Blood Oxidative Stress Modulates Alveolar Bone Loss in Chronically Stressed Rats

by Micaele Maria Lopes Castro 1,Priscila Cunha Nascimento 1,Deiweson Souza-Monteiro 1,Sávio Monteiro Santos 2,Mayra Barros Arouck 3,Vinicius Barreto Garcia 4,5,Raimundo Fernandes de Araújo, Jr. 4,5,6,7,Aurigena Antunes de Araujo 2,Gabriela de Souza Balbinot 8,Fabrício Mezzomo Collares 8,Cassiano Kuchenbecker Rosing 9,Marta Chagas Monteiro 2,Cristiane Socorro Ferraz Maia 3 andRafael Rodrigues Lima 1,*

Abstract

We aimed to investigate the effects of chronic stress (CS) on experimental periodontitis (EP) in rats. For this, 28 Wistar rats were divided into four groups: control, ligature-induced experimental periodontitis (EP), chronic stress (CS; by physical restraint model) and CS+EP (association of chronic stress and ligature-induced periodontitis). The experimental period lasted 30 days, including exposure to CS every day and ligature was performed on the 15th experimental day. After 30 days, the animals were submitted to the behavioral test of the elevated plus maze (EPM). Next, rats were euthanized for blood and mandible collection in order to evaluate the oxidative biochemistry (by nitric oxide (NO), reduced-glutathione activity (GSH), and thiobarbituric acid reactive substance levels (TBARS)) and alveolar bone characterization (by morphometric, micro-CT, and immunohistochemistry), respectively. The behavioral parameters evaluated in EPM indicated higher anxiogenic activity in the CS and CS+EP, groups, which is a behavioral reflex of CS. The results showed that CS was able to change the blood oxidative biochemistry in CS and CS+EP groups, decrease GSH activity in the blood, and increase the NO and TBARS concentrations. Thus, CS induces oxidative blood imbalance, which can potentialize or generate morphological, structural, and metabolic damages to the alveolar bone. 

Resumo

Nosso objetivo foi investigar os efeitos do estresse crônico (SC) na periodontite experimental (PE) em ratos. Para isso, 28 ratos Wistar foram divididos em quatro grupos: controle, periodontite experimental induzida por ligadura (EP), estresse crônico (SC; por modelo de restrição física) e CS + EP (associação de estresse crônico e periodontite induzida por ligadura). O período experimental durou 30 dias, incluindo a exposição à SC todos os dias e a ligadura foi realizada no 15º dia experimental. Após 30 dias, os animais foram submetidos ao teste comportamental do labirinto em cruz elevado (EPM). Em seguida, os ratos foram sacrificados para coleta de sangue e mandíbula, a fim de avaliar a bioquímica oxidativa (por óxido nítrico (NO), atividade de glutationa reduzida (GSH) e níveis de substância reativa ao ácido tiobarbitúrico (TBARS)) e caracterização óssea alveolar (por morfometria , micro-CT e imuno-histoquímica), respectivamente. Os parâmetros comportamentais avaliados na EPM indicaram maior atividade ansiogênica nos grupos CS e CS + EP, que é um reflexo comportamental da SC. Os resultados mostraram que o CS foi capaz de alterar a bioquímica oxidativa do sangue nos grupos CS e CS + EP, diminuir a atividade de GSH no sangue e aumentar as concentrações de NO e TBARS. Assim, a SC induz um desequilíbrio oxidativo do sangue, que pode potencializar ou gerar danos morfológicos, estruturais e metabólicos ao osso alveolar. diminuir a atividade de GSH no sangue e aumentar as concentrações de NO e TBARS. Assim, a SC induz um desequilíbrio oxidativo do sangue, que pode potencializar ou gerar danos morfológicos, estruturais e metabólicos ao osso alveolar. diminuir a atividade de GSH no sangue e aumentar as concentrações de NO e TBARS. Assim, a SC induz um desequilíbrio oxidativo do sangue, que pode potencializar ou gerar danos morfológicos, estruturais e metabólicos ao osso alveolar. 

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Cholesterol-functionalized carvedilol-loaded PLGA nanoparticles: anti-inflammatory, antioxidant, and antitumor effects

Ana Luiza C. de S. L. Oliveira, Alaine M. dos Santos-Silva, Arnóbio A. da Silva-Júnior, Vinícius B. Garcia, Aurigena A. de Araújo, Lioe-Fee de Geus-Oei, Alan B. Chan, Luis J. Cruz & Raimundo F. de Araújo Júnior

Abstract 

The inflammation has been identified as factor of tumor progression, which has increased the interest and use of molecules with anti-inflammatory and antioxidant activities in the cancer treatment. In this study, the antioxidant, anti-inflammatory, and antitumor potentials of carvedilol was explored in a different approach. The cholesterol (CHO) was investigated as facilitated agent in the action of carvedilol-loaded nanoparticles. Different formulations exhibited spherical and stable nanoparticle with mean diameter size < 250 nm. The cholesterol changed the copolymer-drug interactions and the encapsulation efficiency. The in vitro cancer study was performed using murine colorectal cancer cell line (CT-26) to observe the cell viability and apoptosis on MTS assay and flow cytometry, respectively. The experiments have demonstrated that cholesterol improved the performance of drug-loaded nanoparticles, which was much better than free drug. The in vivo inflammation peritonitis model revealed that carvedilol-loaded nanoparticles increased the level of glutathione and leukocyte migration mainly when the functionalized drug-loaded nanoparticles were tested, in a lower dose than the free drug. As hypothesized, the experimental data suggest that cholesterol-functionalized carvedilol-loaded PLGA nanoparticles can be a novel and promising approach in the inflammation-induced cancer therapy since showed anti-inflammatory, antioxidant, and antitumor effects.

Resumo

A inflamação foi identificada como fator de progressão tumoral, o que aumentou o interesse e o uso de moléculas com atividades anti-inflamatórias e antioxidantes no tratamento do câncer. Neste estudo, os potenciais antioxidante, anti-inflamatório e antitumoral do carvedilol foram explorados em uma abordagem diferente. O colesterol (CHO) foi investigado como agente facilitado na ação de nanopartículas carregadas de carvedilol. Diferentes formulações exibiram nanopartículas esféricas e estáveis ​​com diâmetro médio de tamanho <250 nm. O colesterol alterou as interações copolímero-droga e a eficiência do encapsulamento. O estudo do câncer in vitro foi realizado utilizando a linha celular de câncer colorretal de murino (CT-26) para observar a viabilidade celular e apoptose no ensaio MTS e citometria de fluxo, respectivamente. Os experimentos demonstraram que o colesterol melhorou o desempenho das nanopartículas carregadas com drogas, o que foi muito melhor que as drogas gratuitas. O modelo de peritonite por inflamação in vivo revelou que as nanopartículas carregadas com carvedilol aumentaram o nível de migração de glutationa e leucócitos principalmente quando as nanopartículas funcionalizadas carregadas com drogas foram testadas, em uma dose mais baixa que a droga livre. Como hipótese, os dados experimentais sugerem que as nanopartículas de PLGA carregadas com carvedilol e funcionalizadas com colesterol podem ser uma abordagem nova e promissora na terapia do câncer induzida por inflamação, pois mostraram efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes e antitumorais. O modelo de peritonite por inflamação in vivo revelou que as nanopartículas carregadas com carvedilol aumentaram o nível de migração de glutationa e leucócitos principalmente quando as nanopartículas funcionalizadas carregadas com drogas foram testadas, em uma dose mais baixa que a droga livre. Como hipótese, os dados experimentais sugerem que as nanopartículas de PLGA carregadas com carvedilol e funcionalizadas com colesterol podem ser uma abordagem nova e promissora na terapia do câncer induzida por inflamação, pois mostraram efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes e antitumorais. O modelo de peritonite por inflamação in vivo revelou que as nanopartículas carregadas com carvedilol aumentaram o nível de migração de glutationa e leucócitos principalmente quando as nanopartículas funcionalizadas carregadas com drogas foram testadas, em uma dose mais baixa que a droga livre. Como hipótese, os dados experimentais sugerem que as nanopartículas de PLGA carregadas com carvedilol e funcionalizadas com colesterol podem ser uma abordagem nova e promissora na terapia do câncer induzida por inflamação, pois mostraram efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes e antitumorais.

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In Vivo Antidepressant Effect of Passiflora edulis f. flavicarpa into Cationic Nanoparticles: Improving Bioactivity and Safety

by Jovelina Samara Ferreira Alves 1,Alaine Maria dos Santos Silva 2,Rodrigo Moreira da Silva 3,Pamella Rebeca Fernandes Tiago 4,Thais Gomes de Carvalho 5,Raimundo Fernandes de Araújo Júnior 5,Eduardo Pereira de Azevedo 6,Norberto Peporine Lopes 3,Leandro De Santis Ferreira 7,Elaine Cristina Gavioli 4,Arnóbio Antônio da Silva-Júnior 2 and Silvana Maria Zucolotto

Abstract

A variety of neuroactive flavonoids can be found in the species of the Passiflora genus; however, their difficulty in crossing the blood–brain barrier limits their in vivo neuropharmacological activity. In this study, cationic nanoparticles were developed as a novel nanocarrier for improving the antidepressant activity of Passiflora edulis f. flavicarpa leaf extract. Formulations obtained using Eudragit E PO polymethylmethacrylate copolymer, as polymeric matrix had their physicochemical properties investigated. The analytical content of the flavonoids vicenin-2, orientin, isoorientin, vitexin, and isovitexin was determined in the plant extract. Small-sized and spherical nanoparticles loaded with Passiflora edulis f. flavicarpa were obtained with positive zeta potential and high encapsulation efficiency. In addition, the nanosystems were shown to be stable for at least 6 months. The antidepressant activity of P. edulis extract (50 and 100 mg/kg) as well as the extract-loaded nanoparticles (5 mg/kg) were investigated in mice using the forced swimming test, where the latter increased the potency of the former by 10-fold. In addition, histopathological and biochemical analysis confirmed the biocompatibility of the extract-loaded nanoparticles. This study demonstrated that the Eudragit cationic nanoparticles were able to improve the antidepressant activity of P. edulis in the central nervous system of mice. 

Resumo

Uma variedade de flavonóides neuroativos pode ser encontrada nas espécies do gênero Passiflora ; no entanto, sua dificuldade em atravessar a barreira hematoencefálica limita sua atividade neuro-farmacológica in vivo. Neste estudo, nanopartículas catiônicas foram desenvolvidas como um novo nanocarreador para melhorar a atividade antidepressiva de Passiflora edulis f. extrato de folha de flavicarpa . As formulações obtidas utilizando o copolímero Eudragit E PO polimetilmetacrilato, como matriz polimérica, tiveram suas propriedades físico-químicas investigadas. O conteúdo analítico dos flavonóides vicenina-2, orientação, iso-orientação, vitexina e isovitexina foi determinado no extrato da planta. Nanopartículas esféricas e de tamanho pequeno carregadas com Passiflora edulis f.flavicarpa foram obtidos com potencial zeta positivo e alta eficiência de encapsulamento. Além disso, os nanossistemas mostraram-se estáveis ​​por pelo menos 6 meses. A atividade antidepressiva do extrato de P. edulis (50 e 100 mg / kg), bem como as nanopartículas carregadas com extrato (5 mg / kg) foram investigadas em camundongos usando o teste de natação forçada, onde este último aumentou a potência do primeiro por 10 vezes. Além disso, análises histopatológicas e bioquímicas confirmaram a biocompatibilidade das nanopartículas carregadas com extrato. Este estudo demonstrou que as nanopartículas catiônicas Eudragit foram capazes de melhorar a atividade antidepressiva de P. edulis no sistema nervoso central de camundongos. 

