Caracterização e hidrólise in vitro da globulina principal de grão-de-bico (Cicer arietinum L.), var. IAC-Marrocos

No presente estudo procedeu-se ao isolamento e caracterização da fração globulina majoritária (11 S) de grão-de-bico, var. IAC-Marrocos. A globulina majoritária extraída foi isolada por cromatografia de filtração em gel e de troca-iônica mostrando apenas uma banda de proteína na eletroforese em gel de poliacrilamida. A globulina majoritária, após passagem em coluna de Sephadex, revelou duas bandas protéicas de 55 e 52,5kDa e três bandas menores em gel de poliacrilamida dodecilsulfato de sódio. Na presença de 2-mercaptoetanol 6 polipeptídios na faixa de 18 a 42kDa foram revelados na eletroforese. A globulina isolada foi submetida à ação da tripsina e quimotripsina onde a forma nativa mostrou-se resistente à ação enzimática enquanto o aquecimento (96 e 121°C/15min) não foi suficiente para aumentar a susceptibilidade à hidrólise, significativamente. Adição de NaCl 0,3M levou a um aumento da estabilidade estrutural com menor susceptibilidade à digestão proteolítica, fato em parte perdido com o aquecimento. As hidrólises foram acompanhadas por eletroforese em gel de poliacrilamida dodecilsulfato de sódio.

LENTIL TANNIN-GLOBULIN INTERACTIONAND and IN VITRO HYDROLYSIS

As frações protéicas foram isoladas dos cotiledones e os taninos isolados e purificados da casca da lentilha. A fração globulina correspondeu a 42,7 % do nitrogenio total da farinha de lentilha representando a fração protéica majoritária. Comparativamente ao metanol e metanol-HCl 1% a mistura acetona:água (7:3) representou o melhor meio extrator para os taninos da casca. A fração globulina isolada, nativa e aquecida (99oC/15 min), e caseína foram hidrolisadas com tripsina e pepsina na ausência de taninos e na presença de relações tanino:proteína de 1:40, 1:20, 1:10, 1:5 e 1:2,5. A hidrólise tríptica e péptica das proteínas não-aquecidas foram reduzidas com o aumento da relação tanino-proteína. A caseína não aquecida mostrou ser mais susceptível à tripsina que à globulina, o oposto sendo observado com a pepsina. O aquecimento seguido de interação com os taninos e hidrólise teve um efeito mais pronunciado sobre a digestão com tripsina que com pepsina para ambas proteínas.

Efeito in vitro do guanidino acetato sobre as atividades da Na+, K+-ATPase e da acetilcolinesterase em cérebro de ratos jovens

