Antioxidant-Antidiabetic Agents and Human Health (http://www.intechopen.com/books)

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Edited by Oluwafemi Oguntibeju, ISBN 978-953-51-1215-0, 369 pages, Publisher: InTech, Chapters published February 05, 2014 under CC BY 3.0 license

DOI: 10.5772/57029

The human system employs the use of endogenous enzymatic as well as non-enzymatic antioxidant defence systems against the onslaught of free radicals and oxidative stress. Enzymatic antioxidants and non-enzymatic antioxidants work synergistically with each other, using different mechanisms against different free radicals and stages of oxidative stress. Dietary and lifestyle modifications are seen as the mainstay of treatment and management of chronic diseases such as diabetes mellitus. The major aims of dietary and lifestyle changes are to reduce weight, improve glycaemic control and reduce the risk of coronary heart disease, which accounts for 70- 80% of deaths among those with diabetes. It is also important to note that medicinal plants have been used as medicines since ancient time, and continue to play significant role even in modern medicine in management and treatment of chronic diseases. Impressive numbers of modern therapeutic agents have been developed from plants. Phytochemicals have been isolated and characterised from fruits such as grapes and apples, vegetables such as broccoli and onion, spices such as turmeric, beverages such as green tea and red wine, as well as many other sources. The WHO estimates that approximately 80% of the worlds inhabitants rely on traditional medicine for their primary health care and many medicinal plants have ethno-medical claims of usefulness in the treatment of diabetes and other chronic diseases globally, and have been employed empirically in antidiabetic, antihyperlipidemic, antihypertensive, antinflammatory and antiparasitic remedies. This book examines the role of antioxidant-rich natural products in management and treatment of diabetes and other chronic diseases.

Chapter 1 Lipid Profile, Antidiabetic and Antioxidant Activity of Acacia ataxacantha Bark Extract in Streptozotocin-Induced Diabetic Ratsby Rotimi O. Arise, Aderounmu I. Ganiyu and Oluwafemi O. Oguntibeju

Chapter 2 Oxidative Stress and Diabetic Complications: The Role of Antioxidant Vitamins and Flavonoidsby Omolola R. Ayepola, Nicole L. Brooks and Oluwafemi O. Oguntibeju

Chapter 3 Anti-Diabetic Effects of Nigerian Indigenous Plant Foods/Dietsby Elizabeth A. Udenta, Ikemefuna C. Obizoba and Oluwafemi O. Oguntibeju

Chapter 4 Some Selected Medicinal Plants with Antidiabetic Potentialsby A.A. Oyagbemi, M. Salihu, O.O. Oguntibeju, A.J. Esterhuyse and E.O. Farombi

Chapter 5 The Antidiabetic Activities of the Aqueous Leaf Extract of Phyllanthus Amarus in some Laboratory Animalsby Adeolu Adedapo, Sunday Ofuegbe and Oluwafemi Oguntibeju

Chapter 6 Antidiabetic Botanicals and their Potential Benefits in the Management of Diabetes Mellitusby Afolabi Clement Akinmoladun, Ebenezer Olatunde Farombi and Oluwafemi Omoniyi Oguntibeju

Chapter 7 Antioxidant-Rich Natural Grain Products and Human Healthby Afam I.O. Jideani, Henry Silungwe, Thakhani Takalani, Tonna A. Anyasi, Henry Udeh and Adewale Omolola

Chapter 8 Nutritional, Therapeutic, and Prophylactic Properties of Vigna subterranea and Moringa oleiferaby Victoria Adaora Jideani and Claudine Florett Diedericks

Chapter 9 Dietary Antioxidant Properties of Vegetable Oils and Nuts – The Race Against Cardiovascular Disease Progressionby Wongama Given Pantsi, Dirk Jacobus Bester, Adriaan Johannes Esterhuyse and Guillaume Aboua

Chapter 10 Plants with Hypolipidaemic Effects from Nigerian Floraby Ngozi Justina Nwodo, Charles Okeke Nnadi, Akachukwu Ibezim and Chika John Mbah

Chapter 11 Garlic and Its Effects on Health with Special Reference to the Reproductive Systemby Carlo Valente, Guillaume Aboua and Stefan S. Du Plessis

Chapter 12 Potentials of Phytotherapeutic Treatment of Erectile Dysfunctionby Guillaume Aboua, Claudine Manirafasha, Boitumelo R. Mosito, Michelle van der Linde and Stefan S. du Plessis

Chapter 13 Buchu – The Multi-Purpose Ethnomedicinally Important Specie and Its Benefits in the Reproductive Systemby Bongekile Skosana, Guillaume Aboua and Stefan S du Plessis

Chapter 14 Antioxidant -Rich Natural Products and Diabetes Mellitusby Ayodeji B. Oyenihi, Nicole L. Brooks, Oluwafemi O. Oguntibeju and Guillaume Aboua

Chapter 15 Potential Role of Parkia biglobosa in the Management and Treatment of Cardiovascular Diseasesby O.B.L. Alinde, A.J. Esterhuyse and O.O. Oguntibeju

A PPARγ, NF-κB and AMPK-Dependent Mechanism May Be Involved in the Beneficial Effects of Curcumin in the Diabetic db/db Mice Liver

Jiménez-Flores, L.M.; López-Briones, S.; Macías-Cervantes, M.H.; Ramírez-Emiliano, J.; Pérez-Vázquez, V. A PPARγ, NF-κB and AMPK-Dependent Mechanism May Be Involved in the Beneficial Effects of Curcumin in the Diabetic db/db Mice Liver. Molecules 2014, 19, 8289-8302.

Abstract

Turmeric (Curcuma longa) is a rhizomatous herbaceous perennial plant of the ginger family which has been used to treat biliary disorders, anorexia, cough, rheumatism, cancer, sinusitis, hepatic disorders, hyperglycemia, obesity, and diabetes in both Ayurvedic and Traditional Chinese Medicine. Suggested mechanisms of action include the modulation of signal transduction cascades and effects on gene expression, however they remain to be elucidated. In this study, the expression of some proteins responsible for transcription factors, inflammation, and metabolic control were evaluated by western blot in 15-week-old db/db mice livers treated with curcumin 0.75% mixed in their diet for 8 weeks. In addition, nitrosative stress was evaluated. Curcumin increased the expression of AMPK and PPARγ, and diminished NF-κB protein in db/db mice. However, it did not modify the expression of PGC-1α or SIRT1. Nitrosative stress present in db/db mice livers was determined by a unique nitrotyrosylated protein band (75 kDa) and was not reverted with curcumin. In conclusion, curcumin regulates the expression of AMPK, PPARγ, and NF-κB; suggesting a beneficial effect for treatment of T2DM complications. In order to observe best beneficial effects it is desirable to administer curcumin in the earlier states of T2DM.

Conclusions

Curcumin regulates the expression of AMPK, PPARγ, and NF-κB, but not of SIRT1 and PGC-1α in the liver of db/db mice; however, these proteins could be activated as discussed prior in the results and discussion section. The study of molecules involved in the disturbance of metabolic pathways may be employed in order to direct appropriate therapeutic strategies for T2DM complications. This study provides a basis to elucidate a possible molecular mechanism of action of curcumin in the liver. The therapeutic potential of curcumin is constrained by limited bioavailability; this could be a relative disadvantage in regards to beneficial curcumin effects. At the age of 15 weeks, the curcumin intervention on db/db mice could be too late to allow a major reversal of complications or improvement from the disease. Further studies are needed to define the ideal timing and procedure to use curcumin in T2DM.

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Câncer de mama, amoras e um novo modo de mostrar a ciência

Por Da Redação - agenusp@usp.br

Publicado em 3/dezembro/2014

Juliana Pinheiro Prado

juliana.pinheiro.prado@usp.br

Amora: segundo a literatura, potencial anti-inflamatório e anticarcinogênico

Projeto de doutorado da nutricionista Vanessa Cardoso Pires na Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF) da USP avalia a hipótese de o consumo de extrato de amora pelos pais e pelas mães diminuir o risco de desenvolvimento de câncer de mama nas futuras filhas. A pesquisa está em andamento e tem a orientação do professor Thomas Prates Ong.

