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II JORNADA ACTUALIZACIÓN EN ALIMENTACIÓN Y SALUD Murcia, octubre de 2004 LOS FLAVONOIDES DEL VINO COMO AGENTES PROTECTORES DEL SÍNDROME METABÓLICO Dr.

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1 II JORNADA ACTUALIZACIÓN EN ALIMENTACIÓN Y SALUD Murcia, octubre de 2004 LOS FLAVONOIDES DEL VINO COMO AGENTES PROTECTORES DEL SÍNDROME METABÓLICO Dr. Lluís Arola Ferrer Universidad Rovira i Virgili de Tarragona Departamento de Bioquímica y Biotecnología

2 EFECTO DEL CONSUMO DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS Consumiciones por semana Riesgo relativo. Mortalidad total CONSUMO MODERADO: Hombre: máximo 40 g etanol/día Mujer: máximo 24 g etanol/día

3 INGESTA DE FLAVONOIDES Y MORTALIDAD CORONARIA Gráfico según Hertog et al., Arch Intern. Med., 1995

4 UVA (pieles y semillas) Raspón Levaduras Barricas de madera ÁCIDOS FENÓLICOS: Benzoico, Cinámico ESTILBENOS: Resveratrol mg/l OLIGÓMEROS: Proantocianidinas POLÍMEROS: Taninos condensados MONÓMEROS: Catequina FLAVONOLES: Quercetina ANTOCIANINAS FLAVANOLES Tintos 1000 mg/l Blancos 50 mg /l NO FLAVONOIDES FLAVONOIDES COMPUESTOS FENÓLICOS HO OH HO H H Tansresveratrol HO OH HO O OR Ácido gálico OH HO O O Quercetina O-Glucosa OH OCH 3 OH HO OCH 3 O+O+ Malvidina-3-glucósido OH HO O CATEQUINA, un monómero de favanol OH HO OH HO O O PROCIANIDINA B1, dímero OH OH OH OH OH OHOH OH OH OH OH OH

5 COMPOSICIÓN FENÓLICA DE LOS VINOS (mg/l)

6 FLAVONOIDES POTENTE INTERACCIÓN CON PROTEÍNAS OH OH OH OH OH OHOH OH OH OH OH OH POTENTE ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE: capturan especies oxigenadas reactivas, quelan metales e inhiben enzimas productoras de radicales libres O AB C FLAVONOIDE

7 INHIBIDORES DE SISTEMAS GENERADORES DE RADICALES (p. ej., xantina oxidasa) QUELANTES DE IONES METALICOS Fe 2+, Cu 2+ BARRENDEROS DE RADICALES LIBRES Fl(OH) + R · Fl (O · ) + RH AHORRADORES DE VITAMINA E INTERRUPTORES DE REACCIONES RADICALARIAS EN CADENA (Peroxidación lipídica) ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DE LOS FLAVONOIDES

8 EFECTO TANATO: acción antihemolítica CREACIÓN DE CROSS-LINKS: refuerzo del colágeno INTERACCIÓN CON ENZIMAS INHIBICIÓN DE ENZIMAS: histidina descarboxilasa, ascorbato oxidasa, aldosa reductasa, catecol o-metil transferasa, etc BLOQUEO DE SUSTRATOS: reducción de la actividad de colagenasa, elastasa, hialuronidasa, proteasas, etc INTERACCIÓN DE FLAVONOIDES CON PROTEÍNAS OTROS: disminución LDL, aumento HDL, disminución colesterol

9 INTERACCIÓN CON RECEPTORES NUCLEARES MODIFICACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA INTERACCIÓN DE FLAVONOIDES CON PROTEÍNAS INTERACCIÓN CON RECEPTORES CELULARES CAMBIOS METABÓLICOS Y FISIOLÓGICOS

10 Los flavonoides condicionan una múltiple capacidad de interacción con proteínas y DNA y condicionan una diversidad significativa de cambios metabólicos. Los flavonoides inducen una disminución de la mortalidad por patologías cardiovasculares. HIPÓTESIS: ¿Es posible que tengan un efecto directo sobre el síndrome metabólico?

11 SINDROME METABÓLICO: Un conjunto de múltiples factores interrelacionados que aumentan el RIESGO CARDIOVASCULAR. SINDROME METABÓLICO: Conjunto de diversos factores de riesgo de patologías metabólicas y cardiovasculares. Parece que es el resultado de una colisión entre thrifty genes suceptibles y una sociedad caracterizada por una aumentada prevalencia de obesidad y un estilo de vida sedentario. El paciente típico se caracteriza por obesidad abdominal, un grado variable de intolerancia a la glucosa, dislipidemia y, a menudo, hipertensión. Los componentes del síndrome metabólico están asociados con resistencia a la insulina, alteraciones en la coagulación y la fibrinolisis, disfunción endotelial y elevación de marcadores de inflamación subclínica.

