O objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da castração, tempo de confinamento, metabolismo celular e regiões do musculo sobre a oxidação proteica e lipídica e outras características de qualidade da carne bovina. Oitenta e quatro bovinos (castrados e inteiros) Nelore, confinados por diferentes períodos, foram usados para conduzir estudos em músculos Longissimus dorsi e Biceps femoris. O segundo musculo foi dividido em duas porções: origem (PO) e inserção (PI). No estudo com L. dorsi, bifes foram embalados sob condições de aerobiose (PVC) e anaerobiose (vácuo) e maturados por 1, 3, 5, 7 e 9, e 1, 7, 14 e 21 dias, respectivamente. Para este músculo, nenhuma diferença na estabilidade oxidativa [tióis, carbonilas e Substancias Reativas ao Ácido Tiobarbiturico (TBARS)] e cor entre as carnes dos animais inteiros e castrados foram encontradas. Isto poderia ser explicado pela falta de diferença no status oxidativo inicial, mensurados através da atividade de enzimas antioxidantes, conteúdo de glutationa total e composição de ácidos graxos, entre as condições sexuais. Os resultados também indicaram que a oxidação dos bifes embalados a vácuo leva o dobro de dias para iniciar, em comparação aos bifes em aerobiose. No estudo com o Bíceps femoris, os animais foram abatidos com 59 e 129 dias de confinamento e os bifes da PO e PI foram maturados por 1, 30, 60 e 100 dias. Os resultados da atividade das enzimas lactato desidrogenase e citrato sintase mostraram que a PO tem metabolismo mais oxidativo (aeróbio) e a PI glicolítico (anaeróbio). A carne dos animais inteiros tiveram menor TBARS e maior luminosidade (L*), perda de peso por cocção (PPC) e força de cisalhamento (FC) em comparação aos animais castrados. A PO foi mais susceptível a oxidação proteica (menor tióis) em comparação a PI. A carne dos animais confinados por 129 dias tiveram maiores PPC e oxidação proteica (menores tióis) em comparação a carne dos animais confinados por 59 dias. Diferenças de estabilidade oxidativa entre a carne de animais castrados e inteiros confinados por menor período desapareceram quando os animais foram confinados por maior período. Valores de pH e tióis na carne dos animais castrados e inteiros foram afetados pelo tempo de maturação. Ambas as condições sexuais tiveram carne com maior valores de pH no dia 30 de maturação e este, se manteve ao longo do tempo. A PO teve maiores valores de TBARS no dia 60, PPC no dia 100 e FC nos dias 30 e 60 de maturação em comparação a PI. Foi observada uma interação entre tempo de confinamento e tempo de maturação para tióis, TBARS, metamioglobina, pH, L* e FC. Quando comparado aos animais confinados por 59 dias, os animais confinados por 129 dias tiveram: maior oxidação (maior TBARS e menor tióis) nos dias 60 e 100 de maturação; oxidação da mioglobina (metamioglobina) mais tardia, sendo o maior valor obtido no dia 100; menor luminosidade (L*) em todos os tempos de maturação; maior maciez (menor FC) aos 100 dias de maturação. Os animais confinados por 59 dias tiveram: maior oxidação proteica (menor tióis) e maciez (menor FC) aos 30 dias de maturação. De forma geral, todos os efeitos testados tais como castração, tempo de confinamento, metabolismo celular e regiões do musculo pareceram influenciar sobre a oxidação proteica e lipídica e outras características de qualidade da carne bovina. / The objective of this work was to investigate the effect of the castration, time on confinement, cellular metabolism and muscle region on the protein and lipid oxidation, and other traits of beef quality. Eight-four Nellore cattle (steers and bulls), confined for different periods, were used to conduct studies in Longissimus dorsi and Biceps femoris muscles. The latter muscle was divided in two portions: origin (OP) and insertion (IP). In the study of L. dorsi muscle, steaks were packaged under aerobiosis (PVC) and anaerobiosis (vacuum) conditions and aged for 1, 3, 5, 7 and 9, and 1, 7, 14 and 21 days, respectively. For this muscle, no differences in oxidative stability [thiols, carbonyls and Thiobarbituric Acid Reactive Substances (TBARS)] and color between the meat from bulls and steers were found. This could be explained by the lack of differences in initial oxidative status, measured through the activity of the antioxidants enzymes, content of total glutathione and composition of fatty acids, between the sexual conditions. The results also indicated that the oxidation of the steaks vacuum-packaged took about twice more days to start than the steaks under aerobiosis. In the study of Biceps femoris muscle, the animals were slaughtered after 59 and 129 days on confinement and the steaks from OP and IP were aged for 1, 30, 60 and 100 days. The results of the lactate dehydrogenase and citrate synthase