ABSTRACT
ABSTRACT: The objective of this study was to review technological and toxicological factors related to presence of carbonyl compounds found in wines, including acetaldehyde, formaldehyde, acrolein, ethyl carbamate (EC) and furfural. Acetaldehyde and formaldehyde may be formed through the ethanol and methanol oxidation, respectively. Acrolein may arise as a thermal degradation product of glycerol, amino acids, carbohydrates and triglycerides or by metabolic activity of microorganisms. In addition, acrolein and furfural are formed during wood combustion; therefore, these aldehydes may be present in raw materials due to the environmental contamination. Furfural is also a product of the Maillard reaction formed from sugars and amino acids, while ethyl carbamate occurs through the reaction between urea and ethanol. These compounds may react with SO2 and phenolic compounds to form non-volatile adducts, which positively modulates color stability, astringency and aroma in wine. However, when ingested through wine, electrophilic carbonyl compounds may form adducts with nucleophilic targets, such as DNA, resulting in genotoxicity along the gastrointestinal tract. Furthermore, carbonyl compounds induce the increase of reactive oxygen species and can trigger apoptosis, in addition to hepatocellular adenoma and carcinoma as a consequence of chronic hepatotoxicity. Neurodegenerative diseases may be related to the exposure to carbonyl compounds. Therefore, strategies to reduce the levels of these compounds should be studied in order to get the most out of the beneficial functional properties of wine consumption.
RESUMO: O objetivo deste estudo foi revisar os fatores tecnológicos e toxicológicos relacionados à presença de compostos carbonílicos encontrados em vinhos, incluindo acetaldeído, formaldeído, acroleína, carbamato de etila (CE) e furfural. O acetaldeído e o formaldeído podem ser formados através da oxidação do etanol e do metanol, respectivamente. A acroleína pode surgir como um produto de degradação térmica de glicerol, aminoácidos, carboidratos e triglicerídeos ou pela atividade metabólica de microorganismos. Além disso, a acroleína e o furfural são formados durante a combustão da madeira. Portanto, esses aldeídos podem estar presentes nas matérias-primas devido à contaminação ambiental. O furfural é também um produto da reação de Maillard formado a partir de açúcares e aminoácidos, enquanto o carbamato de etila ocorre através da reação entre uréia e etanol. Estes compostos podem reagir com SO2 e compostos fenólicos para formar adutos não voláteis, que modulam positivamente a estabilidade da cor, adstringência e aroma no vinho. No entanto, quando ingeridos através do vinho, os compostos carbonílicos que são eletrofílicos podem formar adutos com alvos nucleofílicos, como o DNA, resultando em genotoxicidade ao longo do trato gastrintestinal. Além disso, os compostos carbonílicos também induzem o aumento de espécies reativas de oxigênio e podem desencadear a apoptose, além de adenoma e carcinoma hepatocelular como consequência da hepatotoxicidade crônica. Doenças neurodegenerativas podem estar relacionadas à exposição aos compostos carbonílicos. Com isso, estratégias para reduzir os níveis desses compostos devem ser estudadas para obter o máximo das propriedades funcionais benéficas do consumo de vinho.
ABSTRACT
El consumo de alcohol se asocia con un riesgo incrementado para el cáncer de mama, aumentando linealmente incluso con un consumo moderado y con independencia del tipo de bebida alcohólica. El mecanismo está aún lejos de haberse establecido. Los estudios realizados por este laboratorio sugieren que el acetaldehído producido in situ y acumulado en el tejido mamario podría desempeñar un papel en los eventos mutacionales y de promoción del proceso carcinogénico. Estudios posteriores indicaron la producción de especies reactivas de oxígeno, acompañada de la disminución en los contenidos de vitamina E y de glutatión y de la actividad glutatión transferasa. El estrés oxidativo resultante también podría desempeñar un papel relevante en varias etapas del proceso carcinogénico. Por otra parte, está demostrado que los niveles plasmáticos de los estrógenos aumentan significativamente después del consumo de alcohol y que el riesgo de cáncer de mama inducido por beber alcohol guarda mayor relación con los tumores mamarios con receptores de estrógeno (ER)- positivo en comparación con los ER-negativos. Los estrógenos pueden producir cáncer de mama por acciones sobre el ER y también como auténticos carcinógenos químicos, como consecuencia de su oxidación que conduce a metabolitos reactivos. En este trabajo se presenta una hipótesis que integra los efectos del acetaldehído y del estrés oxidativo con los que implica un aumento de los niveles de estrógeno. Se analizan posibles acciones preventivas accesibles.
