Oxidation of melatonin by AAPH-derived peroxyl radicals: Evidence of a pro-oxidant effect of melatonin

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effect of UV Radiation and Pro-Oxidant on PP Biodegradability

The effect of ultraviolet exposure on the biodegration of poly(propylene) without (PP) and with 0.3 (wt/wt) (PPOx) pro-oxidant additives, produced by extrusion was studied. After UV exposure the samples were submitted to biodegradation (weight loss) in prepared soils. The samples before and after UV exposure were analyzed using differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, size exclusion chromatography, and optical microscopy. The exposure to UV radiation lead to more intense degradation of PPOx than of PP; the amount of carbonyl groups was larger for the PPOx samples than for PP, as well as the decrease in the T(m) and in the molecular weight. The samples exposed to UV radiation showed some level of fragmentation after 56 days when placed in the prepared soil; the samples which were exposed to UV for 480 h presented just a small weight loss. POLYM. ENG. SCI., 49:123-128, 2009. (C) 2008 Society of Plastics Engineers

Mechanism of the antioxidant to pro-oxidant switch in the behavior of dehydroascorbate during LDL oxidation by copper(II) ions

Oxidised low density lipoprotein (LDL) may be involved in the pathogenesis of atherosclerosis. We have therefore investigated the mechanisms underlying the antioxidant/pro-oxidant behavior of dehydroascorbate, the oxidation product of ascorbic acid, toward LDL incubated With Cu2+ ions. By monitoring lipid peroxidation through the formation of conjugated dienes and lipid hydroperoxides, we show that the pro-oxidant activity of dehydroascorbate is critically dependent on the presence of lipid hydroperoxides, which accumulate during the early stages of oxidation. Using electron paramagnetic resonance spectroscopy, we show that dehydroascorbate amplifies the generation of alkoxyl radicals during the interaction of copper ions with the model alkyl hydroperoxide, tert-butylhydroperoxide. Under continuous-flow conditions, a prominent doublet signal was detected, which we attribute to both the erythroascorbate and ascorbate free radicals. On this basis, we propose that the pro-oxidant activity of dehydroascorbate toward LDL is due to its known spontaneous interconversion to erythroascorbate and ascorbate, which reduce Cu2+ to Cu+ and thereby promote the decomposition of lipid hydroperoxides. Various mechanisms, including copper chelation and Cu+ oxidation, are suggested to underlie the antioxidant behavior of dehydroascorbate in LDL that is essentially free of lipid hydroperoxides. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

Fluorimetric study of the pro-oxidant activity of EUK8 in the presence of hydrogen peroxide

The catalase mimetic complex Mn(III)-salen chloride (EUK8) was found to be pro-oxidant under low hydrogen peroxide concentrations. The increase in the fluorescence rate of the probe 1,2,3-dihydrorhodamine (DHR) in solution, as well as the carbonyl content of human serum albumin were found to be maximum at H(2)O(2):EUK8 molar ratios ranging from 0 to 2, supporting previous findings regarding the mechanism of EUK8 catalase activity and the formation of highly oxidative Mn(V)-O(2-) species. This pro-oxidant effect is precluded by the presence of glutathione. Cytotoxicity to HeLa cells, as probed by increased rate of oxidation of intracellular DHR, was not observed. Our findings suggest that the combination of H(2)O(2) and EUK8 at specific molar ratios, in the absence of reductants/antioxidants, induces the oxidation of organic molecules. It is shown that the fluorimetric determination of pro-oxidant activity of metal complexes is more sensitive than the colorimetric quantification of protein carbonyl content. The implications of our findings with respect to the somewhat confusing results arising from in vivo studies of EUK8 and other Mn(III) anti-oxidant metal complexes are discussed.

Pro-oxidant activity of apocynin radical

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Improvement of Pro-Oxidant Capacity of Protocatechuic Acid by Esterification

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Increasing the activity of copper(II) complexes against Leishmania through lipophilicity and pro-oxidant ability

Copper complexes with fluorinated beta-diketones were synthesized and characterized in terms of lipophilicity and peroxide-assisted oxidation of dihydrorhodamine as an indicator of redox activity. The biological activity of the complexes was tested against promastigotes of Leishmania amazonensis. Inhibition of trypanosomatid-specific trypanothione reductase was also tested. It was found that the highly lipophilic and redox-active bis(trifluoroacetylacetonate) derivative had increased toxicity towards promastigotes. These results indicate that it is possible to modulate the activity of metallodrugs based on redox-active metals through the appropriate choice of lipophilic chelators in order to design new antileishmanials. Further work will be necessary to improve selectivity of these compounds against the parasite.

