Conferencia bajo invitación en el Simposium Novedades en FotobiologíaSe presenta la capacidad fotoprotectora y antioxidante de los Amino ácidos tipo micosporina , compuestos extraídos y purificados de macrolagas rojas marinas.Se discuten las ventajas y limitaciones del uso de fotoprotectores biológicos  frente  a los  filtros físicos inorgánicos y filtros químicos en relación con la foto- y termoestabilidad, toxicidad, biodegradación y por su bioactivodad frente a otros efectos biológicos diferentes al eritema actínico.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

López-Figueroa, Félix

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Repositorio Institucional de la Universidad de Málaga

Amino ácidos tipo micosporina en fotoprotección

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Amino ácidos tipo micosporina en Fotoprotección		 	 			 							Félix	López	Figueroa			 								Departamento	de	Ecología		 	 								Facultad	de	Ciencias		 								Universidad	de	Málaga						Fotobiología	y	Biotecnología	de	Organismos	acuá7cos													FYBOA	(RNM-295)	hLp://www.fyboa.uma.es		Felix_lopez@uma.es Unidad	de	Fotobiología	Symposium	104	NOVEDADES	EN	FOTOBIOLOGÍA	CONFLICTO DE INTERESES   No se declara ningún conflicto de intereses  Los datos que se presentan en esta ponencia son fruto de  la actividad de Proyectos de Investigación y la colaboración con la empresa ISDIN en 1997-2000 (Proyecto “Red andaluza de medida de radiación UV y fotoprotección ,  FEDER 1FD97-0824) y de proyectos de los grupos de investigación de “Fotobiología y Biotecnología de organismos acuáticos” (FYBOA RNM-295) coordinado por el Dr. Félix López Figueroa (AGL 2001-1888, AGL 2005-02655/ACU , CGL08-05407) y del grupo Cáncer Cutáneo (CTS-162) coordinado por el Dr. Enrique Herrera Ceballos    PRODUCCIÓN CIENTÍFICA Trabajos Fin de Master=3  Tesis Doctorales= 4;  Nathalie Korbee Peinado (2003), Francisca de la Coba Luque (2007), José Bonomi Barufi (2011) y Séfora Betancor Curbelo (2013)  Artículos en revistas (SCI)=19  Patentes: 19  Fotoenvejecimiento	de	la	piel	Cáncer	cutáneo	Inmunosupresión	Lesiones	oculares	Fotoprotectores		An7oxidantes	Inmunoes7muladores					INCREMENTO	DE	LA	EXPOSICIÓN	A	LA	RADIACIÓN	SOLAR		UV	1.	Por	la	disminución	del	grosor	de	la	capa	de	ozono	(incremento	de	UV-B).	2.	Por	mayor	exposición	solar	por	cambio	de	hábitos,	ocio,	causas	laborales.	3.	Por	el	bronceado	ar[ﬁcial	mediante	lámparas	UV.		FOTOPROTECCIÓN	EFECTOS	NEGATIVOS	DE	LA	RUV	Físicos Químicos Biológicos FOTOPROTECTORES	BIOLÓGICOS	EXTRAÍDOS	DE	ALGAS	1.	FOTOPROTECTORES	UVB-UVA	CON	CAPACIDAD	ANTIOXIDANTE	Rhodophyta:	Amino	ácidos	7po	micoporina(MAAs)	Phaeophyta:Polifenoles	Chlorophyta:	Trihidroxicumarinas	O	 O	O	H	HO	HO	2.	OTROS	ANTIOXIDANTES	Carotenoides,	polisacáridos,	vitaminas	C	y	E,	Gluta[ón..	