Alcohol consumption is associated with an increased risk of breast cancer, increasing linearly even with a moderate consumption and irrespective of the type of alcoholic beverage. The precise mechanism is still far from being established. Studies by this laboratory suggest that acetaldehyde produced in situ and accumulated in mammary tissue because of poor detoxicating mechanisms might play a role in mutational and promotional events. Additional studies indicated the production of reactive oxygen species accompanied by decreases in vitamin E and glutathione contents and of glutathione transferase activity. The resulting oxidative stress might also play a relevant role in several stages of the carcinogenic process. Studies reported in the literature show that plasmatic levels of estrogens significantly increased after alcohol drinking and that breast cancer risk by alcohol is more related to ER-positive tumors than to ER-negative tumors. Estrogens are known to likely produce breast cancer by actions on ER and also act as chemical carcinogens as a result of their oxidation leading to reactive metabolites. In this review, a working hypothesis is introduced, integrating the effects of acetaldehyde and oxidative stress with those involving increased estrogen levels. Potential preventive actions are also analysed.
O consumo de álcool está associado a um risco elevado de câncer de mama aumentando linearmente mesmo com o consumo moderado e independentemente do tipo de bebida alcoólica. O mecanismo está ainda longe de ter-se estabelecido. Estudos realizados por esse laboratório sugerem que o acetaldeído produzido in situ e acumulado no tecido mamário, poderia desempenhar um papel nos eventos mutacionais e de promoção do processo carcinogênico. Estudos posteriores indicaram a produção de espécies reativas de oxigênio, juntamente com uma diminuição nos conteúdos de vitamina E e de glutationa e da atividade glutationa transferase. O estresse oxidativo resultante também poderia desempenhar um papel importante em vários passos do processo carcinogênico. Aliás, está demonstrado que os níveis plasmáticos dos estrogênios aumentam significativamente após o consumo de álcool e que o risco de câncer de mama induzido por beber álcool guarda maior relação com os tumores mamários com receptores de estrogênio (ER)-positivo em comparação com os (ER)-negativos. Os estrogênios podem causar câncer de mama por ações sobre o ER e também como autênticos carcinógenos químicos, como resultado de sua oxidação que leva a metabólitos reativos. Neste trabalho apresenta-se uma hipótese que integra os efeitos do acetaldeído e do estresse oxidativo que envolvem um aumento nos níveis de estrogênio. Ações preventivas possíveis também são discutidas.
Subject(s)
Humans , Female , Alcohol Drinking/adverse effects , Breast Neoplasms , Breast Neoplasms/prevention & control , Breast Neoplasms/complications , Ethanol , Oxidative StressABSTRACT
En el hombre el consumo excesivo de alcohol está asociado con una disminución en la producción de testosterona y la atrofia testicular. Pudieron observarse consecuencias similares en estudios realizados in vitro en testículos aislados y la producción de testosterona, donde el acetaldehído mostró ser más potente que el alcohol para la supresión de la liberación de la hormona. Estudios previos de este laboratorio reportaron que la fracción microsomal del testículo de rata era capaz de metabolizar el etanol a metabolitos reactivos como el acetaldehído y los radicales libres 1-hidroxietilo. En este trabajo se presenta evidencia de que luego de una dosis única de etanol, el acetaldehído se acumula en el testículo durante las primeras seis horas posteriores al tratamiento para alcanzar concentraciones superiores a las plasmáticas aunque más bajas que en el hígado. Además se encontró que la actividad aldehído deshidrogenasa presente en el testículo es significativamente menor que en el hígado. El consumo de etanol en los animales produjo una susceptibilidad aumentada a la oxidación de los lípidos testiculares, que fue detectada por niveles aumentados de hidroperóxidos de lípidos. Los resultados sugieren que la oxidación in situ del etanol a acetaldehído y a radicales libres y la detoxificación deficiente podrían ser relevantes para explicar los efectos observados.
