Phenolic-Rich Extracts from Avocado Fruit Residues as Functional Food Ingredients with Antioxidant and Antiproliferative Properties

In this study, the total phenolic compounds content and profile, the nutritional value, the antioxidant and antiproliferative activities of avocado peel, seed coat, and seed extracts were characterized. Additionally, an in-silico analysis was performed to identify the phenolic compounds with the highest intestinal absorption and Caco-2 permeability. The avocado peel extract possessed the highest content of phenolic compounds (309.95 ± 25.33 mMol GA/100 g of extract) and the lowest effective concentration (EC50) against DPPH and ABTS radicals (72.64 ± 10.70 and 181.68 ± 18.47, respectively). On the other hand, the peel and seed coat extracts had the lowest energy densities (226.06 ± 0.06 kcal/100 g and 219.62 ± 0.49 kcal/100 g, respectively). Regarding the antiproliferative activity, the avocado peel extract (180 ± 40 µg/mL) showed the lowest inhibitory concentration (IC50), followed by the seed (200 ± 21 µg/mL) and seed coat (340 ± 32 µg/mL) extracts. The IC50 of the extracts induced apoptosis in Caco-2 cells at the early and late stages. According to the in-silico analysis, these results could be related to the higher Caco-2 permeability to hydroxysalidroside, salidroside, sakuranetin, and luteolin. Therefore, this study provides new insights regarding the potential use of these extracts as functional ingredients with antioxidant and antiproliferative properties and as medicinal agents in diseases related to oxidative stress such as cancer.This work was supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness and FEDER, UE (grants AGL2015-65975-R and RTI2018-094268-B-C21) and by grants from Ministry of Science and Technology (PID2019-104915RB-I00), CIBEROBN (CB06/03/1012), Gobierno de Aragón (B16-20R, Fondos FEDER “otra manera de hacer Europa”), SUDOE (Redvalue, SOE1/PI/E0123)

Gold as a possible alternative to platinum-based chemotherapy for colon cancer treatment

Due to the increasing incidence and high mortality associated with colorectal cancer (CRC), novel therapeutic strategies are urgently needed. Classic chemotherapy against CRC is based on oxaliplatin and other cisplatin analogues; however, platinum-based therapy lacks selectivity to cancer cells and leads to deleterious side effects. In addition, tumor resistance to oxaliplatin is related to chemotherapy failure. Gold(I) derivatives are a promising alternative to platinum complexes, since instead of interacting with DNA, they target proteins overexpressed on tumor cells, thus leading to less side effects than, but a comparable antitumor effect to, platinum derivatives. Moreover, given the huge potential of gold nanoparticles, the role of gold in CRC chemotherapy is not limited to gold(I) complexes. Gold nanoparticles have been found to be able to overcome multidrug resistance along with reduced side effects due to a more efficient uptake of classic drugs. Moreover, the use of gold nanoparticles has enhanced the effect of traditional therapies such as radiotherapy, photothermal therapy, or photodynamic therapy, and has displayed a potential role in diagnosis as a consequence of their optic properties. Herein, we have reviewed the most recent advances in the use of gold(I) derivatives and gold nanoparticles in CRC therapy

Sulfonamide-derived Dithiocarbamate Gold(i) complexes induce the apoptosis of colon cancer cells by the activation of Caspase 3 and redox imbalance

Two new families of dithiocarbamate gold(I) complexes derived from benzenesulfonamide with phosphine or carbene as ancillary ligands have been synthesized and characterized. In the screening of their in vitro activity on human colon carcinoma cells (Caco-2), we found that the more lipophilic complexes—those with the phosphine PPh3—exhibited the highest anticancer activity whilst also displaying significant cancer cell selectivity. Au(S2CNHSO2C6H5)(PPh3)] (1) and Au(S2CNHSO2-p-Me-C6H4)(IMePropargyl)] (8) produce cell death, probably by intrinsic apoptosis (mitochondrial membrane potential modification) and caspase 3 activation, causing cell cycle arrest in the G1 phase with p53 activation. Besides this, both complexes might act as multi-target anticancer drugs, as they inhibit the activity of the enzymes thioredoxin reductase (TrxR) and carbonic anhydrase (CA IX) with the alteration of the redox balance, and show a pro-oxidant effect

