Doenças cardiovasculares estão intimamente relacionadas ao estresse oxidativo, o qual leva à produção aumentada de espécies reativas do oxigênio e nitrogênio (ERO e ERN), e o acúmulo destas pode representar uma perturbação no estado de equilíbrio entre pró-oxidantes/antioxidantes. Este cenário está relacionado com o desenvolvimento de inúmeras doenças. Por isso, estimular o aumento das defesas antioxidantes é uma estratégia eficaz na redução dano oxidativo. Desta forma, o uso do pterostilbeno, um polifenol encontrado em frutas pretas (tal como mirtilo), pode ser uma relevante estratégia de intervenção terapêutica a ser considerada. Os estilbenos apresentam a capacidade de aumentar as defesas antioxidantes, reduzindo, dessa maneira, ação deletéria das ERO. Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar o efeito protetor de diferentes concentrações de pterostilbeno em cultura de mioblastos cardíacos (células H9c2) e tecido cardíaco in vitro submetidos ao a dano oxidativo. Mioblastos cardíacos foram submetidas à incubação com diferentes doses de pterostilbeno (curva de dose: 50, 100 e 150 μM), 24 horas antes da indução ao dano oxidativo por peróxido de hidrogênio (H2O2 - 6,67μM), durante 10 min. O estudo foi desenvolvido com três grupos distintos para células em cultura: G1– somente cultura de células H9c2 com meio DMEM; G2 - cultura de células H9c2 submetidas ao dano oxidativo induzido pelo H2O2; G3 - cultura de células H9c2 somente com incubação de pterostilbeno (50 μM) e dano oxidativo induzido pelo H2O2. Já o tecido cardíaco foi homogeneizado e pré-incubado com pterostilbeno (25 e 50 μM) pelo período de 1 h, e submetido ao dano oxidativo por um sistema gerador de radical hidroxil (solução contendo FeCl2, ácido ascórbico e H2O2) durante 30 minutos. Os grupos foram alocados em: G1- homogeneizado de tecido sem intervenção (grupo Controle); G2 – homogeneizado de tecido com pterostilbeno (25 μM); G3 - homogeneizado de tecido com pterostilbeno (50 μM); G4 – Grupo submetido apenas ao dano oxidativo por meio do sistema gerador de radical hidroxil; G5 - grupo com pterostilbeno 25 μM associado ao dano oxidativo; G6 - grupo com pterostilbeno 50 μM associado ao dano oxidativo. A viabilidade celular dos mioblastos em cultura foi avaliada por meio do ensaio de MTT. Os marcadores de estresse oxidativo foram avaliados pela dosagem de carbonilas, lipoperoxidação por TBA-RS e níveis de EROs totais. Atividade das enzimas antioxidantes (superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase) e níveis totais de sulfidrilas foram mensurados em ambos os experimentos. Foi observado que os modelos de dano oxidativo induzido em ambas as condições experimentais foram efetivos, pois estes causaram redução da viabilidade celular dos mioblastos cardíacos, assim como aumentando os níveis de EROs, carbonilas e lipoperoxidação no tecido cardíaco in vitro. Adicionalmente, foi constatado aumento na atividade da catalase, nas células em cultura como resposta contra regulatória ao estresse. Entretanto, no homogeneizado cardíaco houve redução na atividade da catalase e da glutationa peroxidase, nos grupos submetidos ao estresse. Por outro lado, o pterostilbeno foi efetivo na indução da atividade da superóxido dismutase no tecido cardíaco, assim como na redução dos níveis de EROs totais após incubação com o sistema gerador de radical hidroxil. Tomados em conjunto, os dados sugerem que o pterostilbeno sem associação com estresse, demonstrou ação benéfica. A substância, entretanto, mostrou efeitos distintos em células e tecido submetidos ao estresse oxidativo. Dessa maneira, são necessários mais estudos, como estudos in vivo, a fim de aumentar a complexidade do sistema e entender a substância de forma plena, visto que os marcadores antioxidantes que aumentaram no experimento celular e tecidual não foram os mesmos.

