UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia de Alimentos
JEANE BASTOS MELO
CORRELAÇÃO DO EFEITO ANTIGLICANTE E CAPACIDADE
ANTIOXIDANTE DE COMPOSTOS FENÓLICOS IN VITRO
CAMPINAS - SP
2018
JEANE BASTOS MELO
CORRELAÇÃO DO EFEITO ANTIGLICANTE E CAPACIDADE
ANTIOXIDANTE DE COMPOSTOS FENÓLICOS IN VITRO
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestra em Alimentos e Nutrição, na área de Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos.
Orientadora: Profª Drª Gabriela Alves Macedo.
ESTE TRABALHO CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA JEANE BASTOS MELO E ORIENTADA PELA PROFESSORA DRª GABRIELA ALVES MACEDO.
CAMPINAS - SP
2018
Agência(s) de fomento: CNPq Nº de processo: 132092/2016-6
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas Biblioteca da Faculdade de Engenharia de Alimentos Claudia Aparecida Romano - CRB 8/5816
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Correlation of antiglycation effect and antioxidant capacity of
phenolic compounds in vitro
Palavras-chave em inglês:
Advanced glycation end products Glycosylation
Phenolic compounds Antioxidants
Área de concentração: Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos Titulação: Mestra em Alimentos e Nutrição
Banca examinadora:
Gabriela Alves Macedo [Orientador] Alessandra Gambero
Flávia Maria Netto
Data de defesa: 09-11-2018
Programa de Pós-Graduação: Alimentos e Nutrição
Melo, Jeane Bastos, 1990 - M491c
Correlação do efeito antiglicante e capacidade antioxidante de compostos fenólicos in vitro / Jeane Bastos Melo. – Campinas, SP : [s.n.], 2018.
Orientador: Gabriela Alves Macedo.
Dissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos.
1. Produtos finais de glicação avançada. 2. Glicosilação. 3. Compostos fenólicos. 4. Antioxidantes. I. Macedo, Gabriela Alves. II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos. III. Título.
COMISSÃO EXAMINADORA
PROFª DRª GABRIELA ALVES MACEDO
PRESIDENTE
FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS – FEA – UNICAMP
PROFª DRª ALESSANDRA GAMBERO
MEMBRO TITULAR
FACULDADE DE CIÊNCIAS MÉDICAS – FCM – UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
PROFª DRª FLÁVIA MARIA NETTO
MEMBRO TITULAR
FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS – FEA – UNICAMP
A ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no SIGA/ Sistema de Fluxo de Dissertação e na Secretaria do Programa de Alimentos e Nutrição da Faculdade de Engenharia de Alimentos.
Dedico este trabalho a Davi e a Daniel, meus companheiros diários e minha família.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, agradeço ao Criador por tudo que sou e tenho, e por ser minha fonte infinita de luz, energia e amor.
Gratidão à Daniel pela parceria e incentivo diários, por ter feito parte de tantas lutas e conquistas ao longo destes 12 anos e pelo suporte para que eu pudesse realizar este sonho. É tão bom te amar!
Gratidão à Davi pela oportunidade de ser mãe, de sentir o mais puro amor e por ter sido minha fonte de força e superação em todos esses meses juntos escrevendo a dissertação. Que alegria compartilhar esse momento com você!
Gratidão à minha mãe e irmã por serem meu porto seguro e farol, por festejarem e por participarem de cada etapa da minha vida. Vocês sentem o que sinto e sonham meus sonhos.
Gratidão à meu pai pelo suporte e por ter se tornado um pai mais presente e carinhoso nesses últimos tempos.
Gratidão à prof. Gabriela pela orientação, dedicação, apoio e por ter acreditado em mim para pesquisar um tema novo no laboratório.
Gratidão à minha família, Dila, Ro e Kel pela torcida.
Gratidão às minhas amigas residentes que tornaram estes anos mais divertidos e tão cheios de carinho. Gostaria de ter vocês eternamente por perto!
Gratidão à Anna pela amizade, mão na massa e parceria na Glicação. Com você tudo foi mais leve! Estou na torcida por ti.
Gratidão à Isa pelo apoio, disponibilidade e coorientação. À Debs pela ajuda nas análises quando mais precisei (você é fera!). À Naice por sempre estar disponível para tirar minhas dúvidas. À Erikita por nunca faltar alegria em nossos encontros. E à todos do laboratório de
Bioprocessos pelo suporte e momentos de descontração. Orgulho de ter feito parte de uma equipe tão dedicada e competente.
Gratidão à banca pelas valiosas contribuições e disponibilidade.
Gratidão à todos os professores e funcionários da UNICAMP pelo suporte e atenção prestados.
Gratidão à UNICAMP por ser um lugar tão acolhedor, cheio de boas energias e que levarei no coração.
Gratidão ao CNPq pela bolsa de estudos que tornou esta conquista possível.
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001.
“Conheça todas as teorias, domine todas as técnicas, mas ao tocar uma alma humana, seja apenas outra alma humana.”
RESUMO
A glicação consiste em uma reação não enzimática que ocorre entre grupos carbonilas de açúcares redutores e grupos amino de lipídeos, ácidos nucléicos e aminoácidos. É descrita como a principal causa espontânea de danos às proteínas celulares e extracelulares, e também pode ser produzida nos alimentos. O excesso de produtos de glicação avançada no organismo, de origem endógena e exógena, causa diversas desordens em órgãos e sistemas, que incluem a expressão de genes inflamatórios, disfunção endotelial e resistência à insulina, atuando na progressão de doenças como diabetes e aterosclerose. Dentre os compostos com potencial efeito antiglicante, encontram-se os compostos fenólicos que apresentam alta capacidade antioxidante. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito antiglicante de diferentes padrões de compostos fenólicos in vitro. O trabalho está apresentado em dois capítulos, sendo o primeiro uma revisão bibliográfica sobre a glicação e os mecanismos antiglicantes de compostos fenólicos, e o segundo, o estudo das atividades antiglicantes de 15 compostos fenólicos, correlacionando-as com suas estruturas químicas e capacidades antioxidantes. As atividades antiglicantes de padrões de compostos fenólicos foram verificadas empregando os modelos de glicação in vitro de BSA (albumina de soro bovina)-frutose, BSA-MGO (metilglioxal) e arginina-MGO e as capacidades antioxidantes foram verificadas pelos métodos DPPH e ORAC. Os padrões de compostos fenólicos testados foram: ácidos gálico, clorogênico, caféico, ferúlico e p-coumárico, quercetina, rutina, resveratrol, curcumina, naringina, naringenina, hesperidina, hesperetina, epicatequina e epigalocatequina galato. Todos os compostos fenólicos testados apresentaram alguma atividade antiglicante inibindo a formação dos produtos finais de glicação avançada (AGEs) fluorescentes de forma dose-dependente. Os compostos fenólicos resveratrol, ácido caféico, ácido clorogênico e epicatequina apresentaram as maiores porcentagens de inibição da formação de AGEs em todos os modelos de glicação avaliados, com resultados significativamente maiores do que o apresentado pelo padrão de aminoguanidina (AG) nos modelos BSA-frutose e BSA-MGO. As estruturas químicas que podem estar associadas com a maior atividade antiglicante destes compostos fenólicos são: a hidroxilação dos anéis A e B nos flavonóides, principalmente nas posições 3ʹ, 4ʹ, 5 e 7, e a presença de múltiplas hidroxilas nos ácidos fenólicos. A capacidade antioxidante dos compostos fenólicos testados, avaliados em conjunto, não demonstrou correlação com o grau de atividade antiglicante, com exceção para a forte correlação entre ORAC e os valores de IC50 de BSA-MGO apresentada por parte dos compostos fenólicos que tiveram atividades antiglicantes superiores à AG (ácido ferúlico, hesperetina, epicatequina, curcumina, ácido caféico, ácido clorogênico e quercetina). Este
trabalho contribui para a compreensão dos mecanismos de ação dos compostos fenólicos como antiglicantes, e da atuação dos estilbenos, ácidos fenólicos e flavonóides na redução da formação dos AGEs fluorescentes. Os resultados demonstraram que estes compostos fenólicos são potentes agentes antiglicantes, e por se tratarem de compostos naturais presentes em diversos alimentos, como frutas e vegetais, ao serem consumidos como parte da dieta apresentam potencial ação na prevenção dos danos à saúde associados à glicação.