Aminoácidos tipo micosporina (MAAs) Distribución en organismos marinos y terrestres 13 Micosporinas Hongos Invertebrados Peces 23 MAAs Cianobacterias Microalgas Macroalgas Ciclohexenona Ciclohexenimina Imino-MAAs (Shinorine, Porphyra-334, Palythine, Asterina-330) OOCH3NHCO2HHOHOOxo-MAAs (Mycosporine-gly) NOCH3NHCO2HHOHOOHCO2H Filtro	biológico:	máxima	absorción	en		UV	(310-387	nm)	    AMINOÁCIDOS	TIPO	MICOSPORINA	(MAAs)	EN	ALGAS	ROJAS	Identificación mediante HPLC Propiedades de los MAAs !   Bajos pesos moleculares (aprox. 300 Da) !   Máximo de absorción (310-334 nm) !   Altos coeficientes de extinción molar    (28000-45000 M-1·cm-1) !   Termoestables y Fotoestables !  No produce sustancias fotosensibilizantes MAAs Baja emisión de fluorescencia No produce radicales libres Disipación térmica de la energía de excitación IRRADIACIÓN  (RUV) BUENA MOLÉCULA FOTOPROTECTORA Longitu	de	onda	(nm)	Absorbancia	(U.R.)	0	0.2	0.4	0.6	0.8	1	250	 300	 350	 400	UVB	 UVA	FOTORREGULACIÓN DE LA SÍNTESIS DE MAAS  FOTORRECEPTOR UVB           FOTORRECEPTOR UVA-AZUL MAAs	 Species	 Spectra	 Reference	Shinorine (334 nm)	 Chondrus crispus	 Polychromatic	 Franklin et al. (2001) 	Shinorine (334 nm)	 Chondrus crispus	 Polychromatic	 Kräbs et al. (2002)	Shinorine (334 nm)	 Chondrus crispus	 Monochromatic	 Kräbs et al. (2004)	Asterina (330 nm)	 Porphyra leucosticta	 Polychromatic	 Korbee et al. (2005)	Palythine (320 nm)	 Porphyra leucosticta	 Polychromatic	 Korbee et al. (2005)	Porphyra-334 (334 nm)	 Synechocystis PCC683	 Polychromatic	 Zhang et al. (2007)	MAAs	 Species	 Spectra	 Reference	Shinorine (334 nm)	 Chlorogloeopsis PCC6912	 Monochromatic	 Portwich & García-Pichel (2000)	Shinorine (334)	 Anabaena, Nostoc commune	 Polychromatic	 Sinha et al. (2001)	Asterina (330nm)	 Chondrus crispus	 Polychromatic	 Kräbs et al (2002)	Palythinol (332 nm)	 Chondrus crispus	 Polychromatic	 Kräbs et al (2002)	Palythene (360 nm)	 Chondrus crispus	 Polychromatic	 Kräbs et al (2002)	Shinorine (334 nm)	 Nodularia spp.	 Polychromatic	 Sinha et al (2003)	Porphyra (334 nm)	 Nodularia spp.	 Polychromatic	 Sinha et al (2003)	Mycosporine-Gly	 Lemanea fluviatilis	 Polychromatic	 Arroniz-Crespo et al. (2005)	Porphyra-334 (334 nm)	 Lemanea fluviatilis	 Polychromatic	 Arroniz-Crespo et al. (2005)	Mycosporine-Gly (310 nm)	 Mazaella laminaroides	 Polychromatic	 Navarro et al (2015)	LA	CONCENTRACIÓN	DE	MAAs	INCREMENTA	CON	LA	MAYOR	DISPONIBILIDAD	DE	NITRATO		Gracilaria	tenuis-pitata	Gran variabildad en el latitud, batimetría, época de recolección contenido de MAAs Concentraciones altas Concentraciones bajas Algas pardas y verdes trazas o no contienen MAAs  80-90% porphyra-334 Macroalgas rojas: contienen MAAs en distinta concentración y composición 0 1 2 3 4 5 6 7BangialesPalmarialesCorallinalesGelidialesNemalialesBonnemaisonalesGigartinalesRodhymenialesCeramialesConcentración media MAAs (mg·g-1PS)más primitivas menos primitivas según teoría cladista Palythinol y mycosporine-gly: los menos