Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
1. INTRODUCCIÓN 1.1 GENERALIDADES Desde 1990 más personas han muerto por enfermedades coronarias que por alguna otra causa. Se estima que 17 millones de personas mueren por enfermedades cardiovasculares al año en el mundo, particularmente por infartos cardiovasculares y cerebrales. Más del 60% de la población mundial con enfermedades coronarias pertenece a países desarrollados (WHO, 2005; Thom et al., 2006). En México, las enfermedades del corazón son la principal causa de defunción, siendo la aterosclerosis la causa más importante de enfermedades cardiacas, donde la elevada concentración sanguínea de colesterol juega un papel muy importante (Krieger, 1998; INEGI, 2006). En países desarrollados, al menos una tercera parte de las enfermedades cardiovasculares son atribuidas a factores de riesgo: uso de tabaco, uso de alcohol, presión alta, colesterol alto, diabetes y obesidad. Se ha encontrado que el uso del tabaco induce a enfermedades cardiovasculares al promover el daño al endotelio de vasos sanguíneos, incrementando las placas de colesterol (depósitos grasos en las arterias). Se estima que un 82% del incremento en la mortalidad en enfermedades coronarias ocurrirá en países desarrollados (WHO, 2005). A pesar de que el colesterol es necesario para realizar muchas funciones de nuestro organismo, estudios epidemiológicos y experimentales han demostrado que existe una fuerte correlación entre las concentraciones elevadas de colesterol en la sangre con la frecuencia de enfermedades cardiovasculares y de aterosclerosis en el hombre (Libby et al., 2000). El riesgo de aparición de una enfermedad cardiovascular por cifras elevadas de colesterol en sangre se ha relacionado con las LDL-colesterol (lipoproteínas de baja densidad) y HDL-colesterol (lipoproteínas de alta densidad). El riesgo de padecer aterosclerosis se incrementa con el aumento de la concentración de las LDL-colesterol, mientras que es inversamente proporcional a los niveles de HDL-colesterol (Krieger, 1998). 1 1.2 ESTRUCTURA QUÍMICA DEL COLESTEROL El colesterol es un lípido, que pertenece a los esteroles. En la figura 1 se muestra la molécula de colesterol, formada por 27 átomos de carbono, 46 de hidrógeno y uno de oxígeno, dispuestos en anillos unidos entre sí, tres anillos cíclicos hexagonales y uno pentagonal, una cadena lateral ramificada en la posición 17, con grupos metilo en las posiciones 10 y 13, y un doble enlace en la posición 5, además tiene un grupo hidroxilo en la posición 3 (Mathews et al., 2000). El único grupo polar del colesterol es el hidroxilo en tanto que los anillos, metilos y la cadena hidrocarbonada son los que le confieren a la molécula la propiedad hidrofóbica Figura 1. Estructura del colesterol 1.3 FUNCIONES FISIOLÓGICAS DEL COLESTEROL El colesterol es el principal esterol en los mamíferos incluyendo a los humanos, por lo tanto, existe en los alimentos de origen animal y se concentra en la fracción lipídica de los alimentos de este origen, tiene especial importancia principalmente para la formación de membranas, ya que la proporción entre colesterol y fosfolípidos de la membrana es importante para determinar la fluidez de las membranas celulares. El cuerpo también sintetiza su propio colesterol llamado colesterol endógeno, casi todo el colesterol endógeno que circula en las lipoproteínas del plasma se forma en el hígado, pero todas las células del cuerpo sintetizan al menos algo de colesterol 2 (Campbell y Farell, 2004). Aproximadamente, la mitad del colesterol del organismo se origina de su síntesis y el resto es proporcionado por una alimentación promedio; el hígado sintetiza más o menos 50% del total, el intestino cerca de 15% y la piel una gran proporción del resto (Murray et al., 1988). El uso no membranal más abundante del colesterol en el organismo es la formación de ácido cólico y el ácido quenodesoxicólico (ácidos biliares) en el hígado, éstos se conjugan con otras moléculas para formar sales biliares, lo que favorece la digestión y absorción de grasas. La biosíntesis de ácidos biliares es el principal destino metabólico del colesterol aunque, una pequeña cantidad de colesterol la utilizan: a) las glándulas suprarrenales para formar hormonas corticosuprarrenales; b) los ovarios para formar progesterona y estrógeno; c) los testículos para formar testosterona (Krieger, 1998; Devlin, 2002); y d) la piel para la formación de provitamina D (Krieger, 1998; Nelson y Cox, 2000). 1.4 BIOSÍNTESIS DEL COLESTEROL La biosíntesis de colesterol requiere una fuente considerable de átomos de carbono y una fuente reductora. Todos los átomos de carbono se derivan del acetato, la fuente reductora en forma de NADPH la proporciona principalmente la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa y la 6-fosfogluconato deshidrogenasa de la ruta de las pentosas fosfato (Devlin, 2002). La vía de biosíntesis del colesterol se realiza en el citosol y en el retículo endoplásmico, ésta ocurre en tres etapas (Figura 2). La primera etapa se refiere a la conversión de acetil CoA en el intermediario 3-hidroxi-3-metilglutaril CoA (HMG CoA), esta primera etapa de la reacción ocurre en el citosol. Dos moléculas de acetil CoA se condensan para formar acetoacetil CoA en una reacción catalizada por la acetoacetil CoA sintetasa, en el siguiente paso se introduce una tercera molécula de acetil CoA formando la HMG-CoA ésta reacción es catalizada por la HMG CoA sintetasa, la HMG CoA que se forma está presente en el citosol y es metabólicamente distinta de la que se forma en la mitocondria para síntesis de cuerpos cetónicos (Montgomery et al., 1996). La siguiente etapa de la síntesis de colesterol es la conversión de HMG CoA a 3 escualeno, en el primer paso, la HMG CoA se reduce a mevalonato, donde el grupo tioéster de la HMG CoA se convierte a alcohol utilizando 2 moléculas de NADPH, la reacción es catalizada por una importante enzima del retículo endoplásmico, la HMG CoA reductasa, ésta enzima cataliza la reacción que regula la biosíntesis del colesterol y se inhibe por altos niveles de colesterol. El papel central de la HMG CoA reductasa en la homeostasis del colesterol, ha sido evidenciado por la efectividad de una familia de fármacos denominados estatinas (lovastatina, pravastatina, fluvastatina, cerivastatina, atorvastatina, etc.), que inhiben la actividad de la HMG CoA reductasa, particularmente en el hígado y bajan el colesterol total del plasma hasta en un 50% (Devlin, 2002). Después, el mevalonato se convierte a escualeno a través de intermediarios activados, el mevalonato se activa mediante tres fosforilaciones sucesivas y una descarboxilación para dar isopentenilpirofosfato, luego una molécula se isomeriza a dimetilalil pirofosfato y se combina con otra molécula de isopentenil pirofosfato para dar geranil pirofosfato que reacciona con otra molécula más de isopentenil pirofosfato para dar farnesil pirofosfato, estas reacciones ocurren en el citosol. Posteriormente, la escualeno sintasa une dos moléculas de este último para dar preescualeno pirofosfato que sufre la eliminación del pirofosfato para dar el escualeno. Finalmente, en la tercera etapa se lleva a cabo la ciclización del escualeno a lanosterol y la conversión de lanosterol en colesterol, y esto ocurre en el retículo endoplásmico (Mathews et al., 2000). Figura 2. Biosíntesis del colesterol 4 1.5 LIPOPROTEÍNAS Y SU RELACIÓN CON EL COLESTEROL Los lípidos más abundantes del cuerpo humano son el colesterol, ésteres de colesterol, triacilglicéridos, fosfolípidos y ácidos grasos libres. Debido a que los lípidos son insolubles en agua, se requiere de proteínas especializadas para su transporte y distribución en los diferentes órganos y tejidos corporales, llamadas lipoproteínas. Se han descrito diversos tipos de lipoproteínas,cada una de ellas, desempeña funciones concretas en el transporte de lípidos. Estas lipoproteínas se clasifican en función de su densidad, determinada mediante centrifugación (Campbell y Farell, 2004). Las lipoproteínas de cada clase contienen apoproteínas características y poseen una composición química distintiva en proteínas, triacilgliceroles, colesterol libre, ésteres de colesterol y fosfolípidos. La clasificación de las lipoproteínas incluye: quilomicrones, lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), lipoproteínas de densidad intermedia (IDL), lipoproteínas de baja densidad (LDL) y lipoproteínas de alta densidad (HDL). En la figura 3, se muestra un esquema general de una lipoproteína. Figura 3. Estructura general de una lipoproteína. Modificado de Mckee y Mckee, 2003. Las lipoproteínas son partículas hidrosolubles parecidas a micelas que consisten de un núcleo no polar de triacilgliceroles y ésteres de colesterol, rodeados por una monocapa de fosfolípidos y colesterol. Las proteínas 5 específicas se encuentran incrustadas en la membrana lipídica (Voet y Voet, 2004). Todas las lipoproteínas comparten características estructurales comunes, especialmente una forma esférica que puede detectarse mediante microscopía electrónica (Montgomery et al.,1996; Mathews et al., 2000) (Figura 3). 