A deficiência de guanidino acetato metiltransferase (GAMT) é um erro inato do metabolismo da creatina caracterizado por hipotonia muscular, movimentos extrapiramidais involuntários e epilepsia. A doença é bioquimicamente caracterizada por acúmulo de guanidino acetato e deficiência de creatina e fosfocreatina nos tecidos dos pacientes afetados. Os mecanismos de disfunção neurológica que ocorrem nessa doença ainda são desconhecidos. A Na+,K+-ATPase desempenha um papel fundamental no sistema nervoso central (SNC), sendo responsável pela manutenção dos gradientes iônicos e pela propagação do impulso nervoso, consumindo cerca de 50% do ATP formado no cérebro. A acetilcolinesterase (AChE) é uma importante enzima regulatória que controla a transmissão de impulsos nervosos através de sinapses colinérgicas pela hidrólise da acetilcolina, e apresenta um papel fundamental na cognição. Com o propósito de ampliar o conhecimento sobre os mecanismos fisiopatológicos da deficiência de GAMT, esse trabalho teve como objetivo investigar o efeito do guanidino acetato, o principal metabólito acumulado na deficiência de GAMT, sobre as atividades das enzimas Na+,K+-ATPase, Mg2+-ATPase e AChE em estriado de ratos. A cinética de inibição da Na+,K+-ATPase causada pelo guanidino acetato também foi estudada. Além disso, investigamos o efeito in vitro do guanidino acetato sobre as atividades da Na+,K+-ATPase, Mg2+-ATPase e da AChE de hipocampo de ratos. Nossos resultados mostraram que o guanidino acetato não altera as atividades da AChE e Mg2+-ATPase. No entanto, a atividade da Na+,K+-ATPase foi inibida por esse composto guanidínico (CG), e a análise cinética mostrou uma inibição do tipo acompetitiva. Também foi demonstrada uma interação entre o guanidino acetato e o ácido arginínico, sugerindo um sítio comum de ligação entre esses dois compostos na Na+,K+-ATPase. Os resultados mostraram que, o guanidino acetato inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase in vitro mas não alterou as atividades da Mg2+-ATPase e da AChE. Considerando que o guanidino acetato e outros compostos guanidínicos (CG) induzem a formação de espécies reativas de oxigênio e que a Na+,K+-ATPase e a AChE são inibidas por radicais livres, estudamos o efeito da pré-incubação de homogeneizado de hipocampo de ratos na presença de guanidino acetato sobre a atividade dessas enzimas. Além disso, o efeito da pré-incubação de homogeneizado de ratos com guanidino acetato foi investigado na presença e ausência de antioxidantes, tais como glutationa (GSH), trolox, taurina e L-NAME. A pré-incubação de homogeneizado de hipocampos na presença de guanidino acetato inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase, mas não alterou a atividade da Mg2+-ATPase. No entanto, L-NAME e taurina foram capazes de prevenir tal efeito. Dessa forma, propõem-se que a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase pelo guanidino acetato seja um dos mecanismos envolvidos na disfunção neuronal observada em pacientes com deficiência de GAMT.

Effect of chickpea (Cicer arietinum L.) germination on the major globulin content and in vitro digestibility

A germinação das sementes de grão-de-bico foi acompanhada por um período de 6 dias, no qual pequenas variações nos teores de nitrogênio e globulina total foram registradas. A globulina majoritária (tipo 11 S) apresentou maiores variações após o quarto dia de germinação. A natureza e distribuição da fração globulina majoritária isolada na cromatografia em Sepharose CL-6B mostrou pequenas modificações ao final do período de germinação. A eletroforese em gel de poliacrilamida com dodecilssulfato de sódio do pico eluído na cromatografia em Sepharose CL-6B demonstra modificações nas bandas de proteínas entre os pesos moleculares de 20 e 30 kDa e acima de 60 kDa, indicando degradação protéica durante o período. Atividade proteolítica foi detectada na fração albumina da semente que aumentou até o quarto dia, seguido de queda até o sexto dia de germinação, quando da utilização de globulina total isolada da semente e caseína como substratos. Farinha de grão-de-bico, frações albumina e globulina total isoladas não apresentaram aumento na digestibilidade in vitro; entretanto, a fração globulina majoritária isolada foi mais suscetível à hidrólise após germinação.

Bromatological characteristics and in vitro digestibility of four sugarcane varieties subjected or not to the application of quicklime

O experimento foi conduzido para avaliar as características bromatológicas e a digestibilidade in vitro de quatro variedades de cana-de-açúcar submetidas ou não à hidrólise com cal virgem. Utilizou-se delineamento inteiramente casualizado com três repetições, arranjadas em esquema fatorial 4 × 2, com quatro variedades de cana-de-açúcar (SP 52454, RB 867515, RB 855536 e IAC 862480), hidrolisadas ou não. Houve efeito significativo para as características brix (p < 0,05) e fibra industrial (p < 0,05), sendo a variedade IAC 862480 a que apresentou os menores teores de fibra industrial. Não foram observadas diferenças significativas (p > 0,05) nos teores de fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido e lignina entre as variedades de cana-de-açúcar estudadas, bem como para cana-de-açúcar hidrolisada ou não. O uso da hidrólise da cana-de-açúcar com 1% de cal virgem melhora a digestibilidade in vitro da FDN e FDA independente da variedade estudada. A hidrólise com 1% de cal virgem não modificou a composição químico-bromatológica da cana-de-açúcar.