Doenças cardiovasculares estão intimamente relacionadas ao estresse oxidativo, o qual leva à produção aumentada de espécies reativas do oxigênio e nitrogênio (ERO e ERN), e o acúmulo destas pode representar uma perturbação no estado de equilíbrio entre pró-oxidantes/antioxidantes. Este cenário está relacionado com o desenvolvimento de inúmeras doenças. Por isso, estimular o aumento das defesas antioxidantes é uma estratégia eficaz na redução dano oxidativo. Desta forma, o uso do pterostilbeno, um polifenol encontrado em frutas pretas (tal como mirtilo), pode ser uma relevante estratégia de intervenção terapêutica a ser considerada. Os estilbenos apresentam a capacidade de aumentar as defesas antioxidantes, reduzindo, dessa maneira, ação deletéria das ERO. Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar o efeito protetor de diferentes concentrações de pterostilbeno em cultura de mioblastos cardíacos (células H9c2) e tecido cardíaco in vitro submetidos ao a dano oxidativo. Mioblastos cardíacos foram submetidas à incubação com diferentes doses de pterostilbeno (curva de dose: 50, 100 e 150 μM), 24 horas antes da indução ao dano oxidativo por peróxido de hidrogênio (H2O2 - 6,67μM), durante 10 min. O estudo foi desenvolvido com três grupos distintos para células em cultura: G1– somente cultura de células H9c2 com meio DMEM; G2 - cultura de células H9c2 submetidas ao dano oxidativo induzido pelo H2O2; G3 - cultura de células H9c2 somente com incubação de pterostilbeno (50 μM) e dano oxidativo induzido pelo H2O2. Já o tecido cardíaco foi homogeneizado e pré-incubado com pterostilbeno (25 e 50 μM) pelo período de 1 h, e submetido ao dano oxidativo por um sistema gerador de radical hidroxil (solução contendo FeCl2, ácido ascórbico e H2O2) durante 30 minutos. Os grupos foram alocados em: G1- homogeneizado de tecido sem intervenção (grupo Controle); G2 – homogeneizado de tecido com pterostilbeno (25 μM); G3 - homogeneizado de tecido com pterostilbeno (50 μM); G4 – Grupo submetido apenas ao dano oxidativo por meio do sistema gerador de radical hidroxil; G5 - grupo com pterostilbeno 25 μM associado ao dano oxidativo; G6 - grupo com pterostilbeno 50 μM associado ao dano oxidativo. A viabilidade celular dos mioblastos em cultura foi avaliada por meio do ensaio de MTT. Os marcadores de estresse oxidativo foram avaliados pela dosagem de carbonilas, lipoperoxidação por TBA-RS e níveis de EROs totais. Atividade das enzimas antioxidantes (superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase) e níveis totais de sulfidrilas foram mensurados em ambos os experimentos. Foi observado que os modelos de dano oxidativo induzido em ambas as condições experimentais foram efetivos, pois estes causaram redução da viabilidade celular dos mioblastos cardíacos, assim como aumentando os níveis de EROs, carbonilas e lipoperoxidação no tecido cardíaco in vitro. Adicionalmente, foi constatado aumento na atividade da catalase, nas células em cultura como resposta contra regulatória ao estresse. Entretanto, no homogeneizado cardíaco houve redução na atividade da catalase e da glutationa peroxidase, nos grupos submetidos ao estresse. Por outro lado, o pterostilbeno foi efetivo na indução da atividade da superóxido dismutase no tecido cardíaco, assim como na redução dos níveis de EROs totais após incubação com o sistema gerador de radical hidroxil. Tomados em conjunto, os dados sugerem que o pterostilbeno sem associação com estresse, demonstrou ação benéfica. A substância, entretanto, mostrou efeitos distintos em células e tecido submetidos ao estresse oxidativo. Dessa maneira, são necessários mais estudos, como estudos in vivo, a fim de aumentar a complexidade do sistema e entender a substância de forma plena, visto que os marcadores antioxidantes que aumentaram no experimento celular e tecidual não foram os mesmos.

Os efluentes vinícolas, especialmente as borras geradas nas trasfegas, possuem um grande potencial poluidor. Por outro lado, estes efluentes são ricos em compostos orgânicos, especificamente polifenóis e polissacarídeos. Consequentemente, estes efluentes podem ser considerados matéria-prima para a recuperação destes compostos. Portanto, o presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um processo, baseado em filtração por membranas, para a recuperação de polifenóis e polissacarídeos presentes nos efluentes gerados na segunda trasfega da produção de vinhos tintos. Para tal, foram avaliados e otimizados pré-tratamentos como a sedimentação, variando o pH, e a filtração a vácuo associada a diluições. Posteriormente, foram investigados processos de separação por membranas, nomeadamente microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração variando os principais parâmetros de operação, tais como: pressão transmembrana, vazão de recirculação da alimentação e fator de concentração volumétrico. A otimização destes parâmetros foi fundamental para se atingir uma maior produtividade, tanto em termos de fluxos de permeação quanto em termos da recuperação dos compostos de interesse. O processo resultante desta pesquisa consiste na diluição dos efluentes da segunda trasfega e posterior microfiltração, para remoção de turbidez e sólidos em suspensão, resultando na recuperação dos polifenóis e polissacarídeos no permeado da microfiltração, 21% e 5,4% respectivamente. Posteriormente, foi possível separar os polifenóis dos polissacarídeos através de ultrafiltração, de modo que os polissacarídeos majoritariamente ficam na corrente do retido enquanto os polifenóis preferencialmente permeiam as membranas. Na sequência, os polifenóis que permearam a membrana de ultrafiltração podem ser concentrados com nanofiltração, face à membrana NF270 apresentar rejeição a polifenóis superior a 92%. Assim, a integração de diferentes processos de separação por membranas surge como uma alternativa para a recuperação de polifenóis e polissacarídeos bem como para o fracionamento dessas macromoléculas. / Winery effluents, especially the wine lees generated in the rackings, have a high pollution potential. However, they are rich in organic compounds, in particular polyphenols and polysaccharides. Consequently, these effluents can be considered as raw material for the recovery of these compounds. Therefore, the present study aims to develop a process based on membrane filtration for the recovery of polyphenols and polysaccharides present in the effluents generated in the second racking from red wines production. For this reason, pre-treatments were evaluated and optimized such as the sedimentation, varying the pH, and the vacuum filtration associated with dilutions. Subsequently, membrane separation processes have been investigated, namely microfiltration, ultrafiltration and nanofiltration, changing the main operating parameters, such as transmembrane pressure, feed recirculation flow rate and volumetric concentration factor. The optimization of these parameters was essential for achieving higher productivity both in terms of permeation flux as in terms of the recovery of the compounds of interest. The process resulting from this research consists of diluting the effluent from the second racking with a subsequent microfiltration for removal of turbidity and suspended solids, thus resulting in the recovery of polyphenols and polysaccharides in the microfiltration permeate, 21% and 5.4% respectively. Later, it was possible to separate the polysaccharides of the polyphenols by ultrafiltration, so that the polysaccharides mainly stayed in the retentate stream, while polyphenols preferentially permeated the membranes. Sequentially, the polyphenols that permeated the ultrafiltration membrane may be concentrated by nanofiltration, considering that the NF270 membrane presented polyphenols rejection higher than 92%. Thus, the integration of different membrane separation processes is an alternative for the recovery of polyphenols and polysaccharides, as well as for the fractionation of these macromolecules.

