Mitochondrial physiology

As the knowledge base and importance of mitochondrial physiology to evolution, health and disease expands, the necessity for harmonizing the terminology concerning mitochondrial respiratory states and rates has become increasingly apparent. The chemiosmotic theory establishes the mechanism of energy transformation and coupling in oxidative phosphorylation. The unifying concept of the protonmotive force provides the framework for developing a consistent theoretical foundation of mitochondrial physiology and bioenergetics. We follow the latest SI guidelines and those of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) on terminology in physical chemistry, extended by considerations of open systems and thermodynamics of irreversible processes. The concept-driven constructive terminology incorporates the meaning of each quantity and aligns concepts and symbols with the nomenclature of classical bioenergetics. We endeavour to provide a balanced view of mitochondrial respiratory control and a critical discussion on reporting data of mitochondrial respiration in terms of metabolic flows and fluxes. Uniform standards for evaluation of respiratory states and rates will ultimately contribute to reproducibility between laboratories and thus support the development of data repositories of mitochondrial respiratory function in species, tissues, and cells. Clarity of concept and consistency of nomenclature facilitate effective transdisciplinary communication, education, and ultimately further discovery

Mitochondrial physiology

As the knowledge base and importance of mitochondrial physiology to evolution, health and disease expands, the necessity for harmonizing the terminology concerning mitochondrial respiratory states and rates has become increasingly apparent. The chemiosmotic theory establishes the mechanism of energy transformation and coupling in oxidative phosphorylation. The unifying concept of the protonmotive force provides the framework for developing a consistent theoretical foundation of mitochondrial physiology and bioenergetics. We follow the latest SI guidelines and those of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) on terminology in physical chemistry, extended by considerations of open systems and thermodynamics of irreversible processes. The concept-driven constructive terminology incorporates the meaning of each quantity and aligns concepts and symbols with the nomenclature of classical bioenergetics. We endeavour to provide a balanced view of mitochondrial respiratory control and a critical discussion on reporting data of mitochondrial respiration in terms of metabolic flows and fluxes. Uniform standards for evaluation of respiratory states and rates will ultimately contribute to reproducibility between laboratories and thus support the development of data repositories of mitochondrial respiratory function in species, tissues, and cells. Clarity of concept and consistency of nomenclature facilitate effective transdisciplinary communication, education, and ultimately further discovery

Comparação de tratamentos preventivos à calcificação em biomaterial (pericárdio bovino) empregado para a confecção de válvulas cardíacas protéticas