Palavras-chave: Produtos finais de glicação avançada. Glicação. Compostos fenólicos.
ABSTRACT
Glycation consists of a non-enzymatic reaction that occurs between carbonyl groups of reducing sugars and amino groups of lipids, nucleic acids and amino acids. It is described as the main spontaneous cause of damage to cellular and extracellular proteins, and can be produced in foods. The excess of advanced glycation products in the body of endogenous and exogenous origin causes various disorders in organs and systems, which include the expression of inflammatory genes, endothelial dysfunction and insulin resistance, acting in the progression of diseases such as diabetes and atherosclerosis. Among the compounds with potential antiglycation activity are phenolic compounds that have high antioxidant capacity. The objective of this work was to evaluate the antiglycation activity of different standards of phenolic compounds in vitro. It is presented in two chapters, the first one being a bibliographical review on the glycation and the antiglycation mechanisms of polyphenols, and the second the study of the antiglycation activity of 15 phenolic compounds, correlating them with their chemical structures and antioxidant capacities. The antiglycation activity of phenolic compound standards was verified using the in vitro glycation models BSA (bovine serum albumin) -fructose, BSA-MGO (methylglyoxal) and arginine-MGO and antioxidant capacities were verified by the DPPH and ORAC methods. The phenolic compounds tested were: gallic, chlorogenic, caffeic, ferulic and p-coumaric acids, quercetin, rutin, resveratrol, curcumin, naringin, naringenin, hesperidin, hesperetin, epicatechin and epigallocatechin gallate. All the phenolic compounds tested showed some antiglycation activity inhibiting the formation of fluorescence advanced glycation end products (AGEs) in a dose-dependent manner. The phenolic compounds resveratrol, caffeic acid, chlorogenic acid and epicatechin presented the highest percentages of inhibition of AGEs formation in all glycation models evaluated, with results significantly higher than that presented by the aminoguanidine (GA) standard in BSA-fructose and BSA-MGO. The chemical structures that may be associated with the higher antiglycation activity of these phenolic compounds are: the hydroxylation of the A and B rings in the flavonoids, especially at the 3 ', 4', 5 and 7 positions, and the presence of multiple hydroxyls in phenolic acids. The antioxidant capacity of the tested phenolic compounds, evaluated together, did not show a correlation with the degree of antiglycation activity, except for the strong correlation between ORAC and the IC50 values of BSA-MGO presented by the phenolic compounds that had superior antiglycation activity (ferulic acid, hesperetin, epicatechin, curcumin, caffeic acid, chlorogenic acid and quercetin). This work contributes to the understanding of the mechanisms of action of phenolic compounds on glycation and the
performance of stilbenes, phenolic acids and flavonoids in the reduction of the formation of fluorescent AGEs. The results showed that these phenolic compounds are potent antiglycation agents and because they are natural compounds present in several foods, such as fruits and vegetables, when consumed as part of the diet they have a potential action in preventing the health damages associated with glycation.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
CAPÍTULO I
Figura 1 - Visão geral da formação dos AGEs... 30
Figura 2 - Classificação dos AGEs de acordo com a origem... 31
Figura 3 - Correlação entre a sinalização inflamatória gerada pelos AGEs e a
resistência à insulina... 35
Figura 4 - Desordens provocadas em órgãos e sistemas causadas pelos AGES e
seus precursores dicarbonílicos... 36
Figura 5 - Mecanismos de ação antiglicante dos polifenóis... 43
CAPÍTULO II
Figura 1 - Estrutura química dos compostos fenólicos investigados nesta pesquisa
e suas classificações... 57
Figura 2 - Ordem de atividade antiglicante das classes de flavonóides encontrada
por Matsuda et al. (2003) e Wu e Yen (2005) ... 67
Figura 3 - Ordem de atividade antiglicante das classes de flavonóides encontrada
em nosso estudo avaliada pelos valores de IC50... 68
Figura 4 - Estrutura química básica dos flavonóides e destaque para seus aspectos
que favoreceram um melhor resultado de ação antiglicante nos flavonóides investigados nos modelos de glicação descritos... 69
Figura 5 - Porcentagens de inibição da formação de AGEs fluorescentes
LISTA DE TABELAS
CAPÍTULO I
Tabela 1 - Mecanismos de ação antiglicante de extratos ricos em compostos
fenólicos... 39
Tabela 2 - Mecanismos de ação antiglicante de padrões de compostos
fenólicos... 41
CAPÍTULO II
Tabela 1 - Porcentagens de inibição da formação de AGEs fluorescentes dos
polifenóis na reação de glicação pelo modelo BSA-frutose... 63
Tabela 2 - Porcentagens de inibição da formação de AGEs fluorescentes dos
polifenóis na reação de glicação pelo modelo BSA-MGO... 64
Tabela 3 - Porcentagens de inibição da formação de AGEs fluorescentes dos
polifenóis na reação de glicação pelo modelo arginina-MGO... 64
Tabela 4 - Aspectos da estrutura química presentes nos ácidos fenólicos e
flavonóides estudados que possivelmente favoreceram uma maior atividade antiglicante... 69
Tabela 5 - Atividades antioxidantes (equivalente de Trolox/ mg) de diferentes
compostos fenólicos avaliados pelos métodos DPPH e ORAC... 71
Tabela 6 - Valores de IC50 (µg/mL) para os diferentes compostos fenólicos
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
3-DG 3-deoxiglicosona
AAPH 2,2’ - azobis (2-amidinopropano) dihidrocloreto
AG Aminoguanidina
AGE Advanced glycation end-products
ANOVA Análise de variância Arg-Lys Arginina-lisina
BSA Albumina de soro bovina
C1/ C2 Domínio imunoglobulina do tipo C CD36 Conjunto de diferenciação 36 CD43 Conjunto de diferenciação 43 CEL Carboxietilisina CML Carboximetilisina COX-2 Ciclo-oxigenase-2 CT Domínio intracelular DG Deoxiglicosona
DNA Ácido desoxirribonucleico
DOLD Dímero de lisina e 3-deoxiglicosona DPPH 2,2-difenil-1-picril-hidrazila
EGCG Epigalocatequina galato ERO Espécies reativas de oxigênio
GA Glicoaldeído
GLAP Piridínio derivado de gliceraldeído
GO Glioxal
GOLD Dímero de glioxal-lisina GSH Glutationa na forma reduzida GSSG Glutationa na forma oxidada ICAM-1 Molécula de adesão intercelular 1 IkB Proteína inibitória kappa B IKK Proteína inibitória kappa B IL-1α Interleucina 1 alfa
IL-6 Interleucina 6
iNOS Óxido nítrico sintase induzível IR Receptor de insulina
IRS-1 Substrato 1 do receptor de insulina JNK c-jun N-terminal quinase
LDL Low density lipoprotein
MCP-1 Proteína quimioatratora de monócitos 1 MDA Malondialdeído
MGO Metilglioxal
MIF Fator inibitório de migração de macrófagos MOLD Dímero de metilglioxal-lisina