Por ser rica nos compostos antocianinas e elagitaninos, os chamados polifenóis, a amora, segundo a literatura, possui um potencial anti-inflamatório, anticarcinogênico e antiproliferativo, e “foi daí que veio a ideia de verificar se há um efeito protetor na programação fetal, ou seja, se as filhas dos pais que consumiram amora teriam algum benefício”, explica a pesquisadora.

A pesquisa intitulada Efeitos do consumo materno e/ou paterno de extrato aquoso de amora preta (Rubus spp.) na suscetibilidade da prole feminina à carcinogênese mamária quimicamente induzida, apesar de ainda estar em andamento, ganhou destaque a partir da premiação do concurso Euraxess Science Slam, no qual pesquisadores têm a oportunidade de apresentar seus projetos aos seus pares e ao público em geral de forma diferente do habitual, em um ambiente alegre e descontraído.

Ao encarnar a personagem da morte em busca de emprego, Vanessa apresentou sua pesquisa por meio de uma encenação, o que lhe rendeu o primeiro lugar entre os cinco finalistas.

Vanessa apresentou a pesquisa por meio de uma encenação: primeiro lugar

Ciência vista com outros olhos

Surgido há poucos meses, o grupo GATU, cujo nome deriva da palavra tupi “nheengatu”, que significa “língua fácil de ser entendida”, é formado por Vanessa e mais dois integrantes, seus colegas do mestrado na Unifesp, Gustavo Arruda e Leonardo Parreira, e possui justamente a proposta de mostrar a ciência de uma forma diferente para as pessoas leigas, tornando-a mais palpável, dado que em geral os cientistas “falam como se as outras pessoas já tivessem um conhecimento prévio”, comenta a pesquisadora.

Assim, lançado o concurso Euraxess, o grupo se mobilizou para inscrever a pesquisa de Vanessa. Os trabalhos do grupo surgiram nas palestras que haviam planejado dar individualmente. Versando sempre sobre os assuntos acadêmico-científicos das pesquisas desenvolvidas, os pesquisadores utilizavam recursos como o storytelling, no qual o assunto abordado é desenvolvido em meio a uma história, o que permite ao espectador imergir na apresentação, despertando o seu interesse.

“A primeira vez que usei essa técnica foi em um simpósio de nutrição pediátrica no qual 80% das pessoas que estavam assistindo eram pediatras. Eu fiquei com medo porque estava trazendo uma coisa bem diferente para pessoas bastante tradicionais. Foi o momento de ver se o negócio iria pra frente. E o pessoal adorou a ideia”, relata, atribuindo o retorno positivo da plateia à interação obtida, que demonstrou o interesse do público. Muitos, inclusive, a procuraram para conversar após a exposição.

No Euraxess, pesquisadores podem apresentar seus projetos de forma descontraída

Além do storytelling, a apresentação trouxe slides nos quais não constavam palavras, mas animações, imagens e desenhos, aproximando as informações da realidade.

O grupo acredita que contextualizar e aproximar a explicação do dia-a-dia são mecanismos para atrair a curiosidade do público, especialmente porque no fim seria a isso que se prestaria a ciência.

As dificuldades, entretanto, também fazem parte da rotina dos membros do GATU em função de a ideia ser bastante inovadora no universo acadêmico. Ainda assim, Vanessa destaca a aprovação da proposta: “há uma aceitação maior entre as pessoas mais tradicionais na área do que entre as pessoas mais jovens. Acredito que porque estes estão acostumados e condicionados a respeitar as pessoas que falam mais seriamente”, conta.

Imagens: Marcos Santos / USP Imagens

Mais informações: email vanessacpires@usp.br, com Vanessa Cardoso Pires

Link:

http://www.usp.br/agen/?p=196545

Químicos da maconha: indústria farmacêutica investe em pesquisa

Cannabis, a planta medicinal mais usada no mundo, ainda é proibida no Brasil; enquanto isso, indústrias farmacêuticas européias e americanas investem muito dinheiro no desenvolvimento de fármacos a partir desta planta milagrosa. Agora, a Sociedade Britânica de Química (RSC) vai criar uma divisão para pesquisas com a cannabis.

Maconha no Lab

A planta é extremamente saudável: possui centenas de compostos medicinais e já é usada no tratamento de muitas doenças. Todavia, no Brasil, não somente o consumo é proibido, mas mesmo a pesquisa acadêmica com a planta pode dar cadeia. Desta maneira, mais uma vez, vamos ter que depender da tecnologia de outros países.

Recentemente, a justiça brasileira liberou a importação de alguns fármacos a base de maconha, que custam muito caro, pois são importados. Enquanto isso, nos US e na EUROPA, tanto o consumo vem sendo tolerado como a pesquisa acadêmica é estimulada.

Veja matéria no boletim da RSC:

http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/10/cannabis-chemists-petition-look-recognition-acs

Canal Fala Química

Link:

http://falaquimica.com/?p=1450

Astragalus membranaceus Improves Exercise Performance and Ameliorates Exercise-Induced Fatigue in Trained Mice

Yeh, T.-S.; Chuang, H.-L.; Huang, W.-C.; Chen, Y.-M.; Huang, C.-C.; Hsu, M.-C. Astragalus membranaceus Improves Exercise Performance and Ameliorates Exercise-Induced Fatigue in Trained Mice. Molecules 2014, 19, 2793-2807.

Abstract

Astragalus membranaceus (AM) is a popular “Qi-tonifying” herb with a long history of use as a Traditional Chinese Medicine with multiple biological functions. However, evidence for the effects of AM on exercise performance and physical fatigue is limited. We evaluated the potential beneficial effects of AM on ergogenic and anti-fatigue functions following physiological challenge. Male ICR strain mice were randomly assigned to four groups (n = 10 per group) for treatment: (1) sedentary control and vehicle treatment (vehicle control); (2) exercise training with vehicle treatment (exercise control); and (3) exercise training with AM treatment at 0.615 g/kg/day (Ex-AM1) or (4) 3.075 g/kg/day (Ex-AM5). Both the vehicle and AM were orally administered for 6 weeks. Exercise performance and anti-fatigue function were evaluated by forelimb grip strength, exhaustive swimming time, and levels of serum lactate, ammonia, glucose, and creatine kinase after 15-min swimming exercise. Exercise training combined with AM supplementation increased endurance exercise capacity and increased hepatic and muscle glycogen content. AM reduced exercise-induced accumulation of the byproducts blood lactate and ammonia with acute exercise challenge. Moreover, we found no deleterious effects from AM treatment. Therefore, AM supplementation improved exercise performance and had anti-fatigue effects in mice. It may be an effective ergogenic aid in exercise training. 

Conclusions

A. membranaceus (AM) has anti-fatigue activity by decreasing serum lactate and ammonia levels and increasing liver and muscle glycogen deposition, thereby promoting exercise performance in mice. Although the detailed anti-fatigue mechanisms of AM remain to be elucidated, this study provides science-based evidence to support traditional claims of anti-fatigue results with AM treatment and suggests a use for AM as an ergogenic and anti-fatigue agent.

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Article: Anti-Inflammatory Effect of Momordica Charantia in Sepsis Mice

Chao, C.-Y.; Sung, P.-J.; Wang, W.-H.; Kuo, Y.-H. Anti-Inflammatory Effect of Momordica Charantia in Sepsis Mice. Molecules 2014, 19, 12777-12788.