Excessive alcohol consumption is associated with impaired testosterone production and testicular atrophy. Similar findings were observed in in vitro studies on testosterone production by isolated testes, being acetaldehyde more potent than alcohol in suppressing testosterone release. In previous laboratory studies, it was reported that rat testicular microsomes were able to bioactivate ethanol to reactive metabolites like acetaldehyde and 1-hydroxyethyl free radical. In this work, evidence is shown that after a single ethanol dose, acetaldehyde accumulates in testicular tissue during the first six hours post-treatment to reach concentrations higher than those in blood but lower than those in the liver. In agreement with those findings, it was reported that aldehyde dehydrogenase activity in cytosolic, mitochondrial and microsomal fractions is significantly smaller than in the corresponding liver counterparts. Ethanol drinking led to increased susceptibility of testicular lipids to oxidation as detected by increased levels of microsomal lipid hydroperoxides. Results suggest that in situ oxidation of ethanol to acetaldehyde and free radicals and their poor detoxification would be relevant to the effects observed.
No homem, o consumo excessivo de álcool está associado a uma diminuição da produção de testosterona e atrofia testicular. Efeitos semelhantes foram observados em estudos realizados in vitro em testículos isolados e na produção de testosterona, em que o acetaldeído se mostrou mais potente do que o álcool para a supressão da liberação do hormônio. Estudos anteriores deste laboratório referiram que a fração microssomal do testículo de camundongo era capaz de metabolizar etanol para metabolitos reativos como o acetaldeído e os radicais livres 1-hidroxietil. Este trabalho apresenta evidência de que após uma dose única de etanol o acetaldeído se acumula no testículo durante as primeiras seis horas após o tratamento para atingir concentrações superiores às plasmáticas embora mais baixas que no fígado. Constatou-se também que a atividade aldeído desidrogenase presente no testículo é significativamente menor do que no fígado. O consumo de etanol nos animais produziu uma susceptibilidade aumentada à oxidação dos lipídeos testiculares, que foi detectada por níveis aumentados de hidroperóxidos de lipídeos. Os resultados sugerem que a oxidação in situ de etanol a acetaldeído e a radicais livres e a desintoxicação deficiente poderiam ser relevantes para explicar os efeitos observados.
Subject(s)
Animals , Rats , Oxidative Stress , Acetaldehyde/adverse effects , Acetaldehyde/toxicity , Testicular Diseases , Testis , Alcohol Drinking , AcetaldehydeABSTRACT
O acetaldeído é um comprovado agente mutagênico e carcinogênico, pode ser produzido endogenamente pela oxidação do álcool ingerido em bebidas alcoólicas e alimentos ou exogenamente, inalado como poluente, advindo da oxidação de combustíveis fósseis e etanol. O efeito do acetaldeído foi avaliado em modelos celulares e animais com o propósito de avaliarmos o aumento do estresse oxidativo, por lipoperoxidação, fragmentação do DNA, e a formação de adutos DNA, tais como 8-oxo-7,8-dihidro-2-desoxiguanosina, além de, 1,N2-eteno-2-desoxiguanosina e 1,N2-propano-2-desoxiguanosina que foram analisados por HPLC acoplado a espectrometria de massa com a utilização de metodologia ultra-sensível e reprodutiva. O tratamento de fibroblastos pulmonares humanos normais (IMR-90) com diversas concentrações de acetaldeído (58 µM a 711 µM) resultou em aumentos de morte celular, lipoperoxidação, fragmentação do DNA, cálcio intracelular e adutos de DNA. O efeito protetor do licopeno (20 µM) foi comprovado minimizando todos os efeitos deletérios promovidos pelo acetaldeído. O tratamento dos ratos Wistar por 8 e 30 dias com 150 mg/kg e 60 mg/kg via intra-peritoneal ou gavage, evidenciaram os efeitos tóxicos provocados pelo acetaldeído, como aumento significativo de lipoperoxidação, adutos e fragmentação de DNA no fígado e cérebro destes animais. A detecção dos adutos de DNA se mostrou uma ferramenta importante para a detecção dos efeitos provocados por exposição ao aldeído. No tratamento de animais por inalação com variadas concentrações de acetaldeído, que expôs os animais a quantidades do aldeído similares às encontradas em atmosferas poluídas, foi observado aumento de lipoperoxidação, sendo este dose dependente no fígado e pulmão. Já no cérebro, os níveis de MDA foram significativamente maiores em 10 ppb e 30 ppb em relação a 0 ppb e controle, e diminuíram significativamente em 90 ppb. Em relação aos níveis de fragmentação do DNA, observamos no pulmão aumento foi dose dependente...
