Η ρύπανση από τα χημικά λιπάσματα είναι έντονη στα ελληνικά εδάφη (ιδιαίτερα από τα νιτρικά άλατα) και επομένως είναι κρίσιμη η μείωση των εισροών αγροχημικών στο περιβάλλον. Η μείωση της λίπανσης αυξάνει την συγκέντρωση αντιοξειδωτικών ουσιών στους φυτικούς ιστούς. Πολλές επιστημονικές μελέτες μέχρι σήμερα συσχετίζουν την διατροφή με φυτικά προϊόντα υψηλής διατροφικής αξίας που περιέχουν φαινολικές-αντιοξειδωτικές ουσίες με την πρόληψη καρδιαγγειακών παθήσεων, πολλών μορφών καρκίνου αλλά και την γήρανση. Έτσι η έρευνα αυτή είχε διπλό στόχο: τη μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος μέσω της μείωσης των λιπασμάτων που χορηγούνται στις καλλιέργειες, και την παραγωγή φυτικών προϊόντων υψηλής βιολογικής και διατροφικής αξίας, αφού θα παρέχουν μεγαλύτερες ποσότητες αντιοξειδωτικών ουσιών στον ανθρώπινο οργανισμό. Επίσης θα πρέπει να αναφερθεί ότι η μείωση των ποσοτήτων των λιπασμάτων που θα απαιτούνται για την καλλιέργεια των φυτών θα επιφέρει και οικονομικό όφελος προς τους καλλιεργητές και τους καταναλωτές, αφού θα μειωθεί το κόστος παραγωγής των φυτικών προϊόντων. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκε για πρώτη φορά η επίδραση της μεταβολής της συγκέντρωσης των χορηγούμενων νιτρικών ιόντων μέσω του θρεπτικού διαλύματος υδροπονικής καλλιέργειας στο ρυθμό παραγωγής πολυφαινολικών ενώσεων σε λαχανικά ευρείας κατανάλωσης (παντζάρι και μαρούλι) και διαπιστώθηκε ότι η μεγιστοποίηση της παραγωγής των φυσικών αντιοξειδωτικών παραγόντων είναι δυνατή μέσω του ελέγχου της αζωτούχου θρέψης. Παράλληλα, διαπιστώθηκε και ποσοτικοποιήθηκε η ύπαρξη ενός κρίσιμου σημείου στη συγκέντρωση του χορηγούμενου αζώτου που ενεργοποιεί τον δευτερογενή μεταβολισμό των καλλιεργούμενων φυτών παντζαριού και μαρουλιού, αυξάνοντας σημαντικά το ρυθμό παραγωγής των ιδιαίτερα ευεργετικών για την υγεία φυτοχημικών ενώσεων όπως φαινολικών και μπετακυανινών. Η αύξηση όχι μόνο της περιεκτικότητας αλλά και της ενεργότητας των αντιοξειδωτικών παραγόντων επιβεβαιώθηκε με τη χρήση προηγμένων μεθόδων προσδιορισμού όπως το EPR. Τέλος προσδιορίστηκαν και ποσοτικοποιήθηκαν με σύγχρονη μέθοδο φασματομετρίας μαζών (LC-MS/MS) στα διαφορετικά μέρη των φυτών παντζαριού και στα φύλλα του μαρουλιού συνολικά επτά διαφορετικές πολυφαινολικές ενώσεις. / The pollution from chemical fertilizers is pronounced in Greek soils (particularly nitrates) and is therefore critical to reduce inputs of agrochemicals in the environment. The decrease of fertilization increases the concentration of antioxidants in plant tissues. Many scientific studies to date relate the diet with plant products of high nutritional value containing phenolic-antioxidants with the prevention of cardiovascular disease, number of cancers and aging. So the aims of the present research are: to reduce environmental pollution by reducing fertilizer applied to crops, and the production of crops with high biological and nutritional value, providing greater amounts of antioxidants in the human body. It should also be noted that the decrease in the quantities of fertilizer that will be required for the cultivation of plants will also lead to economic benefits to farmers and consumers, as it will reduce the cost of production of plant products. For this purpose the effect of varying concentration of nitrate granted via hydroponic nutrient solution, in the production rate of polyphenolic compounds in vegetables (lettuce and beetroot) was studied. It was found that maximizing the production of natural antioxidants is possible through the control of nitrogen nutrition. Also, it was ascertained that a critical point in the concentration of the administered nitrogen exists below which the secondary metabolism of the studied crops i.e. beetroot and lettuce is activated, significantly increasing the rate of production of the highly beneficial for the health compounds such as phenolic phytochemicals and betacyanins. The augmentation of the activity of antioxidants was confirmed by using advanced methods such as EPR. Finally seven different polyphenolic compounds were identified and quantified by the use of liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), in different plant parts of beetroot and lettuce leaves.