Abstract

Wild bitter gourd (Momordica charantia L. var. abbreviate Seringe), a common vegetable in Asia, is used in traditional medicine to treat various diseases, including inflammation. Extant literature indicates that wild bitter gourds have components that activate PPARα and PPARγ. This research probed the influence of adding wild bitter gourd to diets on inflammation responses in mice with sepsis induced by intraperitoneal injection of LPS. Male BALB/c mice were divided normal, sepsis, positive control, and three experimental groups. The latter ate diets with low (1%), moderate (2%), and high (10%) ratios of wild bitter gourd lyophilized powder. Before mice were sacrificed, with the exception of the normal group, intraperitoneal injection of LPS induced sepsis in each group; positive control group was injected with LPS after PDTC. This experiment revealed starkly lower weights in groups with added wild bitter gourd than those of the remaining groups. Blood lipids (TG, cholesterol, and NEFA) were also lower in comparison to the sepsis group, and blood glucose concentrations recovered and approached normal levels. Blood biochemistry values related to inflammation reactions indicated GOT, GPT, C-RP, and NOconcentrations of groups with added wild bitter gourd were all lower than those of the sepsis group. Secretion levels of the spleen pro-inflammatory cytokines IL-1, IL-6, and TNF-α tallied significantly lower in comparison to the sepsis group, whereas secretion levels of IL-10 anti-inflammatory cytokine increased. Expression level of proteins NF-κB, iNOS, and COX-2 were significantly inhibited. Results indicate wild bitter gourd in diets promoted lipid metabolism, reducing fat accumulation, and improving low blood glucose in sepsis. Addition of wild bitter gourd can reduce inflammation biochemical markers or indicators and pro-inflammatory cytokines in the body, hence improving the inflammation responses in mice with sepsis. 

Conclusions

Wild bitter gourd in diets facilitates lipid metabolism, reducing blood lipid concentration and body weight. Group H shows most significant results. Adding wild bitter gourd to diets of sepsis-induced mice reduced expression of proteins COX-2, iNOS, and NF-κB, all associated with inflammation. It reduced secretions of pro-inflammatory cytokines and other substances, hence improved the inflammation responses in sepsis mice. Its numerous health benefits include reducing blood lipids, improving blood glucose, and combating inflammation. In the future, with active ingredients purified, isolated, and identified, this common crop can be used clinically as nutritional supplement to improve acute endotoxin-induced septicemia.

Abbreviation

WBG Wild bitter gourd

LPS Lipopolysaccharides

COX-2 Cyclooxygenase-2

TNF-α Tumor necrosis factor-α

PGE2 Prostaglandin E2

PPARs Peroxisome proliferator-activated receptors

NO Nitric oxide

PDTC Pyrrolidinedithiocarbamic acid ammonium salt

NEFA Non-esterified fatty acid

GOT Glutamate oxaloacetate transaminase

C-RP C-reactive protein

GPT Glutamate pyruvate transaminase

PVDF Polyvinylidene fluoride

ECL Enhanced chemiluminescence

NF-κB Nuclear factor-kappaB

iNOS Inducible nitric oxide synthase

MOF Multiple organ failure

CLA Conjugated linoleic acid

STAT Signal transducers and activators of transcription

LPC Lysophosphatidylcholine

AP-1 Activator protein-1

MMPs Metalloproteinase

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Review: Rubus Fruticosus L.: Constituents, Biological Activities and Health Related Uses

Zia-Ul-Haq, M.; Riaz, M.; De Feo, V.; Jaafar, H.Z.; Moga, M. Rubus Fruticosus L.: Constituents, Biological Activities and Health Related Uses. Molecules2014, 19, 10998-11029.

Abstract

Rubus fruticosus L. is a shrub famous for its fruit called blackberry fruit or more commonly blackberry. The fruit has medicinal, cosmetic and nutritive value. It is a concentrated source of valuable nutrients, as well as bioactive constituents of therapeutic interest highlighting its importance as a functional food. Besides use as a fresh fruit, it is also used as ingredient in cooked dishes, salads and bakery products like jams, snacks, desserts, and fruit preserves. R. fruticosus contains vitamins, steroids and lipids in seed oil and minerals, flavonoids, glycosides, terpenes, acids and tannins in aerial parts that possess diverse pharmacological activities such as antioxidant, anti-carcinogenic, anti-inflammatory, antimicrobial anti-diabetic, anti-diarrheal, and antiviral. Various agrogeoclimatological factors like cultivar, environmental conditions of the area, agronomic practices employed, harvest time, post-harvest storage and processing techniques all influence the nutritional composition of blackberry fruit. This review focuses on the nutrients and chemical constituents as well as medicinal properties of different parts of R. fruticosus. Various cultivars and their physicochemical characteristics, polyphenolic content and ascorbic acid content are also discussed. The information in the present work will serve as baseline data and may lead to new biomedical applications of R. fruticosus as functional food.

Conclusions

R. fruticosus fruit is packed with numerous plant nutrients such as vitamins, minerals, anti-oxidants, and dietary fibers that are essential for human health and fitness. These compounds protect from cancer, aging, inflammation, and neurological diseases. With an increased awareness associated with potential health benefits of consuming fruits, efforts are being made to enhance fruit quality and color for consumers. It can be concluded that the wild growing blackberry fruits have a great future potential to meet nutritional demands of indigenous communities besides their therapeutic efficacy. More work is needed in identification, quantification and deciphering the bioactive constituents of fruit, seeds, flesh and peel of these berries and their impact on human health needs to be explored. Community-based trials should be conducted to validate its nutraceutical claims. The consumption of fruits, vegetables, spices, legumes and grains in Pakistan is insufficient and may be supplemented by indigenous cost-effective sources like berries. Although not a famous fruit for commercial production, it has a great production, expansion and consumption potential in Pakistan, if premium prices are paid and fruits are exploited economically. Even though various types of chemical compounds have been isolated and characterized, research reports on the bioactivity and the mechanism of action of the isolated compounds under in vivo conditions are limited. Additionally the effects of these compounds on other ailments like cancer, HIV, blood pressure, cardio-vascular disease and others, need to be investigated in detail.

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Article: Nutraceuticals: Potential for Chondroprotection and Molecular Targeting of Osteoarthritis

Molecular osteoarthritis targeting of select nutraceuticals. Research findings support the concept that nutraceuticals can be used in a complementary manner to “shoot” multiple osteoarthritis molecular targets.

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Nutraceuticals: Potential for Chondroprotection and Molecular Targeting of Osteoarthritis

Daniel J. Leong, Marwa Choudhury , David M. Hirsh, John A. Hardin, Neil J. Cobelli and Hui B. Sun

Int. J. Mol. Sci. 2013, 14(11), 23063-23085

Abstract

Osteoarthritis (OA) is a degenerative joint disease and a leading cause of adult disability. There is no cure for OA, and no effective treatments which arrest or slow its progression. Current pharmacologic treatments such as analgesics may improve pain relief but do not alter OA disease progression. Prolonged consumption of these drugs can result in severe adverse effects. Given the nature of OA, life-long treatment will likely be required to arrest or slow its progression. Consequently, there is an urgent need for OA disease-modifying therapies which also improve symptoms and are safe for clinical use over long periods of time. Nutraceuticals—food or food products that provide medical or health benefits, including the prevention and/or treatment of a disease—offer not only favorable safety profiles, but may exert disease- and symptom-modification effects in OA. Forty-seven percent of OA patients use alternative medications, including nutraceuticals. This review will overview the efficacy and mechanism of action of commonly used nutraceuticals, discuss recent experimental and clinical data on the effects of select nutraceuticals, such as phytoflavonoids, polyphenols, and bioflavonoids on OA, and highlight their known molecular actions and limitations of their current use. We will conclude with a proposed novel nutraceutical-based molecular targeting strategy for chondroprotection and OA treatment.

Conclusions

Nutraceuticals have been demonstrated to effectively suppress over activated inflammation and catabolic activity, and oxidative stress-induced deleterious responses. The suppression of inflammation and catabolic activity, in particular, are important properties of drugs targeting OA.

Current pre-clinical and clinical trial data are promising, and show that individual nutraceutical compounds exert beneficial effects on OA, such as relieving pain and improving function. Their effects on disease modification have not yet been clearly demonstrated, or are still under investigation. Based on the effectiveness and actions of these nutraceutical compounds, efficacy of using an individual compound to treat a complex and chronic disease with multiple risk factors such as OA, may be limited. Future nutraceutical-based approaches may require a combination of compounds, and the selected compounds should: exert active effects on OA targets such as inflammation and catabolism, suppress oxidative stress and relieve chronic pain, as well as exerting complementary, additive, and/or synergistic anti-arthritic effects with other compounds within the formulation. These novel nutraceutical-based compound formulations which “shoot” many of the OA molecular targets (Figure) may serve as a therapeutic strategy for a new generation of nutraceuticals in OA prevention and treatment.