Acetaldehyde is a known mutagen and carcinogen that can be produced endogenously by ethanol oxidation or directly inhaled as an air pollutant produced by fuel oxidation. The toxicity of acetaldehyde was evaluated in vitro and in vivo models, by means of oxidative stress parameters such as lipid peroxidation (measured as malonaldialdehyde -MDA), DNA fragmentation and DNA adducts such as 8-oxo-7,8-dihydro-2-desoxiguanosine, 1,N2-eteno-2-desoxiguanosine and 1,N2-propano-2-desoxiguanosine, this adducts were analyzed by an ultra-sensible and reproducible HPLC coupled to mass spectrometry assay. Treatment of human normal fibroblast (IMR-90) with a wide range of concentrations (58 µM to 711 µM) resulted in an increase in citotoxicity, lipid peroxidation, DNA fragmentation, intracellular calcium release and DNA adducts. Furthermore, lycopene (20 µM) presented a protective effect against the cellular deleterious properties of acetaldehyde. Treatment of Wistar rats for 8 and 30 days with 150 mg/kg and 60 mg/kg intra-peritonially or by gavage resulted in increased toxicity, measured by lipid peroxidation and DNA damage in liver and brain. The detection of DNA adducts was shown an important tool for the identification of deleterious effects induced by exposure to the aldehyde. Animals treated by inhalation, of amounts commonly found in polluted air samples, presented increased levels of lipid peroxidation in a dose dependent manner in liver and lungs. Nevertheless, in the brain of those animals the higher concentration was devoid of toxic effect measured as MDA levels. Lung tissue presented increased levels of DNA fragmentation. Furthermore, increased levels of 1,N2-εdGuo and 1,N2-propanodGuo was also observed in lungs of all animals. In DNA from livers, 1,N2-propanodGuo presented increased levels. Formation of 8-oxo-7,8-dihydro-2-desoxiguanosine, 1,N2-eteno-2-desoxiguanosine and 1,N2-propano-2-desoxiguanosine in urine samples of people living in the city of São Paulo
Subject(s)
Humans , Animals , Male , Adult , Rats , Acetaldehyde/toxicity , DNA Damage , Biomarkers/analysis , Environmental Pollution/statistics & numerical data , Chemical Pollutants , Carcinogens/analysis , Carcinogens/toxicity , Mutagens/analysis , Mutagens/toxicityABSTRACT
Apenas na Ásia, centro de origem do caqui (Diospyros kaki L.), existem mais de 2000 cultivares diferentes, das quais, a maioria é adstringente. Diante de tamanha variabilidade, existem diferentes métodos de remoção de adstringência, de tal forma que cada um deve ser adaptado a cada cultivar e local de produção. Tais métodos de destanização objetivam promover um acúmulo de acetaldeído na polpa dos frutos, o qual provoca a polimerização das moléculas de taninos solúveis, responsáveis pela adstringência, transformando-os num composto com consistência de gel, insolúvel e, assim, não adstringente. Entre os métodos mais utilizados estão: aplicação de vapor de álcool etílico, que ativa a enzima álcool dehidrogenase com subseqüente acúmulo de acetaldeído, e a promoção da anaerobiose, que induz a transformação do piruvato em acetaldeído em uma reação catalisada pela enzima piruvato descarboxilase. Neste trabalho de revisão, visa à discussão dos principais fatores a serem observados no processo de remoção da adstringência de caquis, como o método a ser utilizado, a temperatura de destanização, o tempo de exposição ao tratamento e o ponto de maturação dos frutos, entre outros.
