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Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) Camilo Andrés Correa Lozano Tesis de Maestría en Ciencias Química Directora: Prof. Dra. Coralia Osorio, Universidad Nacional de Colombia Codirector: Dr. Luis Alberto Franco, Universidad de Cartagena. Línea de Investigación: Productos Naturales Grupo de Investigación: Grupo de Especies Vegetales como Fuente de Aroma, Pigmentos y Compuestos Bioactivos Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias, Departamento de Química Bogotá, Colombia 2023 Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 1 Para mis padres, quienes me han apoyado y amado durante toda mi vida. Para todos quienes han creído en mí y me han acompañado con palabras de ánimo, motivándome a dar siempre lo mejor de mí. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 2 Agradecimientos Me gustaría agradecer profundamente: ▪ A Dios y a mi familia por la fuerza y motivación para esforzarme para cumplir mis sueños y ser ese soporte en mis días de debilidad. ▪ A la Universidad Nacional de Colombia por ser ese segundo hogar donde realicé mis estudios de Maestría y por ser un espacio seguro donde ser y actuar con libertad. ▪ Al Centro Universitario de Baviera para América Latina por ofrecerme una beca para realizar mi estancia de investigación en el instituto de Química de Alimentos y Ciencia Sensorial Molecular de la Universidad Técnica de Múnich (TUM), donde realicé ensayos fundamentales para el desarrollo de mi trabajo de grado. ▪ A mi directora, la Prof. Dra. Coralia Osorio Roa, por sembrar ese gusto por la identificación de compuestos y por abrirme las puertas del “Grupo de Especies Vegetales como Fuente de Aroma, Pigmentos y Compuestos Bioactivos” y permitirme usar las instalaciones de este para realizar mi tesis durante estos años. ▪ Al Dr. Luis Franco, por codirigir mi tesis y permitirme aprender sobre biología celular al realizar los ensayos MTT, en los laboratorios bajo su dirección en la Universidad de Cartagena. ▪ A la Prof. Dra. Corinna Dawid, por confiar en mí desde el momento que nos conocimos y por apoyarme en mi postulación para la beca que me permitió disfrutar de un semestre de intercambio inolvidable, donde fortalecí mis conocimientos de la identificación de compuestos orgánicos y por darme mi primer contrato como ingeniero investigador. ▪ Al Dr. Timo Stark, por ser mi mentor en TUM, guiándome desde el primer momento y por la supervisión en algunos ensayos. También, por tanta amabilidad y por convertirse en parte de mi familia, apoyándome en mi proceso de adaptación a la cultura bávara y por alegrarse por mis avances y logros. ▪ A la Dra. Gina Méndez por permitirme realizar ensayos de biología celular en el grupo de “Investigaciones Biomédicas y de Genética Humana Aplicada” y por mostrarme que este tema se puede disfrutar. ▪ A mis compañeros del grupo de investigación: Juliana G., Andrés A., Natalia C., Natalia L. y Sergio; por apoyarme en los primeros pasos de mi programa y por su amabilidad y risas. ▪ A mis amigas más cercanas Daniela V. y Laura S. por ser ese apoyo emocional los días en los que no tenía fuerza para continuar con este proyecto que comencé un par de años. ▪ A mi novio, Sergio Q., por ser ese confidente durante los últimos meses de mi programa, por la confianza y ternura con la que me ofrece a diario. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 3 Resumen Se analizó el fruto de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) con miras a identificar los compuestos con actividad citotóxica frente a diferentes líneas células tumorales humanas. Para tal fin, se analizaron por separado el epicarpio, mesocarpio y semillas de la fruta, las cuales se liofilizaron y los residuos correspondientes se extrajeron con una mezcla de acetona-agua (7:3, v/v). Los extractos de cada parte de la fruta se sometieron partición con solventes de polaridad creciente: pentano, diclorometano, acetato de etilo, butanol y agua, para obtener cinco subfracciones en cada caso. En un ensayo preliminar empleado el método MTT (modificado) sobre la línea A549, se identificó que las fracciones de acetato de etilo del epicarpio (AcOEtEpi), acetato de etilo del mesocarpio (AcOEtPulp), aceto de etilo de la semilla (AcOEtCot) y butanol de la pulpa (ButPulp), como las fracciones con mayor reducción de la población celular. Por lo que, se decidió caracterizar la composición química de estas fracciones mediante análisis no direccionado utilizando la técnica UPLC-ESI/MS, identificando los compuestos principales en base a sus principales fragmentos y comparación con estándares. De esta manera, se identificaron varios flavonoides, proantocianidinas y triterpenos pentacíclicos, entre otros compuestos. A partir de dicha caracterización, se evaluó la actividad citotóxica de estas fracciones y ocho compuestos puros frente a las líneas de carcinomas colorrectales, HT-29 y RKO y carcinoma de pulmón A549, obteniendo una leve actividad de AcOEtEpi sobre HT-29 (IC50: 96.43±4.18 µg/ml) y una moderada de AcOEtCot frente a RKO (IC50: 43,10±2,79 µg/ml). Por otra parte, se identificó citotoxicidad moderada (IC50: 155-50 µM) de tres triterpenoides identificados en AcOEtEpi contra en HT-29, RKO y A549. Se destaca que las dos fracciones activas, expusieron selectividad sistémica contra fibroblastos de pulmón humano (MRC-5) y riñón de hámster (BHK-21), mientras que los triterpenoides mostraron baja selectividad (o negativa) sistémica al reducir en mayor proporción la viabilidad celular de dichos fibroblastos que la de las células cancerosas probadas. Los resultados acá presentados, muestran que la semilla del fruto de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia Mart), subproducto de la comercialización de esta fruta, es una fuente promisoria de compuestos con actividad citotóxica frente a líneas celulares de tumores humanos. Palabras clave: Pourouma cecropiifolia, Análisis no direcionado, UPLC-ESI-TOF-MSE, Actividad antiproliferativa, caracterización química. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 4 Abstract Chemical study of compounds with cytotoxic activity in uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) Polar extracts of epicarp, mesocarp and cotyledon of Pourouma cecropiifolia fruit were obtained in an acetone:water (7:3, v/v) and fractionated with solvents of increasing polarity (pentane, dichloromethane, ethyl acetate and butanol), in order to identify compounds with cytotoxic activity against carcinoma cells. Extracts from each part of the fruit were partitioned with solvents of increasing polarity: pentane, dichloromethane, ethyl acetate, butanol and water; to obtain five different fractions. In a preliminary test using the MTT method (modified) on line A549, the fractions of ethyl acetate from the epicarp (EtOACEpi), ethyl acetate from the mesocarp (EtOAcPulp), ethyl acetate from the seed (EtOAcCot) and butanol from the pulp (ButPulp) were identified as the fractions with the greatest reduction in cell population. Therefore, the chemical composition of these fractions was characterized by untargeted analysis using the UPLC- ESI/MS technique, identifying the present compounds based on their main fragments and by comparison with standards. Pointing out that these fractions are mainly composed of several flavonoids, proanthocyanidins and pentacyclic triterpenes, among other compounds. Based on theprevious, the cytotoxic activity of these compounds, and some pure compounds present on them, was evaluated on colorectal carcinoma lines, HT-29 and RKO and lung carcinoma A549, obtaining a slight activity of EtOAcEpi on HT-29 (IC50: 96.43±4.18 µg/ml) and a moderate activity of EtOAcCot against RKO (IC50: 43.10±2.79 µg/ml). On the other hand, moderate cytotoxicity (IC50: 155-50 µM) of three triterpenoids present in EtOAcEpi against HT-29, RKO and A549 was identified. The two active fractions exhibited systemic selectivity over human lung (MRC-5) and hamster kidney (BHK-21) fibroblasts, while the triterpenoids showed low systemic (or negative) selectivity by reducing the cell viability of these fibroblasts to a greater extent than that of the cancer cells tested. The results reported show that the seed of uva caimarona (Pourouma cecropiifolia Mart), as a subproduct of the commercialization of this fruit, is a promising source of compounds with cytotoxic activity against human tumor cell lines. Keywords: Pourouma cecropiifolia, Untargeted analysis, UPLC-ESI-TOF-MSE, Antiproliferative activity, Chemical characterization. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 5 Contenido Pág. Agradecimientos ............................................................................................................... II Resumen………………………………………………………….………………………………. IV Abstract……………………………………………………………………………………….…….V Lista de Figuras ................................................................................................................. 3 Lista de Tablas ................................................................................................................ 10 Introducción .................................................................................................................... 11 Tabla de contenido 1.Estado del arte ............................................................................................................. 14 1.1 Descripción del material vegetal ....................................................................... 