This study is focused on study of changes of enzyme and low-molecular weight antioxidants in different fruits during long-term storage. In theoretical part individual low-molecular weight antioxidants and enzymes are described. The main causes of fruit decay and some possibilities of fruit preservation and storage are summarized. As biological material some common fruits were chosen - green and red apples, peaches, plums and white grapes. The fruits were stored in laboratory, cellar, in refrigerator and in freezer. In freezing experiments some ways of fruit preparation and processing were tested and their influence on fruit antioxidant status was compared. Shortened storage experiment was applied on blueberries, cranberries, raspberries and strawberries too. In fruits some group parameters – total antioxidant status, dry mass content, ascorbate level, total flavonoids and total phenolics were analyzed spectrophotometrically. Individual flavonoids and phenolics were determined by RP-HPLC/UV-VIS and on-line LC/PDA/ESI-MS. Antioxidant enzyme activities (superoxide dismutase SOD, catalase CAT, polyphenol oxidase PPO and lipoxygenase LOX) were measured by spectrophotometry. The surface microscopy and cultivation of moulds from fruit surface were performed too. Influence of storage conditions on biological activities is dependent on fruit sort. Freezing is the most suitable procedure for long-term storage without significant changes of active substance content. Long-term storage in controlled temperature conditions and/or atmosphere is usable for fruits with longer storage period. In these fruits stabile levels of antioxidant enzymes are stored for relatively long time. Some of enzymes act synergistically. Enzyme activities differed according to storage phase; at the beginning mainly high SOD and LOX activities were observed. CAT and PPO are probably activated as defence systems in rippened and/or damaged fruits. Levels of total as well as individual low molecular weight antioxidants varied during storage in all sorts, generally, increased course with longer storage period can be observed.

This Ph.D. thesis deals with the deep analysis of polyphenols effects toward vascular disorders. This work provides a number of experimental results of studying both the effects of natural bioactive compounds in red wines and potatoes, and their application to the experiments which includes experimental animal models with spontaneous hypertension. Methods and equipment used in experimental studies allowed us to make several new statements regarding the universal nature of the relationships between the antioxidant capacity and the polyphenolic content in examined foodstuffs. Besides this it is also recognized that food is a source of minerals which also contribute to the total antioxidant capacity and therefore may have influence the endogenous antioxidant enzyme system by providing the essential cofactors. Experimentally we have found that the concentrations of magnesium known for its therapeutic action in wine and red wine extract are comparable to the mineral waters recommended for the treatment and prevention of cardiovascular and metabolic diseases. Moreover, synergistic interactions between selected minerals have been found. The key issue of bioavailability of polyphenols for supporting the idea of the beneficial effects of diet rich in fruits and vegetables toward vascular disease prevention...

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Die Entwicklung von makrocyclischen Chelatoren, die mit Kupferionen thermodynamisch stabile und kinetisch inerte Komplexe bilden, ist in den letzten Jahren zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt. Das ergibt sich insbesondere aus der Möglichkeit, Radiokupfernuklide aufgrund günstiger kernphysikalischer Eigenschaften sowohl für diagnostische (64Cu) als auch therapeutische (67Cu) Anwendungen einzusetzen. Hervorzuheben ist der Azamakrocyclus Cyclam (1,4,8,11-Tetraazacyclodecan), da dieser mit Kupfer(II)-Ionen Komplexe hoher thermodynamischer Stabilität bildet. Zudem weist der Chelator weitere Funktionalisierungsmöglichkeiten auf, um in Hinblick auf eine nuklearmedizinische Anwendung pharmakologisch relevante Moleküle wie beispielsweise Peptide oder Proteine (Antikörper oder Antikörperfragmente) kovalent zu binden und damit eine spezifische Anreicherung im Tumorgewebe zu ermöglichen. Allerdings erfordert das Maßschneidern der Eigenschaften von neuen bifunktionellen Chelatoren Kenntnisse über den Einfluss der Substituten auf die Stabilität der gebildeten Kupfer(II)-Komplexe. Die thermodynamische Stabilität lässt keine Aussagen