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Affiliations
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English to Portuguese: Contribution of myo-inositol to reproduction General field: Science Detailed field: Medical: Pharmaceuticals
Source text - English ABSTRACT
Myo-inositol is involved in several aspects of human reproduction.
Elevated concentrations of myo-inositol in human follicular fluids appear to play a positive function
in follicular maturity and provide a marker of good quality oocytes.
Nevertheless its positive role in PCOS women is a consequence of a defect in the insulin signaling
pathway (inositol-containing phosphoglycan mediators) that seems to be primarily implicated in the pathogenesis of insulin resistance.
This article will review the involvement of inositol in female reproduction. After describing the biologic function of inositol and its derivatives, studies are quoted inwhich the role of inositol in fertility, oogenesis, and polycystic ovary syndrome are examined.
1. Introduction
Since Beemster review in 2002 [1], increasing evidence
supports the physiological and therapeutic role of myo-inositol
in human reproduction and in particularly in oogenesis.
Myo-inositol (MYO) is one of nine stereoisometric of a C6 sugar alcohol that belongs to the vitamin B complex group.
MYO plays an important role in cell morphogenesis and
cytogenesis, lipid synthesis, structure of cell membranes and cell growth.
Other studies have shown that MYO is incorporated into
phosphoinositides and inositol phosphates in rabbit embryos
and can enhance bovine blastocyst development from in vitro culturewithmediumsupplementedwithMYO [7]. Taken together,
the results from these studies support the notion that MYO serves as a precursor for the synthesis of phosphoinositides. This constitutes the phosphatidylinositol (PtdIns) signal transduction system known to be involved in the regulation of diverse cellular
functions including cell proliferation.
Human adults consume approximately 1 g of inositol per day in
different biochemical forms. Free inositol is actively transported across the intestinalwall by mechanismdependent on sodiumand energy, a process that can be inhibited by glucose. Circulating free inositol is taken up by most tissues by a membrane-associated sodium-dependent inositol co-transporter.
Since the deciphering of the molecular details and importance
of the inositol phospholipids-calcium second messenger system, the amount of cellular processes known to be directly or indirectly controlled by this class of lipids has tremendously expanded in recent times [12,13]. The long standing evidence
indicates that this signal transduction system involves a receptor-dependent hydrolysis of phosphatidylinositol 4,5-bisphophate to form the two second messengers, inositol 1,4,5-trisphosphate (InsP3) and diacylglycerol (DAG) [8]. InsP3 diffuses through the cytosol and binds to InsP3R on the surface of endoplasmic reticulum where it triggers the release of intracellular Ca2 whereas DAG activates protein kinase C (PKC) which alters the cell function by phosphorylating a variety of cell proteins [11,12].
These signaling pathways will operate throughout the life of a cell to regulate a variety of cellular processes including gametogenesis, fertilization, cell proliferation and development, secretion and contraction and neural activity [14–16].
1.1. The role of inositol in oogenesis
Increasing evidence has indicated that InsP3Rs play a primary
role in generating calcium signals in mammalian oocytes [11].
Two types of receptor-operated channels, namely inositol 1,4,5-trisphosphate receptors (InsP3Rs) and ryanodine receptors (RyR) are found in mammalian cells known to mediate intracellular Ca2 release [17–19]. Of the three isoforms of InsP3Rs that have been identified, type I InsP3Rs are the major receptors present in
mouse oocytes [20]. Subsequent studies have demonstrated that similar receptors are also present in human oocytes [21]. Besides, calcium release mechanisms are shown to undergo modification during oogenesis and maximal sensitivity of calcium release is acquired during the final stages of oocyte maturation in preparation for successful activation at the time of fertilization [18,22]. This evidence points to the putative role of the inositol phospholipids-calcium second messenger system in oocyte development.
Calcium signalling in oocytes has been extensively studied in
various species because of its putative role in oocyte maturation and the early stages of fertilization [23,24,18]. It had been demonstrated that fully grown mammalian GV oocytes exhibiting spontaneous intracellular calcium oscillations are associated with a higher incidence of germinal vesicle breakdown (GVBD) and
supplementation ofMYO can promotemeiotic progression of these GV oocytes [25]. Depletion of inositol will desensitize PtdIns signaling by slowing down the re-synthesis of the PtdIns [4,5] P2 precursor used to release InsP3 as proposed by Berridge and Irvine. This, in turn, can disrupt the dynamics of the intracellular calcium transients necessary for proper initiation of oocyte
maturation. Thus supplementation of MYO can avoid inositol
depletion and also enhances the intracellular inositide-calcium
second messenger system involves in meiotic progression of mammalian oocytes. By the same token, we have demonstrated
that follicles containing higher levels ofMYO have better quality of oocyteswhichmay be related to the intricate relationship between MYO and inositol phosphates involve in the PtdIns cycle activation for oocyte maturation. The presence of higher levels of MYO can
indicate the well being of the follicle and the quality of the oocytes.
Indeed, a recent review has provided evidence to support
the important regulatory roles of inositol phospholipids in
nearly all aspects of cell physiology including cellular signal
transduction, regulation of membrane traffic, nuclear events,
cytoskeleton organization and transport functions of mem-
branes [27].
1.2. The role of inositol in polycystic ovary syndrome
Some actions of insulin may involve low-molecular weight
inositolphosphoglycan (IPG) mediators (also known as putative
insulin mediators or second messengers) [28–30].
Further supportive evidence of the association between insulin
sensitivity and D-Chiro-Inositol-IPG release can be gathered from clinical trials comparing oral DCI or MYO supplementation (which can be converted to DCI intracellularly) vs placebo in women with PCOS.
DCI administration led to a reduction in serum testosterone
levels and an improvement in ovulation and metabolic para-
meters such as blood pressure and triglycerides in women with
PCOS [31]. These findings have since been supported independently by Gerli et al. [32] who conducted a randomized, double-blind, placebo-controlled trial of 283 women with PCOS.
Frequency of ovulation was increased by almost 2-fold in women who received DCI; and serum HDL cholesterol increased, effects
consistent with improved insulin sensitivity. Similar findings
were found after oral administration ofMYO, a precursor of DCI in vivo [33] and [34].Althoughthe above data suggest that decreased DCI concentrations, and/or bioactive DCI-IPG release, may
contribute to insulin resistance, the association between an
increase inDCI-IPGrelease and improvement ininsulinsensitivity
has not been directly assessed.
Those hypothesis had been demonstrated in a study in which
myo-inositol administration improved reproductive axis functioning in PCOS patients reducing the hyperinsulinemic state that
affects LH secretion [35].
In this study all out of 20 overweight PCOS patients, after 12
weeks of MYO administration, presented plasma LH, PRL, T,
insulin levels and LH/FSH reduced. Nevertheless insulin sensi-
tivity, expressed as glucose-to-insulin ratio and HOMA index
resulted significantly improved. Furthermore menstrual cycli-
city was restored in all amenorrhoic and oligomenorrhoic
subjects.In fact both American and Greek women affected by polycystic
ovary syndrome present an increased urinary clearance of inositols
that reduce tissue availability of DCI and decrease the release of
DCI-IPGmediator,which could contribute to insulin resistance and compensatory hyperinsulinemia [36,37].
In patients with PCOS, undergoing standard protocol of
ovulation induction for intracytoplasmic sperm injection, the
treatmentwithmyo-inositol and folic acid, but not folic acid alone, reduces germinal vesicles and degenerated oocytes at ovum pickup without compromising total number of retrieved oocytes. This approach, reducing oestradiol levels at hGC administration, could
be adopted to decrease the risk of hyperstimulation in such
patients.
Taking into account dermatological disorders as an additional
end-point of treatment in PCOS women, MYO was tested to
evaluate the effects on the lipid pattern and insulin sensitivity of
hirsute women [39].
Its administration to 46 hirsute women significantly
reduced hirsutism and hyperandrogenism and ameliorated
the abnormal metabolic profile of those patients. Total andro-
gens, FSH and LH concentrations decreased while oestradiol
concentrations increased. Insulin resistance, analysed by home-
ostasis model assessment, was reduced significantly after
therapy.
2. Discussion
MYOmay represent one of thematurational factors in follicular
fluid responsible for the in vitro growth of human oocytes. Perhaps,
the content of MYO in follicular fluids may represent a more
appropriate physiological indicator than follicular volume for
monitoring the status of the developing follicles. Follicles contain-
ing good quality oocytes have higher concentrations of MYO in follicular fluids, probably due to the intricate relationship between
MYO and inositol phosphates in the PtdIns cycle activation for
oocyte maturation.
Regarding embryo development the animal models shows
some contradictory results. For example while different glucose concentration can inhibit embryo development in bovine, on the
contrary short-term treatment of in vitro produced bovine
preimplantation embryos with Insulin-like growth factor (IGF-I) can block induction of apoptosis caused by heat shock through signaling events requiring phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)
[40].
In cryopreserved mouse oocytes, maturation, and fertilization,
are positively related to the structure and function of the
endoplasmic reticulum. These oocytes had the capacity to release
Ca(2 ) following injection of inositol 1,4,5-trisphosphate, demonstrating that Ca(2 ) release mechanisms developed during meiotic maturation [41].
In human this data are not yet well established, and research in first stage embryo development and early pregnancy is still
ongoing.
Recently MYO role powerfully emerged in the pathogenesis of
polycystic ovary syndrome and in particularly linked with insulin resistance.
Whilst a significant progress has recently been made in the
diagnosis for PCOS [42], the optimal infertility treatment for PCOS
women remains to be determined [43,44].
In infertile patients with PCOS who present to reproductive
endocrinologists desire pregnancy immediately, and for them, time is of the essence, a rapidly acting induction agent such as clomiphene would be most appropriate [42].
On the contrary, young patients with PCOS whose timeline for achieving pregnancy differs from ‘‘immediately’’, often present with concerns unrelated to immediate fertility and might seek to postpone pregnancy; these women may be quite accepting of a pregnancy when it comes. Such women with longer timelines for achieving pregnancy constitute at least one ‘‘well-defined subset’’
for whomMYO,with its gradual onset of actionminus the potential risk of multiparity, may be the drug of choice to re-establish ovulatory menses and fertility.
Moreover MYO may ameliorate the availability of DCI in these
patients and acts as an ovarian insulin-sensitizing agent whereby a significant reduction in estradiol levels was detected in PCOS
women undergoing ovarian stimulation compared to the controls. The serum oestradiol level at hCG injection in MYO treated PCOS patients is well below the recommended normative threshold level of E2 (2500 pg/mL) suggested by Practice Committee of the ASRM [45].
In conclusion long-term co-treatment with MYO for patients
with PCOS undergoing ICSI cycles does not improve the response to
stimulation but significantly ameliorate oocytes quality and
reduces the risk of OHSS.
Translation - Portuguese Resumo
O mio-inositol está envolvido em diversos aspetos da reprodução humana.
Concentrações elevadas de mio-inositol nos fluidos foliculares humanos parecem desempenhar uma função positiva na maturação folicular e fornecem um marcador de oócitos de boa qualidade.
Não obstante, o seu papel positivo no tratamento de mulheres com Síndrome do Ovário Policístico é uma consequência de um defeito na via sinalizadora de insulina (mediadores fosfoglican que contêm inositol) que parece estar essencialmente relacionada com a patogénese da resistência à insulina.
Este artigo vai fazer uma revisão do envolvimento do inositol na reprodução feminina. Após descrever a função biológica do inositol e dos seus derivados, são citados estudos onde o papel do inositol na fertilidade, na oogénese, e na síndrome do ovário policístico é examinado.
Introdução
Desde a revisão de Beemster em 2002, tem aumentado o número de indícios que apoiam o papel fisiológico e terapêutico do mio-inositol na reprodução humana, particularmente na oogénese.
O mio-inositol (MIO) é um dos nove estereoisómeros de um álcool de açúcar C6 que pertence ao grupo do complexo da vitamina B.
O MIO desempenha um papel importante na morfogénese e citogénese da célula, na síntese de lípidos, na estrutura das membranas das células e no crescimento celular.