Os polifenois são normalmente considerados compostos que apresentam atividades biológicas promissoras, em especial pelos seus efeitos antioxidantes e anti-inflamatórios. No entanto, estudos recentes têm demonstrado que o consumo materno de alimentos ricos em polifenois (ARP) durante a gestação interfere na dinâmica de fluxo do ductus arteriosus (DA) no coração fetal de humanos, provavelmente pelo efeito anti-inflamatório dos polifenois, e também tem sido demonstrado que a restrição da ingestão de ARP é capaz de reverter a constrição ductal. Neste trabalho, um estudo experimental foi desenvolvido com ovelhas prenhas, no qual os animais receberam suplementação oral de polifenois durante 14 dias. Realizou-se ecocardiografia fetal e a análise de amostras de sangue e urina para investigar biomarcadores de estresse oxidativo e inflamação além da excreção de polifenois totais na urina. Houve aumento nas velocidades sistólicas (VS) e diastólicas (VD) e uma diminuição no índice de pulsatilidade (IP), o que indica uma constrição prematura do DA após o consumo de polifenois. Houve diminuição da peroxidação lipídica, determinada pelos níveis de TBARS, e nos níveis de tióis reduzidos não proteicos após o tratamento. Houve um aumento das atividades das enzimas catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx) após o tratamento. Apesar do não envolvimento de dano lipídico na constrição ductal, observou-se um aumento no dano proteico através da dosagem de proteínas carboniladas (PCO). O efeito vasoconstritor e anti-inflamatório foi verificado pela diminuição nos níveis de nitritos/nitratos (NOx) após o consumo de polifenois. O estresse oxidativo estava associado com parâmetros de constrição ductal, através das correlações de dano protéico (PCO) com VS (r=0,629, p=0,028), VD (r=0,905, p=0,0001) e IP (r=-0,772, p= 0,003). Ainda, VS foi correlacionada com catalase (r=0,672, p=0,033) assim como IP com GPx (r=-0,629, p= 0,05). A constrição ductal estava ainda associada com o parâmetro inflamatório, sendo VS e VD correlacionadas com NOx (r=-0,853, p=0,0004 e r=-0,705, p=0,010, respectivamente) além da correlação entre IP e NOx (r=0,599, p=0,039). Além disso, ambos os mecanismos anti-inflamatórios e antioxidantes estavam correlacionados: NOx e GPx (r=-0,755, p=0,004) e entre NOx e catalase (r=-0,812, p=0,001), confirmando a ocorrência de ambos efeitos atribuíveis aos 10 polifenois. Neste estudo, foi possível perceber que um elevado consumo de polifenois induziu constrição ductal em ovelhas prenhas com uma excreção urinária aumentada de polifenois totais e alterações em biomarcadores de estresse oxidativo e inflamação. Estes resultados ressaltam a necessidade de uma orientação dietética ao final da gestação com relação ao consumo de alimentos ricos em polifenois devido à possibilidade de indução de constrição ductal através da ação anti-inflamatória em fetos expostos. / Polyphenols are often referred to as compounds with promising biological activities, especially antioxidant and anti-inflammatory effects. However, it has been recently reported that maternal consumption of polyphenol-rich foods (PRF) interferes with ductus arteriosus (DA) flow in human fetuses’ hearts, probably by an anti-inflammatory effect and it has also been shown that restriction of PRF ingestion reverses ductal constriction. In this work, an experimental study was carried out with pregnant sheep, in which the animals received oral polyphenol supplementation for 14 days. Fetal echocardiography was performed along with blood and urine analysis to investigate antioxidant and anti-inflammatory biomarkers and total polyphenol (TP) urinary excretion. We found a decrease in lipid peroxidation by TBARS levels and a decrease in non-protein reduced thiols after treatment. In addition, an increase in enzymatic activities of catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) was observed. Despite that lipid peroxidation was not involved in ductal constriction, protein damage by enhanced protein carbonyls (PCO) were found. Anti-inflammatory and vasoconstrictive effects were observed by a decrease in nitrites/nitrates (NOx) in pregnant sheep after polyphenol consumption. Oxidative stress was associated to ductal constriction parameters, according to the correlations.of protein damage marker PCO to SV (r=0.629, p=0.028), VD (r=0.905, p=0.0001) and IP (r=-0.772, p=0.003). Also, SV was positively correlated to CAT (r=0.672, p=0.033) and IP negatively correlated to GPx (r=-0.629, p=0.05). Ductal constriction was also associated to the inflammatory parameter, due to the correlations of SV and DV to NOx (r=-0.853, p=0.0004 and r=-0.705, p=0.010, respectively) as well as the correlation between IP and NOx (r=0.599, p=0.039). Besides, association of both inflammatory and antioxidant mechanisms were found: NOx vs. GPx (r=-0.755, p=0.004) and NOx vs. CAT (r=-0.812, p=0.001), confirming the presence of both effects attributed to polyphenols. We report that high polyphenol intake induced fetal DA constriction in pregnant sheep followed by an increased TP excretion and alterations in inflammatory and oxidative biomarkers. These results highlight the need for a dietary orientation in late-pregnancy regarding maternal intake of foods with high polyphenol contents in light of the possible induction of ductal constriction through an anti-inflammatory action of polyphenols in exposed fetuses.