In Asia, the center of origin of persimmon (Diospyros kaki L.), more than 2000 different varieties are present, most of then being astringent. Beyond such variability, there are a lot of different methods to remove the astringency of fruit and each treatment is more approachable for each cultivar and local of production. The different methods to remove the astringency are based, mostly, at the accumulation of acetaldehyde at the flesh fruit that induce the polymerization of the soluble tannin molecules, responsible for the astringency formation, turning them into an insoluble and non astringent substance. The most used methods are: ethanol vapor application which activates alcohol dehydrogenase and increases the acetaldehyde accumulation; and application of anaerobic atmosphere, that induces the transformation of piruvate into acetaldehyde in a reaction catalyzed by the piruvate descarboxilase. This review aims to argue the main factors to be observed in the astringency removal process of persimmon fruit, such as method to be used, temperature to remove astringency, time of exposure to the treatment, fruit ripening at time of astringency removal, among others.
ABSTRACT
O Efeito do álcool sem associação ao tabaco vem sendo estudado; contudo, os mecanismos pelos quais o álcool exerce o seu efeito carcinogênico não estão completamente esclarecidos. Evidências sugerem que o efeito do álcool esteja relacionado principalmente à exposição tópica, que altera membranas celulares e aumenta a permeabilidade ao tabaco. É proposto também que o efeito do álcool seja modulado por polimorfismos de genes que codificam enzimas para o metabolismo do etanol, do folato e reparo do DNA. O mecanismo de atuação do álcool também está realcionado a um efeito genotóxico do acetaldeído, o principal metabólito do etanol, alteração no metabolismo dos retinóides, deficiências nutricionais e efeitos sistêmicos. Porém, há uma grande dificuldade na avaliação do efeito do álcool, devido à falta de exatidão das histórias do consumo, dos tipos de bebidas, suas concentrações e quantidades, alterando os resultados dos estudos. Este trabalho se propõe a discutir os principais mecanismos de atuação do álcool que poderão promover o desenvolvimento do câncer oral, e nortear o cirurgião-dentista quanto à sua prevenção.
The chronic and excessive alcohol intake is associated with an increased risk for developing oran cancer, which has tobacco and alcohol as risks factors. Nevertheless, the sole effect of alcohol, not associated with tobacco has been related to the development of oral cancer. However, the exact mechanism by which alcohol may exert this effect is not clear. Evidence suggests that the effect of alcohol is related, mainly, to the topic exposure, which promotes modifications in cell membranes and increase in the permeability for carcinogenic agents, such as tobacco. It has also been suggested that the effect of alcohol is modulated by polymorphisms in genes encoding enzymes for ethanol metabolism, folate metabolism and DNA repair. The mechanism of alcohol performance is related to the existence of acetaldehyde genotoxic effect, changes in retinoid metabolism, nutritional deficiencies and systemic effects. Yet, there still exists a vast difficulty in evaluating the alcohol effect, mainly due to the lack of exactness description of alcohol consumption, type of alcoholic beverages, concentration and amount of alcohol, which, therefore, disturb the study data. This study aims at explaining the main mechanisms by which alcohol acts in developing oral cancer, and guiding the general dentist to prevent this cases.
