Publicação
Fragaria vesca leaf as a source of bioactive phytochemicals - a focus on ellagitannins and their human microflora metabolites
| Resumo: | Ao longo do tempo, os produtos naturais têm sido uma importante fonte de novas moléculas com atividade farmacológica. Em particular, das plantas têm sido isolados metabolitos secundários com propriedades biológicas, nomeadamente anti-inflamatória, anti-oxidante e anticancerígena. Estudos etnofarmacológicos referem que a folha da Fragaria vesca L., planta popularmente conhecida como morangueiro silvestre, tem sido utilizada no tratamento de diversas patologias. Contudo, existe muito pouca informação científica relativa aos mecanismos de ação molecular subjacentes ao seu efeito terapêutico. Com o objetivo de validar os seus usos tradicionais e avaliar os mecanismos celulares e moleculares envolvidos nas atividades biológicas da Fragaria vesca, preparou-se um extrato hidroalcoólico a partir das suas folhas, e este foi quimicamente caracterizado relativamente ao seu perfil polifenólico por HPLC/PDA/ESI-MSn. A análise fitoquímica permitiu identificar 20 polifenóis, entre os quais elagitaninos, proantocianidinas e conjugados glucoronados de conferol e quercetina. As propriedades anti-inflamatórias do extrato foram avaliadas numa linha celular de macrófagos de ratinho (Raw 264.7), observando-se uma inibição da produção de monóxido de azoto estimulada por lipopolissacarídeo, sendo que este efeito se deveu maioritariamente à atividade scavenger do próprio extrato. Adicionalmente demonstrou-se que o extrato modula as vias proteolíticas da célula através da redução da atividade do proteassoma e modulação da autofagia, alvos celulares extremamente atrativos em estratégias terapêuticas anti-tumorais. Assim, com o propósito de aquilatar os compostos responsáveis por estes efeitos biológicos procedeu-se ao fracionamento do extrato, sendo selecionada uma fração composta maioritariamente por elagitaninos. A fração foi analisada por HPLC/PDA/ESI-MSn o que permitiu detectar 12 elagitaninos. A viabilidade da linha celular do carcinoma hepatocelular humano (HepG2) foi avaliada após tratamento com a fração e com o extrato hidroalcoólico, e as concentrações necessárias para inibir 50% da viabilidade celular (IC50) foram determinadas. O IC50 da fração enriquecida em elagitaninos (113 µg/mL) foi aproximadamente 6 vezes inferior ao IC50 do extrato hidroalcoólico (690 µg/mL). O efeito da fração na proliferação celular e no ciclo celular foi igualmente alvo de estudo, observando-se que o tratamento diminuiu a proliferação celular através de uma resposta dependente da concentração e induziu uma acumulação de células em G2/M. Paralelamente, demonstrou-se que a fração induziu um bloqueio do fluxo autofágico responsável pela acumulação da proteína LC3-II, promoveu a acumulação de proteínas conjugadas com a ubiquitina, inibiu a atividade do tipo quimiotripsina da subunidade 26S do proteossoma e diminuiu a expressão de algumas subunidades do proteassoma, enfatizando uma inibição da degradação proteolítica mediada pela via ubiquitina-proteossoma. Adicionalmente, a análise do proteoma das células com recurso ao método proteómico quantitativo (iTRAQ) permitiu identificar 914 proteínas, das quais 133 mostraram ser moduladas pela fração, com especial destaque para proteínas envolvidas em processos de metabolismo celular. Recentemente, os alimentos que contêm elagitaninos têm suscitado considerável atenção na comunidade científica devido aos seus efeitos benéficos na saúde humana, sendo particularmente associados a potenciais efeitos quimioterapêuticos. Dada a baixa biodisponibilidade dos elagitaninos e sabendo-se que são metabolizados no trato intestinal em ácido elágico e posteriormente em urolitinas, hipotetiza-se que as suas propriedades benéficas sejam devidas ao efeito direto dos seus metabolitos. Tendo em conta as considerações acima explanadas, a atividade antiproliferativa dos principais metabolitos dos elagitaninos foram também alvo de