Extracción y purificación de polifenoles de polvo de baya liofilizado para el tratamiento de células musculares lisas vasculares<em> In Vitro</em
Summary
Este trabajo detalla un método paso a paso para preparar extractos ricos en polifenoles de polvo de bayas liofilizadas. Además, proporciona una descripción completa de cómo usar estos extractos ricos en polifenoles en cultivo celular en presencia de la hormona peptídica angiotensina II (Ang II) usando células vasculares de músculo liso (VSMCs).
Abstract
Los estudios epidemiológicos indican que el aumento de la ingesta de flavonoides se correlaciona con la disminución de la mortalidad por enfermedades cardiovasculares (ECV) en los Estados Unidos y Europa. Las bayas son ampliamente consumidas en los EE.UU. y tienen un alto contenido polifenólico. Se ha demostrado que los polifenoles interactúan con muchos objetivos moleculares y ejercen numerosas funciones biológicas positivas, incluyendo efectos antioxidantes, antiinflamatorios y cardioprotectores. Los polifenoles aislados de mora (BL), frambuesa (RB) y frambuesa negra (BRB) reducen el estrés oxidativo y la senescencia celular en respuesta a angiotensina II (Ang II). Este trabajo proporciona una descripción detallada del protocolo utilizado para preparar los extractos de polifenoles de las bayas liofilizadas. Las extracciones de polifenoles de polvo de bayas liofilizadas se realizaron utilizando etanol acuoso al 80% y un método de extracción asistido por ultrasonidos. El extracto bruto se purificó adicionalmente y se fraccionó usando cloroformo y acetato de etilo,respectivamente. Los efectos de los extractos crudos y purificados se ensayaron en células musculares lisas vasculares (VSMC) en cultivo.
Introduction
Los polifenoles son compuestos que contienen al menos un anillo fenólico en su estructura y están abundantemente presentes en el reino vegetal 1 . Los seres humanos han estado consumiendo plantas durante milenios con fines medicinales sin ser conscientes de la existencia de tales compuestos 2 . Muchas frutas y verduras tienen algunos compuestos polifenólicos compartidos, aunque con diferentes cantidades, incluyendo flavonoides, estilbenos y ácidos fenólicos 3 . Aunque los polifenoles a menudo se asocian con frutas y verduras de colores, esto no es estrictamente cierto. Por ejemplo, la zeaxantina y la xantina están presentes en vegetales que no son muy coloridos, como la cebolla y el ajo, que provienen de la familia de los cebolletas y que están asociados con numerosos beneficios para la salud 4 . Aparte de estar asociado con varios beneficios para la salud [ 5] , polifenoles también sirven a las plantas mediante la protección de los insectos yD radiación ultravioleta 2 . Los polifenoles se encuentran comúnmente en la dieta humana y se consideran poderosos antioxidantes, ya que pueden eliminar especies reactivas de oxígeno (ROS) 6 , 7 , 8 . También tienen propiedades antiinflamatorias 9 , antimicrobianas 10 , antihipertensivas 11 y anti-carcinógenas 12 , 13 .
Los estudios epidemiológicos demuestran una asociación inversa entre el consumo de flavonoides y la incidencia de enfermedades cardiovasculares (ECV) 16 , 17 y mortalidad 14 , 15 . Las bayas son ampliamente consumidas en los EE.UU. y tienen altas cantidades de polifenoles, incluyendo flavonoides. Por ejemplo, el consumo de jugo de zarzamora (BL) (300 Ml / d) durante ocho semanas disminuyó significativamente la presión arterial sistólica en pacientes dislipidémicos 18 . Jeong et al. 19 informaron que los hombres y mujeres pre-hipertensos que consumían 2,5 g de extracto de frambuesa negra (BRB) por día tenían una presión sanguínea más baja de 24 h y de noche que los que consumían un placebo. Las frambuesas (RB) disminuyeron la presión arterial mientras aumentaban la expresión de superóxido dismutasa (SOD) en ratas espontáneamente hipertensas 20 . Recientemente se ha demostrado que BL, RB y BRB reducen los niveles de ROS y senescencia inducida por la angiotensina II (Ang II) en las células musculares lisas vasculares (VSMCs) [ 21] . Además, la fracción de antocianina del extracto BL redujo la expresión de la sintasa de óxido nítrico inducible (iNOS) e inhibió la actividad de Factor Nuclear kappa B (NF-κB) y de la quinasa regulada por señal extracelular (ERK) en estimulaciones de lipopolisacárido (LPS) Células J774Ass = "xref"> 22. Los extractos de BRB disminuyeron la expresión de la activación de NF-κB y la ciclooxigenasa 2 (COX-2) in vitro 23 , mejoraron el perfil lipídico y evitaron la formación de lesiones de aterosclerosis en ratones alimentados con una dieta rica en grasas 24 . Las antocianinas, que se consideran los flavonoides más abundantes en las bayas, modulan la respuesta inflamatoria en los macrófagos RAW 264.7 estimulados con LPS, disminuyendo la producción de factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) 25 y disminuyendo la proliferación y migración de los VSMC 26 .