MSR-1 Receptor de limpeza de macrófagos 1 NADPH Nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato NEFA Ácidos graxo não esterificado
NF-kB Fator nuclear kappa-B
Nrf2 Fator nuclear eritróide 2 relacionado ao fator 2 O2- Radical superóxido
ORAC Capacidade de absorção do radical oxigênio PAI-1 Inibidor do ativador de plasminogênio 1
RAGE Receptor para produtos finais de glicação avançada ROS Espécies reativas de oxigênio
ScR-II Receptor de limpeza II SIRT-1 Sirtuína 1
TGF-β Fator transformador de crescimento beta TMD Domínio transmembrana único
TNF-α Fator de necrose tumoral alfa
Trolox® 6-hidroxi-2,5,7,8-tetrametilcromano-2-ácido carboxílico UNICAMP Universidade Estadual de Campinas
V Domínio imunoglobulina do tipo V VCAM-1 Molécula de adesão celular vascular 1
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO GERAL... 19
REFERÊNCIAS... 22
CAPÍTULO I PAPEL DOS COMPOSTOS FENÓLICOS NA INIBIÇÃO DA FORMAÇÃO DOS PRODUTOS DE GLICAÇÃO AVANÇADA (AGES) – UMA REVISÃO RESUMO... 27
1. INTRODUÇÃO... 29
2. REAÇÃO DE MAILLARD E FORMAÇÃO DE AGES... 30
3. AGES DE ORIGEM DIETÉTICA... 32
4. AGES E SAÚDE... 33
5. MECANISMOS INIBITÓRIOS DA GLICAÇÃO IN VIVO... 36
6. AÇÃO ANTIGLICANTE DE COMPOSTOS FENÓLICOS... 38
7. CONCLUSÕES... 44
REFERÊNCIAS... 45
CAPÍTULO II CORRELAÇÃO DO EFEITO ANTIGLICANTE COM A ESTRUTURA QUÍMICA E CAPACIDADE ANTIOXIDANTE DE 15 PADRÕES DE POLIFENÓIS IN VITRO RESUMO... 54 1. INTRODUÇÃO... 56 2. MATERIAL E MÉTODOS... 58 2.1 MATERIAL... 58 2.2 MÉTODOS... 58 2.2.1 Modelos de glicação... 58
2.2.1.1 Albumina de soro bovina-frutose (BSA-frutose) ... 58
2.2.1.2 Albumina de soro bovina-metilglioxal (BSA-MGO) ... 59
2.2.1.3 Arginina-metilglioxal (arginina-MGO) ... 60
2.2.2 Modelos de capacidade antioxidante... 60
2.2.2.1 Eliminação de radicais livres de DPPH... 60
2.2.3 Análise estatística... 62
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO... 63
3.1 CORRELAÇÃO ENTRE ATIVIDADE ANTIGLICANTE E ESTRUTURA QUÍMICA DE ESTILBENOS, ÁCIDOS FENÓLICOS E FLAVONÓIDES... 63
3.2 CORRELAÇÃO ENTRE ATIVIDADE ANTIGLICANTE E CAPACIDADE ANTIOXIDANTE PELOS ENSAIOS DPPH E ORAC... 71
4. CONCLUSÕES... 74
DISCUSSÃO GERAL... 75
CONCLUSÃO GERAL... 76
1. INTRODUÇÃO GERAL
Os produtos finais de glicação avançada (AGEs [do inglês Advanced Glycation End-products]) são os componentes finais de uma série de reações não enzimáticas, denominadas conjuntamente por Reação de Maillard. A reação de Maillard consiste em uma cascata de reações químicas que ocorrem naturalmente em alimentos processados na presença de calor, aminoácidos e açúcares redutores. Estas reações são responsáveis pela formação de cor, aroma e sabor característicos de pão ou carne assada, caramelizado, e até mesmo aromas frutais e florais em alimentos. Portanto, os alimentos presentes na dieta ocidental contemporânea muitas vezes são consumidos e apreciados pelo desenvolvimento da reação de Maillard que, deste ponto de vista, é muito desejável. No entanto, a reação de Maillard não ocorre somente nos alimentos, mas nos próprios tecidos do corpo humano (JAKUS e RIETBROCK, 2004).
Os AGEs produzidos pela reação de Maillard podem apresentar efeitos deletérios à saúde quando acumulados no organismo. Estes efeitos surgem a partir de interações dos AGEs com proteínas e/ou receptores celulares que conduzem ao aumento da expressão de mediadores inflamatórios, alterações morfofuncionais e estresse oxidativo (BIERHAUS et al., 1998; AHMED, 2005). Devido a esta patogenia, o processo de glicação é a principal causa espontânea de danos a proteínas celulares e extracelulares, principalmente de meia vida longa, com perda de aminoácidos essenciais e formação de substâncias potencialmente nocivas à saúde (PAUL e BAILEY, 1999; THORNALLEY et al, 2003).
Com isto, estudos têm demonstrado associação do acúmulo de AGEs com a progressão de doenças como diabetes melito (VLASSARA e URIBARRI, 2014), Alzheimer e Parkinson (LI et al., 2012), aterosclerose (WANG et al., 2012), insuficiência renal (KALOUSOVÁ et al., 2006), neuropatia, retinopatia e catarata (AHMED, 2005), artrite reumatóide (DEGROOT et al., 2001) e cirrose hepática (SEBEKOVÁ et al. 2002); além do processo de envelhecimento (URIBARRI et al., 2007).
Dentre estas doenças, o diabetes apresenta destaque enquanto doença crônica epidêmica, considerada a quinta principal causa de morte mundial, conferindo custos à saúde pública que representam de 2,5 a 15% dos gastos diretos do orçamento anual de um país (Diretrizes da Sociedade Brasileira de Diabetes, 2015-2016). Além disso, é responsável por quadros debilitantes de retinopatia, nefropatia e neuropatia diabética, os quais estão fortemente estimulados pelo acúmulo de AGEs que causa a modificação de proteínas intracelulares, da matriz celular e circulantes (JAKUS e RIETBROCK, 2004).
A aterosclerose, por sua vez, principal responsável pela ocorrência de doenças cardiovasculares – que representam a principal causa de morte mundial – também está associada à presença dos AGEs a partir da proliferação da membrana interna, o aumento da disfunção endotelial, aumento de lipoproteína de baixa densidade (LDL) vascular, aumento da desestabilização de placas ateroscleróticas e inibição da recuperação vascular após injúria (ZHOU et al., 2003; SANTOS et al., 2011).
Os efeitos deletérios dos AGEs para a saúde sofrem estímulo tanto da formação endógena quanto de fontes exógenas de AGEs, em que uma dieta rica nestes produtos leva a um aumento significativo dos seus níveis séricos (KOSCHINSKY et al., 1997; VLASSARA et al., 2002). Portanto, devido à interação dos AGEs com macromoléculas endógenas e dietéticas, estudos vêm sendo desenvolvidos para a descoberta de compostos ou substâncias com potenciais antiglicantes.
As propriedades requeridas para compostos com ação antiglicante incluem: redução da absorção de AGEs, inibição da formação de produtos de Amadori, diminuição do estresse carbonílico, prevenção da progressão dos produtos de Amadori a AGEs, interrupção de vias bioquímicas e detoxificação de intermediários dicarbonílicos (HUEBSCHMANN et al., 2006). O potencial para estas ações tem sido descrito na literatura em alimentos devido à presença de componentes, como: compostos fenólicos (resveratrol, ácidos caféico e clorogênico, cianidina-3-rutinosideo e epigalocatequina galato) (GUGLIUCCI et al., 2009; THILAVECH et al., 2015; WANG et al., 2016; SHEN, XU e SHENG, 2017), vitaminas (ácido ascórbico, tiamina e retinol) (JADID et al., 2003; PASQUALI et al., 2013; BARTOSZ e BARTOSZ, 2015), aminoácidos (taurina) (NANDHINI, THIRUNAVUKKARASU e ANURADHA, 2004), dipeptídeos (carnosina) (HIPKISS, 2005) e outros (S-alil cisteína, sinigrina e capsaicina) (AHMAD, PISCHETSRIEDER e AHMED, 2007; HSIA et al., 2016; AWASTHI e SARASWATHI, 2016).