Το σελήνιο (Se) είναι σημαντικό συστατικό πολλών αντιοξειδωτικών ενζύμων. Σε μεγάλες ποσότητες, ωστόσο, είναι ιδιαίτερα τοξικό και καρκινογόνο. Σύμφωνα με προηγούμενες in vitro και in vivo μελέτες του εργαστηρίου μας, το εκχύλισμα των στύλων του Crocus sativus (κρόκος Κοζάνης) εμφανίζει σημαντική αντιοξειδωτική δράση. Σκοπός της εργασίας μας ήταν η μελέτη της επίδρασης της χορήγησης υψηλών συγκεντρώσεων σεληνιώδους νατρίου (Na2SeO3) καθώς και της χορήγησης μεθανολικού εκχυλίσματος κρόκου σε επιμέρους εγκεφαλικές περιοχές (φλοιός, μεσεγκέφαλος, παρεγκεφαλίδα) αναπτυσσόμενων επίμυων. Τα πειραματόζωα χωρίστηκαν σε τέσσερις ομάδες (n=6/ομάδα): “Se”: 20 μmol Na2SeO3/kg (υποδορίως -10η ημέρα μετά τη γέννηση τους), “CrSeCr”: 60 mg εκχυλίσματος κρόκου/kg (ενδοπεριτοναϊκώς - 9η ημέρα) 20 μmol Na2SeO3/kg (υποδορίως - 10η ημέρα)/60 mg εκχυλίσματος/kg (ενδοπεριτοναϊκώς - 12η ημέρα), “SeCrCr”: 20 μmol Na2SeO3/kg (υποδορίως - 10η ημέρα)/60 mg εκχυλίσματος κρόκου/kg (ενδοπεριτοναϊκώς - 11η και 12η ημέρα), μάρτυρες: ενέσιμα φυσιολογικός ορός στις αντίστοιχες ημέρες. Το σωματικό βάρος των ζώων καταγραφόταν ανά τακτά διαστήματα. Στους υπό μελέτη ιστούς προσδιορίστηκαν, φθορισμομετρικά, τα επίπεδα της λιπιδικής υπεροξείδωσης και φωτομετρικά η ενεργότητα της καταλάσης, η σουπεροξειδική δισμουτάση και η ικανότητα αναγωγής του σιδηρι-κατιόντος. Το σωματικό βάρος των ζώων όλων των ομάδων ήταν στατιστικώς σημαντικά μειωμένα (Se: 13,21%, CrSeCr: 13.83%, SeCrCr: 10,69%) συγκριτικά με τους μάρτυρες. Όσον αφορά στη λιπιδική υπεροξείδωση, στα ζώα που έλαβαν το Na2SeO3 τα επίπεδα της MDA αυξήθηκαν (34,83%) στον φλοιό σε σύγκριση με τους μάρτυρες. Στις ομάδες που χορηγήθηκε το εκχύλισμα του κρόκου η λιπιδική υπεροξείδωση ήταν σημαντικά ελαττωμένη (CrSeCr: 29,62%) σε σχέση με τους μάρτυρες στην περιοχή της παρεγκεφαλίδας και του μεσεγκέφαλου. Στο ήπαρ η χορήγηση του σεληνιώδους νατρίου προκάλεσε στατιστικώς σημαντική μείωση της υπεροξείδωσης λιπιδίων σε ποσοστό 47.78%, της ενεργότητας της καταλάσης και αύξηση της ικανότητας αναγωγής του σιδηρι-κατιόντος. Επιπλέον, με την χορήγηση του εκχυλίσματος του Crocus sativus παρατηρήθηκαν κάποιες μικρές αλλά σημαντικές αλλαγές, ιδιαίτερα στην περιοχή της παρεγκεφαλίδας. Συγκεκριμένα, στην παρεγκεφαλίδα η χορήγηση του εκχυλίσματος του Crocus sativus προκάλεσε στατιστικώς σημαντική αύξηση της δραστικότητας της σουπεροξειδικής δισμουτάσης, της ικανότητας αναγωγής του σιδηρι-κατιόντος και μείωση της ενεργότητας της καταλάσης. Συμπερασματικά, η χορήγηση του Na2SeO3 στους αναπτυσσόμενους επίμυες επηρέασε αρνητικά την ανάπτυξή τους και επέδρασε στην οξειδοαναγωγική ισσοροπία με ιστοειδικό τρόπο θετικά στο ήπαρ και αρνητικά στον εγκεφαλικό φλοιό. Η χορήγηση κρόκου δεν άμβλυνε αυτές τις αλλαγές ενώ επηρέασε σημαντικά παραμέτρους στην παραγκεφαλίδα του εγκεφάλου. / Selenium (Se) is an important constituent of many antioxidant enzymes. In large quantities, however, it is highly toxic and carcinogenic. According to previous in vitro and in vivo studies in our laboratory, the extract from Crocus sativus (saffron) stigmas shows significant antioxidant cerebral protection of adult and aged rodents. In this study, our aim was to study the effect of administration of high concentrations of sodium selenite (Na2SeO3) and also of the co-administration of the saffron extract in individual brain regions (cortex, midbrain, cerebellum) in developing rats, an established model of cataractogenesis. The rats were divided into four groups (n = 6/group): "Se": 20 μmol Na2SeO3/kg (subcutaneous-10th