Efecto de extractos de vegetales argentinos sobre el estado redox y neuroinmune en un modelo Murino de Cáncer.

Abstract

Background: the nutritional and pharmacological potential of Argentine native plants has been studied very little. However, we already know that the consumption of its extracts modifies the bioavailability of phytochemicals in different tissues, among them—the Central Nervous System (CNS), which is a target of numerous pathological processes associated with oxidation and inflammation such as cancer. These processes involve the CNS in a primary and/or secondary way, the latter being due to a metastatic process (neoplastic syndrome) and/or immunoendocrine (paraneoplastic syndrome) that include oxidative stress and neuroinflammation. Among the neuroprotective potentials derived from plant extracts, polyphenols are the largest antioxidant group with their recognized ability to cross the blood-brain barrier and stay in the CNS after infusions. The main objective was to determine the effect of the consumption of aqueous plant extracts derived from Argentine native plants on the CNS of a murine model of cancer. The effect would be determined by its redox activity and immunomodulatory potential. The importance of this topic lies in developing nutritional strategies to prevent and treat neurological dysfunction with compounds present in plant species (diet or pharmacological formulations). Methodology: phenolic compounds (HPLC-DAD-MS) were identified and quantified from three native plant species: L. grisebachii (LG), A. quebracho-blanco (AQB) and I. paraguariensis (IP). An in vitro assay was carried out on glial cells T98-G (human) and C6 (mouse), evaluating cell viability, fatty acid profile and release of interleukin 6 (IL-6) after treatments with phytoextracts. A first trial was developed with healthy Balb/c mice (n≥3) treated orally for 30 days: C (untreated water) or 100 mg/Kg/day of LG, AQB or IP extract. Based on these results, a second test was performed with Balb/c mice inoculated with LAC1 cells (lung adenocarcinoma), treated orally for 21 days with 0 (control), 50 or 100 mg/kg/day of IP (n≥3). Brain regions were analyzed (telencephalon, diencephalon, cerebellum, mesencephalon and brainstem). They were determined by spectrophotometry: total phenols, peroxides, GGT, superoxide; TNF-α and IL-6 concentrations by ELISA, while the AG profile (in cell lines and encephalic regions) was determined by gas chromatography. The brain phenolic bioavailability was determined by HPLC-UV. Histopathology was analyzed in telencephalon (cell density, loss of myelin and apoptosis). Results: We determined 21 phenolic compounds in LG, mainly iridoids, 31 compounds in AQB, mostly hydroxybenzoic derivatives and 23 compounds in IP, mainly derivatives of caffeoyl-quinic acid (chlorogenic acid - AC). In the in vitro assay, LG was not related to the IL-6 release, AQB increased release IL-6 and IP produced a decrease in this cytokine, associated with an increase in palmitoleic fatty acid (ω-7). In healthy mice assay, LG and AQB caused phenolic imbalance and triggered oxidative stress, while IP showed differential redox effects in the brain regions studied, and the best redox profile in the total brain. In the second murine assay, the mice were inoculated with LAC-1. AC and quercetin (Q) were identified in the brain regions, liver and tumor, in a manner dependent on the IP dose. AC was the main compound found in brain, while Q was observed, to a lesser extent, in diencephalon. Both compounds reduced IL-6 in diencephalon, dependent on the IP dose with respect to control (9% and 29%, respectively, p<0.05). Histology suggested cellular protection with less apoptosis in areas exposed to AC. This is supported by the demyelination observed in brains of mice without treatment (p <0.05). Conclusions: the results showed a neuroprotective effect of IP, which is relevant given that it is a plant widely consumed by world population. Its neuroprotective activity has a relevant health potential to amelliorate the harmful effects of cancer, transferable to the health field with important implications. In this way it is relevant to deepen the study of IP to know the adequate concentration and bioavailability of its potentially protective phytochemicals in the CNS, to recognize its anti-oxidant and anti-inflammatory effects and to generate new chemopreventive strategies from the massive and frequent ingestion of ilex paraguariensis in the Argentine population.