14 1.2. Estudios químicos de polifenoles presentes en uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) ................................................................................................................ 15 1.3. Incidencia y mortalidad del cáncer en Colombia ............................................... 19 1.4 Actividad citotóxica de antocianinas y proantocianidinas sobre células tumorales humanas ......................................................................................................................... 23 1.4.1 Estudios in vitro ...................................................................................................... 23 1.4.2 Estudios in vivo ...................................................................................................... 29 2. Metodología ............................................................................................................ 30 2.1. Material vegetal ........................................................................................................ 30 2.2. Materiales ............................................................................................................. 30 2.3. Obtención de los extractos y fraccionamiento ....................................................... 31 2.4. Ensayo de viabilidad celular MTT ........................................................................... 31 2.4.1. Ensayos preliminares sobre la línea A549 ........................................................ 31 2.4.2. Ensayos direccionado sobre diferentes líneas celulares ................................... 32 2.5. Análisis de las fracciones con actividad citotóxica ............................................... 33 2.5.1 Análisis por UPLC-ESI/TOF/MS ............................................................................. 33 2.5.2. Fraccionamiento de AcOEtEpi y AcOEtCot ........................................................... 34 2.5.3. Elucidación estructural de compuestos puros por RMN. ....................................... 34 2.6. Análisis estadístico ........................................................................................ 34 3. Resultados y discusión...................................................................................... 36 3.1. Caracterización fisicoquímica del fruto ................................................................ 36 3.2. Identificación de los compuestos presentes en las fracciones bioactivas ....... 37 3.2.1. Ensayos preliminares sobre la línea A549 ........................................................ 37 Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 6 3.2.2. Análisis de la composición química de las fracciones con actividad antiproliferativa sobre líneas celulares de tumores humanos .......................................... 38 3.2.2.1. Azúcares ....................................................................................................... 46 3.2.2.2. Ácidos orgánicos ........................................................................................... 46 3.2.2.3. Flavonoides ................................................................................................... 50 3.2.2.4. Derivados del ácido cafeico ........................................................................... 62 3.2.2.5. Centeloides ................................................................................................... 82 3.2.2.6. Ésteres de ácidos grasos .............................................................................. 87 3.3. Resultados del ensayo antiproliferativo MTT direccionado ........................ 96 3.3.1. Actividad antiproliferativa sobre línea de adenocarcinoma de colón HT29 ........ 95 3.3.2. Actividad antiproliferativa sobre línea de carcinoma colorrectal RKO ................ 96 3.3.3. Actividad antiproliferativa sobre línea de carcinoma de pulmón A549 ............... 97 3.3.4. Actividad antiproliferativa sobre línea de fibroblastos de pulmón MRC-5 .......... 97 3.3.5. Actividad antiproliferativa sobre línea de fibroblastos de riñón BHK-21 ............. 98 3.3.6. Concentraciones inhibitorias IC50 e índices de selectividad sobre las líneas celulares HT-29, RKO, A549, MRC-5 y BHK-21 ............................................................ 101 4. Conclusiones ....................................................................................................... 103 5. Producción científica ........................................................................................... 103 Artículos científicos ...................................................................................................... 103 6. Consideraciones éticas, legales e impacto ambiental ............................................ 104 Anexo 1: Curvas de viabilidad celular -vs- log concentración de los tratamientos sobre diferentes líneas celulares ............................................................................... 105 Anexo 2: Espectros de RMN 1H y 13C, mono y bidimensional de los compuestos puros obtenidos del fruto de P. cecropiifolia. ........................................................... 109 Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 7 Índice de Figuras FIGURA 1. FRUTOS DE UVA CAIMARONA EN SU ESTADO DE MADUREZ DE CONSUMO. ......................................................... 15 FIGURA 2. ESTRUCTURAS DE LAS PROANTOCIANIDINAS PRESENTES EN EL FRUTO DE LA UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA). A) (EPI)-CATEQUINA-(EPI)-CATEQUINA, B) CIANIDINA-3-GLUCÓSIDO-(EPI)CATEQUINA, C) (EPI)- CATEQUINA-(EPI)-CATEQUINA-(EPI)-CATEQUINA, D) (EPI)-CATEQUINA-(EPI)-CATEQUINA-CIANIDINA-3-GLUCÓSIDO [4]... 18 FIGURA 3. NÚMERO DE MUERTES EN AMBOS SEXOS, EDADES [0-80+], POR CÁNCER DE ESTÓMAGO, COLON, LARINGE, TRÁQUEA, BRONQUIOS Y PULMÓN, MAMA Y PRÓSTATA, EN COLOMBIA DURANTE LOS AÑOS 2017-2021 [20]. ............................ 19 FIGURA 4. NÚMERO ESTIMADO DE NUEVOS CASOS DE CÁNCER EN MUJERES COLOMBIANAS EN 2020 DE TODAS LAS EDADES. [20] ................................................................................................................................................................ 20 FIGURA 5. NÚMERO ESTIMADO DE NUEVOS CASOS DE CÁNCER EN HOMBRES COLOMBIANOS EN 2020 DE TODAS LAS EDADES [20]. NHL = LINFOMA NO HODGKIN. ...................................................................................................................... 20 FIGURA 6. AFECTACIONES EN LOS TIPOS DE SERVICIO DE ENFERMEDADES NO TRANSMISIBLES DURANTE COVID-19 EN LATINOAMÉRICA [22] ................................................................................................................................... 21 FIGURA 7. ACTIVIDADES POSTERGADAS RELACIONADAS CON EL MANEJO DE ENFERMEDADES NO TRANSMISIBLES (ENT) DURANTE COVID-19 EN LATINOAMÉRICA [22]. ............................................................................................................. 22 FIGURA 8. ANÁLISIS POR UPLC-ESI/TOFMS CON IONIZACIÓN DE BAJA ENERGÍA DE LAS FRACCIONES DE ACETATO DE ETILO DE EPICARPIO (ACOETEPI), MESOCARPIO (ACOETPUL) Y SEMILLA (ACOETCOT) Y BUTANÓLICA DE MESOCARPIO (BUTPUL) DEL FRUTO DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA) (COLUMNA BEH C18). .................................................... 38 FIGURA 9. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 1 Y SACAROSA EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. ........ 46 FIGURA 10. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 2 Y ÁCIDO CÍTRICO EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. 47 FIGURA 11. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO DEL COMPUESTO 3 Y ÁCIDO GÁLICO EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. ............................................................................................................................................ 48 FIGURA 12. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO DEL COMPUESTO 4 Y ÁCIDO QUÍNICO EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. ............................................................................................................................................ 48 FIGURA 13. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 8 Y DE LA PROANTOCIANIDINA B2 EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. ............................................................................................................................................ 50 FIGURA 14. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 9 Y LA PROANTOCIANIDINA C1 EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. .................................................................................................................................................... 51 FIGURA 15. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 5 Y LUTEOLINA 7-O-GLUCÓSIDO EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. ............................................................................................................................................ 52 FIGURA 16. ROMPIMIENTO SIGMA DE LUTEOLINA (IZQUIERDA) Y KAEMPFEROL (DERECHA) ENTRE LOS ANILLOS B Y C. .............. 53 FIGURA 17. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 12 Y QUERCETINA 3-O-RUTINÓSIDO EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. ............................................................................................................................................ 53 FIGURA 18. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 13 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ............ 