Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Atherosclerosis is a chronic disease characterized by the accumulation of lipids and fibrous elements in the intima layer of medium and large caliber arteries. Inflammation, oxidative stress as well as low density lipoprotein (LDL) oxidative modification plays an important role in the development of this disease. Thus, the inclusion of antioxidants in the diet may prevent the atherosclerosis progression. The carotenoid bixin, found in annatto seeds, has excellent antioxidant activity as demonstrated in several models of oxidative damage. In this context, the objective of this study was to evaluate the antiatherogenic potential of bixin and the mechanisms involved in this effect in models in vivo and in vitro. First, we evaluated the administration of an atherogenic diet (0.5% cholesterol) alone or supplemented with bixin (10, 30 or 100 mg/kg) or simvastatin (15 mg/kg) for 60 days in New Zealand rabbits. The atherogenic diet increased lipid serum levels, besides inducing lipid oxidation (TBARS) in aortic tissue. Supplementation with bixin or simvastatin (hypocholesterolemic reference drug) reduced serum triglycerides and TBARS levels induced by atherogenic diet in the aortic tissue but only bixin reduced the atherogenic index and increased HDL levels. Supplementation with bixin or simvastatin restored changes in NPSH levels and antioxidant enzymes activity induced by the atherogenic diet. Bixin reduced the serum levels of interleukin 6 (IL -6), tumor necrosis factor (TNF-α) and the ratio between the thickness of the intima and media in the aortic arc. Thus, the in vivo antiatherosclerotic effect of bixin seems to be associated with an improvement in the lipid profile, decreased oxidative stress and inflammatory response and prevention of changes in the antioxidant system. Considering the promising effect of bixin in vivo, in the second part of this study we investigated the possible mechanisms related to antiatherogenic effect of bixin, such as potential to prevent the oxidation of LDL in vitro and the cytotoxic effects of oxidized LDL (oxLDL) in cultured macrophages. Bixin inhibited lipid and protein oxidation of isolated human LDL in a concentration–dependent manner, and was more potent than lycopene. From 0.1 μM onwards, bixin prevented apolipoprotein B-100 (apo B-100) fragmentation, assessed by tryptophan destruction, and from 2.5 μM onwards bixin caused inhibited the formation of conjugated dienes, demonstrating that bixin has direct antioxidant effects Considering the involvement of oxLDL in the pathogenesis of atherosclerosis, we investigated the protective effect of bixin against cytotoxic damage induced by exposure of macrophages J774A.1 to oxLDL (100 μg/mL). Bixin pretreatment for 24 h reduced the cytotoxic effects triggered by oxLDL in J774A.1 macrophages in vitro, including the generation of reactive oxygen and nitrogen species, disturbance in the nitric oxide homeostasis, mitochondrial dysfunction, glutathione depletion and foam cell formation. The probable mechanisms of bixin on signaling pathways have also been investigated in cultured macrophages, demonstrating that the antiatherogenic effects of bixin are related to modulation of antioxidant and anti- inflammatory pathways through activation of Nrf2 and inactivation of NFκB pathways. Taken together, the results of this study indicate that the antiatherogenic effects of bixin are related to the prevention of LDL oxidation, improved lipid profile and cellular redox balance, as well as anti -inflammatory action and a reduction of foam cell formation and atherosclerotic lesions. These data suggest a new role for the carotenoid bixin as a potential anti-atherogenic agent. A aterosclerose é uma doença crônica caracterizada pelo acúmulo de lipídeos e elementos fibrosos na túnica íntima das artérias de médio e grande calibre. A inflamação, o estresse oxidativo e a modificação oxidativa da lipoproteína de baixa densidade (LDL) possuem um papel importante no desenvolvimento dessa doença. Assim, a inclusão de antioxidantes na dieta poderia modular o início e a progressão da aterosclerose. O carotenoide bixina, presente nas sementes de urucum, possui excelente atividade antioxidante já demonstrada em diversos modelos de dano oxidativo. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar o potencial antiaterogênico da bixina e os mecanismos envolvidos neste efeito em modelos in vivo e in vitro. Primeiramente avaliou-se a administração de uma dieta aterogênica (0,5% de colesterol) sozinha ou suplementada com bixina (10, 30 ou 100 mg/kg) ou sinvastatina (15 mg/kg) por 60 dias em coelhos Nova Zelândia. A dieta aterogênica aumentou os níveis séricos de lipídios, além de induzir oxidação lipídica (TBARS) no tecido aórtico. A suplementação com bixina ou sinvastatina (medicamento hipocolesterolemiante de referência) atenuou o aumento induzido pela dieta aterogênica nos níveis de triglicerídeos séricos e nos níveis de TBARS no tecido aórtico e somente a bixina foi capaz de melhorar o índice aterogênico e aumentar os níveis de lipoproteína de alta densidade (HDL). A suplementação com bixina ou sinvastatina restaurou as alterações nos níveis de NPSH e na atividade das enzimas antioxidantes induzidas pela dieta aterogênica. A bixina reduziu os níveis séricos de interleucina 6 (IL- 6), fator de necrose tumoral (TNF-α) e a razão entre a espessura da íntima e da média no arco aórtico. Assim, o efeito antiaterosclerótico da bixina in vivo parece estar está associado a uma melhora no perfil lipídico, diminuição do estresse oxidativo e da resposta inflamatória, bem como prevenção de alterações no sistema antioxidante. Considerando o efeito promissor da bixina in vivo, na segunda parte deste estudo investigou-se in vitro os possíveis mecanismos relacionados ao efeito antiaterogênico da bixina, como: o potencial para prevenir a oxidação da LDL e os efeitos citotóxicos da LDL oxidada (LDLox) em macrófagos cultivados. A bixina inibiu de modo concentração-dependente a oxidação lipídica e proteica da LDL humana isolada, sendo mais potente que o licopeno. A partir de 0,1 μM, a bixina preveniu a fragmentação da apolipoproteína B-100 (apo B-100), avaliada através da destruição do triptofano, e a partir de 2.5 μM causou inibição significativa na formação de dienos conjugados, demostrando que a bixina possui efeitos antioxidantes diretos. Considerando o envolvimento da LDLox na patogênese da aterosclerose, investigamos o efeito protetor da bixina sobre danos citotóxicos induzidos pela exposição de macrófagos J774A.1 à LDLox (100 μg/mL). O pré-tratamento por 24 h com bixina reduziu os efeitos citotóxicos desencadeados pela LDLox em macrófagos J774A.1 in vitro, incluindo: a geração de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, distúrbio na homeostase do óxido nítrico, disfunção mitocondrial, depleção de glutationa e formação de células espumosas. Os prováveis mecanismos da bixina sobre vias de sinalização também foram investigados em cultura de macrófagos, demostrando que os efeitos antiaterogênico da bixina estão relacionados com a modulação das vias antioxidante e anti-inflamatória, através da ativação do Nrf2 e inativação do NFκB. Tomados em conjunto, os resultados deste estudo indicam que os efeitos antiaterogênicos da bixina estão relacionados a prevenção da oxidação da LDL, melhora do perfil lipídico e do equilíbrio redox celular, além de ação anti-inflamatória e redução na formação das células espumosas e das lesões ateroscleróticas. Esses dados sugerem um novo papel para o carotenoide bixina como potencial agente antiaterogênico.