comunes Shinorine: MAA común a todas las especies de algas rojas. Composición de MAAs BIOPROSPECCIÓN	DE	MAAs	EN	MACROLAGAS	DEL	MEDIO	NATURAL	Elución		con	un	gradiente	linear	de	agua	bides7lada	a	través	de	0.35	M	HCl		(AS	and	PNE)		EXTRACCIÓN	Y	PURIFICACIÓN	DE	LOS	MAAs	AISLAMIENTO	Metanol 20% Cromatograaa	de	Adsorción	(Ac[ve	charcoal)	1 MetOH	100%	(Precipitación	de	la	fracción	de	Polisacáridos)	2 Cromatograaa	de	Intercambio	Iónico	(Dowex	50W-	x8	H+	form)	3 Elución	con	agua	bides7lada	(P-334,SH	and	M-Gly)	Incubación	a	45ºC		2-4	horas	Ahnfeltiopsis devoniensis Gelidium corneum Lichina pygmaea U.A U.A. 0.00 0.05 0.10 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 1 2 3 4 1 shinorine 2-3-4 desconocido SH: 98% 0.00 0.05 0.10 0.15 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 1 2 3 1 shinorine 2 palithyne 3 asterina 330 U.A AS: 68% 0.00 0.05 0.10 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 6 5   4 3 1-2  Tiempo de retención (min) U.A. 1,2,3 M-Glycine 4-5-6 desconocido M-Gly: 73% CARACTERIZACIÓN	DE	MAAs		POR	HPLC	U.A. Porphyra rosengurtti Vehiculización de P-334 (+SH)  al 2%  (FPS=3.71) y de filtros químicos comerciales  al 2.6 %  (OCM+BMDN con FPS=3.75 ) en formulaciones galénicas cremosas (NeoPCLO/W y propilenglicol). FOTOESTABLE:	Comparación con Filtros comerciales  de UVB: 1.4% Octylmethoxy-cinamate (Parsol MCX-OMC, λmax=308 nm) más filtros de UVA:  1.2 % Butilmetho-xybenzoylmethane (Parsol 1789 -BMDM, λmax=360 nm). No producen radicales  libres. TERMOESTABLE:	Porphyra-334 tiene alta resistencia a alta temperatura, a 60oC es termoestable  en amplios rangos de pH (4.5-8.5),  a 80oC inestable a pH alcalinos.	00.20.40.60.81250 300 350 400 450BMDM OMC P-334Absorbancia (U.R.) λ(nm) NUEVO FOTOPROTECTOR : PORPHYRA-334 OCM	Porphyra-334	BMDM	308 nm 334 nm 360 nm λmax absorción MÉTODO DIFFEY (Diffey y Robson, 1989)  radiación eritemática (biológicamente efectiva) en un día de verano  Permite evaluar la eficacia fotoprotectora de una formulación a través de medidas de transmisión de las radiaciones UV a través de un film que simula la piel y el uso del espectro de acción del eritema actínico 15 min 2 mg· cm-2 2 cm Transpore  3M E (λ) · S (λ) 	FPS =  Σ 400 290 Σ 400 290 E (λ) · S (λ)· T (λ) Eλ  = Espectro de acción eritemático (tomado de la CIE o Comisión  Internacional de Iluminación) (McKinlay y Diffey, 1987). Sλ  = Espectro de irradiancia solar en un día de verano. Tλ  = Espectro de Transmitancia de la muestra (en tantos por 1). radiación eritemática que conseguiría atravesar la barrera del filtro solar.  Cálculo del FPS: λ(nm) Transmitancia (%) 0 20 40 60 80 100 300 320 340 360 380 400 FAPEB: Factor de Protección ante efectos biológicos • Nuevos índices (FAPEB) para la valoración del grado de protección que ofrecen las diferentes formulaciones ante diferentes procesos provocados por el UVA, UVB o UVA+UVB.  