54 FIGURA 19. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 14 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ............ 55 FIGURA 20. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 16, İSOQUERCETİNA E HİPERÓSİDO EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ................................................................................................................... 55 FIGURA 21. ANÁLİSİS POR UPLC-ESI/MS DE İSOQUERCETİNA (İZQUİERDA) E HİPERÓSİDO (DERECHA) EN LA FUNCİÓN DE BAJA ENERGÍA. DE 10%ACN A 95%ACN EN 4 MİN (SUPERİOR), DE 30%ACN A 50%ACN EN 4 MİN (İNTERMEDİO) Y DE 30%ACN A 50%ACN EN 5 MİN (İNFERİOR). ........................ 56 FIGURA 22. ANÁLİSİS POR UPLC-ESI/MS DE LA ACOETEPİ, İSOQUERCETİNA E HİPERÓSİDO EN LA FUNCİÓN DE BAJA ENERGÍA. DE 30%ACN A 50%ACN EN 4 MİN. ....................................................................... 57 FIGURA 23. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 17 Y GUAIJAVERINA EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. ................................................................................................................................................................ 57 FIGURA 24. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 18 Y QUERCITRINA EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. 58 FIGURA 25. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 19 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ............ 59 Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 8 FIGURA 26. MECANİSMO DE FRAGMENTACİÓN PROPUESTO PARA LA CİNCHONAİN-IB (AUTOR İNSPİRADO EN [73].......................................................................................................................................................... 60 FIGURA 27. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 28 Y QUERCETİNA EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ................................................................................................................................................. 61 FIGURA 28. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 20 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ............ 66 FIGURA 29. ESTRUCTURA QUÍMİCA DEL COMPUESTO 20, 6’’-O-CAFEOIL-DIHIDROFASEOATO GLUCÓSIDO PRESENTE EN LA FRACCİÓN ACOETCOT DEL FRUTO DE UVA CAİMARONA (POUROUMA CECROPİİFOLİA). ................. 67 FIGURA 30. MECANISMO PROPUESTO DE FRAGMENTACIÓN DEL COMPUESTO 20 PRESENTE EN LA FRACCIÓN ACOETCOT DEL FRUTO DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA). 6’’-O-CAFEOIL-DIHIDROFASEOATO GLUCÓSIDO. (AUTOR) ...... 70 FIGURA 31. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 21 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ............ 71 FIGURA 32. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 23 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ............ 71 FIGURA 33. MECANİSMO PROPUESTO DE FRAGMENTACİÓN DE LOS İSÓMEROS CONSTİTUCİONALES DE CİNARİNA. (AUTOR) ....... 72 FIGURA 34. COMPARACIÓN DE LOS ESPECTROS 1H-13C HMBC DEL COMPUESTO 20 (CROSS-PEAKS AZULES) Y DEL COMPUESTO 22 (CROSS-PEAKS ROJOS). CUADRADO ROJO, INTERACCIONES ASOCIADAS A ÁCIDO CAFEICO; CUADRADO AZUL, INTERACCIONES DE LA HEXOSA; CROSS-PEAKS SIN DELIMITAR, INTERACCIONES DE ÁCIDO HIDROFASEICO (AZUL) Y VOMIFOLIOL (ROJO) Y UNIONES DE LAS SUBESTRUCTURAS. ................................................................................................................................. 73 FIGURA 35. ESTRUCTURA QUÍMİCA DEL COMPUESTO 22, 6´-O-CAFEOİL ROSEÓSİDO PRESENTE EN LA FRACCIÓN ACOETCOT DEL FRUTO DE UVA CAİMARONA (POUROUMA CECROPİİFOLİA). ....................................... 74 FIGURA 36. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO COMPUESTO 22 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. .......... 75 FIGURA 37. MECANİSMO PROPUESTO DE FRAGMENTACİÓN DE LOS İSÓMEROS CONSTİTUCİONALES DEL COMPUESTO 22. 6´-O- CAFEOİL ROSEÓSİDO. (AUTOR) ........................................................................................................................ 76 FIGURA 38. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 25 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ................................................................................................................................................. 77 FIGURA 39. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DELCOMPUESTO 26 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ...................... 77 FIGURA 40. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 27 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ...................... 78 FIGURA 41. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATİVO DEL COMPUESTO 29 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ...................... 78 FIGURA 42. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 31 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ...................... 79 FIGURA 43. COMPARACIÓN DE LOS ESPECTROS 1H-13C HMBC DEL COMPUESTO 20 (CROSS-PEAKS AZULES) Y DEL COMPUESTO 29 (CROSS-PEAKS VERDES). CUADRADO ROJO, INTERACCIONES ASOCIADAS A ÁCIDO CAFEICO. ...................................................................................................................................... 79 FIGURA 44. COMPARACIÓN DE LOS ESPECTROS 1H-13C HMBC DEL COMPUESTO 20 (CROSS-PEAKS AZULES) Y DEL COMPUESTO 31 (CROSS-PEAKS ROJOS). CUADRADO ROJO, INTERACCIONES ASOCIADAS A ÁCIDO CAFEICO. ...................................................................................................................................... 80 FIGURA 45. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 30 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. .... 80 FIGURA 46. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 32 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ..... 82 FIGURA 47. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 33 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ..... 83 FIGURA 48. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 35 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. .... 83 FIGURA 49. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 37 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. SİN ESTÁNDAR DE REFERENCİA. ................................................................................................................... 84 FIGURA 50. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATIVO DEL COMPUESTO 38 Y ÁCIDO ASIÁTICO EN LA FUNCIÓN DE ALTA ENERGÍA. ................................................................................................................................................................ 85 FIGURA 51. CROMATOGRAMAS BIP DE HEDERAGENINA, ÁCIDO MASLÍNICO Y UNA SUBFRACCIÓN DE ACETATO DE ETILO DEL EPICARPIO, CON MÉTODO CROMATOGRÁFICO: 50% A 90% ACN EN 5 MIN. ........................................................... 86 FIGURA 52. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATİVO DEL COMPUESTO 43 CON TIEMPO DE RETENCIÓN 2.97 MIN EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ............................................................................................................... 88 FIGURA 53. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATİVO DEL COMPUESTO 43 CON TIEMPO DE RETENCIÓN 3.23 MIN EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. ............................................................................................................... 88 FIGURA 54. MECANISMO PROPUESTO DE FRAGMENTACIÓN DEL PICO BASE DEL COMPUESTO 43 CON TIEMPO DE RETENCIÓN 2.97 MIN PRESENTE EN LA FRACCIÓN DE ACOETCOT DEL FRUTO DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA) (AUTOR) .................................................................................................. 89 Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 9 FIGURA 55. MECANISMO PROPUESTO DE FRAGMENTACIÓN DEL PICO BASE DEL COMPUESTO 43 CON TIEMPO DE RETENCIÓN 3.23 MIN PRESENTE EN LA FRACCIÓN DE ACOETCOT DEL FRUTO DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA) (AUTOR) .................................................................................................. 89 FIGURA 56. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATİVO DEL COMPUESTO 44 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. 90 FIGURA 57. ESPECTROS DE MASAS EN MODO NEGATİVO DEL COMPUESTO 45 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. 91 FIGURA 58. POSIBLE MECANISMO DE FRAGMENTACIÓN DEL PICO BASE DEL COMPUESTO 44 CON TIEMPO DE RETENCIÓN 3.84 MIN PRESENTE EN LA FRACCIÓN DE ACOETCOT DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA) ...................................................................................................................................... 92 FIGURA 59. ESPECTRO DE MASAS EN MODO NEGATİVO DEL COMPUESTO 46 EN LA FUNCİÓN DE ALTA ENERGÍA. 93 FIGURA 60. MECANISMO PROPUESTO DE FRAGMENTACIÓN DEL PICO BASE DEL COMPUESTO 46 PRESENTE EN LA FRACCIÓN FACOETCOT DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA) ............................. 93 FIGURA 61. ACTIVIDAD CITOTÓXICA DE FRACCIONES DE ACOETEPI, ACOETCOT, ÁCIDO ASIÁTICO, ÁCIDO MASLÍNICO Y HEDERAGENINA EN CONCENTRACIONES ENTRE 100-12.5 µG/ML EN LAS LÍNEAS CÉLULAS DE CÁNCER A-B. COLORRECTAL HT-29 Y RKO, C. DE PULMÓN A549, Y ENTRE 200-12.5 µG/ML FIBROBLASTOS NORMALES D. MRC-5 DE PULMÓN, E. BHK-21 DE RIÑÓN………………………………99 Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 10 Indice de Tablas TABLA 1. IDENTIFICACIÓN DE POLIFENOLES EN FRUTOS DE POUROUMA CECROPIIFOLIA MART. PUNTO DE RECOLECCIÓN: MANAUS, AMAZONAS, BRASIL [11]. ............................................................................................................... 