Desarrollo y encapsulación de compuestos bioactivos de origen vegetal con efectos en el sistema cardiovascular y el cáncer

Abstract

Dado su gran crecimiento en las últimas décadas, las enfermedades cardiovasculares (ECV) y el cáncer resultan de gran interés. Así pues, tratamientos de origen no-farmacológico y más concretamente aquellos de origen vegetal han captado el interés de la industria a la hora de crear suplementos para prevenir este tipo de patologías. En este contexto, un alimento como el aceite de oliva cumple con creces las expectativas puesto que tiene compuestos como el hidroxitirosol (HT), que ejerce efectos antioxidantes, antiinflamatorios, antiproliferativos, y antimicrobianos, es decir, es muy completo y puede resultar bastante interesante a la hora de desarrollar un nutracéutico. Así pues, a lo largo de esta tesis se ha procedido a evaluar cómo afecta realmente este compuesto en la salud CV y oncológica tanto en modelos in vitro como in vivo.

El HT se ha evaluado en modelos in vitro siendo capaz de modular marcadores inflamatorios como MMP-9, COX-2, ICAM-1 y VCAM-1, entre otros. Señalando a su vez metabolitos de este compuesto tales como HT-3O sulfato, HT-3 glucurónido y el ácido homovanílico como potenciales protectores de la disfunción endotelial. De igual manera, en modelos animales se pudieron observar mejorías en marcadores lipídicos, glucosa y proteínas inflamatorias como TNF-¿, IL-6, CCL2 e IL-1ß, declarando nuevamente que metabolitos del HT como HT-acetato también fue capaz de ejercer ese efecto beneficioso. Finalmente, en los ensayos en humanos lo más destacable no es la capacidad de este compuesto de reducir biomarcadores de riesgo CV tales como el colesterol LDL, la apolipoproteína B o la proteína-C-reactiva, sino que estos ensayos se habían hecho con extractos de compuestos entre los que se encontraba el HT, no con HT libre, sin poder realizar una asociación directa entre los efectos observados y este compuesto.

Teniendo en mente que aún faltaban por desentrañar las vías moleculares del HT, pero que sin duda había una amplia evidencia sobre su potencial antiinflamatorio, se hizo un ensayo in vitro comparándolo con péptidos bioactivos (PBs) procedentes del jamón curado para poder determinar si estos podían resultar más interesantes. Por ello, se utilizaron células endoteliales primarias de vena umbilical humana (human umbilical vein endotelial cells, del inglés, HUVECs) de mujeres gestantes sanas (C-HUVECs) y con diabetes gestacional (GD-HUVECs). Estas células fueron tratadas tanto con 300 ¿M de BPs purificados como con 100 ¿M de HT, observando que tras el análisis transcriptómico los BPs eran capaces de modular genes relacionados con la inflamación y estrés oxidativo en C-HUVECs mientras modulaban señales clave de la vía de las MAPK, haciendo cambios importantes en las fosforilaciones de ERK, AKT, y NF-kB, sugiriendo efectos cardioprotectores de interés. El efecto de estos BPs se comparó con los del HT, siendo este último más eficaz debido a su potente efecto antioxidante. Así pues, este estudio reveló la importancia de integrar las técnicas ómicas para entender los mecanismos moleculares de compuestos tales como BPs, pero destacó el gran interés que residía en el HT.

Con todo ello, finalmente se llevó a cabo un ensayo exploratorio en humanos donde se les dio un tratamiento con HT encapsulado en ciclodextrinas. Los pacientes del estudio se encontraban en riesgo CV, y gracias a un análisis exhaustivo de los biomarcadores clásicos se estratificaron entre un grupo de respondedores y no respondedores. Entre los resultados tras el tratamiento con HT se destaca la capacidad disminuir el riesgo trombótico a partir de la regulación de la expresión de CD61/CD62P. Los análisis de microbiota también mostraron cambios en la abundancia de Ruminiclostridium sp. y Desulfovidrio sp.. Aquellos resultados relacionados con el metabolismo lipídico y el proteoma se asociaron con señales trombóticas y de homeostasis, mientras que en el metaboloma mejoraron rutas del metabolismo del glutatión tras el consumo de HT. La integración ómica de todos estos datos ofrecieron una representación más comprensiva de las vías de glutatión y coagulación afectadas por HT, resultando todo este estudio como una novedosa oportunidad terapéutica para prevenir ECV.

Así pues, al destacar vías moleculares del HT que resultaban de interés, ahora queríamos observar qué metabolitos podían obtenerse a partir de su consumo. Con un ensayo de una digestión in vitro y un ensayo de biodisponibilidad en células tumorales Caco-2, pudimos identificar nuevos metabolitos que no habían sido descritos con anterioridad. Entre ellos destacaban ethoxy-phenyl acetic acid sulfate, ethyl hydroxy phenyl acetate sulfate and ethoxy-phenyl acetic acid or ethyl hydroxy phenyl acetate glucuronide. Estos fueron confirmados en las células tumorales, pero no se pudo encontrar en modelos de plasma in vivo sanos. Esto destacó la posibilidad de que en el ámbito oncológico el HT se desarrolle de una forma completamente distinta a cualquier otro entramado biológico.

Teniendo esto en cuenta, se hizo un ensayo preclínico en un modelo animal al cual se le inyectaron células de cáncer colorrectal para desarrollar un tumor y poder evaluar tanto el efecto de HT por sí solo como en coadyuvancia con un tratamiento quimioterápico (5FU). El estudio proteómico de este ensayo señaló que la proteína de mayor interés tras el tratamiento con HT fue ACKR1, siendo clave en la respuesta tumoral, mientras que con respecto al metaboloma, los niveles de distintos metabolitos como citrulina, adenina, glutarilcarnitina y tiamina se elevaron. Con respecto al tratamiento coadyuvante con 5FU, en el proteoma no se destacó ninguna proteína de interés, mientras que en el metaboloma se observaron vías capaces de contribuir al descenso de los niveles de BCL2 y de la activación de la apoptosis. Así pues, se destaca que tanto el HT por sí solo como el HT con 5FU son capaces de mejorar la respuesta tumoral.

Con todo ello, se han podido destacar a partir de todas estas técnicas ómicas las vías moleculares del HT libre en relación a los beneficios en la ECV y cáncer, abriendo un camino de interés en futuros ensayos clínicos y preclínicos.