Efecto de extractos de vegetales argentinos sobre el estado redox y neuroinmune en un modelo murino de cancer

Abstract

Antecedentes: el potencial nutricional y farmacológico de las plantas autóctonas argentinas ha sido poco estudiado. Sin embargo, es conocido que el consumo de sus extractos modifica la biodisponibilidad de fitoquímicos en diferentes tejidos, entre ellos el Sistema Nervioso Central (SNC), blanco de procesos patológicos asociados a oxidación e inflamación como el cáncer. Éste compromete al SNC de manera primaria y/o secundaria, ya sea por un proceso metastásico (síndrome neoplásico) y/o inmunoendocrino (síndrome paraneoplásico), respectivamente. Entre los potenciales neuroprotectores provenientes de extractos vegetales, los polifenoles constituyen el mayor grupo antioxidantes por su habilidad para atravesar la barrera hematoencefálica luego de la ingesta de infusiones. El objetivo principal fue determinar el efecto del consumo de extractos vegetales acuosos derivados de plantas nativas argentinas sobre el SNC de un modelo murino de cáncer, en función de su actividad redox y potencial inmunomodulador. La importancia del tema radica en desarrollar estrategias nutricionales para prevenir y tratar la disfunción neurológica con compuestos presentes en especies vegetales (dieta o formulaciones farmacológicas). Metodología: se identificaron y cuantificaron compuestos fenólicos (HPLC-DAD-MS) de tres especies vegetales nativas: Lantana grisebachii Stuck. (Verbenaceae), Aspidosperma quebracho-blanco Schltdl. (Apocynaceae) e Ilex paraguariensis A. St.-Hil. (Aquifoliaceae). Se realizó un ensayo in vitro en células gliales T98-G (humanas) y C6 (ratón), evaluando viabilidad celular, perfil de ácidos grasos y liberación de interleuquina 6 tras tratamientos con los fitoextractos. Se desarrolló un primer ensayo con ratones Balb/c sanos (n≥3) tratados por vía oral durante 30 días: 0 (control) ó 100 mg/Kg/día de extracto de L. grisebachii, A. quebracho-blanco o I. paraguariensis. En función de estos resultados, se realizó un segundo ensayo con ratones Balb/c inoculados con células LAC-1 (adenocarcinoma de pulmón), luego tratados por vía oral durante 21 días con 0 (control), 50 ó 100 mg/Kg/día de I. paraguariensis (n≥3). Se analizaron regiones encefálicas (telencéfalo, diencéfalo, cerebelo, mesencéfalo y tallo encefálico). Se determinaron por espectrofotometría: fenoles totales, peróxidos, actividad enzimática de γ-glutamiltranspeptidasa y superóxidos; por ELISA la concentración de factor de necrosis tumoral alfa e interleuquina 6, mientras que el perfil de ácidos grasos (en líneas celulares y regiones encefálicas) se determinó por cromatografía de gases. La biodisponibilidad de polifenoles en cerebro se determinó por HPLC-UV. Se analizó histopatología en telencéfalo (densidad celular, pérdida de mielina y apoptosis). Resultados: Se determinaron 21 compuestos fenólicos en L. grisebachii, principalmente iridoides, 31 compuestos en A. quebracho-blanco, en su mayoría derivados hidroxibenzoicos y 23 compuestos en I. paraguariensis, principalmente derivados del ácido cafeoil quínico, siendo abundante el ácido clorogénico. En el ensayo in vitro, L. grisebachii no se relacionó con la liberación de interleuquina 6, A. quebracho-blanco aumentó su liberación e I. paraguariensis produjo una disminución de esta citoquina, asociada a un aumento del ácido graso palmitoleico (ω-7). En el ensayo con ratones sanos, L. grisebachii y A. quebracho-blanco causaron desequilibrio fenólico y desencadenaron estrés oxidativo, mientras que I. paraguariensis mostró efectos redox diferenciales en las regiones encefálicas estudiadas, y el mejor perfil redox en encéfalo total. En el segundo ensayo murino, los ratones fueron inoculados con LAC-1. Se identificó ácido clorogénico y quercetina en las regiones del cerebro, hígado y tumor, de manera dependiente de la dosis de I. paraguariensis. El ácido clorogénico fue el principal compuesto encontrado en el cerebro, mientras que la quercetina se observó, en menor medida, en el diencéfalo. Ambos compuestos redujeron la interleuquina 6 en diencéfalo, dependiente de la dosis de I. paraguariensis con respecto al control (9% y 29%, respectivamente, p<0,05). La histología sugirió protección celular con menos apoptosis en áreas expuestas a ácido clorogénico. Esto avalado por la desmielinización observada en los cerebros de los ratones sin tratamiento (p<0,05). Conclusiones: los resultados mostraron un efecto neuroprotector de I. paraguariensis, lo cual es relevante dado que es una planta ampliamente consumida por la población mundial. Su actividad neuroprotectora tiene un potencial de salud relevante. Resulta relevante profundizar el estudio de I. paraguariensis para conocer la concentración adecuada y la biodisponibilidad de sus fitoquímicos potencialmente protectores en el SNC, reconocer sus efectos antioxidantes y antiinflamatorios y generar nuevas estrategias quimiopreventivas a partir de la ingesta masiva y frecuente de I. paraguariensis en la población argentina.