Outros estudos mostraram que o MIO está incorporado nos fosfoinositóis e nos fosfatos de inositol em embriões de coelho, e podem melhorar o desenvolvimento de blastocistos bovinos em culturas in vitro, usando meios com suplementos de MIO. Em conjunto, os resultados destes estudos sugerem que o MIO funciona como um precursor para a síntese de fosfoinositóis. Isto constitui o sistema de transdução do sinal fosfatidilinositol, que se sabe estar envolvido na regulação de várias funções celulares, incluindo a proliferação celular.
Um humano adulto consome aproximadamente 1 g de inositol por dia, sob diferentes formas bioquímicas. Os inositóis livres são transportados ativamente ao longo da parede intestinal através de um mecanismo dependente de sódio e energia, um processo que pode ser inibido pela glucose. O inositol livre circulante é absorvido pela maioria dos tecidos, através de um co-transportador de inositol dependente de sódio, o qual está associado a uma membrana.
Desde a descodificação dos detalhes moleculares e da importância do segundo sistema de mensagens do inositol fosfolipídeo-cálcio, a quantidade de processos celulares que se sabe estar, direta ou indiretamente, controlada por esta classe de lípidos expandiu-se dramaticamente nos últimos tempos. Os resultados demonstrados ao longo do tempo indicam que este sistema de transdução de sinal envolve a hidrólise de fosfatidilinositol 4,5-bifosfato – a qual depende de um recetor – para formar os dois segundos mensageiros, inositol 1,4,5-trifosfato (InsP3) e diacilglicerol (DAG). O InsP3 difunde-se através do citosol e une-se ao InsP3R na superfície do retículo endoplasmático, onde desencadeia a libertação de Ca2 , enquanto a DAG ativa a proteína quinase C (PKC), a qual altera a função celular através da fosforilação de diversas proteínas celulares. Estas vias sinalizadoras vão funcionar ao longo da vida da célula na regulação de uma miríade de processos celulares, incluindo na gametogénese, na fertilização, na proliferação e desenvolvimento celular, na secreção e contração e na atividade neuronal.
O papel do inositol na oogénese
Um aumento de indícios tem sugerido que os recetores de inositol 1,4,5-trifosfatos (InsP3Rs) desempenham um papel fundamental na geração de sinais de cálcio nos oócitos mamíferos. Existem dois tipos de canais operados por recetores, nomeadamente os recetores de inositol 1,4,5-trifosfatos (InsP3Rs) e os recetores de rianodina (RyR), encontrando-se estes em células mamíferas que medeiam a libertação intracelular de Ca2 . Das três isoformas dos InsP3Rs que foram identificadas, os InsP3Rs do tipo I são os principais recetores presentes em oócitos de rato. Estudos posteriores têm demonstrado que recetores semelhantes também estão presentes em oócitos humanos. Além disso, os mecanismos de libertação de cálcio revelam passar por modificações durante a oogénese, e a sensibilidade máxima de libertação de cálcio é adquirida durante as fases finais da maturação do oócito, em preparação para uma ativação bem sucedida na altura da fertilização. Estes indícios apontam para o suposto papel do segundo sistema de mensagens do inositol fosfolipídeo-cálcio, no desenvolvimento de oócitos.
A sinalização de cálcio em oócitos tem sido estudada em profundidade em várias espécies, devido ao seu alegado papel na maturação de oócitos e nas fases iniciais da fertilização. Foi demonstrado que oócitos mamíferos GV , totalmente crescidos, exibindo oscilações de cálcio intracelulares espontâneas, estão associados a uma maior incidência de rompimentos da vesícula germinativa (GVBD ), e que o fornecimento de suplementos de MIO pode promover a progressão meiótica destes oócitos GV. O esgotamento de inositol vai dessensibilizar a sinalização de PtdIns, através do abrandamento da re-síntese de PtdIns. O precursor P2 costumava libertar InsP3 como proposto por Berridge e Irvine. Isto, por sua vez, pode interromper as dinâmicas dos transientes de cálcio intracelulares, necessárias ao início correto da maturação do oócito. Assim, o fornecimento de suplementos de MIO pode evitar o esgotamento de inositol e também melhora o segundo sistema de mensagens inositídeo-cálcio intracelular envolvido na progressão meiótica de oócitos mamíferos. Pelo mesmo motivo, demonstrámos que os folículos que contêm maiores níveis de MIO têm oócitos de maior qualidade, o que pode estar relacionado com a complexa relação entre o MIO e os fosfatos de inositol, estando estes envolvidos na ativação do ciclo de PtdIns para a maturação de oócitos. A presença de níveis mais altos de MIO pode indicar o bem-estar do folículo e a qualidade dos oócitos.
Deveras, uma revisão recente forneceu indícios que apoiam os importantes papéis reguladores dos fosfolípidos de inositol em praticamente todos os aspetos da fisiologia celular, incluindo na transdução do sinal celular, na regulação do tráfego da membrana, nos eventos que se dão no núcleo, na organização do citoesqueleto e nas funções de transporte das membranas. O papel do inositol na síndrome do ovário policístico (SOP)
Algumas das ações da insulina podem envolver mediadores de inositol fosfoglican (IPG) de baixo peso molecular (também conhecidos como supostos mediadores de insulina ou segundos mensageiros).
Podem ser reunidos resultados, que reforçam a associação entre a sensibilidade à insulina e a libertação de D-Chiro-Inositol-IPG (DCI), a partir de ensaios clínicos que comparam a administração oral de DCI ou o fornecimento de suplementos de MIO (o qual pode ser convertido em DCI intracelularmente) em oposição à administração de placebos, em mulheres com SOP.
A administração de DCI conduziu a uma redução dos níveis de testosterona e a uma melhoria na ovulação e em parâmetros metabólicos, tais como a pressão sanguínea e o nível de triglicéridos nas mulheres com SOP. Estas descobertas foram corroboradas independentemente por Gerly, o qual realizou um ensaio clínico aleatório, duplo-cego, com controlo de placebo, em 283 mulheres com SOP. A frequência da ovulação aumentou quase para o dobro em mulheres que receberam DCI; e o colesterol HDL aumentou, o que é um efeito consistente com a melhoria da sensibilidade à insulina. Foram encontradas constatações semelhantes após administração oral de MIO, um precursor de DCI in vivo . Apesar dos dados anteriormente referidos sugerirem que uma diminuição das concentrações de DCI, e/ou libertação de DCI-IPG bioativo, possam contribuir para uma resistência à insulina, a associação entre um aumento na libertação de DCI-IPG e a melhoria na sensibilidade à insulina ainda não foi diretamente avaliada.
Essas hipóteses já foram demonstradas num estudo, no qual a administração de mio-inositol melhorou o funcionamento reprodutivo axial em pacientes com SOP, reduzindo o estado hiperinsulinémico que afeta a secreção de hormonas luteinizantes (LH).
Neste estudo, todas as 20 pacientes com SOP e excesso de peso, após 12 semanas de administração de MIO, apresentaram níveis mais baixos de plasma LH, PRL , T, insulina e LH/FSH . Não obstante, a sensibilidade à insulina – expressa como o rácio glucose/insulina e o índice HOMA – resultaram numa melhoria significativa. Para além disso, o ciclo menstrual foi restaurado em todas as participantes amenorreicas e oligomenorreicas.
De facto, tanto as mulheres gregas como as americanas, afetadas pela síndrome do ovário policístico, apresentaram uma diminuição da presença de inositóis na urina, que reduz a disponibilidade de tecido do DCI e reduz a libertação do mediador DCI-IPG, o que pode contribuir para a resistência à insulina e para uma hiperinsulinémia compensatória.
Em pacientes com SOP, que estão a ser sujeitas ao protocolo de ovulação por indução padrão para receberem uma microinjeção intracitoplasmática de espermatozóides, o tratamento com mio-inositol e ácido fólico, mas não somente com ácido fólico, reduz as vesículas germinais e oócitos deturpados na altura da recolha do óvulo, sem comprometer o número total de oócitos recolhidos. Esta abordagem, através da redução dos níveis de estradiol por administração de hGC, pode ser adotada para reduzir o risco de hiperestimulação em tais pacientes.
Tendo em conta, também, as perturbações dermatológicas no tratamento de mulheres com SOP, o MIO foi testado para avaliar os seus efeitos no padrão de lípidos e na sensibilidade à insulina de mulheres hirsutas (com muitos pelos).
A sua administração a 46 mulheres hirsutas reduziu significativamente o hirsutismo e o hiperandroginismo, e amenizou o perfil metabólico anormal dessas pacientes. As concentrações totais de androgénios, de FSH e de LH diminuíram, enquanto as concentrações de estradiol aumentaram. A resistência à insulina, analisada pelo modelo de avaliação da homeostase, foi significativamente reduzida após a terapia.
Discussão
O MIO pode representar um dos fatores relacionados com a maturação no fluido folicular responsável pelo crescimento in vitro de oócitos humanos. Talvez a presença do MIO em fluidos foliculares possa representar um indicador fisiológico mas apropriado que o volume folicular, para monitorar o estado dos folículos em desenvolvimento. Folículos contendo oócitos de boa qualidade têm concentrações mais altas de MIO nos fluidos foliculares, provavelmente devido ao complexo relacionamento entre o MIO e os fosfatos de inositol nos ciclos de ativação PtdIns, dos quais depende o processo de maturação dos oócitos.
Quanto ao desenvolvimento de embriões, os modelos animais mostram alguns resultados contraditórios. Por exemplo, enquanto diferentes concentrações de glucose podem inibir o desenvolvimento de embriões bovinos, por outro lado o tratamento a curto prazo de embriões bovinos preimplantados produzidos in vitro com um fator de crescimento semelhante à insulina (IGF-I) pode bloquear a indução de apoptose causada por choques de calor, através de eventos sinalizadores que requerem fosfatidilinositol 3-quinase (PI3K).
Em oócitos de rato criopreservados , a maturação e a fertilização estão positivamente relacionados com a estrutura e função do retículo endoplásmico. Estes oócitos tiveram a capacidade de libertar Ca(2 ) após uma injeção de inositol 1,4,5-trifosfato, demonstrando que os mecanismos de libertação de Ca(2 ) desenvolveram-se durante a maturação meiótica.
Em humanos, estes dados não estão bem estabelecidos, e a pesquisa da primeira fase do desenvolvimento embrionário e do início da gravidez ainda está a ser realizada.
Recentemente, o papel do MIO emergiu com grande força na patogénese da síndrome do ovário policístico, e em particular, ligado à resistência à insulina.
Embora se tenham feito progressos significativos no diagnóstico de SOP, o tratamento ideal para mulheres com SOP permanece por determinar.
Em pacientes inférteis com SOP que apresentem o desejo de engravidar imediatamente, sendo para elas crucial o fator tempo, será mais apropriado um agente indutor de ação rápida, como o clomifeno.
Pelo contrário, pacientes jovens com SOP, cujas perspetivas temporais para atingir a gravidez diferem do “imediatamente”, frequentemente apresentam preocupações não relacionadas com a fertilidade imediata e poderão adiar a sua gravidez; estas mulheres poderão aceitar bastante bem uma gravidez quando ela surgir. Tais mulheres, com mais tempo para conseguirem obter uma gravidez, constituem, no mínimo, um “subgrupo bem definido” para quem o MIO, com a sua capacidade de ação gradual, e exclusão do risco potencial de multiparidade , pode apresentar-se como o medicamento de eleição para restabelecer a menstruação ovulatória e a fertilidade.
Além disso, o MIO poderá melhorar a disponibilidade de DCI nestas pacientes, e atuar como um agente que torna os ovários mais sensíveis à insulina, devido ao qual foi detetada uma diminuição dos níveis de estradiol em mulheres com SOP que estavam a ser sujeitas a estimulação dos ovários, comparando com o grupo de controlo. O nível de estradiol numa injeção hCG em pacientes com SOP tratados com MIO, é bem abaixo do nível limite normativo recomendado de E2 (2500 pg/mL) sugerido pelo Comité da Prática Clínica do ASRM.
