Nitrocatecoles derivados de Hidroxitirosol: síntesis, biodisponibilidad y evaluación de su capacidad antioxidante y neuroprotectora

Abstract

La dieta mediterránea (DM) es objeto de numerosos estudios en cuanto a los efectos beneficiosos que produce en el organismo, principalmente, por su incidencia positiva en la prevención de los accidentes cardiovasculares. El éxito de esta dieta es atribuido, fundamentalmente, a su componente graso mayoritario, el aceite de oliva virgen (AOV). Su importancia radica en su alto contenido en ácido oleico y en compuestos fenólicos. Estos últimos destacan por su elevada actividad antioxidante, sobre todo, los orto-catecoles. El hidroxitirosol (HTy) es uno de estos biofenoles y se encuentra principalmente en el olivo. En los últimos años, el HTy se ha convertido en objeto de numerosos estudios por parte de diferentes grupos de investigación de todo el mundo. Presenta una capacidad protectora frente a la oxidación mucho mayor que los aditivos antioxidantes habitualmente utilizados por la industria alimentaria, fundamentalmente, tocoferoles y BHT. Sin embargo, su carácter prácticamente insoluble en medio lipofílico hace que no pueda ser utilizado en este tipo de alimentos. Además de poseer propiedades antioxidantes, se ha demostrado que el HTy presenta una variada gama de actividades biológicas como son: actividad antimicrobiana, antihipertensiva, hipoglucémica, antiagregante plaquetaria, cardioprotectora y antiinflamatoria. Por otra parte, en los últimos años, se han preparado varios tipos de derivados de HTy con el fin de modular su balance hidrófilo/lipófilo para su posible uso en la protección de los alimentos grasos frente a la oxidación, o para aumentar su biodisponibilidad en el organismo. Objetivos: En base a los antecedentes descritos, se ha propuesto el estudio de nuevos antioxidantes derivados de HTy, obtenido a partir de los residuos de la industria olivarera, en los que se introduce una modificación fundamental en el anillo fenólico como es la incorporación de un grupo nitro (NO2). La combinación de la presencia de este grupo electroatrayente con la longitud y naturaleza de la cadena lateral podría permitir la modulación de la actividad antioxidante de los nuevos compuestos sintetizados. Además, la introducción del grupo nitro en este tipo de compuestos les podría conferir la capacidad de inhibir la catecol orto-metiltransferasa (COMT), enzima implicada en la degradación de la dopamina, neurotransmisor cuyo déficit produce la enfermedad de Parkinson (EP), con el fin de valorar su potencial terapéutico contra enfermedades neurodegenerativas. Por ello, el objetivo global de este trabajo de investigación ha consistido en la preparación de nuevos compuestos lipofílicos nitroderivados de HTy y la evaluación de su capacidad antioxidante in vitro, biodisponibilidad, metabolismo y actividad neuroprotectora en modelos experimentales de daño cerebral y enfermedad de Parkinson. Este objetivo general se concreta en los siguientes objetivos específicos: 1. Preparación de nuevos ésteres y éteres lipofílicos nitroderivados de HTy y determinación estructural de los mismos. 2. Evaluación de la capacidad antioxidante in vitro de los ésteres y éteres nitroderivados de HTy sintetizados. 3. Estudio de la biodisponibilidad y metabolismo de nitrohidroxitirosol (NO2HTy), acetato de nitrohidroxitirosilo (NO2HTy-A) y etil éter de nitrohidroxitirosilo (NO2HTy-E) en líneas celulares Caco-2 y HepG2, como modelos de absorción intestinal y hepática humano, respectivamente. 4. Evaluación de la capacidad antioxidante y neuroprotectora de NO2HTy, NO2HTy-A y NO2HTy-E en modelos experimentales de daño cerebral. 5. Estudio preclínico de la capacidad inhibidora de NO2HTy, NO2HTy-A y NO2HTy- E sobre la actividad de la enzima COMT.

Principales resultados

1. Se han puesto a punto los protocolos de síntesis para la obtención de dos series de nitroderivados lipofílicos de hidroxitirosol, con cadenas laterales acílica (ésteres) o alquílica (éteres), ejemplificados en la preparación de un total de 14 compuestos con estructura nitrocatecólica a partir de hidroxitirosol.

2. Todas las sustancias preparadas han sido caracterizadas por sus puntos de fusión (sólidos) y sus datos espectroscópicos y sus estructuras han sido determinadas inequívocamente mediante experimentos mono- y bidimensionales de RMN, así como por sus espectros de masas de baja y alta resolución.

3. La evaluación de la capacidad reductora (método FRAP) y de secuestro de radicales libres (métodos ORAC y ABTS) de los nitrocatecoles de ambas series, acílica y alquílica, ha puesto de manifiesto la influencia positiva que ejerce el grupo nitro sobre la actividad antioxidante in vitro de estos compuestos en comparación con el hidroxitirosol libre. Además, la longitud de la cadena hidrocarbonada lateral determina la actividad antioxidante, más que el tipo de enlace en sí, mostrando una relación parabólica entre la capacidad antioxidante y la naturaleza lipofílica del compuesto, con un máximo de actividad para una longitud de 2-4 átomos de carbono.

4. Los compuestos nitrohidroxitirosol, acetato de nitrohidroxitirosilo y éter etílico de nitrohidroxitirosilo se absorben a través de las células del epitelio intestinal Caco-2, en relación directa a la naturaleza lipofílica del compuesto. Entre un 33-81% de los compuestos absorbidos permanecen sin metabolizar, pudiendo alcanzar el torrente sanguíneo en su estado original.

5. Estos compuestos han demostrado también ser biodisponibles por las células de hepatoma humano, HepG2, y extensivamente metabolizados, observándose una relación directa con el tiempo de incubación y la naturaleza lipofílica del compuesto.

6. En ambos estudios de biodisponibilidad, intestinal y hepático, derivados glucuronidados, metilados y metilglucuronidados son los compuestos identificados del metabolismo de los nitroderivados de hidroxitirosol.

7. Los nitrocatecoles presentan actividad antioxidante en los modelos experimentales de inducción química e hipoxia-reoxigenación empleados como mecanismos de producción de radicales libres en tejido cerebral de rata. Siendo esta actividad menor que la de sus precursores no nitrados.

8. A pesar del efecto antioxidante de los nitrocatecoles, no se observa un efecto neuroprotector en el modelo experimental de hipoxia-reoxigenación.

9. Los nitrocatecoles estudiados han mostrado una actividad inhibidora de la actividad COMT significativamente mayor tras el tratamiento crónico en comparación con el agudo. Los nitrocatecoles estudiados modifican el metabolismo de la dopamina, siendo mayor el efecto conseguido con los derivados lipofílicos, que el proporcionado por su precursor.

10. Los resultados de los estudios in vivo concluyen que los nitrocatecoles derivados de HTy también modifican el metabolismo de la dopamina, con una actividad superior para los derivados lipofílicos que ofrecen una acción más prolongada en el tiempo.