Domatia and leaf blade structure of Rudgea eugenioides (Rubiaceae)

Rudgea eugenioides is a rare woody species that grows in the understory of well-preserved Atlantic Forest of Serra dos Órgãos, in the state of Rio de Janeiro, Brazil. Leaves were collected in Reserva Ecológica de Macaé de Cima, Rio de Janeiro. The anatomical characteristics of the leaf blade were examined, especially the epidermis, using light and electron microscopy. The abaxial surface was smooth, with gap domatia between the midrib and the secondary veins and papillae. Micromorphological analyses showed epicuticular wax without any ornamentation. Leaf cross sections of R. eugenioides showed that the epidermis consisted of one-layer of cells covered with a fine cuticle and parallelocytic stomata. Light microscopy revealed that the periclinal cell walls were flat and that the anticlinal walls were predominantly straight and thicker. The leaf blade contained dorsiventral mesophyll with crystal idioblasts and collateral vascular bundles. Transmission electron microscopy allowed the arrangement of the outer periclinal cell wall to be observed. The results identified anatomical and ultrastructural characteristics that may contribute to understanding the taxonomy of this species and the survival strategies it uses in this forest environment.Rudgea eugenioides é uma espécie arbórea rara no sub-bosque de florestas bem preservadas da Serra dos Órgãos, na Floresta Atlântica do Estado do Rio de Janeiro, Brasil. Folhas foram coletadas na Reserva Ecológica de Macaé de Cima, Rio de Janeiro e observadas características anatômicas da lâmina foliar, com especial atenção à epiderme, usando microscopia óptica e eletrônica. A superfície abaxial é lisa, apresentando domácias do tipo em fenda entre a nervura principal e as secundárias e papilas. Análises micromorfológicas mostraram filme contínuo de cera sem qualquer ornamentação. Cortes transversais da lâmina foliar de R. eugenioides mostrou epiderme adaxial e abaxial com uma camada de células cobertas com uma cutícula delgada e estômatos paralelocíticos apenas na superfície abaxial. Em microscopia óptica, as paredes periclinais mostraram-se planas e as paredes anticlinais predominantemente retas e espessas. A lâmina foliar apresenta mesofilo dorsiventral com idioblastos cristalíferos e feixes vasculares colaterais. Em microscopia eletrônica de transmissão, foi observado o arranjo da parede periclinal externa. Os resultados identificaram características anatômicas e ultraestruturais que podem ser relevantes para subsidiar a taxonomia e estratégias de sobrevivência no ambiente de floresta

Brain zinc chelation by diethyldithiocarbamate increased the behavioral and mitochondrial damages in zebrafish subjected to hypoxia

The increase in brain levels of chelatable zinc (Zn) in dysfunctions involving oxygen deprivation has stimulated the treatment with Zn chelators, such as diethyldithiocarbamate (DEDTC). However, DEDTC is a redox-active compound and it should be better evaluated during hypoxia. We use the hypoxia model in zebrafish to evaluate DEDTC effects. The exploratory behavior, chelatable Zn content, activities of mitochondrial dehydrogenases, reactive species levels (nitric oxide, superoxide anion, hydroxyl radical scavenger capacity) and cellular antioxidants (sulfhydryl, superoxide dismutase) of zebrafish brain were assessed after recovery, with or without 0.2mM DEDTC. The increased brain levels of chelatable Zn induced by hypoxia were mitigated by DEDTC. However, the novel tank task indicated that DEDTC did further enhance the exploratory deficit caused by hypoxia. Furthermore, these behavioral impairments caused by DEDTC were more associated with a negative action on mitochondrial activity and brain oxidative balance. Thus, due to apparent pro-oxidant action of DEDTC, our data do not support its use for neuroprotection in neuropathologies involving oxygen deprivation

Papel do ácido lipóico na neuroproteção contra a toxicidade da fenilalanina

A fenilcetonuúia (PKU) é uma doença genética de caráter autossômico recessivo causada pela deficiência severa da enzima fenilalanina hidroxilase (PAH), que converte fenilalanina (Phe) em tirosina. O bloqueio desta reação resulta no acúmulo de fenilalanina e de seus metabolitos no plasma e tecidos (1 a 3 mM) e está relacionado com o retardo mental e convulsões apresentados pelos pacientes. A PKU é uma das mais frequentes e estudadas aminoacidopatias, porém a neurofisiopatologia da doença ainda é pouco conhecida. Estudos recentes tanto em pacientes quanto em animais mostraram que o estresse oxidativo pode estar envolvido na fisiopatologia da PKU devido ao acúmulo de metabólitos tóxicos, à excessiva produção de radicais livres e à influência de uma dieta restrita, que é o tratamento indicado para os pacientes fenilcetonúricos mas pode levar à carência de antioxidantes. O ácido lipóico (AL) é considerado um antioxidante ideal, pois interage com outros antioxidantes, induz expressão gênica e reage com espécies reativas específicas. Além disso, o AL pode ser adquirido na própria dieta e passa facilmente a barreira hematoencefálica, e por isso este composto vem sendo estudado no tratamento e prevenção de estresse oxidativo em diversas doenças neurodegenerativas. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos do AL sobre a toxicidade da Phe em parâmetros de estresse oxidativo como atividade das enzimas catalase (CAT); superóxido dismutase (SOD); glutationa peroxidase (GSH-Px) e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), de tióis totais e de carbonilas formadas. Além disso, avaliar o potencial antioxidante total (TRAP) e a reatividade antioxidante total (TAR), a concentração de glutationa reduzida (GSH), o conteúdo de 2'7'diclorofluoresceína formado (DCF) e a capacidade de eliminar radicais hidroxilas em cérebro de ratos jovens. Para isso foram realizados experimentos com pré-tratamento do AL in vitro e in vivo em um modelo de experimental de PKU. Foi observado que o prétratamento proposto é eficaz para previnir lipoperoxidação, diminuir as defesas antioxidantes enzimáticas e não-enzimáticas, diminuir o coteúdo total de GSH e, ainda, previnir o aumento de radicais gerados pelo acúmulo de Phe no tecido. Mais experimentos precisam ser realizados, porém se os resultados deste trabalho forem observados em pacientes é possível que uma dieta suplementada com AL possa contribuir para o tratamento da PKU.Phenylketonuria (PKU) is a genetic disease caused by autosomal recessive severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), which converts phenylalanine (Phe) to tyrosine. The blocking of this reaction results in accumulation of phenylalanine and its metabolites in plasma and tissues (1 to 3 mM) and is linked to mental retardation and seizures in affected patients. PKU is one of the most frequent and studied inherited disorder, but the neuropathophysiology of the disease is still poorly known. Recent studies both in patients and in animals have shown that oxidative stress may be involved in the pathophysiology of PKU because of the accumulation of toxic metabolites, the overproduction of free radicals and the influence of a restricted diet, which is indicated for the treatment patients with PKU but may produce antioxidant deficiencies. Lipoic acid (LA) is considered an ideal antioxidant because it interacts with other antioxidants, induces gene expression and reacts with specific reactive species. Moreover, AL can be acquired in the diet and easily cross the blood brain barrier, and so this compound has been studied in the treatment and prevention of oxidative stress in several neurodegenerative diseases. The purpose of this study was to evaluate the effects of LA against the toxicity of Phe on oxidative stress parameters such as the activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), and the content of thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), total thiol and carbonyl formed. Furthermore, to evaluate the total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity (TAR), the concentration of reduced glutathione (GSH), the content of 2'7'diclorofluorescein formed (DCF) and the ability to eliminate hydroxyl radical. So, experiments were performed with pre-treatment of AL in vitro and in vivo in brain of young rats subjected to a chemically-induced PKU. It was observed that the proposed pre-treatment is effective to prevent the increase of lipoperoxidation, the reduction of enzymatic and non-enzymatic antioxidant defenses (especially GSH), and also to prevent the increase of radicals generated by the accumulation of Phe in the tissue. More experiments need to be made, but if the results observed in this work were also seen in patients it is possible that a diet supplemented with AL may contribute to the current dietary treatment of PKU

Efeito do ácido lipoico sobre parâmetros de estresse oxidativo em modelo animal de fenilcetonúria

A fenilcetonúria (PKU) é causada pela deficiência severa da atividade da fenilalanina hidroxilase (PAH), enzima responsável pela conversão de fenilalanina (Phe) em tirosina (Tyr), levando ao aumento dos níveis sanguíneos e teciduais de Phe, bem como de seus metabólitos fenilpiruvato (PPA), fenilactato (PLA) e fenilacetato (PAA). Os pacientes com PKU apresentam disfunção neurológica severa, manifestando convulsões, retardo mental e psicomotor, sintomas que estão associados ao acúmulo desse aminoácido e seus metabólitos. A restrição dietética, que faz parte do tratamento da PKU, nem sempre é mantida pelos pacientes e pode afetar o status antioxidante devido à restrição de nutrientes. Estudos recentes em ratos e com pacientes fenilcetonúricos mostram que o estresse oxidativo (EO) pode estar envolvido na neurofisiopatologia dessa doença, possivelmente devido ao aumento na produção de espécies reativas, e diminuição das defesas antioxidantes. O cérebro, órgão afetado na doença, é extremamente sensível ao EO devido a baixas defesas antioxidantes, alta concentração de ferro e lipídeos insaturados. Aparentemente o fígado não é afetado na PKU, mas é um importante órgão de detoxificação e reservatório de GSH (tripeptídeo antioxidante). O ácido lipoico (AL) é um potente antioxidante facilmente adquirido da dieta, absorvido pelo organismo e tem sido sugerido em estudos para o tratamento e prevenção de EO em modelos de doenças neurodegenerativas. Um estudo recente demonstrou um efeito protetor do AL contra o EO gerado por uma concentração tóxica de Phe em cérebro de ratos jovens. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do AL na prevenção do EO gerado em um modelo crônico de PKU induzido por injeções diárias de Phe e α-metilfenilalanina (inibidor da PAH). No presente trabalho, o modelo de hiperfenilalaninemia (HPA) causou, no cérebro, aumento de dano a lipídeos, proteínas e DNA; aumento da atividade da superóxido dismutase e diminuição da atividade da catalase, além de mostrar que essas enzimas podem ter um papel importante neste processo, uma vez que suas atividades são afetadas diretamente pela presença de Phe e seus metabólitos. Também foi possível descrever algumas espécies reativas específicas geradas no processo oxidativo envolvido na HPA, como de H2O2, NO• e O2 •-. E ainda, identificou-se que o EO não está restrito ao cérebro e que o fígado pode ter um papel importante em defesa ao EO encontrado na doença. As enzimas glutationa peroxidase, glutationa redutase, glicose-6-fosfato desidrogenase e o conteúdo total de GSH foram diminuídos pela HPA em cérebro dos animais e a atividade da glutamato cisteína ligase foi aumentada. Já no fígado, todas as enzimas relacionadas ao metabolismo da GSH foram aumentadas pela HPA. O tratamento com AL foi capaz de prevenir as alterações enzimáticas além de impedir o dano a biomoléculas. O AL também preveniu o aumento da produção de H2O2 e NO• no cérebro dos animais submetidos ao tratamento de HPA. Quanto ao metabolismo da GSH, o AL foi capaz de manter as atividades enzimáticas aos níveis do controle além de restaurar a produção de GSH no cérebro dos animais afetados pela HPA. De acordo com os resultados, é possível que um tratamento com antioxidantes seja eficaz na manutenção da homeostasia redox nos pacientes servindo como uma abordagem terapêutica inovadora e adicional ao tratamento dietético já aplicado aos pacientes de PKU.Phenylketonuria (PKU) is caused by a severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), the enzyme responsible for the conversion of phenylalanine (Phe) to tyrosine (Tyr), leading to increased blood and tissue levels of Phe and its metabolites phenylpyruvate (PPA), phenylactate (PLA) and phenylacetate (PAA). Patients with PKU have severe neurological dysfunction, characterized by seizures, mental retardation and psychomotor symptoms that are associated with the accumulation of this amino acid and its metabolites. A restrict diet important for PKU treatment, is not always maintained by patients and this can affect the antioxidant status due to nutrient limitation. Recent studies in rats and patients with PKU show that oxidative stress may be involved in the neuropathophysiology of this disease, possibly due to increased production of reactive oxygen species and decreased antioxidant defenses. The brain, organ affected in the disease, is extremely sensitive to oxidative stress due to low antioxidant defenses and high concentrations of Fe and unsaturated lipids. Apparently, the liver is not affected in PKU, but it is an important organ of detoxification and GSH reservoir (tripeptide antioxidant). Lipoic acid (LA) is a potent antioxidant easily acquired from the diet, absorbed by the body and has been suggested for the treatment and prevention of oxidative stress in different neurodegenerative diseases in many studies. A recent study showed a protective effect of LA against the oxidative stress generated by a toxic concentration of Phe in the brain of young rats. The aim of this study was to evaluate the effect of LA in preventing the oxidative stress generated in a chronic model of PKU induced by daily injections of Phe and α-methylphenylalanine (PAH inhibitor) for 7 days. The hyperphenylalaninemia (HPA) model caused in brain an increase of damage to lipids, proteins and DNA; increased superoxide dismutase activity and decreased catalase activity, showing that these enzymes may play an important role in this process, since their activities are directly affected by the presence of Phe and its metabolites. It was also reported some specific reactive species generated in the oxidation process involved in HPA as H2O2 , NO• and O2 • -. In addition, it was found that oxidative stress is not restricted to the brain, and the liver may play an important role in defense to oxidative stress found in the disease. Activities of glutathione peroxidase, glutathione reductase, glucose-6-phosphate dehydrogenase and total content of GSH were decreased by the HPA in the brain of animals and the activity of GCL was increased. In the liver, all enzymes related to GSH metabolism were increased by the HPA. Treatment with LA was able to prevent the enzymatic changes in addition to preventing damage to biomolecules. The overproduction of H2O2 and NO• by HPA model was inhibited by LA treatment. Regarding to GSH metabolism, LA was able to maintain enzyme activities and GSH production at control levels in the brain of animals affected by HPA. According to our results, it is possible that a treatment with antioxidants is effective in maintaining redox homeostasis in patients and may be a novel therapeutic approach additional to dietary treatment already applied to PKU patients