Vitamin C exhibits pro-oxidant properties

Vitamin C is marketed as a dietary supplement, partly because of its 'antioxidant' properties. However, we report here that vitamin C administered as a dietary supplement to healthy humans exhibits a pro-oxidant, as well as an antioxidant, effect in vivo.

Mechanical, thermal and morphological characterization of polypropylene/biodegradable polyester blends with additives

The (bio)degradation of polyolefins can be accelerated by modifying the level of crystallinity or by incorporation of carbonyl groups by adding pro-oxidants to masterbatches or through exposure to ultraviolet irradiation. In this work we sought to improve the degradation of PP by adding cobalt, calcium or magnesium stearate to Ecoflex(R), PP or Ecoflex(R)/PP blends. The effect of the pro-oxidants on biodegradability was assessed by examining the mechanical properties and fluidity of the polymers. PP had higher values for tensile strength at break and Young`s modulus than Ecoflex(R), and the latter had little influence on the properties of PP in Ecoflex(R)/PP blends. However, the presence of pro-oxidants (except for calcium) reduced these properties. All of the pro-oxidants enhanced the fluidity of PP, a phenomenon that facilitated polymer degradation at high temperatures. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Genotoxic, neurotoxic and neuroprotective activities of apomorphine and its oxidized derivative 8-oxo-apomorphine

Apomorphine is a dopamine receptor agonist proposed to be a neuroprotective agent in the treatment of patients with Parkinson's disease. Both in vivo and in vitro studies have shown that apomorphine displays both antioxidant and pro-oxidant actions, and might have either neuroprotective or neurotoxic effects on the central nervous system. Some of the neurotoxic effects of apomorphine are mediated by its oxidation derivatives. In the present review, we discuss recent studies from our laboratory in which the molecular, cellular and neurobehavioral effects of apomorphine and its oxidized derivative, 8-oxo-apomorphine-semiquinone (8-OASQ), were evaluated in different experimental models, i.e., in vitro genotoxicity in Salmonella/microsome assay and WP2 Mutoxitest, sensitivity assay in Saccharomyces cerevisiae, neurobehavioral procedures (inhibition avoidance task, open field behavior, and habituation) in rats, stereotyped behavior in mice, and Comet assay and oxidative stress analyses in mouse brain. Our results show that apomorphine and 8-OASQ induce differential mutagenic, neurochemical and neurobehavioral effects. 8-OASQ displays cytotoxic effects and oxidative and frameshift mutagenic activities, while apomorphine shows antimutagenic and antioxidant effects in vitro. 8-OASQ induces a significant increase of DNA damage in mouse brain tissue. Both apomorphine and 8-OASQ impair memory for aversive training in rats, although the two drugs showed a different dose-response pattern. 8-OASQ fails to induce stereotyped behaviors in mice. The implications of these findings are discussed in the light of evidence from studies by other groups. We propose that the neuroprotective and neurotoxic effects of dopamine agonists might be mediated, in part, by their oxidized metabolites.

MicroRNA-34 induces cardiomyocyte apoptosis and accounts for the anti-apoptotic effect of Tanshinone IIA in myocardial infarction

MicroARN (miARN) ont récemment émergé comme un acteur central du gène réseau de régulation impliqués dans la prise du destin cellulaire. L'apoptose, un actif processus, par lequel des cellules déclenchent leur auto-destruction en réponse à un signal, peut être contrôlé par les miARN. Il a également été impliqué dans une variété de maladies humaines, comme les maladies du cœur, et a été pensé comme une cible pour le traitement de la maladie. Tanshinone IIA (TIIA), un monomère de phenanthrenequinones utilisé pour traiter maladies cardiovasculaires, est connu pour exercer des effets cardioprotecteurs de l'infarctus du myocarde en ciblant l'apoptose par le renforcement de Bcl-2 expression. Pour explorer les liens potentiels entre le miARN et l'action anti-apoptotique de TIIA, nous étudié l'implication possible des miARN. Nous avons constaté que l'expression de tous les trois membres de la famille miR-34, miR-34a, miR-34b et miR-34c ont été fortement régulée à la hausse après l'exposition soit à la doxorubicine, un agent endommageant l'ADN ou de pro-oxydant H2O2 pendant 24 heures. Cette régulation à la hausse causé significativement la mort cellulaire par apoptose, comme déterminé par fragmentation de l'ADN, et les effets ont été renversés par les ARNs antisens de ces miARN. Le prétraitement des cellules avec TIIA avant l'incubation avec la doxorubicine ou H2O2 a empêché surexpression de miR-34 et a réduit des apoptose. Nous avons ensuite établi BCL2L2, API5 et TCL1, en plus de BCL2, comme les gènes nouveaux cibles pour miR-34. Nous avons également élucidé que la répression des ces gènes par MiR-34 explique l'effet proapoptotique dans les cardiomyocytes. Ce que la régulation positive de ces gènes par TIIA realisée par la répression de l'expression de miR-34 est probable le mécanisme moléculaire de son effet bénéfique contre ischémique lésions cardiaques.

