II JORNADA “ACTUALIZACIÓN EN ALIMENTACIÓN Y SALUD” Murcia, octubre de 2004
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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. Lluís Arola Ferrer Universidad Rovira i Virgili de Tarragona Departamento de Bioquímica y Biotecnología
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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. II JORNADA “ACTUALIZACIÓN EN ALIMENTACIÓN Y SALUD” Murcia, octubre de 2004. Riesgo relativo. - PowerPoint PPT Presentation
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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. Lluís Arola FerrerUniversidad Rovira i Virgili de TarragonaDepartamento de Bioquímica y Biotecnología
EFECTO DEL CONSUMO DE BEBIDAS ALCOHÓLICAS
Consumiciones por semana
Rie
sgo
rela
tivo .
Mo r
tali d
a d to
tal
0,5
0,75
1
1,25
1,5
0 1-7 8-21 +21
Vino
Cerveza
Destilados
CONSUMO MODERADO:
Hombre: máximo 40 g etanol/día
Mujer: máximo 24 g etanol/día
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80
Ingesta de favonoides (mg/día)
% d
e m
orta
lidad
por
CH
D
INGESTA DE FLAVONOIDES Y MORTALIDAD CORONARIA
Gráfico según Hertog et al., Arch Intern. Med., 1995
UVA (pieles y semillas)
Raspón
Levaduras
Barricas de madera
ÁCIDOS FENÓLICOS: Benzoico, Cinámico
ESTILBENOS: Resveratrol20-40 mg/l
OLIGÓMEROS: Proantocianidinas
POLÍMEROS: Taninos condensados
MONÓMEROS: Catequina
FLAVONOLES: Quercetina
ANTOCIANINAS
FLAVANOLES
Tintos 1000 mg/lBlancos 50 mg /l
NO FLAVONOIDESNO FLAVONOIDES
FLAVONOIDESFLAVONOIDES
COMPUESTOS FENÓLICOSCOMPUESTOS FENÓLICOS
HOOH
HO H
H
Tansresveratrol
HOOH
HO
O
OR
Ácido gálico
OHOH
OH
OH
HO O
O
Quercetina
O-GlucosaOH
OCH3
OH
HO OCH3
O+
Malvidina-3-glucósido
OHOH
OH
OH
HO O
CATEQUINA, un monómero de favanol
OHOH
OH
OH
HO
OHOH
OH
OH
HO
O
O
PROCIANIDINA B1, dímero
OH
OH
OH
OH
OH
OHOH
OH
OH
OH
OH
OH
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
1 8 0
2 0 0
Flavonoles
Catequinas
Antocianinas
Vino tinto Vino blanco
Proantocianidinas
Ácidos benzoicos
Ácidos cinámicos
COMPOSICIÓN FENÓLICA DE LOS VINOS (mg/l)
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
A B
C
FLAVONOIDE
INHIBIDORES DE SISTEMAS
GENERADORES DE RADICALES(p. ej., xantina
oxidasa)
QUELANTES DE IONES
METALICOSFe 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
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
INTERACCIÓN CON RECEPTORES NUCLEARES
MODIFICACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA
INTERACCIÓN DE FLAVONOIDES CON PROTEÍNAS
INTERACCIÓN CON RECEPTORES CELULARES
CAMBIOS METABÓLICOS Y
FISIOLÓGICOS
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?
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.
Criterios OMS-98*
Alteración del
metabolismo
glucidico
HTA y/o TA > 140/90 mmHgIMC > 30 Kg/m2 y/o ICC > 0,90 (♂) o 0,85 (♀)
Intolerancia a la glucosaDiabetes mellitus
Glucemia basal: 110-125 mg/dl
Criterios NCEP-ATP III
Exploratorios
Resistencia a la insulinay/o
Analíticos
cHDL < 35 mg/dl (♂) < 39 mg/dl (♀) y/o TG > 150 mgl/dlMicroalbuminuria > 20 cg/min (o índice albúmina/creatinina > 20 mg/g)
TA > 130/85 mmHgPAbd > 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; 16:442-443**Executive summary of the Third Report of the NECP. ATP III. JAMA 2001; 285:2486-2497
CRITERIOS DIAGNÓSTICOS DEL SÍNDROME METABÓLICO
Isomaa, B.: Life Sciences, 73, 2395-2411, 2003
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, 1546-1551, 2003
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
• 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
85
105
125
145
165
185
d0 d4 d8 d12 d16 d20 d24 d28 d32 d36 d40 d44 d48 d52 d56
Días
% p
es
o i
nic
ial
Control HL HL+vino
PESO CORPORAL DE ANIMALES ALIMENTADOS CON DIETA HIPERLIPÍDICA
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
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)
0
50
100
150
200
250
control EP
mg d
L-1
*
TRIGLICÉRIDOS PLASMÁTICOS
Colesterol total
0
10
20
30
40
50
60
70
mg/
dl
Control EP
Colesterol-LDL
02468
1012141618
mg/
dl
Colesterol-HDL
26272829303132333435
mg/
dl*
DISTRIBUCIÓN DEL COLESTEROL PLASMÁTICO
• Small Heterodimer Partner (SHP) receptor nuclear, factor clave de la homeostasis lipidica a nivel transcripcional
• CYP7A1colesterol 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
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
150 M epicatequina150 M catequinaM extracto de procianidinas A (PM 1296)M extracto de procianidinas B (PM 1399)
METABOLISMO LIPIDICO EN ADIPOCITOS EN PRESENCIA DE FLAVONOIDES
GlicerolParámetros diversos
Células 3T3-L124 horas Medio
Células
0
2
4
6
8
10
0 5 10 15 20
Tiempo (horas)
mol
es g
lice
rol/
mg
prot
eína
CONTROL
EXTRACTO DE PROCIANIDINAS B
EXTRACTO DE PROCIANIDINAS A
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.