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Berry Phenolics of Grapevine under Challenging Environments

Figure. Schematic structure of a ripe grape berry and pattern phenolics biosynthesis distribution between several organs and tissues (indicated by arrows). a Anthocyanins are synthetized also in the inner flesh of the teinturier varieties.

Berry Phenolics of Grapevine under Challenging Environments

António Teixeira, José Eiras-Dias, Simone D. Castellarin and Hernâni Gerós

Int. J. Mol. Sci. 2013, 14(9), 18711-18739

Abstract

Plant phenolics have been for many years a theme of major scientific and applied interest. Grape berry phenolics contribute to organoleptic properties, color and protection against environmental challenges. Climate change has already caused significant warming in most grape-growing areas of the world, and the climatic conditions determine, to a large degree, the grape varieties that can be cultivated as well as wine quality. In particular, heat, drought and light/UV intensity severely affect phenolic metabolism and, thus, grape composition and development. In the variety Chardonnay, water stress increases the content of flavonols and decreases the expression of genes involved in biosynthesis of stilbene precursors. Also, polyphenolic profile is greatly dependent on genotype and environmental interactions. This review deals with the diversity and biosynthesis of phenolic compounds in the grape berry, from a general overview to a more detailed level, where the influence of environmental challenges on key phenolic metabolism pathways is approached. The full understanding of how and when specific phenolic compounds accumulate in the berry, and how the varietal grape berry metabolism responds to the environment is of utmost importance to adjust agricultural practices and thus, modify wine profile.

Conclusions and Future Perspectives

Grapevine phenolics play distinctive roles during the development of the fruit until full maturation. Hydroxybenzoic acids may be involved in signaling, particularly in the induction of defense and stress responses, and stilbenes are effective antifungal agents. Flavonols are thought to act as UV and extreme temperature protectants, as well as free radical scavengers. The astringency role of proanthocyanidins (condensed tannins) is thought to act as a feeding deterrent to herbivorous and other insects. Anthocyanins play important roles in DNA protection and defense against photo-oxidative stress. In wine, hydroxycinnamates contribute to colour browning under oxidation in association with molecules. Also, proanthocyanidins contribute to mouthfell of red wine, as well as colour stability by forming complexes with anthocyanins that are responsible for the colour, and also contribute to the sensory attributes of wine. Important nutraceutical and pharmacologic properties have also been attributed to grape berry phenolics, including antimicrobial, anticarcinogenic and antioxidant. Several reports indicate that trans-resveratrol inhibits the proliferation of tumor cells and had a putative protection against diabetes. Their role against neurodegenerative diseases were recently postulated due to the resveratrol ability to activate the protein SIRT1 that was related to many diseases associated with aging [148]. Thus, the continued study of grape phenolics has an important basic and applied relevance.

The physiology of grapevine has already suffered from significant impacts of global climate change in recent decades. Harvest occurs sooner and sooner, although grape growers tend to wait longer for ripeness. Berry sugar content (and alcohol in the wine) tends to increase whereas phenolic and aromatic ripeness are not always achieved. Acidity tends to decrease with potential effects on wine aging capacity. Water supply is becoming shorter in many regions [149]. The site and season conditions are the most important factors that influence phenolic content of a grape cultivar. In particular, light and temperature affect to a great extent the phenolic content of the berry. These parameters are the most difficult to manage, although some viticulture practices, including strategic use of irrigation, utilization of cover crops, row orientation, trellising, and other canopy modifications may optimize plant interaction with light and temperature. Thus, the development of management strategies for optimizing grapevine phenolic composition in challenging environments is an important issue in modern viticulture. The improvement and implementation of standardized tools to quantitatively and qualitatively measure flavonoids in the grape berry is also an important research topic that could provide important developments in the future.

Although the inherent plasticity of grapevine response to environmental conditions may account for phenolic variation, several evidences introduced in this review show that phenolic profile is very dependent on the genotype. In this regard, the selection of new varieties with pleasant sensorial flavors but with improved climate tolerance may be an important investment for viticulturists and the wine industry. To address this challenge, scientists and breeders need to work together at an international level to generate knowledge about the valuable diversity, and patterns, processes and correlations with traits such as resistance and grape quality, which is the aim of the ongoing European Cost Action COSTFA1003 “East-West Collaboration for Grapevine Diversity Exploration and Mobilization of Adaptive Traits for Breeding” (2010–2013). For instance, despite the large number of studies on grape colour, there is still not a complete understanding of the genetics underlying this phenotype. In this regard, specific genes significantly associated with total skin and pulp anthocyanin were recently detected in red and rose cultivars from the Portuguese Ampelographic Collection, suggesting their involvement in anthocyanin content [150].

Important efforts have been undertaken by several research laboratories worldwide to understand and enhance the mechanisms of phenolic biosynthesis in grapevine, but this area of basic research is still widely open. Although the biosynthesis of many secondary compounds was already elucidated in some plants, the identification and characterization of specific transport steps have been published only recently, but a complete understanding of flavonoid transport and compartmentation in grape berry tissues in response to the environment is far from being elucidated. In addition, how the networks of phenolic biosynthesis are regulated and coordinated in different varieties, tissues and environments remains to be uncovered. In this regard, future investigation will involve the exploration of grapevine genetic diversity and the study of the role of specific genes or metabolic pathways in response to environmental conditions, taking advantage of the already available grapevine reference genome.

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Natural Bioactive Compounds from Winery By-Products as Health Promoters: A Review

Natural Bioactive Compounds from Winery By-Products as Health Promoters: A Review

Ana Teixeira, Nieves Baenas, Raul Dominguez-Perles, Ana Barros, Eduardo Rosa, Diego A. Moreno and Cristina Garcia-Viguera

Int. J. Mol. Sci. 2014, 15(9), 15638-15678

Abstract

The relevance of food composition for human health has increased consumers’ interest in the consumption of fruits and vegetables, as well as foods enriched in bioactive compounds and nutraceuticals. This fact has led to a growing attention of suppliers on reuse of agro-industrial wastes rich in healthy plant ingredients. On this matter, grape has been pointed out as a rich source of bioactive compounds. Currently, up to 210 million tons of grapes (Vitis vinifera L.) are produced annually, being the 15% of the produced grapes addressed to the wine-making industry. This socio-economic activity generates a large amount of solid waste (up to 30%, w/w of the material used). Winery wastes include biodegradable solids namely stems, skins, and seeds. Bioactive compounds from winery by-products have disclosed interesting health promoting activities both in vitro and in vivo. This is a comprehensive review on the phytochemicals present in winery by-products, extraction techniques, industrial uses, and biological activities demonstrated by their bioactive compounds concerning potential for human health.

Conclusions

Consumption of grapes and grape-based foods is recognized as a major contributor to the beneficial effects of the “Mediterranean Diet”. Currently, grapes and their derivatives have attracted scientific interest to confirm their applications in the development of innovative added-value products.

A relevant proportion of grapes (up to 15% of yields) is directed to the winery industry, which is linked to the production of high amounts of undesirable by-products, which include seeds, peels, and grape stems. These have been also evaluated for their content in bioactive compounds revealing that several factors, such as cultivar, agro-climatic conditions and degree of ripening, among others, are responsible for the wide variations in their phytochemical profiles. Accurate data on the biological functions of these compounds available nowadays have allowed their identification as responsible agents for multiple benefits involved in the prevention of degenerative processes through their integration into functional foods, nutraceuticals, and cosmetics. Hence, the most relevant activities attributed to bioactive phytochemicals from winery by-products are antioxidant, antimicrobial, anti-inflammatory, and anticancer [41,81,157,172]. Even though vinification residues are considered in general, a good source of bioactive compounds, the total amount of phenolics, as well as the specific profile concerning compound identity and their relative proportion, is strongly dependent on the type of residue considered. In this regard, the identification of the specific (poly)phenols of the separate winery wastes has prompted the development of more extensive panels of valorization options for these residues. Thus, recycling of winery co-products or side streams constitutes an opportunity for providing valuable materials to pharmaceutical, cosmetic, nutraceutical, and food industries, contributing to reduced costs and environmental impact linked to the disposal of these by-products in the production areas.