estudo. Demonstrou-se que as urolitinas A, B e C diminuíram a viabilidade celular de cinco linhas tumorais humanas, apresentando um efeito dependente da concentração, e o precursor comum destas moléculas, o ácido elágico, revelou ser menos ativo que as urolitinas. Os resultados enfatizaram ainda diferenças claras entre os efeitos biológicos das urolitinas estudadas e, no geral, a urolitina A foi a molécula mais promissora. Na linha celular de cancro da bexiga (UMUC3), a urolitina A induziu a paragem do ciclo celular, aumentou a apoptose e modulou as vias de sinalização celular PI3K/Akt e MAPKs. Na linha celular humana de osteossarcoma (MNNG-HOS), a urolitina A teve um efeito semelhante, embora menos pronunciado, indicando que o efeito desta molécula não é dependente do tipo de célula. Os resultados permitiram ainda concluir que a urolitina B foi a molécula menos ativa em ambas as linhas celulares. Deste modo, considerando as diferenças estruturais das três urolitinas testadas, os resultados realçam a importância do número/posição dos grupos hidroxilo na atividade destas moléculas, fato extremamente relevante no desenho de moléculas bioativas baseadas nas urolitinas. Em suma, estes resultados sugerem que a folha da Fragaria vesca poderá ser uma relevante fonte de moléculas com potencial terapêutico, principalmente tendo em conta os resultados notáveis na autofagia e no proteassoma. Suportando estes resultados, a fração enriquecida em elagitaninos demonstrou também inibir estes mecanismos proteolíticos bem como modular vários processos celulares e moleculares associados à carcinogénese. Por outro lado, este trabalho sustenta a importância do estudo dos metabolitos dos polifenóis, e em particular dos elagitaninos, encorajando fortemente estudos científicos focados no desenvolvimento de fármacos com ação quimiopreventiva/quimioterapêutica tendo por base estes metabolitos. |
|---|---|
| Autores principais: | Liberal, Joana Manuela Torres |
| Assunto: | Polifenóis Elagitaninos Proliferação celular Urolitinas Fragaria vesca |
| Ano: | 2016 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Coimbra |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Estudo Geral - Universidade de Coimbra |
| Resumo: | Ao longo do tempo, os produtos naturais têm sido uma importante fonte de novas moléculas com atividade farmacológica. Em particular, das plantas têm sido isolados metabolitos secundários com propriedades biológicas, nomeadamente anti-inflamatória, anti-oxidante e anticancerígena. Estudos etnofarmacológicos referem que a folha da Fragaria vesca L., planta popularmente conhecida como morangueiro silvestre, tem sido utilizada no tratamento de diversas patologias. Contudo, existe muito pouca informação científica relativa aos mecanismos de ação molecular subjacentes ao seu efeito terapêutico. Com o objetivo de validar os seus usos tradicionais e avaliar os mecanismos celulares e moleculares envolvidos nas atividades biológicas da Fragaria vesca, preparou-se um extrato hidroalcoólico a partir das suas folhas, e este foi quimicamente caracterizado relativamente ao seu perfil polifenólico por HPLC/PDA/ESI-MSn. A análise fitoquímica permitiu identificar 20 polifenóis, entre os quais elagitaninos, proantocianidinas e conjugados glucoronados de conferol e quercetina. As propriedades anti-inflamatórias do extrato foram avaliadas numa linha celular de macrófagos de ratinho (Raw 264.7), observando-se uma inibição da produção de monóxido de azoto estimulada por lipopolissacarídeo, sendo que este efeito se deveu maioritariamente à atividade scavenger do próprio extrato. Adicionalmente demonstrou-se que o extrato modula as vias proteolíticas da célula através da redução da atividade do proteassoma e modulação da autofagia, alvos celulares extremamente atrativos em estratégias terapêuticas anti-tumorais. Assim, com o propósito de aquilatar os compostos responsáveis por estes efeitos biológicos procedeu-se ao fracionamento do extrato, sendo selecionada uma fração composta maioritariamente