A combination of Rosa canina extracts and gold complex favors apoptosis of caco-2 cells by increasing oxidative stress and mitochondrial dysfunction

Given the alarming increase in colorectal cancer (CRC) worldwide, novel therapies are urgently needed. Plant-derived extracts have gained considerable interest in the last years due to their strong anticancer effect mediated by their unique bioactive compounds. Specifically, rosehips from Rosa canina have been successfully tested against several cancer models, including colon cancer. Moreover, gold derivatives are a promising alternative to the current platinum-based drugs commonly used in CRC chemotherapy due to their lack of affinity for DNA. Herein we have investigated the antitumor potential of a drug combination made of acidic polyphenols extracted from R. canina and the gold complex (Au(C=C-2-NC5H4) (PTA)) in Caco-2 cell line as a model of CRC. The combination triggered strong apoptosis mediated by a blockage of the autophagic flux, which might be a consequence of a reactive oxygen species (ROS) increase and mitochondrial dysfunctionality. Our results suggest that the clinical application of plant polyphenols might enhance the anticancer effect of metallodrugs and reduce drug exposure time and therefore its side effects

Generación y caracterización metabólica del ratón carente de la proteína 5 con dominios tiorredoxina (TXNDC5) y su interacción con el escualeno

Actualmente, las herramientas ómicas tienen una potencia sin precedentes, permitiendo encontrar dianas moleculares cuyas funciones no habían sido previamente descritas. Previamente, nuestro grupo describió como la presencia del escualeno en dieta tenía propiedades anti ateroescleróticas y anti esteatósicas. Usando herramientas proteómicas, se encontró la proteína 5 con dominios tiorredoxina (TXNDC5) modulada por el escualeno y asociada con el contenido de grasa hepática. TXNDC5 es una proteína disulfuro isomerasa, encargada de regular el correcto plegamiento de proteínas, actuando como chaperona en el retículo. Sin embargo, las funciones de TXNDC5 y en especial su papel metabólico en el hígado están poco definidas. Esclarecer las funciones de una proteína con potencialmente muchas implicaciones es un proceso fundamental para la ciencia básica, especialmente si pudiera estar implicada en la prevención de enfermedades cardiovasculares o esteatosis.En el presente trabajo, utilizando las nuevas herramientas de edición genética CRISPR/cas9 se generó un modelo animal carente de TXNDC5, y una línea celular hepática que replicase el modelo animal. Para ahondar en el conocimiento de la implicación de TXNDC5, se realizaron varias intervenciones dietéticas. Bajo una dieta occidental se encontró en machos un hígado con un contenido más graso en la ausencia de TXNDC5, por ello se decidió estudiar su transcriptoma, encontrándose una mayor expresión de los genes de fase aguda, amiloide sérico 1 y 2 (Saa1 y Saa2) en ausencia de la tiorredoxina. Debido a la previa implicación en aterosclerosis, se estudió la influencia de TXNDC5 en el perfil plasmático, encontrándose una mayor cantidad de amiloide sérico, APOA1 y actividad PAF-AH, sin embargo, también se encontraron mayores niveles de peroxidación lipídica. La caracterización lipoproteica no reveló diferencias en su perfil, localizándose el amiloide principalmente en las partículas de alta densidad nacientes, curiosamente menos oxidadas en ausencia de TXNDC5. Este hecho ofrece un nuevo punto de vista en la influencia del amiloide, previamente descrito como un marcador aterosclerótico. Aunque se había descrito una posible función de TXNDC5 en el plegamiento de la insulina, los experimentos in vivo de este trabajo resumen una menor glicemia acompañada de un aumento de los ácidos grasos no esterificados en plasma. Se realizó una caracterización metabólica en la que no se observó implicación en la gluconeogénesis, pero una mayor sensibilidad a la insulina en ausencia de TXNDC5. Bajo una dieta más agresiva, se observó un resultado similar: una mayor tolerancia a la glucosa y sensibilidad a la insulina, una menor glicemia acompañada de los mayores niveles de ácidos grasos no esterificados y unos sorprendentes mayores niveles de insulina en plasma. Por último, la ausencia de TXNDC5 impide la acumulación de escualeno en el hígado murino, verificando la implicación previamente observada. Este hecho se reprodujo en las gotas lipídicas, orgánulo propuesto para su acumulación, por lo que se realizó una caracterización del proteoma del orgánulo. Se observó no solo la implicación de TXNDC5 sino como el cambió de un único componente en la dieta es capaz de modular su proteoma. Se encontraron varias proteínas moduladas por el escualeno, como TXNDC5, siendo CALR y APMAP influidas también por la tiorredoxina, pudiendo estar implicadas en el mecanismo de acumulación.Todos estos resultados que se describen en este trabajo, unidos al hecho de que solamente se encontraron cambios en machos, dimorfismo sexual similar al experimento inicial, confirman la gran complejidad de TXNDC5 en su función y en los mecanismos moleculares en los que intervienen como se detalla el este trabajo. <br /