12 Criterios OMS-98* Alteración del metabolismo glucidico HTA y/o TA > 140/90 mmHg IMC > 30 Kg/m 2 y/o ICC > 0,90 () o 0,85 () Intolerancia a la glucosa Diabetes mellitus Glucemia basal: mg/dl Criterios NCEP-ATP III Exploratorios Resistencia a la insulina y/o Analíticos cHDL 150 mgl/dl Microalbuminuria > 20 cg/min (o índice albúmina/creatinina > 20 mg/g) TA > 130/85 mmHg PAbd > 102 () o 88 () cm cHDL < 40 mg/dl () < 50 mg/dl () y/o TG > 150 mg/dl * EGIR comment on the provisional report of a WHO Consultation. Diabet Med 1999; 16: **Executive summary of the Third Report of the NECP. ATP III. JAMA 2001; 285: CRITERIOS DIAGNÓSTICOS DEL SÍNDROME METABÓLICO

13 Isomaa, B.: Life Sciences, 73, , 2003

14 Figure 1. Pathophysiology of atherosclerotic cardiovascular disease in the metabolic syndrome. Central adiposity and innate immunity play key roles in the development of insulin resistance, chronic inflammation, and metabolic syndrome features through the effects of adipokines (eg, leptin, adiponectin, resistin) and cytokines (eg, tumor necrosis factor-, interleukin-6) on liver, skeletal muscle, and immune cells. In addition, monocyte/macrophage and adipocyte-derived factors may have direct atherothrombotic effects that promote the development of atherosclerotic cardiovascular events. Common genetic variants and environmental factors may impact the development of atherosclerosis at multiple levels through influences on central adiposity, innate immunity, glucose and lipoprotein metabolism, and vascular function. Reilly, Rader, Circulation 108, , 2003

15 Efectos de los flavonoides del vino sobre: El peso corporal El metabolismo de los triglicéridos y el colesterol in vivo El metabolismo lípidico in vitro El metabolismo glucídico in vivo El metabolismo de la glucosa in vitro ESTUDIO EXPERIMENTAL

16 Animales sanos (rata Zucker macho de 250g) Dieta rica en azúcares y grasa saturada Consumo voluntario y moderado de vino tinto (1-1,5 ml día) 8 semanas DISEÑO EXPERIMENTAL

17 PESO CORPORAL DE ANIMALES ALIMENTADOS CON DIETA HIPERLIPÍDICA

18 Efectos de los flavonoides del vino sobre: El peso corporal El metabolismo de los triglicéridos y el colesterol in vivo El metabolismo lípidico in vitro El metabolismo glucídico in vivo El metabolismo de la glucosa in vitro ESTUDIO EXPERIMENTAL

19 DISEÑO EXPERIMENTAL Animales sanos (rata Wistar macho de 250g) Situación post-prandial Administración oral (sonda intragástrica) Dosis elevada de extracto de procianidinas (250 mg EP/kg de peso) Efecto a corto plazo (5 horas)

20 controlEP mg dL * TRIGLICÉRIDOS PLASMÁTICOS

21 * DISTRIBUCIÓN DEL COLESTEROL PLASMÁTICO

22 Small Heterodimer Partner (SHP) receptor nuclear, factor clave de la homeostasis lipidica a nivel transcripcional CYP7A1 colesterol 7 alfa hidroxilasa, enzima limitante en la conversión de colesterol en ácidos biliares Apo AII Apo C I Apo CIII HÍGADO Lipoprotein lipasa Músculo Tejido adiposo EXPRESIÓN GÉNICA

23 Efectos de los flavonoides del vino sobre: El peso corporal El metabolismo de los triglicéridos y el colesterol in vivo El metabolismo lípidico in vitro El metabolismo glucídico in vivo El metabolismo de la glucosa in vitro ESTUDIO EXPERIMENTAL

24 150 M epicatequina 150 M catequina M extracto de procianidinas A (PM 1296) M extracto de procianidinas B (PM 1399) METABOLISMO LIPIDICO EN ADIPOCITOS EN PRESENCIA DE FLAVONOIDES Glicerol Parámetros diversos Células 3T3-L1 24 horas Medio Células

25 vs control Los extractos de procianidinas provocan una aumentada lipólisis a largo plazo, tal como indican los niveles de glicerol producidos. LAS PROCIANIDINAS INDUCEN UNA ACTIVACIÓN DE LA LIPOLISIS EN ADIPOCITOS EN CULTIVO.

