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Title: Atividade antioxidante e neuroprotetora dos sucos de laranja Citrus sinensis L. Osbeck (Bahia e Cara Cara) no modelo Caenorhabditis elegans
Authors: Caland, Ricardo Basílio de Oliveira
Keywords: Produtos naturais;Estresse oxidativo;Longevidade;Mal de Alzheimer e doença de Huntington
Issue Date: 21-Jun-2019
Citation: CALAND, Ricardo Basílio de Oliveira. Atividade antioxidante e neuroprotetora dos sucos de laranja Citrus sinensis L. Osbeck (Bahia e Cara Cara) no modelo Caenorhabditis elegans. 2019. 119f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: O suco de laranja Citrus sinensis L. Osbeck é considerado uma excelente fonte alimentar de vários compostos bioativos com propriedades benéficas para a saúde humana devido ao seu alto teor de flavonoides, carotenoides, açúcares, minerais e fibras. Alguns estudos epidemiológicos e de intervenção forneceram evidências para apoiar a correlação inversa entre o consumo de suco de laranja e a ocorrência de doenças cardiovasculares e câncer. Neste estudo, utilizamos duas variedades de laranjas, naturalmente enriquecidas, originadas através de mutação espontânea, denominadas Bahia e Cara Cara. Essas laranjas possuem alto teor de vitamina C e flavonoides, no entanto, a laranja Cara Cara se diferencia por também ser rica em carotenoides (fitoeno, fitoflueno, licopeno e βcaroteno). Considerando que o dano oxidativo e o aumento da neuroinflamação estão criticamente relacionados com a patogênese e a perda neuronal em doenças neurodegenerativas, o efeito neuroprotetor de alguns componentes da laranja tem sido de interesse específico na busca de tratamentos eficazes para essas doenças. Contudo, ainda existe carência de estudos in vivo para mostrar os efeitos terapêuticos do suco de laranja em sua forma integral e completa, tendo em vista que de forma isolada seus compostos já demostraram possuir efeitos antioxidantes e neuroprotetores positivos. Nesse contexto, utilizamos o nematodo Caenorhabditis elegans que é um organismo modelo amplamente estabelecido para estudos de comportamento, fisiologia e genética animal. Este trabalho teve com objetivo avaliar e comparar os efeitos antioxidantes, neuroprotetores e as alterações fisiológicas relacionadas ao envelhecimento do tratamento com os sucos de laranja pasteurizados Bahia e Cara Cara no modelo C. elegans. Para a realização dos experimentos, os animais foram sincronizados no estágio larval L1 e tratados a 20 ºC em placas de Petri com meio de crescimento sólido nematoide (NGM), com diferentes concentrações de suco de laranja Bahia ou Cara Cara, semeados com Escherichia coli OP50 ou E. coli HT115. O tratamento com os sucos de laranja proporcionou efeitos antioxidantes positivos no C. elegans como: redução nos níveis endógenos de espécies reativas de oxigênio (ERO), aumento da sobrevivência em condições padrão e de estresse oxidativo e aumento na expressão dos genes repórteres antioxidantes - glutamil cisteína sintetase (gcs-1), glutationa-S-transferase (gst-4) e superóxido dismutase (sod-3) e da chaperonina hsp-16.2. Em relação aos efeitos neuroprotetores, foi observado que o tratamento com laranja retarda o perfil de paralisia induzido pela super-expressão do peptídeo A𝛽1- 42 no músculo do modelo C. elegans para o Mal de Alzheimer e diminui a agregação poliglutamínica no modelo C. elegans para a doença de Huntington. Para investigar se as vias de sinalização de resposta ao estresse desempenhariam um papel importante nos efeitos dos sucos, foram realizados ensaios de quantificação de ERO, resistência ao estresse oxidativo, expressão de gst4::GFP, paralisia e longevidade em animais com knockdown para os fatores de transcrição SKN-1, DAF-16 e HSF-1 através de RNA de interferência (RNAi). Os resultados mostraram que os efeitos proporcionados pelo tratamento com os sucos de laranja Bahia e Cara Cara foram dependentes principalmente dos fatores de transcrição SKN-1 e DAF-16, com destaque para SKN-1. Em relação às alterações fisiológicas relacionadas ao envelhecimento, o tratamento aumentou o tempo de vida, os movimentos corporais e a taxa de batimentos faríngeos. Concluimos que os tratamentos com os sucos de laranja proporcionaram excelentes efeitos antioxidantes, neuroprotetores e ainda foram capazes de melhorar parâmetros fisiológicos relacionados ao envelhecimento, que estão fortemente envolvidos na qualidade de vida do C. elegans, com destaque para o suco de laranja Cara Cara que induziu respostas significativamente melhores, possivelmente devido ao maior teor de carotenoides.