Os compostos carbonílicos (CC) são compostos altamente tóxicos. A exposição humana aos CC ocorre a partir da inalação de seus vapores, contato com a pele e ingestão através dos alimentos e geração endógena. Dentre estes CCs, podemos citar, acroleína (ACR), Glioxal (GO), Metil-Glioxal (MGO). O 2-propenal, também conhecido como acroleína (ACR). Este composto é um aldeído eletrofílico, α-β insaturado altamente reativo, incolor, que está presente no ambiente (presente no ar e na água devido à combustão incompleta de madeira, petróleo, carvão, plásticos, tabaco), em alimentos (frituras, bebidas alcoólicas), e ainda é um composto produzido endogenamente (ação de mieloperoxidases na degradação de treonina, degradação de drogas anti-câncer, lipoperoxidação de ácidos graxos poli-insaturados, especialmente no Sistema Nervoso Central- SNC). Fortes evidências (tanto in vitro quanto in vivo) tem mostrado que a ACR gera forte estresse oxidativo (principalmente por depleção de glutationa - GSH), exercendo assim forte influência no início e progressão de doenças crônicas relacionadas ao estresse oxidativo, tais como câncer, doenças neurodegenerativas, aterosclerose, diabetes. Dado a relevância do tema, recentemente a atenção da comunidade científica tem sido focada em entender como a ACR altera o estado-redox celular e principalmente procurar alternativas farmacológicas para atenuar a sua toxicidade. Dentre estas alternativas, estão os compostos com atividade antioxidante e os compostos com atividade diretamente quelante da acroleína, como compostos ricos em grupamentos tióis (SH), compostos nitrogenados (amino compostos) e compostos de ocorrência natural (ácido ascórbico, tocoferol e polifenóis). O uso de plantas medicinais pela população mundial é muito significativo e neste cenário se encaixa o guaraná amazônico (Paullinia cupana, var. Sorbilis). O seu uso tem se disseminado mundialmente principalmente nas bebidas energéticas. Adicionalmente vários estudos produzidos independentemente por diversos grupos de pesquisa sugerem ter o guaraná ação: cardiotônica e cardioprotetora, energética, atividade anti-bacteriana, antioxidante, efeito anti-obesidade, termogênico, atividade contra lesões gástricas, quimiopreventivo, anti-depressivo e anti-mutagênico. Nesta tese demonstramos pela primeira vez que: 1- o extrato de guaraná amazônico possui forte atividade antioxidante frente a várias espécies reativas; 2- atenua o decréscimo de viabilidade induzida por compostos carbonílicos (ACR, GO e MGO) aumentando a viabilidade celular e diminuindo o estresse oxidativo em experimentos com culturas de células SH-SY5Y; 3 – Exerce efeitos antioxidantes no soro de ratos sem exercer efeitos pro-oxidantes no sistema nervoso central e fígado quando administrado sozinho; 4 – Atenua de forma significativa a toxicidade e dano oxidativo induzidos pela acroleína em ratos, se mostrando como uma possível alternativa preventiva promissora para atenuar o dano oxidativo induzido compostos carbonílicos reativos. / The carbonyl compounds (CC) are highly toxic compounds. Human exposure to CC occurs from inhalation of vapors, skin contact and ingestion through food and endogenous generation. Among these CCs, such as, acrolein (ACR), Glyoxal (GO), Methyl Glyoxal (MGO). The 2-propenal, also known as acrolein (ACR) is an electrophilic, α-β unsaturated, highly, reactive aldehyde, which is present in the enviroment (in the air and the water due to the incomplete combustion of wood, petroleum, coal, plastics, tobacco), in foods (fried foods, alcoholic beverages), and produced endogenously (myeloperoxidase-induced degradation threonine, degradation of anti-cancer drugs, lipid peroxidation of polyunsaturated fatty acids, especially in the nervous system Central- CNS). Strong evidence (both in vitro and in vivo) has shown that the ACR generates marked oxidative stress (mainly depletion of glutathione - GSH), thereby exerting strong influence on the onset and progression of chronic diseases associated with oxidative stress, such as cancer, neuro-degenerative diseases, atherosclerosis, diabetes. Regarding the relevance, recently the attention of the scientific community has been focused on understanding how the ACR changes the cellular redox-state and mainly seek for pharmacological alternatives to mitigate its toxicity. Among these alternatives are compounds with antioxidant activity and compounds which can directly scavenge acrolein such as thiol (SH), nitrogen compounds (amino compounds) and naturally-occurring compounds (ascorbic acid, tocopherol and polyphenols). The use of medicinal plants for the world's population is very significant, in this scenario we have the Amazon guarana (Paullinia cupana var. Sorbilis). Its use has spread worldwide mainly in energy drinks. Additionally several independente studies suggest guarana’s action: cardiotonic and cardioprotective, energy, anti-bacterial activity, antioxidant, anti-obesity effect thermogenic, activity against gastric lesions, chemopreventive, anti depressant and anti-mutagenic. In this study, we demonstrated for the first time: 1. Amazon guarana has strong antioxidant activity against several reactive species; 2 attenuates the decrease in cabonyl compounds-induced cell viability (ACR, GO, MGO) increasing cell viability and reducing oxidative stress; 3 - exerts antioxidant effects in the serum of rats without exerting pro-oxidant effects in the central nervous system and liver when administered alone; 4 - significantly attenuates the toxicity and oxidative damage induced by acrolein in rats showing a promising preventive alternative to alleviate the oxidative damage induced by reactive carbonyls.

