Recerca - Secció de Ciències Biològiques
Estudi del potencial antioxidant de les poliamines naturals espermina i espermidina

Direcció: Teresa Veciana Nogués i Abel Mariné i Font

Les  poliamines, espermina (ESM) i espermidina (ESD) i la seva precursora la putrescina, són components naturals dels aliments presents en totes les cèl·lules (Moinard i cols, 2005; Bardócz, 1995a).
 
Les poliamines són indispensables per a la replicació cel·lular ja que intervenen en la síntesi de ADN, ARN i proteïnes i són mediadores de l'acció d'hormones i factors de creixement (Bardócz i col, 1995b). Entre les funcions de les poliamines destaca el seu paper com protectores de membranes enfront de l'estrès oxidatiu, observant-se una correlació entre efecte antioxidant i nombre de càrregues positives de la molècula (Farriol i cols, 2003). El paper antioxidant de les poliamines, es manifesta també en el nucli, on l’ ESM, a concentracions fisiològiques rellevants de peròxid d'hidrogen, redueix el trencament de cadenes d' ADN. A més, l'ESM i l'ESD protegeixen la superòxid dismutasa o la catalasa exposades a un sistema productor d'oxigen singlet (Khan i cols, 1992a; Khan i cols, 1992b; Das i Misra, 2004). Les poliamines poden actuar com antioxidants cel·lulars endògens inhibint la NADPH oxidasa en neutròfils humans. En cultius cel·lulars l'ESM disminueixen la velocitat d'envelliment de miòcits per inhibició de la formació de lipofuscina (Marzabadi i Lovaas (1996). Igualment Lovaas (1995) planteja que l'ESM pot actuar com antioxidant epidèrmic.

Les funcions biològiques de les poliamines en l'organisme humà han estat, en el últims anys, objecte de nombrosos estudis, que en general confirmen el seu paper com antioxidants. No obstant això, malgrat que es coneix la presència d'aquestes substàncies en els aliments des de fa ja molt temps, són molt pocs els treballs dirigits a valorar la seva capacitat com antioxidants dietètics, ja sigui per contribuir al reconegut potencial antioxidant dels aliments vegetals, com per a considerar eventualment la seva aplicació com ingredients funcionals antioxidants.

L'objectiu global d'una de les línies de treball del  grup de recerca consolidat "Amines i poliamines bioactives dels aliments" (SGR-2005 00237), al qual pertanyen els investigadors d’aquest projecte, és estudiar la capacitat antioxidant de les poliamines dietètiques i comparar-la amb la d'altres antioxidants clàssics. Tot i que alguns autors han estudiat el paper antioxidant de les poliamines ESM i ESD en matrius que s'oxiden fàcilment com microsomes o olis vegetals i de peix (Kitada, 1979; Tadolini; 1988 i Lovaas, 1991), la informació disponible és escassa i incompleta. Resta pendent la confirmació d'aquest potencial i sobretot l'estudi de quin és el mecanisme pel qual ESM i ESD manifesten la seva capacitat antioxidant. 

En les ultimes dues dècades han estat molt nombrosos els treballs publicats referents als efectes antioxidants de moltes substàncies presents en el aliments, però sovint els resultats obtinguts no són prou definitius. L'oxidació és el resultat d’un conjunt de reaccions en  cadena l'evolució de les quals depèn tant de les característiques del substrat, com del temps transcorregut, de les condicions de l'entorn i de la possible presència de substàncies antioxidants i prooxidants. L'existència de més d'un mecanisme d'acció per explicar l'efecte antioxidant fa que els resultats de molts estudis al respecte no siguin del tot comparables i concloents. No hi ha tampoc un mètode de referència, essent la tria d'aquest clau per a  la bondat de la mesura. Així, mentre no s'esclareixi quin és el mecanisme pel qual una determinada substància actua com antioxidant, és obligat mesurar aquesta capacitat d'una manera indirecta, monitoritzant l'avenç del procés d'oxidació en una matriu model fàcilment oxidable.

En la darrera dècada s'ha incrementat la preocupació per l'estandardització dels estudis del efectes antioxidants dels aliments (Deker i col, 2005; Frankel i Finley, 2008) i s'han publicat unes guies generals. Així, per exemple, per estudis in vitro,  d’acord amb les especificacions de la American Oil Chemist's Society (AOCS, 2005) seria recomanable l'ús de matrius oxidables sense el seus antioxidants naturals, efectuar l'assaig d'oxidació en el interval de temperatura entre 25 - 60 ºC i analitzar tant compostos primaris de l'oxidació (hidroperòxids, peròxids i diens conjugats) com secundaris (compostos carbonílics) i terciaris (volàtils). 

En aquest projecte es planteja l'estudi de l'efecte antioxidant de les poliamines emprant un model d'oli de soja, que és una matriu alimentaria fàcilment oxidable. Treballs preliminars duts a terme en el nostre laboratori han mostrat que ambdues poliamines retarden l'oxidació en aquesta matriu quan s'addicionen a dosis de 300 ppm.  Resta, però, efectuar aquests estudis en un interval de dosi ampli, que inclogui aquelles en que es troben de manera natural en els aliments i la comparació del seu efecte amb el d'altres substàncies antioxidants. 

