Propiedades hepatoprotectoras de las algas marinas: estrés oxidativo en modelos animales intoxicados con xenobióticos / Hepato-protective properties of seaweeds: oxidative stress in animal models intoxicated with xenobiotics

Resumen Desde épocas ancestrales, las algas marinas han sido empleadas con fines medicinales. En la actualidad, las algas han atraído la atención como fuentes de compuestos bioactivos, debido a su alto contenido en metabolitos secundarios. En numerosos estudios epidemiológicos e investigaciones experimentales se han demostrado diferentes propiedades terapéuticas. Diversos autores han demostrado actividades antioxidantes en especies de algas marinas y su relación con las propiedades hepatoprotectoras, explicadas en la mayoría de los casos por su composición polifenólica. Por otra parte, existen pocos fármacos disponibles que estimulen la función hepática, ofrezcan protección al hígado de posibles daños y/o ayuden a regenerar las células hepáticas. Por este motivo resulta interesante buscar fármacos alternativos para el tratamiento de enfermedades hepáticas. Durante dos décadas, el Grupo de Farmacología y Toxicología de la Universidad de La Habana (UH), en coordinación con el Laboratorio de Lípidos de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas (FCF-USP) de la Universidad de San Pablo, Brasil, han investigado varias especies de algas marinas como fuentes de sustancias neuro y hepatoprotectoras con resultados alentadores. En la presente revisión se analizó un conjunto de investigaciones de extractos y moléculas de algas marinas como posibles agentes hepatoprotectores y su relación con la actividad antioxidante. Se presentan diferentes metodologías con varios modelos animales, inductores de daño hepático y variables experimentales. A partir de estas consideraciones, el objetivo de este artículo de revisión fue resumir el estado de la ciencia hasta la fecha acerca del papel de las algas marinas como fuentes naturales de hepatoprotectores y su relación con las propiedades antioxidantes.

Abstract Since ancient times, seaweed has been used for medicinal purposes. At present, seaweeds have attracted attention as sources of bioactive compounds, due to their high content of secondary metabolites. In numerous epidemiological studies and experimental investigations, different therapeutic properties cuidahave been shown. Several authors have demonstrated antioxidant activities in seaweeds species and their relationship with hepato-protective properties, explained in most cases by their polyphenolic composition. On the other hand, there are few drugs available that stimulate liver function, offer protection to the liver from possible damage and/or help to regenerate liver cells, so it is interesting to look for alternative drugs for the treatment of liver diseases. For two decades, the Pharmacology and Toxicology Group of University of Havana (UH) in coordination with the Lipids Laboratory, School of Pharmaceutical Sciences of the University of Sao Paulo (FCF-USP) (Brazil) have investigated various species of seaweeds as sources of neuro- and hepato-protectors with encouraging results. In this review a set of investigations of extracts and molecules of seaweed is analysed as possible hepato-protective agents and their relationship with antioxidant activity. Different methodologies are presented with various animal models, liver damage inducers and experimental variables. Based on these considerations, the objective of this review article was to summarise the state of science to date about the role of seaweeds as natural sources of hepato-protectors and their relationship with antioxidant properties.