1.6 TRANSPORTE DEL COLESTEROL Tras una ingesta de comida rica en grasas, el colesterol presente en la dieta se incorpora dentro de micelas (quilomicrones) que se forman en combinación con la bilis, producida en el hígado, almacenada en la vesícula biliar y secretada al intestino delgado en respuesta a alimento con contenido graso. Estas micelas contienen ácidos biliares conjugados (sales biliares), fosfolípidos y colesterol. Los ésteres de colesterol presentes en la comida son hidrolizados en las micelas por la colesterol esterasa, enzima secretada por el jugo pancreático. El colesterol entonces se absorbe por el intestino delgado donde se esterifican nuevamente, y es incorporado en las lipoproteínas llamadas quilomicrones (Horton et al., 2006), éstas son secretadas vía ducto linfo- torácico a la sangre y liberadas a los tejidos; este proceso es llamado ruta exógena de transporte lipídico, porque los lípidos provienen del exterior del organismo. La lipoproteín lipasa (LPL) actúa sobre los quilomicrones circulantes en sangre, principalmente sobre los triacilglicéridos, reduciendo la relación de triglicéridos: colesterol. Los quilomicrones remanentes son absorbidos por el hígado, donde los lípidos y las lipoproteínas se degradan (Figura 4). Figura 4. Transporte exógeno de lípidos. TG, triacilglicéridos; COL, colesterol; LPL, lipoproteín lipasa; AGL, ácidos grasos libres. Modificado de Montgomery et al., 1996. 6 Los lípidos absorbidos por el hígado, vía quilomicrones remanentes, son enzimáticamente digeridos y reensamblados dentro de nuevas partículas de lipoproteínas; además, el hígado sintetiza lípidos “de novo”. Éstos, se combinan con apoproteínas hepáticas y son secretados a la sangre como lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL). A través de la acción de la LPL sobre los triacilglicéridos, las VLDL nacientes se convierten a remanentes. Después de la liberación de los ácidos grasos a tejidos periféricos, muchas de las VLDL remanentes son recolectadas por el hígado; la liberación de colesterol y triacilglicéridos por las VLDL a tejidos extrahepáticos vía circulación sanguínea forma parte de la ruta endógena de transporte de lípidos (Figura 5). Los remanentes de las VLDL que no fueron absorbidos por el hígado sufren de nuevo una lipólisis convirtiéndose en lipoproteínas de densidad intermedia (IDL) que se transforman después en lipoproteínas de baja densidad (LDL). Una fracción significativa de IDL y LDL es captada por el hígado, sin embargo, aproximadamente el 60% de las LDL es recolectada por tejidos periféricos (Montgomery et al., 1996; Krieger, 1998). Figura 5. Transporte endógeno de lípidos. VLDL, lipoproteínas de muy baja densidad; IDL, lipoproteínas de densidad intermedia; TG, triacilglicéridos; COL, colesterol; LPL, lipoproteín lipasa; AGL, ácidos grasos libres. Modificado de Montgomery et al., 1996. Aunque todos los tejidos del organismo son capaces de sintetizar su propio colesterol, la incorporación de LDL es la forma preferente para abastecerse de 7 colesterol. La captación del colesterol de las LDL por las células, es mediante la acción de un receptor específico llamado receptor de LDL y el mecanismo por el cual sucede, se conoce en general como endocitosis mediada por el receptor. Los receptores están agrupados en una invaginación rica en clatrina, una proteína capaz de formar una estructura en forma de jaula. La endocitosis se lleva a cabo cuando las LDL se unen a su receptor, mediante el reconocimiento de la apoproteína B-100 por parte del receptor. La LDL se engloba y es captada por la célula (Figura 6). La membrana plasmática se fusiona en la proximidad del complejo LDL-receptor, y la invaginación se convierte en una vesícula endocítica. Varias de estas vesículas revestidas de clatrina se fusionan para formar un endosoma. El endosoma se fusiona entonces con un lisosoma, con lo que el complejo LDL-receptor se pone en contacto con las enzimas hidrolíticas del lisosoma. La apoproteína de las LDL se hidroliza en sus aminoácidos, y los ésteres de colesterol se hidrolizan para dar colesterol libre. El receptor se recicla, y vuelve a la membrana plasmática para captar más LDL. Figura 6. Participación de los receptores de LDL en la captación y metabolismo del colesterol. ACAT: colesterol acil transferasa, LDL: lipoproteína de baja densidad. Modificado de Mathews y Van Holde, 1998. 8 Gran parte del colesterol liberado se desplaza hacia el retículo endoplásmico liso, en donde se utiliza para la síntesis de las membranas. El colesterol internalizado, además ejerce algunos efectos reguladores, por medio de los cuales se controla la cantidad de colesterol que se internaliza en cada célula como: 1) la supresión de la síntesis endógena de colesterol por la HMG CoA reductasa. La inhibición farmacológica de esta enzima ha sido muy exitosa para disminuir los niveles plasmáticos de colesterol (Devlin, 2002), 2) la activación de la Acil Coenzima A: colesterol acil transferasa (ACAT), enzima que se encuentra en el reticulo endoplásmico rugoso y cataliza la formación intracelular de ésteres de colesterol y tienen un papel clave en el balance intracelular de colesterol, en la absorción intestinal de colesterol y en la secreción hepática de VLDL. Las moléculas que inhiben a esta enzima son un blanco terapéutico muy efectivo contra la aterosclerosis (Chang et al., 2006), 3) regulación del propio receptor de LDL, proceso que explica el por qué de una regulación tan exacta de las concentraciones intracelulares de colesterol (Mathews et al., 2000). Bajo circunstancias normales, el exceso de colesterol se puede acumular en las membranas de las células de tejidos extrahepáticos. Este colesterol puede ser regresado al hígado vía HDL, en un proceso llamado transporte reverso de colesterol. Las HDL adquieren el colesterol no esterificado (colesterol libre) de las células, y una enzima llamada lecitin-colesterol-aciltransferasa (LCAT) actúa sobre el colesterol en las HDL para formar ésteres de colesterol. Los ésteres de colesterol pueden ser transferidos de las HDL a las VLDL por la proteína que transfiere ésteres de colesterol (CETP) (Figura 7). Además, las HDL pueden proveer de colesterol a las glándulas productoras de hormonas esteroideas. 9 Figura 7. Transporte reverso de colesterol. CL, colesterol libre; EC, colesterol esterificado; LCAT, lecitin colesterol acil transferasa; CETP, proteína que transfiere esteres de colesterol.:LPL, lipoproteín lipasa. Modificado de Montgomery et al., 1996. 1.7 ELIMINACIÓN DE COLESTEROL Y CIRCULACIÓN ENTEROHEPÁTICA El humano no tiene la capacidad de degradar núcleos esteroideos, el colesterol y otros esteroides no pueden ser degradados a moléculas pequeñas, sino que, se convierten en derivados con mejores propiedades de solubilidad, permitiendo su excreción. El mecanismo más importante para la eliminación del colesterol es la síntesis de ácidos biliares que ocurre en el hígado. La conversión de colesterol a 7-α-hidroxicolesterol catalizada por la Colesterol 7- α-hidroxilasa, es el paso limitante en la síntesis de ácidos biliares, importantes componentes de la bilis, junto con el colesterol, los fosfolípidos y los pigmentos biliares (McKee y McKee, 2003). Así el colesterol hepático puede ser excretado en la bilis como ácido biliar o como colesterol libre, donde puede sufrir reabsorción por el hígado o bien ser excretado por heces. La mayoría de los ácidos biliares, secretados en el duodeno, se reabsorben en el íleon y vuelven al hígado para ser excretados de nuevo en la bilis, a este ciclo se le conoce como circulación enterohepática (Figura 8); el restante que no es absorbido, es excretado en heces (Mathews et al., 2000). Sobre el colesterol actúan las bacterias intestinales y se convierte a otro esterol neutro, antes de que éste sea excretado en heces. En humanos, los principales esteroles neutros en heces 10 son el coprostanol y la colestanona. Otro esterol neutro excretado en heces es el colestanol (Murray et al., 1988). La conversión de colesterol a ácidos biliares en hígado es la principal vía de mayor eliminación de colesterol, la estimulación de este proceso da como resultado respuestas adaptativas que promueven la síntesis de colesterol hepático y la endocitosis mediada por receptor de LDL, induciendo a la reducción de LDL colesterol en plasma, esto ha mostrado ser benéfico en la prevención de enfermedades del corazón (Gälman et al., 2003). Por otro lado, la inhibición de la Colesterol 7-α-hidroxilasa está relacionada con la aterosclerosis y padecimientos de cálculos biliares (Soudi et al., 1998). Figura 8. Circulación enterohepática de ácidos biliares (AB) y colesterol (C). Modificado de Newshole y Leech, 1983. 1.8 ENFERMEDADES NO GENÉTICAS CAUSADAS POR LA HIPERCOLESTEROLEMIA ATEROSCLEROSIS La aterosclerosis es el proceso patológico causado por la acumulación de colesterol en la pared de una arteria, donde éstas se obstruyen en mayor o menor grado por la formación de depósitos de placas de colesterol, lo cual 11 conduce a infartos cardiacos y cerebrales. La hipercolesterolemia es uno de los principales factores de riesgo para la aterosclerosis (Montgomery et al., 1996). En la formación de placas ateroscleróticas, el cual es un proceso progresivo, degenerativo, participan además, células del músculo liso, macrófagos y varios restos de células. Como los macrófagos se llenan con lípidos (predominantemente colesterol y ésteres de colesterol derivados de depósitos de LDL), éstos toman apariencia espumosa, de ahí el nombre de células espumosas (Figura 9) se secretan factores que aumentan la proliferación de células musculares. Finalmente, las placas ateroscleróticas pueden calcificar y sobresalir suficientemente dentro de la arteria impidiendo el flujo sanguíneo (McKee y McKee, 2003). Figura 9. Corte de una arteria con aterosclerosis (Internet 1) COLELITIASIS La presencia de cálculos biliares es llamada colelitiasis. La mayoría de las piedras que se forman en adultos son predominantemente de colesterol. El colesterol es solubilizado en la bilis por asociaciones moleculares con sales biliares y fosfatidilcolina para su transporte por el tracto biliar, la cantidad de colesterol que puede estar en estos agregados micelares depende de la cantidad de sales biliares y fosfatidilcolina, así como de la cantidad de agua contenida en la bilis. Una composición anormal de bilis secretada por el hígado 12 puede causar cristalización del colesterol y formación de piedras, por lo tanto la cristalización del colesterol es resultado de que la bilis es incapaz de solubilizar todo el colesterol (Montgomery et al., 1996). 