Introdução: A carnosina (beta-Alanil-L-Histidina) é um dipeptídeo encontrado em altas concentrações em diversos tecidos excitáveis, tais como o coração, cérebro e músculo. Embora o número de evidencias sobre os efeitos benéficos da carnosina esteja aumentando, muitos desses estudos apresentam uma importante limitação: a falta de mensuração da carnosina intramuscular. O principal motivo é a necessidade de realização de biópsias musculares. Nesse sentido, um novo método não invasivo baseado na ressonância magnética de hidrogênio (1H RNM) foi apresentado como alternativa. Objetivos: Determinar a reprodutibilidade, acurácia e sensibilidade do 1H MRN na determinação do conteúdo de carnosina muscular em seres humanos contra a referência \"padrão-ouro\" de quantificação de carnosina, cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) em extratos musculares obtidas por biópsia muscular. Métodos: O estudo foi dividido em duas sub-investigações, sendo a primeira delas uma investigação in vitro que testou a linearidade do sinal da carnosina na 1H RMN. Para a segunda investigação dezesseis homens fisicamente ativos (18 - 35 anos) sem doença crônico-degenerativa ou qualquer disfunção no aparelho locomotor se voluntariaram. Os participantes foram submetidos a duas sessões no total. Na sessão inicial, características antropométricas e de composição corporal foram mensuradas, cada indivíduo teve sua concentração de carnosina muscular do gastrocnêmio avaliada através da análise 1H MRN (um teste-reteste foi realizado com uma sub amostra para verificar a reprodutibilidade do método), em seguida uma biópsia muscular do gastrocnêmio foi realizada. Os voluntários então se submeteram a um período de quatro semanas de suplementação de 6,4 g. de beta-alanina por dia, estimulo que comprovadamente aumenta a carnosina muscular, durante esse período também foi realizada uma avaliação nutricional para determinar a quantidade carnosina ingerida em suas dietas. Na segunda sessão os indivíduos mais uma vez tiveram suas composições corporais avaliadas e realizaram o teste de 1H RMN e biópsia muscular para acessar suas concentrações de carnosina muscular. Resultados: In vitro: A linearidade de sinal de 1H RMN para as concentrações de carnosina testadas apresentou valores de R2 de 0,9771. In vivo: O teste-reteste da 1H RMN apresentou coeficiente de variação médio de 9,9 ± 10,34% e coeficiente de correlação interclasse de = 0,775 (95% C.I.: 0,324-0,939). Comparando-se os dois métodos: As concentrações de carnosina (em mmol/kg musculo seco) não foram estatisticamente diferentes tanto no pré (1H RMN -20,8±6,2; HPLC -23,3±10,5; p=0,45; 95% CI= -4,5 -9,6) quanto no pós-suplementação (1H RMN - 35,2±13,2; HPLC-27,8±11,7; p=0,15; 95% CI= -3,5 - 17,8) (n=13). Os valores de delta da concentração de carnosina muscular (em %) também não foram estatisticamente diferentes (1H RMN - 69,7±66,7; HPLC -38,2±58,2 p=0,16; 95% CI= -14,5 -77,5; ES=0,90). Ao observar os dados individuais, nota-se também baixa correlação dos dados individuais entre os métodos (R2 = 0,0448; r =0,212; p= 0,229). Conclusão: A 1H RMN apresentou baixa reprodutibilidade e acurácia quando comparada ao padrão ouro (HPLC), não sendo possível sua utilização para mensuração de carnosina muscular / Introduction: Carnosine (beta-Alanyl-L-Histidine) is a dipeptide found in high-concentrations in human tissue, such as heart, brain and muscle tissue. Although the body of evidence relating beneficial effects of carnosine is increasing, most of these studies have an important limitation: the lack of intramuscular carnosine measurement. The main reason for the absence of this measurement is the method of analysis; a muscle sample must be obtained via a muscle biopsy. In this regard, a new method non-invasive based on hydrogen magnetic resonance (1H NMR) has been used as an alternative. Objectives: The present study aims to determine the reproducibility, accuracy, and sensitivity of H-MRS in the determination of muscle carnosine content in humans; comparative data analysis will be performed against the \"standard\" reference of HPLC carnosine quantification in muscle extracts obtained by muscle biopsy. Methods: The study was divided into two sub-investigations. The first of which was an in vitro investigation that tested the linearity of the carnosine signal at 1 H NMR. For the second investigation, sixteen physically active men (18-35 years) without chronic-degenerative disease or any dysfunction in the locomotor apparatus volunteered. The participants were submitted to 2 sessions in total; Upon arrival to the initial session, anthropometric and body composition characteristics were collected before each individual underwent a muscle carnosine measurement of the gastrocnemius via H-MRS analysis (a test-retest was performed with a sub-sample to verify the reproducibility of the method) followed by a gastrocnemius muscle biopsy. Thereafter volunteers were submitted to a 4-week supplementation period of 6.4 g. of beta-alanine per day, a stimulus proven to increase muscle carnosine, during this period, volunteers had their carnosine dietary ingestion evaluated as well. Following the supplementation period, individuals were subjected to another body composition evaluation, 1H RMN and muscle biopsy. Results: In vitro: The linearity of 1 H NMR signal for carnosine concentrations tested showed R2 values of 0.9771. In vivo: 1 H NMR test-retest showed a mean coefficient of variation of 9.9 ± 10.34% and ICC= 0.775 (95% C.I.: 0.324-0.939).Comparing the methods: Carnosine concentrations (in mmol / kg dry muscle) were not significant difference either the in pre (1 H NMR -20.8 ± 6.2, HPLC -23.3 ± 10, 5, p = 0.45, 95% CI = -4.5 -9.6) and post-supplementation (1 H NMR - 35.2 ± 13.2, HPLC-27.8 ± 11.7, p = 0.15, 95% CI = -3.5-17.8) . The delta values of muscle carnosine concentration (in %) were not statistically different (1 H NMR - 69.7 ± 66.7; HPLC -38.2 ± 58.2 p = 0.16; 95 % CI = -14.5 -77.5; ES = 0.90). Comparing the individual data, there was a low correlation between the methods (R2 = 0.0448, r = 0.212, p = 0.229). Conclusion: 1H NMR showed low reproducibility and accuracy when compared to the gold standard (HPLC), not being possible its use for carnosine quantification

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