Os pigmentos naturais, além de fornecerem cor e beleza aos diferentes organismos, desempenham importantes funções e ações biológicas, como as funções vitais de fotossíntese, respiração celular e a ação antioxidante. Assim, o presente estudo investigou os potenciais citotóxicos, genotóxicos e protetores dos pigmentos naturais clorofila b (CLb) e luteína (LT), isolados e em combinação, em doses normalmente consumidas na dieta. Para isso foram utilizados o teste do micronúcleo em células da medula óssea e do sangue periférico e o ensaio cometa em células do sangue periférico, rim e fígado de camundongos. Também foram avaliados parâmetros bioquímicos de estresse oxidativo, glutationa e substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico no rim e no fígado, além de glutationa e catalase no sangue periférico, a fim de investigar o papel antioxidante desses pigmentos. A capacidade da LT de alterar a expressão de genes de resposta ao estresse oxidativo e defesa antioxidante foi avaliada no tecido hepático dos camundongos utilizando a técnica de PCR em tempo real (RT-qPCR) array. Para a verificação da atividade protetora dos pigmentos, a cisplatina (cDDP) foi utilizada como indutor de danos oxidativos e ao DNA. Adicionalmente, foram avaliados os potenciais citotóxicos, genotóxicos e antioxidantes da LT em cultura de células de hepatocarcinoma humano por meio do teste do MTT [3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-difenil-2H-tetrazólio], ensaio cometa e avaliação de parâmetros bioquímicos de estresse oxidativo, a fim de se estabelecer comparações entre resultados in vitro e in vivo, bem como propor mecanismos de ação para os efeitos antigenotóxicos da LT. Nossos resultados mostraram que os tratamentos com os pigmentos, tanto a LT quanto a CLb, isolados ou em combinação não causaram qualquer dano ao material genético nos testes empregados e ofereceram proteção frente aos danos induzidos no DNA pela cDDP tanto in vitro como in vivo. Efeitos antioxidantes para ambos pigmentos foram observados no sangue periférico e nos tecidos renais e hepáticos, e a LT também melhorou os parâmetros de estresse oxidativo avaliados in vitro. Na avaliação da expressão de genes de resposta ao estresse oxidativo em células do fígado de camundongos, a cDDP diminuiu a expressão 16 genes, entre eles, importantes genes responsáveis pela manutenção do estado redox da célula. Além disso, a LT mostrou que pode atuar como antioxidante não só agindo diretamente no seqüestro de radicais livres, mas também, induzindo a expressão de 11 dos 84 genes avaliados, e de 15 genes quando associada à cDDP. Em resumo, nossos resultados mostraram que a LT e a CLb, isoladas ou em combinação, nas doses consumidas normalmente na dieta, podem contribuir para a promoção da saúde considerando seus efeitos antigenotóxicos e antioxidantes. / The natural pigments, in addition to providing color and beauty to the different organisms, play important biological role, including the vital functions of photosynthesis, cellular respiration and antioxidant action. Thus, this study investigated the genotoxic and protective potential of natural pigments, alone and in combination, chlorophyll b (CLb) and lutein (LT), in concentrations usually consumed in the diet. For this purpose, we used the micronucleus test in bone marrow and peripheral blood cells and the comet assay in peripheral blood, kidney and liver of mice. Biochemical parameters of oxidative stress were also evaluated, such as glutathione and thiobarbituric acid reactive substances in the kidney and liver and catalase and glutathione in peripheral blood in order to investigate the antioxidant properties of these pigments. The ability of lutein to alter the expression of genes involved in oxidative stress response and antioxidant defense was evaluated in liver tissue of mice using the technique of real-time PCR (RT-qPCR) array. To verify the protective activity of the pigments, cisplatin (cDDP) was used as an inducer of oxidative stress and DNA damage. Additionally, we assessed the genotoxic and antioxidant potential of LT in cell cultures of human hepatocellular carcinoma using the test of MTT [3 - (4,5-dimethyl-2-thiazolyl) -2,5-diphenyl-2H-tetrazolium], comet assay and assessment of biochemical parameters of oxidative stress, in order to make comparisons between results in vitro and in vivo, as well to propose mechanisms to antigenotoxic effects of LT. Our results showed that treatment with the pigments, both the LT and the CLb, alone or in combination, did not cause any DNA damage in the tests employed and offered protection against DNA damage induced by cDDP in both in vitro and in vivo. Antioxidant effects were observed for both pigments in peripheral blood, kidney and liver, and LT also improved the oxidative stress parameters measured in vitro. In the evaluation of the expression of genes involved in response to oxidative stress in liver cells of mice, cDDP decreased the expression of 16 genes, among them, important genes responsible for maintaining the redox status of the cell. Moreover, LT showed that it can act as an antioxidant not only acting directly in the scavenging of free radicals, but also by inducing the expression of 11 of the 84 genes evaluated and 15 when LT was associated to cDDP. In summary, our results showed that the LT and CLb, alone or in combination, at concentrations usually consumed in the diet can contribute to health promotion considering their antigenotoxic and antioxidant effects.