Para finalizar, o co-tratamento a longo prazo com MIO para pacientes com SOP que estão a atravessar ciclos de microinjeções intracitoplasmáticas de espermatozóides, não melhora a resposta à estimulação, mas melhora significativamente a qualidade dos oócitos e reduz o risco de Síndrome de Hiperestimulação Ovárica (SHEO).
Portuguese to English: A história da Nokia General field: Other Detailed field: Telecom(munications)
Source text - Portuguese A Nokia é uma empresa Finlandesa de telecomunicações. Actualmente é a líder mundial na fabricação de aparelhos de comunicações móveis, com aproximadamente 40% do mercado das telecomunicações.
Inicio
A Nokia surgiu em 1865, esta empresa foi fundada por Fredrik Idesman com o nome de Nokia Wood Mills. Na altura era uma pequena empresa no sector das telecomunicações móveis e era na época uma fábrica de papel. Esta pequena empresa surgiu na cidade de Tampere, no sudoeste da Finlândia.
Após a primeira guerra mundial a Nokia fundiu-se com a Finnish Cable, uma empresa de telefones e cabos. Esta empresa transformou a Nokia num conglomerado produtor de papel, bicicletas, pneus, computadores, cabos, televisores e dezenas de outros itens em 1967.
Na década de 60 houve uma grande mudança nos rumos da empresa, devido ao surgimento do departamento de electrónica da Nokia. Este departamento de electrónica tinha como objectivo pesquisar a radiotransmissão, porém esta tecnologia só foi aproveitada a partir da década de 80 para o desenvolvimento dos telefones sem fios. Assim, com o avanço tecnológico da radiotransmissão, em 1982 foi lançado o Mobira Senator como equipamento para automóveis, pesava cerca de 10kg. Cinco anos mais tarde foi lançado o Mobira Cityman 900, o primeiro telefone realmete portátil.
Nas décadas seguintes os produtos e infra-estruturas chegaram aos mercados internacionais.
E na década de 90 a Nokia já era uma das líderes mundiais em tecnologia de comunicação.
Posteriormente os produtos que a Nokia tem desenvolvido têm vindo a sofrerem grandes alterações, consoante o avanço da tecnologia, e actualmente a Nokia é uma empresa gigante que está a mudar a forma como as pessoas comunicam.
Translation - English The history of Nokia
Nokia is a Finnish telecommunications corporation. Presently, it’s the worldwide leading manufacturer of mobile communication devices, with approximately 40% of the telecommunications market.
The beginning
Nokia appeared in1865. This corporation was founded by Fredrik Idesman, with the name Nokia Wood Mills. At the time, it was just a paper mill. This small company emerged in the town of Tamperec, in southwestern Finland.
After World War I, Nokia merged with Finnish Cable, a cable and telephone company. In 1967, this company turned Nokia into a conglomerate which produced a range of products such as paper, bicycles, tires, computers, cables, television sets and dozens of other items.
In the 1960s, a huge change in the course of the company occurred, due to the emergence of Nokia’s electronic department. This electronic department main goal, was the research in the radio-transmission field; nevertheless, this technology was only put to use in the 1980s, towards the development of wireless phones. Thus, with the technological advancement of radio-transmission, in 1982 the Mobira Senator was released as automobile equipment, weighing about 10 Kilos. Five years later, the Mobira Cityman 900 was released, the first really mobile phone. The next decades, the products and the infrastructures reached the international markets.
In the 1990s, Nokia was already one of the world’s leaders in communication technology. Afterwards, the products Nokia has developed have been undergoing major modifications and enhancements, reflecting the technological advancements, and nowadays, Nokia is a massive corporation which is changing the way people are communicating.
English to Portuguese: Identification of bioactive response in traditional cherries from Portugal General field: Science Detailed field: Chemistry; Chem Sci/Eng
Source text - English Abstract
In recent years many studies on cherries have revealed that they are rich sources of bioactive compounds with potential human health benefits. In this work, we evaluated the antioxidant activity and antiproliferative effect in human cancer cells of nine sweet cherries, biological assays, together with the phenolic composition of cherries, were submitted to principal component analysis (PCA) which allowed samples to be grouped in terms of their bioactivity. Saco cherry and two exotic cultivars (Ulster and Lapin) proved to have higher contents of phenolic compounds, highest antioxidant activity and were the most effective in inhibiting human cancer cells derived from colon (HT29) and stomach (MKN45). Correlation of the data obtained showed that anthocyanins were the major contributors to the antioxidant capacity and antiproliferative effect of cherries. Additionally, hydroxycinnamic acids neochlorogenic acid, chlorogenic acid and p-coumaroylquinic acid), flavan-3-ols (catechin and epicatechin) and flavonols (rutin and quercetin-3-glucoside) also play important roles in protection against oxidative stress.
1. Introduction
Cherries are a very attractive fruit to consumers, for their taste and colour attributes, as well as for their wealth of nutrients. Moreover, cherries are a good source of natural antioxidant substances,
namely polyphenols, which are reported to have many health benefits. Cherry polyphenols include flavonoids (anthocyanins, flavan-3-ols and flavonols), hydroxycinnamic acids and hydroxybenzoic acids. Among these compounds, especial interest has been focused on anthocyanins, which are the polyphenols responsible for the red skin and flesh colour of fruits, due to their strong antioxidant and anti-inflammatory activities. Several studies showed that
cherry anthocyanins, and especially cyanidins, have potential to inhibit tumour growth, slow cardiovascular diseases and retard the
aging process (Kong, Chia, Goh, Chia, & Brouillard, 2003; Lila,
2004; Seeram, Momin, Nair, & Bourquin, 2001; Zhang, Vareed, &
Nair, 2005). Additionally, other flavonoids identified in cherry varieties, such as quercetin, kaempferol, rutin, catechin and epicatechin and phenolic acids (neochlorogenic acid, chlorogenic acid and p-coumaroylquinic acid), are widely reported to act as powerful antioxidants and anticancer agents (Casagrande & Darbon,
2001; Galluzzo et al., 2009; Gonçalves et al., 2004b; Mattila, Hellstroom, & Torronen, 2006). The presence of these compounds in
cherry varies considerably and seems to be regulated by environmental and post-harvest factors, including climatic conditions,
fruit maturity and storage (Gonçalves et al., 2004a, 2004b; Kállay
et al., 2008; Serrano, Guillén, Martinez-Romer, Castillo, & Valero,
2005). In addition and, despite having the same phenolic pattern,
large variations in the content were detected between different
varieties (Gonçalves et al., 2004a; Simunic, Kovac, Gaso-Sokac, &
Pfannhauser, 2005; Usenik, Fabcic, & Stampar, 2008) which means
that the biological activity, and consequently the health-promoting
effect, of cherries could vary significantly.
Portugal produces more than 15 thousand tons of cherries per
year and it is in the northeast of the country, namely in the region
of ‘‘Beira Interior”, where this fruit is more cultivated. In particular,
‘‘Cova da Beira” cherry has protected geographical indication (PGI)
registration according to the EU regulations. This cherry is produced in the counties of Fundão, Covilhã and Belmonte, and covers
both regional and non-regional varieties. The fruits chosen for this
study included two regional varieties, namely Saco and Morangão,
which are old traditional Portuguese cultivars, and seven exotic
cherries (Summit, Maring, Van, Early Van Compact, Lapin, Ulster
and Garnet). The phenolic composition of some of these varieties
has already been reported by Gonçalves et al. (2004a, 2004b); however, there is little information about their antioxidant activity
and no data about antiproliferative effect.
The aim of this work was to evaluate and compare the bioactive effects of the nine cherry cultivars, in an effort to distinguish
promising functional fruits. The evaluation of the antioxidant
activity was performed using multiple assays, including oxygen
radical absorbance capacity (ORAC), hydroxyl radical adverting
capacity (HORAC), hydroxyl radical-scavenging activity through
the EPR technique and inhibition of human LDL oxidation. Cellular antioxidant activity and antiproliferative effect were also evaluated in all varieties using different human cell models.
Polyphenolic content of cherries was also determined in order to try to understand which compounds are responsible for biological activities. Principal components analysis (PCA) was used to compare the results obtained for the 24 parameters evaluated in the nine samples.
2. Materials and methods
2.1. Reagents
Methanol, 2’,2’-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH), 2’,7’-dichlorofluorescin diacetate (DCFH-DA), 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (trolox), caffeic acid, bovine serum albumin (BSA), Bradford reagent, 5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide (DMPO), hydrogen peroxide (H2O2)
methylthiazolyldiphenyl–tetrazolium bromide (MTT), phosphate
buffer solution (PBS) and t-butyl hydroperoxide (t-BHP) were purchased from Sigma–Aldrich (St. Quentin Fallavier, France). Disodium fluorescein (FL) was obtained from TCI Europe (Antwerp, Belgium) and FeSO4 was from Merck (Darmstadt, Germany). Human low-density lipoprotein (LDL) was purchased from Calbio-chem (Darmstadt, Germany). All cell culture media and supplements, namely foetal bovine serum (FBS), glutamine and RPMI 1640, were obtained from Invitrogen (Gibco; Invitrogen, Corporation, Paisley, UK).
Employed standards for HPLC analysis were catechin, epicatechin, chlorogenic acid, and p-coumaric acid, all from Sigma–Aldrich (St. Louis, MO, USA), quercetin-3-O-glucopyranoside, rutin, cyanidin-3-glucoside and cyanidin-3-rutinoside, all from Extrasynthèse (Genay, France).
2.2. Cherries
Sweet cherries from the cultivars Morangão, Saco, Lapin, Garnet, Ulster, Maring, Summit, Van and Early Van Compact, grown
in Cova da Beira, Portugal, were randomly harvested by hand between May and June 2008, at the commercial maturity stage. Within 1 h of harvest, all samples were packaged and frozen at 20 C
for 4–10 weeks before analyses were carried out. 2.3. Extraction
Cherry extracts were prepared, following the method described
by Gonçalves et al. (2004a) with somemodifications. Briefly, cherry
seeds were removed by hand with care and the edible part of the
fruit was lyophilised at 40 C (Modulyo Edwards). Dried cherries
(5 g) were milled and further extracted with 100 ml of MeOH 60%
at 2000 rpm for 10 min. The homogenates were filtered under vacuum and the solvent was evaporated in a rotary evaporator at
40 C. The remaining extracts were diluted in distilled water to
make a final concentration of 0.2 g of dry cherry/ml. Finally, cherry
extracts were filtered through 0.22 lm filter and stored at 20 C
prior to analysis.
2.4. Analysis of total phenolic compounds
The total concentration of phenolic compounds present in cherry extracts was determined according to the modified Folin Ciocalteau colorimetric method (Singleton & Rossi, 1965), as previously
described by Serra et al. (2008). Results were expressed as gallic
acid equivalents (GAE) in mg per 100 g dry weight (dw) of edible fruit.
2.5. Analysis of total anthocyanins
Total anthocyanins content was estimated by the pH differential absorbance method, as described by Wroslstad (2000). Briefly,
absorbance of cherry extracts was measured at 510 and 700 nm in
buffers at pH 1.0 (potassium chloride, 0.025 M) and 4.5 (sodium
acetate, 0.4 M). Anthocyanin content was calculated using a molar
extinction coefficient of 29.6 (cyanidin-3-glucoside) and absorbance of A =[(A510 A700)pH 1.0 (A510 A700)pH 4.5]. Results were
expressed as mg cyanidin-3-glucoside equivalents per 100 g dry
weight of edible fruit. 2.6. HPLC analysis of phenols and anthocyanins
HPLC analysis of phenolic compounds was carried out using a
Surveyor apparatus from Thermo Finnigan with a diode array
detector (Thermo Finnigan–Surveyor, San Jose, CA, USA) and an
electrochemical detector (Dionex, ED40) (Bravo, Silva, Coelho, Vilas
Boas, & Bronze, 2006). The data acquisition systems were the
Chromquest version 4.0 (Thermo Finnigan–Surveyor, San Jose,
CA, USA) and the software 4880 (Unicam) for the diode array and
electrochemical detector, respectively. Identification of compounds was done by comparing retention time, spectra and spiking
samples with known amounts of pure standards, whenever available. The quantities of the different phenolic compounds were assessed from peak areas and were calculated as equivalents of six
representative standard compounds (from standard, linear regression curves of standards prepared in methanol and diluted in
methanol:water (50:50) solution). Neochlorogenic acid, p-coumaroylquinic acid and catechin were quantified using HPLC–DAD
detection at 280 nm. Herein, neochlorogenic acid was calculated
as equivalents of chlorogenic acid, whereas p-coumaroylquinic
acid was determined as p-coumaric acid equivalents. Moreover,
the flavonols, quercetin-3-glucoside and rutin, were quantified at
360 nm, and calibration curves were obtained using standard com-
pounds. Finally, for the quantification of epicatechin and chlorogenic acid, electrochemical detection (ED) was used, due to coelution.
