Estudio con criterios filogenéticos del potencial neuroprotector de líquenes parmeliáceosMecanismo de acción de sus metabolitos secundarios

Resumen

El estrés oxidativo celular supone la ruptura del equilibrio fisiológico entre especies prooxidantes y sistemas antioxidantes, y provoca daño oxidativo a biomoléculas en todas las células del organismo. Por afectar especialmente al cerebro, está implicado en la patogenia de diversas enfermedades neurodegenerativas. La estrategia farmacológica más respaldada para combatir el estrés oxidativo y la muerte neuronal consiste en el aporte exógeno de compuestos antioxidantes. Entre ellos, destacan muchos compuestos naturales que han demostrado interesantes propiedades antioxidantes y neuroprotectoras. Sin embargo, poco se conoce sobre estas propiedades farmacológicas de los compuestos procedentes de líquenes. En línea con recientes publicaciones sobre el interés de los líquenes como fuentes de compuestos activos, el objetivo de este trabajo consiste en evaluar el potencial neuroprotector de metabolitos de líquenes de la familia Parmeliaceae. Para ello, utilizamos un modelo de estrés oxidativo inducido por peróxido de hidrógeno en las líneas celulares SHSY5Y y U373MG, como modelos de neurona y astrocito, respectivamente. Partiendo de los extractos metanólicos de las especies Cetraria islandica, Cetrelia braunsiana, Evernia prunastri, Parmotrema saccatilobum, Usnea ghattensis y Vulpicida canadensis, se determina su capacidad de captación de radicales libres y sus efectos sobre viabilidad celular. Se evalúa su efecto citoprotector frente al estrés oxidativo midiendo los niveles de marcadores como la generación de especies reactivas, productos de lipoperoxidación y sistema glutatión. Los extractos de E. prunastri y C. islandica ejercen los efectos citoprotectores y antioxidantes más significativos, sugiriendo la presencia de compuestos activos. Mediante cromatografía líquida de alta eficacia se identifican los metabolitos secundarios presentes en los extractos, y se aíslan los ácidos evérnico y fumarprotocetrárico como compuestos mayoritarios en E. prunastri y C. islandica, respectivamente. Para profundizar en el mecanismo de acción, se investigan éstos junto a atranorina y ácido úsnico, compuestos presentes en dos o más extractos. El pretratamiento con los compuestos aislados demuestra un prometedor efecto citoprotector en los modelos de células nerviosas. Incrementan la viabilidad celular y atenúan la alteración de los marcadores de estrés oxidativo, lo que se explica por su capacidad de inducir una mayor expresión de enzimas antioxidantes. Dichos efectos están mediados por una activación de la vía de señalización del factor de transcripción Nrf2. Además, se demuestra que los compuestos liquénicos ejercen un efecto protector sobre la disfunción mitocondrial debida a estrés oxidativo, revirtiendo la pérdida del potencial de membrana y la alteración de los niveles de calcio mitocondrial y citosólico. Todo ello resulta en un marcado efecto antiapoptótico en ambos modelos celulares. Los compuestos inhiben la actividad y expresión de la enzima caspasa3 y modulan los niveles de las proteínas reguladoras BAX y Bcl2. Los ácidos evérnico y fumarprotocetrárico ejercen los efectos más reveladores. Ambos demuestran también un efecto activador del flujo de autofagia en el modelo neuronal. Los resultados sugieren que su efecto neuroprotector está mediado por acciones a distintos niveles. El estudio se completa evaluando la capacidad de los compuestos para atravesar la barrera hematoencefálica. Los ensayos in vitro demuestran que ésta está directamente relacionada con propiedades moleculares como la lipofilia. El ácido evérnico presenta la mayor capacidad de permear a través de las células endoteliales de los capilares cerebrales. Finalmente, el estudio genómico de C. islandica nos permite predecir los genes de las poliquétido sintasas, principales enzimas involucradas en la biosíntesis de poliquétidos liquénicos. Se consigue identificar un único gen como el candidato más probable para ser el responsable de la síntesis del ácido fumarprotocetrárico.