Angiopoietine-like 2 : un facteur circulant pro-oxydant et pro-inflammatoire qui contribue au développement de l’athérosclérose

L’athérosclérose est une maladie vasculaire inflammatoire chronique qui se développe progressivement au cours de la vie. Les mécanismes impliqués sont complexes et la recherche de nouveaux candidats impliqués dans l'athérogénèse est toujours d'actualité. L’Angiopoietine-like 2 (Angptl2) est une protéine relativement peu connue, aux propriétés pro-angiogéniques et pro-inflammatoires, qui appartient par homologie à la grande famille des angiopoietines, mais dont le récepteur n'est pas encore clairement identifié. Les situations pathologiques dans lesquelles l’Angptl2 jouerait un rôle crucial sont diverses, mais sa contribution moléculaire dans le développement de l’athérosclérose est inconnue. Par differential display, nous avons initialement identifié l'Angptl2 comme étant surexprimée dans des cellules endothéliales sénescentes, isolées et cultivées à partir d'artères mammaires internes de patients athérosclérotiques ayant subi un pontage coronarien. Cette découverte a été la à base de mon projet, et mes objectifs ont été 1) de déterminer l'implication de l’Angptl2 vasculaire en présence de facteurs de risques tels que le tabagisme et la dyslipidémie, 2) de produire et de purifier une protéine recombinante fonctionnelle de l’Angptl2 afin d'identifier in vitro de nouvelles propriétés cellulaires de l'Angptl2 et 3) d'étudier in vivo le potentiel pro-athérogénique de l'Angptl2 recombinante dans un modèle murin de dyslipidémie sévère. Nous avons montré que l’Angptl2 est sécrétée préférentiellement dans des conditions pro-oxydantes et pro-inflammatoires, avec une augmentation de son expression endothéliale de l’ordre de 6 fois chez des patients coronariens fumeurs atteints de maladie pulmonaire obstructive chronique. Suite à ces résultats, nous avons émis l’hypothèse que l’Angptl2, en plus de ses fonctions pro-inflammatoires connues, possède des propriétés pro-oxydantes. Nous avons démontré que l’Angptl2 recombinante stimule en effet la production de radicaux libres dans des HUVEC en culture, via l’inhibition partielle de la voie cytoprotectrice antioxydante Nrf2/HO-1 et potentiellement via l'activation de kinase intracellulaire de type p38. A l'aide de souris dyslipidémiques LDLr-/-; hApoB-100+/+, nous avons démontré que le niveau d’Angptl2 plasmatique, vasculaire et dans les plaques athéromateuses, augmente parallèlement avec le développement de l’athérosclérose. De plus, une stimulation avec l’Angptl2 recombinante engendre chez ces souris une réponse inflammatoire évaluée par l’expression endothéliale de cytokines et de molécules d'adhésion et par l’infiltration de leucocytes sur l’endothélium vasculaire. Finalement, l’administration intraveineuse de la protéine recombinante d’Angptl2 pendant quatre semaines à des souris LDLr-/-; hApoB-100+/+ augmente de 10 fois l'expansion de la plaque athérosclérotique et double leur taux de cholestérol circulant. Nous avons aussi montré que chez des patients athérosclérotiques, l'Angptl2 plasmatique est 6 fois plus élevée que chez des sujets sains du même âge. Nos études semblent donc définir l’Angptl2 comme un facteur contribuant directement au développement de l'athérosclérose en favorisant la sénescence, l’inflammation et l’oxydation des cellules endothéliales. Ces propriétés pourraient globalement définir l'Angptl2, non seulement comme un nouveau biomarqueur circulant de l’athérosclérose, mais également comme l'un de ses promoteurs.