Estudo fitoquímico, avaliação da toxicidade oral aguda e da atividade antimalárica in vitro e in vivo das cascas de Parahancornia fasciculata (Poir.) Benoist (Apocynaceae)

Parahancornia fasciculata (Poir.) Benoist (Apocynaceae), também conhecida como Parahancornia amapa (Hub.) Ducke, é uma espécie vegetal empregada popularmente no tratamento da malária, infecções no útero, gastrite, anemia, problemas respiratórios, entre outros. Os objetivos do presente trabalho foram realizar o estudo fitoquímico, avaliar a toxicidade oral aguda e a atividade antimalárica in vitro e in vivo de extratos, frações e substância isolada obtidas a partir de cascas do caule de P. fasciculata. Foram realizados dois tipos de extrações com o pó das cascas de P. fasciculata, por maceração / percolação, com etanol 96°GL e diclorometano, esta última tendo sido realizada a com o pó das cascas alcalinizado com hidróxido de amônio, obtendo-se os extratos secos EEPF e EDAPF, respectivamente. Uma terceira extração foi realizada a partir do EEPF por aquecimento sob refluxo, sucessivamente, com Hex:DCM (1:1), AcOEt:DCM (1:1) e AcOEt. EEPF foi, também, submetido a fracionamento por extrações ácido-base resultando nas frações de neutros (EEPFN) e de alcalóides (EEPFA). A prospecção fitoquímica realizada com o EEPF foi desenvolvida por CCD em cromatoplacas de sílica gel tendo sido detectada a presença de triterpenos, esteróides, heterosídeos flavônicos, saponinas, polifenóis, taninos, heterosídeos antracênicos e heterosídeos cardiotônicos. EDAPF foi submetido à cromatografia em coluna de sílica gel. Foram recolhidas 30 frações sendo que as frações Fr1-3, Fr4, Fr5-7 e Fr11 concentraram a maior parte da massa do extrato cromatografado. Da Fr5-7 foi isolada uma mistura de ésteres do lupeol que representam os componentes majoritários do EDAPF. Esta fração passou por um processo de hidrólise alcalina e o produto obtido (Fr5-7Hid) foi analisado por espectrometrias no IV, RMN de ¹H e ¹³C e foi identificado como o triterpeno lupeol. A fração insolúvel em AcOEt obtida a partir do EEPF, por aquecimento sob refluxo, apresentou resultado positivo para o teste de proantocianidinas e foi submetido a doseamento desta classe de metabólitos. Os resultados foram expressos em porcentagem dos teores para a amostra não diluída (10,46±0,3419%), amostra diluída a 1:10 (9,94± 0,1598%) e amostra diluída a 1:100 (10,55± 0,9299%). A avaliação da atividade antiplasmódica in vitro em culturas de cepas W2 de Plasmodium falciparum foi realizada pelo teste da Proteína II Rica em Histidina (HRP-II) tendo sido testados EEPF, EEPFN, EEPFA, Fr1-3, Fr4, Fr5-7(ésteres do lupeol), Fr11 e o Fr5-7Hid (lupeol). Os melhores resultados obtidos foram para EEPF, EEPFA E EEPFN (CI₅₀= ~ 50 μg/mL) sendo considerados moderadamente ativos. As demais amostras apresentaram CI₅₀ > 50 μg/mL e foram consideradas inativas. Realizou-se também a avaliação da atividade antimalárica in vivo em camundongos fêmeas suíços infectados com cepas ANKA de P. berghei com o EEPF e o EEPF-HEX:DCM (1:1) em concentrações de 500, 250 e 125mg/kg de peso. EEPF foi parcialmente ativo, somente no 8° dia, em todas as concentrações. Já EEPF-HEX:DCM (1:1) foi parcialmente ativo na dose de 500mg/kg de peso e nas demais doses foi inativo. O teste de toxicidade oral aguda foi realizado em camundongos fêmeas suíços, pelo método da dose fixa (5.000mg/kg), com EEPF e não apresentou nenhum sinal de toxicidade evidente, o que foi confirmado pela ausência de alterações nos exames anátomohistopatológicos realizados.

