Acción antioxidante de polifenoles naturales en procesos fotosensibilizados por pterina

Abstract

La radiación ultravioleta (UV), es la porción más energética del espectro solar que alcanza la superficie terrestre. Este tipo de radiación y, en mucha menor proporción, la luz visible, son capaces de modificar la estructura química de ciertas macromoléculas y metabolitos presentes en los tejidos. En particular, los cambios químicos sufridos por las proteínas y el ácido desoxirribonucleico (ADN) conllevan consecuencias dramáticas para las células. Dichos efectos van desde mutaciones en la secuencia de bases del ADN hasta disfunciones en el metabolismo celular capaces de provocar la muerte de la célula afectada. Por otra parte, la formación de mutaciones puede conducir a la proliferación sin control de la célula, con la consiguiente generación de un proceso neoplásico en el tejido que la contiene. Existen básicamente dos grupos de mecanismos mediante los cuales la radiación electromagnética modifica o daña al ADN, las proteínas y sus componentes: procesos directos que se inician con la absorción de fotones por los cromóforos de las macromoléculas: las bases nitrogenadas en el ADN y ciertos aminoácidos en el caso de las proteínas; y procesos indirectos en los cuales un segundo compuesto, denominado fotosensibilizador (FS), es el que absorbe la radiación y se vuelve reactivo. La radiación UV-A (320-400 nm) y visible no es filtrada por la atmósfera y es absorbida por diversos FSs. El FS excitado puede participar de reacciones fotosensibilizadas con diversas biomoléculas por transferencia de electrones (mecanismo tipo I) o energía (producción de oxígeno singlete (1O2), mecanismo tipo II) A partir del descubrimiento, relativamente reciente, de los procesos fotosensibilizados, se inició la búsqueda y estudio de compuestos que pudieran actuar como FS. En la actualidad se sabe que varios grupos de compuestos heterocíclicos se comportan como FSs. Entre ellos se encuentran porfirinas, ftalocianinas, flavinas, lumazinas y pterinas. Las pterinas son tetra-azo-naftalenos derivados de 2-amino-4-pteridinona, y en los mamíferos participan en diversas reacciones metabólicas, siendo el ácido fólico (PteGlu), la biopterina (Bip), la neopterina (Nep) y sus derivados reducidos los compuestos más estudiados desde el punto de vista bioquímico. El interés en la fotoquímica de las pterinas y compuestos relacionados surgió cuando se descubrió su participación en procesos fotobiológicos. Por ejemplo, se demostró que un derivado de PteGlu está presente en ciertos fotorreceptores biológicos, como las fotoliasas y los criptocromos, actúando como fotoantena. Diversas propiedades fotoquímicas y fotofísicas de estos compuestos han sido estudiadas previamente estudiadas por el grupo de investigación en el cual se desarrolló la tesis doctoral. Algunas de ellas se relacionan directamente con la capacidad de las pterinas para participar en procesos fotosensibilizados; por ejemplo, su capacidad para generar fotoquímicamente diversas especies reactivas de oxígeno (EROs), tales como 1O2, anión superóxido (O2•-) y peróxido de hidrógeno (H2O2). Pterina (Ptr) es la molécula más sencilla dentro de la familia de pterinas, es relativamente estable y se ha observado su participación en diversos procesos fotosensibilizados. Hace aproximadamente 10 años se demostró que las pterinas son capaces de oxidar al ADN, pero más recientemente se estudiaron los mecanismos implicados estudiando la oxidación fotoinducida por Ptr, bajo irradiación UV-A en soluciones acuosas, de nucleótidos purínicos y pirimídicos (2´-desoxiadenosina 5´-monofosfato (dAMP), 2´-desoxiguanosina 5´-monofosfato (dGMP) y 2´-desoxitimidina 5´-monofosfato (dTMP). En estos trabajos se demostró que Ptr es capaz de actuar como FS tanto en fotooxidaciones tipo I como tipo II, y la contribución de cada mecanismo en un determinado proceso depende de varios factores tales como la naturaleza del sustrato y el pH. Asimismo, se ha demostrado la capacidad de las pterinas para generar daño fotoinducido en las proteínas y sus componentes. El estudio sistemático de la fotosensibilización de aminoácidos libres triptófano (Trp), tirosina (Tyr) e histidina (His), demuestra que la Ptr es capaz de inducir modificaciones químicas en estas moléculas. En el caso de la Tyr se encontró que durante el proceso fotosensibilizado se generan dímeros de Tyr (Tyr2), proceso que también fue observado en la hormona estimulante de los melanocitos (-MSH) y en albúminas de suero bovino (BSA) y humano (HSA). Actualmente se piensa que el daño fotoinducido a proteínas podría jugar un papel importante en los efectos fototóxicos de diversos FSs. Por ello es relevante encontrar mecanismos que prevengan el daño fotooxidativo a bimoléculas, y en el presente trabajo se pretende encontrar compuestos naturales que tengan capacidad protectora en procesos que involucran la radiación UV y FSs naturales, tales como las pterinas. Los antioxidantes son sustancias que encontrándose en concentraciones bajas respecto a las de un sustrato oxidable, previenen o retardan la oxidación de dicho sustrato. En procesos fotosensibilizados, estos compuestos protectores pueden actuar de diferentes maneras: (i) inhibiendo la formación de los estados excitados de los FSs; (iii) desactivando los estados excitados del FS; (iii) eliminando las EROs generadas en el medio como consecuencia del proceso fotosensibilizado. Una familia relevante dentro de los antioxidantes naturales son los compuestos fenólicos. Son metabolitos secundarios de las plantas, con diversas funciones fisiológicas. En particular, resveratrol (RSV) es un polifenol conocido, de tipo estilbeno, que se encuentra en uvas, maní, arándanos, nueces, y que se sintetiza en respuesta a situaciones de estrés oxidativo. Se conoce que actúa como antioxidante, pero no se ha estudiado exhaustivamente su mecanismo de acción y, menos aún, en situaciones de irradiación UV-A o visible. Por otro lado, 3,4-dihidroxi-L-fenilalanina (DOPA) es un derivado de tirosina Tyr que puede generarse tanto por vía enzimática como fotoquímica. En los sistemas vivos DOPA cumple diferentes funciones; es el precursor metabólico de la dopamina, uno de los neurotransmisores más importantes que junto con otras catecolaminas tienen la capacidad de actuar como antioxidantes endógenos al producir la desactivación de especies reactivas de oxígeno. Por otro lado, es uno de los intermediarios en la síntesis de melanina, un pigmento que posee un efecto protector contra la radiación solar, no sólo porque actúa como filtro, sino que además tiene un rol fundamental en la desactivación de radicales. Si bien la capacidad antioxidante de DOPA ha sido ampliamente estudiada en procesos oxidativos, poco se conoce de su capacidad antioxidante en procesos mediados por la radiación.