A lipoperoxidação gera diversas espécies carbonílicas altamente reativas dentre as quais se destacam acroleína (ACR), malondialdeído (MDA), 4-hidroxi-2-hexenal (HHE) e 4-hidroxi-2-nonenal (HNE). A principal via endógena de metabolização desses compostos é através de conjugação com glutationa por ação da glutationa-S-tranferase. Contudo, diversos trabalhos têm mostrado que dipeptídeos contendo histidina, tal como a carnosina (CAR), também podem formar conjugados com aldeídos e auxiliar na detoxificação desses compostos. Em nosso trabalho adutos de CAR com ACR, HHE, HHEd5, HNE e HNEd11 foram sintetizados, purificados e caracterizados. A reação da CAR com ACR foi estudada em detalhes. Resultados mostraram que a carnosina reage com acroleína formando 03 produtos principais: m/z = 265, m/z = 283 e m/z = 303, sendo este último mais estável e mais abundante. Dados de RMN H1, COSY e HSQC permitiram elucidar a estrutura dessa molécula (m/z = 303) e propor uma rota de reação. Em seguida, uma metodologia baseada em cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas do tipo \"Ion Trap\" (ESI+ HPLC/MS-MS) foi desenvolvida e validada para quantificação simultânea dos adutos sintetizados. Pelo método desenvolvido é possível quantificar com precisão 25 pmol de CAR-HHE, 1 pmol de CAR-ACR e 1 pmol de CAR-HNE com um coeficiente de variação de aproximadamente 10 % e acurácia de 98 % (HHEd5 e HNEd11 foram usados como padrão interno). Análise em urina de adultos não fumantes mostraram que os produtos sintetizados estão presentes na urina de humanos em concentrações de 3,6 ± 1,4; 2,3 ± 1,5 e 1,3 ± 0,5 nmol / mg de creatinina, respectivamente para CAR-ACR, CAR-HHE e CAR-HNE. Em ratos transgênicos SODG93A modelo para esclerose lateral amiotrófica (ELA), a suplementação da dieta dos animais com 35 ± 5 mg carnosina/animal/semana melhorou a manutenção do peso e a sobrevida dos animais. Análises dos adutos sintetizados em amostras de músculo sugerem que a metabolização de aldeídos esteja comprometida nesses animais e que a carnosina poderia funcionar como \"scavenger\" para esses compostos. Esses resultados comprovam que dipeptídeos de histidina atuam na detoxificação de compostos carbonílicos e participa de suas vias de excreção. Além disso, a caracterização da estrutura e desenvolvimento de método sensível de detecção abre a possibilidade de utilização desses adutos como biomarcadores de estresse redox e exposição a aldeídos. / Lipid peroxidation generates reactive carbonyl species, including 4-hydroxy-2-nonenal (HNE), acrolein (ACR), 4-hydroxy-2-hexenal (HHE) and malondialdehyde (MDA). One major pathway of aldehyde detoxification in vivo is through conjugation with glutathione catalyzed by glutathione-S-transferases or, alternatively, by conjugation with endogenous histidine containing dipeptides, such as carnosine (CAR). The reaction of CAR with ACR was investigated in an effort to assess its possible biological role. One stable adduct was isolated by reverse-phase HPLC and characterized on the basis of extensive spectroscopic measurements. The proposed reaction route for product formation involves the reaction of the CAR amino group with ACR via a Schiff base formation followed by dehydration and cyclization through Michael addition in the imidazole ring forming an instable compound with m/z = 265. The subsequent reaction with another molecule of ACR followed by cyclization gives rise to the final product with m/z = 303.A highly sensitive method involving HPLC-MS analysis was developed for the simultaneous accurate quantification of CAR- ACR, CAR-HHE and CAR-HNE adducts in human urinary samples from non-smoking adults. This methodology permits quantification of 10 pmol CAR-HHE and 1 pmol of CAR-ACR and CAR-HNE. Adduct levels in urine were 3.6 ± 1.4, 2.3 ± 1.5, 1.3 ± 0.5 nmol/mg of creatinine, respectively to CAR-ACR, CAR-HHE and CAR-HNE. In SODG93A transgenic rats model to amyotrophic lateral sclerosis (ALS), the food supplementation of the animals with 35 ± 5 mg carnosine/animal/week improve de body weight and the life span of the ALS treated group. Analysis of the synthesized adducts in muscle sample showed suggest than aldehyde metabolization is compromised in this animals and that may be carnosine work like a scavenger for these compounds. Our results indicate that carnosine adduction can be an important detoxification route of α,β -unsaturated aldehydes. Moreover, carnosine adducts quantification may be useful as redox stress indicator in vivo.