Evaluación del efecto antitumoral de nuevos complejos de oro (I) como potenciales agentes frente al cáncer colorrecta.

Dada la creciente incidencia y la alta tasa de mortalidad del cáncer colorrectal en el mundo, es necesario desarrollar nuevos agentes quimioterapéuticos que sean a un tiempo eficaces y seguros. Para ello, debe optarse por compuestos capaces de actuar frente a dianas selectivas, como por ejemplo proteínas sobreexpresadas por la célula tumoral y que resulten clave para su correcto funcionamiento. En este sentido, destacan los complejos de oro(I) por su capacidad de inhibir a la enzima redox tiorredoxina reductasa, necesaria para mantener la homeostasis redox de la célula cancerígena. Sin embargo, el potencial antitumoral de los complejos de oro(I) va más allá de esta acción biológica. En la presente tesis doctoral se ha evaluado el efecto de una serie de derivados de oro(I) de nueva síntesis sobre la línea celular Caco-2 como un modelo de carcinoma de colon humano. Tras escoger a los más prometedores atendiendo a su IC50 e Índice de selectividad, se realizó un estudio en profundidad de su mecanismo de acción y el tipo de muerte celular inducida por cada uno de ellos. Se observaron algunos comportamientos no notificados hasta el momento, como la capacidad de uno de ellos de inducir formas de muerte celular alternativas a la apoptosis intrínseca o la afinidad hacia dianas no canónicas de otros de ellos. Los resultados obtenidos muestran el potencial de los complejos de oro(I) para el tratamiento del cáncer colorrectal y los posicionan como una interesante alternativa a la terapia basada en platino que se lleva a cabo en la actualidad. <br /

Anti-Inflammatory and chondroprotective effects induced by phenolic compounds from onion waste extracts in ATDC-5 chondrogenic cell line

