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INSTITUTO DE INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS
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División Neurociencias

DEPARTAMENTO DE NEUROQUÍMICA

 

3- Flavonas naturales y protección neuronal. Relación entre la estructura molecular y mecanismos implicados en la sobrevida neuronal ante el daño oxidativo.

 

Responsables: MSc. Carolina Echeverry y Federico Dajas

 

Existe un creciente interés por el potencial neuroprotector de los flavonoides, como modelos estructurales para el diseño racional de nuevos fármacos capaces de prevenir la muerte celular por estrés oxidativo implicada en diversas enfermedades neurodegenerativas, tales como la Enfermedad de Parkinson, Esclerosis Lateral Amiotrófica, entre otras. Clásicamente los efectos beneficiosos de los flavonoides se han explicado por sus propiedades antioxidantes, particularmente como secuestradores de radicales libres. Sin embargo, actualmente se considera que esta propiedad no es suficiente para explicar la capacidad de protección celular de estos compuestos y se han descrito otros mecanismos de acción tales como: modulación enzimática, interacción con ciertos receptores, modulación de señales intracelulares que controlan la sobrevida, la muerte y la diferenciación celular. Dado que constituyen un grupo de compuestos naturales con gran diversidad estructural, permiten identificar sustituciones moleculares críticas relacionadas a las diferentes acciones biológicas que se han descrito. En este sentido, se han identificado las principales características estructurales que determinan la actividad secuestradora de radicales libres de los flavonoides (como en el caso de la quercetina que presenta sustituyentes dihidroxílicos en posiciones 3' y 4' en el anillo B, doble enlace entre los carbonos 2 y 3 y un grupo carbonilo en la posición 4). Sin embargo, escasos trabajos se han focalizado en estudios de relación estructura-actividad en sistemas celulares que involucren diferentes mecanismos en respuesta a un estímulo oxidativo. En este contexto, en colaboración con el Dr. Midiwo de la Universidad de Nairobi, Kenia y con el apoyo de la OPCW (Organization for the Prohibition of Chemical Weapons), hemos profundizado en el estudio de relación estructura-actividad evaluando la capacidad citoprotectora de 13 flavonas naturales (estructuralmente relacionadas con la quercetina) aisladas de plantas Keniatas en un modelo de daño oxidativo en cultivo primario de células granulares de cerebelo. Este estudio mostró que solo cuatro de las 13 flavonas evaluadas son neuroprotectoras, indicando la existencia de características estructurales específicas para esta acción (Echeverry y colab., 2010). En este paradigma experimental, donde las neuronas fueron precondicionadas con las flavonas durante 24 hs antes de la injuria oxidativa, son necesarias las sustituciones de grupos hidroxilos en C5 y C7 del anillo A y en la posición C3 del anillo C, mientras que los OH en el anillo B pueden variar. (Echeverry y colab., 2010). Estos resultados indican que los requerimientos estructurales para la protección neuronal difieren de los necesarios para la capacidad antioxidante. En nuestro modelo las flavonas estarían interaccionando con blancos intracelulares antes del momento de la injuria oxidativa, activando vías de señalización intracelular. Teniendo en cuenta estos antecedentes, nuestra línea de investigación se centra en el estudio de la relación estructura-actividad (SAR-structure-activity relationship) de flavonas sobre mecanismos implicados en la neuroprotección. El análisis de estas asociaciones de estructura- actividad contribuirá al diseño de nuevos compuestos destinados a prevenir, controlar o tratar patologías frecuentes que implican la existencia de muerte neuronal por EO. Para trabajar en este objetivo y basados en los resultados previos hemos seleccionado las siguientes flavonas:

 

-Flavonas neuroprotectoras: Quercetina (3,5,7,3’4’-pentahidroxiflavona), compuesto 8 (3,5,7,3’-tetrahidroxi-4’metoxiflavona, tamarixetina), compuesto 9 (3,5,7,4’-tetrahidroxi-3’metoxiflavona, isoramnetina) y compuesto 6 (3,5,7-trihidroxi-4’-metoxiflavona).

-Flavonas no neuroprotectoras: fisetina (3,3',4',7-tetrahidroxiflavona) y compuesto 4 (3,5-dihidroxi-7,4’-dimetoxiflavona).

Nos propusimos evaluar la acción de estas flavonas sobre diversos parámetros implicados en el estrés oxidativo celular como:

-Evaluación in vitro de la capacidad atrapadora de radicales libres de las flavonas. -Estudio de la biodisponibilidad intracelular y extracelular de las diferentes flavonas y de sus posibles metabolitos.

-Evaluación del efecto de las flavonas sobre parámetros bioquímicos implicados en el EO celular en el modelo de cultivo de granos de cerebelo, tales como: niveles intracelulares de radicales libres, modulación del glutatión, dosificación de los niveles de calcio intracelular, medición del pool de hierro libre intracelular, modulación de componentes implicados en la preservación de la homeostasis celular como la expresión en el núcleo del factor transcripcional Nrf2 y la expresión de Sirtuina 1.

-Realización de un estudio SAR entre las estructuras moleculares de las flavonas y los resultados obtenidos en el punto 1 y 3.

 

La culminación del proyecto contribuirá al diseño de una estuctura flavonoidea base para diseñar nuevos compuestos que puedan ser de utilidad en la prevención, control o tratamiento de patologías frecuentes que implican la existencia de muerte neuronal por estrés oxidativo con los que aún no se cuenta en los ámbitos asistenciales clínicos.

actualizado el 11-05-2012.