enzymes activity showed that the OP has a more oxidative metabolism and the IP has a more glycolytic metabolism. The meat from bulls had lower TBARS and higher lightness (L*), cooking loss (CL) and shear force (SF) in comparison with steers. The OP was more susceptible to protein oxidation (lower thiols) than the IP. Animals confined for 129 days had meat with higher CL when compared to those ones confined for 59 days. The meat from animals confined for 129 days had higher CL and protein oxidation (lower thiols) in regard to the meat from animals confined for 59 days. Differences in oxidative stability between the meat from steers and bulls confined for shorter period disappeared when the animals were confined for larger period. Values of pH and thiols in meat from steers and bulls were affected by the time of aging. Both the sexual conditions had meat with higher pH values at the day 30 of aging and this was kept across the time. The OP had higher values of TBARS at the day 60, CL at the day 100 and SF at the days 30 and 60 of aging when compared to the IP. It was observed an interaction between confinement time and aging time for thiols, TBARS, metmyoglobin, pH, L* and SF. When compared to the animals confined for 59 days, the animals confined for 129 days had: higher oxidation (higher TBARS and lower thiols) at the days 60 and 100 of aging; oxidation of myoglobin (metmyoglobin) slower, since the higher value was obtained at the day 100; lower lightness (L*) in all the times of aging; tender meat (lower SF) at 100 days of aging. The animals confined for 59 days had: higher protein oxidation (lower thiols) and tender meat (lower SF) at 30 days of aging. Overall, all the effects tested such as castration, time on confinement, cellular metabolism and muscle region seemed to influence on the protein and lipid oxidation and other traits of beef quality.

Introdução: Estudos epidemiológicos sugerem que o consumo de vinho, produtos de uva e outros alimentos contendo polifenóis está associado à diminuição do risco de doenças cardiovasculares. Na produção de vinhos e suco de uva são geradas quantidades expressivas de bagaço residual, que é prejudicial ao meio ambiente. Por outro lado, este subproduto possui alto teor de antioxidantes e de fibras. Objetivo: Produzir uma bebida à base de farinha de bagaço de uva proveniente do processamento de suco de uva (FBSU) e avaliar seus efeitos sobre o estresse oxidativo e marcadores de risco para doenças cardiovasculares em mulheres saudáveis. Métodos: A bebida de FBSU e um suco comercial de uva (usado como controle no estudo in vivo) foram avaliados : sensorialmente por escala hedônica de 9 pontos; composição proximal segundo a AOAC; características físico-químicas; compostos fenólicos totais por Folin, capacidade antioxidante: (a) absorbância de oxigênio radical - ORAC, (b) capacidade antioxidante total - TAS, (c) capacidade de sequestrar o radical DPPH e (d) sistema -caroteno/ácido linoléico. Sujeitos: mulheres saudáveis (n=15) foram randomizadas em um estudo clínico crossover, controlado, com quatro períodos de duas semanas de duração. Após washout, forneceu-se bebida de FBSU e suco de uva comercial, intercalados com outro washout. Quantificou-se triglicérides, colesterol total e suas frações, proteína C-reativa, IL-6, TNF- e MCP-1. A LDL foi submetida à oxidação e em seguida medidos os produtos de peroxidação lipídica. TAS e ORAC do plasma foram determinados. Nos eritrócitos, foram analisadas as enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GSH-Px) e catalase (CAT). Realizou-se o ensaio cometa nos linfócitos. O consumo das voluntárias foi avaliado por diário alimentar de 3 dias durante a intervenção com a bebida de FBSU, com o suco comercial e no washout. Resultados: Produto de FBSU recebeu, em média, nota seis para todos os parâmetros analisados sensorialmente. As notas do suco 7 comercial foram em média sete. A composição proximal em base seca da bebida de FBSU foi 10,1por cento de proteínas, 11,1por cento de lipídios e 76,3por cento de carboidratos. O teor de compostos fenólicos variou de 46,5 a 95,8 g/mg EAG (equivalentes de ácido gálico) nos extratos: aquoso, etanólico e acetônico da bebida de FSBU. Nos extratos do suco comercial, foi de 2,00 a 4,80 g/mg EAG. Extratos da bebida de FBSU apresentaram quantidades de fenólicos significativamente maiores do que os do suco comercial. Nas análises de capacidade antioxidante realizadas, os extratos da bebida de FBSU apresentaram valores significativamente maiores do que aqueles do suco comercial. Nas mulheres, não foi verificada alteração significativa nas concentrações de colesterol total, LDL-c, HDL-c, VLDL-c e triglicérides durante o estudo. Valores de proteína C-reativa, IL-6, TNF- e MCP-1 não