Complexação de guaiacol com ß-ciclodextrina para tratamento de alveolite seca: avaliação in vitro e in vivo

A alveolite seca (AS) é uma das complicações pós-operatórias mais comuns e sintomáticas na odontologia, porém, até o momento não há um protocolo de tratamento definido. O composto fenólico guaiacol (Gu) é um dos materiais utilizados para revestimento intra-alveolar devido às suas propriedades analgésicas, antioxidantes e antimicrobianas. Contudo, sua desvantagem é a dificuldade de manipulação decorrente da sua baixa estabilidade, alta volatilidade e sensibilidade à oxidação. Para melhorar suas propriedades e aumentar sua aplicabilidade clínica, um complexo de inclusão de Gu com ß-ciclodextrina (ßcd) foi desenvolvido. A formação do complexo supramolecular de Gu:ßcd foi caracterizada mediante a ressonância magnética nuclear (RMN), nos experimentos de 1H e 2D ROESY. A atividade antibacteriana do Gu e Gu:ßcd frente a Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus mitis, Streptococcus mutans, Streptococcus sanguis e Aggregatibacter actinomycetemcomitans foi analisada pelo método da microdiluição e sua citotoxicidade em osteoblastos de calvária de rato, foi estudado com o ensaio do MTT. O processo de reparo alveolar induzido pelo Gu:ßcd foi avaliado histologicamente após tratamento de alveolite seca em molares inferiores de ratos. A RMN mostrou correlações espaciais entre os hidrogênios internos (H3 e H5) da ßcd e os hidrogênios aromáticos, H(a) e H(b) do Gu, confirmando a formação do complexo. A complexação do Gu na ßcd potencializou seu efeito antibacteriano e reduziu sua citotoxicidade em osteoblastos. O estudo in vivo evidenciou a ocorrência de ossificação no ápice alveolar dos ratos tratados com Gu:ßcd, no 7o dia. No 14o dia, as trabéculas ósseas ocuparam também o terço médio do alvéolo e no 21o dia, todo o alvéolo se encontrava preenchido por osso neoformado. Estes resultados foram similares ao controle negativo e superiores ao controle positivo (Alvogyl®). Os benefícios obtidos pela inclusão do Gu na ßcd foram demonstrados pela melhora das propriedades biológicas do Gu in vitro e o adequado reparo alveolar in vivo.

Effects of glutathione, N-acetyl-cysteine, α-lipoic acid and dihydrolipoic acid on the cytotoxicity of a 2-pyridylcarboxamidrazone antimycobacterial agent in human mononuclear leucocytes in vitro

A series of antioxidants was used to explore the cytotoxicity of one particularly toxic antimycobacterial 2-pyridylcarboxamidrazone anti-tuberculosis agent against human mononuclear leucocytes (MNL), in comparison with isoniazid (INH) to aid future compound design. INH caused a significant reduction of nearly 40% in cell recovery compared with control (P < 0.0001), although the co-incubation with either glutathione (GSH, 1 mM) or (NAC, 1 mM) showed abolition of INH toxicity. In contrast, the addition of GSH or NAC 1 h after INH failed to protect the cells from INH toxicity (P < 0.0001). The 2-pyridyl-carboxamidrazone 'Compound 1' caused a 50% reduction in cell recovery compared with control (P < 0.001), although this was abolished by the presence of either GSH or NAC. A 1 h post incubation with either NAC or GSH after Compound 1 addition failed to protect the cells from toxicity (P < 0.001). Co-administration of lipoic acid (LA) abolished Compound 1-mediated toxicity, although again, this effect did not occur after LA addition 1 h post incubation with Compound 1 (P < 0.001). However, co-administration of dihydrolipoic acid (DHLA) prevented Compound 1-mediated cell death when incubated with the compound and also after 1 h of Compound 1 alone. Pre-treatment with GSH, then removal of the antioxidant resulted in abolition of Compound 1 toxicity (vehicle control, 63.6 ± 16.7 versus Compound 1 alone 26.1 ± 13.6% versus GSH pre-treatment, 65.7 ± 7.3%). In a cell-free incubation, NMR analysis revealed that GSH does not react with Compound 1, indicating that this agent is not likely to directly deplete membrane thiols. Compound 1's MNL toxicity is more likely to be linked with changes in cell membrane conformation, which may induce consequent thiol depletion that is reversible by exogenous thiols. © 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

