Efecte antigenotòxic i modulador de l'expressió d'enzims antioxidants per procianidines del vi negre en condicions d'estrès oxidatiu
- Autores: Francesc Puiggròs Llavinés
- Directores de la Tesis: María Josepa Salvadó Rovira (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2007
- Idioma: catalán
- Tribunal Calificador de la Tesis: Andreu Palou Oliver (presid.), Xavier Remesar Betlloch (secret.), Catalina Picon (voc.), Gerard Pujadas Anguiano (voc.), Juan Viña Ribes (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
- català
Les procianidines són flavonoides (flavan-3-ols), de tipus oligomèric, que exerceixen efectes beneficiosos en malalties com càncer, diabetis, i malalties cardiovasculars, entre altres. Aquests efectes de les procianidines satribueixen, clàssicament, al seu caràcter antioxidant, eliminador despècies reactives doxigen (ROS), atès que en letiologia daquestes malalties sovint es descriu un estat associat destrès oxidatiu, degut a lexcés de ROS. No obstant, cal aprofundir en lestudi dels efectes i mecanismes dacció de les procianidines, que depassen ja aquest rol tradicional dantioxidants, en mostrar recentment noves propietats que permeten ampliar el seu ventall dactuació i de possibles aplicacions terapèutiques.
Lobjectiu principal de la tesi és, doncs, contribuir a entendre com les procianidines modulen lequilibri redox cellular, tant a nivell de DNA com a nivell de lexpressió gènica denzims que formen part del sistema de defensa antioxidant en models destudi (in vivo i in vitro) induïts a estrès oxidatiu. Donat que les procianidines són força abundants en el vi negre, sha utilitzat com a font daquests compostos un extracte de procianidines de pinyol de raïm (GSPE).
Lanàlisi in vitro de la capacitat antigenotòxica del GSPE, comparant-la amb la de flavonoides monomèrics mitjançant la tècnica del Comet assay, demostra que els flavonoides protegeixen el DNA de lestrès oxidatiu, i que leficiència de la protecció es correlaciona estretament amb lestructura del flavonoide. Així, les procianidines, destructura oligomèrica i que, per tant, posseeixen més centres reactius antioxidants respecte els seus monòmers base (catequina i epicatequina), són més efectives en la protecció contra el dany oxidatiu genòmic. No obstant, la quercetina, un flavonol descrit com estructuralment òptim per a desenvolupar un rol antioxidant, és el més efectiu entre els flavonoides analitzats. Tanmateix, lefecte preventiu és més rellevant si, prèviament a induir les cèllules a estrès oxidatiu, incubem els flavonoides en el medi de cultiu. Per tant, el mecanisme deliminació de les ROS no és la via exclusiva dactuació de les procianidines i dels altres flavonoides en la prevenció dels danys al DNA sinó que sestimulen mecanismes dadaptació cellular, com la modulació de lexpressió gènica dels enzims del sistema de defensa antioxidant.
En aquests darrers, lanàlisi in vitro de lefecte de les procinidines en lexpressió gènica mostra una activació transcripcional de la glutatió peroxidasa (GPx), la glutatió S-transferasa (GST), i una regulació post-traduccional de la Cu,Zn-superòxid dismutasa (Cu,Zn-SOD) força marcada a la dosi de 15 mg/L de GSPE. Les condicions destrès oxidatiu sestableixen per una disminució dels nivells de glutatió (GSH) associat a un alt índex de peroxidació lipídica. En aquestes condicions no hi ha una resposta coordinada del patró dexpressió dels enzims antioxidants malgrat que sactiven els enzims del cicle del glutatió.
La pre-incubació dels hepatòcits amb procianidines prevé la disminució de glutatió, mantenint lestat redox estable tot i exposar-los a condicions oxidants, probablement en activar els enzims limitants en la síntesi del glutatió, ajudant a regenerar-lo de nou. Aquest manteniment de lestabilitat redox fa pensar que laugment observat de les activitats dels enzims del cicle del glutatió comporten un enfortiment del sistema de defensa antioxidant contra possibles alteracions redox.