O transtorno do espectro do autismo (TEA) representa um grupo de desordens do neurodesenvolvimento, caracterizados por 1) déficits na comunicação e na interação social e 2) comportamentos repetitivos e interesses/atividades restritas. A etiologia do TEA reside em uma interação complexa entre fatores genéticos e fatores de risco ambiental. A exposição prénatal ao ácido valproico (VPA) tem sido associada com um aumento significativo no diagnóstico de TEA no período pós-natal e, baseado nessas evidências, um modelo animal de autismo foi proposto. Anormalidades neuroquímicas, morfológicas e comportamentais, similares àquelas encontradas em indivíduos com diagnóstico de TEA, têm sido descritas nesse modelo. Ainda, validades preditivas (respostas análogas para tratamentos), de construto (mesma disfunção biológica que origina certa condição em humanos) e de face (características endofenotípicas similares às encontradas no transtorno estudado) estão presentes nesse modelo, garantindo sua eficácia como um método confiável de pesquisa experimental. Considerando os efeitos neuroprotetores, antioxidantes e anti-inflamatórios do resveratrol (RSV), nós investigamos a influência do tratamento pré-natal com RSV nos comportamentos sociais no modelo animal de autismo induzido por exposição pré-natal ao VPA. A administração pré-natal de RSV preveniu as alterações sociais, induzidas pelo VPA, avaliadas nesse estudo. A interação molecular entre o RSV e o VPA é baixa e altamente instável, sugerindo efeitos celulares ao invés de processos químicos independentes. Por fim, os achados da presente tese originaram: (1) um capítulo de livro descrevendo os achados no modelo animal de autismo por exposição pré-natal ao VPA; (2) um artigo onde uma estratégia experimental promissora, utilizando resveratrol (RSV), foi delineada para avaliar alterações no desenvolvimento relacionadas a alterações neurais e comportamentais no TEA; (3) uma patente para o uso dessa estratégia experimental; (4) resultados preliminares sobre os alvos moleculares do RSV e do VPA envolvendo a etiologia do autismo; e (5) um comentário técnico em um artigo de alto impacto ressaltando o conhecimento e domínio adquirido pelo grupo nos estudos dentro do modelo animal de autismo induzido por exposição pré-natal ao VPA. / Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder characterized by 1) deficits in social communication and social interaction and 2) restricted repetitive behaviors, interests, and activities (RRBs). Its etiology involves a complex interplay of both genetic and environmental risk factors. Prenatal exposure to valproic acid (VPA) has been associated with significantly increased risks of ASD and, based on this fact, an animal model of ASD was proposed. Neurochemical, morphological, and behavioral abnormalities, similar to those found in individuals with ASD have been described in this model. Construct (the same biological dysfunction that causes the human disorder), face (strong analogies to the endophenotypes of the human disorder), and predictive (analogous response to treatments) validities are also present in this model, ensuring its effectiveness as a trustworthy research tool. Considering the neuroprotective, antioxidant and anti-inflammatory effects of resveratrol (RSV), we investigated the influence of prenatal RSV treatment on social behaviors of in the animal model of ASD induced by prenatal exposure to VPA. Prenatal administration of RSV prevented the VPA-induced social impairments evaluated in this study. The molecular interaction between RSV and VPA is weak and highly unstable, suggesting cellular effects instead of a single chemical process. In summary, the present thesis findings resulted in: (1) a book chapter describing the findings in the VPA animal model of ASD; (2) an article where a promising experimental strategy is design to evaluate developmental alterations implicated in neural and behavioral impairments in ASD; (3) a patent protecting the use of this research strategy; (4) preliminary results about molecular targets of RSV and VPA involved in the etiology of autism; and (5) a technical comment in a high impact article, showing that we are performing our work in the state of the art.