über das Verhalten in vivo zu. Die Ursache für die kinetische Labilität in Säugetieren ist noch nicht vollständig verstanden, wird aber u. a. auf kupferbindende Enzyme bzw. Proteine zurückgeführt. Die Bioverteilung der Radiokupferkomplexe wird aber auch von weiteren Parameter, wie Hydrophilie, Ladung und Polarisierbarkeit beeinflusst. Mit dieser Arbeit wurde ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung von 64Cu Chelaten auf Basis von Cyclam-Propionsäure-Liganden geleistet. Diese Stoffklasse ist bisher synthetisch wenig erschlossen und Radiokupfer-markierte Komplexe zudem bisher gar nicht beschrieben. Daher ist es von besonderem Interesse die kinetische Stabilität Radiokupfer-markierter Cyclam-Propionsäure-Derivate zu untersuchen und mit einer Reihe bekannter Radiokupfer-markierter Cyclam-Essigsäure-Komplexe zu vergleichen. Es wurden vier N-funktionalisierte Cyclam-Derivate 13, 14b, 15 und 16, die eine unterschiedliche Anzahl an Propionsäuregruppen tragen, erfolgreich synthetisiert und in sehr hoher Reinheit (>99%) isoliert. Besonders hervorzuheben ist die erstmalige Synthese des trans-N,N´´-funktionalisierten Cyclam-Propionsäure-Derivates 14b in hoher Ausbeute (gesamt = 32%). Von den Verbindungen 13, 14b, 15 und 16 sind entsprechende Kupfer(II)-Komplexe hergestellt worden. Zur Aufklärung relevanter Fragestellungen bezüglich der chemischen und geometrischen Eigenschaften sind verschiedene spektroskopische Methoden (Röntgeneinkristallstrukturanalyse, IR, UV/VIS, Elektronenspinresonanz-Spektroskopie) anhand von den isolierten Kupfer(II)-Komplexen CuII-13, CuII-14b und CuII-16 herangezogen worden. Die röntgenkristallografischen Strukturaufklärungen der Komplexe CuII-14b und CuII-16 weisen eine verzerrt quadratisch-pyramidale Koordinationsgeometrie auf. Das Ligandenfeld wird innerhalb der Stickstoffebene mit steigendem Substitutionsgrad schwächer. Das wurde auch durch ESR-Messungen bestätigt. Nachweislich verursachen die zusätzlichen funktionellen Gruppen eine kleinere Ligandenfeldaufspaltung. Weiterhin nahm die kinetische Stabilität unter stark sauren Bedingungen mit steigendem Substitutionsgrad ab. Der Vergleich mit den bekannten oktaedrischen Kupfer(II)-Cyclam-Essigsäure-Komplexen zeigt, dass die quadratisch-pyramidalen Kupfer(II)-Cyclam-Propionsäure-Derivate unter stark sauren Bedingungen schneller dissoziieren. Als Ursache können die unterschiedlichen Konfigurationen diskutiert werden, da bei 4N+2-Geometrien die thermodynamisch bevorzugte trans III-Konfigurationen gebildet wird. Radiochemische Untersuchungen zur Bewertung der kinetischen Stabilität in vitro und in vivo sind mit den 64Cu-markierten Liganden 13, 14b, 15 und 16 durchgeführt worden. Hierfür ist ein In-vitro-Stabilitätstest basierend auf dem kupferbindenden Enzym Superoxid-Dismutase (SOD) bzw. humanem Serum für radiomarkierte Verbindungen entwickelt worden. In humanem Serum ist Albumin (~66 kDa) in sehr hoher Konzentration enthalten und eines der wichtigsten Transportproteine für extrazelluläre Kupfer-Ionen. Aufgrund seiner Abundanz im Blutplasma ist im Serum-Assay jeweils nur eine stark ausgeprägte Bande bei ca. 66 kDa detektiert worden. Dieser etablierte In-vitro-Stabilitätstest beruht im Gegensatz zu anderen herkömmlichen Analysemethoden (Radio-HPLC oder Radio-DC) auf dem Prinzip der Gelelektrophorese. Von großem Vorteil ist, dass mehrere Proben simultan untersucht werden können und die Ergebnisse zuverlässig und reproduzierbar sind. Die In-vitro-Ergebnisse zeigen einen ähnlichen Trend wie bei der säure-assoziierten Dissoziation, wobei die höchste Stabilität bemerkenswerterweise bei dem [64Cu]Cu-14b Komplex bestimmt wurde. Allerdings beruht der Mechanismus hier nicht auf einer Dissoziation sondern auf einer Transchelatisierung. Die Ergebnisse der Bioverteilungen in Wistar-Ratten korrelieren mit den In-vitro-Studien in humanem Serum. Der Komplex [64Cu]Cu 14b zeigte sowohl eine schnelle renale Blut-Clearence als auch eine sehr geringe Anreicherung in der Leber und stellt damit eine Alternative zu den kommerziell erwerblichen Liganden dar. Als geeignete Chelatoren bieten Cyclam-Monopropionsäure 13 und Cyclam-Dipropionsäure 14b die Möglichkeit, Radiokupfernuklide stabil zu binden und erlauben die mehrfache Einführung von EGFR-spezifischen Peptiden an das Grundgerüst. Als Grundgerüst wurde der Ligand 13 ausgewählt. Durch die Multifunktionalisierung sollen höhere Affinitäten zum Rezeptor und verbesserte metabolische Stabilitäten hervorgerufen werden. Für diese Verbindung liegen erste vielversprechende Ergebnisse vor, wobei hohe Affinitäten zu zwei EGFR-positiven Zelllinien bestimmt wurden.

