Mecanismos de acción implicados en la bioactividad de flavonoides. Caenorhabditis elegans y líneas celulares como sistemas modelo

Resumen

Los polifenoles son uno de los grupos de metabolitos secundarios más numerosos en el reino vegetal. Estos compuestos no están involucrados en su metabolismo primario sin embargo son esenciales para la fisiología de la planta, ya que participan en el crecimiento, reproducción e incluso en su morfología. Se caracterizan por estar implicados en los mecanismos de defensa de las plantas, frente a predadores, patógenos, radiación ultravioleta y condiciones de estrés [1]. Los polifenoles se pueden subdividir en diferentes clases en función de su estructura química, su origen o su actividad biológica. El presente trabajo se centra en la subclase de los flavonoides, que a su vez se pueden clasificar en flavonas, flavonoles, flavanoles, antocianos, flavanonas, isoflavonas, y calconas, entre otros. Tradicionalmente estos compuestos se han estudiado debido a su interés en diversas industrias, ya que se han empleado en la producción de tintes, cosméticos, aditivos, etc. Asimismo, constituyen una parte importante en la dieta humana, al encontrarse de manera ubicua en gran cantidad de alimentos vegetales. Se ha estimado que la ingesta media de polifenoles, en una dieta en la que se consuman varias piezas de fruta y diferentes verduras, es de 1 g/día [2]. En los últimos años el interés por los polifenoles ha crecido debido a que se les ha atribuido diferentes efectos beneficiosos para la salud, especialmente frente al desarrollo de diferentes enfermedades asociadas al daño oxidativo (enfermedades neurodegenerativas, cáncer, enfermedades cardiovasculares, etc.) [3]. Así, el consumo habitual de flavonoides se ha relacionado con actividades anti-alérgicas, anti-inflamatorias, antivirales, anti-proliferativas o cardioprotectoras [2, 4]. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a estos efectos no están claros. Hasta ahora se habían atribuido a su actividad antioxidante y su capacidad para captar radicales libres, pero estudios recientes sugieren que su actividad biológica podría estar relacionada con su capacidad para interactuar con diferentes receptores celulares y factores de transcripción. Hasta ahora, una mayoría de los estudios sobre actividad biológica de flavonoides se han centrado en la evaluación de su actividad antioxidante, fundamentalmente mediante ensayos en sistemas “in vitro” o “ex vivo”. Los ensayos con líneas celulares son una importante herramienta que permite entender cómo interactúan los compuestos a nivel celular y permite obtener resultados sobre los efectos directos, por ejemplo, sobre células tumorales, o sobre células sanas para evaluar citotoxicidad. Sin embargo, en el organismo, para llegar a sus objetivos biológicos los flavonoides deben ser absorbidos y posteriormente transformados a diversos metabolitos, que son los que luego se distribuyen a los tejidos, de manera que los compuestos presentes a nivel celular son diferentes a los que se localizan originalmente en los alimentos [5, 6]. Existen todavía pocos estudios “in vivo”, que permitan establecer no sólo los efectos biológicos de los distintos compuestos sino también aspectos como su biodisponibilidad, metabolismo u objetivos biológicos. En este sentido, los ensayos con organismos modelo, como el nematodo C. elegans, constituyen una alternativa adecuada para evaluar los efectos en un organismo completo e intentar dilucidar los mecanismos de acción a nivel celular o molecular antes de proceder a la evaluación en animales superiores incluido el hombre. En ensayos con líneas celulares, los resultados mostraron que el flavonol quercetina posee actividad antriproliferativa en las líneas tumorales ensayadas (Caco-2, BxPc-3, MCF-7), mientras que catequina y epicatequina (EC) no poseían este tipo de actividad. La capacidad antiproliferativa era menor para metabolitos metilados de quercetina que para el compuesto original, aunque los mismos todavía presentaban significativa capacidad antiproliferativa. Una observación interesante fue que la disminución en la actividad antiproliferativa de quercetina era mayor cuando la metilación se producía en el hidroxilo en posición 3’ (isorhamnetina) que en 4’(tamarixetina). El efecto de la metilación era diferente en el caso de los metabolitos de EC, que mostraron ser activos en las células MCF-7 (4’-O-metil-epicatequina) y BxPC-3 (3’-O-metilepicatequina). La conjugación con glucosa o con ácido glucurónico eliminaba, en general, el efecto antiproliferativo de los flavonoides ensayados. Se evaluó la influencia de los distintos flavonoides sobre los niveles de ROS en C. elegans sometidos a situaciones de estrés, observando que, en general, el pretratamiendo de los gusanos con estos compuestos produce una reducción de los niveles de ROS intracelulares, significativa en el caso del tratamiento con quercetina en gusanos no sometidos a estrés y en el caso de EC también en condiciones de estrés térmico. Se encontró que EC era capaz de mejorar la tasa de supervivencia del gusano en condiciones de estrés. En situación de estrés térmico este flavonoide inducía un aumento en los niveles intracelulares de glutatión (GSH), además de la mencionada disminución en los niveles de ROS, lo que permitía contrarrestar el daño producido. En ensayos de estrés oxidativo, la exposición a EC también conducía a un aumento significativo en los niveles de GSH, aumento en la actividad de las enzimas antioxidantes y disminución en los niveles de ROS. Se realizaron ensayos para la puesta a punto de un método para evaluar el daño oxidativo en ADN en C. elegans mediante la cuantificación por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) usando detección por espectrometría de masas de los niveles de 8-hidroxi-2'- desoxiguanosina (8-OHdG) y su relación con la base no modificada 2’-desoxiguanosina (dG). Aunque se consiguió optimizar unas condiciones analíticas aplicables en sistemas modelo, el método no presentaba la sensibilidad necesaria para detectar este marcador en situaciones “in vivo” en todos los casos, por lo que se optó por desarrollar un método alternativo basado en la técnica ELISA. Se evaluó la influencia de distintos flavonoides sobre el daño de ADN en C. elegans sometidos a situaciones de estrés, no encontrando diferencias significativas en los niveles de este biomarcador, salvo en el caso de los gusanos tratados con EC y sometidos a estrés térmico donde se observó un aumento significativo (p<0.001) en los niveles de 8-OHdG con respecto del resto de tratamientos. 1. Bravo, L. Nutr.Rev. 56, 317-333 (1998). 2. Manach, C, et al., Am. J. Clin. Nutr. 79, 727-747 (2004). 3. Scalbert, A, et al., Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 45, 287-306 (2005). 4. Nijveldt, R. J. et al., Am. J. Clin. Nutr. 74, 418-425 (2001). 5. Day, A. J. et al., Br. J. Nutr. 86 Suppl 1, S105-10 (2001). 6. Natsume, M. et alFree Radic. Biol. Med. 34, 840- 849 (2003).