Extracción de antioxidantes de genotipos nativos de achiote (Bixa Orellana L.) y jitomate (Solanum lycopersicum L.) mediante métodos no convencionales y determinación de su actividad funcional in vitro e in vivo - Gómez Linton, Darío Rafael (Universidad Autónoma Metropolitana, 2020)
Los radicales libres (RL) son moléculas altamente reactivas, actuando como oxidantes en medios biológicos. La formación de RL y otras ERO es parte inevitable del metabolismo de los organismos aerobios y actualmente son parte integral para su correcto funcionamiento. El interés en su estudio se debe a su posible implicación en el desarrollo de algunas enfermedades crónico-degenerativas; en años recientes, también se incluye entre estas al envejecimiento. Debido a su importancia biológica, las ERO requieren de un control preciso y bien regulado, este control está dado por los sistemas antioxidantes endógenos y exógenos. Evidencia científica sugiere que intervenciones dietéticas capaces de aumentar los mecanismos de respuesta al estrés (ej. estrés oxidante) podrían ser eficaces para prevenir el desarrollo de enfermedades degenerativas y promover un envejecimiento más saludable. Esto se podría conseguir mediante el consumo de compuestos bioactivos presentes en plantas. Las semillas de achiote (Bixa orellana) contienen grandes cantidades de los carotenoides bixina y norbixina, además de ser la mayor fuente de δ-tocotrienol conocida. Por su parte, los frutos de jitomate (Solanum lycopersicum) de variedades rojas son ricos en licopeno, además de contener cantidades considerables de β-caroteno y ser una fuente rica de α-tocoferol. En este trabajo se estudiaron distintos métodos de obtención de extractos ricos en carotenoides y vitamina E de semillas de achiote y de frutos de jitomates nativos, con la finalidad de aprovechar estos materiales como fuente de compuestos bioactivos, pero utilizando métodos de extracción que disminuyan el impacto en el ambiente generado por este tipo de procesos. En línea con esto, y con la promoción de la salud de la población, se ensayaron solventes verdes para reemplazar a los solventes orgánicos comúnmente usados. Estos solventes verdes, además de ser biodegradables son más seguros para usuarios y consumidores. Adicionalmente, la funcionalidad de los extractos obtenidos se evaluó en el modelo de Caenorhabditis elegans, el cual es ampliamente utilizado con este fin. Dentro de los resultados se observó que la aplicación de sonicación por sonda es una herramienta que permite reducir el tiempo de extracción, la cantidad de solvente usado, y la cantidad de energía necesaria en comparación con los métodos de maceración, extracción con equipo Soxhlet o sonicación en baño, siendo así la tecnología más eficiente para la obtención de extractos de semillas de achiote, además de ser una tecnología sencilla de aplicar. Los solventes verdes que se probaron en este trabajo mostraron ser una opción viable para la obtención de los extractos funcionales, destacando al acetato de isopropilo.; Para la obtención de extractos de jitomate, la aplicación de enzimas digestivas, en combinación con la sonicación y el uso del solvente acetato de isopropilo generó los extractos con mayor actividad funcional a nivel in vitro y mayor contenido de compuestos funcionales. Los extractos así obtenidos, tanto de achiote como de jitomate, fueron probados en los nematodos. Se observó que los extractos fueron capaces de extender la vida del nematodo, así como incrementar su resistencia a estrés térmico, oxidante y por radiación UV en la cepa nativa de C. elegans. Estos efectos protectores no estuvieron relacionados con la disminución en la fertilidad ni con la restricción calórica. Además, en el caso de los extractos de achiote fueron dependientes de la vía de la insulina, pero independientes de la actividad de los factores de transcripción DAF-16, HSF-1 y SKN-1. Estos resultados sugieren que el extracto de achiote puede modular la resistencia a estrés y la longevidad de manera directa, posiblemente evitando el daño oxidante debido a su alto contenido de carotenoides y vitamina E, pero también mediante la interacción con los mecanismos reguladores de la respuesta endógenos, como la vía de señalización de insulina. Los extractos de jitomate mostraron capacidad para extender la vida y la resistencia al estrés en la cepa nativa, en la mutante MEV-1 y en mutantes de la vía de insulina de C. elegans, sin embargo, no tuvieron el mismo efecto en mutantes de los factores de transcripción DAF-16, HSF-1 y SKN-1. Este comportamiento, principalmente lo ocurrido con las mutantes, fue contrario a lo que ocurrió con los extractos de achiote. A pesar de que los compuesto presentes en los extractos de cada tipo de material estudiado pertenecían a las mismas familias (carotenoides y vitamina E), los efectos que se presentaron en los gusano (efectos observados en la cepa nativa) parecen estar mediados por distintos mecanismos entre sí (según los resultados observados en las pruebas sobre mutantes del nematodo). Estos resultados son interesantes debido a que en la literatura hay mucha información sobre la actividad antioxidante de carotenoides y vitamina E, sin embargo esta es mucho más relacionada con su actividad directa como neutralizadores de radicales libres que con su capacidad para modular las vías de señalización de respuesta a estrés. De esta forma, se aportaron evidencias de la capacidad de los extractos de achiote y jitomate nativo para reforzar las respuestas antiestrés del nematodo C. elegans; debido a la similitud inter-especie en las vías de señalización que intervienene en estos mecanismos de respuesta, es posible pensar que los resultados presentados en C. elegans pueden ser relevantes para mamíferos e incluso para seres humanos, con lo que se podría dar un nuevo uso a estos productos sub-valorados en nuestro país, además del efecto positivo que podría llegar a tener en la salud de la población.