16 TABLA 2. INCIDENCIA Y MORTALIDAD (NÚMERO DE PERSONAS) DE LOS CINCO TIPOS DE CARCINOMAS MÁS MORTALES A NIVEL MUNDIAL Y COLOMBIA EN 2020 [21] ....................................................................... 21 TABLA 3. ACTIVIDAD CITOTÓXICA DE ALGUNAS ANTOCIANINAS Y PROANTOCIANIDINAS SOBRE LAS CINCO LÍNEAS CELULARES TUMORALES HUMANAS DE MAYOR MORTALIDAD EN COLOMBIA PARA 2020 (AUTOR). ................................................................................................................................................. 24 TABLA 4. CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL FRUTO DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA) EN COMPARACIÓN CON LOS DATOS PUBLICADOS EN LA LITERATURA ................................................................................................. 36 TABLA 5. CANTIDAD DE LAS FRACCIONES OBTENIDAS (G) POR PARTICIÓN CON SOLVENTES A PARTIR DEL EPICARPIO, MESOCARPIO Y SEMILLA DE FRUTOS DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA) .................................................................. 37 TABLA 6. RESULTADOS PRELIMINARES DE CITOTOXICIDAD SOBRE LA LÍNEA A549, DE LAS FRACCIONES DE EPICARPIO, MESOCARPIO Y SEMILLA DEL FRUTO DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA) ................................................................ 37 TABLA 7. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS FRACCIONES DE ACETATO DE ETILO DE EPICARPIO (ACOETEPI), MESOCARPIO (ACOETPUL) Y SEMILLA (ACOETCOT) Y BUTANÓLICA DE MESOCARPIO (BUTPUL) DEL FRUTO DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA). ........................................................................................................................ 40 TABLA 8. ACTİVİDAD CİTOTÓXİCA DE LOS ÁCİDOS ORGÁNİCOS (Y SUS DERİVADOS) PRESENTES EN LAS FRACCİONES ACTİVAS DE UVA CAİMARONA (POUROUMA CECROPİİFOLİA). ........................................... 49 TABLA 9. ACTİVİDAD CİTOTÓXİCA DE ALGUNOS FLAVONOİDES PRESENTES EN LAS FRACCİONES ACTİVAS DE UVA CAİMARONA (POUROUMA CECROPİİFOLİA). .................................................................................... 61 TABLA 10. ACTIVIDAD CITOTÓXICA DE ALGUNOS DERIVADOS DE ÁCIDO CAFEICO PRESENTES EN LOS EXTRACTOS DE ACETATO DE ETILO DE EPICARPIO, MESOCARPIO Y SEMILLA Y BUTANÓLICO DE MESOCARPIO DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA). ......................................................... 81 TABLA 11. ACTİVİDAD CİTOTÓXİCA DE ALGUNOS CENTELOİDES PRESENTES LAS FRACCİONES ACTİVAS DE UVA CAİMARONA (POUROUMA CECROPİİFOLİA). .................................................................................... 86 TABLA 12. ACTİVİDAD CİTOTÓXİCA DE ALGUNOS CENTELOİDES PRESENTES EN LOS EXTRACTOS DE ACETATO DE ETİLO DE EPİCARPİO DE UVA CAİMARONA (POUROUMA CECROPİİFOLİA). ........................................ 94 TABLA 13. CONCENTRACIÓN INHIBITORIA IC50 PARA LAS FRACCIONES Y COMPUESTOS PUROS PRESENTES EN EL FRUTO DE UVA CAIMARONA (POUROUMA CECROPIIFOLIA), SOBRE LAS LÍNEAS CELULARES:HT29, RKO, A549, MRC5 Y BHK-21. ..... 101 TABLA 14. ÍNDICE DE SELECTIVIDAD (SI) PARA LAS FRACCIONES DE ACETATO DE ETILO DE EPICARPIO SEMILLA, ÁCIDO ASIÁTICO, ÁCIDO MASLÍNICO Y HEDERAGENINA DE LAS LÍNEAS DE FIBROBLASTOS MRC-5 Y BHK-21, RESPECTO A LAS LÍNEAS DE CARCINOMA HT29, RKO Y A549. ................................................................................................................ 102 Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 11 Abreviaturas Abreviatura Término AcOEtCot Fracción de acetato de etilo de la semilla AcOEtEpi Fracción de acetato de etilo del epicarpio AcOEtPulp Fracción de acetato de etilo del mesocarpio BPI Base Peak Ion ButPulp Fracción butanólica del mesocarpio DMEM Medio modificado de águila de Dulbecco EMEM Medio esencial mínimo de águila FA Ácido fórmico GAE Equivalentes de ácido gálico HPLC-DAD Cromatografía líquida de alta resolución con detector de arreglo de diodos HPLC-ESI-MS/MS Cromatografia líquida de alta resolución acoplada a espectrometría de masas en modo tándem con ionización por electrospray MTT Ensayo de bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio NHL Linfoma No Hodgkin PBS Buffer de fosfato salino RMN Resonancia Magnética Nuclear RPMI Medio “Roswell Park Memorial Institute” ROS Especies reactivas de oxígeno SPE Extracción en fase sólida UPLC-MS Cromatografía líquida de ultra-alta resolución acoplada a espectrometría de masas Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 12 Introducción En 2019, se entregó el informe de la Misión de Sabios en Colombia, documento en el cual se destacó la deficiencia de producción de conocimiento básico del país y cómo esto impide el desarrollo económico acelerado para posicionarse como una economía importante a nivel mundial y regional, puesto que la producción de riqueza está íntimamente ligada a la generación científica. En dicho informe, se enfatizó la necesidad de incentivar la diversificación de la economía nacional, sugiriendo que el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (CTI) tuviera como segundo principio, no sólo el desarrollo y la transferencia de tecnología sino también la creación de conocimiento, recalcando la gran oportunidad nacional en biodiversidad [1]. Colombia se destaca por ser el segundo país con mayor biodiversidad en plantas, sin embargo, el crecimiento acelerado de la agricultura extensiva ha ocasionado que varias especies nativas sean sustituidas, alterando los biomas en las que estaban presentes. Dicha sustitución se debe a que se desconocen los beneficios en la salud y los compuestos bioactivos asociados a dichas especies [2]. Cabe destacar que la uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) es una especie de interés para la formación de sistemas productivos en el norte de la Amazonía Colombiana, debido a sus características de adaptabilidad y su supervivencia en la región [3]. A pesar de que no hay muchos estudios sobre la actividad biológica de los compuestos asociados a esta planta, en nuestro grupo de investigación se caracterizaron las antocianinas responsables del color rojo de la cáscara y se encontró que las proantocianidinas poliméricas tenían actividad citotóxica in vitro frente a células tumorales humanas de cáncer gástrico, mamario y de laringe [4]. Esto evidencia la importancia de continuar con la caracterización química del fruto y de la actividad citotóxica asociada sobre las células cancerígenas [5]. Al investigar sobre los compuestos con actividad biológica presentes en esta fruta se puede aportar a la creación de conocimiento a partir de la biodiversidad colombiana, y a la prevención de diferentes tipos de cáncer, lo cual es una problemática de salud pública [6]. También se espera contribuir al cumplimento a lo establecido en el Pacto de Leticia por la Amazonía, en el cual los presidentes de siete países se comprometieron a conservar y desarrollar de manera sostenible la Amazonía, protegiendo el bioma de la deforestación y la degradación vegetal; lo cual, a largo plazo, podría impactar positivamente la calidad de vida de los de habitantes de la región. En el marco de las medidas de deforestación mencionadas por el presidente brasileño Lula da Silva y al entrelazamiento de los saberes científicos y ancestrales amazónicos mencionado por su homólogo colombiano Petro en el “Camino a la Cumbre Amazónica” del 8 de julio de 2023 [7]. Es así como el objetivo general de este trabajo fue caracterizar químicamente compuestos presentes en el fruto de la uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) que presenten actividad citotóxica sobre algunas células tumorales humanas. Este objetivo se dividió en los siguientes objetivos específicos: obtener extractos polares de pulpa, cáscara y semilla de uva caimarona y evaluar su actividad citotóxica sobre líneas celulares de tumores Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 13 humanos; y determinar la composición química de las fracciones de los extractos del fruto de uva caimarona, con potencial actividad citotóxica sobre algunas líneas tumorales humanas. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 14 1.Estado del arte 1.1 Descripción del material vegetal La uva caimarona es una planta perteneciente a la familia Urticaceae, cuyo nombre científico es Pourouma cecropiifolia Mart. A su vez es conocida popularmente en Colombia y Perú como: “uva”, “uvilla”, “uva de monte”, “caimaron” y en Brasil se conoce como “mapati”, “ambaúba devinho”, “umbaúba de cheiro”; ya que es una especie nativa de las selvas amazónicas del oeste brasileño, suroeste colombiano y noreste peruano, la cual crece a las orillas del río Amazonas. En Colombia crece en forma silvestre en alturas entre 100 y 1100 metros sobre el nivel del mar; reportando registros en los departamentos de: Amazonas, Antioquia, Caquetá, Chocó, La Guajira, Meta, Putumayo y Vaupés. La germinación de la semilla dura entre 45 y 70 días, cuya escarificación está entre 14 y 70 días exponiendo una tasa de germinación efectiva superior al 80%. Su tiempo de crecimiento en vivero es de 4-6 meses. Por otra parte, su ciclo reproductivo es inferior a 3 años, siendo considerada una especie de crecimiento rápido y es caracterizada por su capacidad de rehabilitar suelos degradados. Respecto a su morfología, se tiene que la copa es poco frondosa y esférica, el tallo mide entre 12 y 20 metros, exponiendo un tronco recto cilíndrico marcado por estípulas y pecíolos. Los árboles ramifican desde los 4 y 5 metros de altura para hembras y machos, respectivamente. La corteza es áspera y expone un color marrón-verde con cerca de 3mm de espesor, secretando una resina incolora. Su raíz principal es pivotante. Sus hojas poseen dos estípulas laterales con pecíolo entre 20 y 50 centímetros de largo, limbo grande, exponiendo 7-12 lóbulos oblanceolados de 40 centímetros de longitud y 20 centímetros de ancho de color verde oscuro con envés café grisáceo. Las flores tienen un perianto de 4 pétalos libres de 2-3 y 5-6 milímetros para machos y hembras, respectivamente. Las hembras involucran un óvulo por flor con una gran área estigmática, pero sin atrayentes. La generación de polen es abundante con tamaño mínimo de 13 micrómetros. La producción de flores por árbol en el momento de antesis oscila entre 224000 y 288000 [8]. El fruto tiene forma ovoidea con diámetro entre 2 y 4 centímetros, pesandocerca de 15 gramos, cuyo crecimiento se da en racimos (Figura 1). El epicarpio es coriáceo, áspero, verde en estado inmaduro y morado en estado maduro. Su mesocarpio es blanco mucilaginoso y rico en glucosa, fructosa y sacarosa; se ha reportado que tiene flavonoides, esteroides y taninos. La semilla es una oblonga grande de testa dura con fibras y estrías, está presente en cada fruto y contiene fibra cruda y proteína bruta de color morado [9]. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 15 Figura 1. Frutos de uva caimarona en su estado de madurez de consumo. La pulpa del fruto se caracteriza por un sabor dulce, por lo que es consumido principalmente como fruta fresca, mermelada, jalea, confites y vino. Por otra parte, el perianto de la cáscara se emplea para la preparación de bebidas y vino, mientras que, las semillas se someten a tostado para preparar infusiones [10]. Cabe anotar que el consumo de este fruto es estacional, ya que su cosecha es anual y dura menos de 6 meses; no obstante, esta se da en diferentes períodos de tiempo a lo largo de la Amazonía. Durante enero y febrero, la fructificación ocurre en el Piedemonte (Caquetá, Colombia); mientras que en Perú se lleva a cabo entre septiembre y febrero y en Manaos (Brasil) tiene lugar de octubre a enero. También es necesario precisar que esta planta es susceptible al estrés hídrico asociado a las sequías, disminuyendo su producción [9]. 1.2. Estudios químicos de polifenoles presentes en uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) No hay muchos estudios químicos publicados en esta fruta, la cual es rica en polifenoles. Se ha reportado que la cáscara posee la mayor cantidad de polifenoles totales y ácidos clorogénicos totales en la cáscara (84.66 ± 1.22 mg GAE/100 g fruta fresca y 685.44 ± 5.31 mg/kg fruta fresca, respectivamente) que en la pulpa (8.85 ±3.74 mg GAE/100 g fruta fresca y 210.39 ± 3.43 mg/kg fruta fresca, respectivamente) [11]. Lopes-Lutz et al. [11] extrajeron los polifenoles de la pulpa y cáscara congelada de P. cecropiifolia con metanol acuoso al 80% acidulado con ácido fórmico (1%). El análisis por HPLC-ESI-MS/MS permitió caracterizar las antocianinas y los polifenoles (Tabla 1). Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 16 Tabla 1. Identificación de polifenoles en frutos de Pourouma cecropiifolia Mart. Punto de recolección: Manaus, Amazonas, Brasil [11]. tR (min) [M]+ (m/z) MS/MS (m/z) Identificación Contenido en cáscara (mg/kg peso fresco) Antocianinas 9.62 611 449/287 Cianidina-3,5-diglucósido 1.53 ± 0.82 9.90 465 303 Delfinidina-3-galactósido 0.56 ± 0.74 10.82 465 303 Delfinidina-3-glucósido 104.42 ± 2.45 11.75 449 287 Cianidina-3-glucósido 244.57 ± 2.13 12.26 595 449/287 Cianidina-3-rutinósido 3.03 ± 0.85 12.68 479 317 Petunidina-3-glucósido 0.94 ± 0.56 13.35 433 271 Pelargonidina-3-glucósido 0.69 ± 0.54 13.89 535 287 Cianidina-3-(3’’malonil)-glucósido 7.10 ± 0.87 14.45 463 301 Peonidina-3-glucósido 3.02 ± 0.13 15.03 493 331 Malvidina-3-glucósido 4.06 ± 0.52 16.01 535 449/287 Cianidina-3-(6’’malonil)-glucósido 50.36 ± 2.46 [M-H]- MS/MS (m/z) (m/z) Otros polifenoles 19.93 353 191/179 Ácido 3-O-cafeoil quínico Cáscara y pulpa 22.10 289 245/205/179 Catequina cáscara 22.45 353 191 Ácido 5-O-cafeoil quínico Cáscara y pulpa 23.13 577 425 Procianidina B Cáscara y pulpa 24.64 289 245/205/179 Epicatequina Cáscara y pulpa 27.72 367 191 Ácido 5-O-feruloil quínico Cáscara y pulpa 29.46 609 301 Rutina Cáscara y pulpa 31.12 463 301 Quercetina-3-galactósido Cáscara y pulpa 32.49 463 301 Quercetina-3-glucósido Cáscara y pulpa 34.40 433 301 Quercetina-3-xilósido cáscara 35.18 433 301 Quercetina-3-arabinopiranósido cáscara 43.21 515 353/179/173/135 Ácido 4,5-O-dicafeoil quínico Cáscara y pulpa Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 17 Barrios et al. [4] también estudiaron la composición de compuestos fenólicos en el epicarpio de la uva caimarona. Se obtuvo un extracto polar con MeOH: ácido acético, al que se le evaporó el solvente y luego se hizo una extracción selectiva por adsorción en Amberlita XAD-7 y posterior elución con metanol. Para la elucidación estructural se emplearon métodos espectroscópicos como HPLC-ESI/MS y RMN 1H y de 13C, mono y bidimensional. Se identificaron las antocianinas: delfinidina 3-glucósido, cianidina 3- glucósido y cianidina 3-O-(6’’-malonil)-glucósido; y los flavonoles isoméricos: 3-O-- ramnopiranosil (1-6)--galactopiranósido y 3-O--ramnopiranosil (1-6)--glucopiranósido de quercetina. En la fracción más polar se identificaron tentativamente mediante el análisis de los espectros de masas en modo tándem, dos proantocianidinas y dos conjugados flavonol-antocianina, a saber: los dímeros (epi)-catequina-(epi)-catequina y cianidina-3- glucósido-(epi) catequina y los trímeros, (epi)-catequina-(epi)-catequina-(epi)-catequina y (epi)-catequina-(epi)-catequina-cianidina-3-glucósido. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 18 Figura 2. Estructuras de las proantocianidinas presentes en el fruto de la uva caimarona (Pourouma cecropiifolia). A) (epi)-catequina-(epi)-catequina, B) cianidina-3-glucósido-(epi) catequina, C) (epi)-catequina-(epi)-catequina-(epi)-catequina, D) (epi)-catequina-(epi)- catequina-cianidina-3-glucósido [4]. En este mismo artículo se reportó la actividad citotóxica selectiva de la fracción de proantocianidinas sobre las líneas celulares tumorales humanas, HEp-2 (laringe), MKN-45 (carcinoma gástrico) y MCF-7 (cáncer de seno), a concentraciones IC50 menores a 50 g/ml. En un estudio realizado por Velasco-España [12] se empleó el extracto de la pulpa y cáscara de uva caimarona con el fin de inducir la muerte celular de astrocitos T-98G mediante peróxido de hidrógeno. Se evidenció el efecto antioxidante de los polifenoles presentes, los cuales protegieron la membrana mitocondrial fomentando la viabilidad celular al evitar la producción del anión superóxido. Adicionalmente, al evaluar la viabilidad celular se apreció actividad proliferativa al emplear 0.5 µg/ml del extracto asociado a la regulación de vías metabólicas JAK-STAT (Janus quinasas-transductor de señales y activador de la transcripción), JNK (Quinasas c-Jun N-terminal), ERK1/2 (Quinasa regulada por señales extracelulares 1/2) involucradas en la modulación de citoquinas y la A B C D Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 19 inhibición de la apoptosis. Por lo anterior, se concluyó que la actividad del extracto rico en proantocianidinas de la uva caimarona no ocasionó ningún daño sobre la membrana mitocondrial, mostrando una actividad selectiva sobre los astrocitos evaluados. 1.3. Incidencia y mortalidad del cáncer en Colombia El cáncer es un grupo de enfermedades que afecta a distintos órganos, generando un efecto negativo en la salud humana, y es responsable de cerca de 9.894 millones de decesos en 2020 a nivel mundial [13]; destacando que la incidencia y mortalidad depende del órgano afectado, siendo cáncer de bronquios, pulmón y tráquea, la sexta causa en el planeta para 2019 [14]. Desde el comienzo de la pandemia de Covid-19, los tratamientos de cáncer se interrumpieron por diferentes causas como la reducción de la financiación, las restricciones de ingreso a centros médicos, la interrupción de escrutinios sobre incidencia y mortalidad, y el hecho que los centros de investigaciónse enfocaron en el control de la pandemia [15, 16]. El incremento en el número de fallecimientos de los enfermos con cáncer se asoció principalmente a los retrasos en sus tratamientos; por ejemplo, cuatro semanas de atraso conllevan a un incremento del 6% en el riesgo de muerte [17], siendo este mayor al incrementar el período de tiempo [18]. Respecto a Colombia, se ha reportado una incidencia de cáncer estimada en 182 personas por cada cien mil habitantes y una mortalidad aproximada a 84 personas por cada cien mil habitantes cada año; destacando que los principales tipos de cáncer presentes en la población nacional son próstata, mama, cuello uterino, pulmón y colorrectal (Figura 3). Repercutiendo anualmente en la incidencia sobre: 47, 34, 19, 13 y 12 personas por cien mil habitantes, respectivamente [19]. Figura 3. Número de muertes en ambos sexos, edades [0-80+], por cáncer de estómago, colon, laringe, tráquea, bronquios y pulmón, mama y próstata, en Colombia durante los años 2017-2021 [20]. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 20 Por otra parte, al analizar la incidencia de cáncer por género, se destaca que el cáncer de mama es el más prevalente en mujeres (Figura 4); mientras que en los hombres es el cáncer de próstata (Figura 5), lo cual se asocia a los autoexámenes preventivos para aumentar la detección temprana y al bajo costo de las ecografías asociadas al análisis de estos tipos de carcinoma [20]. Figura 4. Número estimado de nuevos casos de cáncer en mujeres colombianas en 2020 de todas las edades. [20] Figura 5. Número estimado de nuevos casos de cáncer en hombres colombianos en 2020 de todas las edades [20]. NHL = linfoma no Hodgkin. Mama (24,7%), 15509 Colorrectal (9,6%), 5823 Cuello uterino (7,9%), 4742 Tiroide (7,4%), 4442Estómago (5,3%), 3225 Pulmón (4,9%), 2966 Cuerpo uterino (4,4%), 2635 Otros (34,8%), 21013 Próstata (27,4%), 14460 Estómag o (9,4%), 4989 Colorrectal (9,4%), 4960 Pulmón (7,4%), 3910NHL (4,4%), 2344 Leucemia (3,5%), 1834 Vejiga (2,8%), 1473 Otros (35,7%), 18896 Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 21 Debido a la alta mortalidad producida por la enfermedad, se ha incrementado el interés en su prevención e inhibición, encontrando que los tres tipos de cáncer de mayor mortalidad tanto a nivel nacional como mundial son: pulmón, estómago y colorrectal (Tabla 2). Por esta razón, en esta tesis se evaluó el efecto de los extractos y fracciones de uva caimarona frente a líneas celulares de pulmón y colón. Tabla 2. Incidencia y mortalidad (número de personas) de los cinco tipos de carcinomas más mortales a nivel mundial y Colombia en 2020 [21] Cáncer Mundial Colombia Incidencia Mortalidad Incidencia Mortalidad Mamario 2,26 mill 684.996 15.509 4.411 Próstata 1,41 mill - 14.460 3.846 Colorrectal 1,93 mill 935.173 10.783 5.417 Estómago 1,09 mill 768.793 8.214 6.451 Pulmón 2,21 mill 1,80 mill 6.876 6.090 Piel (No melanomas) 1,20 mill - - - Hígado - 830.180 - - - No reportado Es necesario resaltar que en la región tan sólo se ha reasignado el 61% del presupuesto para el tratamiento de cáncer (Figura 6) y que se postergó un 43% de los programas de identificación de enfermedades no transmisibles, como el cáncer (Figura 7) [22]. Figura 6. Afectaciones en los tipos de servicio de enfermedades no transmisibles durante COVID-19 en Latinoamérica [22] Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 22 Figura 7. Actividades postergadas relacionadas con el manejo de enfermedades no transmisibles (ENT) durante COVID-19 en Latinoamérica [22]. Además, debido a la cuarentena global, los hábitos de la población se modificaron, como por ejemplo el incremento en el consumo de alimentos con bajos contenidos nutricionales, debido al bajo de costo de estos alimentos (ultra procesados no perecederos), y a las “compras por pánico” e inseguridad alimentaria, promovidos por la inestabilidad económica inherente de la pandemia, y el sedentarismo por las cuarentenas en diferentes países [23], [24]. Por otra parte, la alta ingesta de carbohidratos de algunos productos alimenticios y el sedentarismo generados por el encierro, conllevaron a una reducción de actividad física [23] e incremento de deposición de tejido adiposo, promoviendo inflamación sistémica e inhibición de mecanismos antioxidantes [24]. Estas modificaciones en los hábitos de vida aumentaron los casos de síndrome metabólico y casos de obesidad [25], aún en poblaciones jóvenes (5 a 25 años) [26]. En los últimos años, se ha estudiado la relación entre el cáncer y el síndrome metabólico, identificando una correlación positiva entre hipertensión y la incidencia y mortalidad por cáncer tanto en hombres como en mujeres [27], destacando el cáncer pancreático en hombres y el colorrectal en mujeres [28]. Por otra parte, las alteraciones en los receptores de insulina se relacionan con la obesidad y la diabetes mellitus, provocando mecanismos inflamatorios y de hipoxia, los cuales inducen la proliferación de células cancerosas [29], empeorando así las condiciones de estos pacientes. Es así como, estas enfermedades representan un riesgo al empeorar la condición de salud no sólo de las personas que contraen coronavirus, sino también las personas con algún tipo de cáncer; puesto que, al aumentar la cantidad de tejido adiposo incrementa la cantidad de estrógenos promoviendo el cáncer de seno, ovario, endometrio, otros. Además, son más propensas a padecer inflamaciones crónicas, las cuales fomentan el deterioro del ADN en la zona donde se presente dicha inflamación [30]. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 23 1.4 Actividad citotóxica de antocianinas y proantocianidinas sobre células tumorales humanas En esta sección se mencionan algunos de los resultados publicados relacionados con la actividad citotóxica sobre células tumorales de las antocianinas y proantocianidinas, ya que estas sustancias contribuyen a la eliminación de especies reactivas de oxígeno (ROS), el incremento de la capacidad celular de absorción de radicales oxigenados, el fomento de la expresión de la fase 2 de enzimas detoxificadoras, y la disminución en la formación de aductos oxidantes en el ADN, la peroxidación lipídica, la proliferación celular cancerígena, la propensión a la obesidad y la diabetes mellitus. Cabe destacar que la abundancia de grupos hidroxilo en su estructura evitan la oxidación de la membrana celular generada por ROS y radicales libres, resaltando que esta capacidad es mayor en antocianidinas, al no contener azúcares ligados a su estructura. Debido a su capacidad antioxidante se fomenta la activación de enzimas relacionadas con el glutatión y a la actividad de NAD(P)H, lo que previene el estrés oxidativo celular [31]. 1.4.1 Estudios in vitro Se ha evidenciado que las antocianinas bloquean etapas de la regulación de proteínas en la proliferación de células cancerígenas, exponiendo una selectividad inhibidora, puesto que las células sanas no se ven significativamente perjudicadas por la acción de dichos compuestos polifenólicos. Dicho mecanismo no ha sido estudiado aún. Por ejemplo, el extracto etanólico de frambuesas negras, rico en cianidina-3-glucósido, cianidina-3- rutinósido y cianidina-3-xilosilrutinósido, estimula la apoptosis de la línea tumoral de células epiteliales en el esófago de ratas (RE-149- DHD) en comparación con su línea precursora poco tumorogénica RE-149. Respecto a la inducción de la apoptosis se tiene dos vías, intrínseca (mitocondrial) y extrínseca(FAS). En la primera, las antocianinas generan un incremento en el potencial de la membrana mitocondrial, liberando el citocromo C y modulando las proteínas anti/pro-apoptóticas dependientes de las caspasas, mientras que, en la segunda, estas regulan la expresión de FAS y FASL (ligando del FAS) en las células cancerosas [32]. Sobre la propiedad antiinflamatoria, las antocianinas exponen un potencial quimiopreventivo mediante la inhibición de la expresión de proteínas inflamatorias: ciclooxigenasa-2, el factor nuclear kappa B y varias interleucinas. Adicionalmente, estos compuestos pueden deprimir la angiogénesis a partir de la inhibición de H2O2 y el factor de necrosis tumoral alfa, los cuales inducen a la expresión de factores de crecimiento endotelial vascular (VEGF) en queranocitos epidérmicos. También es necesario resaltar la capacidad de proteger las membranas celulares al reprimir la expresión de matriz metaloproteinasas y activadores de plasminógenos, los cuales degradan la matriz extracelular al fomentar la expresión de matriz metaloproteinasa-2 y del inhibidor del activante de plasminógeno. Por otra parte, se tiene que las antocianinas inducen la diferenciación en células cancerígenas mediante un aumento significativo del crecimiento dentrítico y de la reorganización de la red microtubular, lo que se asocia a la manifestación Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 24 de componentes citoesqueléticos propios del cerebro como las proteínas neurofilamentosas [6]. En la Tabla 3 se presenta un resumen de los hallazgos asociados con la actividad de algunas antocianinas y proantocianidinas (compuestos identificados en uva caimarona evaluados en ensayos antiproliferativos en algunas líneas de carcinoma humano [4]). Lo anterior, con el fin de relacionar actividad citotóxica promisoria a extractos provenientes de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia). Tabla 3. Actividad citotóxica de algunas antocianinas y proantocianidinas sobre las cinco líneas celulares tumorales humanas de mayor mortalidad en Colombia para 2020 (Autor). Compuesto químico/fuente Líneas celulares Hallazgos experimentales Ref Antocianinas y flavonoides Extracto de vid (Vitis coignetiae Pulliat) Delfinidina, delfinidina-3,5- diglucósido, cianidina-3,5- diglucósido, petunidina- 3,5-diglucósido,delfinidina- 3-glucósido, malvidina- 3,5-diglucósido y peonidina-3,5-diglucósido A549, cáncer de pulmón La delfinidina inhibe la expresión de la quinasa fosfo-IKK que es una quinasa precursora de la fosfo-IκBα. Ambas señales están implicadas en los efectos anticancerígenos de la delfinidina. Suprimiendo la migración e invasión del cáncer al inhibir la expresión de MMP-2 y MMP-9. [32] Extracto de mora azul (Vaccinium corymbosum), cianidina. A549, cancer de pulmón El extracto de antocianinas posee un efecto antitumoral mediante la inhibición de la migración, la invasión y la proliferación de las células A549 mediante la regulación a la baja del nivel de nivel de expresión de la metaloproteinasa de matriz-2 (MMP-2), metaloproteinasa de matriz 9 (MMP-9), COX-2, C-myc y ciclina D1 [33] Cianidina-3-rutinósido, cianidina-3-glucósido de mora (Morus alba L.) A549, cancer de pulmón Supresión de la metástasis de las células cancerosas mediante la inhibición de la