Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular TALLER CIENTÍFICO SOBRE ALIMENTOS E INGREDIENTES FUNCIONALES Antonio Pérez Gálvez y María Isabel Mínguez Mosquera Grupo de Química y Bioquímica de Pigmentos Instituto de la Grasa Área de Ciencia y Tecnología de Alimentos

Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular DEFINICIÓN DE COMPONENTES BIOACTIVOS COMPONENTES BIOACTIVOS Fitoquímicos Lípidos bioactivos Esteroles vegetales Proteínas y péptidos bioactivos Probióticos Prebióticos Minerales Vitaminas Compuestos fitoquímicos 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 Carotenoides Clorofilas Curcuminoides Fibra Fitoestrógenos Flavonoides Isotiocianatos COMPONENTE BIOACTIVO Concentración fisiológica sub-óptima Suficiencia fisiológica Acción extrafisiológica (efecto positivo en la salud) Nivel de ingesta máximo tolerable Efecto adverso en la salud Incremento en la ingesta

 Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular SCREENING: CALIDAD DEL ALIMENTO Sinergia Antagonismo Co-antioxidante Alimento natural MEDIDA DE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE PROCESADO Proceso de transferencia de hidrógeno Proceso de transferencia electrónica Compuestos fitoquímicos Matriz MODIFICACIONES Desnaturalización Autoxidación lipídica Degradación compuestos minoritarios Procesos redox... ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE CAPACIDAD ANTIOXIDANTE  DETERMINACIÓN Medida adaptable Fuente radicalaria Mecanismo y punto final definidos R.R.R. EFECTO EN Propiedades organolépticas Estabilidad Valor comercial Seguridad CALIDAD 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 HANDICAPS Experimentos in vitro/ ex vivo Mecanismos de acción Biodisponibilidad Modificaciones metabólicas MECANISMO ANTIOXIDANTE MECANISMO NO ANTIOXIDANTE SEÑALIZACIÓN CELULAR ESTRÉS REDUCTOR EQUILIBRIO REDOX ESTRÉS OXIDATIVO SUBTÓXICO ESTRÉS OXIDATIVO TÓXICO RADICALES ANTIOXIDANTES Teoría Antioxidante Evidencias epidemiológicas Estudios de intervención

Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular SCREENING: BIOACTIVIDAD Y SALUD Efectos específicos en la salud sin incluir funciones nutricionales Características químicas Indicador Tipo A Interacción de los componentes del alimento con biomoléculas Reducción del riesgo a desarrollar enfermedades específicas Metabolismo y función Factor Tipo B Beneficios para la salud Marcador Correlación conocida entre un proceso y su incidencia en la salud Validez metodológica “Variable reflejo de un fenómeno de interés” Alimento MARCADORES Concentración en plasma Metabolitos ligados a la oxidación Fitoquímicos = Bioactividad Indicador Factor Indicador Fitoquímicos Factor

 Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular CLOROFILAS: SCREENING Y BIOACTIVIDAD Estudios de experimentación animal Mecanismo de formación de complejos Determinación de aductos de ADN CORRELACIÓN POSITIVA Actividad antioxidante Inhibición de citotóxicos Activación enzimas fase II  HANDICAPS Formas bioactivas/procesado Clorofilina de cobre Biodisponibilidad Modificaciones metabólicas Estándares de clorofilas (€) Efectos tóxicos (RIESGO) Ingredientes funcionales Ingredientes nutricionales y funcionales Estudios terapéuticos en la disminución del riesgo a desarrollar algunos tipos de cáncer 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 Inducción de la actividad de enzimas de biotransformación fase II Asociación positiva Formación de complejos Ingesta simultánea Asociación positiva Inducción quinonareductasa Capacidad de reacción con grupos tiol Es la clorofila natural la que presenta el efecto protector significativo y no la clorofilina Es la clorofilina la que presenta un efecto protector superior a la clorofila Aflatoxinas e hidrocarburos aromáticos policíclicos Carcinógenos químicos, no inhibición de la biotransformación fase I De Vogel et al. (2005) Journal of Nutrition 8, 1995 - 2000 Faheny et al. (2005) Carcinogenesis 26, 1247 - 1255

Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular CAROTENOIDES: SCREENING Y BIOACTIVIDAD Carotenoides zeaxanteno luteína astaxanteno licopeno Provitamina A Función Acción Asociación b-caroteno Antioxidantes Ingredientes funcionales Ingredientes nutricionales y funcionales Potenciadores del sistema inmune Transporte activo Modificadores de biodisponibilidad Comunicación intercelular Necesidades Metabolismo/Biotransformación Marcadores/Rol terapéutico Mecanismo de acción Estudios terapéuticos en la disminución del riesgo a desarrollar algunos tipos de cáncer (licopeno y cáncer de próstata)

Procesos bioquímicos del S.D.A. 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

BIOACTIVIDAD TISULAR: CAROTENOIDES Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular BIOACTIVIDAD TISULAR: CAROTENOIDES 1.- Actividad de OXIGENASAS en el epitelio intestinal sobre carotenoides LOXs ROS ESQUEMA RUTA B-OXIDATIVA: Metabolismo oxidativo de carotenoides en epitelio intestinal mediado por LOXs y COXs

Clorofilas y carotenoides: del screening a la bioactividad tisular BIOACTIVIDAD TISULAR: CAROTENOIDES 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 2. Estrés oxidativo en tejido epitelial y procesos degenerativos ROS LOXs ROS OXIDACIÓN EXÓGENA: Fuente de ROS, iniciadores de procesos degenerativos y promotores de desórdenes en el sistema digestivo Retro alimentación. ROS ¿causa o consecuencia del proceso degenerativo? Elevada ingesta en grasas e incidencia de cáncer de colon 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 Tipo de modificación estructural Marcadores inflamatorios Actividad oxigenasas Carotenoides Modificación en epitelio intestinal Factores de oxidación Productos de degradación Bioactividad DAÑO OXIDATIVO EN EPITELIO INTESTINAL

AUMENTO DEL DAÑO OXIDATIVO: ENFERMEDAD DE CHRON 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 Marcador Relación causal Evaluación clínica Características Producción de ROS Descenso de antioxidantes Recidivante 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