O cultivo de plantas das espécies de Vitis (Vitaceae), conhecidas popularmente como videiras, representa uma das atividades econômicas mais proeminentes no Sul do Brasil. Figuram entre as espécies mais ricas em compostos polifenólicos, sendo os mesmos responsáveis por inúmeras atividades biológicas e farmacológicas importantes, dentre as quais, a antioxidante. Neste contexto, este trabalho objetivou analisar quali e quantitativamente os principais grupos polifenólicos encontrados em extratos de videiras, os antocianos e flavonóides, bem como realizar ensaio para avaliação da atividade antioxidante in vitro. Neste sentido foram desenvolvidos e validados dois métodos por cromatografia líquida de alta eficiência, com detector UV/VIS. A análise dos compostos fenólicos incluíram a utilização de duas colunas diferentes, sendo uma constituída por sílica C18 e outra RP-18 com partículas híbridas contendo ligações etano-silicone. Em ambos os métodos foram utilizados sistema de eluição em gradiente, cuja composição das fases móveis foram água e acetonitrila acificadas com ácido trifluoracético. Os métodos desenvolvidos foram validados segundo as normas vigentes e atenderam aos parâmetros de validação como especificidade, linearidade, precisão, sensibilidade, exatidão e robustez nas faixas de concentração avaliadas. O presente estudo também investigou a atividade antioxidante in vitro dos extratos de videira através do método potencial antioxidante reativo total (TRAP), o qual foi otimizado e validado segundo normas internacionais, utilizando Trolox como referência. A partir deste método também foi possível avaliar a reatividade total antioxidante (TAR). Todas as concentrações testadas apresentaram reatividade instantânea inferior ao composto de referência, entretanto, demonstraram atividade antioxidante superior ao Trolox 200 nM. / The cultivation of plants from Vitis species (Vitaceae), popularly known as grapevine, is one of the most prominent economic activities in southern Brazil. The Vitis species is one of the plants that is most rich in polyphenolic compounds, responsible for numerous important pharmacological and biological activities, such as antioxidant activity. In this context, this study aimed to analyze qualitatively and quantitatively the principal groups encountered in grapevine extracts, the anthocyans and flavonoids, and to assay their antioxidant activities in vitro. For this purpose, two methods were developed and validated using high-performance liquid chromatography, employing a UV/VIS detector. The analysis of phenolic compounds included the utilization of two different columns: a column constituted by silica C18 and other RP18 column with bridged ethane-silicon hybrid particles. In both methods, a gradient system was used, with water and acetonitrile acidified with trifluoroacetic acid as a mobile phase. The methods developed were validated according to ICH evaluating parameters such as specificity, linearity, precision, sensibility, accuracy and robustness in the concentration range evaluated. The present study also analyzed the antioxidant activity in vitro of grapevine extracts employing the Total Reactive Antioxidant Potencial (TRAP) method, which was optimized and validated according to international patterns, using Trolox as a reference substance. This method also allowed evaluation of the total instantaneous reactivity (TAR). In all concentrations, the samples presented lower instantaneous reactivity than that of the reference compound. In contrast, the samples presented higher antioxidant activity than Trolox 200 nM.

O transtorno do espectro do autismo (TEA) representa um grupo de desordens do neurodesenvolvimento, caracterizados por 1) déficits na comunicação e na interação social e 2) comportamentos repetitivos e interesses/atividades restritas. A etiologia do TEA reside em uma interação complexa entre fatores genéticos e fatores de risco ambiental. A exposição prénatal ao ácido valproico (VPA) tem sido associada com um aumento significativo no diagnóstico de TEA no período pós-natal e, baseado nessas evidências, um modelo animal de autismo foi proposto. Anormalidades neuroquímicas, morfológicas e comportamentais, similares àquelas encontradas em indivíduos com diagnóstico de TEA, têm sido descritas nesse modelo. Ainda, validades preditivas (respostas análogas para tratamentos), de construto (mesma disfunção biológica que origina certa condição em humanos) e de face (características endofenotípicas similares às encontradas no transtorno estudado) estão presentes nesse modelo, garantindo sua eficácia como um método confiável de pesquisa experimental. Considerando os efeitos neuroprotetores, antioxidantes e anti-inflamatórios do resveratrol (RSV), nós investigamos a influência do tratamento pré-natal com RSV nos comportamentos sociais no modelo animal de autismo induzido por exposição pré-natal ao VPA. A administração pré-natal de RSV preveniu as alterações sociais, induzidas pelo VPA, avaliadas nesse estudo. A interação molecular entre o RSV e o VPA é baixa e altamente instável, sugerindo efeitos celulares ao invés de processos químicos independentes. Por fim, os achados da presente tese originaram: (1) um capítulo de livro descrevendo os achados no modelo animal de autismo por exposição pré-natal ao VPA; (2) um artigo onde uma estratégia experimental promissora, utilizando resveratrol (RSV), foi delineada para avaliar alterações no desenvolvimento relacionadas a alterações neurais e comportamentais no TEA; (3) uma patente para o uso dessa estratégia experimental; (4) resultados preliminares sobre os alvos moleculares do RSV e do VPA envolvendo a etiologia do autismo; e (5) um comentário técnico em um artigo de alto impacto ressaltando o conhecimento e domínio adquirido pelo grupo nos estudos dentro do modelo animal de autismo induzido por exposição pré-natal ao VPA. / Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder characterized by 1) deficits in social communication and social interaction and 2) restricted repetitive behaviors, interests, and activities (RRBs). Its etiology involves a complex interplay of both genetic and environmental risk factors. Prenatal exposure to valproic acid (VPA) has been associated with significantly increased risks of ASD and, based on this fact, an animal model of ASD was proposed. Neurochemical, morphological, and behavioral abnormalities, similar to those found in individuals with ASD have been described in this model. Construct (the same biological dysfunction that causes the human disorder), face (strong analogies to the endophenotypes of the human disorder), and predictive (analogous response to treatments) validities are also present in this model, ensuring its effectiveness as a trustworthy research tool. Considering the neuroprotective, antioxidant and anti-inflammatory effects of resveratrol (RSV), we investigated the influence of prenatal RSV treatment on social behaviors of in the animal model of ASD induced by prenatal exposure to VPA. Prenatal administration of RSV prevented the VPA-induced social impairments evaluated in this study. The molecular interaction between RSV and VPA is weak and highly unstable, suggesting cellular effects instead of a single chemical process. In summary, the present thesis findings resulted in: (1) a book chapter describing the findings in the VPA animal model of ASD; (2) an article where a promising experimental strategy is design to evaluate developmental alterations implicated in neural and behavioral impairments in ASD; (3) a patent protecting the use of this research strategy; (4) preliminary results about molecular targets of RSV and VPA involved in the etiology of autism; and (5) a technical comment in a high impact article, showing that we are performing our work in the state of the art.