1.9 TRATAMIENTOS CONTRA LA HIPERCOLESTEROLEMIA Como la hipercolesterolemia implica básicamente un incremento de las LDL-colesterol, se han buscado y diseñado moléculas con actividad hipocolesterolemiante con la finalidad de que causen una disminución de las LDL-colesterol en la sangre, dentro de ellos están: a) los inhibidores naturales y sintéticos de la HMG-CoA reductasa, las estatinas, que reducen las concentraciones de LDL-colesterol (Istvan y Deisenhofer, 2001), b) los secuestrantes de ácidos biliares, como colestipol y colestiramina, que impiden la reabsorción de las sales biliares al combinarse con ellas, incrementando así su pérdida fecal (Benson, et al., 1993), c) la niacina, que es el agente más potente para incrementar los niveles de HDL (Piepho, 2000), d) los fibratos, que ejercen parte de su efecto hipolipidémico por el desvío de la utilización de ácidos grasos libres en el hígado de las vías de esterificación a las de oxidación, reduciendo así la secreción hepática de triacilgliceroles y colesterol en las VLDL (Murray et al., 1988; Denke, 2004). Por otra parte, la inhibición intracelular en la esterificación del colesterol en los macrófagos, como una manera de prevenir la acumulación de ésteres de colesterol en las arterias, ha sido considerada por la comunidad científica como una estrategia con gran potencial aunque se han obtenido resultados contradictorios. Actualmente, existen datos que sugieren que una estrategia para el tratamiento de enfermedades del corazón relacionadas con la hipercolesterolemia, puede ser la inhibición específica de la ACAT-2 (Rudel et al., 2005). Pero, a pesar de que se han diseñado y probado una gran cantidad de compuestos hipocolesterolemiantes, algunos de los cuales han dado resultados alentadores, el problema de la aterosclerosis aún no ha sido resuelto. 13 1.10 α-ASARONA Dentro de los compuestos probados con la finalidad de obtener una buena actividad hipocolesterolemiante, se encuentra la α-asarona (Figura 10a). En estudios realizados en el Laboratorio de Enzimología del Departamento de Bioquímica, se obtuvieron los siguientes resultados cuando se probó a la α- asarona en ratas macho con una dieta hipercolesterolémica: el colesterol total se redujo en un 30%, las LDL-colesterol se redujeron en un 74.7%, la concentración de colesterol biliar se redujo en 29.1%, la concentración de ácidos biliares aumentó en 8%, el flujo biliar aumentó en 70.4%, las secreciones de colesterol y de ácidos biliares aumentaron en un 56 y 93% respectivamente, además de que el índice de saturación de colesterol se redujo (Rodríguez-Páez et al., 2003). Todo esto, hace a esta molécula, excelente contra la hipercolesterolemia, aunque su uso farmacológico, se ha restringido por la toxicidad que presenta (Chamorro et al., 1993; Chamorro et al., 1994; Hasheminejad y Caldwell, 1994). Por otro lado, se han probado varios análogos de la α-asarona con la finalidad de mejorar el efecto hipocolesterolemiante (Aquino, 2003; Calvo, 2003; Orduña, 2003; Jiménez, 2004) y disminuir su toxicidad, pero aún no se ha logrado este objetivo. El ácido 2,4,5-trimetoxicinámico (Figura 10b) es el producto metabólico principal de la α-asarona, que podría ser empleado en la clínica, por no presentar efectos tóxicos como la α-asarona (Hasheminejad y Caldwell, 1994). Al llevar a cabo el desarrollo experimental en ratas macho con dieta hipercolesterolémica, el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico redujo el colesterol total en un 24.5 %, las LDL-colesterol se redujeron en un 73.3%, se redujo elcolesterol biliar en un 26.6%, los ácidos biliares se redujeron en un 16.6%, aumentó en un 30% el flujo biliar y la secreción de colesterol y ácidos biliares aumentaron en un 15 y 54.5%, respectivamente (Antúnez, 2001). Por lo que se demostró que el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico presenta propiedades farmacológicas semejantes a la α-asarona. 14 Sin embargo, a pesar de la toxicidad de la α-asarona, en el Laboratorio de Enzimología del Departamento de Bioquímica de esta Escuela, tenemos interés en dilucidar el mecanismo de acción hipocolesterolemiante de la α-asarona y su principal metabolito, el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico, ya que nos ayudaría a entender mejor los diferentes procesos que afecta la α-asarona, en el metabolismo del colesterol, lo que a su vez nos permitiría, tomando a la α- asarona como molécula guía, desarrollar nuevas moléculas hipocolesterolemiantes con blancos de acción muy definidos. Una primera aproximación a este planteamiento ya se ha iniciado, puesto que en estudios in vitro se ha encontrado que la α-asarona es un inhibidor competitivo de la HMG CoA reductasa de hígado de rata (Chávez, 2004). No obstante, es necesario profundizar en ello para proponer un mecanismo de acción coherente con todos los procesos metabólicos en los que aparentemente participa la α-asarona y que tiene como resultado el efecto hipocolesterolemiante. COOH H3CO H3CO OCH3 CH3H3CO H3CO OCH3 (a) (b) Figura 10. Estructura molecular de la α-asarona (a) y del ácido 2,4,5- trimetoxicinámico (b). 15 2. JUSTIFICACIÓN Los estudios epidemiológicos indican que, en México se ha incrementado la mortalidad por enfermedades cardiovasculares de manera importante, convirtiéndose en la primera causa de defunción (INEGI, 2006) y que la ateroclerosis derivada de la hipercolesterolemia es la tercera causa de enfermedades cardiovasculares en todo el mundo (WHO, 2005) de tal manera que la hipercolesterolemia se ha convertido en un problema de salud pública. La progresión de las placas ateroscleróticas en las arterias depende principalmente de la hipercolesterolemia, básicamente por un incremento en la concentración de las LDL-colesterol en sangre, además se ha considerado que las HDL-colesterol tienen propiedades antiaterogénicas. Por lo tanto, el objetivo principal en el diseño de fármacos hipocolesterolemiantes es tratar de que estos compuestos causen disminución de las LDL-colesterol en sangre, ya que son éstas las verdaderamente aterogénicas, y que no se afecte la concentración de las HDL- colesterol, debido al beneficio que se obtiene de ellas. Sin embargo a pesar de los esfuerzos por obtener fármacos con actividad hipocolesterolemiante, el problema de la aterosclerosis aún no se ha resuelto. Es por esto que en el Laboratorio de Enzimología del Departamento de Bioquímica de la ENCB del IPN se ha intensificado la investigación en esta área. 16 3. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Dilucidar el posible mecanismo de acción hipocolesterolemiante de la α- asarona y su principal producto metabólico, el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico (TMC) in vitro e in vivo, a través de sus efectos sobre el metabolismo hepático del colesterol. OBJETIVOS PARTICULARES 1) Estandarizar y determinar la actividad de la ACAT-2 (Acil Coenzima A: colesterol acil transferasa 2) de hígado de rata en ausencia y presencia de la α-asarona y el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico, in vitro e in vivo. 2) Estandarizar y determinar la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa de hígado de rata en ausencia y presencia de la α-asarona y el ácido 2,4,5- trimetoxicinámico in vitro e in vivo. 3) Determinar la actividad de la HMG CoA (Hidroxi-metilglutaril coenzima A) reductasa de hígado de rata en ausencia y presencia de la α-asarona y el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico in vitro e in vivo. 17 4. MATERIALES Y MÉTODOS 4.1 REACTIVOS HMGCoA-14C (57.7 mCi/mmol), Oleoil CoA [ Oleoil-1-14C] (53 mCi/mmol), 4- 14C-colesterol (56.30 mCi/mmol) se obtuvieron de NEN-DUPONT. Colesterol, DL-3-hidroxi-3-metilglutaril CoA, colesteril oleato, oleoil CoA, 2,6-di-ter-butil-4- metilfenol (hidroxitolueno butilado), 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina, tiloxapol (Tritón WR-1339) glucosa-6-fosfato deshidrogenada, α-asarona y el TMC, se obtuvieron de Sigma-Aldrich Chemical Company. La resina Bio-Rex® resina 5, fue obtenida de Bio-Rad Laboratories. Las placas de aluminio cubiertas de sílica gel 60F254 se obtuvieron de Merck. Las columnas de sílica Sep-Pak® (500 mg) fueron de Waters. El líquido de centelleo ACS II de Amersham. Todos los demás reactivos que se utilizaron fueron de grado analítico. 4.2 MATERIAL BIOLÓGICO Ratas macho Wistar de 350 a 400 g de peso fueron colocadas en cámaras de 40 x 60 x 20 (5 ratas por cámara) y a temperatura ambiente. El alimento y agua fueron ad limitum. 18 MÉTODOS 4.3 PROCEDIMIENTO GENERAL 4.3.a Experimentos in vivo: Se formaron tres lotes de 15 ratas macho, que se alimentaron con una dieta hipercolesterolémica ad lubitum, (Poplawsky et al., 2000), por 7 días. Un lote fue el control, al que se le administró el vehículo, una solución de bicarbonato de sodio al 8%, otro lote fue tratado durante 7 días con α-asarona a una dosis de 80 mg/kg de peso y el último lote fue tratado durante 7 días con TMC a una dosis de 80 mg/kg, todas las soluciones fueron administradas por vía subcutánea. Al término del tratamiento, se extrajeron los hígados y se obtuvieron los microsomas que se guardaron en congelación a -82 ºC hasta su análisis posterior. 