Papel do ácido lipóico na neuroproteção contra a toxicidade da fenilalanina

A fenilcetonuúia (PKU) é uma doença genética de caráter autossômico recessivo causada pela deficiência severa da enzima fenilalanina hidroxilase (PAH), que converte fenilalanina (Phe) em tirosina. O bloqueio desta reação resulta no acúmulo de fenilalanina e de seus metabolitos no plasma e tecidos (1 a 3 mM) e está relacionado com o retardo mental e convulsões apresentados pelos pacientes. A PKU é uma das mais frequentes e estudadas aminoacidopatias, porém a neurofisiopatologia da doença ainda é pouco conhecida. Estudos recentes tanto em pacientes quanto em animais mostraram que o estresse oxidativo pode estar envolvido na fisiopatologia da PKU devido ao acúmulo de metabólitos tóxicos, à excessiva produção de radicais livres e à influência de uma dieta restrita, que é o tratamento indicado para os pacientes fenilcetonúricos mas pode levar à carência de antioxidantes. O ácido lipóico (AL) é considerado um antioxidante ideal, pois interage com outros antioxidantes, induz expressão gênica e reage com espécies reativas específicas. Além disso, o AL pode ser adquirido na própria dieta e passa facilmente a barreira hematoencefálica, e por isso este composto vem sendo estudado no tratamento e prevenção de estresse oxidativo em diversas doenças neurodegenerativas. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos do AL sobre a toxicidade da Phe em parâmetros de estresse oxidativo como atividade das enzimas catalase (CAT); superóxido dismutase (SOD); glutationa peroxidase (GSH-Px) e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), de tióis totais e de carbonilas formadas. Além disso, avaliar o potencial antioxidante total (TRAP) e a reatividade antioxidante total (TAR), a concentração de glutationa reduzida (GSH), o conteúdo de 2'7'diclorofluoresceína formado (DCF) e a capacidade de eliminar radicais hidroxilas em cérebro de ratos jovens. Para isso foram realizados experimentos com pré-tratamento do AL in vitro e in vivo em um modelo de experimental de PKU. Foi observado que o prétratamento proposto é eficaz para previnir lipoperoxidação, diminuir as defesas antioxidantes enzimáticas e não-enzimáticas, diminuir o coteúdo total de GSH e, ainda, previnir o aumento de radicais gerados pelo acúmulo de Phe no tecido. Mais experimentos precisam ser realizados, porém se os resultados deste trabalho forem observados em pacientes é possível que uma dieta suplementada com AL possa contribuir para o tratamento da PKU.Phenylketonuria (PKU) is a genetic disease caused by autosomal recessive severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), which converts phenylalanine (Phe) to tyrosine. The blocking of this reaction results in accumulation of phenylalanine and its metabolites in plasma and tissues (1 to 3 mM) and is linked to mental retardation and seizures in affected patients. PKU is one of the most frequent and studied inherited disorder, but the neuropathophysiology of the disease is still poorly known. Recent studies both in patients and in animals have shown that oxidative stress may be involved in the pathophysiology of PKU because of the accumulation of toxic metabolites, the overproduction of free radicals and the influence of a restricted diet, which is indicated for the treatment patients with PKU but may produce antioxidant deficiencies. Lipoic acid (LA) is considered an ideal antioxidant because it interacts with other antioxidants, induces gene expression and reacts with specific reactive species. Moreover, AL can be acquired in the diet and easily cross the blood brain barrier, and so this compound has been studied in the treatment and prevention of oxidative stress in several neurodegenerative diseases. The purpose of this study was to evaluate the effects of LA against the toxicity of Phe on oxidative stress parameters such as the activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), and the content of thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), total thiol and carbonyl formed. Furthermore, to evaluate the total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity (TAR), the concentration of reduced glutathione (GSH), the content of 2'7'diclorofluorescein formed (DCF) and the ability to eliminate hydroxyl radical. So, experiments were performed with pre-treatment of AL in vitro and in vivo in brain of young rats subjected to a chemically-induced PKU. It was observed that the proposed pre-treatment is effective to prevent the increase of lipoperoxidation, the reduction of enzymatic and non-enzymatic antioxidant defenses (especially GSH), and also to prevent the increase of radicals generated by the accumulation of Phe in the tissue. More experiments need to be made, but if the results observed in this work were also seen in patients it is possible that a diet supplemented with AL may contribute to the current dietary treatment of PKU

Exercício aeróbico agudo restaura a concentração de triptofano em cérebro de ratos com hiperfenilalaninemia

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