Die Entwicklung von makrocyclischen Chelatoren, die mit Kupferionen thermodynamisch stabile und kinetisch inerte Komplexe bilden, ist in den letzten Jahren zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt. Das ergibt sich insbesondere aus der Möglichkeit, Radiokupfernuklide aufgrund günstiger kernphysikalischer Eigenschaften sowohl für diagnostische (64Cu) als auch therapeutische (67Cu) Anwendungen einzusetzen. Hervorzuheben ist der Azamakrocyclus Cyclam (1,4,8,11-Tetraazacyclodecan), da dieser mit Kupfer(II)-Ionen Komplexe hoher thermodynamischer Stabilität bildet. Zudem weist der Chelator weitere Funktionalisierungsmöglichkeiten auf, um in Hinblick auf eine nuklearmedizinische Anwendung pharmakologisch relevante Moleküle wie beispielsweise Peptide oder Proteine (Antikörper oder Antikörperfragmente) kovalent zu binden und damit eine spezifische Anreicherung im Tumorgewebe zu ermöglichen. Allerdings erfordert das Maßschneidern der Eigenschaften von neuen bifunktionellen Chelatoren Kenntnisse über den Einfluss der Substituten auf die Stabilität der gebildeten Kupfer(II)-Komplexe. Die thermodynamische Stabilität lässt keine Aussagen über das Verhalten in vivo zu. Die Ursache für die kinetische Labilität in Säugetieren ist noch nicht vollständig verstanden, wird aber u. a. auf kupferbindende Enzyme bzw. Proteine zurückgeführt. Die Bioverteilung der Radiokupferkomplexe wird aber auch von weiteren Parameter, wie Hydrophilie, Ladung und Polarisierbarkeit beeinflusst. Mit dieser Arbeit wurde ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung von 64Cu Chelaten auf Basis von Cyclam-Propionsäure-Liganden geleistet. Diese Stoffklasse ist bisher synthetisch wenig erschlossen und Radiokupfer-markierte Komplexe zudem bisher gar nicht beschrieben. Daher ist es von besonderem Interesse die kinetische Stabilität Radiokupfer-markierter Cyclam-Propionsäure-Derivate zu untersuchen und mit einer Reihe bekannter Radiokupfer-markierter Cyclam-Essigsäure-Komplexe zu vergleichen. Es wurden vier N-funktionalisierte Cyclam-Derivate 13, 14b, 15 und 16, die eine unterschiedliche Anzahl an Propionsäuregruppen tragen, erfolgreich synthetisiert und in sehr hoher Reinheit (>99%) isoliert. Besonders hervorzuheben ist die erstmalige Synthese des trans-N,N´´-funktionalisierten Cyclam-Propionsäure-Derivates 14b in hoher Ausbeute (gesamt = 32%). Von den Verbindungen 13, 14b, 15 und 16 sind entsprechende Kupfer(II)-Komplexe hergestellt worden. Zur Aufklärung relevanter Fragestellungen bezüglich der chemischen und geometrischen Eigenschaften sind verschiedene spektroskopische Methoden (Röntgeneinkristallstrukturanalyse, IR, UV/VIS, Elektronenspinresonanz-Spektroskopie) anhand von den isolierten Kupfer(II)-Komplexen CuII-13, CuII-14b und CuII-16 herangezogen worden. Die röntgenkristallografischen Strukturaufklärungen der Komplexe CuII-14b und CuII-16 weisen eine verzerrt