For quantification of anthocyanins, the mobile phase used consisted of a gradient mixture of eluent A water:formic acid (90:10 v/v) and eluent B acetonitrile:water:formic acid (40:50:10 v/v/v). The following gradient of eluents was used: 0–15 min from 0% to 20%
of eluent B; 10 min with 20% eluent B; 25–70 min, from 20% to
70% eluent B; 70–75 min, with 70% of eluent B; 75–85 min from
70% to 100% eluent B; 85–90 min, with 100% eluent B; 90–95 min
from 100% to 0% of eluent B; and 95–100 min 100% of eluent A.
The solvent flow rate was 0.7 ml/min. Acquisition range was set
between 190 and 700 nm and chromatogram was monitored at
527 nm. Cyanidin glycosides were quantified using standard compounds whereas pelargonidin-3-rutinoside, peonidin-3-glucoside
and peonidin-3-rutinoside were calculated as cyanidin-3-glucoside
equivalents.
Coefficients of variation on the HPLC quantifications were 0.83) were obtained between the total concentration of polyphenols and anthocyanins and the antioxidant activities measured
by ORAC, HORAC and LDL assays (Table 4). Among all compounds,
the best coefficients of correlation were achieved between chlorogenic acid and quercetin-3-glucoside with ORAC (r = 0.888; 0.878,
respectively), HORAC (r = 0.883; 0.846, respectively) and LDL
(r = 0.864; 0.821, respectively) assays. In addition, peonidin-3-rutinoside also exhibited an important effect on the prevention capacity of cherries to inhibit human LDL oxidation (r = 0.870). It is
important to underline that all compounds were detected by HPLC
with the electrochemical detection mode (Fig. 2) which is an
important tool to detect substances with antioxidant activity. Previous studies with apples and wines reported good correlations be-
tween total area of electrochemical chromatogram(TED) and ORAC
values of samples (Feliciano, Serra, Duarte, Carvalho, & Bronze,
2007; Feliciano et al., 2009). In this study, cherries of group C
showed the highest TED values and high coefficients of correlation
were obtained between ORAC (r = 0.856), HORAC (r = 0.940) and
LDL (r = 0.787) antioxidant assays (Table 4). Moreover, phenolic
compounds identified in Fig. 2 were already reported by other
authors to be active antioxidative substances in cherries. For example, Piccolella et al. (2008) studied the antioxidant properties of
methanolic extracts from sour cherries and they found that
flavonoids (including catechin, epicatechin, quercetins and anthocyanins) and quinic acid derivatives (chlorogenic acid, neochloro-genic acid) were the most active substances in scavenging free
radicals (O 2 , NO and ABTS ). Cyanidin and its derivatives were also
recognised to be significant contributors to the antioxidant activity
measured by ABTS assay, in tart cherry products. For ORAC assay, Blando
et al. (2004) found that the antioxidant values of cherries were related to their total anthocyanin content whereas, for HORAC assay,
to date, no study has been published for cherry samples. In our pre-
vious study with apple cultivars, good correlations (r > 0.725) were
obtained between antioxidant values of ORAC and HORAC with
catechin, epicatechin and chlorogenic acid, suggesting that these
compounds are the major contributors to antioxidant capacity in
several fruit matrices. Regarding LDL assay, Gonçalves et al.
(2004b) reported that the antioxidant activity of Portuguese cherries on human LDL tended to correlate with catechin concentrations. In contrast to our results, these authors found a negative correlation with cyanidin-3-rutinoside levels and indicated p-cou-
maroylquinic acid as the major contributor to antioxidant activity
of cherries. This difference can be due to the use of different induc-tors in the oxidation assay; in our work, an azo compound (AAPH)
was used, which generates peroxyl radicals by thermal decomposition, while Gonçalves et al. (2004a, 2004b) used transition metal
ions derived from CuSO4.
Among all compounds studied in this work, p-coumaroylquinic
acid was identified to be the only one responsible for hydroxyl radical-scavenging capacity (EPR assay) in cherry cultivars (r = 0.851,
Table 4). The highest content of this phenolic acid was detected
in Ulster, the cherry variety most effective at reducing EPR spectra
(Table 2). Herein, it is important to note that these two variables,
together with the powerful antiproliferative effect on both human
colon and gastric cancer cells (lowest ED50 values), contributed to
distinguish this cherry from the others – group D (Fig. 1). As shown
in Table 2, Ulster exhibited the highest antiproliferative effect in
both cancer cells, followed by Saco, Van and Lapin, which were
the varieties with higher contents of anthocyanins. Accordingly,
the results obtained from the correlation analysis show that total
anthocyanins and, in particular, cyanidin glycosides, are the major
compounds responsible for the inhibition capacity on human colon
and gastric cancer cells growth (Table 4). These substances are
widely reported to have anticarcinogenic activities in cell culture
models and also in animal model tumour systems (Wang & Stoner,
2008). Furthermore, cherries of groups C and D are distinguished from
the others due to their higher antioxidant activities in cellular assays (Fig. 1). For co-incubation methodology (when cells were
co-incubated with cherry extracts plus chemical stressors), total
phenolic content and, in particular, total anthocyanins concentration of cherries seemed to be the major factor responsible for the
cellular antioxidant protection (r > 0.85, Table 4). In fact, the cherries with higher total anthocyanin concentration (>200 mg/100 g
dw, Table 1), namely Saco, Lapin, Ulster, Early Van Compact and
Van, were the ones that exhibited the highest antioxidant effect
in the two co-incubation assays (Fig. 3). When comparing the results obtained in co- and pre-incubation tests, these five cultivars
showed a significant decrease on antioxidant protection in the latter assay. This difference could be explained by the presence of
anthocyanins, which are compounds with lower absorption in
Caco2 cell monolayers but powerful scavengers of extracellular
free radicals (Yi, Akoh, Fischer, & Krewer, 2006). The other four cul-
tivars showed similar results in both assays, which means that
phenolic compounds with higher permeability in Caco2 could be
the main responsible agents for the cellular antioxidant response.
Accordingly, for pre-incubation assays, the best correlations were
obtained between t-BHPpre and chlorogenic acid concentrations
(r = 0.735) and for H2O2pre and catechin (r = 0.753) and rutin
(r = 0.784) contents (Table 4). These compounds were already re-ported to have good absorption (Deprez, Mila, Huneau, Tome, &
Scalbert, 2001; Konishi & Kobayashi, 2004) and also antioxidant
protection in Caco2 cells submitted to oxidative stress (Aherne &
O’Brien, 1999). Additionally, results obtained with different apple
varieties show that catechin was the major contributor to the
intracellular antioxidant protection in the same cellular model
(Serra et al., 2010).
Samples in group B are located in the centre of the bidimensional plot and include the cherry varieties with moderate polyphenolic contents, antioxidant and antiproliferative activities (EVCompact, Maring and Van) (Fig. 1). Among the three, the Van variety had a higher concentration of phenolic compounds and bio activity, which are the variables that account more for PC1. Finally, group A includes Summit, Garnet and traditional Morangão cherries, which are the varieties with lower phenolic con tents, antioxidant activities and antiproliferative effects.
4. Conclusions
The study reported herein describes, for the first time, the bio-
logical activities of two traditional Portuguese cherries (Saco and
Morangão). The results indicated the Saco variety as a rich source
of bioactive ingredients with high antioxidant capacity and anti-
proliferative effect in human cancer cells. This traditional cherry
and exotic cultivars Lapin and Ulster can be considered as promis-
ing functional foods for human health applications.
Acknowledgments
The authors are grateful to Eng Matos Soares and LuísMartins for
providing cherry samples. Ana T. Serra acknowledges the financial
support received from FCT (Fundação para a Ciência e Tecnologia),
through the grant SFRH/BD/19238/2004.
Translation - Portuguese RESUMO
Nos últimos anos, muitos estudos sobre as cerejas têm revelado que elas são fontes ricas de compostos bioativos com benefícios potenciais para a saúde humana. No presente trabalho, avaliámos a atividade antioxidante e o efeito antiproliferativo, em células humanas cancerosas, de nove tipos de cereja, inclusive duas variedades tradicionais portuguesas (Saco e Morangão). Os resultados obtidos em exames biológicos, juntamente com a composição fenólica das cerejas, foram submetidos a uma análise de componentes principais (PCA) que permitiu o agrupamento das amostras em termos da sua bioatividade.
A cereja Saco e mais duas variedades exóticas (Ulster e Lapin) provaram ter maior teor de compostos fenólicos, maior atividade antioxidante e foram as mais eficazes na inibição de células humanas cancerosas, derivadas do cólon (HT29) e estômago (MKN45). A correlação dos dados obtidos, mostrou que as antocianinas foram as principais contribuidoras para a capacidade antioxidante e para o efeito antiproliferativo das cerejas. Além disso, os ácidos hidroxicinâmicos (ácido neoclorogénico, ácido clorogénico e ácido p-cumaroilquínicos), os flavan-3-óis (catequina e epicatequina) e os flavonóides (rutina e quercetina-3-glicosídeo) também desempenham papéis importantes na proteção contra o stresse oxidativo.
1. Introdução
As cerejas são uma fruta muito atraente para os consumidores, tanto pelo seu sabor e cor, bem como pela sua riqueza de nutrientes. Além do mais, as cerejas são uma boa fonte de substâncias antioxidantes naturais, nomeadamente os polifenóis, que diz-se trazerem muitos benefícios para a saúde. Os polifenóis da cereja incluem os flavonóides (antocianinas, flavan-3-óis e flavonóides), os ácidos hidroxicinâmicos e os ácidos hidroxibenzóicos (Gao & Mazza, 1995; Gonçalves et al., 2004a. Macheix, Feuri et & Billot, 1990). Entre estes compostos, tem-se centrado especial interesse nas antocianinas, que são os polifenóis responsáveis pela cor vermelha da pele e da polpa das frutas, devido à sua forte actividade antioxidante e anti-inflamatória (Blando, Gerardi & Nicoletti, 2004; Wang et al., 1999).
Diversos estudos mostraram que as antocianinas da cereja, especialmente as cianidinas, têm potencial para inibir o crescimento de tumores e retardar as doenças cardiovasculares e o processo de envelhecimento (Kong, Chia, Goh, Chia, & Brouillard, 2003; Lila, 2004; Seeram, Momin, Nair, & Bourquin, 2001; Zhang, Vareed, & Nair, 2005). Para além disso, outros flavonóides identificados em variedades de cereja, tais como a quercetina, o campferol, a rutina, a catequina, e a epicatequina e os ácidos fenólicos (ácido neoclorogénico, ácido clorogénico e ácido p-cumaroilquínico), são amplamente referidos como poderosos agentes antioxidantes e anticancerígenos (Casagrande & Darbon, 2001; Galluzzo et al., 2009; Gonçalves et al., 2004b; Mattila, Hellst- room, & Torronen, 2006). A presença destes compostos na cereja, varia consideravelmente, e parece ser determinada por factores posteriores à colheita e por factores ambientais, incluindo as condições climáticas, a maturação da fruta e o seu armazenamento (Gonçalves et al., 2004a, 2004b; Kállay et al., 2008; Serrano, Guillén, Martinez-Romer, Castillo, & Valero, 2005). Além disso, e embora apresentando o mesmo padrão fenólico, foram detectadas grandes variações no seu teor, entre as diferentes variedades (Gonçalves et al., 2004a; Simunic, Kovac, Gaso-Sokac, & Pfannhauser, 2005; Usenik, Fabcic, & Stampar, 2008), o que significa que a atividade biológica das cerejas – e consequentemente o seu efeito promotor na saúde –, pode variar significativamente.