Osteoarthritis is a prevalent degenerative condition that is closely related to the destruction and inflammation of cartilage. The high prevalence of this pathology exhorts researchers to search for novel therapeutic approaches. Vegetable–fruit wastes have emerged as a promising origin of anti-inflammatory and antioxidant compounds that, in some cases, may also exert chondroprotective effects. This study aims to decipher the potential of onion waste products in the inhibition of molecular events involved in osteoarthritis. Onion extracts showed a high content of phenolic compounds and antioxidant properties. Cytocompatibility was demonstrated in the chondrogenic cell line ATDC-5, exerting viability percentages higher than 90% and a slight increase in the S phase cycle cell. The induction of inflammation mediated by the lipopolysaccharide and onion extracts’ treatment substantially inhibited molecular markers related to inflammation and cartilage degradation, highlighting the promising application of onion extracts in biomedical approaches. The in silico analyses suggested that the results could be attributed to protocatechuic, ellagic, and vanillic acids’ greater cell membrane permeability. Our work provides distinctive information about the possible application of waste onion extracts as functional components with anti-inflammatory and chondroprotective characteristics in osteoarthritis.his work was supported by the Grants: Proyectos en Salud AES 2021 (PI21/00911; ISCIII), CIBER-BBN, CIBEROBN, Ministerio de Ciencia e Innovación-Fondo Europeo de Desarrollo Regional (PID2019-104915RB-I00), Fondo Social Europeo-Gobierno de Aragón (B16_20R) and SUDOE (Redvalue, SOE1/PI/E0123). This research was also funded by European Union’s H2020 research and innovation program under Marie Sklodowska-Curie grant agreement number 801586. G.M. gratefully acknowledges the support from the Miguel Servet Program (MS19/00092; ISCIII). M.P. acknowledges the support from the Gobierno de Aragón fellowship (CUS/581/2020). O.G. is Staff Personnel (I3SNS Stable Researcher) of Xunta de Galicia (Servizo Galego de Saude (SERGAS)) through a research-staff contract (ISCIII)/SERGAS

ACCIÓN DE SETAS Y HONGOS EN EL TRATAMIENTO DE LA ARTROSIS Y PROTECCIÓN DEL CARTÍLAGO

La artrosis u osteoartritis es una enfermedad degenerativa del cartílago que cursa con unaprogresiva destrucción e inflamación de la articulación produciendo dolor e incapacidad a lospacientes que la padecen. Actualmente no hay tratamientos curativos para dicha afección quelogren revertir la situación a un estado fisiológico, todos los existentes tratan de paliar el dolor delos pacientes de una forma ineficaz y con multitud de efectos adversos. Por esto y debido alincremento de prevalencia de la enfermedad esperado en el futuro con el envejecimiento de lapoblación mundial actual, es necesario que emerjan nuevas posibles terapias con las que paliar laartrosis de forma efectiva. Últimamente, multitud de estudios han comprobado cómo compuestosfenólicos de origen natural tienen un importante efecto antiinflamatorio en el tratamiento de laartrosis y de otras enfermedades degenerativas, siendo por ello una tendencia a tener en cuenta enel panorama actual para el desarrollo de nuevas terapias futuras. Estos compuestos fenólicos sonubicuos en prácticamente todos los alimentos de origen vegetal (frutas y verduras), por lo que enmuchas ocasiones se emplean extractos obtenidos de residuos procedentes de la industriaalimentaria, con la finalidad de lograr una revalorización de estos. En este trabajo se aborda laevaluación del potencial antiinflamatorio de extractos procedentes de Boletus edulis (Ext) conuna composición rica en polifenoles. En un modelo de inflamación mediado por elLipopolisacarido bacteriano (LPS) en células condrogénicas murinas (ATDC-5), se ha visto comoestos Ext tienen un importante potencial antiinflamatorio, reduciendo notoriamente la expresiónde mediadores de la inflamación y de degeneración del cartílago mediante su intervención en laruta del NF-κB.<br /

Complejos de oro y compuestos polifenólicos como agentes antiproliferativos en el cáncer de colon: determinación de dianas terapéuticas y vías de muerte celular