Resumo Desde épocas ancestrais, as algas marinhas são utilizadas para fins medicinais. Atualmente, as algas têm chamado a atenção como fontes de compostos bioativos, devido ao alto teor de metabólitos secundários. Em muitos estudos epidemiológicos e investigações experimentais, diferentes propriedades terapêuticas foram demonstradas. Vários autores têm demonstrado atividades antioxidantes em espécies de algas marinhas e sua relação com propriedades hepato-protetoras, explicadas na maioria dos casos por sua composição polifenólica. Por outro lado, existem poucos medicamentos disponíveis que estimulem a função hepática, ofereçam proteção ao fígado de possíveis danos e/ou ajudem a regenerar as células hepáticas, por isso é interessante procurar medicamentos alternativos para o tratamento de doenças hepáticas. Há duas décadas, o Grupo de Farmacologia e Toxicologia de la Universidade de la Habana (UH) em coordenação com o Laboratório de Lipídios da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF-USP) da Universidade de São Paulo, Brasil tem investigado várias espécies de algas marinhas como fontes de neuro- e hepato-protetores com resultados animadores. Nesta revisão foi analisado um conjunto de investigações de extratos e moléculas de algas marinhas como possíveis agentes hepato-protetores e sua relação com a atividade antioxidante. Diferentes metodologias são apresentadas com vários modelos animais, indutores de dano hepático e variáveis experimentais. Com base nessas considerações, o objetivo deste artigo de revisão era resumir o estado da ciência até o momento sobre o papel das algas marinhas como fontes naturais de hepatoprotetores e sua relação com propriedades antioxidantes.

Isolation, fractionation and anticoagulant activity of a sulfated galactan extracted from the green algae Penicillus capitatus / Isolamento, fracionamento e atividade anticoagulante da galactana sulfatada extraída da alga verde Penicillus capitatus

ABSTRACT: Marine algae are natural sources of macromolecules known as sulfated polysaccharides. This class of compounds has attracted the interest of Pharmaceutical Sciences due to its pharmacological anticoagulant, antiplatelet and antithrombotic properties. Therefore, this study evaluated the anticoagulant potential of sulfated polysaccharides extracted from the algae Penicillus capitatus. The extracted sulfated polysaccharides were purified, partially characterized and their anticoagulant activity was evaluated. The extraction process followed by ethanol precipitation resulted in five fractions. Among the analyzed fractions, F44 contained highest concentration of sulfated polysaccharides. After the purified fraction F23, F44 displayed in vitro anticoagulant activity in a time testing for activated partial thromboplastin time and prothrombin time. The preferential mechanism effect was based on interactions between thrombin and factor Xa. Additional studies on structure pharmacological are required to test the viability of the use of sulfated polysaccharides as therapeutic agents.

RESUMO: As algas marinhas são fontes naturais de macromoléculas conhecidas como polissacarídeos sulfatados. Esta classe de compostos atraiu o interesse das Ciências Farmacêuticas devido às suas propriedades farmacológicas como anticoagulante, antiplaquetária e antitrombótica. Portanto, este estudo tem como objetivo avaliar o potencial anticoagulante de polissacarídeos sulfatados extraídos de algas de Penicillus capitatus. Os polissacarídeos sulfatados extraídos foram purificados, parcialmente caracterizados e sua atividade anticoagulante foi avaliada. O processo de extração seguido pela precipitação com etanol resultou em cinco frações. Entre as frações analisadas, F44 foi a maior concentração de polissacarídeos sulfatados. Após a purificação, as frações F23 e F44 mostraram atividade anticoagulante in vitro em um teste de tempo de tromboplastina parcialmente ativada e tempo de protrombina. Seu mecanismo preferencial é baseado nas interações entre trombina e fator Xa. Estudos adicionais sobre a estrutura farmacológica são necessários para testar a viabilidade do uso como agente terapêutico.

Extraction, physical-chemical characterization and in vitro inhibitorypotential of thrombin generation of crude sulfated polysaccharides from Brazilian tropical seaweeds / Extração, caracterização físico-química e potencial inibitório in vitro da geração detrombina de polissacarídeos sulfatados brutos de algas marinhas tropicais brasileiras