Portugal produz mais de 15 mil toneladas de cerejas por ano e é no nordeste do país, nomeadamente na região da Beira Interior, onde esta fruta é mais cultivada. Em particular, a cereja da “Cova da Beira” tem registo de indicação geográfica protegida (PGI) de acordo com os regulamentos da União Europeia. Esta cereja é produzida nas regiões do Fundão, Covilhã e Belmonte, e abrange ambas as variedades regionais e não regionais. As frutas escolhidas para este estudo incluíram duas variedades regionais, nomeadamente a Saco e a Morangão, que são variedades tradicionais portuguesas antigas, e sete cerejas exóticas (Summit, Maring, Van, Early Van Compact, Lapin, Ulster e Garnet). A composição fenólica de algumas destas variedades já foi relatada por Gonçalves et al. (2004a, 2004b); contudo, existe muito pouca informação quanto à sua atividade antioxidante e nenhuns dados acerca do seu efeito antiproliferativo.
O objectivo deste trabalho foi o de avaliar e comparar os efeitos bioativos de nove variedades de cereja, num esforço para distinguir frutos funcionais prometedores. A avaliação da atividade antioxidante foi realizada através de múltiplas análises, inclusive, capacidade de absorção do radical oxigénio (ORAC), capacidade de absorção do radical hidroxilo (HORAC), atividade de resgate do radical hidroxilo através da técnica de EPR, e inibição da oxidação de LDL humana. A atividade antioxidante celular e o efeito antiproliferativo também foram avaliados em todas as variedades, através do uso de diferentes modelos celulares humanos. O teor polifenólico das cerejas também foi determinado, de modo a tentar compreender quais os compostos responsáveis pelas atividades biológicas. A análise dos componentes principais (PCA) foi usada para comparar os resultados obtidos para os 24 parâmetros, avaliados nas nove amostras.
2. Materiais e métodos
2.1. Reagentes
Metanol, 2’,2’-azobis (2- propanoamidina) dicloridrato (AAPH), 2’,7’- diclorofluorescina diacetato (DCFH-DA), ácido 6-hidroxi-2,5,7,8-tetrametilcroman-2-carboxílico (trolox), ácido caféico, albumina de soro bovino (BSA), reagente Bradford, 5,5 dimetil-1-pirrolina-N-óxido (DMPO), peróxido de hidrogénio (H2O2), brometo de metiltiazolildifenil-tetrazólio (MTT), solução tampão de fosfato salino e t-butil hidroperóxido (t-BHP) foram comprados à Sigma-Aldrich (St. Quentin Fallavier, França). A fluoresceína dissódica (FL) foi obtida na TCI Europe (Antuérpia, Bélgica) e o FeSO4 na Merck (Darmstadt, Alemanha). As lipoproteínas humanas de baixa densidade (LDL) foram compradas à Calbiochem (Darmstadt, Alemanha). Todos os meios de cultura celular e os suplementos, nomeadamente o soro bovino fetal (FBS), a glutamina e o RPMI 1640, foram obtidos na Invitrogen (Gibco; Invitrogen, Corporation, Paisley, Reino Unido).
Os padrões empregues para análise da HPLC foram a catequina, a epicatequina, o ácido clorogénico e o ácido coumárico, todos obtidos na Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA), a quercetina-3-O-glicopiranosídeo, a rutina, a cianidina-3-glicosídeo e a cianidina-3-rutinosídeo, todos na Extrasynthèse (Genay, França).
2.2. Cerejas
Cerejas das variedades Morangão, Saco, Lapin, Garnet, Ulster, Maring, Summit, Van e Early Van Compact, cultivadas na Cova da Beira, Portugal, foram colhidas à mão aleatoriamente, entre os meses de maio e junho de 2008, quando se encontram na etapa de maturação que permite a sua comercialização. Num período de 1h a partir da colheita, todas as amostras tinham sido embaladas e congeladas a -20 ºC durante 4 a 10 semanas, antes de terem sido sujeitas a qualquer análise.
2.3. Extração
Os extratos de cereja foram preparados segundo o método descrito por Gonçalves et al. (2004a) com algumas modificações. Com rapidez, as sementes das cerejas foram retiradas à mão com cuidado, e a parte comestível do fruto foi liofilizada a -40 ºC (Modulyo Edwards). As cerejas desidratadas (5 g) foram moídas e submetidas a nova extração com 100 ml de MeOH 60% a 2000 rpm durante 10 min. A substância homogeneizada foi filtrada em vácuo e o solvente foi evaporado num evaporador rotativo a 40 ºC. Os extratos remanescentes foram diluídos em água destilada de modo a fazer uma concentração final de 0.2 g de cereja desidratada/ml. Finalmente, os extratos de cereja foram filtrados através de um filtro de 0.22 μm e armazenados a -20 ºC, previamente à análise.
2.4. Análise do total de compostos fenólicos
A concentração total de compostos fenólicos presente no extrato de cereja, foi determinada de acordo com o método colorimétrico Folin Ciocalteau modificado (Singleton & Rossi, 1965), como previamente descrito por Serra et al. (2008). Os resultados foram apresentados como equivalentes de ácido gálico (GAE) em mg por 100 g de peso seco (dw) de fruto comestível.
2.5. Análise do total de antocianinas
O teor total de antocianinas foi estimado através do método de absorvância do diferencial pH, como descrito por Wroslstad (2000). Resumidamente, a absorvância dos extratos de cereja foi calculado a 510 e 700 nm em soluções tampão a pH 1.0 (cloreto de potássio, 0.025 M) e 4.5 (acetato de sódio, 0.4 M). O teor de antocianinas foi avaliado utilizando o coeficiente de extinção molar de 29.6 (cianidina-3-glicosídeo) e a absorvância de A = [(A510 – A700)pH 1.0 – (A510 – A700)pH 4.5]. Os resultados foram apresentados como mg de equivalentes de cianidina-3-glicosídeo por 100 g de peso seco de fruto comestível.
2.6. Análise HPLC de fenóis e antocianinas
A análise HPLC de compostos fenólicos foi realizada utilizando um instrumento Surveyor da Thermo Finnigan, com um detetor de matriz de díodos (Thermo Finnigan–Surveyor, San Jose, CA, EUA) e um detetor eletroquímico (Dionex, ED40) (Bravo, Silva, Coelho, Vilas Boas, & Bronze, 2006). Os sistemas de aquisição de dados eram o Chromquest versão 4.0 (Thermo Finnigan–Surveyor, San Jose, CA, EUA) e o programa informático 4880 (Unicam) para a matriz de díodos e para o detetor eletroquímico, respectivamente. A identificação dos compostos foi feita através da comparação dos tempos de retenção, dos espetros e do realce/fortificação das amostras com quantidades conhecidas de padrões puros, sempre que disponíveis. As quantidades dos diferentes compostos fenólicos foram avaliadas a partir das áreas de valor máximo, e foram calculadas como equivalentes de seis compostos padrão representativos (do padrão, curvas de regressão linear de padrões preparados em metanol e diluídos em soluções de metanol:água (50:50)). O ácido neoclorogénico, o ácido p-coumaroilquínico e a catequina foram quantificados através da deteção HPLC-DAD a 280 nm. Assim, o ácido neoclorogénico foi calculado como equivalente do ácido clorogénico, e o ácido p-coumaroilquínico foi determinado como equivalente do ácido p-coumárico. Mais, os flavonóis, a quercetina-3-glicosídeo e a rutina foram quantificados a 360 nm, e as curvas de calibração foram obtidas utilizando compostos padrão. Finalmente, para a quantificação da epicatequina e do ácido clorogénico, utilizou-se a deteção eletroquímica (ED), devido à co-eluição.
Para a quantificação das antocianinas, a fase móvel utilizada consistiu numa mistura gradiente de eluente A de água:ácido fórmico (90:10 v/v) e eluente B de acetonitrilina:água:ácido fórmico (40:50:10 v/v/v). O gradiente de eluentes utilizado foi o seguinte: 0-15 min de 0% a 20% do eluente B; 10 min com 20% do eluente B; 25-70 min, de 20% a 70% do eluente B; 70-75 min, com 70% do eluente B; 75-85% min de 70% a 100% do eluente B; 85-90 min, com 100% de eluente B; 90-95 min de 100% a 0% do eluente B; e 95-100 min a 100% do eluente A. A taxa do fluxo do solvente foi de 0.7 ml/min. A amplitude de aquisição foi determinada entre 190 e 700 nm e o cromatograma foi monitorado a 527nm. Os glicosídeos da cianidina foram quantificados através do uso de compostos padrão, onde a pelargonidina-3-rutinosídeo, a peonidina-3-glicosídeo e a peonidina-3-rutinosídeo foram calculadas como equivalentes de cianidina-3-glicosídeo.
Os coeficientes de variação nas quantificações HPLC eram de 0.83) entre a concentração total de polifenóis e antocianinas e as atividades antioxidantes medidas pelas análises realizadas pelo ORAC, pelo HORAC e pelo LDL (Tabela 4). Entre todos os compostos, os melhores coeficientes de correlação foram alcançados entre o ácido clorogénico e a quercetina-3-glicosídeo com as experiências ORAC (r = 0.888; 0.878, respetivamente), HORAC (r = 0.883; 0.846, respetivamente) e LDL (r = 0.864; 0.821, respetivamente). Além disso, a peonidina-3-rutinosídeo também exibiu um efeito importante na capacidade de prevenção das cerejas em inibir a oxidação LDL humana (r = 0.870). É importante sublinhar que todos os compostos foram detetados pelo HPLC através do modo de deteção eletroquímico (Fig. 2). Estudos anteriores, realizados com maçãs e vinhos, relataram boas correlações entre os valores das amostras obtidos na área total do cromatograma eletroquímico (TED) e no ORAC (Feliciano, Serra, Duarte, Carvalho, & Bronze, 2007; Feliciano et al., 2009). No presente estudo, as cerejas do grupo C mostraram os mais altos valores TED, e foram obtidos altos coeficientes de correlação entre as análises antioxidantes do ORAC (r = 0.856), do HORAC (r = 0.940) e do LDL (r =0.787) (Tabela 4). Mais, os compostos fenólicos, identificados na Fig. 2, foram previamente referidos por outros autores como sendo substâncias antioxidantes ativas encontradas nas cerejas. Por exemplo, Piccolella et al. (2008) estudou as propriedades antioxidantes dos extratos metanólicos de ginjas e descobriram que os flavonóides (incluindo a catequina, a epicatequina, as quercetinas e as antocianinas) e os derivados do ácido quínico (ácido clorogénico, ácido neoclorogénico) eram as substâncias mais ativas no resgate de radicais livres (O2*-, NO e ABTS ). A cianidina e os seus derivados também foram reconhecidos como contribuidores significativos para a atividade antioxidante medida pela análise ABTS, em produtos do tipo tarte de cereja (Kyrakosyan, Seymour, Llanes, Kaufman, & Bolling, 2009). Quanto à análise ORAC, Blando et al. (2004) descobriu que os valores antioxidantes das cerejas estavam relacionados com o seu teor total de antocianinas, enquanto, até hoje, nenhum estudo foi publicado relativamente a amostras de cereja, quanto à análise HORAC. No nosso estudo anterior, efetuado com variedades de maçãs, foram obtidas boas correlações (r > 0.725) entre os valores antioxidantes do ORAC e do HORAC, com catequina, epicatequina e ácido clorogénico, sugerindo que estes compostos são os principais contribuidores para a capacidade antioxidante em diversas matrizes de frutos. Relativamente à análise LDL, Gonçalves et al. (2004b) indicou que a atividade antioxidante das cerejas portuguesas no LDL humano tendiam a correlacionar-se com concentrações de catequina. Em contraste com os nossos resultados, estes autores encontraram uma correlação negativa com os níveis de cianidina-3-rutinosídeo e indicaram o ácido p-coumaroilquínico como o principal contribuidor para a atividade antioxidante das cerejas. Esta diferença pode dever-se ao uso de diferentes indutores na análise da oxidação; no nosso trabalho, usou-se um composto azo (AAPH), que deu origem à formação de radicais peróxido por decomposição térmica, enquanto Gonçalves et al. (2004a, 2004b) usou iões metálicos de transição derivados do CuSO4.
