o ácido ascórbico). Neste sentido, um antioxidante tem capacidade de eliminar ou reduzir a propagação da cadeia de geração de radicais livres. Neste trabalho foi desenvolvido um biossensor enzimático para a quantificação da capacidade antioxidante total de matrizes alimentares. A construção deste biossensor consistiu na eletroimobilização da adenina no elétrodo de pasta de carbono (EPC) ou na adsorção física da dA20 na superfície do EPC. O dano oxidativo foi induzido pelo radical hidroxilo gerado pela reação de Fenton. Nesta dissertação, foi estudada a capacidade de alguns antioxidantes em eliminar o efeito pejorativo dos radicais livres e combater a integridade das bases de adenina ou do dA20.Os antioxidantes estudados foram o ácido ascórbico e alguns ácidos fenólicos como o ácido hidroxibenzoico (ácido gálico) e ácidos hidroxicinâmicos (ácido cafeico e ácido cumárico). Estes antioxidantes têm a capacidade de neutralizar o radical hidroxilo e proteger a adenina/dA20 imobilizado na superfície do EPC. O comportamento da Lacase foi estudado na presença do ácido gálico e do ácido ascórbico. Os estudos eletroquímicos foram realizados através da voltametria de onda quadrada (VOQ), sendo que a interação entre a adenina/ou o dA20 imobilizada na superfície do EPC e os radicais livres na ausência e presença de antioxidantes foi avaliada por meio de mudanças no pico anódico produzido pela oxidação da adenina /dA20. Os resultados demonstraram que estes biossensores permitem a avaliação da capacidade antioxidante total em águas aromatizadas.

Adverse Effect of Alcohol Drinking: The Role of Oxidative Stress

Atualmente, o álcool tem um papel importante na saúde pública e surge como um dos principais problemas sociais no mundo, dado que é a droga mais viciante aceite em encontros sociais. Provavelmente, por essa razão, os riscos do consumo abusivo do álcool são subestimados pelos jovens, mulheres grávidas e idosos. O álcool, quando ingerido em altas proporções, pode afetar todos os órgãos e desencadear inúmeras doenças, tais como a doença cardíaca coronariana, doença neurodegenerativa, as doenças crónicas e câncer. O álcool afeta ainda o estado psicológico, induzindo a violência, o estado antissocial e situações de risco de comportamentos. Por estas razões, o álcool tornou-se um foco principal da investigação, avaliando os seus efeitos sobre o corpo humano. Nesta pesquisa, foram suscitadas amostras de sangue de um grupo de pacientes em tratamento psicológico e/ou farmacêutico que serão analisadas com quatro métodos: Teste de Radicais Livres do Oxigénio (FORT), Defesa contra Radicais Livres do Oxigénio (FORD), cromatografia gasosa (GC) e cromatografia líquida de alta pressão (HPLC). Ambos os métodos FORT e FORD avaliam o stress oxidativo pela quantificação de radicais livres e a capacidade de antioxidantes em eliminar esses radicais livres, respetivamente. O stress oxidativo é o efeito do excesso de consumo de álcool, que é reduzido pela capacidade de ação dos antioxidantes. A boa reprodutibilidade, precisão e exatidão de ambos os métodos indicam que estes podem ser aplicados em rápidos diagnósticos. Para o método FORT e considerando o início do tratamento, os pacientes alcoólicos apresentaram uma média de 3,59±1.01mmol/LH2O2 e o grupo de controlo uma média de 1,42±0.53mmol/LH2O2, o que mostra uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0,0006). Para o método FORD, pacientes alcoólicos apresentam uma média de 1,07±0.53mmol/LH2O2 e o grupo de controlo, uma média de 2,81±0.46mmol/LH2O2, mostrando também uma média significativa (P=0,0075). Após 15 dias de tratamento observou-se que há uma diferença entre os dois grupos de pacientes alcoólicos, mas não há nenhum melhoramento em relação ao grupo de pacientes em tratamento. No método FORT os grupos mostram uma diferença significativa (P=0,0073), tendo os pacientes sem tratamento farmacêutico melhores resultados (2.37±0.44mmol/LH2O2) do que os pacientes com tratamento (3.72±1,04mmol/LH2O2). O oposto ocorre no método FORD, os pacientes em tratamento farmacêutico presentam melhores resultados (1.16±0.65mmol/LH2O2) do que o outro grupo (0.75±0.22mmol/LH2O2), não sendo, no entanto, uma diferença significativa entre os dois grupos (P=0.16). Os resultados obtidos para a concentração de MDA pelo método de HPLC mostraram que o grupo de controlo tem valores mais baixos do que os pacientes alcoólicos, embora a diferença não seja muito significativa (P = 0,084), mas é ainda elevada. Além disso, os dois grupos de pacientes não apresentaram uma diferença significativa entre os seus resultados no início (P=0,77) e no fim (P=0,79) do tratamento. De acrescentar ainda que, os resultados da concentração de álcool no sangue determinados pelo método de CG mostraram que só alguns pacientes sem tratamento consumiram álcool durante o período de tratamento, o que influencia negativamente a conclusão sobre o efeito do tratamento. Contudo, outros fatores externos podem ainda influenciar os resultados finais, tais como o estado nutricional e estado psicológico dos pacientes, se o paciente continua a beber durante o tempo de tratamento ou até mesmo se o paciente é exposto a outros tipos de substâncias nocivas. Existe ainda a possibilidade de o tempo de aplicação do tratamento não ser suficiente para apresentar um efeito positivo em relação ao stress oxidativo e este é um outro fator que contribui para a impossibilidade de confirmar sobre o efeito, quer seja positivo ou negativo, do tratamento antioxidante.