Biopróteses de válvulas cardíacas derivadas de tecidos animais que sofreram ligações cruzadas por ação do glutaraldeído, como o pericárdio bovino, têm uso terapêutico limitado devido ao fato de que tendem a sofrer processo de calcificação. Para prevenir a calcificação, diversas modificações podem ser feitas nos biomateriais; uma das estratégias empregadas é introduzir moléculas volumosas que podem ocupar os espaços entre as estruturas, e por efeito estérico, impedir o crescimento dos cristais de cálcio. Assim o objetivo deste trabalho foi depositar um filme de polímero fluorado (tipo Teflon®), e um filme de carbono amorfo tipo diamante por entre as fibras de colágeno que compõem o pericárdio bovino, e com isso promover um impedimento estérico nos locais onde os cristais de cálcio poderiam se desenvolver. Para tanto, foi empregada a estratégia de deposição de polímero à base de tetrafluoreto de carbono e hidrogênio e de carbono amorfo tipo diamante por plasma. Amostras dos grupos controle, e tratados com os dois processos foram submetidas ao ensaio de citotoxicidade empregando células de fibroblastos de camumdongos, L929, com resultados satisfatórios. A resistência mecânica, também comparativa, foi efetuada e permitiu definir para os dois grupos tratados (polímero à base de tetrafluoreto de carbono e carbono amorfo tipo diamante) respectivamente valor de média geral correspondente a (1,0737 e 0,8565) kgf. A temperatura de encolhimento abrupto das amostras, efetuada como medida do grau de estabilização do colágeno após fixação, e foram verificados valores médios semelhantes entre os dois grupos tratados (90,3 e 90,8)°C e por sua vez superiores aos do controle. As avaliações feitas em microscopia eletrônica de varredura evidenciaram, sob aumento de 372X, superfícies de menor rugosidade para ambos os grupos tratados comparativamente ao controle, característica positiva a princípio na hemocompatibilidade dos materiais. A superfície conseguida após tratamento com tetrafluoreto de carbono mostra-se mais uniforme que aquela submetida ao tratamento com carbono amorfo tipo diamante. As medições de cálcio por absorção atômica mostram diferenças intensas entre os valores medidos para controle, grupos tratados com tetrafluoreto de carbono e carbono amorfo tipo diamante. Os resultados obtidos a partir dos implantes subcutâneos, com tempo total de permanência de 25 dias, permitiram, após coloração de von Kossa, observar intenso contraste entre o grupo controle ( com grosseiro depósito de cálcio) e grupos tratados, praticamente isentos de cálcio, eficácia funcional do tratamento, conforme já permitiam antever os resultados químicos. Ainda na coloração do tricrômio de Masson, permitiu que fosse evidenciada a integridade das fibras de colágeno, corroborando com o resultado mecânico (tração) e físico-químico (encolhimento) anteriormente apresentados. Por sua vez, os resultados da coloração Hematoxilina-Eosina, evidenciando ausência de reações que caracterizam rejeição, degradação, reabsorção ou neovascularização. Portanto, além das vantagens funcionais, os resultados dos testes in vitro e in vivo caracterizam a biocompatibilidade do pericárdio submetido aos tratamentos propostos. Por fim, valorizam a sua adequação, merecendo imediata consideração em aplicações clínico-cirúrgicas, com nítidas vantagens a ambos os processos propostos no aspecto de melhoria funcional. Ainda, entre ambos, evidenciam-se melhores características para o tratado por deposição de polímero à base de tetrafluoreto de carbono.Bioprosthetic cardiac valves derived from glutaraldehyde cross-linked animal tissues, like fixed bovine pericardium, have limited therapeutic uses due to the fact that they tend to undergo a process of calcification. To prevent calcification a variety of modifications can be done to the biomaterials. One strategy is to introduce into biomaterials large molecules that can act as space-fillers, hindering the growth of calcium crystals. Plasma deposition process were used to introduce diamond like carbon and polymer from carbon tetrafluoride and hydrogen into the collagenic fibrous structure of the tissue. Samples of untreated pericardial patches ( control group) and patches treated by plasma deposition of diamond-like carbon and polymer from carbon tetrafluoride were evaluated initially by in vitro citotoxicity test − agar diffusion test with fibroblast cell line L929, showing satisfactory results. Tensile strength was measured and the results were (1,0737 and 0,8565) kgf respectively to tetrafluoride carbon and diamond like carbon groups. The shrinkage temperature was determined and the mean results were similar between the treated groups (90,3 and 90,8)°C, and bigger in both case than control group. The scanning electron microscopy showed at magnification 372X, smoothed surfaces to treated groups when compared to the control one. This fact is positive because increases the biomaterial haemocompatibility. Calcification was assessed by determining the calcium content of the patches using atomic absorption and revealed intensive differences between control and treated groups. From de subcutaneous explanted patches parallel assays were made in search of histopathological changes after implantation. At the von Kossas stain it was possible to observe the intensive contrast between the groups by the gross deposition of calcium to the contrai group, and sparce and scarce calcification in form of dots to the treated ones. At the Masson trichrome stain it was possible to examine the integrity of collagen fibers correlating to the results of mechanical strength and shrinkage temperature. At the hematoxilin-eosin stain it was not seen characteristics reactions of rejection, degradation, resorption or neovascularization. By this way, considering the functional advantages and the very good results obtained it is possible to characterize the biocompatibility of the treated pericardium by both process, increasing the possibility and adequacy of clinical application

Royal jelly: physico-chemical and chemical analyzes useful for the characterization and detection of authenticity or product adulteration