Efectos biológicos Máximos (nm) Referencias Espectros UVB dependientes Eritema  250-298 McKinlay y Diffey, 1987 Daño ADN  270  Setlow, 1974 Cáncer Piel no melanoma (SCUP-h)  295-300  de Gruijl y van der Leun, 1994 Inmunosupresión Sistémica CHS 265-270 De Fabo y Noonan, 1983 Inmunosupresión 260-270  Fabo y Kripke, 1980 Fotoisomerización Ácido –urocánico  300-310 Gibbs et al., 1993 Elastosis  300  Bissett , et al., 1989  Peroxidación Lipídica  275 Morliere et al., 1995 Pigmentación duradera (PPD)  300  CIE, 1993 Efectos biológicos λmax (nm) Referencias Espectros UVA dependientes Formación de oxígeno singlete  340-345 Hanson y Simon, 1998 Fotoenvejecimiento 340  Bissett y Hannon, 1989 Pigmentación inmediata ( IPD)  340-345  Irwin, 1993 FAPEB: Nº veces que la formulación disminuye la cantidad de radiación efectiva para un efecto concreto que alcanza la piel                              FAPEB   Efecto Biológico P-334  (5.6%) M-Gly  (%5.1%) Mezcla (4.1%+2.9%) Referencia (2.6%+2.0%)  Eritema 4.53 ± 2.21 6.41 ± 1.26 8.38 ± 2.99 9.53 ± 2.09 Daño ADN 5.25 ± 2.76 10.71 ± 3.57 10.17 ± 4.16   9.73 ± 2.18 Cancer Piel NM 4.61 ± 2.29 7.46 ± 1.65 8.74 ± 3.12 9.5 ± 2.05 Inmunosupresión Sistémica CHS 5.64 ± 3.16 9.75 ± 2.74 10.73 ± 4.21 10.41 ± 2.30 Inmunosupresión 5.74 ± 2.66 9.15 ± 2.84 10.63± 4.04 10.29 ± 2.35 Fotoisomerización Cis-urocánico 7.05 ± 4.26 9.08 ± 2.39 11.1 ± 5.59 11.15 ± 2.38 Formación oxígeno singlete 6.52 ± 3.16 1.57 ± 0.14 6.44 ± 2.35   9.73 ± 2.61 OOCH3NHCO2HHOHONOCH3NHCO2HHOHOOHCO2HPorphyra-334 , λmax=334 nmn Mycosporine-Glycine, λmax=310 nm CREMA FOTOPROTECTORA CON MAAs Octylmethoxy-cinamate (Parsol MCX-OMC),	λmax=308	nm) %	Butilmetho-xybenzoylmethane (Parsol 1789 –BMDM),	λmax=360	nm) PATENTE (1): CREMA FOTOPROTECTORA LAGOS, MÁLAGA Porphyra		rosengur4i		(Porphyra—334+Shinorine)	ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DE LOS MAAS TARIFA, CÁDIZ Lichina	pygmaea		(Mycosporine-Glycine)	Ahnfel-opsis	devoniensis	(Shinorine)	Gelidium	sesquipedale	(Asterina-330+Palythine)	CONCLUSIONES: MAAs son filtros  contra la radiación UV y tienen actividad  antioxidante  Mycosporine -gly presenta alta actividad  (reacción ABTS) . Su actividad antioxidante es dependiente del pH (incrementa con el aumento del pH hasta 8.5) Porphyra-334 and shinorina presentan moderada actividad antoxidante (peroxidación lipídica)  Asterina 330+palythine  presenta alta actividad antioxidante(peroxidación lipídica)    Mycosporine-gly Porphyra-334 Asterina-330 Shinorine Palythine PATENTES (18): Antioxidantes Reivindicaciones My-Glicina Porphyra 334 Asterina 330 Shinorine Eritema actínico,fotocarcinogénesis y fotoenvejecimiento + + + + Procesos cancerígenos + +     Prevención y tratamiento de Parkinson y Alzheimer        + Cataratas   + + + Aditivo en productos alimentarios + + + + Prevención de oxidación de productos cosméticos y farmaceúticos + + + + Reivindicaciones de 18 