En los últimos años la incidencia del cáncer se ha disparado y se prevé que estas cifras sigan aumentando a lo largo de las próximas décadas. Además, se trata de enfermedades muy agresivas que, en muchos casos, no cuentan con un tratamiento adecuado que permita eliminar las células tumorales con los menos efectos secundarios posibles. En concreto, el cáncer colorrectal no solo es uno de los más diagnosticados, con cerca de 2.000.000 de nuevos casos al año, sino que además presenta una alta tasa de mortalidad (la supervivencia general a 5 años es de en torno al 60%). Por lo tanto, es necesario encontrar nuevas terapias que permitan aumentar esa tasa de supervivencia.En la presente tesis se ha estudiado el potencial de diversos tipos de complejos de oro comopotenciales fármacos frente al cáncer de colon, así como la influencia que los diferentes ligandos pueden tener en la actividad anticancerígena de los mismos. En una segunda vertiente del estudio, se ha querido explorar las posibilidades de extractos vegetales ricos en compuestos polifenólicos como terapias anticancerígenas y como solución a un problema medioambiental de acumulación de residuos.En cuanto a los complejos de oro, se ha observado que complejos de oro(III) con ligandos tiolatoy ditiocarbamato exhiben poder antiproliferativo frente a células de cáncer de colon humanas (Caco-2). Por otro lado, una nueva familia de complejos de oro(I) con ligandos 1,3,5-Triaza-7- fosfaadamantano (PTA) alquiladas también presentaron poder citotóxico frente a células Caco- 2. Además, se observó que cuando las células incubadas con los complejos eran sometidas a un leve aumento de temperatura (hipertermia – 40 oC –) esta capacidad citotóxica se veía incrementada. Por último, se estudió la influencia de la coordinación de ligandos derivados de sulfonamidas a oro(I) en forma de ligandos del tipo ditiocarbamato, obteniendo de nuevo complejos metálicos con la capacidad de inhibir el crecimiento de las células Caco-2.Para analizar en profundidad la citotoxicidad de los complejos de oro se realizaron diversos estudios por citometría de flujo, obteniendo en todos los casos resultados similares. El tratamiento de células Caco-2 con los complejos lleva a la parada del ciclo celular y la despolarización de la membrana mitocondrial, lo que conduce en última instancia a la muertecelular por apoptosis.Además, el estudio de las posibles dianas intracelulares mostró que la mayoría de los complejos de oro analizados son capaces de inhibir la enzima tiorredoxina reductasa in vitro. Sin embargo,en el caso de los complejos de oro(III) con ligandos ditiocarbamato, la tiorredoxina reductasa nose veía afectada a nivel celular, siendo en estos casos la actividad del proteasoma la que se ve comprometida tras el tratamiento con dichos complejos. Por último, los complejos de oro(I) con ligandos ditiocarbamato derivados de bencenosulfonamidas mostraron la capacidad de inhibir la actividad de la anhidrasa carbónica IX purificada, además de la tiorredoxina reductasa.Con respecto a los extractos vegetales ricos en polifenoles, el estudio de un extracto de raspones de uva arrojó resultados prometedores como agente antiproliferativo frente a células humanas de cáncer colon (Caco-2) y de mama (MCF-7 y MDA-MB-231). En el caso de las tres líneas celulares el extracto rico en polifenoles es capaz de alterar el potencial de membrana y conducir a la apoptosis. Además, se observó que a concentraciones citotóxicas el extracto de raspones escapaz de aumentar el estrés oxidativo de las células cancerosas y modificar la actividad del proteasoma y la tiorredoxina reductasa.Incidence of cancer has growth alarmingly in the last decades and is expected to continue, or even increase this tendency in the following years. In addition, cancer is a very aggressive condition with inappropriate treatments, which hardly achieve cancer total regression or lead to several side effects. Colorectal carcinoma is specifically one of the most diagnosed cancers, with around 2.000.000 new cases every year. Moreover, survival rate in 5 years is lower than desired (near to 60%), which suggests the emergency of finding new therapies that allow to decrease that mortality. Within this thesis the anticarcinogenic effect of gold complexes against colon cancer has been studied, as well as the influence of different ligands on their anticancer properties. Secondly, the potential of polifenolic-riched plant extracts in cancer treatment was explored. The use of plant extracts would allow overcoming with a major environmental problem such as waste accumulation. Regarding gold complexes, new mixed thiolate-dithiocarbamate gold(III) derivatives displayed high antiproliferative effect against human colon cancer cells (Caco-2). On the other hand, a new family gold(I) complexes bearing alkylated 1,3,5-Triaza-7-phosphaadamantane ligands also proved cytotoxicity against Caco-2 cells. Moreover, this cytotoxic effect was enhanced by slightly increased temperature (hyperthermia - 40 oC). Finally, the influence of coordinating sulfonamide-derived dithiocarbamate ligands to gold(I) was analyzed. As previous gold derivatives, these complexes compromise Caco-2 cells survival, inhibiting normal cell proliferation. Deeper analysis of gold complexes cytotoxicity was carried by flow cytometry, which threw similar results for every studied complex. The treatment of Caco-2 cell with gold derivatives drives to cell cycle arrest and mitochondrial depolarization, which finally leads to apoptosis cell death. In addition, the study of potential intracellular targets showed that most analyzed gold complex inhibit thioredoxin reductase activity in vitro. However, gold(III) complexes bearing dithiocarbamate ligands do not compromise thioredoxin reductase activity in cells, whereas proteasome activity is inhibited. Finally, gold(I) complexes with sulfonamide-derived ligands exhibited the capacity to inhibit carbonic anhydrase IX activity, in addition to thioredoxin reductase. In relation to phenolic-rich plant extracts, the study of grape stem extracts exhibited promising results as antiproliferative agent against human colon (Caco-2) and breast (MCF-7 and MDA-MB-231) cells. In three tested cell lines, treatment with the extract rich in polyphenols disrupt mitochondrial membrane potential and lead to apoptosis. In addition, cytotoxic concentrations of grape stem extracts increase oxidative stress in cancerous cells and alter proteasome and thioredoxin reductase activities.<br /