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Review: Recent Advances and Uses of Grape Flavonoids as Nutraceuticals

Figure. Primary grape products and byproducts and their beneficial effects on human body.

Figure. Reactive oxygen species (ROS) and their contribution to development of oxidative stress-related diseases. The presence of antioxidants may prevent diseases development by modulating damaging effects of ROS by suppressing multiple process steps.

Figure. Principal way of development and modulation of chronic inflammation-related diseases.

Recent Advances and Uses of Grape Flavonoids as Nutraceuticals 

Vasil Georgiev, Anthony Ananga and Violeta Tsolova 

Nutrients 2014, 6, 391-415 

Abstract 

Grape is one of the oldest fruit crops domesticated by humans. The numerous uses of grape in making wine, beverages, jelly, and other products, has made it one of the most economically important plants worldwide. The complex phytochemistry of the berry is characterized by a wide variety of compounds, most of which have been demonstrated to have therapeutic or health promoting properties. Among them, flavonoids are the most abundant and widely studied, and have enjoyed greater attention among grape researchers in the last century. Recent studies have shown that the beneficial health effects promoted by consumption of grape and grape products are attributed to the unique mix of polyphenolic compounds. As the largest group of grape polyphenols, flavonoids are the main candidates considered to have biological properties, including but not limited to antioxidant, anti-inflammatory, anti-cancer, antimicrobial, antiviral, cardioprotective, neuroprotective, and hepatoprotective activities. Here, we discuss the recent scientific advances supporting the beneficial health qualities of grape and grape-derived products, mechanisms of their biological activity, bioavailability, and their uses as nutraceuticals. The advantages of modern plant cell based biotechnology as an alternative method for production of grape nutraceuticals and improvement of their health qualities are also discussed. 

Conclusions 

Grape and grape products should be promoted in our daily diet not only as a nutrient, but as a healthy food as well. Currently, a growing number of researchers are focusing on the biological activities of grape and grape products as prospective sources of valuable nutraceuticals. Numerous studies have strongly suggested that the inclusion of grapes and grape products as supplements in our daily intake of foods may generate significant health benefits. However, to achieve beneficial therapeutic effects, most of these phytochemicals must be used in a strict dose-dependent manner. Bioavailability in in vivo conditions is a key issue to be resolved for establishing the level of therapeutic blood concentrations of grape flavonoids. Therefore, more studies are needed in this area. 

Future development of new renewable sources, such as in vitro cell systems that can continuously produce highly purified grape flavonoids is essential and can be broadly applicable. 

Link for the article: 

http://www.mdpi.com/2072-6643/6/1/391

Article: Hepatoprotective and Antioxidant Potential of Organic and Conventional Grape Juices in Rats Fed a High-Fat Diet

Hepatoprotective and Antioxidant Potential of Organic and Conventional Grape Juices in Rats Fed a High-Fat Diet

Iselde Buchner, Niara Medeiros, Denise dos Santos Lacerda, Carlos Augusto B. M. Normann, Tanise Gemelli, Paula Rigon, Clovis Milton Duval Wannmacher, João Antônio Pegas Henriques, Caroline Dani and Cláudia Funchal.

Antioxidants 2014, 3(2), 323-338 

Abstract

The objective of this study was to investigate the antioxidant and hepatoprotective effect of the chronic use of conventional (CGJ) or organic (OGJ) grape juice from the Bordeaux variety grape on oxidative stress and cytoarchitecture in the liver of rats supplemented with a high-fat diet (HFD) for three months. The results demonstrated that HFD induced an increase in thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS), catalase (CAT) activity and 2′,7′-dihydrodichlorofluorescein (DCFH) oxidation and a decrease in sulfhydryl content and superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx) activities. HFD also induced hepatocellular degeneration and steatosis. These alterations were prevented by CGJ and OGJ, where OGJ was more effective. Therefore, it was concluded that HFD induced oxidative stress and liver damage and that the chronic use of grape juice was able to prevent these alterations.

Conclusions 

Taken together, HFD induced lipid peroxidation, compromised the non-enzymatic and enzymatic antioxidant defenses, increased the levels of reactive species and induced hepatocellular degeneration and steatosis in the liver of rats. Considering that grape juice, a complex mixture rich in polyphenol content and vitamins, was able to prevent these alterations, we speculate that regular intake of grape products could be considered an adjuvant in the therapy of patients with metabolic and hepatic diseases. 

Complete article: 

http://www.mdpi.com/2076-3921/3/2/323

Revista Agriculturas, v.11, n.3, 2014

http://aspta.org.br/wp-content/uploads/2014/12/Agriculturas_V11N3_completa.pdf

Azeite extravirgem: quanto tempo dura na prateleira?

Trabalho inédito analisou a durabilidade do sabor e aroma de óleos de oliva. As características organolépticas vem dos compostos voláteis, que surgem pela oxidação enzimática de ácidos graxos presentes no líquido.

De acordo com os autores, estes compostos ainda estavam presentes após 18 meses de prateleira; todavia, outros compostos indesejáveis também surgiram, tal como os aldeídos heptanal e pentanal.

A conclusão é de que o armazenamento muda o sabor do óleo extravirgem.

Veja artigo em: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejlt.201400231/full

Canal Fala Química

Link:

http://falaquimica.com/?p=1712

Consumo diário recomendado de frutas e hortaliças

Princípios que orientaram a elaboração do guia alimentar para a população brasileira

The Importance of Crop Wild Relatives

Agricultural biodiversity is key for resilient family farms

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Uso de adoçante não garante emagrecimento

por Redação JC

Pesquisa de nutricionista da FSP mostra que 25% dos usuários substituem o açúcar, mas mantém um estilo de vida sedentário (Infográfico: Arthur Aleixo)

A utilização inadequada de adoçantes e alimentos dietéticos pode não resultar na perda de peso, especialmente sem uma mudança apropriada na dieta e sem a prática da atividade física. Essa é a conclusão dos estudos feitos pela nutricionista e pesquisadora Ana Paula Gines, da Faculdade de Saúde Pública (FSP).

Ela participou de uma pesquisa inicial que visava verificar os resultados da substituição do açúcar pelo adoçante. Nela, foi verificado que a utilização do adoçante à base de sucralose foi a que obteve melhores resultados quanto ao sabor e textura.

A segunda pesquisa visava identificar o consumidor de adoçante e o que o leva a consumi-lo. Os resultados apontam que o principal público são as mulheres, entre 40 e 59 anos, que praticam atividade física de duas a três vezes por semana. Cerca de 25% da população analisada, no entanto, consome o adoçante mas mantém uma vida sedentária.

Segundo Ana, “bastante gente só troca o açúcar pelo adoçante, mas não pratica atividade física”. Em sua maioria, o público que se encaixa nesse quadro está acima do peso e quer emagrecer. A pesquisadora também aponta que eles têm dificuldades em controlar sua massa corporal, especialmente porque não fazem alterações na dieta além da substituição do açúcar. “Há um risco de a pessoa achar que, porque está consumindo adoçante, não precisa mais se preocupar com nada, pois a menor ingestão de caloria provocará o emagrecimento. Na realidade, é preciso se preocupar com a alimentação como um todo”.

O grupo que mais utiliza o adoçante é o de diabéticos. “A doença aumenta em 3 vezes as chances de consumi-lo”, afirma a pesquisadora. “Trata-se de uma estratégia de controle da glicemia”. Porém, identificou-se que muitos diabéticos não praticam atividade física, alterando apenas o consumo de açúcar. Ana comenta que o sedentarismo é prejudicial tanto para os diabéticos quanto para os que querem perder peso, e que a prática da atividade física deve ser sempre acompanhada por um profissional de educação física. “O ideal é aliar a troca pelo adoçante com a atividade física”.

UTILIZAÇÃO

Os benefícios do adoçante resultam do fato de que ele adoça muito mais que o açúcar. A sucralose, por exemplo, adoça 600 vezes mais. Assim, uma menor quantidade do produto é necessária, consumindo-se menos calorias. Em uma xícara de café, por exemplo, na qual se usaria cerca de duas colheres pequenas de açúcar, utiliza-se por volta de três ou quatro gotas de adoçante.