Dentre estes componentes, os compostos fenólicos, destacam-se por apresentarem elevado potencial antioxidante. Estudos indicam que os compostos fenólicos podem inibir o processo de glicação por dois mecanismos gerais: indiretamente, por meio da redução do estresse oxidativo (LUNCEFORD e GUGLIUCCI, 2005) e, diretamente, por meio da interceptação de espécies reativas de carbonilas, inibição da formação de precursores dos AGEs e redução da expressão vascular do receptor para AGE (KHANGHOLI, S. et al., 2016). O potencial antiglicante de alimentos, devido à presença de compostos fenólicos, tem sido identificado em estudos recentes com frutas (uvas branca e tinta) (HARSHA et al., 2013; HARSHA, LAVELLI e SCARAFONI, 2014), ervas e especiarias (tomilho, salsa, folhas de
curry, açafrão, hortelã pimenta e coentro) (RAMKISSOON et al., 2013), plantas após decocção (Syzygium cumini, Phyllanthus emblica, Hibiscus sabdariffa e Cassia auriculata) (PERERA, EKANAYAKE e RANAWEERA, 2015) e café (GOMEZ et al., 2016).
Estudos com padrões de compostos fenólicos também foram realizados e identificaram potencial antiglicante no resveratrol (SHEN, XU e SHENG, 2017), naringina, genisteína, ácido elágico (BARTOSZ, GALINIAK e BARTOSZ, 2014), quercetina, ácido gálico e ácido tânico (TARWADI e AGTE, 2011), entre outros. Entretanto, apesar das evidências de ação antiglicante, poucos estudos com compostos padrões de polifenóis foram realizados, além de apresentarem diferentes metodologias para análise, o que dificulta a comparação entre os resultados. Adicionalmente, a correlação entre a estrutura química dos compostos fenólicos e o potencial antiglicante está pouco elucidado na literatura.
Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a investigação do efeito antiglicante de padrões de compostos fenólicos utilizando-se de 3 modelos de glicação: albumina de soro bovina (BSA)-frutose, BSA- metilglioxal (MGO) e arginina-MGO in vitro. A discussão está fundamentada na correlação entre atividade antiglicante, estrutura química e capacidade antioxidante destes compostos fenólicos. O estudo será apresentado na forma de artigos científicos em 2 capítulos. O primeiro capítulo consiste em uma revisão bibliográfica que contempla os mecanismos bioquímicos formadores e inibitórios dos AGEs, suas fontes dietéticas, correlação da glicação com a saúde, e a ação antiglicante de compostos fenólicos. O segundo capítulo, por sua vez, apresenta o estudo das atividades antiglicantes de 15 padrões de compostos fenólicos in vitro, correlacionando-as com o potencial antioxidante e a estrutura química.
REFERÊNCIAS
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CAPÍTULO I
ARTIGO I
REVISÃO DE LITERATURA
PAPEL DOS COMPOSTOS FENÓLICOS NA INIBIÇÃO DA
FORMAÇÃO DOS PRODUTOS DE GLICAÇÃO AVANÇADA (AGES) –
UMA REVISÃO
MELO, J. B.a*; MACEDO, G. A.a
a Departamento de Alimentos e Nutrição, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Campinas, São Paulo 13083-862, Brasil.
⁎ Autor correspondente: melo.jeane@hotmail.com (J.B. Melo).
RESUMO
O processo de glicação consiste na principal causa espontânea de danos às proteínas celulares e extracelulares, com perda de aminoácidos essenciais e formação de substâncias potencialmente nocivas à saúde. Esta reação não enzimática que ocorre entre grupos carbonilas e grupos aminos gera os produtos finais de glicação avançada (AGEs), produzidos como parte do metabolismo normal e que acumulam-se com o tempo, além de serem ingeridos pela dieta. Ao interagirem com proteínas e receptores celulares, medeiam respostas inflamatórias e alterações morfofuncionais que ocasionam danos a diversos órgãos e sistemas, e a partir disto, estão envolvidos com a progressão de doenças, como diabetes, aterosclerose, insuficiência renal, Alzheimer e Parkinson. Diante deste contexto, moléculas que apresentam potencial ação antiglicante têm sido investigadas e, os compostos fenólicos, destacam-se por apresentarem elevada capacidade antioxidante. Entretanto, os mecanismos químicos envolvidos no efeito antiglicante dos compostos fenólicos não são bem descritos na literatura. Na presente revisão, foram levantados e correlacionados os mecanismos antiglicantes exercidos por compostos fenólicos in vivo e in vitro. Este artigo aborda ainda as vias de formação de AGEs endógenos e exógenos, os mecanismos biológicos inibitórios da glicação e os danos causados pelos AGEs a órgãos e sistemas. Os compostos fenólicos demonstraram ação antiglicante através da: (1) inibição de vias bioquímicas envolvidas nos três estágios de glicação; (2) inibição da expressão e da atividade do receptor sérico para AGEs (RAGE), localizado em células endoteliais, epiteliais e musculares lisas, e que está envolvido no estímulo da transcrição do fator nuclear kappa B (NF-kB) indutor de genes inflamatórios; e (3) atenuação do estresse oxidativo que apresenta efeito cíclico com a reação de glicação. Com isto, os compostos fenólicos tornam-se componentes naturais potenciais para uso na prevenção dos danos à saúde correlacionados com a glicação.
ABSTRACT
The glycation process is the main spontaneous cause of damage to cellular and extracellular proteins, loss of essential amino acids and formation of substances potentially harmful to health. This non-enzymatic reaction that occurs between carbonyl groups and amine groups generates advanced glycation end products (AGEs), produced as part of normal metabolism and accumulating over time, in addition to being ingested by the diet. By interacting with proteins and cellular receptors, they mediate inflammatory responses and morphofunctional changes that cause damage to various organs and systems, and from this, are involved in the progression of diseases such as diabetes, atherosclerosis, renal failure, Alzheimer's and Parkinson's. In view of this context, molecules that have potential antiglycation action have been investigated and phenolic compounds stand out because they have high antioxidant capacity. However, the chemical mechanisms involved in the antiglycation effect of phenolic compounds are not well described in the literature. In the present review, the antiglycation mechanisms exerted by phenolic compounds in vivo and in vitro were collected and correlated. This article also addresses the pathways of formation of endogenous and exogenous AGEs, the biological mechanisms that inhibit glycation, and the damage caused by AGEs to organs and systems. Phenolic compounds demonstrated antiglycation action through: (1) inhibition of biochemical pathways involved in the three glycation stages; (2) inhibition of expression and activity of the serum receptor for AGEs (RAGE), located in endothelial, epithelial and smooth muscle cells, and which is involved in the stimulation of transcription of nuclear factor kappa B (NF-kB) inducing inflammatory genes; and (3) attenuation of oxidative stress which has a cyclic effect with the glycation reaction. With this, phenolic compounds become potential natural components for use in preventing health damage correlated with glycation.
1. INTRODUÇÃO
Os primeiros indícios da identificação dos AGEs remontam do final da década de 1960 quando um processo de reação não enzimática similar à reação de Maillard foi identificado através da observação do aumento de hemoglobina glicada em pacientes diabéticos (RAHBAR, BLUMENFELD e RANNEY, 1969). A reação de Maillard consiste na interação não enzimática entre açúcares redutores e aminoácidos que leva à formação de compostos que modificam cor e aroma nos alimentos, assim como, à formação dos AGEs e dos produtos de lipoxidação (JAKUS e RIETBROCK, 2004). Além de serem produzidos como parte do metabolismo normal, os AGEs são consumidos na dieta através de alimentos que incluem laticínios, carnes e produtos de panificação (GOLDBERG et al., 2004).