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
2,0
0 5 10 15 20 25
H89 (mol/L)
gly
ce
rol
rele
as
e v
s c
on
tro
l
1.0
2.0
1.5
a
a
bb
0
50
100
150
200
250
Control PE Epinephrine
pm
ol c
AM
P/ m
g p
rote
invs
control *
*
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
0
2
4
6
8
10
12
Epinephrine (nM)
gly
cero
l rele
ase
(vs
control)
Epinephrine
Epinephrine + PE
0.1 1 10 100 1000 10000
**
Effect of procyanidins on epinephrine-induced lipolysis. 3T3-L1 adipocytes were incubated for 15 hours with 0-1000 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
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?
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
-40-20
020406080
100120
BRL 49653 (nM)
% inhib
itio
n o
f P
E
induce
d g
lyce
rol re
lease
0.1 1 10 100 1000 10000
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 49653 for 15 hours. Data are expressed as % of PE-induced lipolysis. Values represents mean ± SEM.
El BRL 49653 anula el efecto lipolítico de las procianidinas, lo que indica que está mediado por el PPAR
Ctrl PE PE + BRL BRL
PP
AR
2 m
RN
A
bb
a
c
1.2
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
1.0
Procyanidin effects on PPAR2 mRNA levels. 3T3-L1 adipocytes were incubated for 15 hours with 100 µmol/L grape seed procyanidins extract (PE), 0.1 µmol/L BRL 49653 (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
mg TAG/mg prot : 0.5 ± 0.025 0.50 ± 0.036
Control Control PE BPE 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
• 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.
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
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
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 100 150 200 250 300
tiempo (min)
Glu
cosa
en
san
gre
(m
M)
control InsulinInsulin 1/10 Insulin 1/10 + VITAFLAVANVitaflavan
EFECTO HIPOGLUCEMIANTE DE LOS COMPUESTOS FENÓLICOS.
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
MW % monómeros % dímeros % oligómeros % oligómeros (3-4 unidades) (5-13 unidades)
EP 1399 21.3 17.4 41.3 20
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
CAPTACIÓN DE GLUCOSA POR CÉLULAS SENSIBLES A LA INSULINA
020406080
100120140160180
Control EP 0,15 mg/l EP 1,5 mg/l EP 15 mg/l
% d
el e
fect
o d
el c
on
tro
l
Captación de glucosa en miotubos L6E9
0
100
200
300
400
500
600
700
Ins 1uM +EP 0,15 +EP 1,5 +EP 15pmol
glu
c /m
g pr
ot.m
in
Incubación mixta con insulina y procianidinas en miotubos L6E9
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Control EP1,4mg/l
EP 14mg/l
EP 35mg/l
EP 70mg/l
EP 105mg/l
EP 140mg/l
% d
el e
fect
o d
el c
on
tro
l
Captación de glucosa en adipocitos 3T3-L1
Los compuestos fenólicos aumentan la captación de glucosa. En miotubos no existe efecto aditivo ni estimulador.
b d
-20
0
20
40
60
80
100
120
% d
el e
fect
o de
la in
sulin
a
Wort Ins
1 uM
Ins+Wort EP
15
mg/l
EP+Wort
ab
ab
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.
-20
0
20
40
60
80
100
120
% d
el e
fect
o de
la in
sulin
a
Wo
100
nM
Ins
100 nM
Ins+Wort EP
140 mg/L
EP+Wort
Captación de glucosa en adipocitos 3T3-L1
bd
MODIFICACIÓN DE LA CAPTACIÓN DE GLUCOSA
Estudio con wortmanina, inhibidor específico de la
enzima PI3K
ACTIVACIÓN Y TRANSLOCACIÓN DE GLUT-4 EN ADIPOCITOS 3T3-L1
ab
La adición de SB 203580 muestra una inhibición del 10% del transporte, sugiriendo que la activación del GLUT-4 está activada por compuestos fenólicos.
0
100
200
300
400
500
600
Control EP
100uM
Ins
100nM
SB
100uM
EP+SB Ins+SB
0
pmol
glu
c /m
g pr
ot.m
in ACTIVACIÓN GLUT-4
50 KDa50 KDa
c
bProporción de GLUT-4 en membrana
plasmática y endosomas
MP C MP EP MP INS
3,08 0,7 7,72 2,4 29,48 3,8
V C V EP V INS
96,92 0,7 92,28 2,4 70,52 3,8
Control EP Insulina Control EP Insulina Membrana plasmática Endosomas
GLUT-4GLUT-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
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
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
II JORNADA “ACTUALIZACIÓN EN ALIMENTACIÓN Y SALUD”
Muecia, octubre de 2004
LOS FLAVONOIDES DEL VINO COMO
AGENTES PROTECTORES DEL SÍNDROME METABÓLICO
Dr. Lluís Arola FerrerUniversidad Rovira i Virgili de TarragonaDepartamento de Bioquímica y Biotecnología