4.3.b Experimentos in vitro: Se extrajeron hígados de ratas macho sanas y se obtuvieron los microsomas que se guardaron en congelación a -82 ºC hasta su uso. En los microsomas se midieron las actividades de HMG CoA reductasa, ACAT-2 y Colesterol 7-α-hidroxilasa en presencia y ausencia de α-asarona y ácido 2,4,5-trimetoxicinámico. 4.3.c Preparación del alimento hiperlipidémico: Se molieron nutricubos (alimento estándar para roedor) y con base a la siguiente formulación, se mezclaron todos los ingredientes (Poplawsky et al., 2000): Formulación para 1 kg de alimento Componentes Cantidad (g) Nutricubos molidos 938 Colesterol 10 Colato 2 Aceite de oliva 50 19 Con ayuda de agua bidestilada se preparó una masa homogénea con la cual se formaron canicas de 2.5 cm de diámetro, las cuales se dejaron secar sobre una charola de aluminio por un lapso de 3-4 días, pasado este tiempo el alimento hiperlipidémico estuvo listo para servir de alimento a las ratas macho. 4.3.d Obtención de microsomas. Después de que los animales se sacrificaron, se extrajeron los hígados e inmediatamente se colocaron y se homogeneizaron en regulador A (regulador de fosfatos 0.04 M, pH 7.2, con sacarosa 0.1 M, KCl 0.05 M, EDTA 0.03 M), se emplearon 2 mL de regulador por gramo de hígado. La homogeneización se realizó en un homogeneizador eléctrico modelo GKH-GT motor control, marca Glas Col. El homogeneizado resultante se centrifugó en una centrifuga modelo RC- 5B, marca Sorvall® DUPONT Instruments a 10,000 g por 10 min, posteriormente el sobrenadante se centrifugó nuevamente a 100,000 g por 60 min en una ultracentrífuga modelo L8-M, marca Beckman. El sobrenadante se decantó, eliminándose el material lipídico. Los microsomas se lavaron por resuspensión del sedimento en el regulador A y se centrifugó a 100,000 g por 45 min. Todo el procedimiento para la obtención de los microsomas se realizó a 4°C. El paquete microsomal lavado se congeló lentamente y se mantuvo hasta su análisis posterior en un congelador de - 86ºC de la marca Forma Scientific. Antes de usar los microsomas, se resuspendieron en 250 µL del regulador B (Regulador A + 10 mM de ditiotreitol) y se determinó laconcentración de proteínas por el método de Bradford y las actividades enzimáticas correspondientes. 4.3.e Determinación de proteínas por el método de Bradford. Reactivo de Bradford. Se disolvieron 100 mg de azul de Coomassie G250 en 50 mL de etanol al 95% y se adicionaron 100 mL de ácido fosfórico al 85%. Esta solución concentrada se diluyó en 0.8 L con agua destilada y con filtró en papel Whatman No. 2 20 Procedimiento: 1.-A siete tubos de 16 X 150 mm, se les colocaron las siguientes cantidades de una solución de 0.3 mg/mL de albúmina sérica bovina (ABS): 0.0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 y 0.5 mL respectivamente, por duplicado. 2.- A otros tubos se les adicionaron 5 µL de una solución diluida 1:2 de las muestras de microsomas de las ratas. 3.-Se adicionó agua a cada uno de los tubos del paso 1 y 2 hasta llevarlos a un volumen final de 1 mL. 4.- Se adicionaron 4 mL del reactivo de Bradford a cada tubo y se agitó. 5.-Después de 15 min a 1 hora se leyeron las absorbancias de las muestras en un espectrofotómetro a 595 nm y se determinó la concentración de proteína microsomal de las muestras, utilizando la curva tipo preparada. 4.4 DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LA HIDROXI-METILGLUTARIL COENZIMA A REDUCTASA (HMG CoA REDUCTASA) (Alberts et al., 1980; Edwards et al., 1979). 4.4.a Medición de la actividad de la HMG CoA reductasa. Se descongeló la preparación microsomal. Una vez descongelada se activó a 37°C durante 30 min. Se preparó la mezcla de reacción que contenía en 100 μL: regulador de fosfatos 0.14 M, pH 6.8; KCl 0.18 M, EDTA 3.5 mM, pH 7; ditiotreitol 10 Mm, albúmina sérica bovina a una concentración final de 0.1 mg/mL, DL- HMG CoA- 14C 0.04 µCi; 50 µM de HMG CoA, y 30 µL de la preparación enzimática. Se preincubó esta mezcla 5 min a 37°C. La reacción se inició con la adición de 0.2 mM de NADPH, se incubó 60 min a 37°C. La reacción de detuvo con la adición de 20 µL de HCl 5 M. Se incubó 30 min más a 37°C, se eliminó la proteína precipitada por centrifugación a 10,000 g por 15 min, en una microcentrifuga 21 modelo Micro Centaur, marca Sanyo, se pasó el sobrenadante por una columna de 0.5 X 5 cm de resina Bio-Rex, previamente equilibrada con agua desionizada. Se eluyó con agua desionizada y se colectaron los primeros 3 mL a los que se les adicionaron 15 mL de líquido de centelleo ACS II. Se leyó la radiactividad asociada a las fracciones colectadas que contienen el producto de la reacción enzimática (mevalonato), en un contador de centelleo líquido Beckman modelo LS6500. Una unidad de HMG CoA reductasa es la cantidad de enzima que produce un pmol de mevalonato por min, bajo las condiciones experimentales. Para la determinación de la actividad HMG CoA reductasa in vitro, los compuestos α-asarona y TMC se disolvieron en dimetilsulfóxido al 80% y se probaron diversas concentraciones de los compuestos mencionados para obtener la cinética correspondiente. Se utilizó un control positivo conteniendo dimetilsulfóxido al 80%. 4.4.b Fundamento de la reacción: La determinación de la actividad se basa en la cuantificación del producto marcado con 14C, mevalonato, que se forma de la reacción catalizada por la HMG CoA reductasa, que utiliza HMG CoA marcada con 14C y NADPH como sustratos. La reacción es la siguiente: C SCoA O CH2 C CH2 COOH HO CH3 H2C OH CH2 C CH2 COOH HO CH3 * * + 2 NADPH + CoA SH + 2 NADP Hidroxi-metilglutaril Co A reductasa Hidroxi-metilglutaril Co A Mevalonato 22 4.5 DETERMINACIÓN DE ACIL COENZIMA A: COLESTEROL ACIL TRANSFERASA (ACAT) (Ligeramente modificada de Gillett y Owen, 1992). 4.5.a Reactivos: a. Regulador de fosfatos de potasio 0.1 M, pH 7.4 con glutatión reducido 1 mM. b. Albúmina sérica bovina: 20 mg/mL en el regulador de fosfatos. c. Solución madre de colesterol/Tritón WR-1339: 33.4 mg de colesterol y 1 g de tritón WR-1339 en 10 mL de acetona. d. Solución de trabajo de colesterol/Tritón WR.1339. Esta solución se preparó diariamente para 10 determinaciones. Se adicionó 1 mL de regulador (a) a un tubo con tapón de rosca, se pesó y calentó a 60°C. La solución (c) se calentó a 60ºC para asegurar que el colesterol se disolviera. Se adicionaron 60 µL de la solución (c) al regulador (a), gota a gota mientras se agitaba en un “vortex”. Se eliminó la acetona por calentamiento en baño maría a 50-55ºC. Se volvió a pesar el tubo para calcular la cantidad de agua perdida; se reemplazó adicionando agua, gota a gota, mientras se agitaba en un “vortex”. La solución resultante fue transparente (soluciones turbias daban resultados falsos negativos por lo que se descartaron) y cada mL contenía 520 nmoles de colesterol y 6 mg de Tritón WR-1339. e. 1-14C-oleoil Co A (5000 dpm/nmol): 1 mM en regulador de fosfato de potasio 0.01M, pH 6.0. Se diluyó la oleoil CoA marcada (50-60 µCi/µmol almacenada en atmósfera de nitrógeno a –80°C para evitar su descomposición) con oleoil CoA no marcada, justo antes de usar. 4.5.b Determinación de la actividad de ACAT-2. A cada tubo con tapón de rosca, se adicionó 200-300 µg de proteína microsomal, 50 µL de albúmina bovina y 100 µL de la solución de trabajo de colesterol/TritónWR-1339. Se completó a 0.18 mL con el regulador de fosfatos (solución a) y los tubos se preincubaron a 37°C por 30 min. Se inició la reacción y se adicionó, a intervalos de 15 seg, 20 µL de 14C-oleoil CoA a cada tubo y se mezcló. Después de exactamente 10 min, se detuvo la reacción en el primer tubo con la adición de 4 23 mL de la mezcla cloroformo-metanol (2:1, v/v) conteniendo 40 µg de colesteril- oleato como acarreador. Éste último procedimiento se repitió a intervalos de 15 seg para los otros tubos. Se adicionaron 0.8 mL de agua, se mezcló y centrifugó en una centrifuga analítica marca Clay Adams a 4000 g por 15 min para separar y clarificar las fases clorofórmica y acuosa. Se eliminó la fase superior y las proteínas desnaturalizadas de la interfase por aspiración. Los ésteres de 14C-colesterol se separaron de la fase inferior por cromatografía en capa fina, después de concentrar casi a sequedad en baño María a 50-55°C. Se utilizaron placas de aluminio cubiertas de sílica gel G de 10 X 20 cm. Cada placa se dividió en 10 carriles. El solvente se preparó aproximadamente una hora antes del desarrollo cromatográfico, que es una mezcla de hexano: éter dietílico: ácido acético, 90:20:1 (v/v/v). Se desarrolló hasta 1 cm del tope de la placa. Después, se secó por 5 min aproximadamente, y se reveló con yodo. Las posiciones de los ésteres de colesterol y colesterol libre se marcaron por comparación con estándares. Los valores de Rf fueron 0.80 y 0.15, respectivamente. Se dejó sublimar el yodo. Cada mancha se cortó con tijeras y se transfirió a viales a los que se les adicionó 15 mL de líquido de centelleo ACS II. Se agitó y se midió la radiactividad de los ésteres de colesterol. La actividad de la ACAT-2 se expresó como pmol de oleato de colesterilo formado por min por mg de proteína. Para la determinación de la actividad ACAT-2 in vitro, los compuestos α- asarona y TMC se disolvieron en dimetilsulfóxido al 80% y se probaron diversas concentraciones de los compuestos mencionados para obtener la cinética correspondiente. Se utilizó un control positivo conteniendo dimetilsulfóxido al 80%. 4.5.c Fundamento de la reacción: La determinación se basa en la cuantificación de ésteres de colesterol marcados radiactivamente con 14C, que se forman en la reacción enzimática catalizada por la ACAT-2 presente en los microsomas y que utiliza como sustratos el colesterol y la oleoil CoA marcada con 14C. El producto de la reacción se separa por cromatografía en placa fina y se cuantifica en un contador de centelleo líquido. 