Os polifenois são normalmente considerados compostos que apresentam atividades biológicas promissoras, em especial pelos seus efeitos antioxidantes e anti-inflamatórios. No entanto, estudos recentes têm demonstrado que o consumo materno de alimentos ricos em polifenois (ARP) durante a gestação interfere na dinâmica de fluxo do ductus arteriosus (DA) no coração fetal de humanos, provavelmente pelo efeito anti-inflamatório dos polifenois, e também tem sido demonstrado que a restrição da ingestão de ARP é capaz de reverter a constrição ductal. Neste trabalho, um estudo experimental foi desenvolvido com ovelhas prenhas, no qual os animais receberam suplementação oral de polifenois durante 14 dias. Realizou-se ecocardiografia fetal e a análise de amostras de sangue e urina para investigar biomarcadores de estresse oxidativo e inflamação além da excreção de polifenois totais na urina. Houve aumento nas velocidades sistólicas (VS) e diastólicas (VD) e uma diminuição no índice de pulsatilidade (IP), o que indica uma constrição prematura do DA após o consumo de polifenois. Houve diminuição da peroxidação lipídica, determinada pelos níveis de TBARS, e nos níveis de tióis reduzidos não proteicos após o tratamento. Houve um aumento das atividades das enzimas catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx) após o tratamento. Apesar do não envolvimento de dano lipídico na constrição ductal, observou-se um aumento no dano proteico através da dosagem de proteínas carboniladas (PCO). O efeito vasoconstritor e anti-inflamatório foi verificado pela diminuição nos níveis de nitritos/nitratos (NOx) após o consumo de polifenois. O estresse oxidativo estava associado com parâmetros de constrição ductal, através das correlações de dano protéico (PCO) com VS (r=0,629, p=0,028), VD (r=0,905, p=0,0001) e IP (r=-0,772, p= 0,003). Ainda, VS foi correlacionada com catalase (r=0,672, p=0,033) assim como IP com GPx (r=-0,629, p= 0,05). A constrição ductal estava ainda associada com o parâmetro inflamatório, sendo VS e VD correlacionadas com NOx (r=-0,853, p=0,0004 e r=-0,705, p=0,010, respectivamente) além da correlação entre IP e NOx (r=0,599, p=0,039). Além disso, ambos os mecanismos anti-inflamatórios e antioxidantes estavam correlacionados: NOx e GPx (r=-0,755, p=0,004) e entre NOx e catalase (r=-0,812, p=0,001), confirmando a ocorrência de ambos efeitos atribuíveis aos 10 polifenois. Neste estudo, foi possível perceber que um elevado consumo de polifenois induziu constrição ductal em ovelhas prenhas com uma excreção urinária aumentada de polifenois totais e alterações em biomarcadores de estresse oxidativo e inflamação. Estes resultados ressaltam a necessidade de uma orientação dietética ao final da gestação com relação ao consumo de alimentos ricos em polifenois devido à possibilidade de indução de constrição ductal através da ação anti-inflamatória em fetos expostos. / Polyphenols are often referred to as compounds with promising biological activities, especially antioxidant and anti-inflammatory effects. However, it has been recently reported that maternal consumption of polyphenol-rich foods (PRF) interferes with ductus arteriosus (DA) flow in human fetuses’ hearts, probably by an anti-inflammatory effect and it has also been shown that restriction of PRF ingestion reverses ductal constriction. In this work, an experimental study was carried out with pregnant sheep, in which the animals received oral polyphenol supplementation for 14 days. Fetal echocardiography was performed along with blood and urine analysis to investigate antioxidant and anti-inflammatory biomarkers and total polyphenol (TP) urinary excretion. We found a decrease in lipid peroxidation by TBARS levels and a decrease in non-protein reduced thiols after treatment. In addition, an increase in enzymatic activities of catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) was observed. Despite that lipid peroxidation was not involved in ductal constriction, protein damage by enhanced protein carbonyls (PCO) were found. Anti-inflammatory and vasoconstrictive effects were observed by a decrease in nitrites/nitrates (NOx) in pregnant sheep after polyphenol consumption. Oxidative stress was associated to ductal constriction parameters, according to the correlations.of protein damage marker PCO to SV (r=0.629, p=0.028), VD (r=0.905, p=0.0001) and IP (r=-0.772, p=0.003). Also, SV was positively correlated to CAT (r=0.672, p=0.033) and IP negatively correlated to GPx (r=-0.629, p=0.05). Ductal constriction was also associated to the inflammatory parameter, due to the correlations of SV and DV to NOx (r=-0.853, p=0.0004 and r=-0.705, p=0.010, respectively) as well as the correlation between IP and NOx (r=0.599, p=0.039). Besides, association of both inflammatory and antioxidant mechanisms were found: NOx vs. GPx (r=-0.755, p=0.004) and NOx vs. CAT (r=-0.812, p=0.001), confirming the presence of both effects attributed to polyphenols. We report that high polyphenol intake induced fetal DA constriction in pregnant sheep followed by an increased TP excretion and alterations in inflammatory and oxidative biomarkers. These results highlight the need for a dietary orientation in late-pregnancy regarding maternal intake of foods with high polyphenol contents in light of the possible induction of ductal constriction through an anti-inflammatory action of polyphenols in exposed fetuses.