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Effect of Gold Nanoparticle on 5-Fluorouracil-Induced Experimental Oral Mucositis in Hamsters

by Carmem Jane Ferreira Vilar 1,†,Susana Barbosa Ribeiro 2,†,Aurigena Antunes de Araújo 3,Gerlane Coelho Bernardo Guerra 4,Raimundo Fernandes de Araújo Júnior 5,Gerly Anne de Castro Brito 6,Renata Ferreira Carvalho Leitão 6,Daniel de Lima Pontes 7,Luiz Henrique Da Silva Gasparotto 7,Maisie Mitchele Barbosa Oliveira 2,Anderson Dias Viana 7,Wendy Marina Toscano Queiroz de Medeiros 7,Breno Gustavo Porfírio Bezerra 7 and Caroline Addison Carvalho Xavier de Medeiros

Abstract

Background:

Oral mucositis (OM) is a severe inflammation of the oral mucosal cells associated with chemotherapy and/or radiotherapy-induced toxicity, resulting in epithelial ulcers and higher risk of death from sepsis. The aim of the present study was to evaluate the nanoparticle (AuNp) effect on OM induced in hamsters. Materials and methods: 5-fluorouracil (5FU) was used on the first and second day of the experimental model in Golden sirian hamsters, and on the fourth day, mechanical trauma was applied to induce OM. The animals were divided into groups, i.e., polyvinylpyrrolidone (PVP), mechanical trauma (MT), 5FU, and groups treated with gold nanoparticles (AuNps) (62.5, 125, and 250 μg/kg). On the 10th day, animals were euthanized for macroscopic, histopathological, immunohistochemical, western blot, quantitative polymerase chain reaction (qRT-PCR), and AuNp quantification. Results: AuNp (250 μg/kg) reduced TNF-α, IL-1β, COX-2, NF-κB, TGF-β, and SMAD 2/3; increased glutathione levels; decreased the expression of Kelch ECH-associated protein 1 (KEAP1); and induced heme oxygenase 1 (HMOX-1) and NAD (P) H quinone oxidoreductase 1 (NQO1) genes. Conclusions: AuNp (250 μg/kg) prevented 5-FU-induced OM in hamsters and improved the parameters of inflammation and oxidative stress.

Resumo

A mucosite oral (MO) é uma inflamação grave das células da mucosa oral associada à quimioterapia e / ou toxicidade induzida por radioterapia, resultando em úlceras epiteliais e maior risco de morte por sepse. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito das nanopartículas (AuNp) na MO induzida em hamsters. Materiais e métodos: o 5-fluorouracil (5FU) foi utilizado no primeiro e no segundo dia do modelo experimental em hamsters Golden Sirian e, no quarto dia, foi aplicado trauma mecânico para induzir a OM. Os animais foram divididos em grupos, polivinilpirrolidona (PVP), trauma mecânico (MT), 5FU e grupos tratados com nanopartículas de ouro (AuNps) (62,5, 125 e 250 μg / kg). No décimo dia, os animais foram submetidos à eutanásia por macroscopia, histopatologia, imuno-histoquímica, western blot, reação em cadeia da polimerase quantitativa (qRT-PCR) e quantificação de AuNp. Resultados: AuNp (250 μg / kg) reduziu TNF-α, IL-1β, COX-2, NF-κB, TGF-β e SMAD 2/3; níveis aumentados de glutationa; diminuiu a expressão da proteína 1 associada à ECH de Kelch (KEAP1); e induziu heme oxigenase 1 (Genes HMOX-1 ) e NAD (P) H quinona oxidoredutase 1 ( NQO1 ). Conclusões: AuNp (250 μg / kg) evitou a OM induzida por 5-FU em hamsters e melhorou os parâmetros de inflamação e estresse oxidativo.