apresentaram diferença significativa antes e após as intervenções. Não houve mudança significativa na fase lag time de oxidação do plasma nos momentos estudados. A capacidade antioxidante do plasma só aumentou significativamente no teste ORAC para intervenção com a bebida de FBSU. As atividades das enzimas SOD, GSH-Px e CAT não diferiram significativamente em ambos os grupos. O consumo da bebida de FBSU reduziu o dano oxidativo ao DNA nos linfócitos. A média do consumo alimentar foi estatisticamente igual nos três períodos avaliados. Conclusões: A bebida desenvolvida à base de FBSU foi aceita sensorialmente e apresentou capacidade antioxidante nas análises in vitro. A quantidade de 300 mL/dia desta bebida por 14 dias aumentou significativamente a capacidade antioxidante do plasma, avaliada pelo teste ORAC, e protegeu de danos oxidativos o DNA de linfócitos de mulheres saudáveis. Outros parâmetros de balanço redox e biomarcadores de risco de doenças cardiovasculares não foram influenciados / Introduction: Epidemiological studies suggest that consumption of wine, grape products and other foods containing polyphenols is associated with decreased risk of cardiovascular disease. In the production of wine and grape juice significant amounts of pomace flour are generated, which is harmful to the environment. Moreover, this byproduct is high in antioxidants and fiber. Objectives: To develop a beverage using grape pomace flour (GPF) from grape juice and to evaluate its effect on oxidative stress and inflammatory biomarkers for cardiovascular disease risk in healthy women. Methods: GPF beverage and a commercial grape juice (used as control in the in vivo study) were sensory evaluated using the 9-point hedonic scale and had the proximal composition determined using the AOAC methods; physicochemical characteristics were analysed; total phenolics compound were quantified with the Folin-Ciocalteu reagent; antioxidant capacity was determined by different methods: (a) oxygen radical absorbance capacity assay - ORAC, (b) total antioxidant status - TAS, (c) radical scavenging activity (DPPH) assay, (d) -carotene and linoleic acid system). Fifteen healthy women were randomized in a crossover clinical study, controlled with four periods of two weeks duration. It started with washout, followed by GPF beverage and commercial grape juice, interspersed with another washout. We evaluated triglycerides, total cholesterol and its fractions, C-reactive protein, IL-6, TNF- and MCP-1. The LDL was subjected to oxidation and then measured the lipid peroxidation products. TAS and ORAC of the plasma were determined. In erythrocytes, the antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px) and catalase (CAT) were analyzed. We carried out the comet assay in lymphocytes. We evaluated the dietary intake of volunteers in three separate stages during the intervention with GPF beverage, with commercial juice and washout. Results GPF beverage received, on average, six points for all sensory parameters evaluated. Commercial juice received, on average, seven points. The proximal composition on a dry matter of GPF beverage was 10.1per cent protein, 11.1per cent lipids and 76.3per cent carbohydrate. The phenolic content ranged from 46.5 to 9 95.8 and from 2.00 to 4.80 g/mg GAE (gallic acid equivalents) in aqueous, ethanol and acetone extracts of GPF beverage and commercial juice, respectively. Extracts of GPF beverage showed significantly higher amounts of phenolics than the commercial juice. GPF beverage extracts were significantly better than commercial juice extracts in every antioxidant activity analysis performed. Commercial juice and GPF beverage intake has not altered the amounts of total cholesterol, LDL-C, HDL-C, VLDL-C and triglycerides during the study. Values of C-reactive protein, IL-6, TNF- and MCP-1 showed no significant difference before and after the intervention with commercial juice and GPF beverage. There was no significant change in the lag phase of plasma oxidation. The plasma antioxidant capacity differed significantly only in the ORAC assay for intervention with the GPF beverage. SOD, CAT and GSH-Px activities did not differ significantly in both groups. The consumption of GPF beverage reduced oxidative DNA damage in lymphocytes. The average food consumption was statistically similar in all three periods. Conclusions: The GPF beverage was sensory accepted and presented significant antioxidant capacity in in vitro assays. The amount of 300 mL/day of this drink for 14 days significantly increased plasma antioxidant capacity, measured by the ORAC assay, and protected from oxidative damage the DNA of lymphocytes of healthy women. Other parameters of redox balance and biomarkers of the risk for cardiovascular disease were not affected