Entre todos os compostos estudados nesta investigação, o ácido p-coumaroilquínico foi identificado como o único responsável pela capacidade de resgate de radicais hidroxilo (análise EPR) nas variedades de cereja (r =0.851, Tabela 4). O teor mais alto deste ácido fenólico foi detetado na Ulster, a variedade de cereja mais efetiva a reduzir espetros EPR (Tabela 2). Aqui, é importante referir que estas duas variáveis, em conjunto com o poderoso efeito antiproliferativo em ambos os tipos de células humanas cancerosas, do cólon e do estômago (os valores ED50 mais baixos), contribuíram para distinguir este tipo de cereja dos outros – grupo D (Fig. 1). Como é mostrado na Tabela 2, a Ulster exibiu o mais alto efeito antiproliferativo em ambos os tipos de células cancerosas, seguida pela Saco, Van e Lapin, que foram as variedades com mais alto teor de antocianinas. Deste modo, os resultados obtidos da análise de correlação, mostram que o total de antocianinas e, particularmente, os glicosídeos de cianidina, são os principais compostos responsáveis pela capacidade de inibição do crescimento de células humanas cancerosas do cólon e do estômago (Tabela 4). Estas substâncias são largamente referidas como possuindo atividades anticarcinogénicas em modelos de cultura celular e também em sistemas tumorais de modelos animais. (Wang & Stoner, 2008).
Além disso, as cerejas dos grupos C e D distinguem-se das outras devido às suas altas atividade antioxidantes em experiências celulares (Fig. 1). Para a metodologia de co-incubação (quando as células foram co-incubadas com extratos de cereja acrescidas de stressores químicos), o teor fenólico total, e, em particular, a concentração de antocianinas total das cerejas, pareceu ser o fator principal responsável pela proteção antioxidante celular (r > 0.85, Tabela 4). De fato, as cerejas com uma concentração de antocianinas mais alta (> 200 mg/100 g dw, Tabela 1) – nomeadamente Saco, Lapin Ulster, Early Van Compact e Van – foram as que exibiram o efeito antioxidante mais alto nas duas experiências de co-incubação (Fig. 3). Quando comparando os resultados obtidos nos testes em co-incubação e pré-incubação, estas cinco variedades mostraram uma diminuição significativa na proteção antioxidante na última experiência. Esta diferença pode ser explicada pela presença de antocianinas, que são compostos com uma menor absorção em monocamadas de células Caco2, mas poderosos resgatadores de radicais livres extracelulares (Yi, Akoh, Fischer, & Krewer, 2006). As outras quatro variedades exibiram resultados semelhantes em ambas as experiências, o que significa que os compostos fenólicos com maior permeabilidade em Caco2 podem ser os principais agentes responsáveis pela resposta antioxidante celular. Portanto, para as experiências pré-incubação, as melhores correlações foram obtidas entre t-BHPpre e concentrações de ácido clorogénico (r = 0.735), e para H2O2pre e teores de catequina (r = 0.753) e rutina (r = 0.784) (Tabela 4). Estes compostos já tinham sido referidos como tendo boa absorção (Deprez, Mila, Huneau, Tome, & Scalbert, 2001; Konishi & Kobayashi, 2004) e também proteção antioxidante em células Caco2 sujeitas a stresse oxidativo (Aherne & O’Brien, 1999). Além disso, os resultados obtidos com as diversas variedades de maçã mostraram que a catequina era o principal contribuidor para a proteção antioxidante intracelular no mesmo modelo celular (Serra et al., 2010).
As amostras no grupo B estão localizadas no centro do mapa bidimensional e incluem as variedades de cerejas com teores polifenólicos moderados, bem como atividades antioxidante e antiproliferativa moderadas (EVCompact, Maring e Van) (Fig. 1). Entre as três, a variedade Van tinha uma concentração de compostos fenólicos e bioatividade mais elevadas, que são as variáveis que contribuem mais para PC1.
Finalmente, o grupo A inclui as variedades Summit, Garnet e as cerejas tradicionais Morangão, que são as que apresentam menor teor fenólico, atividade antioxidante e efeitos antiproliferativos.
4. Conclusões
O estudo aqui descrito, descreve, pela primeira vez, as atividades biológicas de dois tipos de cereja tradicional portuguesa (Saco e Morangão). Os resultados indicaram a variedade Saco como uma fonte rica de ingredientes bioativos com uma alta capacidade antioxidante e um alto efeito antiproliferativo em células cancerosas humanas. Esta cereja tradicional, juntamente com as variedades exóticas Lapin e Ulster, pode ser considerada como uma promissora comida funcional para aplicações na saúde humana.
Agradecimentos
Os autores estão agradecidos ao Eng.º Matos Soares e Luís Martins por terem fornecido as amostras de cereja. Ana T. Serra agradece o apoio financeiro recebido da FCT (Fundação para a Ciência e Tecnologia), através da bolsa SFRH/BD/19238/2004.
English to Portuguese: Effects of Fast-Food Consumption on Energy Intake and Diet Quality Among Children in a National Household Survey General field: Medical Detailed field: Medical (general)
Source text - English ABSTRACT.
Background. Fast food has become a
prominent feature of the diet of children in the United
States and, increasingly, throughout the world. However,
few studies have examined the effects of fast-food con-
sumption on any nutrition or health-related outcome.
The aim of this study was to test the hypothesis that
fast-food consumption adversely affects dietary factors
linked to obesity risk.
Methods. This study included 6212 children and ad-
olescents 4 to 19 years old in the United States partici-
pating in the nationally representative Continuing Sur-
vey of Food Intake by Individuals conducted from 1994
to 1996 and the Supplemental Children’s Survey con-
ducted in 1998. We examined the associations between
fast-food consumption and measures of dietary quality
using between-subject comparisons involving the whole
cohort and within-subject comparisons involving 2080
individuals who ate fast food on one but not both survey
days.
Results. On a typical day, 30.3% of the total sample
reported consuming fast food. Fast-food consumption
was highly prevalent in both genders, all racial/ethnic
groups, and all regions of the country. Controlling for
socioeconomic and demographic variables, increased
fast-food consumption was independently associated
with male gender, older age, higher household incomes,
non-Hispanic black race/ethnicity, and residing in the
South. Children who ate fast food, compared with those
who did not, consumed more total energy (187 kcal; 95%
confidence interval [CI]: 109–265), more energy per gram
of food (0.29 kcal/g; 95% CI: 0.25–0.33), more total fat (9 g;
95% CI: 5.0–13.0), more total carbohydrate (24 g; 95% CI:
12.6–35.4), more added sugars (26 g; 95% CI: 18.2–34.6),
more sugar-sweetened beverages (228 g; 95% CI: 184–
272), less fiber (1.1 g; 95% CI: 1.8 to 0.4), less milk
(65 g; 95% CI: 95 to 30), and fewer fruits and non-
starchy vegetables (45 g; 95% CI: -58.6 to 31.4). Very
similar results were observed by using within-subject
analyses in which subjects served as their own controls:
that is, children ate more total energy and had poorer diet
quality on days with, compared with without, fast food.
Conclusion. Consumption of fast food among chil-
dren in the United States seems to have an adverse effect
on dietary quality in ways that plausibly could increase
risk for obesity. Pediatrics 2004;113:112–118; fast food,
obesity, dietary composition, diet quality, energy intake.
From its origins in the 1950s, fast food has grown
into a dominant dietary pattern among children
in the United States today.
Consumption of fast food by children increased a remarkable fivefold
from 2% of total energy in the late 1970s to 10% of
total energy in the mid-1990s.
3 The number of fast-
food restaurants more than doubled from 1972 to
1995 and now totals an estimated 247 115 nation-
wide.
4 Fast food pervades virtually all segments of
society including local communities, public schools,
and hospitals.
5–7 These trends seem to have been
driven by massive advertising and marketing cam-
paigns aimed at children and their parents.
2
Several dietary factors inherent to fast food may
cause excessive weight gain such as massive portion
size, high energy density, palatability (appealing to
primordial taste preferences for fats, sugar, and salt),
high content of saturated and trans fat, high glycemic
load, and low content of fiber.
8 However, few studies
have examined the effects of fast-food consumption
in children.
9–11 In the absence of such data, profes-
sional nutritional agencies in the United States12
presently support industry claims that fast food can
be part of a healthful diet.
13,14
The aims of this study were first to examine na-
tional patterns of fast-food consumption among chil-
dren and second to determine whether fast food
adversely affects diet quality in ways that might
plausibly increase risk for obesity.
RESULTS
Of the 6212 children in the study, 51% were males
and 49% were females (Table 1). Racial/ethnic com-
position was 66% whites, 16% non-Hispanic blacks,
14% Hispanics, and 5% other. On a typical day, 1720
children (30.3% of the total) ate fast food. Fast-food
consumption was prevalent among all age groups,
both genders, all household income levels, all racial/
ethnic groups, all degrees of urbanization, and all
regions of the country. Multiple logistic regression
analyses controlling for socioeconomic and demo-
graphic variables (Table 2) indicated that increased
fast-food consumption was independently associ-
ated (P .05) with male gender, older age, higher
household incomes, non-Hispanic black race/ethnic-
ity, and residency in the South.
Table 3 shows unadjusted intakes of total energy,
nutrients, and food groups by age category accord-
ing to whether fast food was consumed. Children
eating fast food obtained a mean of 29% to 38% of
total energy from fast food depending on age cate-
gory. Comparing fast-food consumers to noncon-
sumers, total energy intake was 63 kcal or 3.6%
greater per day in 4- to 8-year-olds (P not signifi-
cant), 132 kcal or 6.4% greater in 9- to 13-year-olds
(P .05), and 379 kcal or 16.8% greater in 14- to
19-year-olds (P .05). Fast-food consumers also ate
more total fat, more saturated fat, more total carbo-
hydrate, more added sugars, more sugar-sweetened
beverages, less fluid milk, and fewer fruits and non-
starchy vegetables, differences that were statistically
significant in most age categories. Nonbeverage en-
ergy density was greater in all age categories by
15% among children who were fast-food consum-
ers.
Table 4 shows adjusted intakes of total energy,
nutrients, and food groups among all children in the
study according to whether fast food was consumed.
After adjustment for potentially confounding demo-
graphic and socioeconomic factors, fast-food con-
sumption remained significantly and positively as-
sociated with total energy, total fat, saturated fat,
total carbohydrate, added sugars, sugar-sweetened
beverages, and nonbeverage energy density. Fast-
food consumption was significantly and inversely
associated with consumption of fiber, milk, fruits,
and nonstarchy vegetables. These findings were not
materially affected by further adjustment for BMI
(data not shown).
Table 5 presents within-subject comparisons of to-
tal energy, nutrients, and food groups among the
2080 children who ate fast food on one but not both
of the survey days, with adjustment for covariates.
The results were similar to those obtained using
between-subject comparisons (Table 4).