Os pigmentos naturais, além de fornecerem cor e beleza aos diferentes organismos, desempenham importantes funções e ações biológicas, como as funções vitais de fotossíntese, respiração celular e a ação antioxidante. Assim, o presente estudo investigou os potenciais citotóxicos, genotóxicos e protetores dos pigmentos naturais clorofila b (CLb) e luteína (LT), isolados e em combinação, em doses normalmente consumidas na dieta. Para isso foram utilizados o teste do micronúcleo em células da medula óssea e do sangue periférico e o ensaio cometa em células do sangue periférico, rim e fígado de camundongos. Também foram avaliados parâmetros bioquímicos de estresse oxidativo, glutationa e substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico no rim e no fígado, além de glutationa e catalase no sangue periférico, a fim de investigar o papel antioxidante desses pigmentos. A capacidade da LT de alterar a expressão de genes de resposta ao estresse oxidativo e defesa antioxidante foi avaliada no tecido hepático dos camundongos utilizando a técnica de PCR em tempo real (RT-qPCR) array. Para a verificação da atividade protetora dos pigmentos, a cisplatina (cDDP) foi utilizada como indutor de danos oxidativos e ao DNA. Adicionalmente, foram avaliados os potenciais citotóxicos, genotóxicos e antioxidantes da LT em cultura de células de hepatocarcinoma humano por meio do teste do MTT [3-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-2,5-difenil-2H-tetrazólio], ensaio cometa e avaliação de parâmetros bioquímicos de estresse oxidativo, a fim de se estabelecer comparações entre resultados in vitro e in vivo, bem como propor mecanismos de ação para os efeitos antigenotóxicos da LT. Nossos resultados mostraram que os tratamentos com os pigmentos, tanto a LT quanto a CLb, isolados ou em combinação não causaram qualquer dano ao material genético nos testes empregados e ofereceram proteção frente aos danos induzidos no DNA pela cDDP tanto in vitro como in vivo. Efeitos antioxidantes para ambos pigmentos foram observados no sangue periférico e nos tecidos renais e hepáticos, e a LT também melhorou os parâmetros de estresse oxidativo avaliados in vitro. Na avaliação da expressão de genes de resposta ao estresse oxidativo em células do fígado de camundongos, a cDDP diminuiu a expressão 16 genes, entre eles, importantes genes responsáveis pela manutenção do estado redox da célula. Além disso, a LT mostrou que pode atuar como antioxidante não só agindo diretamente no seqüestro de radicais livres, mas também, induzindo a expressão de 11 dos 84 genes avaliados, e de 15 genes quando associada à cDDP. Em resumo, nossos resultados mostraram que a LT e a CLb, isoladas ou em combinação, nas doses consumidas normalmente na dieta, podem contribuir para a promoção da saúde considerando seus efeitos antigenotóxicos e antioxidantes. / The natural pigments, in addition to providing color and beauty to the different organisms, play important biological role, including the vital functions of photosynthesis, cellular respiration and antioxidant action. Thus, this study investigated the genotoxic and protective potential of natural pigments, alone and in combination, chlorophyll b (CLb) and lutein (LT), in concentrations usually consumed in the diet. For this purpose, we used the micronucleus test in bone marrow and peripheral blood cells and the comet assay in peripheral blood, kidney and liver of mice. Biochemical parameters of oxidative stress were also evaluated, such as glutathione and thiobarbituric acid reactive substances in the kidney and liver and catalase and glutathione in peripheral blood in order to investigate the antioxidant properties of these pigments. The ability of lutein to alter the expression of genes involved in oxidative stress response and antioxidant defense was evaluated in liver tissue of mice using the technique of real-time PCR (RT-qPCR) array. To verify the protective activity of the pigments, cisplatin (cDDP) was used as an inducer of oxidative stress and DNA damage. Additionally, we assessed the genotoxic and antioxidant potential of LT in cell cultures of human hepatocellular carcinoma using the test of MTT [3 - (4,5-dimethyl-2-thiazolyl) -2,5-diphenyl-2H-tetrazolium], comet assay and assessment of biochemical parameters of oxidative stress, in order to make comparisons between results in vitro and in vivo, as well to propose mechanisms to antigenotoxic effects of LT. Our results showed that treatment with the pigments, both the LT and the CLb, alone or in combination, did not cause any DNA damage in the tests employed and offered protection against DNA damage induced by cDDP in both in vitro and in vivo. Antioxidant effects were observed for both pigments in peripheral blood, kidney and liver, and LT also improved the oxidative stress parameters measured in vitro. In the evaluation of the expression of genes involved in response to oxidative stress in liver cells of mice, cDDP decreased the expression of 16 genes, among them, important genes responsible for maintaining the redox status of the cell. Moreover, LT showed that it can act as an antioxidant not only acting directly in the scavenging of free radicals, but also by inducing the expression of 11 of the 84 genes evaluated and 15 when LT was associated to cDDP. In summary, our results showed that the LT and CLb, alone or in combination, at concentrations usually consumed in the diet can contribute to health promotion considering their antigenotoxic and antioxidant effects.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(人間・環境学) / 甲第18379号 / 人博第692号 / 新制||人||165(附属図書館) / 25||人博||692(吉田南総合図書館) / 31237 / 京都大学大学院人間・環境学研究科相関環境学専攻 / (主査)准教授 土屋 徹, 教授 小松 賢志, 教授 宮下 英明 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Human and Environmental Studies / Kyoto University / DFAM