quadratisch-pyramidale Koordinationsgeometrie auf. Das Ligandenfeld wird innerhalb der Stickstoffebene mit steigendem Substitutionsgrad schwächer. Das wurde auch durch ESR-Messungen bestätigt. Nachweislich verursachen die zusätzlichen funktionellen Gruppen eine kleinere Ligandenfeldaufspaltung. Weiterhin nahm die kinetische Stabilität unter stark sauren Bedingungen mit steigendem Substitutionsgrad ab. Der Vergleich mit den bekannten oktaedrischen Kupfer(II)-Cyclam-Essigsäure-Komplexen zeigt, dass die quadratisch-pyramidalen Kupfer(II)-Cyclam-Propionsäure-Derivate unter stark sauren Bedingungen schneller dissoziieren. Als Ursache können die unterschiedlichen Konfigurationen diskutiert werden, da bei 4N+2-Geometrien die thermodynamisch bevorzugte trans III-Konfigurationen gebildet wird. Radiochemische Untersuchungen zur Bewertung der kinetischen Stabilität in vitro und in vivo sind mit den 64Cu-markierten Liganden 13, 14b, 15 und 16 durchgeführt worden. Hierfür ist ein In-vitro-Stabilitätstest basierend auf dem kupferbindenden Enzym Superoxid-Dismutase (SOD) bzw. humanem Serum für radiomarkierte Verbindungen entwickelt worden. In humanem Serum ist Albumin (~66 kDa) in sehr hoher Konzentration enthalten und eines der wichtigsten Transportproteine für extrazelluläre Kupfer-Ionen. Aufgrund seiner Abundanz im Blutplasma ist im Serum-Assay jeweils nur eine stark ausgeprägte Bande bei ca. 66 kDa detektiert worden. Dieser etablierte In-vitro-Stabilitätstest beruht im Gegensatz zu anderen herkömmlichen Analysemethoden (Radio-HPLC oder Radio-DC) auf dem Prinzip der Gelelektrophorese. Von großem Vorteil ist, dass mehrere Proben simultan untersucht werden können und die Ergebnisse zuverlässig und reproduzierbar sind. Die In-vitro-Ergebnisse zeigen einen ähnlichen Trend wie bei der säure-assoziierten Dissoziation, wobei die höchste Stabilität bemerkenswerterweise bei dem [64Cu]Cu-14b Komplex bestimmt wurde. Allerdings beruht der Mechanismus hier nicht auf einer Dissoziation sondern auf einer Transchelatisierung. Die Ergebnisse der Bioverteilungen in Wistar-Ratten korrelieren mit den In-vitro-Studien in humanem Serum. Der Komplex [64Cu]Cu 14b zeigte sowohl eine schnelle renale Blut-Clearence als auch eine sehr geringe Anreicherung in der Leber und stellt damit eine Alternative zu den kommerziell erwerblichen Liganden dar. Als geeignete Chelatoren bieten Cyclam-Monopropionsäure 13 und Cyclam-Dipropionsäure 14b die Möglichkeit, Radiokupfernuklide stabil zu binden und erlauben die mehrfache Einführung von EGFR-spezifischen Peptiden an das Grundgerüst. Als Grundgerüst wurde der Ligand 13 ausgewählt. Durch die Multifunktionalisierung sollen höhere Affinitäten zum Rezeptor und verbesserte metabolische Stabilitäten hervorgerufen werden. Für diese Verbindung liegen erste vielversprechende Ergebnisse vor, wobei hohe Affinitäten zu zwei EGFR-positiven Zelllinien bestimmt wurden.