A preliminary investigation into the impact of a pesticide combination on human neuronal and glial cell lines in vitro

Many pesticides are used increasingly in combinations during crop protection and their stability ensures the presence of such combinations in foodstuffs. The effects of three fungicides, pyrimethanil, cyprodinil and fludioxonil, were investigated together and separately on U251 and SH-SY5Y cells, which can be representative of human CNS glial and neuronal cells respectively. Over 48h, all three agents showed significant reductions in cellular ATP, at concentrations that were more than tenfold lower than those which significantly impaired cellular viability. The effects on energy metabolism were reflected in their marked toxic effects on mitochondrial membrane potential. In addition, evidence of oxidative stress was seen in terms of a fall in cellular thiols coupled with increases in the expression of enzymes associated with reactive species formation, such as GSH peroxidase and superoxide dismutase. The glial cell line showed significant responsiveness to the toxin challenge in terms of changes in antioxidant gene expression, although the neuronal SH-SY5Y line exhibited greater vulnerability to toxicity, which was reflected in significant increases in caspase-3 expression, which is indicative of the initiation of apoptosis. Cyprodinil was the most toxic agent individually, although oxidative stress-related enzyme gene expression increases appeared to demonstrate some degree of synergy in the presence of the combination of agents. This report suggests that the impact of some pesticides, both individually and in combinations, merits further study in terms of their impact on human cellular health.

Sulforaphane restores cellular glutathione levels and reduces chronic periodontitis neutrophil hyperactivity in vitro

The production of high levels of reactive oxygen species by neutrophils is associated with the local and systemic destructive phenotype found in the chronic inflammatory disease periodontitis. In the present study, we investigated the ability of sulforaphane (SFN) to restore cellular glutathione levels and reduce the hyperactivity of circulating neutrophils associated with chronic periodontitis. Using differentiated HL60 cells as a neutrophil model, here we show that generation of extracellular O2 . - by the nicotinamide adenine dinucleotide (NADPH) oxidase complex is increased by intracellular glutathione depletion. This may be attributed to the upregulation of thiol regulated acid sphingomyelinase driven lipid raft formation. Intracellular glutathione was also lower in primary neutrophils from periodontitis patients and, consistent with our previous findings, patients neutrophils were hyper-reactive to stimuli. The activity of nuclear factor erythroid-2-related factor 2 (Nrf2), a master regulator of the antioxidant response, is impaired in circulating neutrophils from chronic periodontitis patients. Although patients' neutrophils exhibit a low reduced glutathione (GSH)/oxidised glutathione (GSSG) ratio and a higher total Nrf2 level, the DNA-binding activity of nuclear Nrf2 remained unchanged relative to healthy controls and had reduced expression of glutamate cysteine ligase catalytic (GCLC), and modifier (GCLM) subunit mRNAs, compared to periodontally healthy subjects neutrophils. Pre-treatment with SFN increased expression of GCLC and GCM, improved intracellular GSH/GSSG ratios and reduced agonist-activated extracellular O2 . - production in both dHL60 and primary neutrophils from patients with periodontitis and controls. These findings suggest that a deficiency in Nrf2-dependent pathways may underpin susceptibility to hyper-reactivity in circulating primary neutrophils during chronic periodontitis. © 2013 Dias et al.

The interaction of sodium chlorite with phospholipids and glutathione:a comparison of effects in vitro, in mammalian and in microbial cells

In this study the interaction of the preservative sodium chlorite with unsaturated lipids and glutathione was investigated, in comparison with peroxides, sodium hypochlorite, and benzalkonium chloride. The aim was to determine whether the action of sodium chlorite could involve membrane lipid damage or antioxidant depletion, and how this related to toxicity in both mammalian and microbial cells. The treatment of phospholipids with chlorite yielded low levels of hydroperoxides, but sodium chlorite oxidized the thiol-containing antioxidant glutathione to its disulfide form very readily in vitro, with a 1:4 oxidant:GSH stoichiometry. In cultured cells, sodium chlorite also caused a substantial depletion of intracellular glutathione, whereas lipid oxidation was not very prominent. Sodium chlorite had a lower toxicity to ocular mammalian cells than benzalkonium chloride, which could be responsible for the different effects of long-term application in the eye. The fungal cells, which were most resistant to sodium chlorite, maintained higher percentage levels of intracellular glutathione during treatment than the mammalian cells. The results show that sodium chlorite can cause oxidative stress in cells, and suggest that cell damage is more likely to be due to interaction with thiol compounds than with cell membrane lipids. The study also provides important information about the differential resistance of ocular cells and microbes to various preservatives and oxidants.