A pesquisadora comenta, porém, que o que leva as pessoas a consumi-lo é “querer economizar calorias” para depois poder consumir outros alimentos calóricos. “Não adianta a pessoa ir na lanchonete e pedir hambúrguer, batata e sobremesa com um refrigerante diet. A troca pelo adoçante foi feita, mas não houve uma mudança na dieta como um todo. Dessa forma, não há perda de peso”. Ana complementa que “é preciso não só a troca, mas outras medidas como a redução no consumo de gorduras e a atividade física”.

Outro aspecto importante detectado na pesquisa é que muitas pessoas não contam as gotas na hora de utilizar o produto, e sim “esguicham”. Assim, perde-se a noção do quanto se consome. Ana recomenda que aqueles que se encontram nesse quadro tentem diminuir o consumo, pois o ideal seria não precisar do produto. “O correto é consumir suco e café sem adoçar, por exemplo, mas nós brasileiros gostamos do sabor do doce”. Ela complementa que “o ideal é contar as gotas”

São feitos com a ausência total de uma determinada substância. No caso do diet sem açúcar, o produto ausente é especificamente o açúcar. Existem, porém, produtos diets em glúten e em proteína, por exemplo.

Outro aspecto importante é que nem todo produto diet tem redução de calorias. Isso porque o açúcar no alimento tem outras funções que não só o gosto, como a textura, por exemplo. Nos alimentos em que ele é substituído pelo adoçante, é preciso usar outros ingredientes para conferirem as características que o açúcar proporcionaria. No caso do chocolate, coloca-se mais gordura. Por isso, os chocolates diet acabam sendo mais calóricos do que os com açúcar. A pesquisadora, por essa razão, alerta sobre a importância de sempre olhar a tabela nutricional e os ingredientes dos produtos.

por THAIS FREITAS DO VALE

Link:

http://www.jornaldocampus.usp.br/index.php/2014/11/uso-de-adocante-nao-garante-emagrecimento/

Meditação ameniza estresse na área da saúde

por Redação JC

Fonte: FreePick.com

A área da saúde está entre os campos de trabalho mais intensos. Os níveis de estresse entre enfermeiros é frequentemente maior do que entre membros das forças armadas. Em um estudo realizado de 2007 a 2012, na Fundação South Warwickshire do Reino Unido, a pontuação dos profissionais de enfermagem em uma escala de avaliação do estresse foi 1,5 vezes maior que a média de soldados após passarem por traumas em zonas de guerra. A Síndrome de Burnout, ou de estafa profissional, também é bastante presente na medicina, em especial nas Unidades de Tratamento Intensivo (UTIs). A síndrome é caracterizada por uma combinação de exaustão profissional, falta de realização pessoal no trabalho e despersonalização. Esse último fenômeno se dá quando, pela instabilidade emocional, o profissional se torna frio e distante de colegas e pacientes.

A gravidade da situação mostra que novas formas de gerenciar o estresse do dia a dia são extremamente necessárias. O programa de Redução do Estresse e Desenvolvimento da Empatia na Medicina (Redemed) se apresenta como uma alternativa possível. Desenvolvido pelo Instituto Visão Futuro e oferecido em parceria com o Departamento Científico da Faculdade de Medicina, o programa já teve duas turmas em São Paulo, com a próxima prevista para março de 2015. O Redemed estreia também na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, no dia 5 de novembro.

O curso se baseia em pesquisas neurocientíficas e em áreas como a psiconeuroimunologia e a neurobiologia interpessoal, e tem sido ministrado por Emmanuel Burdmann, professor associado de nefrologia,e por Susan Andrews, fundadora do Visão Futuro, psicóloga e antropóloga pela Universidade Harvard e autora do livro “O stress a seu favor”. Parte do curso tem como objetivo aprender a diferenciar o estresse “bom” do “ruim”.

Em situações de crise e tensão, o corpo libera o hormônio cortisol. Ele nos coloca em um estado de atenção e vigilância, que teve função evolutiva essencial para a sobrevivência da espécie humana. Quando a reação natural do corpo se dá em excesso, ou em situações nas quais não há ameaça real, como nos transtornos de ansiedade, por exemplo, é que o estresse passa a fazer mal. Identificar esses limites é parte importante do gerenciamento do estresse.

O Redemed tem como base a meditação para o desenvolvimento de inteligência emocional. Susan Andrews conta que as técnicas ensinadas no curso têm como base a chamada “resposta de relaxamento”, conceito criado pelo cardiologista Herbert Benson, professor de Harvard e um dos grandes pioneiros no estudo científico da meditação. “Essas técnicas diminuem a atividade do sistema nervoso simpático, proporcionam controle mais adequado da reação de estresse e aumentam o foco mental”, conta a psicóloga.

Estudos de neuroimagem da Universidade da Califórnia de Los Angeles mostraram, por exemplo, que a meditação é capaz de aumentar a quantidade de substância cinzenta no cérebro, o que pode ajudar a explicar por que os adeptos da prática desenvolvem um grande controle sobre suas emoções. Além disso, o limiar de resistência a dor torna-se maior: segundo um estudo publicado no periódico Psychosomatic Medicine, ela se torna 18% mais suportável. “Pelas avaliações dos médicos que participaram como alunos no curso anterior, [as técnicas] funcionam”, afirma Susan, que compartilha que uma das ex-alunas sentiu efeitos positivos na capacidade de se concentrar ao meditar antes de começar um plantão.

O Redemed se dedica também à estimular a empatia na prática médica. “Pesquisas realizadas nos EUA mostraram que a falta de empatia dos médicos pode levar a tratamento ineficiente, aconselhamento ignorado e insatisfação do paciente”, diz Susan, que acrescenta que a probabilidade de que o paciente aceite as recomendações médicas, mesmo quando se trata de mudanças amplas no estilo de vida, aumenta quando a abordagem é mais empática.

Para medir a eficácia do programa, os alunos participam de uma pesquisa que inclui questionários sobre níveis de estresse, empatia e qualidade de vida. Além disso, são medidas as quantidades de citosina no sangue, antes e depois do programa. Essas substâncias são responsáveis pela comunicação no sistema imunológico, determinam a intensidade das respostas de defesa do corpo e participam também da resposta inflamatória do sangue. Sua produção aumenta por conta do estresse e quantidades equilibradas de citosina após o curso podem ser um indicativo importante do sucesso do programa.

por ANA CAROLINA LEONARDI

Link:

http://www.jornaldocampus.usp.br/index.php/2014/11/meditacao-ameniza-estresse-na-area-da-saude/

Pesquisa utiliza peptonas de soja para produção de ácido hialurônico

Jornal da Unicamp

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Campinas, 25 de agosto de 2014 a 31 de agosto de 2014 – ANO 2014 – Nº 603

Objetivo é chegar a um produto mais puro, para atender às indústrias farmacêutica e de cosméticos 

Texto: MANUEL ALVES FILHO 

Fotos: Antonio Scarpinetti 

Edição de Imagens: Diana Melo 

Pesquisa desenvolvida para a dissertação de mestrado do engenheiro químico Rhelvis de Campos Oliveira, defendida na Faculdade de Engenharia Química (FEQ) da Unicamp, investigou o uso de peptonas de soja como fontes de nitrogênio para a produção, via processo fermentativo, de ácido hialurônico (AH). O AH é um polímero natural presente nos tecidos humano e animal. Entre suas funções estão lubrificar as articulações e hidratar intensamente a pele. Por causa dessas propriedades, é utilizado pela indústria farmacêutica e de cosméticos. “Os resultados que obtivemos em laboratório foram muito promissores”, afirma o autor do trabalho, que foi orientado pela professora Maria Helena Andrade Santana.

De acordo com o pesquisador, o AH é um polissacarídeo muito utilizado na área médica. A massa molar e o grau de pureza desse ácido são parâmetros importantes para definir o seu valor agregado e também o tipo de aplicação. Oliveira destaca que as principais fontes de AH são a crista do galo e o cordão umbilical humano. Mais recentemente, o AH também tem sido produzido comercialmente por fermentação. “Ocorre que as fontes animais contêm proteínas e outros compostos indesejáveis que são extraídos junto com o ácido e que podem causar reações imunogênicas. Por isso, o AH de fonte animal necessita de uma purificação muito mais rigorosa”, explica Oliveira.