DISCUSSION
The prevalence of obesity in children has increased
threefold or more during the last 3 decades,
raising serious public health concerns. A number of en-
vironmental factors undoubtedly have contributed
to this epidemic. The present study suggests that
fast-food consumption may be one such factor. Chil-
dren who ate fast food consumed an average of 187
kcal/day more than those who did not. In additional
analyses using subjects as their own controls, chil-
dren ate 126 kcal/day more on days with, compared
with without, fast food. These within-subject com-
parisons provide a high level of confidence that the
associations between fast food and dietary factors are
causally related and not the consequence of con-
founding by unrecognized or incompletely con-
trolled socioeconomic or demographic factors. The
relatively small differences in point estimates ob-
tained from these 2 types of analyses may have re-
sulted in part from differences in subject samples: the
within-subject comparisons did not include those in-
dividuals who ate fast food most or least frequently
(that is, on both days or neither day).
Because 30.3% of study participants ate fast food
on any given day, these foods seem to contribute an
additional 57 kcal (187 kcal 30.3%) to the daily diet
of the average child in the United States. This energy
increment theoretically could account for an addi-
tional 6 pounds of weight gain per child per year,
assuming 3500 kcal/pound of body weight, if energy
expenditure were unchanged. Preliminary findings
from a prospective study of 5114 young adults sup-
port this possibility. The odds of becoming obese
over a 15-year period increased by 86% among
young white adults (but not among blacks) visiting
fast-food restaurants more than twice per week, com-
pared with those visiting fast-food restaurants less
than once per week, after adjustment for potential
confounders.
20
Several factors inherent to fast food may increase
energy intake, thus promoting a positive energy bal-
ance and increasing risk for obesity. Children and
adolescents who ate fast food on a typical day, com-
pared with those who did not, consumed more total
and saturated fat, more total carbohydrate and
added sugars, less dietary fiber, and more energy per
gram of solid food (ie, higher nonbeverage energy
density). This profile reflects the composition of typ-
ical fast-food fare (cheeseburgers, french-fried pota-
toes, sugar-sweetened beverages, etc) popular
among youth.
21 The high energy density and palat-
ability of fat may promote excess energy intake,
22
and total dietary fat has been directly associated with
adiposity in some23,24 but not all
25,26 studies. Because
fast-food meals are high in refined starch and added
sugars, they have a high glycemic index and glyce-
mic load.
27 High glycemic load meals seem to elicit a
sequence of physiologic events that promote energy
intake in the short term,
28 although the relevance of
glycemic index and glycemic load in the long-term
control of body weight is a subject of debate.
29,30
Dietary fiber promotes satiation and satiety31 and
may protect against excessive weight gain via effects
that could be mediated by and/or independent of
glycemic index.
32 Furthermore, fast food is served in
increasingly large portion sizes.
33 Portion size has
been linked to voluntary energy intake in several
recent studies.
34,35
Fast food may also compromise diet quality in
ways that might affect body weight by displacing
more healthful food options. Children who ate fast
food, compared with those who did not, consumed
more sugar-sweetened beverages, less milk, and
fewer fruits and nonstarchy vegetables. Prospective studies indicate a positive association for sugar-
sweetened soft drinks36 and an inverse association
for milk37 with the odds for becoming obese in chil-
dren or young adults. Fruits and nonstarchy vegeta-
bles may protect against excessive weight gain be-
cause of their low energy density, high fiber content, and low glycemic index. Moreover, inadequate con-
sumption of fruits and vegetables has been associ-
ated with obesity-related morbidities such as cardio-
vascular disease38,39 and diabetes.
40
The food and nutrient profiles of subjects who ate
fast food closely reflect dietary patterns among chil- dren who infrequently eat dinner with their fami-
lies.
41 These children consume fewer fruits and veg-
etables, more fried food and soda, more saturated
and trans fat, higher glycemic load, and less fiber and
micronutrients. In a hectic society, busy family rou-
tines foster a need for quick and convenient meals42
and may preclude preparation of healthful dinners at
home. Adolescents are, in fact, obtaining an increas-
ing proportion of their total energy intake away from
home, often at fast-food establishments.
43
Although there were some differences in fast-food
consumption among socioeconomic and demo-
graphic groups, the prevalence among any of these
groups was 23% on a typical day. From a sociocul-
tural perspective, the ubiquity of fast-food establish-
ments may account for this high level of consump-
tion. One especially relevant trend is the increasing
availability of fast food in school cafeterias.
2,6 In an
ecological study of 23 middle schools in San Diego,
CA, a la carte sales of brand name and school-pre-
pared fast food exceeded 15 000 items per week.
5 Of
particular interest, school socioeconomic status was
directly related to the total number of a la carte sales,
of which 27% were for fast food. Despite the ubiq-
uity of fast food, children of higher socioeconomic
status may have more discretionary money and con-
sequently greater access to fast food, and this fact
may account for the independent relationship of
higher income to greater consumption of fast food in
our study.
The observed direct association of fast-food con-
sumption with age is not surprising. Adolescence
represents a time of increasing autonomy, and teen-
agers purchase more fast food with their own money
than younger consumers.
2 The workforce at fast-
food restaurants is largely comprised of adolescents1
who may receive discounted or free food as part of
their compensation.
9 Moreover, youth may be pro-
gressively influenced over time by pervasive adver-
tising because of the cumulative effects of repetitious
messages. The industry markets heavily to children
with the goal of fostering a fast-food habit that will
persist into adulthood.
44
One methodological issue should be noted. The
study relies on self-report of intake (assisted by adult
household members of young children), a dietary
assessment technique that may be inaccurate and
imprecise. However, the 24-hour recall methodology
used here arguably provides valid estimates of di-
etary intake on a group level in children.
45,46 When
recall methodology was compared with total energy
expenditure using the doubly labeled water tech-
nique, nearly 80% of children were classified as “ac-
curate” or “over” reporters.
47 Given the escalating
obesity epidemic, it is possible that some of the over
reporters were accurately recalling dietary intake but
eating in excess of total energy expenditure.
Our results are largely consistent with those of
previous studies. French et al
9 found fast-food con-
sumption to be associated with higher total energy intake and poorer diet quality among adolescents in
a metropolitan area of Minnesota. McNutt et al
10
found that adolescent girls who ate fast food 4
times per week consumed more total energy than
those who ate fast food less frequently. Cusatis and
Shannon11 observed that fast-food consumption was
a significant predictor of dietary fat among girls but
not boys.
CONCLUSIONS
This study used nationally representative house-
hold data to examine the habitual diets of children in
the United States. On a typical day that fast food is
eaten, children consume substantially more total en-
ergy and have worse dietary quality compared with
a typical day without fast food. The associations
between fast food and diet seem to be causally re-
lated, as demonstrated with between-subject com-
parisons controlled for confounding factors and
within-subject comparisons potentially free from
confounding by demographic and socioeconomic in-
fluences. In light of these findings and other recent
studies,
9,20 measures to limit marketing of fast food
to children may be warranted.
Translation - Portuguese Resumo/Abstract
Antecedentes. As refeições rápidas (fast-food) tornaram-se uma característica
proeminente na dieta das crianças nos Estados Unidos da América, a qual tem vindo a
aumentar por todo o mundo. No entanto, poucos estudos examinaram qual o impacto do
consumo de refeições rápidas a nível nutricional ou nas implicações para a saúde. Este estudo
visa testar a hipótese de que o consumo de refeições rápidas afecta adversamente factores
dietéticos ligados ao risco de obesidade.
Método. O presente estudo incluiu 6212 crianças e adolescentes dos Estados Unidos,
com idades compreendidas entre os 4 e os 19 anos, que participaram no nacionalmente
representativo Inquérito Continuado de Consumo de Alimentos por Indivíduos, conduzido
desde 1994 a 1996, e no Inquérito Suplementar Infantil realizado em 1998. Examinámos as
associações entre o consumo de refeições rápidas e medidas de qualidade dietética através de
comparações entre sujeitos envolvendo todo o grupo, e comparações intra-sujeitos
envolvendo 2080 indivíduos que comeram apenas num dos dois dias do inquérito.
Resultados. Num dia típico, 30,3% da amostra total referiu consumir refeições
rápidas. O consumo de refeições rápidas foi predominante em ambos os sexos, em todos os
grupos étnicos/raciais e em todas as regiões do país. Controlando as variáveis
socioeconómicas e demográficas, verificou-se um aumento do consumo de refeições rápidas
independentemente associado com o sexo masculino, maiores idades, rendimentos do
agregado familiar mais elevados, etnia/raça negra não hispânica, e a residir no Sul. As
crianças que comeram refeições rápidas, em comparação com as que não comeram,
consumiram um maior total energético (187 kcal; intervalo de confiança de 95% [IC]: 109-
265), mais energia por grama de alimento (0,29kcal/g; IC 95%: 0,25-0,33), um maior total de
gordura (9 g; IC 95%: 5,0-13,0), um maior total de hidratos de carbono (24g; IC 95%: 12,6-
35,4), mais açucares adicionados (26 g; IC 95%: 18,2-34,6), mais bebidas açucaradas (228 g;
IC: 184-272), menos fibra (-1,1 g; IC 95%: -1,8 to -0,4), menos leite (-65 g; IC 95%: -95 to -
30), e menos frutos e vegetais não farináceos (-45 g; IC 95%: -58,6 to -31,4). Foram
observados resultados muito similares através de análises intra-sujeitos onde os próprios
sujeitos eram usados como grupo de controlo: resumindo, as crianças consumiram maiores
totais de energia e apresentaram dietas de pior qualidade nos dias em que comiam refeições
rápidas, comparando com os dias em que não as comiam.
Conclusão. O consumo de refeições rápidas entre as crianças nos Estados Unidos
parece ter um impacto adverso na qualidade da sua dieta, de um modo que torna plausível o
aumento do risco de obesidade.
Desde a sua origem em 1950, as refeições rápidas cresceram até tornarem-se um
padrão dietético dominante entre as crianças nos Estados Unidos dos dias de hoje. O
consumo de refeições rápidas por crianças aumentou umas espantosas cinco vezes, de 2% de
energia total no final da década de 70 para 10% de energia total em meados da década de 90.
O número de restaurantes de refeições rápidas mais que duplicou de 1972 a 1995 e agora
atingiu uma estimativa de 247 115 a nível nacional. As refeições rápidas infiltraram-se
virtualmente em todos os segmentos da sociedade, incluindo comunidades locais, escolas
públicas e hospitais. Estas tendências parecem ter sido impulsionadas por campanhas de
publicidade e marketing massivas apontadas para as crianças e para os seus pais.
Diversos factores dietéticos inerentes às refeições rápidas podem causar aumento de
peso excessivo tais como as porções de tamanho massivo, densidade energética elevada,
palabilidade (palability) (característica referente ao apelo às preferências primordiais do
paladar como gorduras, açúcar e sal), conteúdo elevado de gorduras saturadas e trans
(gorduras sintéticas não saturadas), cargas glicémicas altas, e baixo teor de fibras. Contudo,
poucos estudos examinaram os efeitos do consumo de refeições rápidas nas crianças. Na
ausência desses dados, actualmente, as agências nutricionais profissionais nos Estados
Unidos apoiam as alegações da indústria de que as refeições rápidas podem fazer parte de
uma dieta saudável.
O objectivo deste estudo foi: primeiro, examinar os padrões nacionais de consumo de
refeições rápidas entre as crianças, e segundo, averiguar se as refeições rápidas têm um
impacto adverso na qualidade da dieta, de modo que tornem plausível o aumento do risco de
obesidade.
Resultados
Das 6212 crianças no estudo, 51% eram do sexo masculino e 49% eram do sexo
feminino (Tabela 1). A composição étnica/racial foi de 66% brancos, 16% negros não
Hispânicos, 14% Hispânicos, e 5% de outros. Num dia normal, 1720 crianças (30,3% do
total) comeram refeições rápidas. O consumo de refeições rápidas foi predominante entre
todos os grupos etários, em ambos os sexos, em todos os níveis de rendimento do agregado familiar, em todos os grupos étnicos/raciais, em todos os graus de urbanização, e em todas as
regiões do país. A análise de regressão logística múltipla com controlo de variáveis
socioeconómicas e demográficas (Tabela 2) indicou que o aumento do consumo de refeições
rápidas está independentemente associado (P < ,05) com o sexo masculino, maiores idades,
rendimentos do agregado familiar mais elevados, etnia/raça negra não hispânica, e a residir
no Sul.
