Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares
| Autor(a) principal: | |
|---|---|
| Data de Publicação: | 2022 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10400.21/15251 |
Resumo: | Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica |
| id |
RCAP_9e44c6c888b49b88a3f451029456321a |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio.ipl.pt:10400.21/15251 |
| network_acronym_str |
RCAP |
| network_name_str |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| repository_id_str |
7160 |
| spelling |
Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovascularesEisenia bicyclisPorphyra sppFucus vesiculosusDCVEfeitos sobre a saúdeHipercolesterolemiaMetabolómicaHMGRNPC1L1ABCG5CholesterolEisenia bicyclisPorphyra sppFucus vesiculosusDCVHealth effectsHypercholesterolemia metabolomicsHMGRNPC1L1ABCG5Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e BiológicaApesar do progresso na mudança no estilo de vida e terapias farmacológicas para a prevenção de doenças cardiovasculares (DCV), estas permanecem a principal causa de morte em todo o mundo, sendo a hipercolesterolemia um dos fatores de risco. A ingestão de alguns produtos naturais, em combinação com fármacos anti-hiperlípidémicos, tem sido frequentemente reportada como uma estratégia para a terapia da hipercolesterolemia. Assim sendo, tem existido um aumento no interesse em algas como produtos naturais comestíveis, devido aos reportados benefícios e propriedades que os seus compostos bioativos apresentam. Este trabalho teve por base o estudo do potencial terapêutico dos compostos presentes em extratos aquosos de algas marinhas comestíveis, nomeadamente extratos de Eisenia bicyclis, Porphyra spp e Fucus vesiculosus vulgarmente designados Aramé, Nori e Fucus. Iniciou-se o trabalho com a caracterização dos extratos das algas, relativamente à composição em fenóis totais, polissacáridos e proteínas e por HPLC-DAD. O extrato de Aramé foi o que apresentou maior quantidade em fenóis totais 0,063 ± 0,005 mg PGE/ mg massa seca, enquanto que o extrato de Nori apresentou maior quantidade de polissacáridos 0,583 ± 0,004 mg PE/ mg massa seca. Apenas o extrato de Fucus apresentou uma reduzida quantidade de proteínas de 0,0074±0,0004 mg proteína/ mg massa seca. Foi ainda efetuado o fracionamento dos compostos presentes nos extratos, recorrendo a uma extração em fase sólida (SPE) no entanto, por HPLC-DAD verificou-se que nos extratos purificados ocorreu perda de alguns compostos e os extratos aquosos não purificados foram usados para a avaliação do efeito biológico. Relativamente às atividades biológicas associadas aos extratos, o extrato de Aramé foi o que apresentou maior atividade antioxidante 65 ± 3 % e a menor quantidade de extrato com capacidade de reduzir a atividade antioxidante em 50 % (EC50) de 0,174 mg/mL. Verificou-se ainda que, na atividade inibitória da enzima acetilcolinesterase (AChE), o extrato de Nori foi o que permitiu obter uma percentagem de inibição mais elevada 42 ± 2 %, evidenciando uma potencial capacidade terapêutica relativamente a doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer. O extrato de Aramé apresentou maior capacidade de inibição da enzima 3-hidroxi-3-metilglutarilo redutase (HMGR) 79 ± 7 % evidenciando o seu potencial para utilização na redução da hipercolesterolemia. Todos os extratos revelaram ser seguros e não citotóxicos em linhas celulares humanas de células do fígado e intestino, Hep-G2 e Caco-2. E o estudo do metaboloma iv das células Caco-2 e Hep-G2 expostas aos extratos das algas revelou que, em ambas as linhas celulares, os extratos provocaram alterações nos metabolitos associados a várias vias metabólicas, nomeadamente em metabolitos associados ao metabolismo energético da respiração celular, como o ácido sucínico e nos nucleótidos e, também nos fosfolípidos que estão relacionados com efeitos sobre a membrana celular. Em particular, no caso das células Hep-G2 em contacto com o extrato de Nori verificou-se que aumentou a glutationa oxidada (GSSG) enquanto, nas células controlo aparece em maior quantidade a glutationa reduzida (GSH), o que pode estar relacionado com o efeito dos compostos do extrato da alga com um aumento do stress oxidativo nas células Hep-G2. Foi investigado o efeito dos extratos sobre a linha celular Caco-2, após a sua diferenciação, simulando um modelo da barreira gastrointestinal. Verificou-se que todos os extratos apresentaram capacidade de reduzir a permeação do colesterol na barreira entre 20 a 28 %, à semelhança do fármaco ezetimiba prescrito para a terapêutica da hipercolesterolemia. Na presença de ezetimiba, os extratos de Aramé e Fucus aumentaram a redução da permeação do colesterol em 39 ± 4 % e 52 ± 4 %, respetivamente. Verificou-se ainda que alguns compostos dos extratos são capazes de permear a barreira gastrointestinal, o que evidencia o potencial destes alcançarem vários alvos no organismo após a ingestão dos extratos, nomeadamente o fígado. Por fim, de modo a compreender o