24HO O H3C (CH2)7 HC CH (CH2)7 C SCoA O H3C (CH2)7 HC CH (CH2)7 C O Acil Coenzima A: colesterol Acil transferasa Colesterol Oleoil colesterol * * Coenzima A Oleoil CoA 4.6 DETERMINACIÓN DE COLESTEROL 7-α-HIDROXILASA (Ligeramente modificada de Van Patten et al., 2001; De Caprio, et al., 1992). 4.6.a Medición de la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa. La mezcla de reacción contenía en un volumen final de 0.5 mL, regulador de fosfatos de potasio 100 mM, pH 7.4, EDTA 0.1 mM, ditiotreitol 5 mM, nicotinamida 30 mM, 300-400 µg de proteína microsomal. Por separado, se preparó una solución que contuvo 150.4 nmol de 4-14C-colesterol y 265.1 nmol de colesterol no marcado solubilizado en 160 µL de 2-hidroxipropil-ß-ciclodextrina al 45% (peso/volumen). Una muestra (10 μL de la solución previamente preparada: 26 nmol de colesterol, 52 μmol/L, 9% de 2-hidroxipropil-ß-ciclodextrina, concentración final) se adicionó a cada ensayo enzimático. La reacción se inició por la adición de un sistema generador de NADPH (NADP 3.4 mM, glucosa-6-fosfato 30 mM, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa 0.3 U) y se incubó por 15 min a 37°C. La reacción se detuvo por la adición de 0.5 mL de KOH 1 N conteniendo 5 µg de hidroxitolueno butilado. Se saponificó a 37°C por una hora y se extrajeron los esteroles dos veces con 3 mL de n-hexano. Los extractos se evaporaron a sequedad en baño maría entre 50-55ºC. El residuo se disolvió en 0.3 mL de n-hexano:2-propanol (97:3, vol/vol) y se aplicó sobre una columna de sílica (500 mg, Waters). Después de lavar la columna con 1 mL de n-hexano, seguido por 4 mL de n-hexano:2-propanol (97:3, vol/vol), se eluyó 7-α- 25 hidroxicolesterol con 3 mL de n-hexano:2-propanol (80:20, vol/vol) y posteriormente se separó por cromatografía en placa fina, en placas de sílica gel, con éter dietílico como solvente de desarrollo cromatográfico y se cuantificó en un contador de centelleo líquido Beckman modelo LS6500. El valor de Rf para 7-α-hidroxicolesterol fue de 0.7. La actividad de la Colesterol 7- α-hidroxilasa se expresó como pmol de 7-α-hidroxicolesterol formado por min por mg de proteína. Para la determinación de la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa in vitro, los compuestos α-asarona y TMC se disolvieron en dimetilsulfóxido al 80%, y se probaron diversas concentraciones de los compuestos mencionados para obtener la cinética correspondiente. Se utilizó un control positivo conteniendo dimetilsulfóxido al 80%. 4.6. b Fundamento de la reacción: El colesterol marcado con 14C es hidroxilado en el carbono 7 por la Colesterol 7-α-hidroxilasa. El producto, 7-α-hidroxicolesterol, se obtiene en la fracción 80:20 (hexano:2-propanol) y se separa por cromatografía en placa fina. La reacción es la siguiente: HO HO OH NADP NADPH ** Colesterol 7-α-hidroxilasa Colesterol 7-α-hidroxicolesterol 26 4.7 ANÁLISIS ESTADÍSTICO La evaluación estadística se realizó con el programa Sigma Stat®. Los datos se trataron por un análisis de varianza de una cola (ANOVA). La significancia de las medias se determinó por el método de Holm-Sidak. El valor aceptado de p fue <0.05. 27 5. RESULTADOS 5.1 DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LA HMG CoA REDUCTASA 5.1.a In vitro Se determinó el efecto del ácido 2,4,5-trimetoxicinámico y de la α- asarona sobre la actividad de la HMG CoA reductasa de microsomas hepáticos de ratas macho alimentadas con una dieta estándar. Los resultados se muestran en la figura 10 y en la Tabla 1. Se observa que la α-asarona inhibe a la HMG CoA reductasa, con una IC50 de 3.22 mM, como ya se había encontrado previamente (Rodríguez-Páez et al., 2003); también se encontró que el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico, inhibe a la reductasa, con una IC50 de 69.8 mM, es decir, aproximadamente 22 veces menos que la α-asarona, resultado que también se había obtenido en un estudio anterior (Antúnez, 2001). 5.1.b In vivo Se determinó la actividad de la HMG CoA reductasa de microsomas hepáticos de ratas hipercolesterolémicosque estuvieron sometidas a los tratamientos con el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico y con la α-asarona, obteniéndose para las ratas testigo 3.8 + 0.59 pmol mevalonato/min/mg proteína, mientras que para las ratas tratadas con el TMC fue de 3.43+0.43 pmol mevalonato/min/mg proteína y para las ratas tratadas con α-asarona fue de 11.88 + 1.32 pmol mevalonato/min/mg proteína (Figura 11). De acuerdo a estos resultados, la actividad de la HMG CoA reductasa in vivo aumenta por el tratamiento con la α-asarona al compararla con la actividad del grupo testigo, mientras que el tratamiento con el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico no produjo diferencias significativas con respecto al control. Cuando se comparan los 28 datos de los lotes problema (α-asarona y ácido 2,4,5-trimetoxicinámico) sí hay diferencia estadísticamente significativa (Figura 11). 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Concentración del inhibidor (mM) A ct iv id ad e nz im át ic a (% ) 0 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 Concentración del inhibidor (mM) Ac tiv id ad e nz im át ic a (% ) B A Figura 11. Inhibición de la HMG CoA reductasa hepática in vitro en microsomas de ratas macho alimentadas con una dieta estándar por el ácido 2,4,5- trimetoxicinámico (A) y la α-asarona (B). La actividad enzimática se expresa como porcentaje del testigo (sin inhibidor). La actividad total de la enzima fue 122 pmol de mevalonato producido/min/mg de proteína. 29 A ct iv id ad e nz im át ic a (p m ol m ev al on at o/ m in /m g pr ot eí na ) 0 2 4 6 8 10 12 14 Testigo TMC α−asarona * Figura 12 . Actividad enzimática de la HMG CoA reductasa hepática in vivo en ratas macho hipercolesterolémicas. TMC: ácido 2,4,5-trimetoxicinámico. * p < 0.0001, n= 15 30 5.2 DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LA ACAT-2 5.2.a In vitro El efecto que producen el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico y la α-asarona sobre la actividad de esta enzima microsomal hepática de ratas macho alimentadas con una dieta estándar, fue semejante al que produjeron sobre la actividad de la HMG CoA reductasa. Ambos compuestos fueron capaces de inhibir a la ACAT- 2 hepática de una manera dependiente de la concentración (Figura 12). También en este caso, la α-asarona fue mucho mejor inhibidor que el ácido TMC, inhibió 31.2 veces más que el TMC, ya que las IC50 fueron de 0.96 mM y 30.0 mM, para la α-asarona y el TMC, respectivamente (Tabla 1). Es más, la α- asarona produjo mayor inhibición sobre la ACAT-2 que sobre la HMG CoA reductasa. Esta es la primera vez que se informa que esta enzima es inhibida por la α-asarona. Es probable que, como lo mencionamos en el caso de la inhibición de la HMG CoA reductasa, la densidad de carga negativa del grupo carboxilo en el TMC, que no se presenta en la α-asarona, produce una inhibición mucho menor, ya que también es una enzima de retículo endoplásmico y por lo tanto, hidrofóbica. 5.2.b In vivo Cuando se determinó la actividad de la ACAT-2 de microsomas hepáticos de ratas macho hipercolesterolémicas, que estuvieron sometidas a los tratamientos con el TMC y con la α-asarona, se obtuvieron los resultados que se presentan en la figura 13. Las ratas testigo presentaron una actividad de 73.7 + 12 pmol de colesteril oleato/min/mg proteína, mientras que para las ratas tratadas con TMC fue de 89.7 + 15.4 pmol colesteril oleato/min/mg proteína y para las ratas tratadas con α-asarona fue de 99.8 + 18.9 pmol colesteril oleato/min/mg proteína. De acuerdo al análisis estadísticoaplicado a estos datos, la actividad de la ACAT-2 hepática in vivo no se modifica por los tratamientos con el TMC y la α-asarona al compararla con la actividad del 31 grupo testigo. Cuando se comparan los datos de los lotes problema (α-asarona y ácido 2,4,5-trimetoxicinámico) tampoco hay diferencias significativas. Concentración del ácido 2,4,5-trimetoxicinámico (mM) 0 20 40 60 Ac tiv id ad e nz im át ic a (% ) 0 20 40 60 80 100 IC50 = 30.00 mM Concentración de α-asarona (mM) 0 1 2 3 4 5 6 Ac tiv id ad e nz im át ic a (% ) 0 20 40 60 80 100 IC50 = 0.96 mM B A Figura 13. Inhibición de la Acil Coenzima A: colesterol acil transferasa-2 hepática in vitro en microsomas de ratas macho alimentadas con una dieta estándar, por el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico (A) y la α- asarona (B). La actividad enzimática se expresa como porcentaje del testigo (sin inhibidor). La actividad total de la enzima fue 100 pmol de colesteril oleato producido/min/mg de proteína. 