Effects of lipoic acid and dihydrolipoic acid on 4-aminophenol-mediated erythrocytic toxicity in vitro

The effects of the antioxidant lipoic acid and its reduced form, dihydrolipoic acid (DHLA), were studied on the process of the erythrocytic toxicity of 4-aminophenol in human erythrocytes in vitro. 4-Aminophenol alone caused a stepwise increase in methaemoglobin formation, along with a commensurate decrease in total thiols. At 10 min., in the presence of lipoic acid alone and the thiol depletor 1-chloro-2,4-dinitrobenzene (CDNB) alone, 4-aminophenol-mediated methaemoglobin formation was significantly increased, whilst thiol levels were significantly reduced compared with the 4-aminophenol alone. At 10 min., with DHLA and CDNB alone, 4-aminophenol was associated with significantly increased methaemoglobin formation. However, thiol levels were not significantly different in the presence of DHLA compared with 4-aminophenol alone, although thiol levels were different compared with control (4-aminophenol alone) in the incubations with CDNB alone. At 15 min., only CDNB/4-aminophenol methaemoglobin formation differed from control, whilst thiol levels were significantly lower in the presence of CDNB alone compared with 4-aminophenol alone. Lipoic acid enhanced the toxicity of 4-aminophenol in terms of increased methaemoglobin formation coupled with increased thiol depletion, whilst DHLA showed increased 4-aminophenol-mediated methaemoglobin formation without thiol depletion. Lipoic acid, and to a lesser extent its reduced derivative DHLA, acted as a prooxidant in the presence of 4-aminophenol, enhancing the oxidative stress effects of the amine in human erythrocytes. © Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology 2006.

The methaemoglobin forming and GSH depleting effects of dapsone and monoacetyl dapsone hydroxylamines in human diabetic and non-diabetic erythrocytes in vitro

The respective methaemoglobin forming and GSH depleting capabilities of monoacetyl dapsone hydroxylamine (MADDS-NHOH) and dapsone hydroxylamine (DDS-NHOH) were compared in human diabetic and non-diabetic erythrocytes in vitro with a view to select the most potent agent for future oxidative stress and antioxidant evaluation studies. Administration of both metabolites to non-diabetic erythrocytes over the 20 min period of the study resulted in significantly more methaemoglobin formation at all four time points compared with the diabetic erythrocytes (P<0.0001). At all four time points, significantly more methaemoglobin was formed in response to MADDS-NHOH in non-diabetic cells compared with the effects of DDS-NHOH on diabetic erythrocytes (P<0.0001). At the 5 and 10 min time points, significantly more methaemglobin was formed in non-diabetic cells in the presence of MADDS-NHOH compared with DDS-NHOH (P<0.05). At the 5 min time point only, significantly more methaemoglobin was formed in the presence of MADDS-NHOH in diabetic cells compared with that of DDS-NHOH (P<0.01). However, compared with diabetic control GSH levels, the presence of DDS-NHOH caused a significant depletion in GSH at 5, 10 and 20 min time points in diabetic cells (P<0.001). In addition, the presence of DDS-NHOH caused a significant reduction in GSH levels in diabetic cells in comparison with those of non-diabetics at the 5, 10 and 20 min, (P<0.005). DDS-NHOH was also associated with a significant depletion of GSH levels in diabetic cells compared with those of non-diabetic control erythrocytes (P<0.0001). The presence of MADDS-NHOH in diabetic erythrocytes led to a significant reduction in GSH levels at the 20 min time point compared with those of non-diabetics (P<0.001), but there were no significant differences at the 5, 10 and 15 min points. Due to its greater GSH-depleting action, DDS-NHOH will be selected for future use in the oxidative stress assessment in diabetic erythrocytes. © 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Les plasmocytes et leur niche: Étude de la génération de plasmocytes humains in vitro