mecanismo dos extratos sobre a redução da permeação do colesterol, foi analisado o efeito destes sobre as proteínas de membrana associadas ao transporte do colesterol, a proteína de Niemann-pick like 1 (NPC1L1) e o transportador ATP-Binding Cassette G5 (ABCG5) por Western Blotting, quer nas células Caco-2 quer nas células Hep-G2. Os extratos de Aramé e Fucus na linha celular Hep G2 demonstraram ter a capacidade de aumentar a expressão do transportador NPC1L1, relativamente ao controlo. Os extratos de Aramé e Nori, em ambas as linhas celulares, demonstraram aumentar a expressão da proteína ABCG5, o que indica que, tendo em conta que este transportador está associado à excreção do colesterol nas membranas dos hepatócitos e dos enterócitos, o resultado dos extratos sobre a redução da permeação do colesterol poderá ser associado ao efeito sobre este transportador. Em suma, os extratos aquosos das algas marinhas comestíveis Aramé, Nori e Fucus apresentaram diversas atividades biológicas que podem sugerir os efeitos benéficos que lhes são frequentemente atribuídos sobre a saúde em geral e, por isso, são recomendados serem incorporados na alimentação. Em particular, o extrato da alga Nori que demonstrou maior potencial no tratamento de doenças neurodegenerativas, e todos v os extratos que demonstraram ser eficazes no controlo da problemática de hipercolesterolemia e na prevenção de DCV, sendo o extrato da alga Aramé o que evidenciou maiores benefícios e ainda maior atividade antioxidante.ABSTRACT - Despite progress in lifestyle changes and pharmacological therapies for the prevention of cardiovascular diseases (CVD), these remain the leading cause of death worldwide, with hypercholesterolemia being one of the risk factors. Ingestion of some natural products in combination with antihyperlipidemic drugs, has been frequently reported as a strategy for the therapy of hypercholesterolemia. For that reason, there has been an increase in interest in algaes due to the benefits and properties that their bioactive compounds present. This work was based on the study of the therapeutic potential of compounds present in aqueous extracts of edible seaweed like Eisenia bicyclis, Porphyra spp and Fucus vesiculosus habitually known as Aramé, Nori and Fucus. In this work the extracts of seaweed were characterized by their composition in total phenols, polysaccharides, and proteins and by HPLC-DAD. The Aramé extracts showed the highest amount of total phenols, 0.063 ± 0.005 mg PGE/ mg dry mass, while the Nori extract presented the highest amount of polysaccharides, 0.583 ± 0.004 mg PE/ mg dry mass. Only the Fucus extract showed a reduced amount of protein of 0.0074±0.0004 mg protein/mg dry mass. The fractionation of the compounds present in the extracts was also carried out, using solid-phase extraction (SPE). However, by HPLC-DAD was found that in the purified extracts, there was a loss of some compounds, and the non-purified aqueous extracts were used for the assessment of the biological effect. Regarding the biological activities associated with the extracts, the Aramé extract showed the highest antioxidant activity 65 ± 3 % and the lowest amount of extract capable of reducing the antioxidant activity by 50 % (EC50) of 0.174 mg/mL. It was also verified that, in terms of the inhibitory activity of the enzyme acetylcholinesterase (AChE), the Nori extract was the one that allowed to obtain a higher percentage of inhibition 42 ± 2 % showing a potential therapeutic capacity for neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's. The Aramé extract showed a better ability to inhibit the enzyme 3-hydroxy-3-methylglutaryl reductase (HMGR) 79 ± 7 %, evidencing its potential for use in the reduction of hypercholesterolemia. All extracts were safe and non-cytotoxic in human liver and intestinal cell lines, Hep-G2 and Caco-2. And the study of the metabolome of Caco-2 and Hep-G2 cells exposed to the algae extracts revealed that, in both cell lines, the extracts caused changes in the metabolites associated with several metabolic pathways, namely in metabolites associated with the energy metabolism of cellular respiration, such as succinic acid and in nucleotides and in phospholipids that are related to effects on the cell membrane. In viii the case of Hep-G2 cells in contact with Nori extract, was found that oxidized glutathione (GSSG) increased while in control cells, reduced glutathione (GSH) appears in greater quantity, which may be related to the effect of algae extract compounds with an increase in oxidative stress in HepG2 cells. The effect of the extracts on the Caco-2 cell line, after its differentiation, was investigated, simulating a model of the gastrointestinal barrier. It was found that all extracts could reduce cholesterol permeation in the barrier between 28 to 20%, similar to the drug ezetimibe prescribed for the treatment of hypercholesterolemia. In the presence of ezetimibe, Aramé and Fucus extract increased the reduction of cholesterol