The biotechnological value of macroalgae for screening assays of thrombin generation-TG using sulfated polysaccharides-SPs as substitutes to heparin has been poorly explored. Five Brazilian species of macroalgae (Gracilaria birdiae, Acanthophora muscoides, Halymenia sp., Caulerpa cupressoides and C. racemosa) wereanalyzed and compared for their abundance, physical-chemical characteristics and in vitro anticoagulant assays of activated partial thromboplastin time-APTT, prothrombin time-PT and TG. Papain extraction yielded (p 100 kDa. These procedures,combined with the use of Stains-All, also indicated nonSPs. APTTs ranged from 2.81 (A. muscoides) to 21.30 IU(Halymenia sp.) vs. heparin (193 IU), and were dependent on sulfation of the crude SPs. PT was not altered. Withrespect to TG assay, crude SPs modified concentration-dependent and independently from molecular mass TGby both intrinsic/extrinsic pathways in 60-fold diluted human plasma, with total intrinsic inactivation using crudeSPs from A. muscoides in parallel to heparin (p < 0.05). Thrombosis in vitro is differentially modulated by distinctcrude SPs from Brazilian seaweeds.

O valor biotecnológico das macroalgas para ensaios de varredura de geração de trombina-GT pouco tem sido explorado usando polissacarídeos sulfatados-PSs como substitutos à heparina. Foramanalisadas e comparadas cinco espécies brasileiras de macroalgas (Gracilaria birdiae, Acanthophora muscoides, Halymenia sp., Caulerpa cupressoides e C. racemosa) quanto à abundância, às característicasfísico-químicas e os ensaios anticoagulantes in vitro de tempo de tromboplastina parcial ativada-TTPA, aotempo de protrombina-TP e a GT. A extração com papaína rendeu (p 100 kDa. Esses procedimentos,combinados ao uso de azul de toluidina/Stains-All, indicaram também polissacarídeos-não sulfatados. OsTTPAs foram dependentes da sulfatação dos PSs brutos e variaram de 2,81 (A. muscoides) a 21,30 UI (Halymenia sp.) vs. heparina (193 UI). O TP não foi alterado. Com respeito ao ensaio de GT, os PSs brutos modificaram, dependente de concentração e independentemente de massa molecular, GT pelas viasintrínseca/extrínseca no plasma humano diluído 60 vezes, com inativação intrínseca total usando PSs brutosde A. muscoides em paralelo à heparina (p < 0,05). A trombose in vitro é modulada diferencialmente porPSs brutos distintos de algas marinhas brasileiras.

Herbicides with natural and synthetic biostimulants in spring wheat / Aplicação de herbicidas com bioestimulantes natural e sintético no trigo primavera

ABSTRACT: Although the knowledge on agricultural using of biostimulants increases, there is still little information on their interactions with other chemicals i.e. herbicides. The aim of the study was to assess the influence of popular herbicides (MCPA + dicamba, dicamba + triasulfuron, florasulam+2,4-D) used with and without biostimulants based on seaweed extract (Kelpak) and nitrophenols (Asahi) on weed control efficiency, yield and quality of the crop. Field trial was carried out in the years 2014 and 2015 in the Institute of Plant Protection - National Research Institute in Poznan (Poland). The experiment was established on spring wheat cv.'Torridon', in 4 replications, using randomized block design. In the experiment two variants of application were tested. In the first variant preparations (herbicide and biostimulant) were applied as tank mixtures at the crop growth stage BBCH 30 and in the second variant in some combinations herbicide application was followed by biostimulant used alone. Weather conditions had a profound impact on tested preparations activity. Addition of biostimulants to herbicide had not affected weed control efficacy but application of herbicide and biostimulant mixture revealed its influence on yield parameters of wheat. Biostimulants influenced yield quality parameters e.g. by enhancing gluten amount in grains.