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Ceriporiopsis subvermispora é um fungo filamentoso, muito seletivo na degradação de lignina e, por isso, tem sido uma das espécies mais estudadas no processo de biopolpação. A biopolpação consiste em um tratamento biológico da madeira que antecede etapas convencionais de polpação, proporcionando níveis de economia de energia elétrica no processo que podem atingir valores de 30 a 40%. Para degradar a lignina, esse fungo secreta a enzima manganês-peroxidase (MnP), a qual requer um ácido carboxílico para quelar e transportar íons Mn3+ oriundos do seu ciclo catalítico. O complexo quelante-Mn3+ degrada apenas frações fenólicas da lignina, porém pode também iniciar a peroxidação de lipídeos e com isso gerar radicais peroxila que apresentam capacidade oxidativa suficiente para degradar estruturas não-fenólicas da lignina. Com base nesses aspectos, o presente trabalho teve o objetivo de avaliar a degradação de lignina por reações que envolvem a peroxidação de ácido linoléico iniciadas por metabólitos extracelulares extraídos de cultivos de C. subvermispora. Também foram avaliados sistemas miméticos baseados nos íons Fe2+ e Mn3+ como iniciadores das mesmas reações. Essencialmente, foi estudada a degradação de lignina in vitro em reações iniciadas por sistemas compostos que incluíram, MnP/Mn+2/H2O2, Fe3+/agentes redutores de Fe3+ produzidos durante a biodegradação da madeira, íons Mn+3 ou íons Fe+2, todos adicionados ao ácido linoléico. Para realizar esse estudo foi necessário preparar, tanto MnP, quanto compostos redutores de Fe3+, em cultivos de C. subvermispora. Também foram preparados e caracterizados dois substratos para as reações em estudo. Esses substratos compreenderam um complexo lignina-carboidrato (CLC) e um modelo de um material lignocelulósico completo, porém moído e livrado de toda a fração de extrativos. Nos dois casos, o material de partida foi à madeira de Eucalyptus grandis. A caracterização química desses substratos indicou um teor de lignina de 44,8% e 29,0%, respectivamente. Reações de peroxidação de ácido linoléico iniciadas pelos sistemas em estudo mostraram que todos foram efetivos para esse propósito, sendo que as maiores taxas de consumo de oxigênio durante essas reações foram observadas nos meios reacionais que continham Fe2+ em solução. O CLC inibiu as reações de peroxidação quando adicionado ao meio reacional em concentraçãoes maiores do que 0,3 mg/mL. Entretanto, reações prolongadas por 72 h com o CLC numa concentração inicial de 1 mg/mL indicaram que ele sofreu despolimerização. As vias de degradação da lignina contida no CLC ou na madeira de E. grandis moída envolveram a despolimerização da molécula, ou simplesmente a oxidação das cadeias laterais e das estruturas fenólicas livres. Quando o sistema foi baseado na ação de MnP/Mn+2/H2O2/ácido linoléico, foram comprovadas vias de degradação da lignina que envolveram desde a simples oxidação do carbono-α até a quebra de ligações do tipo β-O-4 e/ou entre os carbonos α e β. Os resultados obtidos corroboraram dados anteriormente publicados para a ação de C. subvermispora in vivo. Uma exceção foi à observação da reação de simples oxidação do Cα nos sistemas in vitro, que havia sido descartada em trabalhos anteriores que se basearam na caracterização de lignina contida em madeira biotratada por C. subvermispora (sistema in vivo). Os resultados permitiram concluir que vários sistemas miméticos podem iniciar a peroxidação de ácido linoléico in vitro. Quando essas reações foram conduzidas na presença de lignina (CLC ou E. grandis moído) foi possível observar transformações importantes na estrutura da lignina que eventualmente poderiam ser exploradas, por exemplo, em etapas de processos de branqueamento de polpas kraft. / The white-rot fungus Ceriporiopsis subvermispora degrades lignin selectively, being one of the most studied species in biopulping. Biopulping consists of a biological treatment of wood that precedes conventional pulping stages. The process can provide up to 30-40% of energy savings in mechanical pulping. To degrade lignin, this fungus secretes the enzyme manganese-peroxidase (MnP), which needs carboxylic acids to chelate and transport Mn3+ ions formed in the catalytic cycle of the enzyme. The chelate-Mn3+ complex is able to degrade phenolic structures of lignin; however, can also initiate lipid peroxidation reactions generating peroxyl radicals that are able to degrade nonphenolic lignin structures. Based on this background, the aim of this work was to evaluate lignin degradation through linoleic acid peroxidation reactions initiated by extracellular metabolites recovered from C. subvermispora cultures. Some biomimetic systems based on Fe2+ and Mn3+ ions were