É conferida grande preocupação ao acúmulo de AGEs nos sistemas biológicos devido aos danos que são observados desde o nível tecidual, como o envolvimento na formação de esteatose e fibrose no fígado, até alterações a nível nuclear, a partir do estímulo da transcrição de fatores nucleares que produzem genes inflamatórios (KELLOW e COUGHLAN, 2015).
Devido a este contexto, estudos com componentes naturais que apresentam ação antiglicante têm aumentado, associado ao crescente conhecimento sobre as implicações à saúde ocasionadas pela presença de AGEs nos sistemas biológicos e pela identificação destas moléculas em diversas matrizes de alimentos. Aliado a isto, existe uma preocupação com os efeitos colaterais provocados pelos compostos antiglicantes sintéticos, como a aminoguanidina. Dentre os componentes naturais estudados, os compostos fenólicos destacam-se pelo elevado potencial de ação antioxidante e antiglicante com resultados in vitro superiores aos da aminoguanidina.
Entretanto, devido à complexidade do metabolismo dos AGEs, ampla distribuição destes nos sistemas biológicos e deficiências das metodologias para a detecção da ampla diversidade de AGEs fluorescentes e não-fluorescentes, ainda existem lacunas a serem respondidas sobre a reação de glicação, bem como, os mecanismos de atuação de compostos fenólicos na inibição da formação dos AGEs.
Esta revisão tem como objetivo o levantamento e correlação dos dados de literatura sobre os mecanismos antiglicantes exercidos pelos compostos fenólicos in vivo e in vitro e está dividida em cinco seções principais. Primeiramente, apresenta-se as vias de formação dos AGEs e sua relação com a reação de Maillard. Em seguida, são abordados os AGEs de origem dietética, os danos causados pelos AGEs em órgãos e sistemas e os mecanismos inibitórios da
glicação in vivo. Por fim, são levantados os mecanismos de ação dos compostos fenólicos que resultam na redução da formação dos AGEs em cada etapa da glicação.
2. REAÇÃO DE MAILLARD E FORMAÇÃO DE AGES
A reação de Maillard, também conhecida como reação de escurecimento não enzimático, consiste em uma série de reações que modificam coloração, aroma e propriedades nutricionais dos alimentos. Inicia com a formação da base de Schiff a partir da condensação, via adição nucleofílica, de carbonilas de açúcares redutores com grupos amino de lipídeos, ácidos nucléicos, aminoácidos livres ou seus resíduos em peptídeos, aminofosfolipídeos ou proteínas (JAKUS e RIETBROCK, 2004). A base de Schiff sofre desidratação e rearranjos para uma forma mais estável e reversível, denominada produtos de Amadori. Os produtos de Amadori, por sua vez, sofrem desidratação, oxidação e rearranjos, gerando os produtos finais de glicação avançada (AGEs), ou sofrem oxidação ou hidrólise formando compostos carbonílicos. Além dos açúcares redutores, outros agentes e/ou processos produzem os compostos carbonílicos reativos conhecidos como α-dicarbonílicos ou oxoaldeídos, como os intermediários da via glicolítica, os produtos da oxidação de lipídeos, de aminoácidos e do ácido ascórbico, pela fragmentação de trioses fosfato e pelo catabolismo da treonina e da acetona (MONNIER, 2003). Os α–dicarbonílicos apresentam potencial para glicação e podem reagir com grupos ε-amino da lisina, tiol da cisteína, guanidino da arginina e amino N-terminal de aminoácidos, levando a formação dos AGEs que apresentam elevada estabilidade térmica e, portanto, constituem a fase final da reação de Maillard (Figura 1) (AKILLIOGLU e GÖKMEN, 2016; BARBOSA et al., 2016; WU et al., 2011).
Figura 1. Visão geral da formação dos AGEs
Os compostos carbonílicos reativos precursores dos AGEs, denominados glioxal (GO), metilglioxal (MGO) e 3-desoxiglicosona (3-DG), estão representados na Figura 2. GO e MGO apresentam ação potencial para glicação em torno de 200 vezes superior à glicose (ZENG et al., 2006). In vivo, também ocorre formação de AGEs por meio da oxidação de aminoácidos mediada pelas enzimas nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADPH) oxidase e mieloperoxidase durante um processo inflamatório (HUEBSCHMANN et al., 2006).
Os AGEs são, portanto, uma classe heterogênea de moléculas que podem ser classificadas em 2 grandes grupos com base na propriedade de fluorescência e estrutura crosslinking: (1) AGEs com propriedade de fluorescência e estrutura crosslinking e (2) AGEs sem propriedade de fluorescência e sem estrutura crosslinking (WU et al., 2011) e em 6 classes distintas, de acordo com sua origem (TAKEUCHI e YAMAGISHI, 2008) (Figura 2).
Figura 2. Classificação dos AGEs de acordo com a origem. AGEs com propriedade de
fluorescência e estrutura crosslinking (A); AGEs sem propriedade de fluorescência e sem estrutura crosslinking (B); precursores na formação dos AGEs (C). Abreviações: AGE-1 - AGEs derivados de glicose; AGE-2 - derivados de gliceraldeído; AGE-3 - derivados de alfa-dicarbonila; AGE-4 - derivados de metilglioxal; AGE-5 - derivados de glioxal; AGE-6 - derivados da 3-deoxiglicosona. AGE - produtos finais de glicação avançada; GOLD - dímero de glioxal-lisina; MOLD - dímero de metilglioxal-lisina; DOLD - dímero de lisina e 3-deoxiglicosona; GA - glicoaldeído; CML - carboximetilisina; CEL - carboxietilisina; Arg-Lys - arginina-lisina; GLAP - piridínio derivado de gliceraldeído; GO - glioxal; DG - deoxiglicosona; 3-DG - 3- deoxiglicosona.
3. AGES DE ORIGEM DIETÉTICA
Além das vias endógenas de formação, os AGEs também surgem a partir de fontes exógenas, como o tabagismo e a dieta, tendo sido largamente identificados em diferentes matrizes de alimentos, a exemplo de carnes e alguns derivados lácteos. A dieta é considerada a principal fonte exógena de AGEs e leva a um aumento significativo dos níveis séricos (KOSCHINSKY et al., 1997; VLASSARA et al., 2002).
Estudos demonstram que o total de AGEs consumido em uma dieta ocidental habitual é maior que a quantidade presente nos sistemas biológicos, como o plasma e tecidos (HENLE, 2003). A excreção urinária de AGEs, também demonstra que 90% da pirralina e frutose-lisina são de origem dietética (FÖRSTER, KÜHNE e HENLE, 2005). O alto consumo crônico de AGEs correlaciona-se com marcadores de estresse oxidativo, que podem sobrepor a capacidade antioxidante e detoxificante do organismo, contribuindo para a patogenia de diversas doenças.
O conteúdo de AGEs nos alimentos é influenciado pela composição dos macronutrientes, principalmente proteínas e gorduras, além de inúmeros fatores como pH, tempo e temperatura de cozimento, relação entre aminoácido e carboidrato, origem protéica, propriedades de redução dos carboidratos (mono-, di-, oligo- e polissacarídeos) e estrutura dos glicoconjugados (SANMARTIN et al., 2009). O binômio tempo e temperatura de processamento dos alimentos contribuem para uma maior ou menor produção de AGEs, pois o cozimento a altas temperaturas,por um tempo maior e menor quantidade de água, permitem uma maior formação destes produtos (URIBARRI et al., 2010). Entre os diferentes métodos de cozimento, os que apresentaram maior capacidade de formação de AGEs em ordem decrescente foram: grelhar (225 ºC), fritar (177 ºC), assar (177 ºC) e ferver (100 ºC) (GOLDBERG, T. et al., 2004).
A glicação também resulta em modificações físico-químicas das proteínas dos alimentos, influenciando diretamente nas suas propriedades funcionais e peso molecular (LIU, RU e DING, 2012). Estas modificações incluem: aumento da solubilidade (MAITENA et al., 2004), melhora das propriedades emulsificantes (DIFTIS e KIOSSEOGLOU, 2004), aumento da estabilidade térmica (SATO, SAWABE e SAEKI, 2005), aumento das propriedades espumantes (CHOBERT et al., 2006), aumento da atividade antioxidante (LERTITTIKUL, BENJAKUL e TANAKA, 2007), melhora da atividade antimicrobiana ou bactericida (SONG et al., 2002) e melhora das propriedades de textura (GERRARD, BROWN e FAYLE, 2003).
Os alimentos que possuem altos conteúdos de AGEs são as carnes vermelhas, manteiga, queijos, margarina, maionese, óleos, nozes, tofu, peixes e ovos. No grupo composto predominantemente por carboidratos, o conteúdo é relativamente baixo, tendo sido encontrado em itens processados, grãos, leite, legumes, vegetais ricos em amido e pães (GOLDBERG et al., 2004).
Henle (2003) estimou, a partir de métodos cromatográficos, a ingestão de glicotoxinas em uma dieta convencional (que contém leite aquecido, produtos de confeitaria e café) em torno de 1500 a 4000 μmol/dia de derivados da reação de Maillard e, especificamente, em torno de 100 a 300 μmol/dia de AGEs (a exemplo da pirralina e carboximetilisina). Uribarri e colaboradores (2005) estimaram o consumo de AGEs em torno 16000 ± 5000 kU/dia baseando-se na análise do recordatório alimentar de 3 dias de 90 indivíduos norte-americanos saudáveis. Entretanto, informações sobre a quantidade e presença de compostos carbonílicos reativos em alimentos é escassa devido à alta reatividade destes compostos e da possível polimerização ou formação de adutos com outros componentes destes alimentos durante as análises (URIBARRI, J. et al., 2015).
4. AGES E SAÚDE
Cerca de 10% dos AGEs consumidos em uma refeição são absorvidos pelo epitélio intestinal, incluindo derivados primários, intermediários e tardios (KOSCHINSKY et al., 1997). Os mono, di ou tripeptídeos modificados por AGEs podem ser transportados através da parede intestinal levando consigo os produtos de glicação. Destas substâncias absorvidas, 2/3 são fornecidos ao fígado e outros tecidos, e 1/3 é excretado pela urina. (PEPPA et al., 2003; VLASSARA e URIBARRI, 2004).Mais de doze AGEs já foram identificados em diferentes tecidos, como as paredes dos vasos sanguíneos da retina, colágeno arterial e tecidos renais, e foram formados a uma velocidade lenta e constante em indivíduos saudáveis, começando no desenvolvimento embrionário e acumulando-se com o tempo (AHMED, 2005).
Este acúmulo de AGEs em sistemas biológicos depende das suas taxas de formação, reparo ou renovação. As principais condições metabólicas que aumentam suas concentrações são: (1) hiperglicemia, devido à maior disponibilidade de glicose e seus metabólitos reativos; (2) insuficiência renal, que compromete os mecanismos de excreção dos adutos de glicação plasmáticos; e (3) cirrose hepática, que compromete o catabolismo fisiológico de albumina e aumenta sua susceptibilidade às reações de glicação. Além disto, fatores genéticos também podem influenciar o metabolismo de AGEs (THORNALLEY e RABBANI, 2014).
A presença elevada de AGEs consiste na principal causa espontânea de danos a proteínas celulares e extracelulares – principalmente de meia vida longa como colágeno, LDL e cristalino – com perda de aminoácidos essenciais e formação de substâncias potencialmente nocivas à saúde (THORNALLEY et al., 2003). Além de afetarem complexos protéicos, como mielina, complemento, tubulina, ativador de plasminogênio e fibrinogênio (MCCANCE et al., 1993), pode ocorrer deposição de imunoglobulinas, lipoproteínas, fibrina e albumina, relacionadas a diversas desordens à saúde, que incluem a formação de placas de ateroma e danos da função renal (KUME et al., 1995; MIYATA e MONNIER, 1992).
Existem inúmeros receptores celulares para AGEs, como: AGE-R1 (OST-48, p60), AGE-R2 (80k-H, substrato proteína quinase C), AGE-R3 (galectina-3), RAGE (receptor para AGE), MSR-1 (receptor de limpeza de macrófagos 1), CD36 (conjunto de diferenciação 36) e ScR-II (receptor de limpeza II) (VLASSARA, 2001). Dentre eles, RAGE é o mais conhecido e encontrado em macrófagos, células epiteliais, células mesangiais, células endoteliais, células musculares lisas, entre outros tipos de células (BAKRIS et al., 2004). O RAGE consiste em um receptor multi-ligante que interage com diferentes estruturas para a transmissão do sinal celular e é responsável por mediar respostas imunes, inflamatórias e pró-aterogênicas através da ativação do fator nuclear kappa B (NF-kB). Os receptores responsáveis pela manutenção da homeostase dos AGEs através da regulação da sua degradação e remoção, por sua vez, são o MSR-1 e os receptores específicos para AGE (R1, R2 e R3) (PALIMERI, PALIOURA e KANDARAKIS, 2015). Este complexo de receptores pode sofrer influência de condições como a hiperglicemia no diabetes, e a presença de AGEs e de espécies reativas de oxigênio (EROs) (SHANMUGAM et al., 2003).
As EROs também são geradas durante a glicação e oxidam os resíduos de aminoácidos, elevam as proteínas carbonil e os conteúdos tióis (SHIELD et al., 1994). Além disto, as proteínas glicadas apresentam alterações no peso molecular e estrutura, apresentando radicais livres altamente reativos e extensas ligações cruzadas intra ou intermoleculares (LEDESMA-OSUNA, RAMOS-CLAMONT e VÁZQUEZ-MORENO, 2008).
Neste contexto, existe uma relação cíclica entre a sinalização inflamatória gerada pelos AGEs e as vias de sinalização da insulina, pois a partir da indução de genes estimulados pela transcrição do NF-kB, são geradas citocinas inflamatórias que estimulam a c-jun N-terminal quinase (JNK) e a proteína inibitória kappa B (IKK), as quais estão envolvidos na resistência à insulina, por meio da fosforilação em serina do substrato 1 do receptor de insulina (IRS-1), e no aumento da produção de NF-kB. A hiperglicemia gerada neste processo disponibiliza mais glicose para atuar como doador de grupos carbonila para a reação de
glicação, fornece intermediários glicolíticos que podem ser convertidos a compostos carbonílicos reativos e favorece a autoxidação da glicose (Figura 3) (CINTRA, ROPELLE e PAULI, 2011; THORNALLEY e RABBANI, 2014).
Figura 3. Correlação entre a sinalização inflamatória gerada pelos AGEs e a resistência à
insulina. Abreviações: RAGE - receptor dos produtos finais de glicação avançada; AGES - produtos finais de glicação avançada; V - domínio imunoglobulina do tipo V; C - domínio imunoglobulina do tipo C; TMD - domínio transmembrana único; CT - domínio intracelular; TNF-α - fator de necrose tumoral alfa; IL-6 - interleucina 6; IL-1α - interleucina 1 alfa; IL-1β - interleucina 1 beta; iNOS - óxido nítrico sintase induzível; COX-2 - ciclo-oxigenase-2; VCAM-1 - molécula de adesão celular vascular VCAM-1; NF-kB - fator nuclear kappa B; IKKs - proteína inibitória kappa B; JNK - c-jun N-terminal quinase; IkB - proteína inibitória kappa B; IR - receptor de insulina; IRS-1 - substrato 1 do receptor de insulina.