RESUMO: Embora o conhecimento sobre o uso agrícola de bioestimulantes aumente, ainda há pouca informação sobre suas interações com outros produtos químicos, como por exemplo, herbicidas. O objetivo desta pesquisa consistiu em avaliar o efeito dos herbicidas MCPA + dicamba, dicamba + triasulfuron + e florasulam + 2,4-D, usados com bioestimulantes a base de extratos de algas marinhas (Klepak) e nitrofenóis (Asahi) sobre a eficiência do controle de plantas daninhas e o rendimento da produção das plantas cultivadas. Os estudos de campo foram realizados nos anos de 2014 e 2015 pelo Instituto de Proteção de Plantas - Instituto Nacional de Pesquisas em Poznań (Polônia). O experimento foi realizado na cultura do trigo, cultivar 'Torridon' com quatro repetições. Foram estudadas diferentes opções de mistura de herbicidas versus bioestimulantes que foram aplicados em mistura de tanque ou o bioestimulante foi aplicado três dias após a aplicação do herbicida. As condições climáticas afetaram o desempenho das misturas utilizadas. A adição de bioestimulante ao herbicida não modificou a eficiência do controle de plantas daninhas, mas revelou grande influência nos parâmetros de produtividade do trigo. O uso de bioestimulantes provocou a melhora da qualidade dos grãos, aumentando o teor de glúten.

Antiulcer, wound healing and hepatoprotective activities of the seaweeds Gracilaria crassa, Turbinaria ornata and Laurencia papillosa from the southeast coast of India

Seaweeds have bioactive compounds of interest in the pharmaceutical industry. In India, seaweeds are used exclusively for phycocolloids production and have not yet received consideration as a dietary supplement. So, it has become imperative to explore the biomedical potential of seaweeds and promote their utilization as a functional food. The seaweeds Turbinaria ornata, Gracillaria crassa and Laurencia papillosa, collected from the Tuticorin coast of the Southeast coast of India and selected based on preliminary screening, were extracted with acetone and evaluated for antiulcer, wound healing and hepatoprotective activities. L. papillosa showed the highest level of gastric protection activity (81%) at 200 mg/kg, comparable to the standard drug ranitidine (90%). G. crassa followed with 76%. G. crassa and L. papillosa, showed marked wound-healing activity. G. crassa at 200 mg/kg, showed a marked effect on the serum marker enzymes indicating prominent hepatoprotective activity. The noteworthy wound-healing and hepato-protective properties of G. crassa besides anti-ulcer activity next to L. papillosa were indicative of its potential for further consideration.

Algas marinhas possuem compostos bioativos de interesse para a indústria farmacêutica. Na Índia, as algas marinhas são usadas exclusivamente para a produção de ficocolóides e ainda não receberam a consideração como um suplemento dietético. Assim, tornou-se imperativo explorar o potencial biomédico de algas e promover a sua utilização como alimento funcional. As algas marinhas Turbinaria ornata, Gracillaria crassa e Laurencia papillosa, coletadas de Tuticorin, na costa sudeste da Índia, e selecionadas com base em triagem preliminar, foram extraídas com acetona e avaliadas quanto à atividade antiúlcera, de cicatrização de feridas e de hepatoproteção. L. papillosa mostrou o mais alto nível da atividade de proteção gástrica (81%) na dose de 200 mg/kg, comparável ao fármaco padrão, ranitidina (90%). G. crassa mostrou atividade de 76%. G. crassa e L. papillosa mostrou atividade martcante na cicatrização de feridas. G. Crassa, a 200 mg/kg, mostrou efeito alto sobre o marcador sérico das enzimas, indicando atividade hepatoprotetora proeminente. A notável cura de feridas e as propriedades hepatoprotetoras de G. Crassa, além da atividade antiúlcera, próxima da L. Papillosa, foram indicativos do seu potencial para uma análise mais aprofundada.