26 EL EFECTO LIPOLITICO DE LAS PROCIANIDIAS REQUIERE LA PARTICIPACIÓN DE LA PROTEÍN QUINASA A La incubación simultanea con procianidinas y H89, inhibidor especifico de la PKA, reduce la lipólisis de forma dosis dependiente, lo que indica la participación directa de la PKA. Effect of H89 on procyanidin-induced lipolysis. Fully differentiated 3T3-L1 adipocytes were treated with 100 µmol/L grape seed procyanidins extract (PE) in the presence of different concentrations of H89 for 15 hours. H89 treatment was done 10 minutes before PE addition. Data are expressed as glycerol release vs PE-induced lipolysis. Values represents mean ± SEM. The letters (a, b) indicate statistically significant differences between H89 concentrations. 1,0 1,3 1,5 1,8 2, H89 ( mol/L) glycerol release vs control a a b b

27 Effect of procyanidin and epinephrine on cyclic AMP levels. Differentiated 3T3-L1 adipocytes were exposed for 8 minutes to 150 µmol/L grape seed procyanidins extract (PE) or 1 µmol/L epinephrine. cAMP levels (pmols/mg protein) are normalized to the control levels (100%). Each value represents mean ± SEM. * p < 0.05 compared to control. Las prociandinas aumentan el AMPc al mismo nivel que la epinefrina. EL EFECTO LIPOLITICO DE LAS PROCIANIDIAS VIENE MEDIADO POR EL AMPc

28 Effect of procyanidins on epinephrine-induced lipolysis. 3T3-L1 adipocytes were incubated for 15 hours with nmol/L epinephrine in the absence or presence of 100 µmol/L grape seed procyanidins extract (PE). Glycerol content of the medium (µmol glycerol /mg protein) is normalized to the control values. Values represent mean ± SEM. * p < 0.05 compared to epinephrine-treated cells. LAS PROCIANIDIAS INTERACTÚAN CON RECEPTORES -ADRENÉRGICOS: Compiten con la epinefrina No se produce un efecto aditivo entre procianidinas y epinefrina sobre la acción lipolítica

29 De todas las moléculas descritas hasta el momento con acción lipolítica, la molécula que presenta una cinética de acción más similar a las procianidinas es el factor de necrosis tumoral TNF-. La acción lipolítica del TNF- se bloquea mediante la tiazolidinediona BRL49653, un agonista de elevada afinidad del receptor activador de la proliferación de los peroxisomas PPAR. Actúan de igual forma las procianidinas?

30 PPAR MEDIATIZA LOS EFECTOS DE LAS PROCIANIDINAS: El agonista de elevada afinidad para PPAR, la tiazolidinediona BRL 49653, antagoniza el efecto lipolítico de las procianidinas Effect of BRL49653 on procyanidin-induced lipolysis. Fully differentiated 3T3-L1 adipocytes were treated with 100 µmol/L grape seed procyanidins extract (PE) in the presence of different concentrations of BRL for 15 hours. Data are expressed as % of PE-induced lipolysis. Values represents mean ± SEM. El BRL anula el efecto lipolítico de las procianidinas, lo que indica que está mediado por el PPAR

31 Procyanidin effects on PPAR 2 mRNA levels. 3T3-L1 adipocytes were incubated for 15 hours with 100 µmol/L grape seed procyanidins extract (PE), 0.1 µmol/L BRL (BRL), and a combination of the two. After treatment, total RNA was extracted and gene expression was quantified by real-time RT-PCR. PPARg2 gene expression, normalized by GAPDH mRNA levels, is expressed relative to control cells. Values represents mean ± SEM. a, b, c indicate groups significantly different with p<0.05. La disminución de mRNA de PPAR es está también directamente relacionada con la limitación del proceso de diferenciación de la célula adiposa. También el TNF- manifiesta este efecto desdifrenciador LAS PROCIANIDINAS DISMINUYEN LOS NIVELES DE mRNA DE PPAR

32 mg TAG/mg prot : 0.5 ± ± Control PE B Oil Red O staining of differentiated cells. Fully differentiated (day 10) 3T3-L1 cells were treated for 15 hours with and without grape seed procyanidins B extract (PE) 100 µmol/L and subsequently stained for lipid accumulation with Oil Red O. LAS PROCIANIDINAS NO MODIFICAN LA CONCENTRACIÓN INTRACELULAR DE TRIACILGLICEROLES

33 Las procianidinas modifican el metabolismo de la célula adiposa: –Activando la lipólisis Interaccionando con receptores -adrenérgicos Con la mediación del PPAR –Modificando la lipogénesis. Las procianidinas parecen limitar la diferenciación de la célula adiposa.