also evaluated as initiators of such reactions. The lignin degradation was studied in reaction systems composed of MnP/Mn+2/H2O2, Fe3+-reducing compounds produced during wood biodegradation by C. subvermispora, Mn+3 or Fe+2 ions, all of them in the presence of linoleic acid. To perform this study, MnP and Fe3+-reducing compounds were initially produced in C. subvermispora cultures. Two different reaction substrates were also prepared. One was a lignin-carbohydrate complex (LCC) and, the other, was a complete lignocellulosic material that was milled and extracted to remove the extractive fraction. Both substrates were prepared from Eucalyptus grandis wood. The chemical characterization of the substrates showed 44.8 % and 29.0 % of total lignin, respectively. Linoleic acid peroxidation reactions initiated by the studied systems showed that all of them were efficient on this purpose. The highest oxygen consumption rates during these reactions were observed in the Fe2+ initiated reactions. The LCC inhibited the peroxidation reactions when added to the reaction medium at concentrations higher than 0.3 mg/mL. However, prolonging the reactions up to 72h with LCC at 1 mg/mL showed that it was depolymerized. The lignin degradation routes involved depolymerization or simple side chain and free-phenolic structure oxidations. When the reactive system was based on the use of MnP/Mn+2/H2O2/linoleic acid, some lignin degradation routes were demonstrated and they included Cα-oxidation, as well as β-O-4 and/or Cα-Cβ cleavages. These results corroborate previous findings published for the action of C. subvermispora in vivo. One exception was the simple Cα oxidation that was observed for the in vitro reactions, but was ruled out by previous works that were based on the characterization of residual lignins extracted from wood samples biotreated by C. subvermispora (in vivo system). The current results permitted to conclude that several mimetic systems were able to initiate linoleic acid peroxidation in vitro. When these reactions were performed in the presence of lignin (LCC or milled E. grandis) it was possible to show the occurrence of several lignin transformation reactions that could be exploited, for example, in pulp bleaching processes.

Vários adutos resultantes da reação de aldeídos α,β-insaturados, ou de seus epóxidos, com bases do DNA têm sido caracterizados nos últimos anos. Esses adutos podem levar à incorporação errada de bases durante a replicação ou a transcrição, resultando, se não reparados, em mutações que podem contribuir para a carcinogênese. O trans,trans-2,4-decadienal (DDE) é um dos aldeídos mais citotóxicos gerados endogenamente a partir da peroxidação lipídica. Verificamos que este aldeído afeta a viabilidade e altera o nível de glutationa de células CV1-P, além de induzir fragmentação do DNA e formação de diferentes produtos com o mesmo. Além da sua formação endógena, DDE é também encontrado em alguns alimentos, contribuindo para o aroma dos mesmos. Neste trabalho detectamos e isolamos 6 produtos formados a partir da reação de DDE com 2\' -desoxiguanosina (dG), sendo que fizemos a caracterização química completa de 3 desses produtos. Através desses estudos mostramos que um deles é o aduto 1,N2-eteno-2\' -desoxiguanosina (1,N2-εdGuo), também formado a partir da reação de dG com compostos carcinogênicos conhecidos, como o c1oreto de vinila. Os outros dois produtos são dois diastereoisômeros correspondentes a 1,N2-εdGuo com uma cadeia lateral substituinte. São produtos inéditos descritos pela primeira vez neste nosso trabalho. A detecção e caracterização desses produtos, assim como os mecanismos de fonnação propostos, podem contribuir para um melhor entendimento da genotoxicidade associada à peroxidação lipídica. Em paralelo desenvolvemos uma técnica muito sensível baseada em LC/ESI/MSMS para detecção desses adutos em sistemas biológicos. A detecção dos adutos caracterizados em DNA incubado com DDE in vitro e em DNA de células expostas ao aldeído aponta para a importância biológica desses compostos. Existe um crescente interesse no uso de adutos exocíclicos de DNA como marcadores de exposição a diversos carcinógenos ambientais e também a processos endógenos envolvendo a peroxidação lipídica. O mecanismo de formação e a estrutura química desses adutos são importantes para revelar as características estruturais queinfluenciam a alquilação do DNA por aldeídos insaturados e para que se possa estimar o papel desses aldeídos na carcinogênese. A formação dos adutos por produtos da peroxidação lipídica sugere a necessidade de estudos epidemiológicos para avaliar riscos de exposição ambiental, via alimentação ou mesmo via fatores indutores de lipoperoxidação. Os resultados aqui obtidos podem contribuir para