Abstract: The orange juice, Citrus sinensis L. Osbeck is considered an excellent food source of several bioactive compounds with properties beneficial to human health due to its high content of flavonoids, carotenoids, sugars, minerals and fibers. Some epidemiological and interventional studies have provided evidence to support the inverse correlation between orange juice consumption and the occurrence of cardiovascular disease and cancer. In this study, we used two naturally enriched oranges, originated through spontaneous mutation, called Bahia and Cara Cara. These oranges are high in vitamin C and flavonoids; however, Cara Cara orange is distinguished by being rich in carotenoids (phytoene, phytofluene, lycopene and βcarotene). Considering that oxidative damage and increased neuroinflammation is critically related to pathogenesis and neuronal loss in neurodegenerative diseases, the neuroprotective effect of some components of orange has been of specific interest in the search for effective treatments for these diseases. However, there is still a lack of in vivo studies to show the therapeutic effects of orange juice in its full and complete form, since its compounds have already been shown to have positive antioxidant and neuroprotective effects. In this context, we used the nematode Caenorhabditis elegans which is a widely established model organism for animal behavior, physiology and genetics studies. The objective of this work was to evaluate and compare the antioxidant, neuroprotective and physiological changes related to the aging of the treatment with the pasteurized orange juices Bahia and Cara Cara in the C. elegans model. To perform the experiments, the animals were synchronized in the L1 larval stage and treated at 20 ºC in petri dishes with solid nematode growth medium (NGM), with different concentrations of Bahia or Cara Cara orange juices, seeded with Escherichia coli OP50 or E. coli HT115. The treatment with orange juice provided positive antioxidant effects in C. elegans, such as reduction in endogenous levels of reactive oxygen species (ROS), increased survival under standard and oxidative stress conditions, and increased expression of antioxidant reporter genes - glutamyl cysteine synthetase (gcs-1), glutathione-S-transferase (gst-4) and superoxide dismutase (sod-3) and hsp-16.2 chaperonin. Regarding the neuroprotective effects, it was observed that the orange treatment delays the profile of paralysis induced by the superexpression of the Aβ1-42 peptide in the muscle of the C. elegans model for Alzheimer's disease and decreases the polyglutamine aggregation in the C. elegans model for Huntington's disease. To investigate whether stress response signaling pathways would play an important role in juice effects, ERO quantification, oxidative stress resistance, gst-4::GFP expression, paralysis, and longevity in animals with knockdown were performed. the transcription factors SKN-1, DAF-16 and HSF-1 through interference RNA (RNAi). The results showed that the effects provided by the treatment with Bahia and Cara Cara orange juices were mainly dependent on the SKN-1 and DAF-16 transcription factors, especially SKN-1. In relation to physiological changes related to aging, the treatment increased the life span, the body movements and the rate of pharyngeal beats. We concluded that orange juice treatments provided excellent antioxidant and neuroprotective effects and was able to improve physiological parameters related to aging, which are strongly involved in the quality of life of C. elegans with emphasis on Cara Cara orange juice induced significantly better responses, possibly due to the higher carotenoid content.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27748
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