day after birth), "CrSeCr": 60 mg dry saffron extract/kg (intraperitoneally - day 9)/20 μmol Na2SeO3/kg (subcutaneous - day 10)/60 mg extract/kg (intraperitoneally – day 12), "SeCrCr": 20μmol Na2SeO3/kg (subcutaneous - day 10)/60 mg saffron extract/kg (intraperitoneally on 11th and 12th day). Control animals received normal saline injections on the respective days. The animal body weight was recorded at regular intervals. Levels of lipid peroxidation (malondialdehyde, MDA) were determined fluorimetrically and the activity of catalase, superoxide dismutase and ferric-reducing antioxidant power spectometrically in tissue homogenates. The weight of animals in all treated groups was significantly lower (Se: 13.21%, CrSeCr: 13.83%, SeCrCr: 10.69%) than that of controls. MDA levels were significanly increased (34,83%) in the cortex of the animals that received Na2SeO3 compared to controls. In the groups treated with saffron extract, the lipid peroxidation was significantly reduced (CrSeCr: 29.62%) only in the cerebellum compared with controls. In the liver the administration of sodium selenite caused statistically significant reduction of lipid peroxidation in percentage of 47.78% with concomitant decrease of catalase activity. Moreover, the administration of the saffron extract caused some small but significant changes, especially in the cerebellum. Significant increase of superoxide dismutase activity, increase of the ferric-reducing antioxidant power and decrease of catalase activity. In conclusion, administration of Na2SeO3 to developing rats negatively affected their development and affected the redox equilibrium in a region-specific way, positively in liver and negatively in the cerebral cortex. The administration of the saffron extract did not affect these changes while it beneficially changed in the cerebellum of the brain.

Στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να μελετήσει αν το εκχύλισμα των στιγμάτων του Crocus sativus L. αναστέλλει την επαγόμενη από σεληνιώδες νάτριο ανάπτυξη καταρράκτη σε ένα in vivo πείραμα με νεογνά επίμυων του γένους Wistar. Μέθοδοι: Τα νεογνά των επίμυων κατατάχθηκαν τυχαία σε 3 ομάδες. Ομάδα Ι (ομάδα μαρτύρων) όπου χορηγήθηκε υποδόρια φυσιολογικός ορός τη 10η ημέρα της ζωής. Ομάδα ΙΙ (ομάδα σεληνιώδους νατρίου) στην οποία χορηγήθηκε υποδόρια σεληνιώδες νάτριο (20 µmol/kg σωματικού βάρους) τη 10η ημέρα της ζωής. Ομάδα ΙΙΙ (ομάδα σεληνιώδους νατρίου και εκχυλίσματος στιγμάτων Crocus sativus L.) στην οποία εκτός από το σεληνιώδες νάτριο τη 10η ημέρα της ζωής χορηγήθηκε και εκχύλισμα στιγμάτων του Crocus sativus L. (60 mg/kg σωματικού βάρους) την 9η και 12η ημέρα της ζωής. Την 21η ημέρα της ζωής οι επίμυες θυσιάστηκαν και οι κρυσταλλοειδείς φακοί απομονώθηκαν και εξετάστηκαν για την εμφάνιση καταρράκτη. Ακολούθησε προσδιορισμός στους κρυσταλλοειδείς φακούς της δραστικότητας των αντιοξειδωτικών ενζύμων δισμουτάση του σουπεροξειδίου (SOD), της υπεροξειδάσης της γλουταθειόνης (GPx) καθώς και της καταλάσης (CAT). Προσδιορίστηκαν επίσης τα επίπεδα της γλουταθειόνης στους φακούς. Επιπλέον, μετρήθηκαν τα επίπεδα της μηλονικής διαλδεΰδης (MDA), ως δείκτη υπεροξείδωσης των λιπιδίων, καθώς και η συγκέντρωση των ελεύθερων σουλφυδρυλομάδων, ως δείκτη οξειδωτικής βλάβης των πρωτεϊνών, στους κρυσταλλοειδείς φακούς των επίμυων. Η επίδραση των χορηγούμενων παραγόντων στο πρωτεϊνικό προφίλ των φακών εκτιμήθηκε μέσω προσδιορισμού του λόγου των υδατοδιαλυτών προς τις μη υδατοδιαλυτές πρωτεΐνες του φακού. Τέλος έγινε ανάλυση των υδατοδιαλυτών πρωτεϊνών με