Fonte: Adaptado de Cintra, Ropelle e Pauli (2011).
Devido a estes efeitos metabólicos, estudos têm demonstrado associação dos AGEs com a progressão de doenças como diabetes melito (VLASSARA e URIBARRI, 2014), Alzheimer e Parkinson (LI et al., 2012), aterosclerose (WANG et al., 2012), insuficiência renal (KALOUSOVÁ et al., 2006), neuropatia, retinopatia e catarata (AHMED, 2005), artrite reumatóide (DEGROOT et al., 2001) e cirrose hepática (SEBEKOVÁ et al. 2002); além do processo de envelhecimento (URIBARRI et al., 2007). Os AGEs e seus precursores
carbonílicos atuam na progressão destas doenças por diversas alterações no funcionamento de órgãos e sistemas (Figura 4).
Figura 4. Desordens provocadas em órgãos e sistemas causadas pelos AGEs e seus precursores
dicarbonílicos. Desordens provocadas no fígado (A), nos rins (B), no sistema gastrointestinal (C), no sistema imunológico (D), no cérebro (E), no pâncreas (F), no sistema vascular (G), no tecido adiposo branco (H). Abreviações: AGE - produtos finais de glicação avançada; RAGE - receptor para AGE; ROS - espécies reativas de oxigênio; IL-6 - interleucina 6; TNF-α - fator de necrose tumoral α; VCAM - molécula de adesão celular vascular; MCP-1 - proteína quimioatratora de monócitos 1; ICAM-1 - molécula de adesão intercelular 1; CD43 - conjunto de diferenciação 43; TGF-β - fator transformador de crescimento beta; LDL - lipoproteína de baixa densidade; SIRT-1 - sirtuína 1; MIF - fator inibitório de migração de macrófagos; PAI-1 - inibidor do ativador de plasminogênio 1; NEFAs - ácidos graxos não esterificados.
Fonte: Adaptado de Kellow e Coughlan (2015).
5. MECANISMOS INIBITÓRIOS DE GLICAÇÃO IN VIVO
Os mecanismos inibitórios da formação e/ou acúmulo de produtos de glicação avançada in vivo incluem a redução da absorção de AGEs, inibição da formação de produtos de Amadori, diminuição do estresse carbonílico, prevenção da progressão dos produtos de Amadori a AGEs, interrupção de vias bioquímicas e detoxificação de intermediários dicarbonílicos (HUEBSCHMANN et al., 2006). De forma geral, os mecanismos inibitórios
utilizados são baseados no bloqueio ao ataque de proteínas por carbonilas, prevenção de estresse oxidativo ou quebra de ligações cruzadas formadas por AGEs (PENG et al., 2011).
Os AGEs formados nos tecidos podem ser degradados por proteólise ou fagocitados por macrófagos mediado por receptores scavenger, que os liberam como peptídeos pequenos e solúveis que serão excretados pelos rins (MONNIER, 2003). Além disto, existem diversos sistemas em vigor para limitarem o dano tecidual ocasionado pela glicação, que incluem agentes redutores (glutationa), vias antioxidantes e enzimáticas, e sistemas detoxificantes (glioxalase, aldose redutase e adeído desidrogenase) (SHINOHARA et al., 1998). O sistema da glioxalase, presente no citosol de todas as células dos mamíferos, atua na presença de glutationa, convertendo o glioxal a glicolato e o metilglioxal em D-lactato. Este sistema utiliza as enzimas glioxilase I e glioxilase II, além da glutationa (SHANGARI e O’BRIEN, 2004). As vias antioxidantes atuam, possivelmente, atenuando o estresse oxidativo por meio da quelação de íons metálicos e redução de radicais livres (PENG et al., 2011).
Por conta disto, a incidência de danos teciduais durante a glicação depende do balanço entre a razão da formação de proteínas modificadas por AGEs e a proteção destes vários sistemas em adição à função renal (FORBES, SOLDATOS e THOMAS, 2005). Outros recursos, como medicamentos e alimentos, também são utilizados para atuarem na proteção das células e sistemas contra os danos da glicação.
O potencial para ações antiglicantes dos alimentos tem sido descrito na literatura devido a presença de componentes naturais, como os compostos fenólicos (cianidina-3-rutinosídeo, resveratrol, epigalocatequina galato e ácidos caféico e clorogênico) (GUGLIUCCI
et al., 2009; THILAVECH et al., 2015;WANG et al., 2016; SHEN, XU e SHENG, 2017), as
vitaminas (ácido ascórbico, tiamina e retinol) (BABAEI-JADID et al., 2003; PASQUALI et al., 2013; BARTOSZ e BARTOSZ, 2015), os aminoácidos (taurina) (NANDHINI, THIRUNAVUKKARASU e ANURADHA, 2004), os dipeptídeos (carnosina) (HIPKISS, 2005) e outros compostos (S-alil cisteína, sinigrina e capsaicina) (AHMAD, PISCHETSRIEDER e AHMED, 2007; HSIA et al., 2016; AWASTHI e SARASWATHI, 2016).
Bartosz, Galiniak e Bartosz (2014) avaliaram as atividades antiglicantes de 19 componentes divididos em grupos (compostos fenólicos, antioxidantes naturais e sintéticos, inibidores da glicólise, droga antidiabética e um poliol cíclico) e identificaram que os inibidores mais efetivos para a reação de glicação foram os compostos fenólicos, piridoxina e ácido 1-ciano-4-hidroxicinâmico. Dentre estes, os compostos fenólicos destacam-se, pois agregam elevado potencial antioxidante.
6. AÇÃO ANTIGLICANTE DE COMPOSTOS FENÓLICOS
Os compostos fenólicos são produtos do metabolismo secundário de plantas produzidos pela rota do ácido chiquímico e do ácido malônico em resposta a ataque de patógenos e insetos, radiação ultravioleta e agressões físicas, e quimicamente são caracterizados por possuírem ao menos um anel aromático ligado a um ou mais grupos hidroxila. Mais de 8000 compostos fenólicos já foram identificados na natureza na forma livre ou conjugados a açúcares e ácidos orgânicos, e abrangem desde moléculas simples a moléculas com alto grau de polimerização (BRAVO; CROFT, 1998).
A atividade dos compostos fenólicos como antioxidantes, carreadores de radicais livres e quelantes de metais, é bem documentada. Os compostos fenólicos podem induzir enzimas antioxidantes, como glutationa peroxidase, catalase e superóxido dismutase; inibir a expressão de enzimas como xantina oxidase; e modular a expressão de genes pró-inflamatórios como cicloxigenase, lipoxigenase, óxido nítrico sintase e várias citocinas, atuando principalmente através da inibição da sinalização da proteína quinase ativada por NF-kB (AHMED et al., 2002; BHARDWAJ et al., 2007).
Estudos in vivo e in vitro têm demonstrado a potencial ação antiglicante de diversos alimentos devido a presença de compostos fenólicos, como frutas (HARSHA, LAVELLI e SCARAFONI, 2014), ervas e especiarias (RAMKISSOON et al., 2013), plantas após decocção (PERERA, EKANAYAKE e RANAWEERA, 2015) e café (GOMEZ et al., 2016); além da potencial ação antiglicante exercida diretamente pelos padrões de compostos fenólicos. Adicionalmente, tem sido demonstrado que a fortificação de alimentos com compostos fenólicos pode trazer benefícios durante seu armazenamento, como menores níveis de AGEs, de CML e de proteínas insolúveis; além de menores taxas de escurecimento e dureza (SHENG et al., 2016).