Já o AH de origem microbiana, prossegue o pesquisador, é mais puro, porém as indústrias farmacêutica e de cosméticos estão requerendo a substituição dos compostos de origem animal no meio de cultura por compostos de origem vegetal, de modo a utilizarem o ácido como matéria-prima de seus produtos. “Daí a importância de investigarmos fontes vegetais de nitrogênio para serem usadas no processo de produção”, diz o autor da dissertação. É nesse ponto que entram as peptonas de sojas. No caso do estudo desenvolvido por Oliveira, foram utilizados dois tipos comerciais.

A principal diferença entre as peptonas foi a concentração de aspartato, glutamina e glutamato. “Por causa dessa diferença, nós resolvemos classificar as peptonas de ‘rica em AGG’ e ‘pobre em AGG’. A primeira também é rica em aminoácidos livres, enquanto na segunda os aminoácidos estão na forma peptídica”. Uma das conclusões a que o pesquisador chegou a partir dos ensaios feitos em laboratório foi de que o AH produzido a partir da proteína rica em AGG tem massa molar 100 vezes maior que o produzido a partir da proteína pobre em AGG.

Quanto ao rendimento, foi constatado que o AH obtido da peptona pobre em AGG, que tem massa molar reduzida, apresentou um rendimento muito superior à outra. “Ou seja, embora dê origem a um produto de baixa massa molar, essa última compensou tal desvantagem com uma maior produtividade. Portanto, a produção e a massa molar do AH podem ser controlados pelo tipo de peptona de soja usada no processo”, esclarece. Oliveira.

Ademais, as peptonas de soja apresentaram uma concentração reduzida de proteína e peptídeos em relação às fermentações realizadas com outras fontes de nitrogênio, como extrato de levedura, proteína do leite e peptona de batata. “Ou seja, obtivemos um produto mais puro, o que facilita o processo de purificação”, acrescenta Oliveira. Em relação outras propriedades dessas peptonas, o estudo concluiu que a rica em AGG tem a capacidade de estimular a produção de biomassa, enquanto a pobre em AGG proporciona a produção de AH.

Nesse ponto, o autor da dissertação abre parênteses para explicar que embora o AH seja útil em toda a faixa de massa molar, as aplicações são diferentes. O AH de alta massa molar normalmente é aplicado em cirurgias oftalmológicas, para repor o humor vítreo, gel aquoso situado entre o cristalino e a retina, ou em procedimentos cirúrgicos ortopédicos, com o propósito de normalizar as concentrações do ácido no fluido sinovial, cuja função é proteger as articulações. Já o segundo atua como regenerador celular e auxilia no processo de cicatrização, favorecendo o tratamento de feridas. Além disso, contribui para evitar a morte celular, pois tem propriedade antiapoptótica.

Oliveira adianta que pretende dar continuidade à pesquisa com o AH no seu doutorado. Ele ainda não definiu, porém, que abordagem dará ao estudo. “Uma possibilidade é concentrar a pesquisa nos efeitos da transferência de oxigênio ao meio de cultura, já que o micro-organismo usado é altamente aeróbio. Por outro lado, o excesso de oxigênio pode produzir estresse ao micro-organismo e aumentar a produção de ácido hialurônico como um mecanismo de proteção”, exemplifica o engenheiro químico, que contou com bolsa de estudo concedida pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), agência de fomento ligada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI).

Linha de pesquisa

Devido à sua importância, o ácido hialurônico é tema de uma linha de pesquisa coordenada pela professora Maria Helena Andrade Santana, da FEQ, sob diferentes perspectivas nos campos da produção e das aplicações. Em relação à produção, o grupo tem investigado os efeitos de várias condições de estresse ao micro-organismo, tais como estresse ácido e de glicose, para ficar em dois exemplos. Já os estudos voltados às aplicações estão concentrados no desenvolvimento de processos de produção de nanopartículas e filmes, de encapsulação de compostos bioativos e de fabricação de scaffolds (suporte tridimensional) para uso em medicina regenerativa.

Uma das abordagens está sendo realizada atualmente pela estudante de pós-doutorado Patrícia Severino. Ela está desenvolvendo um filme adesivo para ser usado em pacientes que desenvolvem mucosite oral, em decorrência do tratamento de câncer de cabeça por radio e quimioterapia. Patrícia explica que o filme é uma espécie de gel composto por AH e quisotosana, fibra extraída do exoesqueleto de alguns crustáceos e que tem propriedades antimicrobianas. O material contém nanocapsulas que abrigam dois tipos de fármacos: um anestésico e um antibiótico.

Depois de colocado na boca da pessoa, o filme libera os medicamentos, em períodos distintos, para combater os sintomas da mucosite oral. “O objetivo é que o anestésico seja liberado rapidamente, para combater as dores, e que o antibiótico seja liberado de forma mais lenta, para combater micro-organismos que agem no local”, detalha a pesquisadora. De acordo com ela, o filme contendo as nanopartículas está praticamente pronto. “Faltam alguns pequenos ajustes. Uma das questões a serem solucionadas é a adequação do pH do material”, diz.

A pós-doutoranda acrescenta que parte do trabalho está sendo feita em colaboração com pesquisadores da Universidade de Sorocaba (Uniso) e do Hospital da Pontifícia Universidade Católica também de Sorocaba. Conforme Patrícia, esses cientistas já estão fazendo testes clínicos (em humanos) com o filme contendo um tipo de formulação. “A formulação com a qual eu estou trabalhando deve começar a ser testada clinicamente somente no próximo ano”, adianta. Outra orientanda da professora Maria Helena, a doutoranda Andrea Shimojo, está pesquisando a fabricação de scaffolds de AH autorreticulados (sem a utilização de qualquer outro produto químico) ou em associação com a quitosana.

Em ambos os casos, os scaffolds são produzidos na forma de esponjas, cujas aplicações previstas são na cicatrização de feridas crônicas e em cirurgias ortopédicas. Esses scaffolds, tanto na forma de esponja quanto na de nanopartículas, também estão sendo estudados para a proliferação de células mesenquimais (tipo de célula-tronco), para aplicação em medicina regenerativa. Esse trabalho está sendo desenvolvido em colaboração com a Faculdade de Ciências Médicas (FCM) da Unicamp. Dentro da interdisciplinaridade que essas aplicações demandam, a grande contribuição da engenharia química está, conforme a professora Maria Helena, no desenvolvimento de processos de produção escalonáveis voltados à aplicação no setor industrial, gerando assim novos produtos.

O ácido hialurônico foi identificado em 1934. Ele está presente em diversas partes do corpo humano e também dos animais. Em 1949, descobriu-se que a crista do galo contém essa substância em grandes concentrações. O AH tem sido usado tanto pela indústria farmacêutica quanto pela de cosméticos. Ele é utilizado na composição de vários medicamentos, como colírios, pomadas cicatrizantes e produtos para o tratamento da artrose.

Publicação

Tese: “Estudo da produção de ácido hialurônico utilizando peptona de soja”

Autor: Rhelvis de Campos Oliveira Orientadora: Maria Helena Andrade Santana Unidade: Faculdade de Engenharia Química (FEQ) Financiamento: CNPq

Link:

http://www.unicamp.br/unicamp/ju/603/pesquisa-utiliza-peptonas-de-soja-para-producao-de-acido-hialuronico

Técnica detecta aflatoxinas no amendoim em minutos

Jornal da Unicamp

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Campinas, 15 de setembro de 2014 a 21 de setembro de 2014 – ANO 2014 – Nº 606

Pesquisadores da FCM também identificam resveratrol, substância que previne o infarto 

Texto: EDIMILSON MONTALTI 

Fotos: Antoninho Perri 

Edição de Imagens: Diana Melo 

Uma combinação das técnicas de Ionização por Dessorção a Laser em Placa de Sílica Impressa (da sigla em inglês, SPILDI) associada à Espectrometria de Massas por Imagem (MSI), permitiu a pesquisadores do Laboratório Innovare de Biomarcadores, da Faculdade de Ciências Médicas (FCM) da Unicamp, identificarem, simultaneamente e em minutos, a presença de aflatoxinas e resveratrol no amendoim. 