Objectius

  1. Confirmar l'efecte antioxidant de les poliamines sobre un substrat alimentari fàcilment oxidable, com l'oli de soja. 
  2. Estudiar el mecanisme responsable de l'efecte antioxidant i esbrinar en quina o quines etapes de la cadena de reaccions implicades en l'oxidació actuen aquest compostos.
  3. Conèixer si l'efecte protector enfront l'oxidació de les poliamines és dosi dependent.
  4. Estudiar l'efecte antioxidant de les poliamines en comparació amb el d'altres antioxidants més clàssics.
  5. Estudiar possibles sinèrgies amb d'altres antioxidants que poden estar presents en el aliments (com a components propis o addicionats).

Metodologia 

  • Matriu oxidable.
    Oli de soja de qualitat Farmacopea, escollit per la seva elevada proporció d'àcids grassos insaturats i perquè se'n pot disposar amb garanties de constància en la seva composició. 
  • Poliamines i altres antioxidants a estudiar.
    A més de l’espermina i l’espermidina, està previst assajar, a efectes comparatius i de possibles sinergies, l'addició d'alfa tocoferol (E-307) com a model d'antioxidant natural, de palmitat d'ascorbil (E-304) (anàleg de la vitamina C soluble en matrius lipofíliques) i de galat d'octil (E-311) com a exemple de substància antioxidant d'origen sintètic.
  • Assaigs d'oxidació.
    Les mostres control d'oli de soja s'emmagatzemaran en les condicions especificades per l'AOCS per aquest tipus d'estudis (de temperatura i foscor, entre d'altres), alhora que també es mantindran en les mateixes condicions mostres d'oli addicionades amb poliamines i els altres antioxidants.
  • Mètodes analítics.
    Atès que no es té evidència de quin és el mecanisme pel qual actuen les poliamines, la seva capacitat antioxidant s'avaluarà de manera indirecta mesurant paràmetres clàssics indicadors de l'avenç del procés d'oxidació:

— Índex de peròxids: determinat mitjançant una modificació del procediment colorimètric proposat per Hornero-Mendez i col·laboradors (2001).
— Coeficients d'extinció específics K232, K270 i K280 indicadors de la presència de diens i triens conjugats i carbonils respectivament.
— Mesura de la formació d'espècies reactives a l'àcid tiobarbitúric (TBARS) (majoritàriament compostos carbonílics).
— Mesura dels compostos volàtils formats en etapes avançades del procés d’oxidació emprant el procediment Rancimat ®.

Pla de treball
Per  tal d’assolir el objectius d'aquest projecte es plantegen les etapes de treball següents: 

  • Estudi de la capacitat antioxidant de les poliamines i del mecanisme pel qual actuen (maig - juliol de 2009).S'ha assajat:
    a) L'efecte protector de cadascuna de les poliamines, addicionades a concentració fixa sobre mostres d'oli, amb concentracions de ferro creixents. Es planteja aquest assaig experimental donat que en estudis in vivo s'ha atribuït la capacitat antioxidant de les poliamines al seu poder quelant de metalls, els quals actuen com a catalitzadors de les reaccions d'oxidació. Si es confirma aquesta hipòtesi les poliamines s'inclourien dins del grup d'antioxidants secundaris.
    b) L'estudi de la capacitat antioxidant mitjançant mètodes que avaluen la capacitat de captar radicals lliures o protons.
    c) L'estudi de l'efecte de l'addició de poliamines sobre un oli en estat avançat d'oxidació per tal de comprovar si actua a nivell de retardar la etapa d'inducció o si fins i tot tenen capacitat per revertir el procés.
  • Estudi dosis / resposta antioxidant (setembre - octubre de 2009). 
  • Per avaluar l'interval de concentracions en què les poliamines poden exercir un efecte significatiu com a antioxidants es realitzaran diversos assaigs d'oxidació de la matriu lipídica model (completa i sense els seus antioxidants naturals) addicionada o no de concentracions creixents de cadascuna de les dues poliamines.
  • Estudi comparatiu del efecte protector enfront l'oxidació de les poliamines i altres antioxidants (novembre de 2009 - febrer de 2010).
  • Es compararà la capacitat antioxidant de les poliamines amb la de, en principi,  alfa tocoferol, palmitat d'ascorbil i galat d'octil, fent servir en tots els casos quantitats equimoleculars.
  • Estudi de possibles efectes sinèrgics  (març - abril de 2010).
  • S'efectuaran en paral·lel estudis d'oxidació amb mostres addicionades de quantitats equimoleculars de cadascuna de les poliamines i dels altres antioxidants per separat, així com de la mescla de totes les seves possibles combinacions.
  • Avaluació global dels resultats, elaboració d'informe i redacció d'un article per ser publicat en una revista internacional indexada SCI (abril - maig de 2010).

 

Institut d'Estudis Catalans. Carrer del Carme, 47; 08001 Barcelona.
Telèfon +34 932 701 620. Fax +34 932 701 180. informacio@iec.cat - Informació legal

 

Inici

Institució

Coneixement

Arxiu

Serveis

Serveis lingüístics