Effect of bioactive compounds on the immune system. A multiplatform metabolomics approach

Abstract

Los compuestos bioactivos de origen natural son ubicuos, ya que se pueden encontrar en bacterias, hongos, plantas o animales. Sin embargo, las bacterias y las plantas constituyen una fuente importante de estas sustancias bioactivas. Se definen como bioactivos principalmente en función de sus actividades biológicas, las cuales pueden asignarse a estructuras químicas únicas, grupos químicos poco comunes y elementos estructurales. Dentro de estas propiedades específicas, destaca el papel que juegan los compuestos bioactivos en la modulación del sistema inmune. Se sabe que varias enfermedades humanas de origen no infeccioso están asociadas con una alteración en la microbiota intestinal (disbiosis) y una respuesta inmune desbalanceada como es la obesidad, la diabetes tipo 1 y 2, la enfermedad inflamatoria intestinal, la artritis reumatoide, el lupus eritematoso sistémico y el cáncer colorrectal. En línea con esto, se sabe que la microbiota intestinal puede ser modulada positivamente mediante la administración de bacterias o sustratos bacterianos (probióticos) que pueden modular el estado inmune del hospedador, reestableciendo así la homeostasis, mediante procesos de expresión y señalización de receptores específicos, la supresión de respuestas inflamatorias NF-kB o promoviendo la secreción de mediadores anti-inflamatorios, entre otros. Dentro de las moléculas efectoras presentes en la microbiota que confieren los efectos beneficiosos para la salud humana, destacan las moléculas de naturaleza proteica. Por otro lado, un grupo importante de fitoquímicos que han demostrado capacidad para modular la respuesta del sistema inmune son los compuestos fenólicos. Estos compuestos pertenecen a un grupo de compuestos naturales que se encuentran principalmente en los vegetales, las frutas, los cereales y las bebidas de origen vegetal. Dentro de estos compuestos, destaca un grupo de flavonoides que se encuentra principalmente en manzanas y que han demostrado efectos antioxidantes, anticancerígenos y anti-inflamatorios; las dihidrochalconas. A este respecto, dada la significativa diversidad estructural de estos compuestos, se sabe que la presencia de residuos de azúcar, el tipo, la posición y el grado de glicosilación determinan las propiedades inmunomoduladoras de los compuestos fenólicos. Es por ello que la identificación de los mecanismos estructurales y moleculares subyacentes a los efectos beneficiosos promovidos por diferentes compuestos bioactivos sobre la salud humana, constituye un campo de investigación clave. Para ello, es de vital importancia el desarrollo y la puesta en valor de estrategias de análisis masivo u ómicas como son los enfoques de metabolómica no dirigida. En este contexto, la presente Tesis Doctoral tiene como objetivo la interpretación del efecto in vitro de los compuestos bioactivos sobre el sistema inmune, centrándose en el estudio del metabolismo celular mediante la aplicación de técnicas de metabolómica no dirigida multiplataforma. Concretamente evaluar, por un lado, el efecto inmunomodulador de un péptido encriptado en una glicosidasa extracelular de Bifidobacterium longum NCIMB 8809, denominado HM14. Y, por otro lado, evaluar el efecto inmunomodulador de las manzanas y sus constituyentes (hoja, piel y pulpa) desde un enfoque estructura-actividad.