Metabolitos fenólicos: preparación y evaluación de la actividad en sistemas modelo

[ES] Diversos estudios epidemiológicos han establecido una relación entre la ingesta de alimentos ricos en compuestos fenólicos y una menor incidencia de distintas patologías crónicas. Sin embargo, la contribución real de estos compuestos en el mantenimiento de la salud y los mecanismos subyacentes siguen sin esclarecerse. Los efectos sistémicos de los compuestos fenólicos se han relacionado tradicionalmente con sus propiedades antioxidantes y captadoras de radicales libres. Sin embargo, a medida que se ha avanzado en el conocimiento de su biodisponibilidad y metabolismo han surgido interrogantes sobre cuáles son los mecanismos de acción realmente implicados en la actividad biológica in vivo de estos compuestos. En este contexto, el objetivo general de esta tesis doctoral es profundizar en la implicación de los metabolitos fenólicos microbianos en los mecanismos subyacentes a la actividad biológica de los compuestos fenólicos de los alimentos, utilizando Caenorhabditis elegans como modelo. Para alcanzar este objetivo se han realizado estudios con diversos ácidos fenólicos (ácido protocatéquico (PCA), ácido vanílico, ácido 3,4-dihidroxifenilacético, ácido 3-(4-hidroxifenil)-propiónico, ácido dihidrocafeico y ácido cafeico), identificados como metabolitos de la degradación de polifenoles por la microbiota intestinal, utilizando distintas aproximaciones metodológicas en Caenorhabditis elegans. Además, se han iniciado los estudios para la preparación de derivados conjugados de ácidos fenólicos, ya que los mismos podrían representar una fracción relevante de los metabolitos circulantes en plasma tras el consumo de productos ricos en compuestos fenólicos y, por tanto, contribuir a sus efectos en el organismo. Los resultados han demostrado que los ácidos fenólicos estudiados conducen, en general, a efectos favorables sobre la resistencia al estrés oxidativo en C. elegans. No obstante, se observan diferencias en función de la concentración y del compuesto ensayados. En este sentido, parece apuntarse que el aumento de concentración por encima de determinados valores puede producir efectos adversos. En los ensayos realizados con los ácidos protocatéquico, cafeico y dihidrocafeico la modulación de los niveles de especies reactivas de oxígeno podría estar relacionada con la capacidad de estos compuestos para mejorar la resistencia al estrés térmico. Sin embargo, esta premisa no se cumple para el resto de los ácidos estudiados, por lo que no se puede establecer de forma general la existencia de una relación, al menos directa, entre niveles de especies reactivas de oxígeno y grado de resistencia a estrés del nematodo. El tratamiento con los ácidos cafeico y dihidrocafeico a las concentraciones ensayadas produce un aumento significativo en la vida media y máxima de C. elegans, resultado que no se observa en el caso del ácido protocatéquico. Los tres compuestos, sin embargo, mejoran la resistencia a estrés oxidativo, lo que parece indicar que subyacen mecanismos diferentes en los efectos inducidos por los mismos sobre longevidad y estrés oxidativo. Los resultados de expresión génica pusieron de manifiesto que los efectos favorables de los ácidos cafeico y dihidrocafeico sobre estrés oxidativo y longevidad podrían implicar la activación de varios genes relacionados con ruta de la insulina/IGF-1, en particular daf-16, daf-18, hsf-1 y sod-3, así como un gen de sirtuinas (sir-2.1). Sin embargo, en condiciones de estrés térmico solo se continuaba observando sobreexpresión de sod-3, mientras que se producía una disminución significativa en la expresión de hsf-1. Por último, se puso a punto un método para la preparación de sulfatos del ácido protocatéquico, que permitió obtener y caracterizar estructuralmente PCA-3-sulfato y PCA-4-sulfato. El procedimiento desarrollado hace posible disponer de estos metabolitos para realizar estudios in vitro e in vivo sobre la actividad biológica y mecanismos de los compuestos fenólicos de la dieta. Asimismo, los datos obtenidos sobre sus características analíticas, especialmente el comportamiento diferencial observado en los espectros UV, son también de gran utilidad para el empleo como referencias analíticas en la identificación de estos metabolitos en muestras de composición desconocida

Caffeic and dihydrocaffeic acids promote longevity and increase stress resistance in caenorhabditis elegans by modulating expression of stress-related genes

[EN] Caffeic and dihydrocaffeic acid are relevant microbial catabolites, being described as products from the degradation of different phenolic compounds i.e., hydroxycinnamoyl derivatives, anthocyanins or flavonols. Furthermore, caffeic acid is found both in free and esterified forms in many fruits and in high concentrations in coffee. These phenolic acids may be responsible for a part of the bioactivity associated with the intake of phenolic compounds. With the aim of progressing in the knowledge of the health effects and mechanisms of action of dietary phenolics, the model nematode Caenorhabditis elegans has been used to evaluate the influence of caffeic and dihydrocaffeic acids on lifespan and the oxidative stress resistance. The involvement of different genes and transcription factors related to longevity and stress resistance in the response to these phenolic acids has also been explored. Caffeic acid (CA, 200 M) and dihydrocaffeic acid (DHCA, 300 M) induced an increase in the survival rate of C. elegans under thermal stress. Both compounds also increased the mean and maximum lifespan of the nematode, compared to untreated worms. In general, treatment with these acids led to a reduction in intracellular ROS concentrations, although not always significant. Results of gene expression studies conducted by RT-qPCR showed that the favorable effects of CA and DHCA on oxidative stress and longevity involve the activation of several genes related to insulin/IGF-1 pathway, such as daf-16, daf-18, hsf-1 and sod-3, as well as a sirtuin gene (sir-2.1)[ES] Los ácidos cafeico y dihidrocaféico son catabolitos microbianos relevantes, que se describen como productos de la degradación de diferentes compuestos fenólicos, es decir, derivados hidroxicinámicos antocianinas o flavonoles. Además, el ácido cafeico se encuentra tanto en forma libre como esterificada en muchas frutas y en altas concentraciones en el café. Estos ácidos fenólicos pueden ser responsables de una parte de la bioactividad asociada a la ingesta de compuestos fenólicos. Con el objetivo de avanzar en el conocimiento de los efectos sobre la salud y los mecanismos de acción de los fenoles de la dieta, el nematodo modelo Caenorhabditis elegans se ha utilizado para evaluar la influencia de los ácidos cafeico y dihidrocaféico en la vida útil y la resistencia al estrés oxidativo. La participación de diferentes genes y factores de transcripción relacionados con la longevidad y la resistencia al estrés en la respuesta a estos ácidos fenólicos también han sido explorados. El ácido cafeico (CA, 200 M) y el ácido dihidrocaféico (DHCA, 300 M) indujeron un aumento en la tasa de supervivencia de C. elegans bajo estrés térmico. Ambos compuestos también aumentaron la vida media y vida media y máxima del nematodo, en comparación con los gusanos no tratados. En general, el tratamiento con estos ácidos condujo a una reducción de las concentraciones intracelulares de ROS, aunque no siempre significativa. Resultados de los estudios de expresión génica realizados por RT-qPCR mostraron que los efectos favorables de CA y DHCA sobre el estrés oxidativo y la longevidad implican la activación de varios genes relacionados con la vía insulina/IGF-1 como daf-16, daf-18, hsf-1 y sod-3, así como un gen de sirtuina (sir-2.1