Prezentare generală asupra efectelor antihipertensive și anti-obezitate ale metabolitilor secundari din alge marine
Ana M. L. Seca
1 cE3c - Centrul pentru ecologie, evoluție și schimbări de mediu/Azorean Biodiversity Group și Facultatea de Științe și Tehnologie, Universitatea Azore, Rua Mãe de Deus, 9501-321 Ponta Delgada, Portugalia
Diana C. G. A. Pinto
Abstract
1. Introducere
Hipertensiunea și obezitatea sunt valori cheie pentru sănătatea care au implicații dezastruoase asupra sănătății. Obezitatea, definită ca exces de grăsime corporală, este considerată condiția de intrare pentru mai multe boli cronice și este un factor major în dezvoltarea tulburărilor cardiovasculare și metabolice, cum ar fi hipertensiunea arterială, accident vascular cerebral ischemic, rezistența la insulină, toleranța afectată a glucozei, hiperinsulinemia și dislipidemia [1] . Hipertensiunea arterială, o afecțiune a hipertensiunii arteriale numită „ucigașul tăcut”, deoarece poate fi asimptomatică de ani de zile înainte de a fi diagnosticată clinic, este un factor de risc major modificabil al bolilor cardiovasculare, cum ar fi accident vascular cerebral ischemic și hemoragic, infarct miocardic, insuficiență cardiacă, boală renală cronică, boală vasculară periferică, declin cognitiv și moarte prematură [2]. Deși există multe întrebări fără răspuns despre cauzele obezității și hipertensiunii, se pare că acestea au mecanisme fiziopatologice comune.
Obezitatea mărește traficul nervos simpatic din cauza hiperinsulinemiei și a revărsării renale a noradrenalinei, care mărește reabsorbția tubulară renală a sodiului și, în consecință, activă sistemul renină-angiotensină (RAS) [3,4]. În plus, în procesul de obezitate există o creștere a disfuncției endoteliale și a stresului oxidativ vascular atribuit parțial adipokinelor circulante (producția crescută de leptină, scăderea producției de adiponectină), speciile de oxigen reactiv amplificat și disponibilitatea redusă de oxid nitric care împreună cu endotelina și RAS sunt cei mai importanți factori care reglează tonusul vascular [3,4,5]. Patogeneza hipertensiunii este multifactorială și complexă, fiind legată de concentrațiile diferite de sodiu și potasiu din organism, obezitate, rezistență la insulină, aport ridicat de alcool, aport scăzut de calciu, stres și boli ale îmbătrânirii. Cei trei factori principali care determină tensiunea arterială sunt excreția renală de sodiu (și impactul rezultat asupra plasmei și volumului total al corpului), tonusului vascular și performanței cardiace, iar acești factori controlează debitul cardiac, volumul intravascular și rezistența vasculară sistemică [3,6 ].
Pe de altă parte, căutarea de noi medicamente din macroalge cu aplicare farmaceutică în prevenirea și tratamentul hipertensiunii și obezității implică identificarea compușilor puri din alge marine care prezintă astfel de proprietăți. De fapt, algele marine produc o mare diversitate structurală de molecule mici cu bioactivități foarte interesante. Aici vor fi prezentate și discutate cele mai recente și avansate studii asupra metaboliților secundari puri din macroalgele maro, roșu și verde, care prezintă activități anti-hipertensive și anti-obezitate semnificative. Aceste proprietăți le vor face cu siguranță atractive pentru industria farmaceutică ca compuși de plumb în dezvoltarea de noi medicamente cardioprotectoare și, bineînțeles, vor atrage atenția asupra valorii sănătății algelor marine.