32 0 20 40 60 80 100 120 140 A ct iv id ad e nz im át ic a (p m ol c ol es te ril o le at o/ m in /m g) Testigo TMC α-asarona Figura 14. Actividad enzimática de la Acil Coenzima A: colesterol acil transferasa-2 hepática in vivo en ratas macho hipercolesterolémicas. TMC: ácido 2,4,5- trimetoxicinámico. n=15 33 5.3 DETERMINACIÓN DE LA ACTIVIDAD DE LA COLESTEROL 7-α- HIDROXILASA 5.3. a In vitro Cuando se midió la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa microsomal hepática de ratas macho alimentadas con una dieta estándar, se obtuvieron los resultados de la figura 14 y la tabla 1. Como puede observarse, la α-asarona fue capaz de incrementar la actividad de la enzima, de una manera impresionante. El aumento en la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa fue dependiente de la concentración de α-asarona hasta 15 mM. Los resultados en la figura 14, se presentan normalizados. Se tomó un valor de 1 para el control sin α-asarona y, de acuerdo a estos datos, la concentración que provoca un aumento del 50% de la actividad de la enzima (AC50) fue de 2.41 mM. Este resultado aunque aparentemente extraño, no lo es, ya que en estudios previos (Antúnez, 2001) encontramos que se produce un incremento significativo en la concentración de ácidos biliares en la bilis de ratas macho hipercolesterolémicas tratadas con α-asarona y la Colesterol 7-α-hidroxilasa es la enzima que regula la vía clásica de síntesis de ácidos biliares (Montgomery et al., 1996). Al medir la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa en presencia de TMC, encontramos que esta enzima se inhibe de una manera dependiente de la concentración de TMC (Figura 14). La IC50 de esta inhibición fue de 54.4 mM (Tabla 1). Es decir, el TMC es un débil inhibidor de la Colesterol 7-α- hidroxilasa, como lo es para las otras dos enzimas ensayadas. Es posible que, como ya lo mencionamos previamente, su estructura química más polar que la α-asarona, le impida interaccionar con la Colesterol 7-α-hidroxilasa. 5.3.b In vivo Al determinar la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa extraída de microsomas hepáticos de ratas macho hipercolesterolémicas, que estuvieron 34 sometidas a los tratamientos con el TMC y con la α-asarona, se obtuvieron los resultados que se presentan en la figura 15. Las ratas testigo presentaron una actividad de 13.5 + 1.36 pmol de 7-α-hidroxicolesterol/min/mg proteína, mientras que para las ratas tratadas con TMC, la actividad fue de 17.5 + 2.6 pmol 7-α-hidroxicolesterol producido/min/mg proteína y para las ratas tratadas con α-asarona, la actividad fue de 25.5 + 5.2 pmol 7-α-hidroxicolesterol producido/min/mg proteína. El análisis estadístico mostró que la α-asarona incrementó la actividad de esta enzima en comparación con el lote testigo, en concordancia con los resultados mencionados antes, donde hubo un incremento en la concentración de ácidos biliares en la bilis de ratas macho hipercolesterolémicas tratadas con α-asarona. El TMC, no produjo modificación de la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa en relación al grupo testigo ni en relación al grupo tratado con α-asarona. 35 Concentración del ácido 2,4,5-trimetoxicinámico (mM) 0 20 40 60 A ct iv id ad e nz im át ic a (% ) 0 20 40 60 80 100 120 IC50 = 54.4 mM 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Concentración de α-asarona (mM) Ac tiv id ad e nz im át ic a (n or m al iz ad a co n el c on tro l) AC50= 2.41 mM B A Figura 15. Efecto del ácido 2,4,5-trimetoxicinámico (A) y la α-asarona (B) sobre la Colesterol 7-α-hidroxilasa in vitro en microsomas de ratas macho alimentadas con una dieta estándar. La actividad enzimática se expresa como porcentaje del testigo. La actividad total de la enzima fue 22.02 pmol de 7-α-hidroxicolesterol producido/min/mg de proteína. 36 A ct iv id ad e nz im át ic a (p m ol 7 -α -h id ro xi co le st er ol /m in /m g) 0 5 10 15 20 25 30 35 Testigo TMC α-asarona * Figura 16. Actividad enzimática de la Colesterol 7-α-hidroxilasa hepática in vivo en ratas macho hipercolesterolémicas. TMC: ácido 2,4,5-trimetoxicinámico. * p < 0.05. n=15. 37 TABLA 1. Determinación de la IC50 o AC50 de la α -asarona y el TMC sobre las enzimas que regulan el metabolismo hepático del colesterol IC501 (mM) AC502 (mM) Enzima Microsomal hepática α -asarona TMC3 α -asarona TMC3 HMG CoA reductasa 3.22 69.8 -4 - ACAT-2 0.96 30.0 - - Colesterol 7-α- hidroxilasa - 54.40 2.41 - 1Concentración que inhibe el 50% de la actividad enzimática. 2 Concentración que activa el 50% de la actividad enzimática.3 Acido 2,4,5-trimetoxicinámico. 4 no se observó. 38 6. DISCUSION En la búsqueda de nuevos agentes hipocolesterolemiantes que contribuyan a disminuir las impresionantes cifras a nivel mundial de enfermedades cardiovasculares derivadas de la aterosclerosis (Thom et al., 2006), y además, porque los fármacos hipolipidémicos se están utilizando para el tratamiento de las dislipidemias asociadas a la resistencia a la insulina y a la diabetes mellitus tipo 2 (Moon y Kashyap, 2004; Ducobu, 2005), la investigación sobre nuevas moléculas y/o combinaciones de moléculas, tanto sintéticas como naturales, con actividad hipocolesterolemiante e hipolipidémica se está realizando en muchos laboratorios de investigación y compañías farmacéuticas en todo el mundo (Harris et al., 2003; Ishihara et al., 2004; Kim et al., 2005; Dell’Uomo et al., 2006; Santos et al., 2006). En nuestro laboratorio desde hace algunos años, nos hemos dedicado a la investigación sobre nuevas moléculas hipocolesterolemiantes y antiaterogénicas tratando de hacer nuestra aportación en este campo. En mamíferos, la homeostasis corporal de colesterol se mantiene principalmente por el balance entre su síntesis (a través de la HMG CoA reductasa) y su absorción intestinal (a través de la dieta y la circulación enterohepática) regulada a través de la modulación de los niveles de receptores de LDL en las superficies celulares y por cambios en los niveles y actividad de HMG CoA reductasa (Brown y Goldstein, 1986; Ness y Chambers, 2000). El hígado tiene un papel relevante en la regulación de los niveles de colesterol. Este órgano podría llamarse el sensor del colesterol porque expresa los receptores corporales de las diferentes lipoproteínas y es el principal sitio de degradación de colesterol por su conversión a ácidos biliares y, aunquela HMG CoA reductasa se encuentra en casi todos los tejidos, el hígado expresa uno de los niveles más altos de esta enzima; además, y muy importante, la regulación por retroalimentación de la HMG CoA reductasa por el colesterol ocurre 39 principalmente en este órgano (Ness y Chambers, 2000). Por esto es que en este trabajo, nos enfocamos a estudiar, en el hígado, tanto in vitro como in vivo, los posibles mecanismos de acción hipocolesterolemiantes de la α-asarona y el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico (TMC). Nuestros resultados in vitro muestran que la HMG CoA reductasa hepática es inhibida tanto por la α-asarona como por el TMC, aunque la α- asarona la inhibe aproximadamente 22 veces más que el TMC. El hecho de que la HMG CoA reductasa fuera inhibida por la α-asarona, es un resultado que ya se había obtenido en un estudio previo (Chávez, 2004). En ese estudio, se encontró que la α-asarona se comportó como un inhibidor competitivo de la reductasa, es decir, es capaz de acomodarse en el sitio activo de la enzima y lograr la inhibición. Al realizar un análisis comparativo de los sitios de unión de las estatinas (inhibidores competitivos de la enzima, con afinidades aún mayores que la del sustrato, Figura 17. (Istvan y Deisenhofer, 2001)) y los posibles sitios de unión de la α-asarona en la reductasa, se encontró que ésta última, podría anclarse en una región hidrofóbica que presenta el sitio activo de la reductasa, tal y como se ha demostrado, para las estatinas, por estudios cinéticos y cristalográficos, a través de sus regiones no polares (Istvan y Deisenhofer, 2001). Recientemente, por estudios químicos teóricos (acoplamiento molecular y QSAR tridimensional), se está tratando de correlacionar la estructura de la α-asarona con sus propiedades hipolipidémicas (Medina-Franco et al., 2005; Magdziarz et al., 2006). En cuanto al TMC, éste presenta una actividad inhibitoria muy baja hacia la HMG CoA reductasa, esto de debe probablemente, a la densidad de carga negativa del grupo carboxilo en el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico, que no presenta la α- asarona y que impide la inhibición de la HMG CoA reductasa, ya que es una enzima asociada a las membranas del retículo endoplásmico y por lo tanto, hidrofóbica, los inhibidores conocidos de esta enzima son generalmente no polares (Endo, 1992; Istvan y Deisenhofer, 2001). 40 Tipo 1 Compactina Simvastatina HMG- CoA Fluvastatina Cerivastatina Atorvastatina Rosuvastatina Tipo 2 Figura 17. Estructuras químicas de algunas estatinas. Tipo 1: Naturales, Tipo 2: Sintéticas. (Modificado de Istvan y Deisenhofer, 2001) Con estos resultados, supusimos que el efecto hipocolesterolemiante de la α-asarona, demostrado en ratas macho hipercolesterolémicas (Rodríguez- Páez et al., 2003) se debía a que era un inhibidor de la HMG CoA reductasa hepática, enzima que como ya se dijo con anterioridad, cataliza el paso limitante en la síntesis de colesterol; ya que, in vivo, al inhibirse esta enzima en los hepatocitos, hay una disminución del nivel intracelular de colesterol; las células responden sintetizando más receptores de LDL y enviándolos a la membrana celular para captar las LDL-colesterol circulantes y de esta manera mantener la homeostasis hepática de colesterol. Al inducirse este mecanismo, disminuyen los niveles sanguíneos de LDL-colesterol y se produce hipocolesterolemia (Shepherd, 2004). Sin embargo, al medir la actividad in vivo de la HMG CoA reductasa hepática en nuestras ratas macho hipercolesterolémicas tratadas con α-asarona, encontramos que ésta enzima, no solo no fue inhibida por el tratamiento, sino que se incrementó más de tres veces la actividad enzimática. 