o estabelecimento de relações entre estrutura química e função e para a avaliação do possível papel dessas lesões na toxicidade associada à exposição a essa classe de compostos. / Vários adutos resultantes da reação de aldeídos α,β-insaturados, ou de seus epóxidos, com bases do DNA têm sido caracterizados nos últimos anos. Esses adutos podem levar à incorporação errada de bases durante a replicação ou a transcrição, resultando, se não reparados, em mutações que podem contribuir para a carcinogênese. O trans,trans-2,4-decadienal (DDE) é um dos aldeídos mais citotóxicos gerados endogenamente a partir da peroxidação lipídica. Verificamos que este aldeído afeta a viabilidade e altera o nível de glutationa de células CV1-P, além de induzir fragmentação do DNA e formação de diferentes produtos com o mesmo. Além da sua formação endógena, DDE é também encontrado em alguns alimentos, contribuindo para o aroma dos mesmos. Neste trabalho detectamos e isolamos 6 produtos formados a partir da reação de DDE com 2\' -desoxiguanosina (dG), sendo que fizemos a caracterização química completa de 3 desses produtos. Através desses estudos mostramos que um deles é o aduto 1,N2-eteno-2\' -desoxiguanosina (1,N2-εdGuo), também formado a partir da reação de dG com compostos carcinogênicos conhecidos, como o c1oreto de vinila. Os outros dois produtos são dois diastereoisômeros correspondentes a 1,N2-εdGuo com uma cadeia lateral substituinte. São produtos inéditos descritos pela primeira vez neste nosso trabalho. A detecção e caracterização desses produtos, assim como os mecanismos de fonnação propostos, podem contribuir para um melhor entendimento da genotoxicidade associada à peroxidação lipídica. Em paralelo desenvolvemos uma técnica muito sensível baseada em LC/ESI/MSMS para detecção desses adutos em sistemas biológicos. A detecção dos adutos caracterizados em DNA incubado com DDE in vitro e em DNA de células expostas ao aldeído aponta para a importância biológica desses compostos. Existe um crescente interesse no uso de adutos exocíclicos de DNA como marcadores de exposição a diversos carcinógenos ambientais e também a processos endógenos envolvendo a peroxidação lipídica. O mecanismo de formação e a estrutura química desses adutos são importantes para revelar as características estruturais queinfluenciam a alquilação do DNA por aldeídos insaturados e para que se possa estimar o papel desses aldeídos na carcinogênese. A formação dos adutos por produtos da peroxidação lipídica sugere a necessidade de estudos epidemiológicos para avaliar riscos de exposição ambiental, via alimentação ou mesmo via fatores indutores de lipoperoxidação. Os resultados aqui obtidos podem contribuir para o estabelecimento de relações entre estrutura química e função e para a avaliação do possível papel dessas lesões na toxicidade associada à exposição a essa classe de compostos.

The aquatic zooplankton crustacean Daphnia magna must be able to tolerate thermal stress in order to survive their native shallow ponds that are susceptible to drastic seasonal and diurnal temperature fluctuations as well as to globally increasing temperatures. Survival in such variable environments requires plastic responses that must include fundamental aspects of Daphnia biochemistry and physiology. Adaptive response to selection favoring such plastic phenotypes requires the presence of genetic variation for plastic response in natural populations. Adverse effects of elevated temperature on aquatic organisms are diverse and so are their plastic responses; among the most severe challenges aquatic organisms face when exposed to heat is the elevated oxidative stress. In this work we focused on short-term and long-term responses of Daphnia to temperature changes that increase its resistance to oxidative stress. Daphnia acclimated to stressful but non-lethal temperature (28ºC) show longer survive during exposure to a lethal temperature (37ºC) than those acclimated to the optimal temperature (18ºC). Short-term reciprocal switches between 18ºC and 28ºC result in intermediate temperature tolerance. These changes are accompanied by mirroring changes in total antioxidant capacity indicating the increased antioxidant capacity as a possible causative mechanism for heat tolerance gained from acclimation. The analysis of 6 geographically distinct genotypes representing a range of temperature tolerance levels shows a genetic difference in response to short-term and long-term acclimation as well as in the effect of antioxidant capacity on temperature tolerance. These results indicate a significant degree of local adaptation in heat and oxidative stress defenses in Daphnia and provide a better understanding of adaptive responses of this zooplankton crustacean to rising temperatures.