A geléia real é um dos principais produtos da colméia que serve como alimento para as larvas em desenvolvimento, assim como para a abelha rainha por toda a sua vida. Tem sido utilizada pelas pessoas como um complemento alimentar devido às suas propriedades revitalizantes. O principal objetivo deste trabalho foi estabelecer as análises físico-químicas e químicas que poderão ser usadas para a caracterização da geléia real e detecção de sua autenticidade ou adulteração, enfatizando-se a determinação do ácido 10-hidroxi-trans-2-decenóico (10-HDA). A proposta do trabalho está justificada pela falta de legislação com relação a padrões de identidade e qualidade da geléia real e derivados. Foram determinados emalostras puras e adulteradas (com clara de ovo, água potável, iogurte natural, pasta de amido e uma mistura de leite condensado com própolis) os teores de umidade, cinzas, Iípides, proteínas, carboidratos, 10-HDA, pH, acidez titulável, reação com lugol e teste de solubilidade em meio alcalino. Como análises complementares foram determinados os teores das vitaminas B6 , A, pró-vitamina A (β-caroteno) e vitamina E nas amostras puras. Considerando-se os resultados obtidos preconizou-se as determinações de umidade, cinzas, lípides, proteínas, carboidratos, 10-HDA e teste de solubilidade em meio alcalino como os principais itens a serem observados.Royal jelly is one of the most important products from beehive, which is used by growing up larves like food, and also for the queen bee for her entire life. It has being used by people as a complement because of the revitalizing properties. The main objective of this work was to establish the physicalchemical and chemical analysis, which could be used for characterization of the adulteration of royal jelly, mainly the 10-hidroxy-trans-2-decenoic acid (10-HDA). The purpose of this study is justified by the lack of legislation concerning the quality and identity standards of royal jelly and derivatives. There were determined in pure and adulterated samples (with condensed milk, water, yogurt, starch, egg white) the analysis of moisture, ash, lipids, proteins, carbohydrates, 10-HDA, pH, titrate acidity, iodine reaction, solubilíty test in alkaline solution. For complementary tests It was determined the values of vitamin B6 , A, provitamin A, and E in pure samples. Considering the obtained results it was suggested the use of moisture content, ash, lipids, proteins, carbohydrates, 10-HDA and solubility in alkaline solution, as the main items to be observed

Royal jelly: physico-chemical and chemical analyzes useful for the characterization and detection of authenticity or product adulteration

A geléia real é um dos principais produtos da colméia que serve como alimento para as larvas em desenvolvimento, assim como para a abelha rainha por toda a sua vida. Tem sido utilizada pelas pessoas como um complemento alimentar devido às suas propriedades revitalizantes. O principal objetivo deste trabalho foi estabelecer as análises físico-químicas e químicas que poderão ser usadas para a caracterização da geléia real e detecção de sua autenticidade ou adulteração, enfatizando-se a determinação do ácido 10-hidroxi-trans-2-decenóico (10-HDA). A proposta do trabalho está justificada pela falta de legislação com relação a padrões de identidade e qualidade da geléia real e derivados. Foram determinados emalostras puras e adulteradas (com clara de ovo, água potável, iogurte natural, pasta de amido e uma mistura de leite condensado com própolis) os teores de umidade, cinzas, Iípides, proteínas, carboidratos, 10-HDA, pH, acidez titulável, reação com lugol e teste de solubilidade em meio alcalino. Como análises complementares foram determinados os teores das vitaminas B6 , A, pró-vitamina A (β-caroteno) e vitamina E nas amostras puras. Considerando-se os resultados obtidos preconizou-se as determinações de umidade, cinzas, lípides, proteínas, carboidratos, 10-HDA e teste de solubilidade em meio alcalino como os principais itens a serem observados.Royal jelly is one of the most important products from beehive, which is used by growing up larves like food, and also for the queen bee for her entire life. It has being used by people as a complement because of the revitalizing properties. The main objective of this work was to establish the physicalchemical and chemical analysis, which could be used for characterization of the adulteration of royal jelly, mainly the 10-hidroxy-trans-2-decenoic acid (10-HDA). The purpose of this study is justified by the lack of legislation concerning the quality and identity standards of royal jelly and derivatives. There were determined in pure and adulterated samples (with condensed milk, water, yogurt, starch, egg white) the analysis of moisture, ash, lipids, proteins, carbohydrates, 10-HDA, pH, titrate acidity, iodine reaction, solubilíty test in alkaline solution. For complementary tests It was determined the values of vitamin B6 , A, provitamin A, and E in pure samples. Considering the obtained results it was suggested the use of moisture content, ash, lipids, proteins, carbohydrates, 10-HDA and solubility in alkaline solution, as the main items to be observed