Environmental problems generated due the widespread use of fossil fuels has led the search for new energy alternatives. In this context, the biodiesel emerged as a product of great interest. However, the increase in the biofuel production leads to the production of large amounts of glycerol, which emerges as a cheap raw material with high functionality to produce different products such acrolein (currently it is obtained by selective propylene oxidation), 1,2-propanediol and others. In this study, previously, was performed a theorical and thermodynamic study of acrolein production from glycerol and others products. Catalytic tests from glycerol under different acid solid catalysts, such as materials based on alumina, niobium and zeolite, temperatures between 275 and 350°C and atmospheric pressure were performed. The catalysts were characterized by nitrogen physisorption, X-ray diffraction (XRD), temperature programmed desorption (TPD) and temperature programmed oxidation (TPO). The aim of this study is to evaluate the performance of catalysts and reaction temperature influence, in the formation of products as acrolein and acetol, main products of the reaction of dehydration of glycerol. / Problemas ambientais gerados devido ao uso generalizado de combustíveis fósseis têm levado a busca por novas alternativas energéticas. Nesse contexto, o biodiesel, surge como um combustível de grande interesse. Entretanto, o aumento na produção deste biocombustível acarreta a produção de grandes quantidades de glicerol, que por sua vez, desponta como uma matéria-prima com baixo valor de mercado e de grande funcionalidade para produção de diferentes produtos, tais como a acroleína (atualmente obtido pela oxidação seletiva do propeno), 1,2-propanodiol, entre outros. Neste trabalho, previamente foi realizado um estudo teórico e termodinâmico da reação de formação da acroleína e outras possíveis reações que podem ocorrer no sistema reacional. Testes catalíticos a partir do glicerol sob diferentes catalisadores sólidos ácidos, tais como materiais a base de alumina, nióbio e zeólita, temperaturas entre 275 e 350°C e pressão ambiente foram realizados. Os catalisadores foram caracterizados por fisissorção de nitrogênio, difratometria de raio-x (DRX), dessorção à temperatura programada (TPD) e oxidação à temperatura programada (TPO). O objetivo deste trabalho é a avaliação do desempenho de catalisadores e da influência da temperatura reacional na formação de produtos como a acroléina e acetol, principais produtos da reação de desidratação do glicerol. / Mestre em Engenharia Química

A lipoperoxidação gera diversas espécies carbonílicas altamente reativas dentre as quais se destacam acroleína (ACR), malondialdeído (MDA), 4-hidroxi-2-hexenal (HHE) e 4-hidroxi-2-nonenal (HNE). A principal via endógena de metabolização desses compostos é através de conjugação com glutationa por ação da glutationa-S-tranferase. Contudo, diversos trabalhos têm mostrado que dipeptídeos contendo histidina, tal como a carnosina (CAR), também podem formar conjugados com aldeídos e auxiliar na detoxificação desses compostos. Em nosso trabalho adutos de CAR com ACR, HHE, HHEd5, HNE e HNEd11 foram sintetizados, purificados e caracterizados. A reação da CAR com ACR foi estudada em detalhes. Resultados mostraram que a carnosina reage com acroleína formando 03 produtos principais: m/z = 265, m/z = 283 e m/z = 303, sendo este último mais estável e mais abundante. Dados de RMN H1, COSY e HSQC permitiram elucidar a estrutura dessa molécula (m/z = 303) e propor uma rota de reação. Em seguida, uma metodologia baseada em cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas do tipo \"Ion Trap\" (ESI+ HPLC/MS-MS) foi desenvolvida e validada para quantificação simultânea dos adutos sintetizados. Pelo método desenvolvido é possível quantificar com precisão 25 pmol de CAR-HHE, 1 pmol de CAR-ACR e 1 pmol de CAR-HNE com um coeficiente de variação de aproximadamente 10 % e acurácia de 98 % (HHEd5 e HNEd11 foram usados como padrão interno). Análise em urina de adultos não fumantes mostraram que os produtos sintetizados estão presentes na urina de humanos em concentrações de 3,6 ± 1,4; 2,3 ± 1,5 e 1,3 ± 0,5 nmol / mg de creatinina, respectivamente para CAR-ACR, CAR-HHE e CAR-HNE. Em ratos transgênicos SODG93A modelo para esclerose lateral amiotrófica (ELA), a suplementação da dieta dos animais com 35 ± 5 mg carnosina/animal/semana melhorou a manutenção do peso e a sobrevida dos animais. Análises dos adutos sintetizados em amostras de músculo sugerem que a metabolização de aldeídos esteja comprometida nesses animais e que a carnosina poderia funcionar como \"scavenger\" para esses compostos. Esses resultados comprovam que dipeptídeos de histidina atuam na detoxificação de compostos carbonílicos e participa de suas vias de excreção. Além disso, a caracterização da estrutura e desenvolvimento de método sensível de detecção abre a possibilidade de utilização desses adutos como biomarcadores de estresse redox e exposição a aldeídos. / Lipid peroxidation generates reactive carbonyl species, including 4-hydroxy-2-nonenal (HNE), acrolein (ACR), 4-hydroxy-2-hexenal (HHE) and malondialdehyde (MDA). One major pathway of aldehyde detoxification in vivo is through conjugation with glutathione catalyzed by glutathione-S-transferases or, alternatively, by conjugation with endogenous histidine containing dipeptides, such as carnosine (CAR). The reaction of CAR with ACR was investigated in an effort to assess its possible biological role. One stable adduct was isolated by reverse-phase HPLC and characterized on the basis of extensive spectroscopic measurements. The proposed reaction route for product formation involves the reaction of the CAR amino group with ACR via a Schiff base formation followed by dehydration and cyclization through Michael addition in the imidazole ring forming an instable compound with m/z = 265. The subsequent reaction with another molecule of ACR followed by cyclization gives rise to the final product with m/z = 303.A highly sensitive method involving HPLC-MS analysis was developed for the simultaneous accurate quantification of CAR- ACR, CAR-HHE and CAR-HNE adducts in human urinary samples from non-smoking adults. This methodology permits quantification of 10 pmol CAR-HHE and 1 pmol of CAR-ACR and CAR-HNE. Adduct levels in urine were 3.6 ± 1.4, 2.3 ± 1.5, 1.3 ± 0.5 nmol/mg of creatinine, respectively to CAR-ACR, CAR-HHE and CAR-HNE. In SODG93A transgenic rats model to amyotrophic lateral sclerosis (ALS), the food supplementation of the animals with 35 ± 5 mg carnosine/animal/week improve de body weight and the life span of the ALS treated group. Analysis of the synthesized adducts in muscle sample showed suggest than aldehyde metabolization is compromised in this animals and that may be carnosine work like a scavenger for these compounds. Our results indicate that carnosine adduction can be an important detoxification route of α,β -unsaturated aldehydes. Moreover, carnosine adducts quantification may be useful as redox stress indicator in vivo.

Orientador: Josimeri Hebling / Resumo: Objetivo: Investigar a citotoxicidade transdentinária da acroleína (ACR) sobre células pulpares e a resistência máxima à tração (RMT) da matriz dentinária e resistência da união (RU) resina-dentina após a biomodificação do colágeno dentinário por esse agente promotor de ligações cruzadas. Métodos: Discos de dentina (0,4 mm de espessura) foram obtidos de molares humanos hígidos e adaptados em câmaras pulpares artificiais. Células MDPC-23 foram semeadas na superfície pulpar desses discos e a superfície oclusal foi condicionada com ácido fosfórico por 15s. Sobre a dentina condicionada foi aplicado (n=9): água deionizada (controle), ACR 0,02%, 0,01%, 0,005%, glutaraldeído 5% (GD) ou peróxido de hidrogênio 3%. Após 60s, a superfície foi lavada e as câmaras foram incubadas por 24h. Foi avaliada a viabilidade das MDPC-23 (alamarBlue) aderidas na parede pulpar dos discos e os extratos foram aplicados em novas MDPC-23 e HDPCs (células da polpa dental humana) cultivadas em placas de cultura. Após 24h, essas células foram avaliadas quanto a viabilidade, atividade de fosfatase alcalina (ensaio da timolftaleína), presença de nódulos de mineralização (Alizarin red) e expressão gênica de ALPL, DSPP, MMP2, MMP9 e IL1B (PCRq). Vinte cinco molares adicionais foram seccionados para obter espécimes de dentina (n=50) que foram completamente desmineralizados com ácido fosfórico por 24h. Os espécimes de matriz dentinária foram tratados por 60s com: água, ACR 0,02%, 0,01%, 0,005% ou GD 5% e submetid... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Objective: To investigate the transdentinal cytotoxicity of acrolein (ACR) on pulp cells, as well as the ultimate tensile strength (UTS) of the dentin matrix, and the strength of resin-dentin bonds after dentin collagen biomodification with this cross-linker. Methods: Dentin disks (0.4 mm thick) were cut from sound human molars and adapted in artificial pulp chambers. MDPC-23 were seeded on the pulpal side of the disks and the occlusal surface was etched with phosphoric acid for 15s. The etched dentin was treated with (n=9): deionized water (control), 0.02%, 0.01%, 0.005% ACR, 5% glutaraldehyde (GD), or 3% hydrogen peroxide. After 60s, the surface was rinsed, and the chambers were incubated for 24h. The viability of MDPC-23 cells seeded on the disk was assessed (alamarBlue) and the extracts were applied on new MDPC-23 and HDPCs (human dental pulp cells) seeded in culture plates. After 24h, the viability of the cells was investigated as well as the activity of alkaline phosphatase, presence of mineralized nodules (Alizarin red) and ALPL, DSPP, MMP2, MMP9 and IL1b gene expression (qPCR). Additional twenty-five human molars were sectioned to obtain dentin specimens (n=50) which were completely demineralized in 10% phosphoric acid for 24h. The specimens were treated for 60s with: water, 0.02%, 0.01%, 0.005% ACR or 5% GD, and then submitted to a mechanical test to determine the UBS. Finally, flat dentin surfaces prepared in 40 human molars were etched with phosphoric acid and trea... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre