Foram conduzidos dois experimentos com objetivo de avaliar o efeito da substituição do milho moído por diferentes co-produtos da indústria sobre o desempenho e metabolismo de bezerros em aleitamento. No primeiro experimento, 24 bezerros da raça Holandês foram distribuídos em três tratamentos, de acordo com o nível de inclusão de polpa cítrica desidratada (PC): (1) concentrado contendo 64% de milho e 0% de PC (0PC); (2) concentrado contendo 32% de milho e 32% de PC (50PC); e (3) concentrado contendo 0% de milho e 64% de PC (100PC). No segundo experimento, 36 bezerros da raça Holandês foram distribuídos em quatro tratamentos, de acordo com o nível de inclusão de melaço de cana líquido (ME) e xarope de glicose (XG): (1) concentrado contendo 65% de milho, 0% de ME e 0% XG (0ME); (2) concentrado contendo 60% de milho e 5% ME (5ME); (3) concentrado contendo 55% de milho e 10% de ME (10ME); e (4) concentrado contendo 60% de milho e 5% de XG (5XG). Os animais de ambos os experimentos receberam diariamente 4 L de sucedâneo lácteo, além de concentrado e água ad libitum. O consumo do concentrado e o escore fecal foram controlados diariamente. Semanalmente os animais foram pesados e tiveram as medidas corporais aferidas. Amostras de sangue foram colhidas semanalmente para determinação de glicose, lactato e ?-hidroxibutirato. Amostras de fluído ruminal foram colhidas nas semanas 4, 6 e 8 para determinação de pH, N-amoniacal e ácidos graxos de cadeia curta (AGCC). Na oitava semana de vida os animais foram abatidos para avaliação do desenvolvimento do trato digestório superior (peso e volume dos compartimentos e tamanho, área e número das papilas ruminais). No primeiro experimento não houve diferença entre tratamentos (P>0,05) para as variáveis de consumo, desempenho, parâmetros sanguíneos e ruminais, exceto para a concentração de butirato, onde os tratamentos 50PC e 100PC apresentaram maior (P<0,05) concentração que 0PC. Este resultado está relacionado ao maior (P<0,05) peso do trato digestório superior total, maior proporção do retículo-rúmen e área das papilas ruminais dos tratamentos com inclusão de PC, uma vez que o butirato é o principal AGCC estimulador do desenvolvimento ruminal. Dessa forma, a substituição parcial ou total do milho por PC no concentrado inicial não altera o desempenho de bezerros leiteiros, podendo ainda apresentar efeitos positivos no metabolismo ruminal e desenvolvimento do trato digestório superior. No segundo experimento não houve efeito de tratamento (P>0,05) para as variáveis de consumo, desempenho e escore fecal. Porém, observou-se aumento (P<0,05) na concentração total de AGCC, acetato e propionato do tratamento 5ME quando comparado à 0ME, sendo que os demais não diferiram de 5ME e 0ME. Essa alteração no metabolismo ruminal não foi acompanhada (P>0,05) por mudanças nos parâmetros sanguíneos ou de desenvolvimento do trato digestório superior. Pode-se concluir que a substituição do milho por 5 e 10% de ME ou 5% de XG no concentrado não prejudica o desenvolvimento corporal de bezerros leiteiros, sendo uma alternativa ao uso do milho na composição de dietas sólidas para esta classe animal. / Two studies were conducted to evaluate the effect of replacing corn grain by co-products, on the performance and changes in the metabolism of dairy calves. In the first study, 24 Holstein calves were divided into three groups, according to level of inclusion of citrus pulp (CP): (1) starter containing 64% corn and 0% CP (0CP), (2) starter containing 32% corn and 32% CP (50CP), and (3) starter containing 0% corn and 64% CP (100CP). In the second study, 36 Holstein calves were allocated four treatments according to level of inclusion of liquid sugar cane molasses (MO) or glucose syrup (GS): (1) starter containing 65% corn, 0% MO and 0% GS (0MO), (2) starter containing 60% corn and 5% MO (5MO), (3) starter containing 55% corn and 10% MO (10MO), and (4) starter containing 60% corn and 5% GS (5GS). The animals of both experiments received 4 L milk replacer daily. Starter and water were provided ad libitum. Starter intake and fecal score were monitored daily. Weekly, the animals were weighed and had their body measurements monitored until eight weeks. Blood samples were taken weekly for glucose, lactate and ?-hydroxybutyrate analysis. Ruminal fluid samples were collected at weeks 4, 6 and 8 of age to pH, ammonia-N and short chain fatty acids (SCFA) determination. In the eighth week of life animals were slaughtered to evaluate the development of the upper digestive tract (weight and volume of the compartments, as well as size, area and number of ruminal papillae). In the first experiment there were no differences among treatments (P>0.05) for starter intake, performance, ruminal and blood parameters, except for the concentration of butyrate, where treatments 50CP and 100CP had higher concentration (P<0.05) than 0CP. This result is related to the higher (P<0.05) weight of total upper digestive tract, proportion of the reticulum-rumen and rumen papillae area of treatments including CP, since butyrate is the main SCFA stimulating rumen development. Thus, the partial or total replacement of corn by citrus pulp in the starter does not change the performance of calves, and may present positive effects on ruminal metabolism and development of the upper digestive tract. In the second study there was no effect of the starter composition (P>0.05) for starter intake, performance or fecal scores. However, there was an increase (P<0.05) in the total SCFA, acetate and propionate concentration for treatment 5MO compared to 0MO, whereas the other treatments did not differ from 5MO and 0MO. This change in ruminal metabolism was not accompanied (P>0.05) by changes in blood parameters and development of the upper digestive tract. It may be concluded that the substitution of corn for 5 and 10% MO or 5% GS in the starter has no detrimental effect on body development of dairy calves, being an alternative to the use of corn in solid feed composition for these animals.

A doença da urina do xarope do bordo (MSUD) é causada pela deficiência na atividade do complexo da desidrogenase dos U-cetoácidos de cadeia ramificada (BCKAD), promovendo o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) leucina (Leu), isoleucina (Ile) e valina (Val) e seus U-cetoácidos correspondentes (BCKA). A MSUD caracteriza-se por cetoacidose, ataxia, coma, retardo mental e psicomotor. Estudos em animais demonstraram que BCAA e BCKA estimulam a lipoperoxidação e reduzem capacidade antioxidante cerebral em ratos. Também há evidências de que o estresse oxidativo ocorra em pacientes com MSUD no diagnóstico e durante o tratamento e que devido à terapia com dieta restrita e hipoproteica eles possuam deficiência de L-carnitina (L-car), um importante composto para o metabolismo energético. Recentemente, estudos demonstraram o papel antioxidante e anti-inflamatório da L-car, através de sua ação antiperoxidativa, sequestradora de espécies reativas e efeito estabilizador de danos às membranas celulares. Considerando que a fisiopatologia da MSUD ainda é pouco compreendida e que existe um crescente número de estudos enfatizando o envolvimento do estresse oxidativo na doença, neste trabalho foi investigado o efeito in vitro e in vivo da L-car sobre o estresse oxidativo e o dano inflamatório na MSUD tendo como objetivos: A) estudar a indução ao dano oxidativo pelos metabólitos acumulados na MSUD, verificando o possível papel antioxidante da L-car sobre o dano ao DNA in vitro; B) avaliar o efeito in vivo da suplementação de 50 mg/kg/dia de L-car sobre: b.1) a indução do dano ao DNA em leucócitos de pacientes com a MSUD tratados com dieta de restrição proteica, correlacionando as concentrações dos principais metabólitos acumulados nesta doença e verificando o possível papel antioxidante da suplementação da Lcar; b.2) a concentração de citocinas pró-inflamatórias em plasma de pacientes com MSUD tratados com dieta de restrição proteica e a correlação com o estresse oxidativo; b.3) os parâmetros de dano oxidativo à biomoléculas em urina de pacientes com MSUD sob dieta de restrição proteica; C) avaliar o efeito da L-car sobre o estresse oxidativo causado pelos metabólitos acumulados na MSUD em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar, através de um modelo crônico de indução química da doença. Verificou-se que a Leu e o seu - cetoácido correspondente, o ácido -cetoisocapróico (KIC), causaram danos ao DNA in vitro e L-car foi capaz de diminuir significativamente essas alterações, principalmente as causadas pelo KIC. Quando testado o efeito da suplementação de L-car sobre o dano ao DNA em pacientes MSUD, observou-se um aumento significativo de lesões ao DNA em pacientes com dieta de restrição proteica quando comparados aos controles e a terapia com L-car foi capaz de diminuir significativamente os níveis desses danos. Também foram verificadas correlações do tipo negativa entre as concentrações de L-car e os índices de dano ao DNA e do tipo positiva entre as lesões ao DNA e níveis de MDA, marcador de lipoperoxidação, explicitando uma relação entre o dano ao DNA observado nos pacientes com MSUD, estresse oxidativo e o benefício da suplementação de L-car. Também averiguou-se o efeito da terapia de L-car sobre as citocinas pró-inflamatórias interleucina 1Y (IL-1Y), interleucina 6 (IL-6) e interferon gama (INF- Z). Constatou-se aumentos significativos de IL-1Y, IL-6 e INF- Z no plasma de pacientes com MSUD antes da suplementação de L-car e uma reversão completa desses valores aos níveis dos controles para IL-1Y e INF- Z após a administração de L-car. Ainda, verificou-se que a L-car pode auxiliar na defesa celular contra a inflamação e o estresse oxidativo, observando-se uma correlação negativa entre todas citocinas testadas e as concentrações de L-car, e uma correlação positiva entre o conteúdo de MDA e níveis de IL-1Y e IL-6. Constatou-se também que as medidas de di-tirosina (dano oxidativo a proteínas) e isoprostanos (dano de lipoperoxidação) estavam aumentadas e a capacidade antioxidante total diminuída na urina de pacientes com MSUD sem terapia com L-car e a suplementação deste composto induziu efeitos benéficos sobre estes parâmetros, reduzindo os níveis de di-tirosina e isoprostanos e aumentando a capacidade antioxidante medida em urina. Foi também observado um aumento de KIC urinário após dois meses de tratamento com L-car, quando comparado com o grupo controle, demonstrando um incremento da excreção deste metabolito tóxico. Desta forma, esses resultados sugerem um efeito de reversão de dano oxidativo pela L-car e que a urina pode ser utilizada para monitorar este tipo de lesão em pacientes afetados pela MSUD. Por fim, foram analisados em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar submetidos ao modelo crônico de MSUD: espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), para avaliar lipoperoxidação, conteúdo de carbonilas (dano oxidativo proteico), oxidação de diclorofluoresceína (DCF), para quantificar produção de espécies reativas teciduais, conteúdo de glutationa reduzida (GSH) que é um importante antioxidante não enzimático e a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx) e glicose-6-fosfato-desidrogenase (G6PD). Os resultados mostraram que a administração crônica de BCAA estimulou a lipoperoxidação, o dano oxidativo proteico, aumento de espécies reativas e diminuição das defesas antioxidantes enzimáticas e não enzimáticas, especialmente em córtex cerebral e o tratamento com L-car foi capaz de prevenir estes efeitos, exceto o dano oxidativo a proteínas. Em conjunto, estes resultados demonstram que os metabólitos acumulados na MSUD induzem dano oxidativo a biomoléculas (lipídios, proteínas e DNA), diminuem o status antioxidante e promovem aumento de processos inflamatórios. Ainda, estes dados podem contribuir para a compreensão dos mecanismos de ação dos efeitos citotóxicos dos metabólitos acumulados na MSUD e evidenciar o papel do estresse oxidativo e da inflamação na neuropatofiosiologia desta doença, além do efeito protetor da L-car sobre este processo. O estudo de antioxidantes, como a L-car, pode propor uma abordagem terapêutica adicional ao que é empregado atualmente para pacientes com MSUD, que é essencialmente dietética e, portanto, de difícil manejo. / Maple syrup urine disease (MSUD) is caused by deficiency of the activity of the mitochondrial enzyme complex branched-chain U-ketoacid dehydrogenase (BCKAD). The metabolic defect leads to accumulation of the branched chain amino acids (BCAA) leucine (Leu), isoleucine (Ile) and valine (Val) and the corresponding branched-chain U-keto acids. The clinical features of MSUD include ketoacidosis, seizures, coma, psychomotor delay and mental retardation. Treatment consists in Leu, Val and Ile restricted diet. Studies in animals have demonstrated that lipid peroxidation is stimulated by BCAA and BCKA in brain of rats and these metabolites reduce in vitro and in vivo the cerebral capacity to modulate the damage associated to increased free radical production. Also, there is evidence that oxidative stress occurs in MSUD patients at diagnosis and during treatment and that due to terapy with protein restricted diet they present L-carnitine (L-car) deficiency, an important compound for energy metabolism. Recent studies have demonstrated the antioxidant and anti-inflammatory role of L-carnitine (L-car), through its action against peroxidation in different tissues by various mechanisms, a scavenger of reactive oxygen species and the stabilizing effect of damage to cell membranes. Considering that the pathophysiology of MSUD is still poorly understood, and that there is an increasing number of studies emphasizing the oxidative stress involvement in the disease, this study investigated the in vitro and in vivo effect of L-car on oxidative stress and inflammatory damage in MSUD with the following purposes: A) to study the induction of damage by accumulated metabolites in MSUD, analyzing the possible antioxidant role of L-car on DNA damage in vitro; B) to evaluate the in vivo effect of 50 mg/kg/day of L-car supplementation about: b.1) the induction of DNA damage in leukocytes of MSUD patients treated with protein-restricted diet, correlating this damage with the concentrations of the major metabolites accumulated in this disorder and checking the possible antioxidant role of L-car supplementation; b.2) plasma inflammatory cytokines in treated MSUD patients with protein-restricted diet and the correlation with oxidative stress; b.3) oxidative damage parameters in urine of MSUD patients with protein-restricted diet supplemented with L-car; C) to investigate the BCAA effect on some oxidative stress parameters and evaluate the L-car efficacy against these possible pro-oxidant effects in cerebral cortex and cerebellum of rats submitted to a chronic chemically-induced model of MSUD. DNA damage index (DI) showed that Leu and -ketoisocaproic acid (KIC) groups was significantly higher than that of the control group, and that L-car was able to significantly prevent this damage, especially that due to KIC. Accordingly, DNA DI in MSUD patients under BCAA-restricted diet was significantly increased as compared to controls and L-car supplementation was able to significantly decrease this parameter. It was also verified a significant positive correlation between DNA DI and MDA content, a marker of lipid peroxidation. Furthermore, we found an inverse significant correlation between DI and L-car levels. These results strengthen a relationship between DNA damage observed in MSUD patients, oxidative stress and the L-car supplementation benefit. The role of L-car on plasma inflammatory cytokines interleukin-1Y (IL-1Y), interleukin-6 (IL-6) and interferon-gamma (INF- Z) was also evaluated in these patients. Significant increases of IL-1Y, IL-6, and INF- Z were observed before the treatment with L-car. Moreover, there is a negative correlation between all cytokines tested and L-car concentrations and a positive correlation among the MDA content and IL-1Y and IL-6 values after L-car supplementation. It was also demonstrated that the oxidative stress parameters di-tyrosine (oxidative protein damage) and isoprostanes (lipid peroxidation assay) were increased and the antioxidant capacity was reduced in urine of MSUD patients without L-car therapy and that the supplementation of this compound induced beneficial effects on these parameters, so reducing the di-tyrosine and isoprostanes levels and increasing the antioxidant capacity. It was also showed a significant increase in urinary KIC after 2 months of L-car treatment compared to control group, demonstrating an increased excretion of this toxic metabolite. In conclusion, these results suggest a reversion effect of the oxidative damage by L-car and that urine can be used to monitorize oxidative damage in patients affected by this disease. The following parameters were analysed in cerebral cortex and cerebellum of Wistar rats submitted to MSUD chemically-induced chronic model: thiobarbituric acid reactive species (TBA-RS), to evaluate lipid peroxidation, carbonyl content to evaluate protein oxidative damage, DCF oxidation to quantify reactive species production, reduced glutathione (GSH), an important non-enzymatic antioxidant and the activities of antioxidant enzymes catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD). The results showed that the chronic administration of BCAA was able to promote both lipid and protein oxidation, increase of reactive species production and decreased brain antioxidant defenses, especially in cerebral cortex and that L-car was able to prevent these effects, except for oxidative damage to proteins. Taken together, these results demonstrate that the metabolites accumulated in MSUD cause oxidative damage to biomolecules (lipids, proteins and DNA), decrease antioxidant status and promote increased inflammatory processes. These results may contribute to the understanding of the mechanism of action of the cytotoxic effect of the metabolites accumulated in MSUD and the role of oxidative stress and inflammation in the MSUD neuropathophysiology besides the protective effect of L-car on this process. The study of antioxidants like L-car can opens an additional therapeutic approach to that currently employed for MSUD patients, which is primarily dietary and therefore difficult to handle.

A doença da urina do xarope do bordo (MSUD) é causada pela deficiência na atividade do complexo da desidrogenase dos U-cetoácidos de cadeia ramificada (BCKAD), promovendo o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) leucina (Leu), isoleucina (Ile) e valina (Val) e seus U-cetoácidos correspondentes (BCKA). A MSUD caracteriza-se por cetoacidose, ataxia, coma, retardo mental e psicomotor. Estudos em animais demonstraram que BCAA e BCKA estimulam a lipoperoxidação e reduzem capacidade antioxidante cerebral em ratos. Também há evidências de que o estresse oxidativo ocorra em pacientes com MSUD no diagnóstico e durante o tratamento e que devido à terapia com dieta restrita e hipoproteica eles possuam deficiência de L-carnitina (L-car), um importante composto para o metabolismo energético. Recentemente, estudos demonstraram o papel antioxidante e anti-inflamatório da L-car, através de sua ação antiperoxidativa, sequestradora de espécies reativas e efeito estabilizador de danos às membranas celulares. Considerando que a fisiopatologia da MSUD ainda é pouco compreendida e que existe um crescente número de estudos enfatizando o envolvimento do estresse oxidativo na doença, neste trabalho foi investigado o efeito in vitro e in vivo da L-car sobre o estresse oxidativo e o dano inflamatório na MSUD tendo como objetivos: A) estudar a indução ao dano oxidativo pelos metabólitos acumulados na MSUD, verificando o possível papel antioxidante da L-car sobre o dano ao DNA in vitro; B) avaliar o efeito in vivo da suplementação de 50 mg/kg/dia de L-car sobre: b.1) a indução do dano ao DNA em leucócitos de pacientes com a MSUD tratados com dieta de restrição proteica, correlacionando as concentrações dos principais metabólitos acumulados nesta doença e verificando o possível papel antioxidante da suplementação da Lcar; b.2) a concentração de citocinas pró-inflamatórias em plasma de pacientes com MSUD tratados com dieta de restrição proteica e a correlação com o estresse oxidativo; b.3) os parâmetros de dano oxidativo à biomoléculas em urina de pacientes com MSUD sob dieta de restrição proteica; C) avaliar o efeito da L-car sobre o estresse oxidativo causado pelos metabólitos acumulados na MSUD em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar, através de um modelo crônico de indução química da doença. Verificou-se que a Leu e o seu - cetoácido correspondente, o ácido -cetoisocapróico (KIC), causaram danos ao DNA in vitro e L-car foi capaz de diminuir significativamente essas alterações, principalmente as causadas pelo KIC. Quando testado o efeito da suplementação de L-car sobre o dano ao DNA em pacientes MSUD, observou-se um aumento significativo de lesões ao DNA em pacientes com dieta de restrição proteica quando comparados aos controles e a terapia com L-car foi capaz de diminuir significativamente os níveis desses danos. Também foram verificadas correlações do tipo negativa entre as concentrações de L-car e os índices de dano ao DNA e do tipo positiva entre as lesões ao DNA e níveis de MDA, marcador de lipoperoxidação, explicitando uma relação entre o dano ao DNA observado nos pacientes com MSUD, estresse oxidativo e o benefício da suplementação de L-car. Também averiguou-se o efeito da terapia de L-car sobre as citocinas pró-inflamatórias interleucina 1Y (IL-1Y), interleucina 6 (IL-6) e interferon gama (INF- Z). Constatou-se aumentos significativos de IL-1Y, IL-6 e INF- Z no plasma de pacientes com MSUD antes da suplementação de L-car e uma reversão completa desses valores aos níveis dos controles para IL-1Y e INF- Z após a administração de L-car. Ainda, verificou-se que a L-car pode auxiliar na defesa celular contra a inflamação e o estresse oxidativo, observando-se uma correlação negativa entre todas citocinas testadas e as concentrações de L-car, e uma correlação positiva entre o conteúdo de MDA e níveis de IL-1Y e IL-6. Constatou-se também que as medidas de di-tirosina (dano oxidativo a proteínas) e isoprostanos (dano de lipoperoxidação) estavam aumentadas e a capacidade antioxidante total diminuída na urina de pacientes com MSUD sem terapia com L-car e a suplementação deste composto induziu efeitos benéficos sobre estes parâmetros, reduzindo os níveis de di-tirosina e isoprostanos e aumentando a capacidade antioxidante medida em urina. Foi também observado um aumento de KIC urinário após dois meses de tratamento com L-car, quando comparado com o grupo controle, demonstrando um incremento da excreção deste metabolito tóxico. Desta forma, esses resultados sugerem um efeito de reversão de dano oxidativo pela L-car e que a urina pode ser utilizada para monitorar este tipo de lesão em pacientes afetados pela MSUD. Por fim, foram analisados em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar submetidos ao modelo crônico de MSUD: espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), para avaliar lipoperoxidação, conteúdo de carbonilas (dano oxidativo proteico), oxidação de diclorofluoresceína (DCF), para quantificar produção de espécies reativas teciduais, conteúdo de glutationa reduzida (GSH) que é um importante antioxidante não enzimático e a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx) e glicose-6-fosfato-desidrogenase (G6PD). Os resultados mostraram que a administração crônica de BCAA estimulou a lipoperoxidação, o dano oxidativo proteico, aumento de espécies reativas e diminuição das defesas antioxidantes enzimáticas e não enzimáticas, especialmente em córtex cerebral e o tratamento com L-car foi capaz de prevenir estes efeitos, exceto o dano oxidativo a proteínas. Em conjunto, estes resultados demonstram que os metabólitos acumulados na MSUD induzem dano oxidativo a biomoléculas (lipídios, proteínas e DNA), diminuem o status antioxidante e promovem aumento de processos inflamatórios. Ainda, estes dados podem contribuir para a compreensão dos mecanismos de ação dos efeitos citotóxicos dos metabólitos acumulados na MSUD e evidenciar o papel do estresse oxidativo e da inflamação na neuropatofiosiologia desta doença, além do efeito protetor da L-car sobre este processo. O estudo de antioxidantes, como a L-car, pode propor uma abordagem terapêutica adicional ao que é empregado atualmente para pacientes com MSUD, que é essencialmente dietética e, portanto, de difícil manejo. / Maple syrup urine disease (MSUD) is caused by deficiency of the activity of the mitochondrial enzyme complex branched-chain U-ketoacid dehydrogenase (BCKAD). The metabolic defect leads to accumulation of the branched chain amino acids (BCAA) leucine (Leu), isoleucine (Ile) and valine (Val) and the corresponding branched-chain U-keto acids. The clinical features of MSUD include ketoacidosis, seizures, coma, psychomotor delay and mental retardation. Treatment consists in Leu, Val and Ile restricted diet. Studies in animals have demonstrated that lipid peroxidation is stimulated by BCAA and BCKA in brain of rats and these metabolites reduce in vitro and in vivo the cerebral capacity to modulate the damage associated to increased free radical production. Also, there is evidence that oxidative stress occurs in MSUD patients at diagnosis and during treatment and that due to terapy with protein restricted diet they present L-carnitine (L-car) deficiency, an important compound for energy metabolism. Recent studies have demonstrated the antioxidant and anti-inflammatory role of L-carnitine (L-car), through its action against peroxidation in different tissues by various mechanisms, a scavenger of reactive oxygen species and the stabilizing effect of damage to cell membranes. Considering that the pathophysiology of MSUD is still poorly understood, and that there is an increasing number of studies emphasizing the oxidative stress involvement in the disease, this study investigated the in vitro and in vivo effect of L-car on oxidative stress and inflammatory damage in MSUD with the following purposes: A) to study the induction of damage by accumulated metabolites in MSUD, analyzing the possible antioxidant role of L-car on DNA damage in vitro; B) to evaluate the in vivo effect of 50 mg/kg/day of L-car supplementation about: b.1) the induction of DNA damage in leukocytes of MSUD patients treated with protein-restricted diet, correlating this damage with the concentrations of the major metabolites accumulated in this disorder and checking the possible antioxidant role of L-car supplementation; b.2) plasma inflammatory cytokines in treated MSUD patients with protein-restricted diet and the correlation with oxidative stress; b.3) oxidative damage parameters in urine of MSUD patients with protein-restricted diet supplemented with L-car; C) to investigate the BCAA effect on some oxidative stress parameters and evaluate the L-car efficacy against these possible pro-oxidant effects in cerebral cortex and cerebellum of rats submitted to a chronic chemically-induced model of MSUD. DNA damage index (DI) showed that Leu and -ketoisocaproic acid (KIC) groups was significantly higher than that of the control group, and that L-car was able to significantly prevent this damage, especially that due to KIC. Accordingly, DNA DI in MSUD patients under BCAA-restricted diet was significantly increased as compared to controls and L-car supplementation was able to significantly decrease this parameter. It was also verified a significant positive correlation between DNA DI and MDA content, a marker of lipid peroxidation. Furthermore, we found an inverse significant correlation between DI and L-car levels. These results strengthen a relationship between DNA damage observed in MSUD patients, oxidative stress and the L-car supplementation benefit. The role of L-car on plasma inflammatory cytokines interleukin-1Y (IL-1Y), interleukin-6 (IL-6) and interferon-gamma (INF- Z) was also evaluated in these patients. Significant increases of IL-1Y, IL-6, and INF- Z were observed before the treatment with L-car. Moreover, there is a negative correlation between all cytokines tested and L-car concentrations and a positive correlation among the MDA content and IL-1Y and IL-6 values after L-car supplementation. It was also demonstrated that the oxidative stress parameters di-tyrosine (oxidative protein damage) and isoprostanes (lipid peroxidation assay) were increased and the antioxidant capacity was reduced in urine of MSUD patients without L-car therapy and that the supplementation of this compound induced beneficial effects on these parameters, so reducing the di-tyrosine and isoprostanes levels and increasing the antioxidant capacity. It was also showed a significant increase in urinary KIC after 2 months of L-car treatment compared to control group, demonstrating an increased excretion of this toxic metabolite. In conclusion, these results suggest a reversion effect of the oxidative damage by L-car and that urine can be used to monitorize oxidative damage in patients affected by this disease. The following parameters were analysed in cerebral cortex and cerebellum of Wistar rats submitted to MSUD chemically-induced chronic model: thiobarbituric acid reactive species (TBA-RS), to evaluate lipid peroxidation, carbonyl content to evaluate protein oxidative damage, DCF oxidation to quantify reactive species production, reduced glutathione (GSH), an important non-enzymatic antioxidant and the activities of antioxidant enzymes catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD). The results showed that the chronic administration of BCAA was able to promote both lipid and protein oxidation, increase of reactive species production and decreased brain antioxidant defenses, especially in cerebral cortex and that L-car was able to prevent these effects, except for oxidative damage to proteins. Taken together, these results demonstrate that the metabolites accumulated in MSUD cause oxidative damage to biomolecules (lipids, proteins and DNA), decrease antioxidant status and promote increased inflammatory processes. These results may contribute to the understanding of the mechanism of action of the cytotoxic effect of the metabolites accumulated in MSUD and the role of oxidative stress and inflammation in the MSUD neuropathophysiology besides the protective effect of L-car on this process. The study of antioxidants like L-car can opens an additional therapeutic approach to that currently employed for MSUD patients, which is primarily dietary and therefore difficult to handle.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Eduardo_Fernandes_Barbosa.pdf: 661327 bytes, checksum: 816b815568b664e6a1393b1196e634ea (MD5) Previous issue date: 2010-02-19 / This work describes the immobilization of invertase on chemically synthesized polyaniline and activated with glutaraldehyde (PANIG) for production of invert syrup from sugarcane juice. Free invertase activity present in crude extract (E.B.) obtained from cells of Saccharomyces cerevisiae, was characterized for an evaluation of interferents present in the extract on enzyme activity (optimum conditions: temperature 50 ° C, pH of 4.5 in sodium acetate buffer 0.1 mol L-1 and reaction time of 10 minutes, with an activity of 11.31 ± 0.36 EU mL-1). We tested some parameters optimization of enzyme immobilization, such as amount of enzyme, immobilization time, pH and temperature of immobilization. The optimal immobilization was obtained in buffer sodium acetate 0.1 mol L-1 pH 4.5, immobilization time of 1 hour at 50°C and 169.55 EU mg-1 PANIG. The efficiency of immobilization was 0.86. The stability of the system PANIG-Invertase was tested against the storage time and thermostability, and after 75 days storage in buffer sodium acetate 0.1 mol L-1 pH 4.5 was obtained for 94% of initial activity with only 17% retained for the free enzyme. The immobilized invertase didn t change the optimal conditions compared to the free, but the immobilized was more stable in adverse conditions such as pH below and above optimum conditions showed an increase in thermostability. Some features of the hydrolysis product were evaluated (water activity, viscosity and color), compared to the sugarcane juice in nature, showing that the reactors allowed changes in sugarcane juice that expand the possibilities for using syrup obtained in the production of sweets, ice cream and syrups rich in fructose. The high stability of the system tested, along with its high retention of activity strongly suggests the use of the system in reactors. / Este trabalho descreve a imobilização da enzima invertase em polianilina sintetizada quimicamente e ativada com glutaraldeído (PANIG) para produção de xarope de açúcar invertido a partir de caldo de cana. Atividade da invertase livre, presente no extrato bruto (E.B.), obtido a partir de células de Saccharomyces cerevisiae, foi caracterizada e estabelecida em temperatura de 50°C; pH de 4,5 em tampão acetato de sódio 0,1 mol L-1 e tempo de reação de 10 minutos, com uma atividade de 11,31 ± 0,36 UE mL-1. A partir da imobilização por ligação covalente, testou-se alguns parâmetros de otimização da imobilização enzimática, como quantidade de enzima, tempo de imobilização, pH e temperatura de imobilização. A imobilização ótima foi obtida em tampão acetato de sódio 0,1 mol L-1 pH 4,5, tempo de imobilização de 1 hora, temperatura de 50°C e 169,55 UE mg-1 de PANIG. A eficiência de imobilização foi de 0,86. A estabilidade do sistema PANIG-Invertase foi testada frente ao tempo de armazenamento e termoestabilidade, sendo que após 75 dias de armazenamento em tampão acetato de sódio 0,1 mol L-1 pH 4,5 obteve-se 94% da atividade inicial, com apenas 17% retidos para a enzima livre. A invertase imobilizada não apresentou variação nas condições ótimas em comparação à livre, porém a imobilizada apresentou-se mais estável em condições adversas, como pH abaixo e acima das condições ótimas e apresentou aumento da termoestabilidade. Algumas características do produto hidrolisado foram avaliadas (Atividade de água, viscosidade e coloração), em comparação ao caldo de cana in natura, mostrando que o sistema testado possibilita modificações no caldo de cana que ampliam as possibilidades de utilização do xarope obtido na produção de doces, sorvetes e xaropes ricos em frutose. A elevada estabilidade do sistema testado, junto à sua retenção elevada de atividade, sugerem a aplicação do sistema em reatores.

A elaboração e caracterização de sistemas tão complexos quanto alimentos não são temas que se esgotem ao longo de um único trabalho. Assim, tomando como ponto de partida o desenvolvimento de formulações para sorvetes, são apresentados os princípios gerais da criação e estabilização de um dos gêneros alimentícios mais apreciados n.o mundo todo. O primeiro capítulo aborda interações que ocorrem entre componentes de uso comum na maioria dos alimentos processados e, de modo específico, o papel desempenhado por cada um deles em formulações para sorvetes. São apresentadas características das matérias-primas especiais empregadas no desenvolvimento das formulações propostas, bem como fundamentos de reologia. Tratam-se os princípios gerais do fenômeno speckle, ferramenta bastante útil em caracterizações estruturais, porém ainda pouco explorada na área alimentícia. O segundo capítulo apresenta as formulações para sorvetes que foram elaboradas para este trabalho e os resultados de caracterizações físico-químicas tomadas sobre alguns dos ingredientes utilizados, bem como sobre os produtos finais desenvolvidos. O terceiro capítulo exibe os resultados das avaliações reológicas feitas em ingredientes e misturas formuladas para este estudo. A partir do perfil demonstrado pelos reogramas, interações microscópicas puderam ser cogitadas. Mostram-se também, imagens tomadas por um sistema de videomicroscopia acoplado ao reômetro (módulo Rheoscope), onde puderam ser observadas deformações estruturais em tempo real ocorridas com as amostras durante as avaliações. O quarto capítulo propõe uma nova metodologia de investigação estrutural na qual a análíse dos resultados gerados a partir de um fenômeno de interferência possibilita mapear a evolução da microestrutura de sorvetes ao longo do tempo, quando submetidos a diferentes condições de temperatura. / Elaboration and characterization of systems with high leveI of complexity as foods cannot discussed in an only study. In this work, from development of special ice cream formulations are presenteei the general principIes of creation and stabílízation of one of the most appreciated foodstuffs. In first chapter the interactions that occur among components of current/y use in processed foods and, in a specific manner, the role of each one in ice cream formulations. Characteristics of the special raw materiais employed in development of the proposed formulatíons are presenteei, as well fundamental concepts of rheological behavior. Also, general principies of speckle phenomenon are presented, a very useful tool to structural investigations in several systems, but few explored in food science and technology. In second chapter are presented the ice cream formulations that were elaborated by this research and the results of analysis of both composition and chemical properties taken on some ingredients as well in developed products. In third chapter are exhibited the results from rheological assessments performed in ingredients and formulated ice cream mixes. From rheological curves, microscopic interactions could be cogitated. Images taken by a system of microscopy connected to rheometer shown structural deformatíons in real time occurred with the samples during the evaluations. In fourth chapter is showed a new methodology of structural investigation in which the analysis of results obtained from interference phenomenon allow to generate a map of temporal evolution of ice creams along the time, at different temperature conditions.

A elaboração e caracterização de sistemas tão complexos quanto alimentos não são temas que se esgotem ao longo de um único trabalho. Assim, tomando como ponto de partida o desenvolvimento de formulações para sorvetes, são apresentados os princípios gerais da criação e estabilização de um dos gêneros alimentícios mais apreciados n.o mundo todo. O primeiro capítulo aborda interações que ocorrem entre componentes de uso comum na maioria dos alimentos processados e, de modo específico, o papel desempenhado por cada um deles em formulações para sorvetes. São apresentadas características das matérias-primas especiais empregadas no desenvolvimento das formulações propostas, bem como fundamentos de reologia. Tratam-se os princípios gerais do fenômeno speckle, ferramenta bastante útil em caracterizações estruturais, porém ainda pouco explorada na área alimentícia. O segundo capítulo apresenta as formulações para sorvetes que foram elaboradas para este trabalho e os resultados de caracterizações físico-químicas tomadas sobre alguns dos ingredientes utilizados, bem como sobre os produtos finais desenvolvidos. O terceiro capítulo exibe os resultados das avaliações reológicas feitas em ingredientes e misturas formuladas para este estudo. A partir do perfil demonstrado pelos reogramas, interações microscópicas puderam ser cogitadas. Mostram-se também, imagens tomadas por um sistema de videomicroscopia acoplado ao reômetro (módulo Rheoscope), onde puderam ser observadas deformações estruturais em tempo real ocorridas com as amostras durante as avaliações. O quarto capítulo propõe uma nova metodologia de investigação estrutural na qual a análíse dos resultados gerados a partir de um fenômeno de interferência possibilita mapear a evolução da microestrutura de sorvetes ao longo do tempo, quando submetidos a diferentes condições de temperatura. / Elaboration and characterization of systems with high leveI of complexity as foods cannot discussed in an only study. In this work, from development of special ice cream formulations are presenteei the general principIes of creation and stabílízation of one of the most appreciated foodstuffs. In first chapter the interactions that occur among components of current/y use in processed foods and, in a specific manner, the role of each one in ice cream formulations. Characteristics of the special raw materiais employed in development of the proposed formulatíons are presenteei, as well fundamental concepts of rheological behavior. Also, general principies of speckle phenomenon are presented, a very useful tool to structural investigations in several systems, but few explored in food science and technology. In second chapter are presented the ice cream formulations that were elaborated by this research and the results of analysis of both composition and chemical properties taken on some ingredients as well in developed products. In third chapter are exhibited the results from rheological assessments performed in ingredients and formulated ice cream mixes. From rheological curves, microscopic interactions could be cogitated. Images taken by a system of microscopy connected to rheometer shown structural deformatíons in real time occurred with the samples during the evaluations. In fourth chapter is showed a new methodology of structural investigation in which the analysis of results obtained from interference phenomenon allow to generate a map of temporal evolution of ice creams along the time, at different temperature conditions.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:50:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flavia Fracalossi Baioco.pdf: 791854 bytes, checksum: 59f8b324bb88b6f6a6d459366bd121d2 (MD5) Previous issue date: 2013-11-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O yacon é uma raiz tuberosa considerada alimento funcional devido ao alto conteúdo de frutooligossacarídeos (FOS). Por ser um alimento perecível, em razão do alto teor de água, métodos de processamento têm sido propostos para preservar os constituintes nutricionais e propiciar o seu armazenamento. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento e a avaliação de metodologias de processamento das raízes de yacon visando à produção de suco integral, xarope e farinha. Na condução dos experimentos, primeiro foi avaliado o melhor procedimento para extração do suco das raízes: (i) aplicando o branqueamento a 100 °C por quatro minutos e (ii) não aplicando o tratamento. Definida a melhor forma de obtenção do suco, utilizou-se dessa para produção dos sucos empregados na elaboração do xarope. A porção de suco obtida foi dividida em quatro frações, sendo a elas adicionadas as seguintes quantidades de antioxidantes por quilograma de raiz descascada, respectivamente: (i) ácido cítrico - 0,18 g, (ii) ácido ascórbico - 0,18 g, (iii) combinação de ácido cítrico e ascórbico na proporção de 50% cada - 0,9 g e (iv) sem adição de antioxidante. A farinha foi processada a partir da torta, resultante da obtenção dos sucos, que foi seca a 60 °C e triturado em liquidificador. Foram realizadas análises físico-químicas e de cor dos derivados. Os dados obtidos foram analisados por meio de ANOVA e teste de Tukey a 5% de significância. O tratamento branqueamento foi eficaz na elaboração dos sucos, por inibir o escurecimento, manter constantes as coordenadas de cor e não alterar as características físico-químicas do suco. O emprego do calor na concentração dos sucos para elaboração dos xaropes não promoveu hidrólise dos açúcares complexos em açúcares simples, pois o teor de glicídios redutores não aumentou em nenhum dos tratamentos. Em relação às coordenadas de cor, o xarope com ácido cítrico apresentou maior valor de L*, indicando maior claridade em relação aos demais, e também apresentou valor de h* próximo de 90°, indicando maior proximidade à cor amarela, e maior valor de C*, mostrando maior pureza da cor. A farinha da torta apresentou alto teor de fibra bruta e, juntamente com o xarope controle, o maior teor de cinzas. Os xaropes tiveram menores teores de proteínas, enquanto a farinha da torta apresentou as menores médias de glicídios redutores e não redutores. Desse modo, nos aspectos nutricional e dietético, os xaropes são os preferidos, devido aos maiores teores de glicídios não redutores, tendo o xarope com o antioxidante ácido cítrico apresentado as melhores coordenadas de cor e pH próximo de 4,5, tornando-se o melhor derivado de yacon entre os analisados no presente estudo / The yacon is a tuberous root considered a functional food due to the high content of fructooligosaccharides (FOS). In fact to be a perishable food, because of the high water content, processing methods have been proposed to preserve the nutritional constituents and provide its storage. In reason of this, the present study aimed the development and evaluation methods of yacon root processing in order to produce pulpy juice, syrup and flour. For conducting the experiments, first was estimated the best way to extract juice from the root: (i) apply blanching treatment at 100 °C during four minutes, and (ii) do not apply the treatment. Attested the best way to obtain the juice, it was used for the production of juices used in the syrup preparation. The portion of the juice obtained was divided into four fractions, each of them received the following amounts of antioxidants per kilogram of peeled root, respectively: (i) citric acid - 0.18 g, (ii) ascorbic acid - 0.18 g, (iii) a combination of citric acid and ascorbic acid at ratio of 50% each - 0.9 g, and (iv) without the addition of antioxidant. The flour was processed from marc, resulting of juices processing, which was dried at 60 °C and grounded in a blender. Analyses of physicochemical characteristics and color of yacon products were carried out. Obtained data were analyzed statistically by ANOVA and Tukey s test. The bleaching treatment was effective in the juices preparation, because inhibit browning, maintain constant color coordinates and not change the juice physicochemical characteristics. The use of heat in the juice concentration for the syrup preparation not promoted hydrolysis of complex sugars into simple sugars, because reducing glycids did not increase in any of the treatments. Regarding color coordinates, the syrup with citric acid showed higher L* value, indicating greater clarity in relation to others, and also presented the h* value close to 90°, indicating greater proximity to the yellow color, and higher *C value, showing a greater color purity. Flour of yacon marc showed high crude fiber content and, along with control syrup, the higher ash content. Syrups had lower levels of protein, while the flour of yacon marc had the lowest averages of reducing and non-reducing glycids. Thus, in the nutritional and dietary aspects, syrups are preferred due to higher non-reducing glycids, and the syrup with the citric acid antioxidant presented the best color coordinates and pH next to 4.5, making it the best yacon product analyzed in this study