Chez l’humain, les lymphocytes B mémoires IgG+ et IgA+ sont des cellules clés de l’immunité humorale. Ces cellules mémoires sont maintenues à long-terme dans notre organisme. Elles représentent une défense rapide et efficace contre toutes les infections que nous avons déjà vaincues pendant notre vie. Ces cellules mémoires qui rencontrent à nouveau leur antigène se différencient rapidement en plasmocytes à courte vie, et permettent la sécrétion massive d’immunoglobuline (Ig). La contrepartie mémoire de ces cellules sont les plasmocytes à longue vie qui sont présents dans les niches de la moelle osseuse et y sécrètent en permanence des anticorps protecteurs qui circulent dans le sang. Ces cellules sécrétrices peuvent avoir une durée de vie allant de dizaines d’années à la vie entière de l’individu. Les patients qui reçoivent des traitements de chimiothérapie ou de radiothérapie sont privés de ces cellules mémoires détruites par ces traitements au même titre que les cellules cancéreuses. Ces patients deviennent vulnérables aux infections et leur survie dépend de la régénération rapide de leur système hématopoïétique. Notre équipe a déjà mis au point une méthode pour préparer de grandes quantités des cellules mémoires capables de sécréter des IgG et des IgA. Les présents travaux visent à générer des plasmocytes fonctionnels et capables de survivre à long terme in vitro. La stratégie expérimentale visait à établir des conditions permettant de se rapprocher de l’environnement de la moelle osseuse. Dans un premier temps, nous avons étudié les paramètres permettant la différenciation des lymphocytes B mémoires en plasmocytes. Étant donné l’importance du potentiel redox dans l’environnement de la moelle osseuse, nous avons d’abord tenté d’en contrôler l’impact avec un antioxydant, le N-acétyle cystéine (NAC). Nos résultats ont démontré que le NAC avait un effet significatif et diminuait la phosphorylation de la protéine STAT3 en raison d’une inhibition des kinases JAK2 et JAK3. Étonnamment, cet antioxydant retardait la différenciation de nos lymphocytes B qui étaient stimulés avec une forte interaction CD40-CD154. Par la suite, la comparaison des interactions CD40-CD154 et CD27-CD70 a permis de conclure qu’il était essentiel de réduire à son minimum l’interaction CD40-CD154 et qu’il fallait ajouter les cytokines IL-6 et IL-10. Les cellules CD31+CD38+CD138+ générées présentaient un phénotype similaire à celui des plasmocytes de la moelle osseuse. Malheureusement la fréquence de ces cellules était faible et leur viabilité insuffisante. Afin d’augmenter la survie de ces cellules le dernier volet de nos travaux visait à se rapprocher des niches de la moelle osseuse. Notre but a été atteint en ajoutant des cellules mésenchymateuses issues de la moelle osseuse en présence de 8% de dioxygène (O2). Les cellules CD31+CD38+CD138+ générées ont une excellente viabilité et représentent plus de 50% des cellules totales en culture. De plus, le modèle de culture est maintenant établi dans un milieu exempt de sérum et de protéines animales. Dans l’ensemble, nos résultats permettent de proposer la production ex vivo de plasmocytes autologues avec une perspective thérapeutique pour réduire les risques d’infections des patients devenues immunodéficients, suite à un traitement de radiothérapie ou de chimiothérapie.

Nanotubos de carbono de parede simples funcionalizados com polietilenoglicol: avaliação de parâmetros in vivo e in vitro

Os nanomateriais apresentam uma escala na qual ao menos uma das dimensões varia entre 1 e 100 nm e possuem propriedades químicas, físicas ou biológicas dependentes da nanoestrutura e que lhes confere características funcionais de interesse para fins comerciais ou aplicações na área médica. Dentre os nanomateriais mais estudados e utilizados, destacam-se os de carbono, que incluem os fulerenos e os nanotubos de carbono (NT). Uma potencial utilização dos nanomateriais de carbono é na área biomédica, já que estes podem interagir com os sistemas biológicos em nível molecular e supramolecular com alto grau de especificidade. Em contrapartida, é importante considerar que os nanotubos de carbono podem exercer efeitos tóxicos, tendo como possível mecanismo o estresse oxidativo. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi investigar a ação dos nanotubos de carbono de parede única funcionalizados com polietilenoglicol (SWNT-PEG) em Danio rerio “zebrafish” (Teleostei, Cyprinidae). Avaliaram-se parâmetros bioquímicos, histológicos, comportamentais e de biodistribuição para entender como esse material se comporta in vitro e in vivo. Foi observado que o tipo de funcionalização é determinante para a ação desse material em meio biológico. No experimento in vitro o SWNT-PEG não mostrou efeito pró-oxidante nas avaliações de peroxidação lipídica, capacidade antioxidante total, conteúdo de GSH e atividade de GCL. Na exposição intraperitoneal em zebrafish constatou-se a agregação e geração de processo inflamatório, o que sugere que a cadeia de PEG utilizada para a funcionalização dos NT possui um tamanho inadequado e/ou uma funcionalização ineficiente para manter a estabilidade do material em meio biológico e evitar uma resposta inflamatória por parte do organismo exposto. Possivelmente devido a esta característica do nanomaterial, nas análises de biodistribuição, através de espectroscopia Raman, não se observou distribuição de SWNT-PEG no sistema nervoso central de zebrafish. No entanto, através da análise histológica foi observado processo inflamatório no tecido nervoso central, bem como alterações comportamentais avaliadas na tarefa de campo aberto.