ηλεκτροφόρηση σε πήκτωμα πολυακρυλαμιδίου. Αποτελέσματα: Το εκχύλισμα αποξηραμένων στιγμάτων του Crocus sativus L. επέδειξε σημαντική προστασία έναντι στην επαγόμενη από σεληνιώδες νάτριο καταρρακτογένεση στο in vivo πειραματικό μοντέλο που χρησιμοποιήσαμε. Οι μέσες τιμές των δραστικοτήτων των αντιοξειδωτικών ενζύμων SOD, GPx, CAT καθώς και της συγκέντρωσης της γλουταθειόνης αυξήθηκαν σημαντικά στην ομάδα που έλαβε εκχύλισμα στιγμάτων του Crocus sativus L. σε σύγκριση με την ομάδα των επίμυων που δέχθηκε μόνο την τοξική δράση του σεληνιώδους νατρίου. Το εκχύλισμα των στιγμάτων του Crocus sativus L. απέτρεψε σε σημαντικό βαθμό την υπεροξείδωση των λιπιδίων καθώς και την οξειδωτική βλάβη στις πρωτεΐνες του φακού. Επίσης απέτρεψε την πρωτεόλυση των υδατοδιαλυτών πρωτεϊνών του φακού. Συμπεράσματα: Χορήγηση εκχυλίσματος αποξηραμένων στιγμάτων του Crocus sativus L. απέτρεψε την επαγόμενη από το σεληνιώδες νάτριο καταρρακτογένεση σε νεογνά επίμυων του γένους Wistar πιθανώς μέσω ενίσχυσης της αντιοξειδωτικής άμυνας του κρυσταλλοειδούς φακού, μέσω αναστολής του βαθμού της υπεροξείδωσης των λιπιδίων, μέσω προστασίας των σουλφυδρυλομάδων των πρωτεϊνών καθώς και μέσω αναστολής της πρωτεόλυσης των υδατοδιαλυτών πρωτεϊνών του φακού. Αυτά τα ευρήματα τονίζουν τις πιθανές αντικαταρρακτογενετικές δράσεις των αποξηραμένων στιγμάτων του Crocus sativus L. οι οποίες αποδίδονται στις αντιοξειδωτικές τους ιδιότητες. / The present study sought to investigate whether Crocus sativus L. stigmas extract prevents selenite-induced cataractogenesis in vivo and to study the possible protective mechanism. Methods: Wistar rat pups were randomized into 3 groups. Group I (control) received subcutaneous injection of normal saline on postnatal day 10. Groups II (selenite treated) and III (selenite and Crocus sativus L. treated) received subcutaneous injection of sodium selenite (20 µmol/kg body weight) on postnatal day 10. Group III received intraperitoneal injections of Crocus sativus L. stigmas extract (60 mg/kg body weight) on postnatal days 9 and 12. On postpartum day 21, rats were sacrificed and the lenses were isolated and examined for cataract formation. Activities of superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) and glutathione levels, as markers of antioxidant defense, were measured in the isolated lenses. Levels of the indicator of lipid peroxidation, malondialdehyde (MDA), and protein oxidation (sulfhydryl content) in lens were also determined. Effect of the different treatments on lens’ protein profile was evaluated with the estimation of soluble to insoluble protein ratio and SDS-PAGE analysis of water-soluble fraction (WSF) of lens proteins. Results: Crocus sativus L. stigmas extract demonstrated significant protection against selenite-induced cataractogenesis in vivo. The mean activities of SOD, GPx, CAT and glutathione levels were significantly increased in group III compared to the selenite-treated group. Crocus sativus L. stigmas extract significantly prevented selenite-induced lipid peroxidation, protein oxidation, as well as proteolysis and insolubilization of the lens WSF. Conclusions: Crocus sativus L. stigmas extract prevented selenite-induced cataract formation in Wistar rats possibly by reinforcement of antioxidant status, reduction of the intensity of lipid peroxidation, protection of the sulfhydryl groups, and inhibition of proteolysis of the lens WSF. These findings highlight the anti-cataractogenic potential of Crocus sativus L. stigmas by virtue of their antioxidant properties.