Antecedentes: el potencial nutricional y farmacológico de las plantas autóctonas argentinas ha sido poco estudiado. Sin embargo, es conocido que el consumo de sus extractos modifica la biodisponibilidad de fitoquímicos en diferentes tejidos, entre ellos el Sistema Nervioso Central (SNC), blanco de numerosos procesos patológicos asociados a oxidación e inflamación como el cáncer. Éste compromete al SNC de manera primaria y/o secundaria siendo, ésta última, por un proceso metastásico (síndrome neoplásico) y/o inmunoendocrino (síndrome paraneoplásico) que incluyen estrés oxidativo y neuroinflamación. Entre los potenciales neuroprotectores provenientes de extractos vegetales, los polifenoles constituyen el mayor grupo antioxidantes con su reconocida habilidad para atravesar la barrera hematoencefálica y alojarse en el SNC luego de la ingesta de infusiones. El objetivo principal fue determinar el efecto del consumo de extractos vegetales acuosos derivados de plantas nativas argentinas sobre el SNC de un modelo murino de cáncer, en función de su actividad redox y potencial inmunomodulador. La importancia del tema radica en desarrollar estrategias nutricionales para prevenir y tratar la disfunción neurológica con compuestos presentes en especies vegetales (dieta o formulaciones farmacológicas). Metodología: se identificaron y cuantificaron compuestos fenólicos (HPLC-DAD-MS) de tres especies vegetales nativas: L. grisebachii (LG), A. quebracho-blanco (AQB) e I. paraguariensis (IP). Se realizó un ensayo in vitro en células gliales T98-G (humanas) y C6 (ratón), evaluando viabilidad celular, perfil de ácidos grasos y liberación de interleuquina 6 (IL-6) tras tratamientos con los fitoextractos. Se desarrolló un primer ensayo con ratones Balb/c sanos (n≥3) tratados por vía oral durante 30 días: C (agua sin tratamiento) ó 100 mg/Kg/día de extracto de LG, AQB o IP. En función de estos resultados, se realizó un segundo ensayo con ratones Balb/c inoculados con células LAC-1 (adenocarcinoma de pulmón), tratados por vía oral durante 21 días con 0 (control), 50 ó 100 mg/Kg/día de IP (n≥3). Se analizaron regiones encefálicas (telencéfalo, diencéfalo, cerebelo, mesencéfalo y tallo encefálico). Se determinaron por espectrofotometría: fenoles totales, peróxidos, GGT, superóxidos; por ELISA la concentración de TNF-α e IL-6, mientras que el perfil de AG (en líneas celulares y regiones encefálicas) se determinó por cromatografía de gases. La biodisponibilidad de polifenoles en cerebro se determinó por HPLC-UV. Se analizó histopatología en telencéfalo (densidad celular, pérdida de mielina y apoptosis). Resultados: Se determinaron 21 compuestos fenólicos en LG, principalmente iridoides, 31 compuestos en AQB, en su mayoría derivados hidroxibenzoicos y 23 compuestos en IP, principalmente derivados del ácido cafeoil-quínico (ácido clorogénico - AC). En el ensayo in vitro, LG no se relacionó con la liberación de IL-6, AQB aumentó su liberación e IP produjo una disminución de esta citoquina, asociada a un aumento del ácido graso palmitoleico (ω-7). En el ensayo con ratones sanos, LG y AQB causaron desequilibrio fenólico y desencadenaron estrés oxidativo, mientras que IP mostró efectos redox diferenciales en las regiones encefálicas estudiadas, y el mejor perfil redox en encéfalo total. En el segundo ensayo murino, los ratones fueron inoculados con LAC-1. Se identificó AC y quercetina (Q) en las regiones del cerebro, hígado y tumor, de manera dependiente de la dosis de IP. El AC fue el principal compuesto encontrado en el cerebro, mientras que la Q se observó, en menor medida, en el diencéfalo. Ambos compuestos redujeron la IL-6 en diencéfalo, dependiente de la dosis de IP con respecto al control (9% y 29%, respectivamente, p<0,05). La histología sugirió protección celular con menos apoptosis en áreas expuestas a AC. Esto avalado por la desmielinización observada en los cerebros de los ratones sin tratamiento (p<0,05). Conclusiones: los resultados mostraron un efecto neuroprotector de IP, lo cual es relevante dado que es una planta ampliamente consumida por la población mundial. Su actividad neuroprotectora tiene un potencial de salud relevante al mejorar los efectos nocivos del cáncer, transferible al ámbito sanitario con importantes implicancias. De esta manera resulta relevante profundizar el estudio de IP para conocer la concentración adecuada y la biodisponibilidad de sus fitoquímicos potencialmente protectores en el SNC, reconocer sus efectos antioxidantes y antiinflamatorios y generar nuevas estrategias quimiopreventivas a partir de la ingesta masiva y frecuente de ilex paraguariensis en la población argentina.