Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular Antonio Pérez Gálvez y María Isabel Mínguez Mosquera Grupo de Química y Bioquímica de.
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Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular Antonio Pérez Gálvez y María Isabel Mínguez Mosquera Grupo de Química y Bioquímica de Pigmentos Instituto de la Grasa TALLER CIENTÍFICO SOBRE ALIMENTOS E INGREDIENTES FUNCIONALES Área de Ciencia y Tecnología de Alimentos Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular DEFINICIÓN DE COMPONENTES BIOACTIVOS COMPONENTES BIOACTIVOS Compuestos fitoquímicos Fitoquímicos Lípidos bioactivos Esteroles vegetales Proteínas y péptidos bioactivos Probióticos Prebióticos Minerales Vitaminas Compuestos producidos por plantas; el término se asocia a aquellos compuestos que pueden afectar a la salud, sin ser nutrientes esenciales Asociación positiva entre dieta rica en alimentos vegetales y salud Cocktail complejo de compuestos bioactivos Evidencias limitadas del efecto en la salud de un compuesto fitoquímico concreto Ingredientes funcionales Ingredientes nutricionales y funcionales COMPUESTOS FITOQUÍMICOS COMPONENTE BIOACTIVO Suficiencia fisiológica Concentración fisiológica sub-óptima Nivel de ingesta máximo tolerable Acción extrafisiológica (efecto positivo en la salud) Efecto adverso en la salud Incremento en la ingesta Carotenoides Clorofilas Curcuminoides Fibra Fitoestrógenos Flavonoides Isotiocianatos Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular SCREENING: CALIDAD DEL ALIMENTO Co-antioxidante Antagonismo Alimento natural MEDIDA DE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE PROCESADO Compuestos fitoquímicos EFECTO EN Propiedades organolépticas Estabilidad Valor comercial Seguridad Matriz MODIFICACIONES Desnaturalización Autoxidación lipídica Degradación compuestos minoritarios Procesos redox... CALIDAD Sinergia ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE Proceso de transferencia de hidrógeno Proceso de transferencia electrónica CAPACIDAD ANTIOXIDANTE DETERMINACIÓN Medida adaptable Fuente radicalaria Mecanismo y punto final definidos R.R.R. SALUD Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular SCREENING: BIOACTIVIDAD Y SALUD CORRELACIÓN POSITIVA Descenso daño oxidativo (lípidos, proteínas, ADN) Antioxidantes naturales y seguridad Proceso de transferencia de hidrógeno CAPACIDAD ANTIOXIDANTE MECANISMO ANTIOXIDANTE HANDICAPS Experimentos in vitro/ ex vivo Mecanismos de acción Biodisponibilidad Modificaciones metabólicas MECANISMO NO ANTIOXIDANTE SALUD SEÑALIZACIÓN CELULAR Teoría Antioxidante Evidencias epidemiológicas Proceso de transferencia electrónica ESTRÉS ESTRÉS OXIDATIVO OXIDATIVO SUBTÓXICO TÓXICO ESTRÉS REDUCTOR Estudios de intervención ANTIOXIDANTES EQUILIBRIO REDOX RADICALES Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular SCREENING: BIOACTIVIDAD Y SALUD Características químicas Indicador Efectos específicos en la salud sin incluir funciones nutricionales Tipo A Reducción desarrollar específicas Tipo B Interacción de los componentes del alimento con biomoléculas Metabolismo y función Factor del riesgo a enfermedades Marcador Beneficios para la salud Correlación conocida entre un proceso y su incidencia en la salud Validez metodológica Alimento “Variable reflejo de un fenómeno de interés” Fitoquímicos = Bioactividad Indicador Factor Fitoquímicos MARCADORES Concentración en plasma Metabolitos ligados a la oxidación Indicador Factor Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular CLOROFILAS: SCREENING Y BIOACTIVIDAD CORRELACIÓN POSITIVA Actividad antioxidante Inhibición de citotóxicos Activación enzimas fase II HANDICAPS Ingredientes funcionales Formas bioactivas/procesado Clorofilina de cobre Biodisponibilidad Modificaciones metabólicas Ingredientes nutricionales y funcionales Estudios terapéuticos en la disminución del riesgo a desarrollar algunos tipos de cáncer Estudios de experimentación animal Mecanismo de formación de complejos Determinación de aductos de ADN Estándares de clorofilas (€) Efectos tóxicos (RIESGO) Necesidades Estudios de biodisponibilidad Marcadores/Rol terapéutico Mecanismo de acción VALORACIÓN IN VITRO DE LA DISPONIBILIDAD Y ABSORCIÓN DE CLOROFILAS Y CAROTENOIDES EN FUNCIÓN DE SU ENTORNO Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular BIOACTIVIDAD TISULAR: CLOROFILAS Neutralización del efecto citotóxico del grupo