Subject(s)
Acetaldehyde , Alcohol Drinking , Alcoholic Beverages , Alcoholism , Mouth NeoplasmsABSTRACT
The typical yogurt flavor is caused by acetaldehyde produced through many different pathways by the yogurt starter bacteria L. bulgaricus and S. thermophilus. The attention was focused on one specific reaction for acetaldehyde and folic acid formation catalyzed by serine hydroxymethyltransferase (SHMT), encoded by the glyA gene. In S. thermophilus, this enzyme SHMT also plays the typical role of the enzyme threonine aldolase (TA) that is the interconvertion of threonine into glycine and acetaldehyde. The behavior of engineered S. thermophilus strains in milk fermentation is described, folic acid and acetaldehyde production were measured and pH and counts were followed. The engineered S. thermophilus strains StA2305 and StB2305, have the glyA gene (encoding the enzyme serine hydroxymethyltransferase) overexpressed. These engineered strains showed normal growth in milk when it was supplemented with Casitione. When they were used in milk fermentation it was observed an increase in folic acid and in acetaldehyde production by StA2305 and for StB2305 it was noticed a significative increase in folic acid formation.
O acetaldeído, responsável pelo sabor e aroma característicos de iogurte, é produzido por diferentes vias metabólicas pelas bactérias lácticas: Streptococcus thermophilus (S. thermophilus) e Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (L. bulgaricus). Neste trabalho, a atenção foi focada especificamente na reação para a formação de acetaldeído e de ácido fólico, catalisada pela enzima serina hidroximetil transferase (SHMT), codificada pelo gene glyA. A enzima SHMT catalisa diversas reações e, no caso da bactéria S. thermophilus, ela exerce também a atividade característica da enzima treonina aldolase (TA), definida como a interconversão do aminoácido treonina em glicina e acetaldeído. Foram construídas linhagens de S. thermophilus (StA2305 e StB2305) com super expressão do gene glyA. Estas linhagens modificadas apresentaram crescimento normal quando o leite foi suplementado com hidrolisado de caseína (Casitione). Quando foram usadas para fermentação de leite, observou-se: aumento na produção de ácido fólico e acetaldeído por StA2305 e aumento significativo na formação de ácido fólico por StB2305.
ABSTRACT
The typical yogurt flavor is caused by acetaldehyde produced through many different pathways by the yogurt starter bacteria L. bulgaricus and S. thermophilus. The attention was focused on one specific reaction for acetaldehyde and folic acid formation catalyzed by serine hydroxymethyltransferase (SHMT), encoded by the glyA gene. In S. thermophilus, this enzyme SHMT also plays the typical role of the enzyme threonine aldolase (TA) that is the interconvertion of threonine into glycine and acetaldehyde. The behavior of engineered S. thermophilus strains in milk fermentation is described, folic acid and acetaldehyde production were measured and pH and counts were followed. The engineered S. thermophilus strains StA2305 and StB2305, have the glyA gene (encoding the enzyme serine hydroxymethyltransferase) overexpressed. These engineered strains showed normal growth in milk when it was supplemented with Casitione. When they were used in milk fermentation it was observed an increase in folic acid and in acetaldehyde production by StA2305 and for StB2305 it was noticed a significative increase in folic acid formation.
O acetaldeído, responsável pelo sabor e aroma característicos de iogurte, é produzido por diferentes vias metabólicas pelas bactérias lácticas: Streptococcus thermophilus (S. thermophilus) e Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (L. bulgaricus). Neste trabalho, a atenção foi focada especificamente na reação para a formação de acetaldeído e de ácido fólico, catalisada pela enzima serina hidroximetil transferase (SHMT), codificada pelo gene glyA. A enzima SHMT catalisa diversas reações e, no caso da bactéria S. thermophilus, ela exerce também a atividade característica da enzima treonina aldolase (TA), definida como a interconversão do aminoácido treonina em glicina e acetaldeído. Foram construídas linhagens de S. thermophilus (StA2305 e StB2305) com super expressão do gene glyA. Estas linhagens modificadas apresentaram crescimento normal quando o leite foi suplementado com hidrolisado de caseína (Casitione). Quando foram usadas para fermentação de leite, observou-se: aumento na produção de ácido fólico e acetaldeído por StA2305 e aumento significativo na formação de ácido fólico por StB2305.