Actividad de extractos ricos en polifenoles de cáscara de manzana sobre Helicobacter pylori: estudios in vitro e in vivo
Activity of extracts rich in polyphenols of apple peel on Helicobacter pylori: in vitro and in vivo studies

Publication year: 2010
Theses and dissertations in Español presented to the Universidad de Chile to obtain the academic title of Doctor. Leader: Speisky Cosoy, Hernán Elías

Helicobacter pylori (H. pylori) infecta la mucosa gástrica de la mitad de la población mundial, y es el único microorganismo conocido capaz de sobrevivir exitosamente en el estómago humano. Muchos estudios han establecido a H. pylori como agente etiológico del cáncer gástrico, linfoma del tejido linfoide asociado a la mucosa (MALT), y la úlcera péptica. En efecto, en 1994, la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC) de la Organización Mundial de la Salud (OMS), definió a H. pylori como un agente carcinógeno definitivo (tipo I) en el cáncer gástrico. Es importante destacar que en Chile la prevalencia de la infección por H. pylori normalizada para la población mundial de entre 20 y 60 años es aproximadamente de un 80%. Este alto nivel de infección por H. pylori explicaría por qué Chile tiene la mayor tasa de mortalidad por cáncer gástrico en América, y se ubica entre los cinco primeros países del mundo con respecto a la mortalidad por cáncer gástrico. Sin embargo, la gran mayoría de las personas infectadas con H. pylori permanece asintomática. El tratamiento de la infección por H. pylori requiere el uso de una combinación de antibióticos con un inhibidor de la bomba de protones. La literatura muestra un aumento en la aparición de cepas resistentes a los antibióticos, por lo que hoy en día es importante buscar sustancias no-antibióticas con actividad anti-H. pylori. Entre éstas, un número importante de diferentes productos del reino vegetal han sido probados, incluyendo antimicrobianos pertenecientes a diferentes grupos de fitoquímicos, tales como los aceites esenciales y los polifenoles. Los polifenoles son componentes ubicuos de plantas medicinales y nutricionales. Estos compuestos, no sólo actuarían como antioxidantes, sino que también podrían ejercer actividades antimicrobianas en diferentes porciones del tracto digestivo. Numerosos antecedentes sugieren que el consumo regular de alimentos o bebidas ricas en polifenoles, podría ayudar a prevenir y atenuar el daño a la mucosa gástrica inducido por H. pylori. En relación con esto último, las manzanas poseen muchas propiedades beneficiosas para la salud humana asociadas con su alto contenido en compuestos fenólicos. Entre las diversas variedades, las manzanas Granny Smith se exportan tanto como producto fresco como para la producción de jugo concentrado. Aunque una gran parte de estas exportaciones considera el uso de la fruta entera, en la última década, los productos de manzana deshidratada han tenido un aumento significativo. Puesto que la deshidratación requiere la eliminación de la cáscara, se llega a acumular importantes cantidades de ésta, las que constituyen un residuo agroindustrial que genera problemas a las empresas con las autoridades de la CONAMA. Algunas variedades de manzana podrían tener entre un 40 a 50% de los polifenoles totales del fruto en la cáscara. De hecho, la concentración de polifenoles en la cáscara puede triplicar al observado en la pulpa. Los principales grupos de polifenoles de la manzana incluyen los glucósidos de flavonoides, ésteres fenólicos de ácidos carboxílicos, dihidrochalconas, catequinas y procianidinas. Los polifenoles de la cáscara de manzana podrían actuar contra H. pylori no sólo como agentes antimicrobianos, sino también neutralizando algunos de sus factores de virulencia. También estos compuestos podrían reducir el daño inducido por las especies reactivas del oxígeno y nitrógeno (ERON) generadas durante el proceso inflamatorio asociado a la infección. En esta tesis se realizó un estudio farmacológico de los efectos in vitro e in vivo de un extracto enriquecido en polifenoles de cáscara de manzana sobre H. pylori. La preparación del extracto de cáscara de manzana (APPE) se llevó a cabo utilizando adsorción de los polifenoles en la resina Sepabeads SP-850. De esta forma, los polifenoles de los extractos acuosos de cáscara de manzana fueron adsorbidos en forma exitosa. Los polifenoles fueron recuperados con etanol y concentrados en rotavapor, llegando a un rendimiento de 3.50 ± 0.7 g por 1000 g de cáscara de manzana fresca. El contenido de polifenoles totales fue de ~ 60%, con un perfil HPLC-DAD casi idéntico al obtenido en la cáscara fresca de manzana Granny Smith. El análisis específico de los compuestos polifenólicos de APPE obtenidos por RP-HPLC, permitieron identificar la presencia de: (1) ácido clorogénico, (2) procianidina B1, (3) procianidina B2, (4) (-)-epicatequina, (5) procianidina C1, ( 6) rutina, (7) hiperósido, (8) isoquercitrina (9), quercetina-3-O-pentósido, (10), quercetina-3-O-pentósido, (11) quercitrina, (12) floretina-O-xiloglucósido, y (13) floridzina. Para confirmar la identidad de los 13 principales componentes se desarrolló un método de separación por HPLC-ESI/MS/MS, el