Moléculas bioactivas de origen animal y vegetal para modular la función endotelial, homeostasis e inflamación en condiciones patológicas. Biopéptidos y oxilipinas.

Abstract

Las enfermedades cardiovasculares constituyen la mayor causa de morbilidad y mortalidad en Europa. Los diferentes factores de riesgo cardiovascular como la hipertensión, diabetes, dislipemia y obesidad ejercen una importante influencia para el desarrollo de estas enfermedades. De entre los factores de riesgo modificables, la dieta es la que mayor influencia ejerce en la prevención. Los péptidos bioactivos (BPs) son pequeñas secuencias peptídicas que suelen contener entre 2 y 20 residuos aminoacídicos, se liberan mediante la hidrólisis de proteínas de alimentos ya sean de origen animal o vegetal, a través de múltiples procesos industriales o naturales: fermentación, curación o hidrólisis enzimática, entre otros. La gran capacidad de estas secuencias peptídicas para interactuar con distintas proteínas/receptores a lo largo el organismo se debe fundamentalmente a su bajo peso molecular, su alta biodisponibilidad, y a un comportamiento molecular flexible. Así, se han descrito BPs con diversas actividades como antihipertensiva, antioxidante, antiinflamatorio, agonista opioide, antiobesogénicas... desarrollando múltiples funciones a la vez, lo cual ha llevado a acuñar el término de “péptidos multifuncionales”. Por otra parte, las oxilipinas son compuestos lipídicos vegetales de reciente descubrimiento que derivan de la ruta del ácido araquidónico. Se han descrito en diversos tipos de plantas entre las que se encuentran las algas y sus funciones están relacionadas con la desintoxicación, la respuesta al estrés, y la secreción de metabolitos secundarios en la planta. La oxidación no enzimática del ácido α-linoléinico, conduce a dos series de fitoprostanos (FitoPs) incluyendo 16 isómeros cada una, teóricamente sintetizados a partir de los lípidos de membrana de las células vegetales. Su similitud con las prostaglandinas humanas podría ser la base de su actividad en humanos, ya que han demostrado poseer capacidad antiinflamatoria e inmunomoduladora in vitro. Objetivos: El principal objetivo de la presente Tesis ha sido evaluar los efectos de estos dos tipos de moléculas bioactivas (péptidos y oxilipinas) con una estructura química muy diferente en el sistema cardiovascular. Para ello, en la primera parte, se evaluaron los mecanismos de acción de los BPs derivados de jamón curado sobre la hemostasia y la disfunción endotelial mediante ensayos in vivo e in vitro. Posteriormente, se han caracterizado cuali- y cuantitativamente las oxilipinas presentes en el alga roja comestible Gracilaria longissima. De igual manera, se ha evaluado su biodisponibilidad y su bioactividad mediante un modelo de disfunción endotelial in vitro.

Resultados: Se realizó un ensayo clínico, voluntarios (n=38) sanos prehipertensos fueron reclutados en un ensayo controlado aleatorio cruzado de dos brazos en el que recibieron 80 g/día de jamón de cerdo curado de >11 meses de proteólisis o 100 g/día de jamón cocido (producto placebo) durante 4 semanas cada uno. Tras el consumo regular del producto de intervención rico en BPs caracterizados, se observaron una notable variación de marcadores de membrana de activación plaquetaria (P-selectina) y de monocitos (MCP-1), así como una notable disminución de biomarcadores del estado inflamatorio (IL-6) y protrombótica (P-selectina soluble). Mediante un posterior ensayo in vitro, se utilizaron cuatro péptidos (KPVAAP, KAAAATP, KPGRP y AAATP) previamente caracterizados en el jamón curado y con actividad inhibitoria de la ECA (IECA) previamente caracterizada. Se analizó el IC50 de estos BPs para la ECA humana y se realizaron estudios in silico para confirmar la afinidad por esta enzima. Destacamos también que la incubación de células endoteliales humanas con estos BPs, previno significativamente la expresión de genes relacionados con la disfunción endotelial y la inflamación (eNOS, ICAM-1, VCAM-1, IL-6) y redujo la activación del NF- κB (p < 0,05). En los acoplamientos in silico se confirmó que los cuatro BPs podrían interaccionar con la subunidad reguladora NEMO del factor de transcripción NF- κB en el mismo sitio en que otros inhibidores caracterizados (región CC2-LZ) lo hacen. Este es el primer estudio que une enfoques experimentales y computacionales para demostrar que el NF-B es la diana real de BPs de origen alimentario. Por último, se realizaron extractos hidrometanólicos del alga roja comestible Gracilaria longissima con el objetivo de caracterizar su contenido en oxilipinas. Para analizar la bioaccesibilidad y biodisponibilidad de estos FitoPs y FitoFs, se realizaron digestiones gastrointestinales in vitro. Posteriormente, se evaluó la permeabilidad y metabolismo de estos compuestos en un sistema celular en monocapa mediante un ensayo in vitro con células humanas colorectales Caco-2.

Los compuestos que permanecieron tras la digestión presentaron una buena permeabilidad. La bioactividad de estos compuestos se evaluó en el mismo modelo de disfunción endotelial que para los BPs. Se midieron pues cambios en la expresión génica de los marcadores ICAM-1, VCAM-1, IL-6 y eNOS. Los extractos ricos en oxilipinas disminuyeron significativamente la expresión de ICAM-1 y la IL-6 en condiciones inflamatorias. El análisis de correlación realizado en esta Tesis podría esclarecer la relación de cada compuesto aislado con la actividad observada.

Conclusiones: Los péptidos multifuncionales del jamón curado de cerdo presentan un potencial uso terapéutico para atenuar el proceso inflamatorio aterosclerótico. Por otro lado, las oxilipinas vegetales también parecen ejercer una actividad en el sistema cardiovascular humano, aunque es difícil establecer concretamente en qué dirección. En este sentido futuros enfoques de modelización podrían complementar los estudios in vitro.