A Tabela 3 mostra consumos, não ajustados, de energia total, de nutrientes, e grupos
alimentares por categoria etária consoante o seu consumo de refeições rápidas. As crianças
que consumiram refeições rápidas obtiveram uma média de 29% a 38% de energia total a
partir das refeições rápidas dependendo da categoria etária. Comparando consumidores de
refeições rápidas com não consumidores, o total do consumo energético foi de 63 kcal ou
3,6% maior por dia dos 4 aos 8 anos de idade (P = não significativo), 132 kcal ou 6,4% maior
dos 9 aos 13 anos de idade (P < ,05), e 379 kcal ou 16,8% maior dos 14 aos 19 anos de idade
(P < ,05). Os consumidores de refeições rápidas também ingeriram mais gorduras, mais
gorduras saturadas, maior total de hidratos de carbono, mais açucares adicionados, mais
bebidas açucaradas, menos leite líquido, e menos frutas e vegetais não farináceos, diferenças
estas que são estatisticamente significativas na maioria das categorias etárias. A densidade
energética, excluindo consumo de bebidas, foi maior em todas as categorias etárias em ~15%
entre crianças consumidoras de refeições rápidas.
A Tabela 4 mostra consumos, ajustados, de energia total, de nutrientes, e grupos
alimentares entre todas as crianças do estudo consoante o seu consumo de refeições rápidas.
Após ajustamento de factores socioeconómicos e demográficos que pudessem
adulterar os resultados, o consumo de refeições rápidas manteve-se significativo e
positivamente associado com a energia total, total de gorduras, gorduras saturadas, total de
hidratos de carbono, açúcares adicionados, bebidas açucaradas, e densidade energética
excluindo consumo de bebidas. O consumo de refeições rápidas foi inversa e
significantemente associado com consumo de fibra, leite, fruta, e vegetais não farináceos.
Estes resultados não foram materialmente afectados por ajustamentos posteriores para BMI
(dados não mostrados).
A Tabela 5 mostra comparações intra-sujeito de total de energia, nutrientes, e grupos
alimentares entre 2080 crianças que ingeriram refeições rápidas em apenas um dos dias do
inquérito, com ajustamento para covariáveis. Os resultados foram semelhantes aos obtidos
utilizando comparações entre sujeitos (Tabela 4).
Discussão
A prevalência da obesidade em crianças aumentou três vezes, ou mais, durante as
últimas três décadas, levantando sérias preocupações de saúde pública. Diversos factores
ambientais contribuíram, sem dúvida, para esta epidemia. O presente estudo sugere que o
consumo de refeições rápidas possa ser um desses factores. As crianças que ingeriram
refeições rápidas consumiram uma média de mais 187 kcal/dia que aqueles que não o
fizeram. Em análises adicionais usando sujeitos como o seu próprio controlo, as crianças
ingeriram mais 126 kcal/dia em dias em que comeram refeições rápidas, quando comparado
com os dias em que não as comeram. Estas comparações intra-sujeito fornecem um elevado
grau de confiança de que as associações entre refeições rápidas e factores dietéticos são
causalmente relacionadas, e não apenas uma consequência de adulteração devido a factores
socioeconómicos ou demográficos não completamente controlados ou factores
desconhecidos.
As diferenças relativamente pequenas, nos pontos estimados obtidos a partir destes
dois tipos de análise, podem ter resultado em parte devido às diferenças nas amostras dos
sujeitos: as comparações intra-sujeito não incluíram aqueles indivíduos que ingeriram
refeições rápidas mais frequentemente ou mais raramente (isto é, nos dois dias ou em nenhum
dia). Porque 30,3% dos participantes ingeriram refeições rápidas num dos dias, estes
alimentos parecem contribuir umas adicionais 57 kcal (187 kcal × 30,3%) para a dieta diária
da criança média nos Estados Unidos. Este incremento energético, teoricamente, pode
explicar o aumento de peso adicional de 2,7 kg por criança por ano, presumindo 7778 kcal/kg
de peso corporal, se o gasto energético se mantiver. Os resultados preliminares de um estudo
exploratório de 5114 jovens adultos corroboram esta possibilidade. A probabilidade de se
tornarem obesos ao longo de um período de 15 anos aumentou 86% entre jovens adultos
brancos (mas não entre negros) que se dirigiam a restaurantes de refeições rápidas mais de
duas vezes por semana, comparando com aqueles que se dirigiam a restaurantes de refeições
rápidas menos de uma vez por semana, após ajustamento de potenciais factores espúria.
Diversos factores inerentes às refeições rápidas podem aumentar o consumo de
energia, promovendo assim um balanço energético positivo e aumentando o risco de
obesidade. As crianças e adolescentes que ingeriram refeições rápidas em dias normais,
comparados com aqueles que não o fizeram, consumiram um maior total de gorduras e de
gorduras saturadas, um maior total de hidratos de carbono e açucares adicionados, menos
fibra alimentar, e mais energia por grama de alimentos sólidos (isto é, maior densidade
energética excluindo as bebidas). Este perfil reflecte a composição típica das refeições rápidas (cheeseburguers [hambúrguer com queijo], batatas fritas, bebidas açucaradas, etc.)
populares entre os jovens. A alta densidade energética e palabilidade (palability) das gorduras
podem promover o excesso de consumo energético, e o total de lípidos tem sido directamente
associado com a adiposidade, em alguns, mas não em todos os estudos. Devido às refeições
rápidas serem ricas em amido refinado e açúcares adicionados, eles apresentam um alto
índice e carga glicémica. Refeições com cargas glicémicas altas parecem induzir uma
sequência de eventos fisiológicos que promovem o consumo energético a curto prazo, apesar
da relevância do índice e da carga glicémica no controlo do peso corporal a longo prazo ser
ainda tema de debate.
As fibras alimentares promovem a saciedade e podem proteger do ganho de peso
excessivo através de efeitos que podem ser mediados por e/ou independentes do índice
glicémico. Mais, os tamanhos das doses das refeições rápidas têm vindo a aumentar. O
tamanho das doses tem sido associado ao consumo energético voluntário em diversos estudos
recentes.
As refeições rápidas podem também comprometer a qualidade da dieta de tal forma
que podem afectar o peso corporal através da preterição de opções de alimentação mais
saudáveis. As crianças que ingeriram refeições rápidas, em comparação com aquelas que não
o fizeram, consumiram mais bebidas açucaradas, menos leite, e menos frutas e vegetais não
farináceos. Estudos exploratórios indicam uma associação positiva para refrigerantes
açucarados e uma associação inversa para o leite com probabilidade de se tornarem obesos
em crianças e jovens adultos. A fruta e os vegetais não farináceos podem proteger do ganho
de peso excessivo devido à baixa densidade energética, teor elevado de fibra, e baixo índice
glicémico. Além disso, o consumo inadequado de frutas e vegetais tem sido associado com
perturbações relacionadas com a obesidade, tais como doença cardiovascular e diabetes.
O perfil alimentar e nutritivo dos sujeitos que ingeriram refeições rápidas, reflecte
aproximadamente os padrões dietéticos das crianças que raramente comem jantar com as suas
famílias. Estas crianças consomem menos frutas e vegetais, mais fritos e refrigerantes, mais
gorduras trans e saturadas, cargas glicémicas mais altas, e menos fibra e micronutrientes.
Numa sociedade agitada, as rotinas das famílias ocupadas mantém a necessidade de refeições
rápidas e convenientes e podem impedir a preparação de jantares mais saudáveis em casa. Os
adolescentes estão, de facto, a obter um aumento da proporção do total do consumo
energético fora de casa, frequentemente em restaurantes de refeições rápidas.
Apesar de existirem algumas diferenças no consumo de refeições rápidas entre grupos
socioeconómicos e demográficos, a preponderância entre qualquer destes grupos foi de >23% num dia normal. Duma perspectiva sociocultural, a ubiquidade dos restaurantes de refeições
rápidas pode ser responsável pelo elevado nível do consumo. Uma tendência especialmente
relevante é o aumento da disponibilidade de refeições rápidas nas cafetarias/bares das
escolas. Num estudo ecológico de 23 escolas preparatórias em São Diego, as vendas “à la
carte” (cada produto pode ser comprado em separado, opostamente à compra de menus que
incluem vários produtos) de marcas conhecidas e refeições rápidas pré-preparadas pela
escola, excederam 15 000 itens por semana. De particular interesse, foi o facto do status
socioeconómico escolar estar directamente relacionado com o número total de vendas “à la
carte”, das quais ~27% eram refeições rápidas. Apesar da ubiquidade das refeições rápidas, as
crianças de status socioeconómico mais elevado podem ter mais dinheiro para os seus gastos
não essenciais, e consequentemente, maior acesso a refeições rápidas, e este facto pode ser
responsável pela relação independente do rendimento mais elevado com o maior consumo de
refeições rápidas no nosso estudo.
A associação directa observada do consumo de refeições rápidas com a idade não
surpreende. A adolescência representa uma altura de aumento de autonomia, e os
adolescentes compram mais refeições rápidas com o seu próprio dinheiro que consumidores
mais jovens. A força de trabalho nos restaurantes de refeições rápidas é constituída
maioritariamente por adolescentes que podem receber descontos ou comida grátis como
compensação. Mais, os jovens podem ser progressivamente influenciados ao longo do tempo
por publicidade pervasiva, devido aos efeitos cumulativos da repetição das mensagens. A
indústria de refeições rápidas tem as crianças como principal alvo de marketing, com o
objectivo de fomentar o hábito de comer refeições rápidas, o qual irá persistir durante a
adultez.
Deve ser assinalado um problema metodológico. O estudo baseia-se no auto relato do
consumo (assistido por um membro adulto do agregado familiar de crianças jovens), uma
técnica de avaliação dietética que pode revelar-se pouco precisa. Contudo, a metodologia de
evocação das 24 horas utilizada, fornece, discutivelmente, estimativas válidas do consumo
dietético a um nível grupal nas crianças. Quando a metodologia de evocação foi comparada
com o total de energia dispendida utilizando a técnica aquática duplamente rotulada,
aproximadamente 80% das crianças foram classificadas como relatadores “precisos” ou
“superiores”. Dado o escalar da epidemia da obesidade, é possível que alguns dos relatadores
superiores, apesar de terem evocado de uma forma precisa o consumo dietético, continuem a
comer em excesso relativamente ao seu gasto total energético. Os nossos resultados são amplamente consistentes com os de estudos anteriores.
French e colaboradores verificaram que o consumo de refeições rápidas está associado com
níveis de consumo mais elevados e uma qualidade de dieta mais pobre entre adolescentes
numa área metropolitana de Minnesota. McNutt e colaboradores descobriram que as
adolescentes que ingeriram refeições rápidas mais do que quatro vezes por semana,
consumiram um maior total de energia do que as adolescentes que ingeriram refeições
rápidas menos frequentemente. Cusatis e Shannon observaram que o consumo de refeições
rápidas era um preditor significativo de lípidos entre as raparigas, mas não nos rapazes.
Conclusões
Este estudo utilizou dados nacionalmente representativos dos agregados familiares
para examinar as dietas habituais das crianças nos Estados Unidos da América. Num dia
normal, quando comem refeições rápidas, as crianças consomem um substancialmente maior
total de energia e apresentam uma pior qualidade alimentar, quando comparado com um dia
normal em que não comam refeições rápidas. As associações entre refeições rápidas e dieta
parecem ter uma relação de causalidade, como demonstrado pelas comparações entre sujeitos
com controlo de factores espúria, e pelas comparações intra-sujeito potencialmente livres de
factores espúria relacionados com as influências socioeconómicas e demográficas. À luz
destes resultados e doutros estudos recentes, justificar-se-á impor medidas restritivas às campanhas de marketing e publicidade derefeições rápidas direcionadas às crianças.
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