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Anti-inflammatory and antioxidant activity of hydroethanolic extract of Spondias mombin leaf in an oral mucositis experimental model

Mayra Sousa Gomes, Ruthineia Diógenes Alves Uchoa Linsa, Silvana Maria Zucolotto Langassner, Éricka Janine, Thais Gomes de Carvalho, Maria Luiza Diniz de Sousa Lopes  Lorena de Souza Araújo, Caroline Addison Carvalho Xavier de Medeiros de Renata Ferreira de Carvalho Leitão, Gerlane Coelho Bernardo Guerra, Raimundo Fernandes de Araújo Junior, Aurigena Antunes de Araújo

Abstract

Background

Spondias mombin has been used in folk medicine to treat inflammation in the oral cavity. This study aimed to evaluate the antioxidant and anti-inflammatory activity of S. mombin extract in an oral mucositis experimental model.

Methods

Male hamsters were orally pre-treated with hydroethanolic extract of S. mombin leaves (HESM) (50, 100, or 200 mg/kg) for ten days. Cheek pouch samples were subjected to macroscopic, histopathological and immunohistochemical analysis (Cox-2, iNOS, NF-kB p50 NLS and MMP-2). IL-1β and TNF-α levels were analyzed by ELISA immunoassay, and Superoxide dismutase estimative (SOD), glutathione (GSH) and malondialdehyde (MDA) levels were submitted to spectroscopy analysis.

Results

The group treated with HESM at a dose of 200 mg/kg showed the best healing effect, showing no evidence of ulceration in the macroscopic analysis (p < 0.05). Histopathological analysis showed re-epithelialization, discrete mononuclear inflammatory infiltrate and absence of hemorrhage and edema score of 1 (1-1) (p < 0.05), as well as a large amount of collagen fibers and a lower immunoexpression of Cox-2, iNOS, NF-kB p50 NLS and MMP-2. Decrease in SOD (p < 0.05), MDA (p<0.001), IL-1β (p < 0.05), and TNF-α levels (p < 0.001), with an increase in GSH (p < 0.01) levels.

Conclusion

HESM (200 mg/kg) reduced oxidative stress and inflammation in the 5-fluorouracil-induced oral mucositis in hamsters.

Resumo

Spondias mombin tem sido usado na medicina popular para tratar inflamações na cavidade oral. Este estudo teve como objetivo avaliar a atividade antioxidante e anti-inflamatória do extrato de S. mombin em um modelo experimental de mucosite oral.

Métodos

Os hamsters machos foram pré-tratados por via oral com extrato hidroetanólico de folhas de S. mombin (HESM) (50, 100 ou 200 mg / kg) por dez dias. As amostras de bolsas de bochecha foram submetidas a análises macroscópicas, histopatológicas e imuno-histoquímicas (Cox-2, iNOS, NF-kB p50 NLS e MMP-2). Os níveis de IL-1β e TNF-α foram analisados ​​por imunoensaio ELISA e os níveis de estimativa de superóxido dismutase (SOD), glutationa (GSH) e malondialdeído (MDA) foram submetidos à análise espectroscópica.

Resultados

O grupo tratado com HESM na dose de 200 mg / kg apresentou o melhor efeito cicatrizante, não mostrando evidência de ulceração na análise macroscópica ( p  <0,05). A análise histopatológica mostrou reepitelização, infiltrado inflamatório mononuclear discreto e ausência de escore de hemorragia e edema de 1 (1-1) ( p  <0,05), além de grande quantidade de fibras colágenas e menor imunoexpressão de Cox-2, iNOS , NF-kB p50 NLS e MMP-2. Diminuição dos  níveis de SOD ( p  <0,05), MDA (p <0,001), IL-1β ( p <0,05) e TNF-α ( p  <0,001), com um aumento nos  níveis de GSH ( p <0,01).

Conclusão

O HESM (200 mg / kg) reduziu o estresse oxidativo e a inflamação na mucosite oral induzida por 5-fluorouracil em hamsters.

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