Evaluación de la actividad de compuestos bioactivos microencapsulados en quitosano en modelos de inflamación intestinal

Abstract

Las enfermedades inflamatorias intestinales son de curso crónico y representan un factor de riesgo para el desarrollo de carcinoma colon-rectal. Los mecanismos por los que se inicia y perpetúa el daño inflamatorio en intestino se estudian empleando modelos experimentales como el de colitis inducida por la administración de dextrán sulfato de sodio (DSS). Numerosa evidencia clínica y experimental demuestra que la inflamación crónica se asocia con una exacerbada producción de especies reactivas de oxígeno (EROS), tales como radical anión superóxido (O2 •-), radical hidroxilo (HO•), oxígeno molecular singulete (O2 (1g)) y peróxido de hidrógeno (H2O2), que inducen un grado de estrés oxidativo crítico en la patofisiología de la inflamación intestinal. Una forma de reducir los efectos del estrés oxidativo es mediante el consumo o administración de compuestos bioactivos tales como flavonoides, que poseen capacidad antioxidante y efectos benéficos directos sobre la salud por su actividad anticancerígena, antitumoral y anti-inflamatoria. Desafortunadamente, estos compuestos son inestables y poco solubles en medios biológicos; una forma de estabilizarlos y vehiculizarlos es mediante la microencapsulación. Uno de los biopolímeros más empleados en la microencapsulación de compuestos bioactivos es el quitosano (Ch), un polisacárido mucoadhesivo, parcialmente desacetilado, derivado de la quitina, con numerosas aplicaciones en medicina y alimentación debido a que carece de toxicidad y alergenicidad, es biocompatible y biodegradable. Sin embargo, su empleo en medios biológicos se ve limitado por la reducida solubilidad a pH fisiológico, por lo que la funcionalización de la molécula con sustituyentes hidrofílicos se convierte en una alternativa viable para resolver tal inconveniente. En este contexto, se planteó como objetivo del presente trabajo, el estudio de la actividad de flavonoides microencapsulados en matrices de Ch en un modelo de colitis inducida por DSS. Para tal fin la metodología propuesta se estructuró en tres etapas: 1) Funcionalización de Ch con glucosamina mediante reacción de Maillard. Caracterización de Ch funcionalizado (ChF) mediante la determinación de grado de desacetilación, peso molecular, solubilidad a pH 7,4 y evaluación mediante espectroscopía UV-Vis y en el infrarrojo. Finalmente, se determinó la actividad antioxidante in vitro de Ch y ChF, mediante la evaluación de las eficiencias de desactivación de las EROS: O2 •-, HO•, y O2 (1g). 2) Microencapsulación de flavonoides en matrices de Ch nativo y ChF. Se obtuvieron microcápsulas (MC) de quercetina y genisteína, mediante la técnica de secado por aspersión (Spray-Drying). Las mismas fueron caracterizadas mediante la determinación de eficiencias y rendimientos de microencapsulación, morfología por microscopía electrónica de barrido, evaluación de liberación controlada de flavonoide bajo condiciones gastrointestinales simuladas, y capacidad antioxidante in vitro (comparativa entre de MC con y sin flavonoide y flavonoide en estado puro) mediante la desactivación de las EROS antes mencionadas. 3) Aplicación de MC de quercetina y genisteína en ChF en un modelo murino de colitis generada con DSS. A los animales bajo tratamiento se los evaluó clínicamente durante 10 días, posterior a su sacrificio se llevó a cabo el análisis histológico de colon, la evaluación de la actividad antiinflamatoria a través del ensayo de citoquinas y quimioquinas, la determinación de la actividad de mieloperoxidasa y N-acetilglucosaminidasa como indicadores de la infiltración de neutrófilos y macrófagos, respectivamente. Finalmente, se llevó a cabo la evaluación del estrés oxidativo mediante la determinación de la actividad de superóxido dismutasa y catalasa y la presencia de malondialdehído como producto de peroxidación lipídica de membrana. Se logró producir un derivado de Ch con solubilidad a pH fisiológico mejorada y capacidad antioxidante conservada, apto para la microencapsulación por Spray-Drying de flavonoides y su aplicación específica en un modelo murino de colitis. Se obtuvieron partículas gastro-resistentes con propiedades de liberación controlada que mejoraron la biodisponibilidad de los flavonoides en intestino, específicamente en colon, y actuaron aminorando los síntomas clínicos inducidos por el consumo de DSS, atenuando la inflamación y cooperando en el restablecimiento del balance de las especies oxidantes.