Les effets de l’Angiopoietin-like 2 sur la voie cytoprotectrice antioxydante Nrf2

L’angiopoietin-like 2 (angptl2) est une glycoprotéine de 64 kDa pro-inflammatoire et pro-athérogénique associée à divers maladies inflammatoires chroniques. Il est probable que l’angptl2 possède également un effet pro-oxydant, puisqu’elle stimule la production aigüe de dérivés réactifs oxygénés (DRO). Le facteur de transcription « nuclear factor (erythroidderived 2)-like 2 » (Nrf2) fait partie d’un mécanisme antioxydant majeur permettant de maintenir l’équilibre redox via l’induction de plusieurs gènes de l’élément de réponse antioxydante (ERA). En présence de DRO, la protéine Keap-1 se dissocie de Nrf2 et cesse de promouvoir sa dégradation protéasomale. Cette dissociation est stimulée par la protéine DJ-1 qui favorise la translocation nucléaire de Nrf2. La p38MAPK peut phosphoryler Nrf2 et promouvoir son interaction avec Keap-1. Nous avons posé l’hypothèse selon laquelle l’angptl2 causait un stress oxydant chronique, d’abord en stimulant en aigu la production de DRO, puis en inhibant la voie antioxydante Nrf2. Nous avons étudié, par immunobuvardage de type Western sur des cellules endothéliales en culture (HUVEC), les effets de l’angptl2 recombinante (100 nM) sur les niveaux protéiques nucléaires de Nrf2, les niveaux de Keap-1 dans le cytosol et de DJ-1 dans le noyau, en absence et en présence de l’antioxydant NAC (10 μM). Nous avons également étudié l’activation de la p38MAPK. Les niveaux nucléaires de Nrf2 n’ont pas été affectés par la stimulation aigüe (10 min) à l’angptl2 recombinante, mais ont été diminués par la stimulation chronique (24 h). L’ajout d’un agent antioxydant n’a pas altéré l’effet chronique, indiquant que les DRO ne sont pas directement impliqués. Les niveaux protéiques cytosoliques de Keap-1, protéine inhibitrice de Nrf2, et les niveaux nucléaires de DJ-1, protéine stabilisatrice de Nrf2, n’ont pas été affectés par l’angptl2 de manière significative. La phosphorylation de la p38MAPK n’a pas été non plus affectée par la stimulation aigüe ou chronique à l’angptl2. Ces données suggèrent que l’angptl2 n’a pas d’effet aigu, mais a un effet chronique inhibiteur sur la voie Nrf2, qui n’est pas associé à un effet sur Keap-1, DJ-1 ou p38MAPK.

The co-catalytic effect of chlorpromazine on peroxidase-mediated oxidation of melatonin: enhanced production of N-1-acetyl-N (2)-formyl-5-methoxykynuramine

Accumulating evidence points to relationships between increased production of reactive oxygen or decreased antioxidant protection in schizophrenic patients. Chlorpromazine (CPZ), which remains a benchmark treatment for people with schizophrenia, has been described as a pro-oxidant compound. Because the antioxidant compound melatonin exerts protective effects against CPZ-induced liver disease in rats, in this investigation, our main objective was to study the effect of CPZ as a co-catalyst of peroxidase-mediated oxidation of melatonin. We found that melatonin was an excellent reductor agent of preformed CPZ cation radical (CPZ(center dot+)). The addition of CPZ during the horseradish peroxidase (HRP)-catalyzed oxidation of melatonin provoked a significant increase in the rate of oxidation and production of N-1-acetyl-N-2-formyl-5-methoxykynuramine (AFMK). Similar results were obtained using myeloperoxidase. The effect of CPZ on melatonin oxidation was rather higher at alkaline pH. At pH 9.0, the efficiency of oxidation of melatonin was 15 times higher and the production of AFMK was 30 times higher as compared with the assays in the absence of CPZ. We suggest that CPZ is able to exacerbate the rate of oxidation of melatonin by an electron transfer mechanism where CPZ(center dot+), generated during the peroxidase-catalyzed oxidation, is able to efficiently oxidize melatonin.