<p>Oxidative stress can be defined as a state of disturbance in the pro-oxidant/antioxidant balance in favour of the former, leading to potential damage. Processes associated with oxidative stress involve reactive oxygen species and radicals and can result in elevated levels of oxidatively modified or toxic molecules that can cause cellular malfunction, and even cell death. Destruction of membrane lipids, lipid peroxidation, caused by reactive oxygen species and radicals has been coupled to many diseases and also normal ageing. </p><p>The measurement of low molecular weight biomarkers of oxidative stress present in complex matrices such as brain tissue, plasma, urine or cerebrospinal fluid is a delicate and difficult task and there is a need for improved analytical tools in this field of research. </p><p>The major foci of this thesis and the work underlying it are the development of analytical techniques and methods for determining biomarkers for oxidative stress and lipid peroxidation. Aspects of particular concern include the effects of sample treatments prior to analysis, evaluation of the developed methods with respect to possible artefacts, and the scope for results to be misinterpreted. The specific research goals and issues addressed are detailed in five papers, which this thesis is based upon.</p><p><b>Paper I</b> focuses on malondialdehyde, describing and evaluating two new simplified sample pre-treatment regimes for the determination of malondialdehyde in rat brain tissue by capillary electrophoresis with UV detection. The effects of sample storing and handling are also considered.</p><p><b>Paper II</b> describes the synthesis, characterization and implementation of a new internal standard for the determination of malondialdehyde in biological samples using electrophoretic or chromatographic separation techniques. The usefulness of the internal standard is demonstrated in analyses of rat brain tissue samples.</p><p><b>Paper III</b> presents a method for the determination of 4-hydroxynon-2-enal in brain tissue from rats employing micellar electrokinetic chromatography separation and laser-induced fluorescence detection. </p><p><b>Paper IV</b> is focused on the development of a new methodology for determining the stereoisomeric F2-isoprostanes in human urine samples employing chromatographic separation on porous graphitic carbon and detection by electrospray ionization-tandem mass spectrometry. The results from this study conflict with the hypothesis that peripheral isoprostanes are elevated in patients with Alzheimer’s disease.</p><p><b>Paper V</b> describes porous graphitic carbon chromatography-tandem mass spectrometry for the determination of isoprostanes in human cerebrospinal fluid. A new simplified sample pre-treatment regime, involving a column switching technique, is presented that allows direct injection of a relatively large volume of CSF into the chromatographic system.</p>

Oxidative stress can be defined as a state of disturbance in the pro-oxidant/antioxidant balance in favour of the former, leading to potential damage. Processes associated with oxidative stress involve reactive oxygen species and radicals and can result in elevated levels of oxidatively modified or toxic molecules that can cause cellular malfunction, and even cell death. Destruction of membrane lipids, lipid peroxidation, caused by reactive oxygen species and radicals has been coupled to many diseases and also normal ageing. The measurement of low molecular weight biomarkers of oxidative stress present in complex matrices such as brain tissue, plasma, urine or cerebrospinal fluid is a delicate and difficult task and there is a need for improved analytical tools in this field of research. The major foci of this thesis and the work underlying it are the development of analytical techniques and methods for determining biomarkers for oxidative stress and lipid peroxidation. Aspects of particular concern include the effects of sample treatments prior to analysis, evaluation of the developed methods with respect to possible artefacts, and the scope for results to be misinterpreted. The specific research goals and issues addressed are detailed in five papers, which this thesis is based upon. <b>Paper I</b> focuses on malondialdehyde, describing and evaluating two new simplified sample pre-treatment regimes for the determination of malondialdehyde in rat brain tissue by capillary electrophoresis with UV detection. The effects of sample storing and handling are also considered. <b>Paper II</b> describes the synthesis, characterization and implementation of a new internal standard for the determination of malondialdehyde in biological samples using electrophoretic or chromatographic separation techniques. The usefulness of the internal standard is demonstrated in analyses of rat brain tissue samples. <b>Paper III</b> presents a method for the determination of 4-hydroxynon-2-enal in brain tissue from rats employing micellar electrokinetic chromatography separation and laser-induced fluorescence detection. <b>Paper IV</b> is focused on the development of a new methodology for determining the stereoisomeric F2-isoprostanes in human urine samples employing chromatographic separation on porous graphitic carbon and detection by electrospray ionization-tandem mass spectrometry. The results from this study conflict with the hypothesis that peripheral isoprostanes are elevated in patients with Alzheimer’s disease. <b>Paper V</b> describes porous graphitic carbon chromatography-tandem mass spectrometry for the determination of isoprostanes in human cerebrospinal fluid. A new simplified sample pre-treatment regime, involving a column switching technique, is presented that allows direct injection of a relatively large volume of CSF into the chromatographic system.