41 Las estatinas, que son los fármacos más utilizados y efectivos para disminuir la concentración sanguínea de colesterol por inhibición de la HMG CoA reductasa, producen altos niveles de expresión de la reductasa e incremento en la estabilidad de la proteína, como respuesta a su inhibición in vivo en ratas, de tal manera que la inhibición de la biosíntesis corporal de colesterol, no es tan grande como se esperaría (Fujioka et al., 1995; Ness et al., 1998; Ness y Chambers, 2000). Goldstein y Brown (1990) demostraron que la expresión de HMG CoA reductasa está controlada por retroalimentación negativa de los metabolitos producidos en la vía de síntesis de colesterol, así la inhibición de la HMG CoA reductasa, induce la expresión de la misma, lo que explica el incremento de la actividad de la enzima en presencia de las estatinas (Fujioka et al., 1995; Sawada et al., 2002). De acuerdo a lo anterior, la α-asarona se comporta como las estatinas: a) produce disminución en la concentración de colesterol en sangre, b) es un inhibidor de la HMG CoA reductasa hepática, c) se revierte la inhibición de la HMG CoA reductasa porque la disminución de colesterol hepático por inhibición de su síntesis, provocará también una disminución en los metabolitos que son sintetizados en la vía de la síntesis del colesterol, que son los que regulan por retroalimentación a la reductasa, de tal manera que la disminución o pérdida de metabolitos inducen la expresión de la enzima. Por otro lado, el TMC, que no es un buen inhibidor de la HMG CoA reductasa in vitro, no modifica la actividad in vivo de la HMG CoA reductasa hepática, con lo cual probablemente no se altera la concentración de metabolitos derivados de la síntesis de colesterol que tienen importantes efectos de regulación sobre la misma. La ACAT es la enzima microsomal responsable de la esterificación de colesterol con ácidos grasos de cadena larga, en una gran variedad de células y tejidos. Al transformar el colesterol libre en un éster de colesterol, la ACAT permite almacenar al colesterol intracelularmente de una manera no tóxica. La ACAT es otra de las enzimas significativas en el mantenimiento del balance intracelular de colesterol además de la HMG CoA reductasa, cuya posible 42 inhibición ha sido blanco recientemente de tratamientos quimioterapéuticos relacionados con la aterosclerosis (Burnett et al., 1999; Matsui et al., 2001; León et al., 2005; Chang et al., 2006), ya que aun con las estatinas existe la necesidad de desarrollar otros compuestos que pudieran complementar la acción de las mismas para reducir la incidencia de enfermedades cardiovasculares y muerte. Los inhibidores de la ACAT trabajan de manera diferente a las estatinas, ya que pueden actuar, por un lado, al disminuir el tamaño del núcleo lipídico en la placa aterosclerótica (por inhibición de la ACAT de los macrófagos), estabilizando y/o disminuyendo el riesgo de ruptura de la placa y por otro, disminuyendo la absorción intestinal del colesterol de la dieta (por inhibición de la ACAT intestinal) y la secreción hepática de VLDL-colesterol (por inhibición de la ACAT hepática). De tal manera que los inhibidores de la ACAT pueden prevenir la aterosclerosis no sólo por su actividad hipocolesterolemiante, sino también por su actividad antiaterosclerótica directa (León et al., 2005; Chang et al., 2006). Sin embargo, hasta hace aproximadamente 7 años, se conoció la existencia de dos genes que codifican para la actividad de ACAT, a las que se les llamó ACAT-1 y ACAT-2 y actualmente esta claro que las dos enzimas realizan funciones fisiológicas diferentes. La ACAT-1 se expresa en la mayoría de las células, esterificando el colesterol en respuesta a la abundancia de colesterol dentro de las células. En lesiones ateroscleróticas donde los macrófagos ingieren exceso de colesterol, esta enzima parece que es importante para la sobrevivencia celular, y la inhibición de la ACAT-1 puede llevar a la muerte celular. En contraste, la ACAT-2 se expresa sólo en hepatocitos y enterocitos y parece que su función es proporcionar ésteres de colesterol para sutransporte en lipoproteínas. Estos dos tipos celulares tienen mecanismos adicionales para disponer del colesterol y la disminución de la ACAT-2 no provoca apoptosis (Rudel et al., 2005). De tal manera que la información disponible a la fecha sugiere que la estrategia para el tratamiento de las enfermedades cardiovasculares asociada a aterosclerosis e hipercolesterolemia podría ser la inhibición específica de la ACAT-2. 43 Debido al efecto hipocolesterolemiante de la α-asarona y el TMC y a que este efecto podría ser debido a inhibición de la ACAT-2, medimos la actividad de la ACAT-2 hepática en presencia de la α-asarona y el TMC in vitro e in vivo. Los resultados mostraron que ambos compuestos inhibieron in vitro a la ACAT- 2 y, al igual que con al HMG CoA reductasa, la α-asarona inhibió a la ACAT-2, más de 30 veces con respecto al TMC. Al comparar la estructura química de la α-asarona con la de algunos inhibidores conocidos de la ACAT, encontramos que éstos pueden ser de dos tipos generales, derivados de amidas aromáticas con ácidos grasos y derivados de la urea (León et al., 2005). Dentro de los primeros existe una amplia gama de compuestos que incluyen inhibidores competitivos de derivados polimetoxilados, con regiones semejantes a la α- asarona y al TMC (Azuma et al., 1998; Matsui et al., 2001). De aquí que, podríamos explicarnos la razón de la inhibición in vitro de la ACAT por nuestros compuestos de estudio. De acuerdo a esto, esperábamos encontrar la actividad de la ACAT disminuida in vivo, sin embargo, encontramos un ligero incremento no significativo, producido por los grupos tratados con respecto al control en la actividad de la ACAT-2 hepática. Posiblemente, la ACAT-2 se inhibe al inicio del tratamiento, pero después de los 7 días de tratamiento, y, de acuerdo a los resultados obtenidos con respecto a la elevación de la actividad de la HMG CoA reductasa en las ratas tratadas con α-asarona, que repercute en una elevación de los niveles intracelulares de colesterol libre, ocurre un ligero incremento en la actividad de la ACAT-2, porque el colesterol libre es un activador alostérico de esta enzima (Chang et al., 2006). Resultados similares se han obtenido con inhibidores de la HMG CoA reductasa al analizar el efecto de éstas moléculas sobre el metabolismo hepático de colesterol en ratas macho con una dieta hiperlipidémica (Clerc et al., 1993). En nuestro estudio, también analizamos el efecto de la α-asarona y el TMC, sobre la actividad de la colesterol 7-α-hidroxilasa, otra de las enzimas importantes en el mantenimiento de la homeostasis de colesterol. Ésta es una enzima exclusiva del hígado, que cataliza el paso limitante, por la vía clásica, en la síntesis de ácidos biliares, los productos de excreción del colesterol 44 (Souidi et al., 2000). La transformación de colesterol en ácidos biliares es la única vía de eliminación corporal de colesterol. En estudios previos de nuestro laboratorio (Rodríguez-Páez et al., 2003), encontramos que la α-asarona produjo un incremento en la concentración de ácidos biliares de ratas macho hipercolesterolémicas que podría haber sucedido por un incremento en la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa y, en este trabajo, comprobamos que realmente hay un incremento de casi el doble, en la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa, en ratas hipercolesterolémicas tratadas con la α-asarona. La elevación en la concentración biliar de los ácidos biliares derivada del incremento en la actividad de esta enzima, significa que hay, a su vez, un incremento en la excreción (eliminación corporal) de colesterol. Y éste sería parte del mecanismo por el que la α-asarona presenta efecto hipocolesterolemiante. También, la elevación en la concentración biliar de ácidos biliares, producida por la elevación en la actividad de la Colesterol 7-α- hidroxilasa, explica el gran incremento en el flujo biliar, inducido por la α- asarona (Rodríguez-Páez et al., 2003) que contribuye a eliminar mayor cantidad de colesterol y ácidos biliares del organismo. La crilvastatina y la pitavastatina, inhibidores de la HMG CoA reductasa producen, al igual que la α-asarona, elevación aparentemente inespecífica, en la expresión y actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa, en ratas (Clerc et al., 1993; Fan et al., 2004), aunque existe la posibilidad de que el incremento en la actividad de esta enzima sea debido a que estos inhibidores de la HMG CoA reductasa, se sitúen en el sitio de unión del colesterol, que es quien activa a la Colesterol 7-α-hidroxilasa (Jelinek et al., 1990), o pueden modificar directa o indirectamente, la acción de los factores que regulan la expresión de esta enzima. El TMC, se comportó de manera diferente que la α-asarona, éste no modificó la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa in vivo. Un comportamiento semejante fue el que se observó in vitro: la α-asarona incrementó la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa, posiblemente, como ya lo mencionamos para las estatinas, porque ocupó el sitio de unión del 45 colesterol, activándola; mientras que el TMC inhibió a la Colesterol 7-α- hidroxilasa, posiblemente, porque se comportó como los ácidos biliares, que inhiben a la enzima (Xu et al., 1999). En resumen, en la búsqueda del mecanismo por el que la α-asarona y el TMC producen efecto hipocolesterolemiante, podemos decir que: Por lo menos son cinco los mecanismos responsables de la homeostasis del colesterol que afectan su concentración sanguínea: a) biosíntesis a partir de acetato, regulada por la HMG CoA reductasa, enzima limitante en la vía. b) expresión de los receptores de LDL, especialmente en el hígado, donde se localizan más de la mitad de ellos. c) incorporación de colesterol a través de la dieta. d) almacenaje intracelular como ésteres de colesterol regulado por la ACAT. e) transformación de colesterol a ácidos biliares, sus productos catabólicos, regulado por la formación de 7-α-hidroxicolesterol, molécula