A prospective study on bioactive properties of wild mushrooms mycelium grown in vitro under different conditions

Wild mushrooms have been extensively studied for their value as sources of high quality nutrients and of powerful physiologically bioactive compounds [1,2]. The present study was designed to evaluate the in vitro development of two wild edible mushroom species: Pleurotus eryngii (DC.) Quél. and Suillus belinii (Inzenga) Watling, by testing different solid (Potato Dextrose Agar medium –PDA and Melin-Norkans medium- MMN) and liquid culture media (Potato dextrose broth- PDB and Melin-Norkans medium- MMN). Each strain of mushroom produces a special type of mycelium and this range of characteristics varies in form, color and growth rate. S. bellinii presents a pigmented and rhizomorphic mycelia, whereas, P. eryngii has depigmented and cottony mycelia. The mycelium isolated and grown in PDA showed a faster radial growth compared to the mycelium isolated and grown in both solid and liquid incomplete MMN medium. P. eryngii exhibited a rapid growth and a higher mycelia biomass in both medium compared to S. belinii. Moreover, the obtained mycelia will be characterized in terms of well-recognized bioactive compounds namely, phenolic acids and mycosterols (mainly ergosterol), by using high performance liquid chromatography coupled to diode array and ultraviolet detectors, respectively. These compounds will be correlated to mycelia bioactivity: i) antioxidant activity, evaluated through free radicals scavenging activity, reducing power and lipid peroxidation inhibition in vitro assays; ii) anti-inflammatory activity, assessed through nitric oxide production inhibition in murine macrophages (RAW 264.7 cell line); iii) cytotoxic activity, evaluated either in human tumor cell lines (MCF-7- breast adenocarcinoma, NCIH460- non-small cell lung cancer, HeLa- cervical carcinoma and HepG2- hepatocellular carcinoma) as also in a non-tumor porcine primary liver cells culture established in-house (PLP2). Overall, our expectation is that the bioactive formulations obtained by in vitro culture can be applied as nutraceuticals or incorporated in functional foods.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

In vitro antioxidative activity of moss extract, and effect of moss on serum lipid level of mice fed with high-fat diet

Purpose: To evaluate the potential of active compounds derived from moss in the prevention and treatment of various diseases. Methods: Three species of moss were extracted with deionized water at 95 °C, and with 70.5 % ethanol at 85 °C. Analysis of total phenolic contents (TPC) of the extracts were performed by FolinCiocalteu (FC) method. The antioxidant activity of the extracts were determined using three methods, namely, by 2,2\'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic) acid (ABTS), 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and ferric reducing antioxidant power (FRAP). In vivo effects were evaluated in mice fed high fat diet (HFD) supplemented with 20 % ground moss. Cholesterol levels in HFD were evaluated by ophthalaldehyde method. Serum triglyceride levels were measured using triglyceride (TG) kit, while blood insulin level and leptin concentration were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kit. Results: The moss extracts exhibited antioxidative effects, as evidenced of . TPC of 47.20 ± 11.20 to 119.87 ± 11.51 mg GAE/mg, respectively. ABTS scavenging activity was 1078.11 ± 18.95 to 2587.33 ± 46.19 μmol Trolox/mg, DPPH scavenging activity of were 42.11 ± 8.22 to 298.78 ± 20.02 μmol Trolox/mg, and FRAP value of 393.19 ± 24.64 to 1070.14 ± 17.92 μmol Trolox/mg, respectively. Mice fed with 20 % ground moss did not show any significant effect (p < 0.05) on visceral weight and blood lipid levels of HFD, while leptin concentrations reduced significantly to 4.74 ± 0.00 and 0.20 ± 0.00 ng/dL) relative to HFD alone (26.72 ± 6.53 ng/dL). Conclusion: Moss can potentially be used as an antioxidative ingredient, for the improvement of overall human health, suggesting that important medical benefits associated with moss consumption. However, further investigations are required to ascertain this.