Les procianidines regulen post-traduccionalment la Cu,Zn-SOD en un model in vivo dhepatòcits de rata. Regulació que es confirma in vitro emprant cèllules Fao i que és molt marcada de nou a 15 mg/L, suggerint que aquesta dosi exerceix efectes més notables i que mereix ser estudiada en més profunditat.
Daltra banda, les procianidines no exerceixen cap efecte modulador significatiu sobre el patró dexpressió gènica de la Cu,Zn-SOD in vivo, quan sempren rates induïdes a diabetis, com a model destrès oxidatiu in vivo.
- English
Procyanidins are oligomeric flavonoids (flavan-3-ols), which exert a wide range of beneficial effects on many diseases such as cancer, diabetes and cardiovascular dysfunctions. The health-protective properties of procyanidins have mainly been attributed to their antioxidant activity, which involves mechanisms such as reactive oxygen species (ROS) scavenging. It is widely accepted that increased oxidative stress is involved in the development and progression of many diseases and their complications, because of excessive ROS generation. However, the effects of procyanidins and their mechanisms must be studied because it has been reported that, as flavonoid compounds, they can act as signaling molecules and these effects, in conjunction with their known antioxidant activity, will enable them to extend their roles and possible therapeutic applications.
So the main aim of the thesis is to increase understanding of how procyanidins modulate the cellular redox equilibrium, both at the level of DNA and at the level of the gene expression of the antioxidant enzyme systems in oxidative stress-induced study models (in vivo and in vitro). Since procyanidins are mainly found in red wine, a grape seed procyanidin extract (GSPE) was used as a flavonoid source.
The antigenotoxic GSPE capacity in vitro, compared with monomeric flavonoids by the Comet assay, demonstrates that flavonoids protect DNA against oxidative insult and that the efficiency is correlated with the flavonoid structure. In fact, procyanidins, which are made up of oligomeric units with more antioxidant reactive cores, and therefore have greater antioxidant capacity than their basic monomers (catechin and epicatechin), are more effective against oxidative genomic injury. On the other hand, quercetin, a flavonol whose structure has been reported to be optimum for an antioxidant role, is the most effective of all the flavonoids analyzed. However, the preventive effect of flavonoids is more significant if, before the cells are subjected to oxidative stress induction, we incubate the flavonoids in the culture medium. So ROS scavenging action is not the only means by which procyanidins and other flavonoids prevent oxidative insults to DNA but there is an enhancement of such cellular adaptation mechanisms as gene expression of the antioxidant defence system.
In this sense, the in vitro analysis of the effect of procyanidins on gene expression shows a transcriptional activation of glutathione peroxidase (GPx) and glutathione S-transferase (GST) and a posttranslational regulation of Cu,Zn-superoxide dismutase (Cu,Zn-SOD), which is particularly high at 15 mg/L of GSPE. The oxidative conditions are established by decreasing the glutathione (GSH) levels associated to high levels of lipid peroxidation. In these conditions there is no coordinated response of the gene expression profile although there is an enhancement of glutathione cycle-related enzyme activities.
Pre-incubating the hepatocytes with procyanidins prevents the glutathione from decreasing, but keeps the redox status stable despite the oxidative conditions. This is probably due to of the fact that the rate-limiting enzyme for GSH synthesis is activated, which stimulates de novo synthesis of GSH. The fact that the redox stability is maintained suggests that the increase observed in the glutathione-related enzyme activities strengthens the antioxidant defence system against possible oxidative injuries.
Procyanidins post-translationally regulate the Cu,Zn-SOD in an in vivo model of rat hepatocytes. This is also confirmed in an in vitro model using Fao cells and the regulation is again more enhanced at 15 mg/L, suggesting that this dose exerts greater effects and needs to be studied in more depth.
On the other hand, procyanidins do not significantly modify the Cu,Zn-SOD gene expression profile in vivo, when t
- català