Os compostos carbonílicos (CC) são compostos altamente tóxicos. A exposição humana aos CC ocorre a partir da inalação de seus vapores, contato com a pele e ingestão através dos alimentos e geração endógena. Dentre estes CCs, podemos citar, acroleína (ACR), Glioxal (GO), Metil-Glioxal (MGO). O 2-propenal, também conhecido como acroleína (ACR). Este composto é um aldeído eletrofílico, α-β insaturado altamente reativo, incolor, que está presente no ambiente (presente no ar e na água devido à combustão incompleta de madeira, petróleo, carvão, plásticos, tabaco), em alimentos (frituras, bebidas alcoólicas), e ainda é um composto produzido endogenamente (ação de mieloperoxidases na degradação de treonina, degradação de drogas anti-câncer, lipoperoxidação de ácidos graxos poli-insaturados, especialmente no Sistema Nervoso Central- SNC). Fortes evidências (tanto in vitro quanto in vivo) tem mostrado que a ACR gera forte estresse oxidativo (principalmente por depleção de glutationa - GSH), exercendo assim forte influência no início e progressão de doenças crônicas relacionadas ao estresse oxidativo, tais como câncer, doenças neurodegenerativas, aterosclerose, diabetes. Dado a relevância do tema, recentemente a atenção da comunidade científica tem sido focada em entender como a ACR altera o estado-redox celular e principalmente procurar alternativas farmacológicas para atenuar a sua toxicidade. Dentre estas alternativas, estão os compostos com atividade antioxidante e os compostos com atividade diretamente quelante da acroleína, como compostos ricos em grupamentos tióis (SH), compostos nitrogenados (amino compostos) e compostos de ocorrência natural (ácido ascórbico, tocoferol e polifenóis). O uso de plantas medicinais pela população mundial é muito significativo e neste cenário se encaixa o guaraná amazônico (Paullinia cupana, var. Sorbilis). O seu uso tem se disseminado mundialmente principalmente nas bebidas energéticas. Adicionalmente vários estudos produzidos independentemente por diversos grupos de pesquisa sugerem ter o guaraná ação: cardiotônica e cardioprotetora, energética, atividade anti-bacteriana, antioxidante, efeito anti-obesidade, termogênico, atividade contra lesões gástricas, quimiopreventivo, anti-depressivo e anti-mutagênico. Nesta tese demonstramos pela primeira vez que: 1- o extrato de guaraná amazônico possui forte atividade antioxidante frente a várias espécies reativas; 2- atenua o decréscimo de viabilidade induzida por compostos carbonílicos (ACR, GO e MGO) aumentando a viabilidade celular e diminuindo o estresse oxidativo em experimentos com culturas de células SH-SY5Y; 3 – Exerce efeitos antioxidantes no soro de ratos sem exercer efeitos pro-oxidantes no sistema nervoso central e fígado quando administrado sozinho; 4 – Atenua de forma significativa a toxicidade e dano oxidativo induzidos pela acroleína em ratos, se mostrando como uma possível alternativa preventiva promissora para atenuar o dano oxidativo induzido compostos carbonílicos reativos. / The carbonyl compounds (CC) are highly toxic compounds. Human exposure to CC occurs from inhalation of vapors, skin contact and ingestion through food and endogenous generation. Among these CCs, such as, acrolein (ACR), Glyoxal (GO), Methyl Glyoxal (MGO). The 2-propenal, also known as acrolein (ACR) is an electrophilic, α-β unsaturated, highly, reactive aldehyde, which is present in the enviroment (in the air and the water due to the incomplete combustion of wood, petroleum, coal, plastics, tobacco), in foods (fried foods, alcoholic beverages), and produced endogenously (myeloperoxidase-induced degradation threonine, degradation of anti-cancer drugs, lipid peroxidation of polyunsaturated fatty acids, especially in the nervous system Central- CNS). Strong evidence (both in vitro and in vivo) has shown that the ACR generates marked oxidative stress (mainly depletion of glutathione - GSH), thereby exerting strong influence on the onset and progression of chronic diseases associated with oxidative stress, such as cancer, neuro-degenerative diseases, atherosclerosis, diabetes. Regarding the relevance, recently the attention of the scientific community has been focused on understanding how the ACR changes the cellular redox-state and mainly seek for pharmacological alternatives to mitigate its toxicity. Among these alternatives are compounds with antioxidant activity and compounds which can directly scavenge acrolein such as thiol (SH), nitrogen compounds (amino compounds) and naturally-occurring compounds (ascorbic acid, tocopherol and polyphenols). The use of medicinal plants for the world's population is very significant, in this scenario we have the Amazon guarana (Paullinia cupana var. Sorbilis). Its use has spread worldwide mainly in energy drinks. Additionally several independente studies suggest guarana’s action: cardiotonic and cardioprotective, energy, anti-bacterial activity, antioxidant, anti-obesity effect thermogenic, activity against gastric lesions, chemopreventive, anti depressant and anti-mutagenic. In this study, we demonstrated for the first time: 1. Amazon guarana has strong antioxidant activity against several reactive species; 2 attenuates the decrease in cabonyl compounds-induced cell viability (ACR, GO, MGO) increasing cell viability and reducing oxidative stress; 3 - exerts antioxidant effects in the serum of rats without exerting pro-oxidant effects in the central nervous system and liver when administered alone; 4 - significantly attenuates the toxicity and oxidative damage induced by acrolein in rats showing a promising preventive alternative to alleviate the oxidative damage induced by reactive carbonyls.