Proporções entre ácidos graxos poliinsaturados em ovos comerciais convencionais e enriquecidos com ômega-3 / Proportions between polyunsaturated fatty acids in conventional commercial and enriched eggs with omega-3

Um experimento foi realizado para comparar as proporções entre ácidos graxos (AG) em gemas de ovos comerciais convencionais e enriquecidos com ômega-3 (ω-3). No grupo 1, foram alimentadas 432 aves durante toda vida produtiva com ração à base de milho e farelo de soja (produção de ovos convencionais) e, no grupo 2, a partir da 22a semana de idade, as aves foram alimentadas com ração contendo 1,5 por cento de substrato de algas marinhas e 1,8 por cento de óleo de peixe (produção de ovos enriquecidos com ω-3). Coletaram-se aleatoriamente 180 ovos de cada grupo de poedeira e estes distribuídos em delineamento em blocos ao acaso, considerando um ovo como uma repetição. As relações entre ácidos graxos insaturados/saturados, poliinsaturados das séries ω-6/ ω-3, linoléico/alfa-linolênico, araquidônico/docosahexanóico dos ovos enriquecidos com ω-3 foram inferiores a dos ovos convencionais. As proporções entre AG estudadas dos ovos enriquecidos com ω-3 foram inferiores a dos ovos convencionais, ficando, portanto, dentro do limiar ideal estimado para o consumo de gordura por humanos.

An experiment was carried out to compare the proportions of fatty acids in conventional and enriched ω-3 commercial yolk eggs. In group 1, 432 birds were fed throughout productive life with basal diet of corn and soybean meal (production of conventional eggs) and in group 2, the others hens, from the 22nd week-old, was added to the basic diet, 1.5 percent of substrate of marine algae and 1.8 percent of fish oil (production of designer ω-3 eggs). There were randomly collected 180 eggs from each group of hens and those distributed in complete randomized blocks design, considering one egg as a replicate. The proportions between unsaturated/saturated fatty acids, polyunsaturated ω-6/ ω-3 series, linoleic/alpha-linolenic acid, arachidonic/docosahexaenoic eggs enriched with ω-3 were lower than conventional eggs. The interrelationships between fatty acid studied of the ω-3 enriched eggs were lower than conventional eggs, and, accordingly, within the ideal threshold value for fat consumption by humans.

Composição química e potencial biológico das algas vermelhas marinhas Laurencia filiformis, Laurencia intricata, Plocamium brasiliense e Ochtodes secundiramea da costa brasileira / Chemical composition and biological potency of the marine red algae Laurencia filiformis, Laurencia intricata, Plocamium brasiliense and Ochtodes secundiramea of the Brazilian coast

O oceano apresenta uma vasta diversidade de espécies, entre elas as algas marinhas, as quais são usadas principalmente como fonte de alimentos, de produtos industriais e para uso medicinal. Considerando a biodiversidade encontrada, são poucos os estudos que verificam a composição química e atividade biológica de algas. Desta forma, o presente trabalho descreve especialmente compostos do metabolismo primário (lipídios, proteínas e aminoácidos), composição química volátil, e potencial antioxidante e antimicrobiano de quatro espécies de algas vermelhas da costa brasileira (Laurencia filiformis, Laurencia intricata, Plocamium brasiliense e Ochtodes secundiramea). As análises de lipídeos revelaram que estas algas são ricas em ácidos graxos poliinsaturados ω3 e ω6, mas que apresentam o ácido palmítico como majoritário. O teor de proteínas encontrado é considerável e aproximadamente 50% da composição de aminoácidos é de aminoácidos essenciais. Para extrair os compostos voláteis das algas selecionadas para o estudo, três métodos foram utilizados: arraste a vapor, extração por solvente e HS-SPME. A caracterização química dos compostos voláteis deu-se principalmente pela utilização de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM). Ainda foram isolados e identificados dois compostos majoritários do óleo essencial de L. filiformis, o (-)-7-epi-silfiperfolan-6β-ol e o (-)-silfiperfolan-7β-ol, e quatro compostos do extrato acetona/água de P. brasiliense, o 3,4-eritro-7-diclorometil-3-metil-3,4,8-tricloro-1,5(E),7(E)-octatrieno; o 3,4-eritro-7-diclorometil-3-metil-3,4,8-tricloro-1,5(E),7(Z)-octatrieno; o 3,4-eritro-1-bromo-7-diclorometil-3-metil-3,4,8-tricloro-1(E),5(E),7(E)-octatrieno e o 3,4-eritro-1-bromo-7-diclorometil-3-metil-3,4,8-tricloro-1(E),5(E),7(Z)-octatrieno, utilizando diferentes técnicas cromatográficas, como CCDP e CLAE, para isolamento, e técnicas espectroscópicas (RMN uni e bidimensionais) e espectrométricas (HRMS e EIMS) para análise...