patentes de amino ácidos tipo micosporina extraídos y purificados de un liquen marino : Lichina pymaeae My-Glicina) y de tres macroalgas rojas: Poprhyra rosengurtti (Poprhyra334), Gelidium corneum (Asterina-330 ) y Anfeltiopsis devonesis (Shinorine) Francisca de la Coba Luque, José Aguilera Arjona y Félix López Figueroa (2009) IN VITRO Crema de algas:  2% Pophyra-334. Factor de protección:3.71; UVA/UVB:1.88 , λ crítica:358 nm  Crema control: 1.4% Octylmethoxycinamte (Parsol MCX, filtro de UVB) y 1.2% Butilmethoxybenzoylmethane (Parsol 1789, filtro de UVA) . Factor de Protección:3.75 UVA/UVB:3.8; λ crítica:378 nm IN VIVO NTI=no tratados e irradiados V=Vehículo (20%NEO-PCL y 5% Propilenglicol) P-334: Tratados con  Porphyra-334 (75%)+Shinorine (25%) REF:Tratados con la crema referencia  Manifestaciones clínicas: eritema y edema A las 72 horas post-radiación: NTI y B pérdida estrato córneo (descamación)   Engrosamiento del estrato córneo (hiperqueratosis) Hiperqueratosis-paraqueratósica (células nucleadas) P-334 y REF    11.1% A las 48 horas post-radiación: NTI y B    en un 48.4% Hiperqueratosis-ortoqueratósica (células anucleadas)  P-334 y REF mantuvieron valores de las 48 horas (no descamación)  20 µm NTI P 20 µm a 20 µm P-334 P-334 Protección  (Similar a REF) Engrosamiento epidérmico Longitud del estrato de córneo (µm) Tiempo (horas) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 6 24 48 72 N T N Ι P-334 REF B N T I a b c b,c a b MIBELLLE	AG	BIOCHEMISTRY	 http://www.mibellebiochemistry.com/products/  MAAs en Productos cosméticos LOS MAAs BLOQUEAN LA PRODUCCIÓN DE DÍMEROS DE TIMINA 2003 PROPIEDADES ANTI-INFLAMATORIAS DE LOS MAAs 2014 2014 PREVENCIÓN DEL FOTOENVEJECIMIENTO Pophyra-334 suprime la producción de radicales libres de oxígeno (ROS)  y la expresión de metaloproteinasas (MMPs) tras exposición de fibroblastos a la radiación UVA mientras que componentes de la matriz extracelular aumentan como  procolágeno, colágeno tipo I y elastina  MAAs ESTABILIZADO EN MATERIALES BIODEGRADABLES  En una matriz de quitosán los MAAs son más Fotoestables, Termoestables, tienen propiedades antioxidantes y se favorece la proliferación celular (My-Gly) Porphyra-334 y Shinorine extraídos de algas rojas  inhiben la colagenasa de Chlostridium histolyticum de forma moderada (EC50 de 105.9 µM y 104.o0, respectivamente) LOS MAAs INHIBEN LA COLAGENASA  2015 2015 Gracias por su atención!! Dr.	Félix	López	Figueroa	Felix_lopez@uma.es Dra.	NathalieKorbee	nkorbee@uma.es Dra.	Paqui	de	la	Coba	pdlacoba@uma.es                Unidad de Fotobiología Dr.	Enrique	Herrera	Dra.	María	de	Gálvez	Dr.	José	Aguilera	Área de Dermatología Facultad de Medicina Área Ecología Fac. Ciencias 

https://riuma.uma.es/xmlui/bitstream/10630/12360/1/Dr.%20Felix%20Lo%cc%81pez%20Figueroa.MAAs%20Curso%20Fotobiologia.%20Zaragoza2016.pdf

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