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Título: Study of the natural alkenylbenzenes compounds: mechanisms of DNA lesions and implications for humana health
Autor: Martins, Célia Maria da Silva
Orientador: Rodrigues, António Sebastião
Rueff, José
Palavras-chave: Alquenilbenzenos
Eugenol
Miristicina
Estragole
Elemicina
Genotoxicidade
Apoptose
Metilação do DNA
Alkenylbenzenes
Eugenol
Myristicin
Elemicin
Genotoxicity
Apoptosis
DNA methylation
Data de Defesa: 31-Jan-2017
Resumo: RESUMO: Os alquenilbenzenos são compostos naturais encontrados em especiarias como a noz-moscada, cravinho e anis e nos seus óleos essenciais englobando mais de 30 compostos com diferentes características estruturais. Os produtos naturais contendo estes compostos têm sido utilizados ao longo dos anos não apenas em alimentos mas também em medicinas, como óleos essenciais, infusões, chás ou mesmo em formulações farmacêuticas. Por conseguinte, esta família de compostos não só está presente como é amplamente utilizada tanto na alimentação ocidental como em preparações medicinais, apresentando um potencial de risco significativo uma vez que alguns destes compostos são genotóxicos. O objetivo desta tese foi avaliar os mecanismos de genotoxicidade de vários alquenilbenzenos, incluindo o eugenol, o estragole e a miristicina, todos eles presentes em especiarias. Demonstrámos que o eugenol, presente no cravinho, induz aberrações cromossómicas em células V79 e leva à fosforilação da histona H2AX em células de ovário de Hamster Chinês AA8, indicando a formação de quebras de dupla cadeia no DNA. O eugenol também induziu endoreduplicação, o que sugere que este composto é um inibidor da topoisomerase. Outro alquenilbenzeno estudado foi o estragole, presente no estragão, manjericão e anis. Este composto induziu quebras no DNA, trocas de cromátides irmãs e aductos no DNA, que provavelmente são responsáveis pela sua ação genotóxica. Os nossos resultados também indicaram que a miristicina, presente no manjericão, anis, canela, cravinho, funcho, noz-moscada, salsa e anis, não é genotóxica mas é apoptótica, e levou a uma subexpressão de genes envolvidos nas vias de reparação de DNA, em particular genes envolvidos na reparação por excisão de nucleotídeos, reparação de quebras de cadeia dupla de DNA e na sinalização de lesões no DNA e stress celular. Por último, como prova de conceito, avaliámos alterações na metilação do DNA de vários genes após exposição prolongada a uma dose baixa (10 μM) dos alquenilbenzenos eugenol e elemicina em células humanas de cancro da mama, MCF-7. Observámos que o eugenol e a elemicina aumentam a expressão do gene RASSF1A e alteram o estado de metilação do DNA, embora sem se conseguir ter uma relação directa entre estes dois fenómenos. Inesperadamente, observámos um aumento do ATM e do H2AX fosforilado após x exposição prolongada ao eugenol e à elemicina, indicando um risco aumentado para possíveis efeitos genotóxicos a doses baixas. Globalmente, os nossos resultados podem contribuir para uma maior compreensão do risco associado ao consumo destes alquenilbenzenos presentes na alimentação, como foi preconizado pela JECFA.
ABSTRACT: Alkenylbenzenes are a family of natural compounds found in spices, such as nutmeg, clove and anise, and essential oils of various plants and encompass more than 30 compounds with different structural features. The natural sources containing these compounds have been used not only in foods but in medicines for thousands of years, in essential oils, infusions, teas or even in pharmaceutical formulations. Consequently, this family of natural compounds is present and widely used not only in Western diets but in medicinal preparations, providing a significant potential risk, as some of these compounds have genotoxic properties. In this thesis our goal was to assess the mechanisms of genotoxicity of several alkenylbenzenes, including eugenol, estragole and myristicin, all widely present in spices. We showed that eugenol, present in clove, induced chromosomal aberrations in V79 Chinese hamster cells and H2AX phosphorylation in AA8 Chinese hamster ovary cells, indicating the formation of double-strand breaks. More interestingly eugenol induced endoreduplication, which suggested that this compound is a topoisomerase inhibitor. Another alkenylbenzene studied was estragole, present in tarragon, basil and anise. This compound was shown to produce DNA strand breakage, sister chromatid exchanges and DNA adducts, which could be responsible for its genotoxicity. Our results also indicated that myristicin, an alkenylbenzene present in basil, anise, cinnamon, clove, fennel, nutmeg, parsley and star anise, is not genotoxic but is apoptotic, and downregulates DNA damage response genes, with significant under-expression of genes associated with nucleotide excision repair, double strand break repair and DNA damage signalling and stress response. Finally, as a proof of concept, we addressed DNA methylation alterations in several genes induced by prolonged exposure to a low dose (10 μM) of the alkenylbenzenes eugenol and elemicin in human breast cancer MCF-7 cells. We showed that eugenol and elemicin can increase expression of RASSF1A in MCF-7 breast cancer cells, as measured by RT-PCR, and can induce DNA demethylation, although without a direct clear cut result. Unexpectedly, we also observed an increased in phospho-ATM and phospho-H2AX after prolonged exposure to eugenol and elemicin, indicating possible genotoxic effects at low doses. Globally, our results may contribute to a further understanding of the potential risk of increasing our consumption of these alkenylbenzenes present in the diet, as was recommended by the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA).
URI: http://hdl.handle.net/10362/20115
Designação: Doutoramento em Ciências da Vida, Genética, Oncologia e Toxicologia Humana
Aparece nas colecções:NMS-FCM - Teses de Doutoramento

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