Endoplasmic Reticulum Protein TXNDC5 Interacts with PRDX6 and HSPA9 to Regulate Glutathione Metabolism and Lipid Peroxidation in the Hepatic AML12 Cell Line

Non-alcoholic fatty liver disease or steatosis is an accumulation of fat in the liver. Increased amounts of non-esterified fatty acids, calcium deficiency, or insulin resistance may disturb endoplasmic reticulum (ER) homeostasis, which leads to the abnormal accumulation of misfolded proteins, activating the unfolded protein response. The ER is the primary location site for chaperones like thioredoxin domain-containing 5 (TXNDC5). Glutathione participates in cellular oxidative stress, and its interaction with TXNDC5 in the ER may decrease the disulfide bonds of this protein. In addition, glutathione is utilized by glutathione peroxidases to inactivate oxidized lipids. To characterize proteins interacting with TXNDC5, immunoprecipitation and liquid chromatography–mass spectrometry were used. Lipid peroxidation, reduced glutathione, inducible phospholipase A2 (iPLA2) and hepatic transcriptome were assessed in the AML12 and TXNDC5-deficient AML12 cell lines. The results showed that HSPA9 and PRDX6 interact with TXNDC5 in AML12 cells. In addition, TXNDC5 deficiency reduced the protein levels of PRDX6 and HSPA9 in AML12. Moreover, lipid peroxidation, glutathione and iPLA2 activities were significantly decreased in TXNDC5-deficient cells, and to find the cause of the PRDX6 protein reduction, proteasome suppression revealed no considerable effect on it. Finally, hepatic transcripts connected to PRDX6 and HSPA9 indicated an increase in the Dnaja3, Mfn2 and Prdx5 and a decrease in Npm1, Oplah, Gstp3, Gstm6, Gstt1, Serpina1a, Serpina1b, Serpina3m, Hsp90aa1 and Rps14 mRNA levels in AML12 KO cells. In conclusion, the lipid peroxidation system and glutathione mechanism in AML12 cells may be disrupted by the absence of TXNDC5, a novel protein–protein interacting partner of PRDX6 and HSPA9