Chemical composition and in vitro digestibility of fresh sugarcane hydrolysed with calcium oxide (CaO)

The objective was to evaluate the chemical composition and in vitro digestibility of sugarcane hydrolysed with increasing doses of calcium oxide and varying air exposure times. A completely randomised, split plot design was used; the doses were allocated to the plots, and the air exposure times were allocated to the subplots, with four repetitions. The data underwent analysis of variance and were laid out according to the effect of the treatment on the components of polynomial regressions, and evaluated at the 5% probability. The increase in the dosage negatively affected the quantities of neutral-detergent fibre (NDF), acid-detergent fibre (ADF), lignin (LIG), total carbohydrates (TC), cellulose (CEL), crude protein (CP), and ether extract (EE); and positively affected the quantities of non-fibrous carbohydrates (NFC) and mineral matter (MM). The addition of calcium oxide improved the in vitro digestible dry matter (IVDMD) coefficients and was able to keep up to 72 hours. The in vitro digestibility of the neutral-detergent fibre (IVDNDF) and of the acid-detergent fibre (IVDADF) coefficients decreased when calcium oxide was added. Calcium oxide has the ability to hydrolyse the fibrous fraction and conserve chopped sugarcane. Doses of 0.5 and 1.0% lime exhibited similar results to those achieved at higher doses; therefore, higher doses are not required in the hydrolyses of sugarcane. Over time, the sugarcane deteriorates, but this deterioration is reduced by the addition of calcium oxide.

Caracterização in vitro do metabolismo e da absorção intestinal da casearina X

As principais propriedades farmacológicas da Casearia sylvestris, uma espécie de árvore cujas folhas são utilizadas na medicina popular, já foram descritas na literatura. Recentemente foi demonstrada a potente atividade citotóxica in vitro da casearina X (CAS X), o diterpeno clerodânico majoritário isolado das folhas de C. sylvestris, contra linhagens de células tumorais humanas. Apesar dos resultados promissores, sua potente atividade citotóxica in vitro não pode ser extrapolada para uma potente atividade in vivo, a menos que possua boa biodisponibilidade e duração desejável do seu efeito. Tendo em vista que o avanço nas pesquisas de produtos naturais requer a avaliação pré-clínica de propriedades farmacocinéticas, no presente trabalho foi realizada a caracterização in vitro do metabolismo e da absorção intestinal da CAS X, com o objetivo de prever sua biodisponibilidade in vivo. Para os estudos de metabolismo in vitro, foi utilizado o modelo microssomal hepático de ratos e de humanos. Foi desenvolvido um método analítico para a quantificação da CAS X em microssomas, empregando a precipitação de proteínas com acetonitrila no preparo das amostras e a cromatografia líquida de alta eficiência para as análises. O método foi validado de acordo com os guias oficiais da Agência Nacional de Vigilância Sanitária e da European Medicine Agency (EMA). A CAS X demonstrou ser substrato para as reações de hidrólise mediada pelas carboxilesterases (CES) e apresentou um perfil cinético de Michaelis-Menten. Foram estimados os parâmetros de Vmax e KM, demonstrando que o clearance intrínseco em microssomas hepático de humanos foi 1,7 vezes maior que o de ratos. O clearance hepático foi estimado por extrapolação in vitro-in vivo, resultando em mais de 90% do fluxo sanguíneo hepático em ambas as espécies. Um estudo qualitativo para a pesquisa de metabólitos foi feito utilizando espectrometria de massas, pelo qual foi possível sugerir a formação da casearina X dialdeído como produto de metabolismo. Nos estudos de absorção intestinal in vitro foi utilizado o modelo de monocamadas de células Caco-2. Um método analítico por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas foi desenvolvido e validado de acordo com o EMA, para as etapas de quantificação da CAS X no sistema de células. Os parâmetros cinéticos de permeabilidade aparente absortiva e secretória da CAS X foram estimados em um sistema celular, no qual a atividade hidrolítica da CES foi inibida. Assim, a CAS X foi capaz de permear a monocamada de células Caco-2, provavelmente por transporte ativo, sem a ocorrência de efluxo, mas com significativa retenção do composto dentro das células. Em conjunto, os ensaios in vitro realizados demonstraram a susceptibilidade da CAS X ao metabolismo de primeira passagem, como substrato para as CES específicas expressas no fígado e intestino.