The nutritional and pharmacological potential of Argentine native plants has been studied very little. However, we already know that the consumption of its extracts modifies the bioavailability of phytochemicals in different tissues, among them—the Central Nervous System (CNS), which is a target of pathological processes associated with oxidation and inflammation such as cancer. These processes involve the CNS in a primary and/or secondary way: due to a metastatic process (neoplastic syndrome) and/or immunoendocrine (paraneoplastic syndrome), respectively. Among the neuroprotective potentials derived from plant extracts, polyphenols are the largest antioxidant group with their ability to cross the blood-brain barrierafter infusions. The main objective was to determine the effec to the consumptiono faqueous plant extracts derived from Argentine native plants on the CNS of a murine model of cancer. The effect would be determined by its redox activity and immunomodulatory potential. The importance of this topic lies in developing nutritional strategies to prevent and treat neurological dysfunction with compounds present in plant species (diet or pharmacological formulations). Methodology: phenolic compounds (HPLC-DAD-MS) were identified and quantified from three native plant species: Lantana grisebachii Stuck. (Verbenaceae), Aspidosperma quebracho-blanco Schltdl.(Apocynaceae) e Ilex paraguariensis A. St.-Hil. (Aquifoliaceae). An in vitro assay was carried out on glial cells T98-G (human) and C6 (mouse), evaluating cell viability, fatty acid profile and release of interleukin 6after treatments with phytoextracts. A first trial was developed with healthy Balb/c mice (n≥3) treated orally for 30 days: 0 (control) or 100 mg/Kg/day of L. grisebachii,A. quebracho-blancoorI. paraguariensis extract. Basedon these results, a second test was performed with Balb/c mice inoculated with LAC-1 cells (lung adenocarcinoma),then treated orally for 21 days with 0 (control), 50 or 100 mg/kg/day of I. paraguariensis(n≥3). Brain regions were analyzed (telencephalon, diencephalon, cerebellum, mesencephalon and brainstem). They were determined by spectrophotometry: total phenols, peroxides, γ-glutamyl transpeptidase, superoxide; Tumor necrosis factor alfa and interleukin 6 concentrations by ELISA, while the fatty acid profile (incelllines and encephalic regions)was determined by gaschromatography. The brain phenolic bioavailability was determined byHPLC-UV. Histopathology was analyzed in telencephalon (cell density, loss of myelin and apoptosis). We determined 21 phenolic compounds in L. grisebachii, mainly iridoids, 31 compounds in A. quebracho-blanco, mostly hydroxybenzoic derivatives and 23 compounds in I. paraguariensis, mainly derivatives of caffeoyl-quinic acid, with chlorogenic acid being abundant. In the invitro assay, L. grisebachii was not related to the interleukin 6 release, A. quebracho-blanco increased release interleukin 6 and I. paraguariensis produced a decrease in this cytokine, associated with an increase in palmitoleic fatty acid (ω-7). In healthy mice assay, L. grisebachiiand A. quebracho-blancocaused phenolic imbalance and triggered oxidative stress, while I. paraguariensisshowed differential redox effects in the brain regions studied, and the best redox profile in the total brain. In second murine assay, mice were inoculated with LAC-1. Chlorogenic acid and quercetinwere identified in brain regions, liver and tumor, in amanner dependent on the I. paraguariensisdose. Chlorogenic acidwas main compound found in brain, while quercetinwas observed, to a lesser extent, in diencephalon. Both compounds reduced interleukin 6 indiencephalon,dependentontheI. paraguariensis dose with respect to control (9% and 29%, respectively, p<0.05). Histology suggested cellular protection with less apoptosis in areas exposed to chlorogenic acid.This issupported by the demyelination observed in brains of mice without treatment (p<0.05). The results showed a neuroprotective effect of I. paraguariensis, which is relevant given that it is a plant widely consumed by world population. Its neuroprotective activity has a relevant health potential to amelliorate the harmful effects of cancer, transferable to the health field.In this way it is relevant to deepen th estudy of I. paraguariensis to know the adequate concentration and bioavailability of its potentially protective phytochemicals in the CNS, to recognize its anti-oxidant and anti-inflammatory effects and to generate new chemo preventive strategies from the massive and frequent ingestion of I. paraguariensis in the Argentine population.