por elagitaninos. A fração foi analisada por HPLC/PDA/ESI-MSn o que permitiu detectar 12 elagitaninos. A viabilidade da linha celular do carcinoma hepatocelular humano (HepG2) foi avaliada após tratamento com a fração e com o extrato hidroalcoólico, e as concentrações necessárias para inibir 50% da viabilidade celular (IC50) foram determinadas. O IC50 da fração enriquecida em elagitaninos (113 µg/mL) foi aproximadamente 6 vezes inferior ao IC50 do extrato hidroalcoólico (690 µg/mL). O efeito da fração na proliferação celular e no ciclo celular foi igualmente alvo de estudo, observando-se que o tratamento diminuiu a proliferação celular através de uma resposta dependente da concentração e induziu uma acumulação de células em G2/M. Paralelamente, demonstrou-se que a fração induziu um bloqueio do fluxo autofágico responsável pela acumulação da proteína LC3-II, promoveu a acumulação de proteínas conjugadas com a ubiquitina, inibiu a atividade do tipo quimiotripsina da subunidade 26S do proteossoma e diminuiu a expressão de algumas subunidades do proteassoma, enfatizando uma inibição da degradação proteolítica mediada pela via ubiquitina-proteossoma. Adicionalmente, a análise do proteoma das células com recurso ao método proteómico quantitativo (iTRAQ) permitiu identificar 914 proteínas, das quais 133 mostraram ser moduladas pela fração, com especial destaque para proteínas envolvidas em processos de metabolismo celular. Recentemente, os alimentos que contêm elagitaninos têm suscitado considerável atenção na comunidade científica devido aos seus efeitos benéficos na saúde humana, sendo particularmente associados a potenciais efeitos quimioterapêuticos. Dada a baixa biodisponibilidade dos elagitaninos e sabendo-se que são metabolizados no trato intestinal em ácido elágico e posteriormente em urolitinas, hipotetiza-se que as suas propriedades benéficas sejam devidas ao efeito direto dos seus metabolitos. Tendo em conta as considerações acima explanadas, a atividade antiproliferativa dos principais metabolitos dos elagitaninos foram também alvo de estudo. Demonstrou-se que as urolitinas A, B e C diminuíram a viabilidade celular de cinco linhas tumorais humanas, apresentando um efeito dependente da concentração, e o precursor comum destas moléculas, o ácido elágico, revelou ser menos ativo que as urolitinas. Os resultados enfatizaram ainda diferenças claras entre os efeitos biológicos das urolitinas estudadas e, no geral, a urolitina A foi a molécula mais promissora. Na linha celular de cancro da bexiga (UMUC3), a urolitina A induziu a paragem do ciclo celular, aumentou a apoptose e modulou as vias de sinalização celular PI3K/Akt e MAPKs. Na linha celular humana de osteossarcoma (MNNG-HOS), a urolitina A teve um efeito semelhante, embora menos pronunciado, indicando que o efeito desta molécula não é dependente do tipo de célula. Os resultados permitiram ainda concluir que a urolitina B foi a molécula menos ativa em ambas as linhas celulares. Deste modo, considerando as diferenças estruturais das três urolitinas testadas, os resultados realçam a importância do número/posição dos grupos hidroxilo na atividade destas moléculas, fato extremamente relevante no desenho de moléculas bioativas baseadas nas urolitinas. Em suma, estes resultados sugerem que a folha da Fragaria vesca poderá ser uma relevante fonte de moléculas com potencial terapêutico, principalmente tendo em conta os resultados notáveis na autofagia e no proteassoma. Suportando estes resultados, a fração enriquecida em elagitaninos demonstrou também inibir estes mecanismos proteolíticos bem como modular vários processos celulares e moleculares associados à carcinogénese. Por outro lado, este trabalho sustenta a importância do estudo dos metabolitos dos polifenóis, e em particular dos elagitaninos, encorajando fortemente estudos científicos focados no desenvolvimento de fármacos com ação quimiopreventiva/quimioterapêutica tendo por base estes metabolitos. |
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