Gut microbiota perturbation induced by emerging dietary habits: an in vitro colon model to predict their effects by a microbiomic and metabolomic approach

Over the past 30 years, unhealthy diets and lifestyles have increased the incidence of noncommunicable diseases and are culprits of diffusion on world’s population of syndromes as obesity or other metabolic disorders, reaching pandemic proportions. In order to comply with such scenario, the food industry has tackled these challenges with different approaches, as the reformulation of foods, fortification of foods, substitution of ingredients and supplements with healthier ingredients, reduced animal protein, reduced fats and improved fibres applications. Although the technological quality of these emerging food products is known, the impact they have on the gut microbiota of consumers remains unclear. In the present PhD thesis, the recipient work was conducted to study different foods with the substitution of the industrial and market components to that of novel green oriented and sustainable ingredients. So far, this thesis included eight representative case studies of the most common substitutions/additions/fortifications in dairy, meat, and vegetable products. The products studied were: (i) a set of breads fortified with polyphenol-rich olive fiber, to replace synthetic antioxidant and preservatives, (ii) a set of Gluten-free breads fortified with algae powder, to fortify the protein content of standard GF products, (iii) different formulations of salami where nitrates were replaced by ascorbic acid and vegetal extract antioxidants and nitrate-reducers starter cultures, (iv) chocolate fiber plus D-Limonene food supplement, as a novel prebiotic formula, (v) hemp seed bran and its alkalase hydrolysate, to introduce as a supplement, (vi) milk with and without lactose, to evaluate the different impact on human colonic microbiota of healthy or lactose-intolerants, (vii) lactose-free whey fermented and/or with probiotics added, to be introduced as an alternative beverage, exploring its impact on human colonic microbiota from healthy or lactose-intolerants, and (viii) antibiotics, to assess whether maternal amoxicillin affects the colon microbiota of piglets.

An Isoflavone From Dipteryx Alata Vogel Is Active Against The In Vitro Neuromuscular Paralysis Of Bothrops Jararacussu Snake Venom And Bothropstoxin I, And Prevents Venom-induced Myonecrosis.

Snakebite is a neglected disease and serious health problem in Brazil, with most bites being caused by snakes of the genus Bothrops. Although serum therapy is the primary treatment for systemic envenomation, it is generally ineffective in neutralizing the local effects of these venoms. In this work, we examined the ability of 7,8,3'-trihydroxy-4'-methoxyisoflavone (TM), an isoflavone from Dipteryx alata, to neutralize the neurotoxicity (in mouse phrenic nerve-diaphragm preparations) and myotoxicity (assessed by light microscopy) of Bothrops jararacussu snake venom in vitro. The toxicity of TM was assessed using the Salmonella microsome assay (Ames test). Incubation with TM alone (200 μg/mL) did not alter the muscle twitch tension whereas incubation with venom (40 μg/mL) caused irreversible paralysis. Preincubation of TM (200 μg/mL) with venom attenuated the venom-induced neuromuscular blockade by 84% ± 5% (mean ± SEM; n = 4). The neuromuscular blockade caused by bothropstoxin-I (BthTX-I), the major myotoxic PLA2 of this venom, was also attenuated by TM. Histological analysis of diaphragm muscle incubated with TM showed that most fibers were preserved (only 9.2% ± 1.7% were damaged; n = 4) compared to venom alone (50.3% ± 5.4% of fibers damaged; n = 3), and preincubation of TM with venom significantly attenuated the venom-induced damage (only 17% ± 3.4% of fibers damaged; n = 3; p < 0.05 compared to venom alone). TM showed no mutagenicity in the Ames test using Salmonella strains TA98 and TA97a with (+S9) and without (-S9) metabolic activation. These findings indicate that TM is a potentially useful compound for antagonizing the neuromuscular effects (neurotoxicity and myotoxicity) of B. jararacussu venom.