Cytokine and nitric oxide production by mouse macrophages infected with brazilian flaviviruses

The Flaviviridae family, Flavivirus genus includes viruses that are transmitted to vertebrates by infected mosquitoes or ticks. The genus Flavivirus includes a variety of viruses that cause diseases such as acute febrile illness, encephalitis, and hemorrhagic fever. Flaviviruses primarily infect blood monocytes and tissue macrophages, which have been shown to be permissive, supporting viral replication and serving as virus reservoirs. On the other hand, these cells may have an important antiviral activity related to modulation by cytokine production and by the capacity of these cells to synthesize reactive free radicals such as nitric oxide (NO) which can have a microbicidal effect. The present study was performed in order to determine the production of cytokines interleukin-1beta (IL-1β), tumor necrosis factor -alpha (TNF-α), transforming growth factor- beta (TGF-β) and interferon -alpha (IFN-α) and NO by macrophages infected with one of four Brazilian flaviviruses, Bussuquara virus (BUSV), Yellow Fever virus (YFV), Rocio virus (ROCV) and Encephalitis Saint Louis virus (SLEV), and to verify the possible antiviral effect of NO during macrophage infection with ROCV. Moreover, we asked if the different viruses were able to regulate bacterial lipopolysaccharide (LPS) induced cytokine production. Our results showed that YFV and SLEV reduced the production of IL-1β and TGF-β by LPS-stimulated macrophages, while ROCV only diminished LPS-stimulated TGF-β synthesis. On the other hand, BUSV more likely favored an enhancement of the LPS-induced production of IL-1β by macrophages. Additionally, while most of the viruses stimulated the production of IFN-α, none of them altered the production of TNF-α by murine macrophages. Interestingly, all viruses induced synthesis of NO that was not correlated with antiviral activity for ROCV.

Effects of vitamin C supplementation on acute phase Chagas disease in experimentally infected mice with Trypanosoma cruzi QM1 strain

The tissue changes that occur in Chagas disease are related to the degree of oxidative stress and antioxidant capacity of affected tissue. Studies with vitamin C supplementation did not develop oxidative damage caused by Chagas disease in the host, but other studies cite the use of peroxiredoxins ascorbate - dependent on T. cruzi to offer protection against immune reaction. Based on these propositions, thirty "Swiss" mice were infected with T. cruzi QM1 strain and treated with two different vitamin C doses in order to study the parasitemia evolution, histopathological changes and lipid peroxidation biomarkers during the acute phase of Chagas disease. The results showed that the parasite clearance was greater in animals fed with vitamin C overdose. There were no significant differences regarding the biomarkers of lipid peroxidation and inflammatory process or the increase of myocardium in animals treated with the recommended dosage. The largest amount of parasite growth towards the end of the acute phase suggests the benefit of high doses of vitamin C for trypomastigotes. The supplementation doesn't influence the production of free radicals or the number of amastigote nests in the acute phase of Chagas disease.

Vitamin C effects in mice experimentally infected with Trypanosoma cruzi QM2 strain

INTRODUCTION: To evaluate the efficacy of vitamin C in reducing the consequences generated by the production of free radicals in the acute and chronic phases of Chagas disease, two different doses of ascorbic acid were administered orally to 60 mice infected by Trypanosoma cruzi QM2 strain. METHODS: The animals were divided into six groups: G1, G2, and G3 for the acute phase study, and G'1, G'2, and G'3 for the chronic stage. The groups G1 and G'1 received 8.6x10-4mg/g of vitamin C daily, whereas G2 and G'2 received 7.14x10-3mg/g daily. The other groups, G3 and G'3, were considered placebos and received 10µL of mineral water. RESULTS: The study of the acute phase showed statistically significant differences between G1 and the other groups at various count days of the parasitemia evolution. The multiplying parasite was slower in G1 until the 11th day, but on the 22nd day it had greater parasitemia than in G2 and G3, and from the 36th day on, parasitemia stabilized at higher levels. However, when the histopathology of acute and chronic phases is considered, one does not note significant differences. CONCLUSIONS: The administration of two different doses of vitamin C was not able to protect mice and to contain the oxidative stress caused by free radicals formed by the metabolism of oxygen (reactive oxygen species) and nitrogen (reactive nitrogen species).