Intramyocellular lipid (IMCL), an ectopic fat depot found within skeletal muscle fibers, is highly associated with obesity and strongly correlated with insulin resistance. IMCL accumulation in sedentary individuals may contribute to insulin resistance by interfering with insulin signaling in skeletal muscle, leading to inadequate glucose uptake by the cell. Lipid peroxidation is also associated with both obesity and insulin resistance, and with IMCL, but a relationship has yet to be established among all of these variables. The purpose of this project is to study for the first time the relationships among lipid peroxidation, IMCL content, and glucose uptake in skeletal muscle. Nine insulin-sensitive adults (IS), 13 insulin-resistant adults (IR), 10 diabetic (DB) and 8 subjects pre- and post- 12-week intervention with insulin-sensitizing thiazolinedione (TZD) were assessed for soleus IMCL with nuclear magnetic resonance, insulin sensitivity by both hyperinsulinemic-euglycemic clamp (GDR) and homeostasis model assessment index (HOMA1), and anthropometrics, including body mass index (BMI), percent fat by DEXA scan, and waist circumference. Vastus lateralis biopsies of all subjects were homogenized and analyzed by immunoblotting for post-translational protein modifications occurring from lipid-peroxidation (HNE). GDR and HOMA were significantly different among IS, IR, and DB groups, as expected, as were waist circumference and BMI. IMCL was significantly higher in DB than in IS and IR. HNE was also higher in DB than in IS, although it did not differ from IR. HNE was significantly correlated to GDR, HOMA1, and BMI, but not to IMCL, WAIST, or percent fat measures. IMCL showed a strong, negative correlation with GDR and was the primary, independent predictor of GDR in stepwise multiple regression. HNE was the primary, independent predictor of HOMA in stepwise multiple regression. Paired t-tests revealed improvements in insulin sensitivity measures after 12 weeks of TZD intervention, but no significant differences were observed in IMCL or HNE after intervention. These data show that skeletal muscle HNE and IMCL are both determinants of insulin resistance in obese, sedentary adults. HNE and IMCL are not related and therefore impact insulin resistance independently. These results reveal, for the first time, a negative relationship between skeletal muscle HNE and insulin sensitivity in sedentary individuals and underscore the importance of lipid peroxidation in insulin resistance.

Oxidative stress, caused by increased levels of reactive oxygen species (ROS)and reactive nitrogen species (RNS) and/or a decrease in antioxidant capacity, can result in the oxidation of various bio-molecules, such as proteins, lipids and deoxyribonucleic acid (DNA). These oxidized bio-molecules may contribute to pathologies such as cardiovascular diseases, neurodegenerative disorders and cancer. The Sympathetic Activity and Ambulatory Blood Pressure in Africans (SABPA) study was initiated in 2008 to investigate the coping styles and catecholamine metabolic markers of Africans, contributing to their higher sympathetic output and poorer psychosocial wellbeing. This study forms part of the SABPA study, but with a specific aim to investigated lipid and protein oxidation markers in hypertensive Africans versus their normotensive counterparts. Analytical methods for the quantification of specific lipid and protein oxidation markers were optimized and validated. Urine samples from 172 urbanized black South Africans were collected and 3-nitrotyrosine (3NT) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) were quantified in these samples, using the optimized spectrophotometric and LC-MS/MS methods. Statistical analyses showed that in both males and females, TBARS and 3NTcorrelated with each other. In males, 3NT also correlated with physical activity level (PAL) and C-reactive protein (CRP), while TBARS also correlated with body mass index (BMI). In females 3NT correlated with BMI, while TBARS correlates with PAL. These correlations meant that they could influence the calculations of the true effect of 3NT and TBARS levels between normotensive and hypertensive subjects. After analyses of covariance (ANCOVA) analyses it was determined that the hypertensive male subjects had higher TBARS values than the normotensive male subjects did (p-value = 0.03) and the normotensive female subjects had higher 3NT levels compared to the hypertensive female subjects (p-value = 0.04). These results partially supported the hypothesis that that elevated concentrations of specific urinary lipid and protein oxidation markers will be observed in the hypertensive test subjects compared to their normotensive counterparts. The results also indicated that there were indeed a difference in lipid and protein oxidation between hypertensive and normotensive subject. / Thesis (MSc (Biochemistry))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2013