Darbo objektas - paprastoji pušis (Pinus sylvestris L.) – Lietuvoje labiausiai paplitusi, jautri užterštam orui medžių rūšis. Paprastosios pušies tyrimai buvo atliekami Lietuvos įmonių AB “Achema” apylinkėse 25 km ruože nuo gamyklos, AB „Akmenės cementas“ 10 km ruože ir AB „Mažeikių nafta“ – 5.4 km ruože nuo gamyklos. Darbo tikslas – Įvertinti paprastosios pušies (Pinus sylvestris L.) spyglių pigmentinės ir antioksidantinės sistemų priklausomybę nuo medynų atstumo iki taršos šaltinio. Darbo metodas. Tyrimai atlikti 14-oje pušyn����������, nutolusių skirtingu atstumu nuo gamyklų: JonA apylinkėse 5 medynai 25 km ruože, šalia AkmC – 4 medynai 10,0 km ruože, šalia MažN – 5 medynai 5,4 km ruože. Šakos, specialiais kirtikliais pjautos 6-8 metrų virš žemės aukštyje. Spygliai buvo atšaldomi ledu ir transportuojami i laboratoriją. Atskirai tiriami pirmamečiai ir antramečiai spygliai. Pigmentų ir askorbo rūgšties koncentracijų nustatymui naudota žalioji spyglių masė. Pigmentams tirti ėminiai buvo ekstrahuojami nedideliu 100 % acetono kiekiu. Spektrofotometru (Genesys 5) išmatuota pigmentų ekstrakto absorbcija 662 nm (chlorofilas a), 644 nm (chlorofilas b), 440,5 nm (karotinoidai) bangos ilgyje. Askorbo rūgštis spygliuose buvo ekstrahuojama su 0.001 N 2,6 dichlorfenolindofenoliu ir titruojama. Darbo rezultatai. Tyrimai AB “Akmenės cementas” transektoje parodė, kad, fotosintezės pigmentų kiekiai reikšmingai mažesni prie gamyklos 0,5 km atstumu augančiose pušyse nei tolimiausiame (10 km... [toliau žr. visą tekstą] / Object of the research – Scots pine (Pinus sylvestris L.) – common tree in Lithuania, sensitive to air pollution. Research of Scots pine were conducted in the industrial areas of Lithuania companies JSC – (25 km transect) near the factory JSC (10 km sector) and an oil refinery (in 2 – 5,4 km distance). Goal of the research – to evaluate quality of photosynthetic pigments and ascorbic acid in the needles of Scots pine growing around main sources of industrial pollution. Methodology of the research. Research was performed in 17 pine forests, at different distance from the factories. In the surroundings of the nitrogen fertilizer factory 8 forests were examined in 25 km distance, near the cement factory – 4 forests in 10 km distance and near the oil refinery – 5 forests in 5.4 km distance. In each site, samples of current-year and 1-year-old needles were taken from 4 pines at the height of 6-8 m aboveground. The needles were cooled and transported to laboratory. Concentrations of the pigments and ascorbic acid were determined in the fresh needle material. The needles were grinded and in 20ml of 100% acetone. The absorbance at 662 nm (chlorophyll a), 644 nm (chlorophyll b) and 440.5 nm (carotenoids) was measured by spectrophotometer (Genesys 5, US). The ascorbic acid from the needles was extracted with 0.001 N 2.6-dichlorophenolindophenol and estimated titrimetrically. Results of the research. Research results showed that number of photosynthesis pigments is meaningly... [to full text]

Nutritional factors with antioxidant properties, such as those contained in edible algae or green plants, might be implicated in protection against cancer development. Chlorophyll and other tetrapyrrolic compounds, structurally related to heme and antioxidant bile pigment bilirubin, belong to important candidate molecules, which might be responsible for these effects. Based on our studies demonstrating antiproliferative effects of S. platensis edible alga extract on experimental model of human pancreatic adenocarcinoma we investigated in detail the effect of chlorophyll occurring abundantly in this alga. Since only scarce data exist on the antiproliferative effects of chlorophylls, the aim of our study was to assess these effects. The study was performed on experimental models of human pancreatic and prostate cancer. The inhibitory effects of chlorophylls (chlorophyll a, chlorophyll b, chlorophyllin and pheophytin a) on cell proliferation and cell viability were investigated in in vitro studies. Chlorophylls reduced the mRNA expression as well as activity of hemeoxygenase in tested pancreatic cancer cells. Simultaneously, chlorophylls played an important role in redox environment of studied cancer cell lines including modulation of mitochondrial membrane potential, reactive oxygen species (ROS)...