2. Compuși anti-hipertensivi de alge marine
2.1. Peptide
Peptidele bioactive derivate din proteine macroalge posedă mai multe proprietăți farmacologice benefice; printre acestea, capacitatea de a acționa ca agenți antihipertensivi [29]. Peptidele sunt cei mai frecvent studiați compuși naturali care inhibă activitatea ACE I, chiar și cei izolați din alte surse decât macroalge [10,30,31]. Exemple de peptide comerciale hipotensive generate de macroalge și cu FOSHU („alimente pentru utilizări specifice pentru sănătate” aprobate de Ministerul Sănătății, Muncii și Bunăstării din Japonia) afirmații antihipertensive aprobate sunt Ameal-S 120 ® (Calpis Co., Ltd., Tokyo, Japonia) din Japonia și Evolus ® (Valio Ltd, Helsinki, Finlanda) din Finlanda, care scad tensiunea arterială datorită prezenței în formularea lor a peptidelor IPP inhibitori ai ECA I (1) și VPP (2) (Figura 1) [32]. Alte produse japoneze includ Wakame Jelly, obținut din macroalga Undaria pinnatifida (Harvey) Suringar (bine cunoscută sub numele de wakame), care conține peptidele FY3), VY (4) și IY (5) (Figura 1) și peptida Nori S, obținută din Poralyra yezoensis macroalgă (denumirea actuală acceptată în consecință, AlgaeBase [33] este Pyropia yezoensis (Ueda) MS Hwang & H.G. Choi) care conține peptida AKYSY6) (Figura 1) [29,32,34].
Structuri peptidice active ale produselor de bază din alge marine utilizate pentru controlul tensiunii arteriale.
Există dovezi că peptidele mici, cu dimensiuni cuprinse între 2 și 20 de reziduuri de aminoacizi, au dezvăluit proprietăți antihipertensive promițătoare, iar acest tip de peptide pot fi obținute din hidrolizate de proteine din alge marine [35]. De fapt, aceste peptide cu potențial antihipertensiv sunt dezvăluite atunci când sunt eliberate din proteina mamă de enzimele digestive, procesarea alimentelor sau prin fermentarea microbiană [29,35]. Mai mult, peptidele inhibitoare ale ECA I trebuie să prezinte rezistență atât la proteazele gastrointestinale, cât și la peptidazele de la marginea periei și să fie transportate intacte în sistemul circulator pentru a păstra activitatea fiziologică [35]. Într-adevăr, Thierney și colab. atrage atenția asupra faptului că prezența activității inhibitoare a ECA I in vitro nu se corelează neapărat cu un efect antihipertensiv in vivo [36].
Peptide antihipertensive izolate din Pyropia yezoensis (Ueda) M. S. Hwang și H. G. Choi (syn. Porphyra yezoensis) și Undaria pinnatifida (Harvey) Suringar.
De la Undaria pinnatifida (Harvey) Suringar, un aliment cu alge marine foarte popular în țările orientale care conține 15% proteine, Suetsuna și colab. [42] au izolat și au stabilit secvențele de aminoacizi a zece dipeptide cu activitate inhibitoare a ECA I. Dintre acestea, patru dipeptide FY (3), IY (5) (Figura 1), YH9) și KY (10) (Figura 2), prezintă activitate in vitro semnificativă, cu valori IC50 de 3,7, 2,7, 5,1 și respectiv 7,7 μM, [35,42], în timp ce KY (10) prezintă cel mai mare efect hipotensiv in vivo (test de perioadă de administrare orală continuă cu 10 mg/zi/kg greutate corporală la șobolani hipertensivi spontan), probabil datorită rezistenței mai mari împotriva proteazei decât alte dipeptide [42].
Recent, s-a demonstrat că tetrapeptida PAFG (11) (Figura 3) este un adevărat inhibitor al ECA I și poate reduce în mod eficient tensiunea arterială, poate fi administrat oral și are o susceptibilitate scăzută a enzimelor gastrointestinale [43]. PAFG (COM)11) trei secvențe de aminoacizi hidrofobi la C-terminal pot contribui la activitatea sa inhibitoare in vitro puternică necompetitivă a ACE I (IC50 35,9 µM). Autorii au susținut că PAFG (11) a fost obținut din hidroliza proteinei Enteromorpha clathrata și că această algă este una dintre cele mai populare alge marine marine comestibile din țările din nord-estul Asiei, apărând aproape pe tot parcursul anului [43]. Din păcate, algele marine nu sunt identificate în mod corespunzător, iar în AlgaeBase [33] pot fi găsite 58 de specii cu același nume. Mai mult, există autori care sugerează că Enteromorpha și Ulva sunt aceleași genuri [44]. Identificarea corectă a sursei este foarte importantă, dar utilizarea unui control pozitiv este și mai importantă pentru validarea activității raportate, aspect care nu este menționat de autori. Pentru cititorii noștri, putem sugera utilizarea captoprilului, un medicament clinic sintetic utilizat pe scară largă ca antihipertensiv, care este foarte eficient, deși prezintă unele efecte secundare semnificative [34,45].