hemo en epitelio intestinal Asociación positiva Formación de complejos Ingesta simultánea Es la clorofila natural la que presenta el efecto protector significativo y no la clorofilina Aflatoxinas e hidrocarburos aromáticos policíclicos De Vogel et al. (2005) Journal of Nutrition 8, 1995 - 2000 Inducción de la actividad de enzimas de biotransformación fase II Asociación positiva Inducción quinonareductasa Capacidad de reacción con grupos tiol Es la clorofilina la que presenta un efecto protector superior a la clorofila Carcinógenos químicos, no inhibición de la biotransformación fase I Faheny et al. (2005) Carcinogenesis 26, 1247 - 1255 Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular CAROTENOIDES: SCREENING Y BIOACTIVIDAD Carotenoides licopeno Provitamina A OH Función HH zeaxanteno HO OH Acción Asociación b-caroteno luteína HO O OH HO O Antioxidantes Ingredientes funcionales Ingredientes nutricionales y funcionales Potenciadores del sistema inmune astaxanteno Transporte activo Modificadores de biodisponibilidad Comunicación intercelular Estudios terapéuticos en la disminución del riesgo a desarrollar algunos tipos de cáncer (licopeno y cáncer de próstata) Necesidades Metabolismo/Biotransformación Marcadores/Rol terapéutico Mecanismo de acción Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular BIOACTIVIDAD TISULAR: CAROTENOIDES Procesos bioquímicos del S.D.A. Necesidades Metabolismo/Biotransformación Marcadores/Rol terapéutico Mecanismo de acción Marcador Validez biológica Validez metodológica “Variable reflejo de un fenómeno de interés” 1.- Actividad de OXIGENASAS en el epitelio intestinal sobre carotenoides 2. Estrés oxidativo en tejido epitelial y procesos degenerativos Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular BIOACTIVIDAD TISULAR: CAROTENOIDES 1.- Actividad de OXIGENASAS en el epitelio intestinal sobre carotenoides LOXs (I) 1 O ROS O O (II) O O (III) ESQUEMA RUTA BOXIDATIVA: Metabolismo oxidativo de carotenoides en epitelio intestinal mediado por LOXs y COXs (IV) O (V) O (VI) Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular BIOACTIVIDAD TISULAR: CAROTENOIDES 2. Estrés oxidativo en tejido epitelial y procesos degenerativos EPITELIO INTESTINAL: Absorción de nutrientes y primera barrera defensiva frente a mutágenos, carcinógenos y oxidantes (LOOH) OXIDACIÓN ENDÓGENA: Metabolismo oxidativo de AGI, mediado por LOXs y COXs, implicado en la carcinogénesis ROS OXIDACIÓN EXÓGENA: Fuente de ROS, iniciadores de procesos degenerativos y promotores de desórdenes en el sistema digestivo Elevada ingesta en grasas e incidencia de cáncer de colon LOXs ROS Retro alimentación. ROS ¿causa o consecuencia del proceso degenerativo? PROCESOS INFLAMATORIOS INTESTINALES Tejidos con elevada actividad de OXIGENASAS Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular BIOACTIVIDAD TISULAR: CAROTENOIDES BIODISPONIBILIDAD DE CAROTENOIDES ASOCIADA AL TRANSPORTE DE COLESTEROL, ESTABILIDAD E IMPLICACIONES EN PROCESOS OXIDATIVOS EN EPITELIO INTESTINAL Condiciones de estrés Tipo de modificación estructural Marcadores inflamatorios Actividad oxigenasas Condiciones fisiológicas Carotenoides Tipo de modificación estructural Marcadores inflamatorios Actividad oxigenasas Modificación en epitelio intestinal Factores de oxidación Productos de degradación Bioactividad DAÑO OXIDATIVO EN EPITELIO INTESTINAL Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular BIOACTIVIDAD TISULAR: CAROTENOIDES Estatus quo oxidativo • marcadores • actividad enzimática • modificaciones Estatus quo fisiológico • marcadores • actividad enzimática • modificaciones AUMENTO DEL DAÑO OXIDATIVO: ENFERMEDAD DE CHRON Características Producción de ROS Descenso de antioxidantes Recidivante Marcador Relación causal Evaluación clínica Estrategia quimiopreventiva Evaluación dieta antioxidantes Prevención brotes enfermedad Ventana de acción Inflamación/Cáncer Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular SINERGIA Y MULTIDISCIPLINARIEDAD GRUPO DE QUÍMICA Y BIOQUÍMICA DE PIGMENTOS: Antonio Pérez Gálvez; Juan Garrido Fernández; Manuel Jarén Galán Elisabet Fernández García GRUPO NUTRICIÓN CELULAR Y MOLECULAR: Francisco J. García Muriana; Rocío Abia González Beatriz Bermúdez Pulgarín; Sergio López Martín SERVICIO de APARATO DIGESTIVO HHUU VIRGEN DEL ROCIO José Manuel Herrera Justiniano; Eduardo Leo Carnerero ANIMALARIO DE LA FACULTAD DE MEDICINA HU VIRGEN MACARENA Itziar Benito Latasa