Comparação de tratamentos preventivos à calcificação em biomaterial (pericárdio bovino) empregado para a confecção de válvulas cardíacas protéticas

Biopróteses de válvulas cardíacas derivadas de tecidos animais que sofreram ligações cruzadas por ação do glutaraldeído, como o pericárdio bovino, têm uso terapêutico limitado devido ao fato de que tendem a sofrer processo de calcificação. Para prevenir a calcificação, diversas modificações podem ser feitas nos biomateriais; uma das estratégias empregadas é introduzir moléculas volumosas que podem ocupar os espaços entre as estruturas, e por efeito estérico, impedir o crescimento dos cristais de cálcio. Assim o objetivo deste trabalho foi depositar um filme de polímero fluorado (tipo Teflon®), e um filme de carbono amorfo tipo diamante por entre as fibras de colágeno que compõem o pericárdio bovino, e com isso promover um impedimento estérico nos locais onde os cristais de cálcio poderiam se desenvolver. Para tanto, foi empregada a estratégia de deposição de polímero à base de tetrafluoreto de carbono e hidrogênio e de carbono amorfo tipo diamante por plasma. Amostras dos grupos controle, e tratados com os dois processos foram submetidas ao ensaio de citotoxicidade empregando células de fibroblastos de camumdongos, L929, com resultados satisfatórios. A resistência mecânica, também comparativa, foi efetuada e permitiu definir para os dois grupos tratados (polímero à base de tetrafluoreto de carbono e carbono amorfo tipo diamante) respectivamente valor de média geral correspondente a (1,0737 e 0,8565) kgf. A temperatura de encolhimento abrupto das amostras, efetuada como medida do grau de estabilização do colágeno após fixação, e foram verificados valores médios semelhantes entre os dois grupos tratados (90,3 e 90,8)°C e por sua vez superiores aos do controle. As avaliações feitas em microscopia eletrônica de varredura evidenciaram, sob aumento de 372X, superfícies de menor rugosidade para ambos os grupos tratados comparativamente ao controle, característica positiva a princípio na hemocompatibilidade dos materiais. A superfície conseguida após tratamento com tetrafluoreto de carbono mostra-se mais uniforme que aquela submetida ao tratamento com carbono amorfo tipo diamante. As medições de cálcio por absorção atômica mostram diferenças intensas entre os valores medidos para controle, grupos tratados com tetrafluoreto de carbono e carbono amorfo tipo diamante. Os resultados obtidos a partir dos implantes subcutâneos, com tempo total de permanência de 25 dias, permitiram, após coloração de von Kossa, observar intenso contraste entre o grupo controle ( com grosseiro depósito de cálcio) e grupos tratados, praticamente isentos de cálcio, eficácia funcional do tratamento, conforme já permitiam antever os resultados químicos. Ainda na coloração do tricrômio de Masson, permitiu que fosse evidenciada a integridade das fibras de colágeno, corroborando com o resultado mecânico (tração) e físico-químico (encolhimento) anteriormente apresentados. Por sua vez, os resultados da coloração Hematoxilina-Eosina, evidenciando ausência de reações que caracterizam rejeição, degradação, reabsorção ou neovascularização. Portanto, além das vantagens funcionais, os resultados dos testes in vitro e in vivo caracterizam a biocompatibilidade do pericárdio submetido aos tratamentos propostos. Por fim, valorizam a sua adequação, merecendo imediata consideração em aplicações clínico-cirúrgicas, com nítidas vantagens a ambos os processos propostos no aspecto de melhoria funcional. Ainda, entre ambos, evidenciam-se melhores características para o tratado por deposição de polímero à base de tetrafluoreto de carbono.Bioprosthetic cardiac valves derived from glutaraldehyde cross-linked animal tissues, like fixed bovine pericardium, have limited therapeutic uses due to the fact that they tend to undergo a process of calcification. To prevent calcification a variety of modifications can be done to the biomaterials. One strategy is to introduce into biomaterials large molecules that can act as space-fillers, hindering the growth of calcium crystals. Plasma deposition process were used to introduce diamond like carbon and polymer from carbon tetrafluoride and hydrogen into the collagenic fibrous structure of the tissue. Samples of untreated pericardial patches ( control group) and patches treated by plasma deposition of diamond-like carbon and polymer from carbon tetrafluoride were evaluated initially by in vitro citotoxicity test − agar diffusion test with fibroblast cell line L929, showing satisfactory results. Tensile strength was measured and the results were (1,0737 and 0,8565) kgf respectively to tetrafluoride carbon and diamond like carbon groups. The shrinkage temperature was determined and the mean results were similar between the treated groups (90,3 and 90,8)°C, and bigger in both case than control group. The scanning electron microscopy showed at magnification 372X, smoothed surfaces to treated groups when compared to the control one. This fact is positive because increases the biomaterial haemocompatibility. Calcification was assessed by determining the calcium content of the patches using atomic absorption and revealed intensive differences between control and treated groups. From de subcutaneous explanted patches parallel assays were made in search of histopathological changes after implantation. At the von Kossas stain it was possible to observe the intensive contrast between the groups by the gross deposition of calcium to the contrai group, and sparce and scarce calcification in form of dots to the treated ones. At the Masson trichrome stain it was possible to examine the integrity of collagen fibers correlating to the results of mechanical strength and shrinkage temperature. At the hematoxilin-eosin stain it was not seen characteristics reactions of rejection, degradation, resorption or neovascularization. By this way, considering the functional advantages and the very good results obtained it is possible to characterize the biocompatibility of the treated pericardium by both process, increasing the possibility and adequacy of clinical application