sintetizada por la colesterol 7-α-hidroxilasa. En este estudio, analizamos cuatro de los cinco puntos anteriores, tomando como base los resultados obtenidos previamente (Rodríguez-Páez et al., 2003) en ratas macho hipercolesterolémicas, que fueron: a) La α-asarona produjo una disminución la concentración de colesterol total en suero. b) produjo un incremento en la concentración de ácidos biliares en la bilis. c) produjo disminución en la concentración de colesterol biliar. d) produjo incremento en el flujo biliar. e) produjo incremento en la secreción de colesterol y ácidos biliares hacia el intestino. Los resultados antes mencionados, junto con los obtenidos en este estudio, y en otros estudios donde se utilizaron inhibidores de la HMG CoA reductasa, nos hace proponer el siguiente mecanismo de acción hipocolesterolemiante de la α-asarona in vivo: La α-asarona inhibió inicialmente a la HMG CoA reductasa hepática, lo que provocó captación de LDL-colesterol circulante en el hígado, disminución de 46 los niveles sanguíneos de LDL-colesterol y como consecuencia de ello, se produjo hipocolesterolemia; también hubo inducción y/o activación de la HMG CoA reductasa, por falta de colesterol. Esto produjo una elevación posterior del colesterol libre hepático, que no activó a la ACAT-2, para formar ésteres de colesterol no tóxicos, sino que activó a la Colesterol 7-α- hidroxilasa, incrementándose la síntesis de ácidos biliares y disminuyendo la concentración de colesterol biliar y hepática. A su vez, los ácidos biliares produjeron un aumento en la coleresis y por lo tanto, un aumento en la secreción de colesterol y de ácidos biliares, lo que finalmente condujo a una excreción corporal incrementada. El TMC, que presentó los mismos efectos farmacológicos de la α-asarona, pero en menor proporción, se comportódiferente a la α-asarona: in vivo no fue capaz de activar a la HMG CoA reductasa, posiblemente debido a que in vitro, fue un inhibidor muy débil de la HMG CoA reductasa y en el tiempo en el que transcurrió el experimento, no pudo lograr el mismo efecto que la α- asarona. Tampoco modificó la actividad de la Colesterol 7-α-hidroxilasa. In vitro, su comportamiento frente a esta enzima fue completamente opuesto al de la α-asarona, e in vivo, se comportó igual que el grupo control. Realmente, el TMC sí presenta efecto hipocolesterolemiante, pero el mecanismo de ello, puede ser diferente al de la α-asarona, por lo menos en algunos aspectos, como que el efecto hipocolesterolemiante esté orientado principalmente al efecto colerético que produce, lo que incrementaría la excreción corporal de colesterol y de ácidos biliares. 47 7. CONCLUSIONES 1) In vitro, la α-asarona inhibe a la HMG CoA reductasa y a la Acil Coenzima A: colesterol acil transferasa-2 hepáticas, con IC50 de 3.22 mM y 0.96 mM, respectivamente; y activa a la Colesterol 7-α-hidroxilasa hepática con una AC50 de 2.41 mM. 2) In vivo, después de un tratamiento por 7 días, a una dosis de 80 mg/kg, a ratas hipercolesterolémicas, la α-asarona incrementa la actividad de la HMG CoA reductasa y de la Colesterol 7-α-hidroxilasa hepáticas y no modifica la actividad de Acil Coenzima A: colesterol acil transferasa hepática-2. 3) In vitro, el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico inhibe a la HMG CoA reductasa, a la Acil Coenzima A: colesterol acil transferasa-2 y a la Colesterol 7-α- hidroxilasa hepáticas, con IC50 de 69.8 mM, 30 mM y 54.4 mM, respectivamente. 4) In vivo, después de un tratamiento por 7 días, a una dosis de 80 mg/kg, a ratas hipercolesterolémicas, el ácido 2,4,5-trimetoxicinámico no modifica las actividades enzimáticas de HMG CoA reductasa, Acil Coenzima A: colesterol acil transferasa hepática-2 y Colesterol 7-α- hidroxilasa hepáticas. 5) Nuestros resultados sugieren que el mecanismo por el que la α-asarona tiene efecto hipocolesterolemiante es por inhibición inicial a la HMG CoA reductasa, lo que provoca captación de LDL circulante en el hígado, y activación de la HMG CoA reductasa, por falta de colesterol; elevación posterior del colesterol libre hepático, activación de la Colesterol 7-α- hidroxilasa, incremento en la síntesis de ácidos biliares que produce un aumento en la coleresis y por lo tanto, un aumento en la secreción de 48 colesterol y de ácidos biliares, lo que finalmente conduce a su excreción corporal incrementada. 6) Nuestros resultados sugieren que el mecanismo por el que el ácido 2,4,- trimetoxicinámico produce efecto hipocolesterolemiante es diferente, por lo menos en parte, al sugerido para la α-asarona. 8. PERSPECTIVAS La realización de este trabajo nos ha permitido proponer la manera por la que la α-asarona produce efecto hipocolesterolemiante, a través de la medición de las actividades enzimáticas de la HMG CoA reductasa, la ACAT-2 y la colesterol 7- α-hidroxilasa hepáticas, que son las enzimas que regulan el metabolismo hepático de colesterol. Sin embargo, aún faltan estudios por realizar para dilucidar el mecanismo de acción de este fármaco, como: evaluar las actividades enzimáticas antes mencionadas, in vivo, efectuando cinéticas a tiempos más cortos que los realizados en este trabajo, lo que evidenciaría el momento en el que la α-asarona deja de inhibir a la HMG CoA reductasa y se revierte esta inhibición; también, determinar las actividades de las tres enzimas, en ratas macho, tanto en condiciones normolipémicas como hiperlipémicas, para conocer la regulación natural de las actividades enzimáticas, en este modelo experimental, bajo estos regímenes alimenticios; determinar los niveles de las VLDL en presencia de la α-asarona para corroborar la participación de la ACAT-2 hepática; es importante también, cuantificar el efecto de la α-asarona sobre la ACAT-2 intestinal, in vivo, ya que es posible que la α-asarona presente un efecto inhibidor sobre esta enzima y como consecuencia, puede impedir la absorción intestinal de colesterol, lo que incrementaría los posibles sitios de acción de la α-asarona; estudiar el comportamiento de los receptores hepáticos de LDL en presencia de la α-asarona. Finalmente, este estudio evidencia, en forma rotunda, que la α-asarona puede estar ejerciendo su efecto, no solamente por acción directa sobre las actividades enzimáticas involucradas en el metabolismo hepático de colesterol, 49 sino sobre la expresión de las mismas, lo que abre un nuevo campo de investigación. 9. BIBLIOGRAFÍA Alberts, A. W., Chen, J., Kuron, G., Hunt, V., Hunt, J., Hoffman, Rothrock, J., Lopez, M., Joshua, H., Harris, E., Patchett, A., Monahan, R., Currie, S., Stapley, E., Albergs-Shonberg, G., Hensens, O., Hirshfield, J., Hoosteen, K., Liesh, J. and Springer, J. 1980. Mevinolin: A highly potent competitive inhibitor of hydroxymethylglutaryl-coenzime A reductase and cholesterol-lowering agent. Proc. Natl. Acad. Sci. 77: 3957-3961. Antúnez, M. A. 2001. Estudio del ácido 2,4,5-trimetoxicinamico como posible agente hipocolesterolemiante. Tesis de Maestría. ENCB. IPN Aquino, V. M. 2003. Estudio del 3,4-dimetoxipropenilbenceno con posible actividad hipocolesterolemiante, en ratas. Tesis de Licenciatura. ENCB. IPN. Azuma, Y., Kawasaki, T., Ikemoto, K. Obata, K. Ohno, K.,Sajiki, N., Yamada, T., Yamasaki, M. and Nobuhara, Y. 1998. Colesterol-lowering effects of NTE-122, a novel Acyl CoA:cholesterol acyltransferase (ACAT) inhibitor, on cholesterol diet-fed rats and rabbits. Jnp J Pharmacol. 78: 355-364 Benson, G. M., Haynes, C.,Blanchard, S. and Ellis, D. 1993. In vitro studies to investigate the reasons for the low potency of cholestyramine and colestipol. J Pharm Sci. 82:80-86. Brown, M. S. and Goldstein, J. L. 1986. A receptor-mediated pathway for cholesterol homeostasis. Science. 232: 34-47 Burnett, J. R., Wilcox, L. J., Telford, D. E., Kleinstiver, S. J., Barret, P. H. R., Newton, R. S. and Huff, M. W. 1999. Inhibition of ACAT by avasimibe decreases both VLDL and LDL apolipoprotein B production in miniature pigs. J. Lipid. Res. 40:1317-1327 Calvo, G. G. 2003. Estudio del ácido 3-(3,4-dimetoxifenil) propionico como posible agente hipocolesterolemiante. Tesis de licenciatura. ENCB. IPN. Campbell, M. K. y Farrel, S. O. 2004. Bioquímica. 4ª edición. Thomson. México. pp. 604-611. Chamorro, G., Garduño, L., Martinez, E., Madrigal, E., Tamariz, J. and Salazar, M. 1994. Dominant lethal study in alpha-asarone in male mice. Food Chem Toxicol. 3: 223-31. Chamorro, G., Salazar, M., Salazar, S. and Mendoza, T. 1993. Pharmacology and Toxicology of Guatteria gaumeri and alpha-asarone. Rev. Invest. Clin. 45: 597-604 Chang, C., Dong, R., Miyazaki, A., Sakashita, N., Zhang, Y., Liu, J., Guo, M., Li, B. and Chang, T. 2006. Human Acyl-CoA: cholesterol acyltransferase (ACAT) and its potential as a target for pharmaceutical intervention against atherosclerosis. Acta Biochim. Biophys Sin. 38:151- 156 Chávez, S. M. 2004. Desarrollo de un posible inhibidor de la hidroximetilglutaril CoA reductasa. Tesis de licenciatura. ENCB. IPN. Clerc, T., Jomier, M., Chautan, M., Portugal, H., Senft, M., Pauli, A. M., Laurelle, C., Morel, O., Lafont, H. and Chanussot, F. 1993. Mechanism of action in the liver of crilvastatin: a new hydroxyl-methylglutaryl-coenzyme A reductase inhibitor. Eur. J. Pharm. 253: 59-68. De Caprio, J., Yun, J., and Javitt, N. 1992. Bile acid and sterol solubilization in 2-hydroxypropyl- β-clyclodextrin. J. Lipid. Res. 33: 441-443. Dell´Uomo, N., Tassoni, E., Brunetti, T. Pessotto, P., Sciarroni, A. F., Milazzo, F. M., De Angelis, F., Peschechera, A., Tinti, M.O., Carminati, P. and Giannessi, F. 2006. 2-{3-[2-(4- chlorophenyl)ethoxy]phenylthio}-2-methylpropanoic acid: a fibrate –like compound
Compartir