The ocean provides large diversity of species, among them the seaweeds, which are mainly used as food, industrial products and as medicine. Considering the biodiversity, there are only few studies which analize the algae volatile compounds and their biological activity. So that, this work describes specially compounds from the primary metabolism (lipids, proteins and amino acids), chemical volatile composition, and antioxidant and antimicrobial potencies of four red algae of the Brazilian coast (Laurencia filiformis, Laurencia intricata, Plicamium brasiliense and Ochtodes secundiramea). The lipid analysis showed that these algae have ω3 and ω6 polyunsaturated fatty acids, but the palmitic acid is the most abundant. The protein content observed is considerable and approximately 50% of the amino acid composition is of essential amino acids. To extract the volatile organic compounds from the algae selected for this study, three methods were used: hydrodestilation, solvent extraction and HS-SPME. For chemical characterization of the volatile compounds, the technique used was gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). In addition, the two most abundant compounds from the essential oil of L. filiformis, the (-)-7-epi-silphiperfolan-6β-ol and the (-)-silphiperfolan-7β-ol, and four compounds of the aceton/water extract of P. brasiliense the 3,4-erythro-7-dichloromethyl-3-methyl-3,4,8-trichloro-1,5(E),7(E)-octatriene; the 3,4-erythro-7-dichloromethyl-3-methyl-3,4,8-trichloro-1,5(E),7(Z)-octatriene; the 3,4-erythro-1-bromo-7-dichloromethyl-3-methyl-3,4,8-trichloro-1(E),5(E),7(E)-octatriene and the 3,4-erythro-1-bromo-7-dichloromethyl-3-methyl-3,4,8-trichloro-1(E),5(E),7(Z)-octatriene, were isolated and identified using different chromatographic techniques like preparative TLC and HPLC for isolation and spectroscopic (NMR uni and bidimensional) and spectrometric techniques (HRMS and EIMS) for analysis. The antioxidant activity of the essential oils, of...

Produtos naturais de algas marinhas e seu potencial antioxidante / Natural products from marine seaweeds and their antioxidant potential

Os radicais livres e outros derivados ativos do oxigênio são inevitavelmente co-produzidos em algumas reações biológicas e exercem papel fisiológico importante. No entanto, essas espécies reativas têm sido descritas como fatores que participam diretamente dos mecanismos fisiopatológicos relacionados com a continuidade e as complicações de diversos estados patológicos como a aterosclerose, a diabetes, o câncer, a artrite reumatóide, entre outros. Dessa forma, a terapia antioxidante preveniria o desenvolvimento e a progressão dessas complicações. As algas marinhas representam uma importante fonte de substâncias antioxidantes naturais, uma vez que têm sistemas de defesas antioxidantes bem desenvolvidos. O presente trabalho é uma compilação das pesquisas realizadas sobre a atividade antioxidante de produtos naturais marinhos e extratos de algas marinhas bentônicas.

Free radicals and other reactive species of oxygen are co-produced in some biological reactions and they play important physiological role, and nevertheless they are reported as factors that take straight part in the pathophysiologic mechanism associated with continuity and complications of the several pathological process such as arteriosclerosis, diabetes mellitus, cancer, and arthritis, among others. In this way, the antioxidant therapy should prevent the development and progress of these complications. Seaweeds can be valuable source of natural antioxidant compounds since they have a well-developed antioxidant defense system. The present work is a compilation of the antioxidant activities of marine natural products and benthonic marine seaweeds crude extracts researches.