permeation by 39 ± 4 % and 52 ± 4 %, respectively. It was also found that some compounds of the extracts can permeate the gastrointestinal barrier, which shows the potential of these to reach several targets in the body after ingestion of the extracts, namely the liver. Finally, to understand the mechanism of the extracts on the reduction of cholesterol permeation, the effect of these extracts on the membrane proteins associated with cholesterol transport, the Niemann-pick like 1 protein (NPC1L1) and the transporter ATP Binding Cassette G5 (ABCG5) by Western Blotting, either in Caco-2 cells or in Hep-G2 cells. The Aramé and Fucus extracts in the Hep-G2 cell line showed the ability to increase the expression of the NPC1L1 transporter, relative to the control. The Aramé and Nori extracts and both cell lines were shown to increase the expression of the ABCG5 protein, which indicates that, given that this transporter is associated with the excretion of cholesterol in the membranes of hepatocytes and enterocytes, the result of the extracts on the reduction of cholesterol permeation may be associated with the effect on this transporter. In summary, aqueous extracts of edible seaweeds Aramé, Nori and Fucus presented several biological activities that may suggest the beneficial effects that are often attributed to them. In particular, the Nori seaweed extract which showed the better potential in the treatment of neurodegenerative diseases. And the Aramé extract that proved to be effective in controlling the problem of hypercholesterolemia and in the prevention of CVD, showing the substantial benefits and even significant antioxidant activity.Pacheco, RitaSerralheiro, Maria LuísaRCIPLCoelho, Mariana Pinto2023-01-05T13:12:14Z2022-072022-07-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/15251TID:203146409porCOELHO, Mariana Pinto - Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2022. Dissertação de Mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-08-03T10:12:34Zoai:repositorio.ipl.pt:10400.21/15251Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:22:57.249814Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
| dc.title.none.fl_str_mv |
Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares |
| title |
Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares |
| spellingShingle |
Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares Coelho, Mariana Pinto Eisenia bicyclis Porphyra spp Fucus vesiculosus DCV Efeitos sobre a saúde Hipercolesterolemia Metabolómica HMGR NPC1L1 ABCG5 Cholesterol Eisenia bicyclis Porphyra spp Fucus vesiculosus DCV Health effects Hypercholesterolemia metabolomics HMGR NPC1L1 ABCG5 |
| title_short |
Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares |
| title_full |
Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares |
| title_fullStr |
Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares |
| title_full_unstemmed |
Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares |
| title_sort |
Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares |
| author |
Coelho, Mariana Pinto |
| author_facet |
Coelho, Mariana Pinto |
| author_role |
author |
| dc.contributor.none.fl_str_mv |
Pacheco, Rita Serralheiro, Maria Luísa RCIPL |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Coelho, Mariana Pinto |
| dc.subject.por.fl_str_mv |
Eisenia bicyclis Porphyra spp Fucus vesiculosus DCV Efeitos sobre a saúde Hipercolesterolemia Metabolómica HMGR NPC1L1 ABCG5 Cholesterol Eisenia bicyclis Porphyra spp Fucus vesiculosus DCV Health effects Hypercholesterolemia metabolomics HMGR NPC1L1 ABCG5 |
| topic |
Eisenia bicyclis Porphyra spp Fucus vesiculosus DCV Efeitos sobre a saúde Hipercolesterolemia Metabolómica HMGR NPC1L1 ABCG5 Cholesterol Eisenia bicyclis Porphyra spp Fucus vesiculosus DCV Health effects Hypercholesterolemia metabolomics HMGR NPC1L1 ABCG5 |
| description |
Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica |
| publishDate |
2022 |
| dc.date.none.fl_str_mv |
2022-07 2022-07-01T00:00:00Z 2023-01-05T13:12:14Z |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| format |
masterThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/10400.21/15251 TID:203146409 |
| url |
http://hdl.handle.net/10400.21/15251 |
| identifier_str_mv |
TID:203146409 |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
| language |
por |
| dc.relation.none.fl_str_mv |
COELHO, Mariana Pinto - Extratos de algas marinhas comestíveis aplicados para a redução do risco de doenças cardiovasculares. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2022. Dissertação de Mestrado |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação instacron:RCAAP |
| instname_str |
Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação |
| instacron_str |
RCAAP |
| institution |
RCAAP |
| reponame_str |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| collection |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação |
| repository.mail.fl_str_mv |
|
| _version_ |
1799133501569630208 |