As aflatoxinas podem desencadear o câncer e outras doenças. Já o resveratrol pode prevenir o infarto e radicais livres.

A técnica é inédita no mundo e foi publicada na revista PLoS One. A pesquisa foi conduzida pelo farmacêutico Diogo Noin de Oliveira, aluno de pós-graduação do programa de fisiopatologia médica da FCM da Unicamp e tem apoio da Fapesp e da Capes.

Participam também do estudo a bióloga Monica Siqueira Ferreira e Jeany Delafiori, aluna de iniciação científica do curso de Farmácia. A orientação é do professor Rodrigo Ramos Catharino, do curso de Farmácia da Unicamp.

“É uma propriedade da sílica a adsorção de compostos – é como uma xilogravura em baixo relevo. Em menos de cinco minutos, é possível analisar os componentes presentes na pele e polpa do amendoim, ao passo que se fosse com a técnica tradicional, isso levaria horas”, explica Diogo Noin de Oliveira.

O amendoim é altamente consumido no Brasil. De acordo com dados da Associação Brasileira da Indústria de Chocolates, Cacau, Amendoim, Balas e Derivados (Abicab), o setor de amendoim alcançou, em 2013, uma produção equivalente a 192 mil toneladas. A exportação e o consumo do amendoim apresentaram crescimento de 7,9% e 4,9%, respectivamente.

Com a utilização da placa de gel de sílica, a coleta das amostras pode acontecer tanto no campo quanto nos depósitos, indústrias de processamento, supermercados ou até na casa do consumidor. De acordo com os pesquisadores da Unicamp, entre a preparação das amostras e o resultado final, em 15 minutos é possível mostrar o nível de contaminação do amendoim e seus derivados.

“Esta nova abordagem para detecção de substâncias diretamente sobre a superfície do amendoim tem provado ser um método rápido e reprodutível para outros grãos e sementes. Sem extensas etapas de preparação da amostra e sem o emprego de solventes orgânicos, esta técnica apresenta grande compromisso com as tendências de química verde. E a metodologia tem um alto nível de confiabilidade”, disse Rodrigo Ramos Catharino.

Para o estudo realizado na Unicamp, os pesquisadores coletaram seis amostras de sacos de amendoim cru de uma mesma espécie, vendidos em lojas de supermercado em Campinas, São Paulo. Os sacos foram devidamente armazenados em um armário, livre de luz e a 25° C. As amostras foram utilizadas após um ano, a partir da data de expiração da validade.

A pele do amendoim foi removida e a semente (polpa) foi cortada com uma lâmina de aço inoxidável para se obter fatias finas de aproximadamente um milímetro. As amostras – pele e polpa –foram pressionadas contra duas placas de sílica durante cinco minutos.

Em seguida, as placas foram colocadas num instrumento de espectrometria de massas por imagem e submetidas a um laser ultravioleta de nitrogênio (leia texto nesta página). Os dados espectrais das amostras obtidos foram submetidos à análise estrutural, com confirmações através do software Mass Frontier.

Como as experiências foram conduzidas com a pele e a polpa do amendoim, a distribuição espacial das moléculas foi comparada em ambas as regiões. Pela nova técnica, foi possível aos pesquisadores identificarem a presença de quatro tipos de aflatoxinas no núcleo do amendoim: B1, B2, G1 e G2. Eles também encontraram na pele do amendoim a presença de grande quantidade de resveratrol – até mais que na uva.

“A análise de aflatoxinas é extremamente relevante em termos de saúde pública por causa de seus efeitos cancerígenos e hepatotoxicidade. A localização da molécula do resveratrol é também importante para a saúde e nutrição humana, uma vez que ele é benéfico”, disse Rodrigo Ramos Catharino.

Micotoxinas e resveratrol

As micotoxinas são elementos tóxicos originárias de fungos que, sob certas condições de umidade, oxigênio e temperatura, se desenvolvem em produtos agrícolas e alimentos. Elas são estáveis e resistentes ao calor, portanto, difíceis de serem eliminadas. Uma das principais micotoxinas é a aflatoxina.

A aflatoxina é responsável pela contaminação dos grãos de milho, trigo e, principalmente, do amendoim e seus derivados. Os efeitos da aflatoxina são cumulativos e podem provocar cirrose, câncer no fígado, hemorragia nos rins, hepatite do tipo B e lesões na pele. Além disso, os produtos do seu metabolismo reagem com o DNA do organismo, em nível celular, interferindo no sistema imunológico reduzindo, assim, a resistência a doenças.

No caso específico do amendoim, a contaminação pode ocorrer em qualquer uma das diversas etapas do processo produtivo, desde a colheita até o comércio. Outra característica da contaminação por aflatoxina é que apenas um grão pode contaminar todo um lote de produção.

“As aflatoxinas não são destruídas com o processo térmico. Não adianta torrar o amendoim; elas são estáveis à temperatura. Na paçoca e pé-de-moleque vai existir aflatoxina”, disse Catharino.

Em contrapartida, os pesquisadores descobriram que o amendoim possui um grande quantidade de resveratrol – um polifenol encontrado principalmente na película e sementes de uva e no vinho tinto. Estudos parecem indicar que o resveratrol pode ajudar a diminuir os níveis de colesterol ruim (LDL) e aumentar os níveis de colesterol bom (HDL).

“Descobrimos que a pele do amendoim também é riquíssima em resveratrol. Numa mesma análise, pudemos ver a presença das duas substâncias – para bem e para o mal”, disse Diogo.

De acordo com os pesquisadores, todas as micotoxinas são metabolização de fungos. “É um processo natural de defesa”, disse Catharino. Um único esporo do fungo pode desencadear a contaminação e o principal fator que contribui para isso é a umidade.

“Ao comprar amendoim, o consumidor deve observar nem tanto o prazo de validade, mas sim o acondicionamento do produto, se ele não está próximo ao chão ou lugares úmidos. Além disso, a forma como ele guarda o produto em casa vai garantir a segurança alimentar”, disse Diogo.

“Não vamos conseguir viver 100% livres de micotoxinas. E nesse balanço, o resveratrol é o inverso. Por isso, não podemos dizer que o amendoim faz mal. Com essa pesquisa, queremos deixar o consumidor consciente do que ele está comprando e consumindo”, disse Catharino.

Placa de sílica ‘prende’ moléculas

A Espectrometria de Massas por Imagem (MSI) pode ser baseada, dentre diversas abordagens, em Ionização por Dessorção a Laser (LDI) na qual se utiliza um feixe de laser ultravioleta para ionizar moléculas (torná-las carregadas eletricamente). Nessa técnica, a amostra pode ser misturada ou coberta por uma matriz – no caso da pesquisa, a placa de sílica foi utilizada como esse suporte para “prender” as moléculas.

Cada disparo de laser propicia rápida ionização e vaporização da amostra, levando-a para o estado gasoso. Em seguida, ela é enviada à parte ótica do equipamento para ser analisada.

“É como pegar um gigante, jogá-lo no ar e, em suspensão, ver todas as partes que o constituem. Isso é o que a LDI faz com as moléculas, sejam elas grandes ou pequenas”, explica Diogo.

A MSI é uma técnica relativamente simples e multifuncional para identificar a distribuição espacial (bidimensional e, por vezes, tridimensional) de compostos em qualquer amostra física. Essa técnica pode ser adaptada a vários tipos de ionização. No caso da LDI, o princípio é muito simples: um feixe de laser é disparado em toda a extensão da amostra e produz um espectro de massas em determinado local que pode ser entendido como um “pixel”, que forma a imagem química final.

Publicação

Artigo: “Rapid and simultaneos in situ assessment of aflatoxins and stilbenes using Silica Plate Imprinting Mass Spectrometry Imaging”

Autores: de Oliveira, DN, Ferreira MS, Catharino RRRevista: PLoS ONE 9(3): e90901 Financiamento: Fapesp e Capes

Link:

http://www.unicamp.br/unicamp/ju/606/tecnica-detecta-aflatoxinas-no-amendoim-em-minutos