Determination of trans-10-hydroxy-2-decenoic acid (10-HDA) in royal jelly from São Paulo State, Brazil Determinação do ácido 10-hidroxi-trans-2-decenóico (10-HDA) na geléia real de São Paulo, Brasil

The 10-HDA content in Brazilian samples (São Paulo State) of royal jelly (RJ) was analyzed using an HPLC method based on the work by BLOODWORTH et al. [2]. The chromatographic conditions were: isocratic system, reversed phase C18-H column, auto sampler, diode array UV-VIS detector adjusted to 225nm, mobile phase composed by methanol/water (45:55) at pH= 2.5 adjusted with phosphoric acid; a-naphtol was used as internal standard, and the running time was 30min. By statistical analysis of the results, the 10-HDA contents of the samples analyzed seem to have two ranges: 1.8% and 3% (w/w), that would be useful to qualify the RJ. This is the first data regarding 10-HDA content of Brazilian RJ.<br>Foi analisado o conteúdo de 10-HDA em amostras de geléia real (GR) do Estado de São Paulo, Brasil, utilizando-se o método de cromatografia líquida de alta eficiência baseado no trabalho de BLOODWORTH et al. [2]. As condições cromatográficas foram: sistema isocrático, coluna C18-H de fase-reversa, injetor automático, detector de arranjos de foto-diodo ajustado a 225nm, fase móvel composta de metanol/água (45:55) com pH = 2,5 ajustado com ácido fosfórico, a-naftol como padrão interno e tempo de corrida de 30min. Pela análise estatística dos resultados, os teores de 10-HDA das amostras analisadas apresentaram duas faixas principais: de 1,8% e de 3% (p/p), o que seria útil para classificar a GR. Este é o primeiro trabalho que contém dados sobre o teor de 10-HDA em amostras de GR brasileira

Comparação de metodologias para a determinação de umidade em geléia real Comparison of methodologies for royal jelly's moisture determination

<abstract language="eng">The aim of this paper was to compare methods of moisture determination to choose the best one for the determination of this parameter in royal jelly samples. Royal jelly is sensitive to high temperatures becoming dark and loosing volatiles in high temperatures. The methods were: vacuum oven at 60 ºC, 70 ºC, conventional oven at 105 ºC, Karl Fisher, dissecator with sulfuric acid and dryness with infrared light at 105 ºC. Based on the results, the best method was the dissecator with sulfuric acid for moisture determination in royal jelly