Evaluation of polycaprolactone scaffold degradation for 6 months in vitro and in vivo

The use of polycaprolactone (PCL) as a biomaterial, especially in the fields of drug delivery and tissue engineering, has enjoyed significant growth. Understanding how such a device or scaffold eventually degrades in vivo is paramount as the defect site regenerates and remodels. Degradation studies of three-dimensional PCL and PCL-based composite scaffolds were conducted in vitro (in phosphate buffered saline) and in vivo (rabbit model). Results up to 6 months are reported. All samples recorded virtually no molecular weight changes after 6 months, with a maximum mass loss of only about 7% from the PCL-composite scaffolds degraded in vivo, and a minimum of 1% from PCL scaffolds. Overall, crystallinity increased slightly because of the effects of polymer recrystallization. This was also a contributory factor for the observed stiffness increment in some of the samples, while only the PCL-composite scaffold registered a decrease. Histological examination of the in vivo samples revealed good biocompatibility, with no adverse host tissue reactions up to 6 months. Preliminary results of medical-grade PCL scaffolds, which were implanted for 2 years in a critical-sized rabbit calvarial defect site, are also reported here and support our scaffold design goal for gradual and late molecular weight decreases combined with excellent long-term biocompatibility and bone regeneration. (C) 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res 90A: 906-919, 2009

Evaluation of the in vitro bioactivity of bioceramics

Two common methods have been used to evaluate the in vitro bioactivity of bioceramics for the application of bone repair. One is to evaluate the ability of apatite formation by soaking ceramics in simulated body fluids (SBF); the other method is to evaluate the effect of ceramics on osteogenic differentiation using cell experiments. Both methods have their own drawbacks in evaluating the in vitro bioactivity of bioceramics. In this commentary paper we review the application of both methods in bioactivity of bioceramics and conclude that (i) SBF method is an efficient method to investigate the in vitro bioactivity of silicate-based bioceramics, (ii) cellular bioactivity of bioceramics should be investigated by evaluating their stimulatory ability using standard bioceramics as controls; and (iii) the combination of these two methods to evaluate the in vitro bioactivity of bioceramics can improve the screening efficiency for the selection of bioactive ceramics for bone regeneration.

Mathematical models for describing the shape of the in vitro unstretched human crystalline lens

We developed orthogonal least-squares techniques for fitting crystalline lens shapes, and used the bootstrap method to determine uncertainties associated with the estimated vertex radii of curvature and asphericities of five different models. Three existing models were investigated including one that uses two separate conics for the anterior and posterior surfaces, and two whole lens models based on a modulated hyperbolic cosine function and on a generalized conic function. Two new models were proposed including one that uses two interdependent conics and a polynomial based whole lens model. The models were used to describe the in vitro shape for a data set of twenty human lenses with ages 7–82 years. The two-conic-surface model (7 mm zone diameter) and the interdependent surfaces model had significantly lower merit functions than the other three models for the data set, indicating that most likely they can describe human lens shape over a wide age range better than the other models (although with the two-conic-surfaces model being unable to describe the lens equatorial region). Considerable differences were found between some models regarding estimates of radii of curvature and surface asphericities. The hyperbolic cosine model and the new polynomial based whole lens model had the best precision in determining the radii of curvature and surface asphericities across the five considered models. Most models found significant increase in anterior, but not posterior, radius of curvature with age. Most models found a wide scatter of asphericities, but with the asphericities usually being positive and not significantly related to age. As the interdependent surfaces model had lower merit function than three whole lens models, there is further scope to develop an accurate model of the complete shape of human lenses of all ages. The results highlight the continued difficulty in selecting an appropriate model for the crystalline lens shape.