34 Efectos de los flavonoides del vino sobre: El peso corporal El metabolismo de los triglicéridos y el colesterol in vivo El metabolismo lípidico in vitro El metabolismo glucídico in vivo El metabolismo de la glucosa in vitro ESTUDIO EXPERIMENTAL

35 DISEÑO EXPERIMENTAL Animales sanos (rata Wistar macho de 250g) Situación post-prandial Administración oral (sonda intragástrica) Dosis elevada de extracto de procianidinas (250 mg EP/kg de peso) Efecto a corto plazo (5 horas) Animales diabéticos por tratamiento con estreptozotocina

36 EFECTO HIPOGLUCEMIANTE DE LOS COMPUESTOS FENÓLICOS.

37 Efectos de los flavonoides del vino sobre: El peso corporal El metabolismo de los triglicéridos y el colesterol in vivo El metabolismo lípidico in vitro El metabolismo glucídico in vivo El metabolismo de la glucosa in vitro ESTUDIO EXPERIMENTAL

38 MW % monómeros % dímeros % oligómeros % oligómeros (3-4 unidades) (5-13 unidades) EP Extracto de procianidinas (EP) MITUBOS L6E9 ADIPOCITOS 3T3-L1 EFECTO DE LOS COMPUESTOS FENÓLICOS SOBRE LA CAPTACIÓN DE GLUCOSA. Estudio con cultivos de células sensibles a insulina

39 CAPTACIÓN DE GLUCOSA POR CÉLULAS SENSIBLES A LA INSULINA Captación de glucosa en miotubos L6E9 pmol gluc /mg prot.min Incubación mixta con insulina y procianidinas en miotubos L6E9 Captación de glucosa en adipocitos 3T3-L1 Los compuestos fenólicos aumentan la captación de glucosa. En miotubos no existe efecto aditivo ni estimulador.

40 b d WortIns 1 uM Ins+Wort EP 15 mg/l EP+Wort abab abab d Captación de glucosa en miotubos L6E9 La inhibición de la estimulación del transporte de glucosa de forma equivalente a la inducida por wortmanina, sugiere que los compuestos fenólicos utiliza una vía equivalente a la de la insulina o requiere la enzima para hacer su efecto. Wo 100 nM Ins 100 nM Ins+WortEP 140 mg/ L EP+Wort Captación de glucosa en adipocitos 3T3-L1 b d MODIFICACIÓN DE LA CAPTACIÓN DE GLUCOSA Estudio con wortmanina, inhibidor específico de la enzima PI3K

41 ACTIVACIÓN Y TRANSLOCACIÓN DE GLUT-4 EN ADIPOCITOS 3T3-L1 ab La adición de SB muestra una inhibición del 10% del transporte, sugiriendo que la activación del GLUT-4 está activada por compuestos fenólicos. 0 pmol gluc /mg prot.min ACTIVACIÓN GLUT-4 50 KDa c b Control EP Insulina Membrana plasmáticaEndosomas GLUT-4 TRANSLOCACIÓN GLUT-4 Los compuestos fenólicos inducen una translocación de GLUT-4 del compartimiento endosomal, 3,4 veces superior al control, pero inferior al inducido por la insulina. SB: SB203580, inhibidor del transportador sensible a la insulina

42 Las procianidinas ejercen un efecto similar a la insulina en la célula muscular y la adiposa, estimulando la captación de glucosa y compartiendo un punto clave de la vía de señalización de la insulina: la activación de la PI3K. En la célula adiposa, las procianidinas estimulan la captación de glucosa ejerciendo un efecto potenciador del efecto de la insulina. Actúan movilizando la translocación a la membrana plasmática y posterior activación de GLUT-4. CAPTACIÓN DE GLUCOSA POR CÉLULAS SENSIBLES A LA INSULINA

43 Las procianidinas modifican el metabolismo actuando sobre sistemas de señalización celular y sobre la expresión génica. Inducen una situación metabólica que contrarresta el síndrome metabólico. Este efecto puede explicar su efecto cardioprotector descrito por los estudios epidemiológicos. CONCLUSIÓN

44 II JORNADA ACTUALIZACIÓN EN ALIMENTACIÓN Y SALUD Muecia, octubre de 2004 LOS FLAVONOIDES DEL VINO COMO AGENTES PROTECTORES DEL SÍNDROME METABÓLICO Dr. Lluís Arola Ferrer Universidad Rovira i Virgili de Tarragona Departamento de Bioquímica y Biotecnología


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