cual permitió obtener la huella digital de APPE caracterizada por el perfil de polifenoles. Usando RP-HPLC, se logró una muy buena separación de los glucósidos quercetina y algunas procianidinas desde los monómeros hasta los trímeros. Mediante RP-HPLC no fue posible separar los oligómeros superiores a los trímeros, probablemente debido al gran número de isómeros que interfieren con la separación. Por lo tanto, para el análisis de oligómeros de prociandinas superiores de los trímeros se consideró a la NP-HPLC como la técnica más adecuada. Así, con el uso de la NP-HPLC, las procianidinas desde los monómeros a los undecámeros fueron separadas según su grado de polimerización, siendo éste el método de elección para la separación de oligómeros. Con el objetivo de fraccionar los polifenoles de APPE de acuerdo a su tamaño molecular, se utilizó una combinación de cromatografía en columnas de Sephadex LH-20 y Toyopearl HW-40. Como resultado de esta estrategia, se obtuvieron las fracciones de polifenoles de bajo peso molecular (LMW) y alto peso molecular (HMW). La determinación del grado de polimerización (mDP) de APPE, HMW y LMW se llevó a cabo mediante depolimerización por floroglucinólisis y tiólisis con cisteamina y tolueno--tiol. La depolimerización generada por dichos nucleófilos permitió obtener perfiles donde claramente se identificó como principal unidad de extensión y de término a la epicatequina. Por medio del estudio de los productos de despolimerización y los perfiles de NP-HPLC, fue posible confirmar que en su mayoría LMW posee unidades monoméricas (mDP = 1). APPE posee un mDP = 2-4, mientras que para HMW mDP = 8-10. Se evaluó el efecto del extracto APPE y las fracciones LMW y HMW sobre la viabilidad de H. pylori, la actividad de la ureasa y el estallido respiratorio de neutrófilos. Los resultados sugieren, en base a los valores de sus IC50, que la actividad inhibitoria de la ureasa mostrada por APPE estuvo asociada principalmente a la presencia de polifenoles de alto peso molecular (HMW) y, en menor grado, con de la presencia de los componentes de bajo peso molecular (LMW). Tal inhibición fue concentración-dependiente, tiempo-independiente, reversible y competitiva. Por el contrario, el efecto de APPE tanto sobre la viabilidad de H. pylori, como sobre la producción de las especies reactivas del oxígeno (ERO) por parte de los neutrófilos, se asoció principalmente con los componentes de LMW. APPE pudo inhibir el estallido respiratorio de neutrófilos inducido por H. pylori, PMA y fMLP en forma concentración-dependiente. Este efecto se observó tanto en el interior como en el exterior de los neutrófilos. Este resultado indicó que APPE podría atenuar el daño a la mucosa gástrica asociado a las ERO producidas por los neutrófilos, particularmente cuando H. pylori despliega sus mecanismos de evasión. Se investigaron los efectos inhibitorios de APPE contra la infección por H. pylori, y la vacuolación inducida por VacA. APPE disminuyó significativamente la vacuolación en células HeLa con un valor de IC50 de 450 g GAE / mL. APPE también mostró un efecto anti-adherente in vitro contra H. pylori. Se observó una inhibición significativa de la adhesión de H. pylori con una reducción del 20-60% para concentraciones de entre 0.250 y 5 mg GAE / mL. En un modelo a corto plazo de infección (ratones C57BL6 / J), dos niveles de dosis de APPE (150 y 300 mg / kg / día) mostraron un efecto inhibitorio sobre el asentamiento de H. pylori. Después de 7 días de cultivo, no fue posible recuperar bacterias con la morfología típica de H. pylori, tanto en los grupos tratados con APPE como en los controles no infectados. Paralelamente, el análisis por PCR de tiempo real de los estómagos de animales tratados con APPE, no mostró diferencias significativas con el control no infectado. Estos resultados concordaron con la visible reducción de la carga de H. pylori observada en las evaluaciones histológicas. Pese al corto plazo de interacción huésped-patógeno y el bajo índice de gastritis observado en los animales infectados, los polifenoles de APPE mostraron un efecto anti-inflamatorio sobre la gastritis asociada a la presencia de H. pylori, reduciendo los niveles de malondialdehído. En esta tesis se ha demostrado que APPE podría ejercer sus efectos anti-H. pylori mediante múltiples mecanismos. Así, los polifenoles de alto peso molecular inhibieron la actividad de la ureasa, el proceso de adhesión de las bacterias a la mucosa gástrica y la actividad de la toxina VacA. Por otro lado, las propiedades anti-H. pylori y atrapadoras de ERO fueron ligadas a la presencia de los polifenoles de bajo peso molecular. Como era de esperar, el efecto antioxidante de APPE y sus propiedades anti-VacA, probablemente cumplan un papel en la disminución del daño inflamatorio in vivo causados por H. pylori a la mucosa gástrica de los ratones infectados. En resumen, en este estudio se observó que APPE puede prevenir eficazmente las primeras etapas del proceso de colonización gástrica por H. pylori y suprimir algunas de sus consecuencias patológicas más relevantes como la inflamación.

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