Dado que ha habido un creciente interés en la comprensión del papel de los polifenoles en la salud humana y la enfermedad, es importante optimizar el método de extracción. La extracción con disolvente es ampliamente utilizada para este propósito, ya que es rentable y fácilmente reproducible. En este estudio, se utilizó una extracción con disolvente con etanol, junto con una extracción asistida por ultrasonidoN, que fue adaptado de Kim y Lee [ 27] . La purificación y fraccionamiento de extractos brutos (CE) con cloroformo y acetato de etilo se realizaron para obtener la fracción de extracto purificado (PE) que fue adaptada de Queires et al . Además, se comparó la eficacia de los extractos de polifenoles crudos versus purificados de BL en la reducción de la fosforilación basal de ERK1 / 2, y se proporcionaron ejemplos representativos del efecto inhibidor del extracto de polifenol BL purificado en las reducciones de señalización inducidas por Ang II en VSMC.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los polifenoles aislados de bayas contienen composiciones distintas. El protocolo de extracción a base de etanol descrito aquí permitió la identificación de diferentes niveles de ácidos fenólicos y flavonoides presentes en los extractos de polifenoles crudos y purificados de BL ( Tabla 1 ). CE se enriqueció en ácido gálico, ácido ferúlico, ácido 4-O-cafeoilquínico y ácido 5-O-cafeoilquínico. El proceso de purificación no alteró significativamente los niveles de ácido gálico y ácido p…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado por la Asociación Americana del Corazón (14GRNT20180028) y el Consejo de Investigación y Creatividad de la Universidad Estatal de Florida (COFRS).
Materials
| Angiotensin II | Sigma-Aldrich, Inc. | A9525-10MG | Treatment of VSMCs |
| β-actin | Sigma-Aldrich, Inc. | A2228 | Primary antibody (1:5000) |
| Blackberry fruit | Mercer Foods | Freeze-dried blackberry powder | |
| Catalase | Calbiochem | 219010 | Primary antibody (1:1000) |
| Chloroform | Biotech Grd, Inc. | 97064-678 | Preparation of purified polyphenol extracts |
| DMEM | Mediatech, Inc. | 10-014-CV | Culture of VSMCs |
| Ethanol (absolute molecular biology grade) | Sigma-Aldrich, Inc. | E7023-500ML | Preparation of polyphenol extracts |
| Ethylacetate | Sigma-Aldrich, Inc. | 439169 | Preparation of purified polyphenol extracts |
| ERK1/2 | Cell Signaling Technology, Inc. | 9102S | Primary antibody (1:500) |
| EDTA, 500 mM, pH 8.0 | Teknova, Inc. | E0306 | Lysis buffer |
| Freeze-Dryer | Labconco | VirTis Benchtop K | Preparation of polyphenol extracts |
| FBS | Seradigm | 1400-500 | Cell culture |
| HEPES | Sigma-Aldrich, Inc. | H3375 | Lysis buffer |
| NaCl | EMD Millipore, Inc. | 7760 | Lysis buffer |
| NaF | J.T.Baker, Inc. | 3688-01 | Lysis buffer |
| Na3VO4 | Sigma-Aldrich, Inc. | 450243 | Lysis buffer |
| Na4P2O7 , decahydrate | Sigma-Aldrich, Inc. | S-9515 | Lysis buffer |
| phospho ERK1/2 | Cell Signaling Technology, Inc. | 9101S | Primary antibody (1:1000) |
| Protease inhibitor cocktail | Sigma-Aldrich, Inc. | P8340-5ml | Lysis buffer |
| Protein assay dye reagent | Bio-Rad Laboratories, Inc. | 500-0006 | Protein concentration Measurement |
| PVDF transfer membrane | Thermo Scientific, Inc. | 88518 | Western blots |
| Rotatory Evaporator | Buchi Labortechnik | Rotavapor R3000 |
Preparation of polyphenol extracts |
| Sterile water | Mediatech, Inc. | 25-055-CV | Preparation of polyphenol extracts |
| Sonicator | QSonica, LLC | Q125 | Preparation of cell extracts |
| SOD2 | Enzo Life Sciences, Inc. | ADI-SOD-110-F | Primary antibody (1:1000) |
| Triton-X-100 | Sigma-Aldrich, Inc. | X100 | Western blots |
| Whatman #2 filter paper | GE Healthcare, Inc. | 28317-241 | Preparation of polyphenol extracts |
References
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