Orientador: Fernando Braz Tangerino Hernandez / Resumo: A ocorrência de geadas nas pastagens causa perdas de alimento para os animais, reduzindo a produção de leite e carne. Existe uma diversidade de espécies forrageiras com grande potencial produtivo e ampla adaptação térmica, que podem ser cultivadas em áreas de risco desse fenômeno. No entanto é necessário caracterizar a tolerância dessas espécies a baixas temperaturas e as regiões com condições climáticas adequadas. Os métodos de avaliação de danos por baixas temperaturas são predominantemente qualitativos, baseados em critérios visuais que têm o viés da subjetividade. Esta tese teve como objetivos determinar as temperaturas mínimas de início de danos para sete espécies forrageiras e efetuar o zoneamento de risco de geadas para o estado do Paraná. Foram incluídas no estudo as forrageiras: Alfafa (Medicago sativa), Sorgo (Sorghum bicolor), Aveia Preta (Avena strigosa), Brachiaria brizantha cv. Marandu, Milheto (Pennisetum glaucum), capim Mombaça (Panicum maximum) e Tifton 85 (Cynodon spp). As plantas foram conduzidas em vasos em casa de vegetação até 60 dias e submetidas a baixas temperaturas no interior de uma câmara de crescimento com condições de luminosidade e temperatura controladas, atingindo valores mínimos de 0,2 -0,9, -1,8, -2,7, -4,1, -4,6 e -6,2oC, durante uma hora. Foram realizadas avaliações quantitativas pós testes de fluorescência da clorofila, condutividade elétrica de solução embebida com discos de folhas e atividade das enzimas ascorbato peroxidase (APX), cata... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Introdução: A fisiopatologia da doença de Parkinson está associada a lesões por estresse oxidativo/nitrosativo. O ferro encontra-se acumulado na substância negra (SN) de pacientes com DP e está relacionado com esse dano através das espécies reagentes de oxigênio (EROs) e de nitrogênio (ERNs) na reação de Fenton. EROs e ERNs são produzidas normalmente em processos celulares e inflamatórios, e controladas por sistemas antioxidantes. Objetivo: Avaliar níveis periféricos de ferro em pacientes com DP para determinar se acúmulo na SN está relacionado com níveis elevados no sangue. Determinar biomarcadores periféricos confiáveis de estresse oxidativo/nitrosativo Métodos: Selecionados 40 pacientes com DP e 46 indivíduos controles para comparar níveis séricos de ferro, ferritina e transferrina, e de biomarcadores de estresse oxidativo/nitrosativo: superóxido dismutase (SOD), catalase, óxido nítrico (NOx), substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), tióis não-proteicos, “advanced oxidation protein products” (AOPP), “ferric reducing ability of plasma” (FRAP), NTPDases, ecto-5’-nucleotidase, adenosina deaminase (ADA), mieloperoxidase, albumina modificada pela isquemia (IMA) e vitamina C. Resultados: Níveis de ferro estavam diminuídos em pacientes com DP, enquanto ferritina e transferrina não mostraram diferença. Os biomarcadores de estresse oxidativo como TBARS, AOPP, NTPDases, IMA, mieloperoxidase, FRAP, vitamina C e tiois não-proteicos encontraram-se significativamente aumentados na DP. SOD, catalase, ecto-5’-nucleotidase não foram diferentes entre os grupos e os marcadores NOx e ADA foram significativamente aumentados nos controles. Nenhuma correlação foi encontrada entre os biomarcadores e dados sociodemográficos e de características da doença. Conclusão: Níveis plasmáticos de ferro encontram-se diminuídos em pacientes com DP comparados com controles saudáveis. Os biomarcadores TBARS, AOPP, NTPDases, IMA e mieloperoxidase mostraram-se confiáveis para lesão oxidativa, enquanto tióis não-proteicos, FRAP e vitamina C demonstram diminuição da capacidade antioxidante na DP. / Background: Parkinson’s disease (PD) pathophysiology is associated with oxidative/nitrosative stress damage. Iron accumulates in the substantia nigra (SN) of PD patients and is related to this damage along with oxygen and nitrogen reactive species (ROS, RNS) through Fenton reaction. ROS and RNS are normally produced in cell and inflammatory processes, controlled by antioxidant systems. Objective: To determine peripheral levels of iron, ferritin and transferrin in PD patients to evaluate whether iron accumulation in the SN could be related to serum levels. To determine reliable peripheral biomarkers of oxidative/nitrative stress. Methods: Forty PD patients and 46 controls were selected to compared serum levels of iron, ferritin, transferrin and oxidative/nitrative stress biomarkers: superoxide dismutase (SOD), catalase, nitric oxide (NOx), thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), non-protein thiols, advanced oxidation protein products (AOPP), ferric reducing ability of plasma (FRAP), NTPDases, ecto-5’-nucleotidase, adenosine deaminase (ADA), myeloperoxidase, ischemic-modified albumin (IMA) and vitamin C. Results: Iron levels were decreased in patients with PD, while ferritin and transferrin were not different. Oxidative stress biomarkers, TBARS, AOPP, NTPDases, IMA, myeloperoxidase, FRAP, vitamin C and non-proteic thiols were significantly higher in PD. SOD, catalase, ecto-5’-nucleotidase were not different between the groups and biomarkers NOx and ADA were significantly increased in the controls. No correlation was found between biomarkers and sociodemographic and disease data. Conclusion: Plasmatic levels of iron are decreased in patients with PD compared to healthy controls. Biomarkers TBARS, AOPP, NTPDases, IMA and myeloperoxidase presented as reliable to measure oxidative/nitrative damage, while non-proteic thiols, FRAP and vitamin C show a decrease in the antioxidant capacity in PD.