invasión de las células A549 altamente metastásicas. Disminución de la adhesión de las células A549 al colágeno de tipo luego de un pretratamiento con cianidina-3- rutinósido. Ligera inhibición de la motilidad celular asociada a cianidina-3-rutinósido y cianidina-3-glucósido. [34] Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 25 Delfinidina extraída de un polvo enriquecido en antocianinas de arándano azul (Vaccinium corymbosum) A549, cancer de pulmón Estimulación de la apoptosis de la línea de carcinoma A549 mediada por Bcl2 y ADPribosa polimerasa (PARP) e inhibición de las rutas oncogénicas WNT y la transcripción de b-catenina, cmyc, ciclina D1, ciclina B1, pERK, MMP9 y VEGF. [35] Extracto de flor de Jamaica africana (Hibiscus sabdariffa) cianidina-3-glucósido, delfinidina-3-glucósido, cianidina-3-sambubiósido, delfinidina-3- sambubiósido A549, cancer de pulmón Inhibición de la proliferación celular e inducción de la apoptosis en línea A549, exponiendo un IC50 de 117 μg/ml [36] 3’-O-Sulfato de quercetina A549, cancer de pulmón Inhibición de la expresión de las citoquinas inflamatorias IL-8 e IL-6 [37] Cianidina-3-glucósido A549, cancer de pulmón Reducción de la expresión de la proteína integral de membrana Claudin-2 (CLDN2) asociada a la resistencia a los fármacos en células de adenocarcinoma de pulmón humano [38] Cianidina-3-glucósido PC-3, cáncer de próstata Decrecimiento de la población celular mediante el fomento de apoptosis, al aumentar la despolarización de las mitocondrias y estimulación la actividad de las caspasas 3, 8 y 9. [39] Cianidina-3-glucósido PC-3, cáncer de próstata Inhibición de la migración celular y metástasis de la línea celular de carcinoma e inducción de la apoptosis asociada al rompimiento de la ruptura de la caspasa-3, fragmentando el ADN por la ruta Bcl-2)/Bax (Proteína de permeabilización mitocondrial fundamental en la apoptosis [40] Fracciones de miricetina, kaempferol y quercetina de muscadinia (Vitis rotundifolia) HT-29, cáncer colorrectal Inducción de la fragmentación del ADN de las células de carcinoma y reducción de la viabilidad celular, reduciendo la velocidad de crecimiento del tumor. [41] Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 26 Delfinidina-3,5- diglucósido, cianidina-3,5- diglucósido, petunidina- 3,5-diglucósido, delfinidina-3-glucósido, malvidina-3,5-diglucósido, peonidin-3,5-diglucósido, cianidina-3-glucósido, petunidina-3-glucósido, peonidina-3-glucósido y malvidina-3-glucósido extraídas de las hojas de Meoru (Vitis coignetiae Pulliat) HT-29, cáncer colorrectal Impedimento de la metástasis mediante la reducción de la expresión de las matrices metaloproteinasas MMP-2 y MMP-9, además de asociarse con la regulación de la activación del factor nuclear constitutivo jB (NF-jB). [42] Delfinifina-3sambubiósido, cianidina-3-sambubiósido extraídas de jugo comercial de flor de Jamaica (Hibiscus sabdariffa) MDA-MB- 231, cáncer de mama y HeLa, cáncer cervical Acción antiproliferativa de las células de los carcinomas evaluados. [43] Cianidina-3-glucósido, diglucósidos de: delfinidina, cianidina, petunidina, peonidina y malvidina extraídas del fruto de Jamun (Eugenia jambolana Lam.) MDA-MB- 231, cáncer de mama Fomento de la actividad apoptótica sobre las células cancerosas, reduciendo la viabilidad celular de las mismas [44] Extracto del arbusto Bhat, compuesto por: delfinidina-3-O- galactósido, delfinidina-3- O-glucósido, cianidina-3- O-galactósido, delfinidina- 3-O-arabinósido, cianidina-3-O-glucósido, petunidina-3-O- galactósido, cianidina-3- O-arabinósido, peonidina- 3-O-galactósido, petunidina-3-O- arabinósido, malvidina-3- O-galactósido, malvidina- 3-O-glucósido, malvidina- 3-O-arabinósido HeLa, cáncer cervical Inhibición de la proliferación celular e inducción de la apoptosis [45] Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 27 Proantocianidinas Galactato de epi- galocatequina extraído de longuián (Dimocarpus Longan Lour) HT-29, cáncer colorrectal Inducción de laapoptosis de esferoides de carcinoma colorrectal [46] Extracto de arándanos (Vaccinium macrocarpon) oligómeros de epicatequina entre 4 y 7 grados de polimerización HT-29, cáncer colorrectal Reducción en la proliferación de células de la línea de carcinoma. Ensayo in vitro [47] Galato de epigalocatequina A549, cáncer de pulmón Supresión de la propagación de las células altamente metastásicas A549, al impedir la expresión de la metaloproteinasa de matriz- 2 y de la uroquinasa activadora de plasminógeno, reduciendo el crecimiento de tumores [48] Extracto rico en proantocianidinas de semilla de uva (Vitis vinífera). Contenido del extracto:89% proantocianidinas de catequina O –(-) epicatequina, de las cuales: 6.6% dímeros, 5.0% trímeros, 2.9% tetrámeros y 74.8% oligómeros A549, cáncer de pulmón Impedimento del crecimiento de xenoinjertos tumorales en ratones, mediante el incremento de la proteína ligante-3 en el microambiente tumoral, exponiendo actividades: antiproliferativa, antiangiogénica y proapoptótica [49] 4′-O-metilgalocatequina- (4a→8)-4′-O- metilgalocatequina extraído de la leguminosa Babartimão (Stryphnodendron adstringens) HeLa, cáncer cervical Reducción de la migración de las células cancerosas y la viabilidad celular, mediante la inducción de la apoptosis de estas células. [50] Extracto rico en proantocianidinas de Gou- teng (Uncaria rhynchophylla), compuesto por tetrámeros de epi-afzelequina, MDA-MB- 231, cáncer de mama Inducción de la apoptosis de las células tumorales, mediante la reducción de los niveles de la proteína apoptótica Bcl-2 e incremento de la expresión de la caspasa 3. [51] Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 28 epi-galocatequina y epi- catequina Extracto rico en trímeros y dímeros de catequina de las cortezas de pino taiwanés (Pinus massoniana) y acacia negra (Acacia mearnsii) MDA-MB- 231, cáncer de mama. HeLa, cáncer cervical. A549, cáncer de pulmón Impedimento de la metástasis de carcinomas de mama, cervical y de pulmón [52] Extracto rico en trímeros y dímeros de (+)-catequina y (-)-epicatequina de Chancapiedra (Phyllanthus niruri L.) PC-3, cáncer de próstata Inhibición en la fase G0/G1 de las células cancerosas y una parada en fase S en células MeWo, junto con la acumulación de células en fase Sub-G1 [53] Fracciones de hexámero, heptámero y octámero de (epi)-catequina, pentámero de epigalocatequina- (epi)catequina y hexámero de epigalocatequina- (epi)catequina, extraídas de fríjol (Vigna angularis) PC-3, cáncer de próstata Reducción de la viabilidad celular del carcinoma de próstata, al suprimir la expresión de la proteína 5 de unión a ácidos grasos, impidiendo la metástasis. [54] 1.4.2 Estudios in vivo Cáncer de colón: En un estudio realizado por Marko et al. [55], se evidenció una fuerte inhibición de células HT29 (adenocarcinoma colorrectal humano) bajo la presencia de delfinidina y malvidina, resaltando que la malvidina evita la actividad de la fosfodiesterasa y la hidrólisis de adenosín monofosfato cíclico. Por otra parte, una investigación con extractos ricos en antocianinas de sietes especies vegetales: aronia (Aronia melanocarpa E.), sauco (Sambucus nigra L.), arándano (Vaccinium myrtillus L.), uva (Vitis vinífera L.), zanahoria morada (Daucus carota L.), maíz morado (Zea mays L.) y rábano (Raphanus sativus L.), se encontró que estos extractos evitaron el crecimiento de células HT29. El extracto más activo fue el de maíz morado con un IC50 de 13.8 µg/ml, que tiene como compuestos mayoritarios cianidina 3-glucósido, peonidina-2-glucósido y pelargonidina-3- glucósido; se sugirió que la cianidina-3-glucósido es el compuesto asociado a la actividad quimioprotectora [56]. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 29 Cáncer de esófago: Al estudiar un modelo de carcinoma de células escamosas en esófagos de ratas tratadas con el carcinógeno N-nitroso-metil-benzilamina (NMBA), se evidenció que los extractos etanólicos ricos antocianinas de frambuesas negras (3.5 µmol/g dieta) impidieron la tumorogénesis esofágica en las ratas estudiadas, decreciendo la cantidad de tumores en un 42-47%. Aunque dicho mecanismo es desconocido, se puede relacionar con la inhibición de la expresión de ARNm y de proteínas: COX-2, óxido nítrico sintasa inducible, VEGF y otros genes relacionados con la proliferación, inflamación y angiogénesis [57]. Cáncer de laringe: En otro estudio donde se emplearon antocianinas extraídas de tallos de las hojas de yuca sobre líneas celulares HEP2, se evidenció una disminución de la proliferación de dichas células [58]. Cáncer de mama: Liu et al. [59], al tratar tumores asociados al cáncer mamario en ratas con cianidina 3-glucósido y peonidina 3-glucósido, encontraron una disminución en la proliferación del receptor del factor de crecimiento epidérmico humano-2 (HER2) y un incremento en los niveles de caspasa 3, fomentando la apoptosis. Además, Bunea et al. [60] evidenciaron que los extractos de arándanos azules (Vaccinium corymbosum), cuyos compuestos mayoritarios son: malvidina-3-O-galactósido, delfinidina-3-O-galactósido y petunidina-3-O-galactósido, tienen el potencial de deprimir de la población de células de melanoma B16-F10. Cáncer de pulmón: Al estudiar las antocianinas (delfinidina-3,5-diglucósido, cianidina-3,5- diglucósido, petunidina-3,5-diglucósido, delfinidina-3-glucósido, malvidina-3,5-diglucósido y peonidina-3,5-diglucósido) de zarzamora se encontró que impiden la migración e invasión de células metastásicas del carcinoma de pulmón humano A549. Esto ocurre debido a que la expresión de la metaloproteinasa 2 y el activador del plasminógeno de la uroquinasa decrecen por efecto de dichas antocianinas, fomentando la actividad del inhibidor tisular de la metaloproteinasa-2 y del inhibidor del activador del plasminógeno [61]. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 30 2. Metodología 2.1. Material vegetal Los frutos de uva caimarona (Pouroma cecropiifolia) se adquirieron en los mercados locales de Florencia (Caquetá, Colombia), de acuerdo con las directrices técnicas del Contrato Marco de Acceso de Recursos Genéticos y sus Productos Derivados No. 357 del 17 de noviembre de 2022, suscrito entre el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible y la Universidad Nacional de Colombia. Se determinó el pH y el contenido de sólidos solubles (grados Brix) del mesocarpio como criterio de madurez, siguiendo los parámetros establecidos por la Norma Técnica Colombiana 440 de 2015, en la que se definen los “Métodos de ensayo para determinar las características físicas y químicas de los productos alimenticios” [62]. El pH se midió en un pH-metro 370 (Jenway, Londres, UK) y el contenido de sólidos solubles utilizando un refractómetro RX-5000 (Atago, Japón), expresando los resultados como “°Brix”. Se procesó un total de 4836 g de fruta (peso fresco) y el epicarpio, mesocarpio y la semilla se separaron manualmente, obteniendo 995, 1781 y 288 g de epicarpio, mesocarpio y semilla, respectivamente. Posteriormente, cada parte de la fruta se sometió separadamente a liofilización en baches de 500 g, colocadas en bandejas de aluminio, en un liofilizador Beta 1-8 LDPlus (Martin Christ, Alemania). Para eso se empleó un secado principal, cuyo vacío teórico fue de 0,077 mbar a -23°C por 62 horas y un secado final con un vacío teórico de 0,001 mbar a -76°C por 10 horas. El material liofilizado se pulverizó utilizando un procesador de alimentos para obtener205.2, 200.2 y 146.8 g de epicarpio, mesocarpio y semilla secos, respectivamente. 2.2. Materiales Los solventes de extracción fueron acetona (Merck, Darmstadt, Alemania), pentano ≥98% (Panreac AppliChem, USA), diclorometano ≥98% (Merck, Darmstadt, Alemania), acetato de etilo ≥99% (Merck, Darmstadt, Alemania) y butanol (Lote 3000 C26D52, Mallinckrodt, USA). Para disolver las fracciones y compuestos puros en el ensayo MTT se empleó dimetilsulfóxido (DMSO) ≥99,7% grado HPLC (Merck, Darmstadt, Alemania). Para la preparación de las soluciones que se analizaron por UPLC-MS se empleó metanol grado LC-MS ≥99,9% (Avantor, USA). Los solventes usados fueron acetonitrilo, agua y ácido fórmico (Merck, Darmstadt, Alemania). Como patrones de identificación se usaron: sacarosa, ácido cítrico, ácido gálico, ácido quínico, ácido asiático, ácido maslínico y hederagenina, comprados a Sigma Aldrich (Taufkirchen, Alemania), mientras que las proantocianidinas (B1, B2, B3 y C1), (-) epicatequina, quercetina 3-O-rutinósido, guaijaverina, quercitrina, quercetina, se adquirieron en Extrasynthese (Genay, Francia). Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 31 2.3. Obtención de los extractos y fraccionamiento Los distintos órganos del fruto (995 g epicarpio, 1781 kg mesocarpio y 288 g semilla) se maceraron separadamente con agitación magnética durante 3 horas utilizando una mezcla acetona:agua (7:3, v/v, tres reposiciones de 300 ml), con dos reposiciones de solvente. Posteriormente, se eliminó el solvente en rotavapor y los residuos se redisolvieron en agua. Cada disolución acuosa se sometió a una partición sucesiva con solventes de polaridad creciente (pentano, diclorometano, acetato de etilo y butanol, en una proporción 1:1 empleando 60 ml de cada uno) acorde a la metodología publicada por Isaza et al. [63]. Estas fracciones se sometieron a un análisis preliminar, con el ensayo de viabilidad celular MTT para determinar su actividad citotóxica sobres células de tumores humanos. 2.4. Ensayo de viabilidad celular MTT El método convencional para la evaluación de la actividad anticancerígena es el ensayo MTT (bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio), el cual es un ensayo de viabilidad colorimétrico. Este método se basa en la variación de color producido por el MTT cuando se expone a células viables. La medida de la absorbancia, la cual es proporcional a la cantidad de células viables frente al control (células no tratadas), permite evaluar la capacidad inhibitoria del crecimiento celular [64]. El MTT es un compuesto perteneciente a la familia de las sales de tetrazolio, de color amarillo y soluble en agua. Cuando el MTT reacciona con enzimas oxidorreductasa celulares dependientes de NAD(P)H se transforma en un compuesto formazán (usualmente después de 3-4 horas de incubación), de color púrpura e insoluble en agua, cuya cuantificación se realiza en DMSO a 550 nm. La absorbancia a esta longitud de onda es directamente proporcional a la cantidad de células presentes en los viales en un rango de 200 a 50000 células. 2.4.1. Ensayos preliminares sobre la línea A549 Este ensayo preliminar se realizó en el grupo de investigación “Evaluación Biológica de Sustancias Promisorias” de la Universidad de Cartagena para definir las fracciones más activas. Para tal fin se utilizó la línea celular A549 (cáncer de pulmón, ATCC® CCL-185™), adquirida de Amerycan Type Culture Collection, debido a su rápido crecimiento y por su resistencia a distintos compuestos químicos. Las soluciones empleadas para el crecimiento de estas células fueron: medios de cultivo, EMEM, RPMI, DMEM (Sigma Aldrich, St. Louis, MO), suero fetal bovino y glutamina (Sigma Aldrich, St. Louis, MO), tripsina-EDTA 0.25% (GIBCO, EUA) y solución PBS preparada en el laboratorio. Para estos ensayos, se emplearon números de pase 35-38, generando un conteo al teñir las células con Azul de Tripán (Sigma Aldrich, St. Louis, MO) sobre una cámara de Neubauer, con el fin de sembrar alrededor de 7.000 células/pozo; realizando el conteo dos veces, empleando 4 valores (correspondientes a los 4 cuadrantes de la cámara), aceptando el promedio siempre y cuando el coeficiente de variación (%CV) fuera inferior al 15%. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 32 2.4.2. Ensayo direccionado sobre diferentes líneas celulares Después de hacer la caracterización de las fracciones más activas por UPLC-ESI/MS y obtener algunos compuestos puros, se evaluó la viabilidad celular en el grupo de “Investigaciones Biomédicas y de Genética Humana Aplicada” de la Universidad de Ciencias Aplicadas y Ambientales (UDCA). En este caso, para la evaluación de la actividad anti-proliferativa se utilizaron las siguientes líneas celulares humanas de origen neoplásico: A549 (cáncer de pulmón, ATCC® CCL-185™, pase celular 18), HT-29 (adenocarcinoma de colon, ATCC® HTB-38™, pase celular 15), y RKO (carcinoma colorrectal, ATCC® CRL- 2577™, pase celular 7) obtenidas de American Type Culture Collection (ATCC). Y líneas de células sanas: MRC-5 (fibroblastos de pulmón humano, ATCC® CCL-10™, pase celular 4) y BHK-21 (fibroblastos de riñón murino ATCC® CCL-171™, pase celular 10). Todas las líneas celulares se mantuvieron según las condiciones propuestas por el fabricante; MRC-5 y RKO en EMEM, A549 y BHK-21 en RPMI 1640, HT-29 en DMEM, todos los medios suplementados con suero fetal al 10%, con 1% de L-Glutamina y con 1% de Antibiotico Pn/Strept (GIBCO, EUA). Las fracciones y/o compuestos puros se disolvieron en DMSO. En los bioensayos, las células se sembraron en placas de 96 pozos estériles hasta confluencia (etapa en donde las células se encuentran en crecimiento exponencial, ocupando entre 70-80% de la superficie del pozo) durante 24 ± 2 horas, tratándolas con diluciones seriadas de las fracciones (100 – 6.25 µg/ml) y compuestos puros (80 - 5 µg/ml) por un tiempo de exposición de 48 horas en incubadora a las mismas condiciones empleadas durante la siembra (37.5 ± 0.5 °C; 5 ± 1 % CO2), empleando tres pozos a la misma concentración del tratamiento para realizar un triplicado estadístico [65]. Posteriormente, se despojó el medio de cultivo de cada pozo empleando un sistema de vacío, para adicionar 200 ml de la disolución 10:1 DMSO: buffer de glicina Sorensen (cloruro de sodio, carbonato de sodio y slicina), en la cual las sales de formazán son solubles. Antes de la medición de la longitud de onda en el lector de placas, se empleó una placa de agitación para garantizar la solubilidad de todas las sales. Los datos se procesaron en el software GraphPad Prism 8.0.1. Como control positivo, se empleó Taxol al 0.05 % (Bristol-Myers Squibb Company, EUA), con el propósito de verificar la inhibición de la proliferación celular. Los resultados obtenidos se graficaron frente a la concentración de los tratamientos, obteniendo curvas sigmoidales (curvas de viabilidad celular), las cuales se emplearon para establecer concentración inhibitoria de la mediana (IC50, concentración de la sustancia evaluada que induce la muerte en el 50% de la población celular) [66]. Estudio químico de los compuestos con actividad citotóxica presentes en la fruta de uva caimarona (Pourouma cecropiifolia) 33 2.5. Análisis de las fracciones con actividad citotóxica 2.5.1 Análisis no direccionado por UPLC-ESI/TOF/MSe Para el análisis de las fracciones y compuestos puros mediante la técnica UPLC- ESI/TOF/MSe se utilizó un espectrómetro de masas Waters Synapt G2-S HDMS (Waters, Manchester, Reino Unido) acoplado a un sistema central Acquity UPLC (Waters, Milford, MA, USA) que consta de un gestor de disolvente binario, un automuestrador y un horno para la
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