Os compostos fenólicos podem reduzir os efeitos deletérios da formação de AGEs, de forma geral, por 2 grandes vias: atuando por meio de mecanismos antioxidantes e/ou interferindo em uma ou mais etapas das vias bioquímicas envolvidas na glicação nos estágios inicial (formação dos produtos de Amadori), intermediário (formação das espécies reativas de carbonilas) e final (formação de AGEs e estruturas cross-linking), além de atuar no receptor para AGEs RAGE (WU e YEN, 2005). Os mecanismos detalhados envolvidos na ação antiglicante exercida pelos compostos fenólicos, demonstrados por estudos com extratos e padrões, estão presentes nas Tabelas 1 e 2, e correlacionados na Figura 5.
Extratos(s) Principal(is) composto(s) fenólico(s) ativo(s)
Mecanismo(s) de ação antiglicante Referências
Chá verde (Camellia sinensis)
Epigalocatequina-3-galato Inibiu o acúmulo de AGEs e de RAGE, ativou o fator nuclear eritróide 2 relacionado ao fator 2 (Nrf2), diminuiu os níveis sanguíneos de glicose, reduziu a resistência à insulina, e aumentou a razão glutationa na forma reduzida (GSH)/ glutationa na forma oxidada (GSSG), que reduz o stress carbonílico, em ratos.
SAMPATH et al., 2017
Baunilha Vanilina Reduziu a formação de frutosamina e de AGEs fluorescentes, mascarou resíduos de lisina e arginina, protegeu a albumina ao impedir a transição conformacional da sua estrutura nativa helicoidal para a forma de folha beta, e restringiu a agregação pós-glicação e a fibrilação da BSA.
AWASTHI e
SARASWATHI, 2016
Groselhas Chilenas Antocianinas, ácidos hidroxicinâmicos e flavonóides
Protegeram contra danos oxidativos celulares induzidos por peróxido de hidrogênio e capturaram MGO.
JIMÉNEZ-ASPEE et al., 2016
Camellia nitidíssima Chi Quercetina Reduziu a formação de AGEs fluorescentes, capturou MGO e
formou adutos mono- e di-MGO.
WANG et al., 2016b
Algas pardas e vermelhas Florotaninos Reduziram a formação de AGEs fluorescentes e atuaram como antioxidantes.
KUDA, T., et al., 2016
Aster koraiensis Ácidos clorogênico e
3,5-di-O-cafeoilquínico
Reduziram a formação de AGEs fluorescentes e a atividade de RAGE in vitro. Em ratos diabéticos, reduziram a formação de AGEs e inibiram a ativação de NF-kB e a expressão de iNOS.
Extratos(s) Principal(is) composto(s) fenólico(s) ativo(s)
Mecanismo(s) de ação antiglicante Referências
Garcinia mangostana L. Epicatequina,
aromadendrina-8-C-glicopiranosídeo, 2,3ʹ,4,5ʹ,6-
pentahidroxibenzofenona e garcimangosona D
Inibiram a formação de AGEs fluorescentes e não-fluorescentes, de frutosamina, da estrutura β-amilóide e de tióis protéicos.
ABDALLAH et al., 2016
Romã Ácido elágico, punicalina e
punicalagina
Reduziram a formação de AGEs fluorescentes in vitro, de hemoglobina glicada, de glicoalbumina e dos níveis de peroxidação lipídica sanguínea in vivo.
KUMAGAI, et al., 2015
Azeitona chinesa Ácido gálico, ácido ferúlico e rutina
Reduziram a formação de AGEs fluorescentes e a oxidação, induzida por peróxido de hidrogênio, dos grupos tióis na BSA.
KUO et al., 2015
Groselha negra Antocianinas Capturaram MGO. CHEN et al.,
2014 Peles de uvas brancas Quercetina, kaempferol e
heterosídeos
Reduziram a formação de AGEs fluorescentes e protegeram a BSA contra a variação de carga que ocorre no início da glicação e contra as reações crosslinking no estágio avançado.
HARSHA, LAVELLI e SCARAFONI 2014
Frutos silvestres Antocianinas Reduziram a formação de AGEs fluorescentes e eliminaram os radicais livres.
HARRIS et al., 2014
Compostos fenólicos Mecanismo(s) de ação antiglicante Referências
Resveratrol
Reduziu a formação de AGEs fluorescentes, retardou as atividades de enzimas hidrolisadoras de carboidratos (α-glucosidade e α-amilase), eliminou EROs e capturou MGO por reação de conjugação.
SHEN, XU e SHENG, 2017
Epigalocatequina-3-galato Aumentou a razão GSH/ GSSG no fígado, rim e tecido adiposo de ratos que receberam dieta com alto teor lipídico; inibiu o acúmulo de AGEs no plasma, fígado, tecido adiposo e rim; inibiu a expressão de RAGE em cerca de 3 vezes; aumentou a translocação de Nrf2 do citoplasma para o núcleo; e aumentou a expressão de heme oxigenase 1.
SAMPATH et al., 2017
Capturou MGO e GO, e formou adutos. SANG et al., 2007
Quercetina Capturou espécies dicarbonílicas através do anel B e formou adutos mono-, di- e tri-MGO.
LIU et al., 2017
Ácido gálico Reduziu a formação de AGEs, de frutosamina e de proteínas carbonilas. ADISAKWATTANA et al., 2017
Rutina Inibiu a formação de frutosamina, de proteínas carbonilas e de tióis protéicos. DUBEY et al., 2017 Curcumina Inibiu a agregação da catalase glicosilada e nativa de fígado bovino, ao diminuir a
superfície hidrofóbica exposta da catalase, preveniu a agregação térmica provocada pela glicação, diminuiu a glicação do resíduo exposto de lisina e eliminou EROs.
NAJJAR et al., 2017
Reduziu a formação de AGEs fluorescentes, inibiu a atividade das enzimas α-glicosidase e α-amilase, eliminou radicais livres, reduziu a oxidação de LDL e reduziu o estresse oxidativo celular.
Ácido clorogênico Competiu com o MGO por sítios de proteínas reativas e, com isto, impediu a formação de AGEs fluorescentes e não-fluorescentes; reduziu a formação de compostos castanhos e de EROs; e promoveu o aumento da massa molecular protéica, indicativo de sua ligação covalente ou de seus derivados à estrutura protéica.
FERNANDEZ-GOMEZ et al., 2015
Ácido siríngico e clorogênico
Reduziram a formação de AGEs fluorescentes, preveniram danos oxidativos celulares, bloquearam resíduos de lisina e preveniram alterações estruturais na BSA.
BHATTACHERJEE e DATTA, 2015
Ácido ferúlico Inibiu a glicação de hemoglobina in vivo, aumentou a utilização de glicose, e reduziu a peroxidação lipídica dosada pelos níveis de malondialdeído (MDA).
SOMPONG, CHENG e ADISAKWATTANA, 2015
MARUF et al., 2015 Protegeu hepatócitos de ratos contra a citotoxicidade induzida por GO e MGO, contra
a formação de ROS e contra a carbonilação protéica; e atuou na manutenção da membrana mitocondrial.
Inibiu a formação de AGEs fluorescentes e não-fluorescentes (a exemplo do CML), e de melanoidinas, ao ligar-se com grupos amino; e inibiu a autoxidação de açúcares e a degradação precoce de produtos da reação de Maillard.
SILVAN et al., 2011
Quercetina Eliminou EROs, preveniu a oxidação protéica e lipídica, reduziu os níveis de hemoglobina glicada, inibiu a glicação pós-Amadori e reduziu danos ao DNA.
ALAM, AHMAD e NASEEM, 2015
Genisteína Reduziu a formação de AGEs fluorescentes, capturou MGO e formou adutos mono- e di-MGO.
