Evaluación del efecto biológico celular de un extracto de hojas de capuchina (Tropaeolum majus L.) sobre la funcionalidad de la célula adiposa en un modelo celular de 3T3-L1.

Resumen y Planteamiento del problema Las enfermedades crónicas (EC) como el cáncer, la diabetes tipo 2 (DT2), la enfermedad cardiovascular y respiratoria crónica son las responsables del 74% de las muertes anuales a nivel mundial, cada año mueren 17 millones de personas menores de 70 años por EC (Organización Mundial de la Salud - OMS, 2022). Según la OMS en el mundo se estima que 422 millones de personas tenían diabetes para 2014 y se calcula que en 2015 fallecieron 1,6 millones de personas por esta causa (Organización Mundial de la Salud - OMS, 2023). La Federación Internacional de diabetes estimó una prevalencia de DT2 en Colombia del 9,9% en adultos de 20 a 79 años, lo que implica un costo aproximado de 1772,8 USD por persona para el sistema de salud (Federación internacional de Diabetes, 2021). Según el Fondo Colombiano de Enfermedades de Alto Costo, se presentaron 1’426.574 casos diagnosticados de DT2 entre el 1 de julio de 2019 y el 30 de junio de 2020, siendo las mujeres el 57.03% del total de casos y los departamentos de Bogotá, Antioquia y Valle del Cauca los más afectados(Fondo Colombiano de Enfermedades de Alto Costo, 2020). Factores de riesgo ambientales y de comportamiento como los inadecuados hábitos alimentarios, el sedentarismo, entre otros, pueden contribuir con la obesidad, uno de los principales riesgos para el desarrollo de EC como la diabetes tipo 2 (Organización Mundial de la Salud - OMS, 2022). Sin embargo, los factores ambientales y de comportamiento son modificables, por lo que la primera forma de prevenir el desarrollo de EC es mediante el fomento de una alimentación más saludable; se ha encontrado, por ejemplo, que el consumo de vegetales de hoja verde reduce el riesgo de desarrollar diabetes tipo 2 (Cooper et al., 2012) probablemente por el contenido de compuestos bioactivos presentes en algunos alimentos como frutas y vegetales. En la última década, se ha incrementado la investigación alrededor de fitoquímicos presentes en plantas comestibles como alternativa en la prevención y el tratamiento de EC. Compuestos bioactivos como los glucosinolatos (GLS) y sus productos de hidrólisis los isotiocianatos, están presentes en plantas del orden Brassicales como Tropaeolum majus L. comúnmente conocida como capuchina, estos compuestos se han relacionado con propiedades antiinflamatorias, antiinfecciosas e hipoglucemiantes (Chuang et al., 2020; Lee et al., 2009; Li et al., 2024). La capuchina es una especie vegetal comestible ampliamente distribuida en la región de Cundinamarca y empleada en nuestro país solo de manera ornamental, aunque en otros países es usada como ingrediente alimentario y fitoterapéutico en el manejo de enfermedades respiratorias y cutáneas. La capuchina es una de las principales fuentes del glucosinolato de bencilo o glucotropaeolina, además de otros compuestos bioactivos, como flavonoides y carotenoides (Brondani et al., 2016; Garzón et al., 2015; Garzón & Wrolstad, 2009). La glucotropaeolina puede dar lugar al isotiocianato de bencilo (BITC) por acción de la enzima mirosinasa (tioglucosidasa glucohidrolasa, EC 3.2.3.1) presente en la planta o en la microbiota intestinal de los humanos, este compuesto atraviesa el epitelio intestinal en humanos y en células periféricas y es responsable de la actividad biológica (Halkier & Gershenzon, 2006). Estudios in vitro muestran que BITC es capaz de modular la expresión génica y proteica de las enzimas gluconeogénicas (Guzmán-Pérez et al., 2016), mejora la tolerancia a la glucosa (Chuang et al., 2020), tiene efecto antiinflamatorio (Lee et al., 2009; Li et al., 2024) y también modula la secreción de neuropéptidos reguladores del apetito (Schiess et al., 2017). Recientemente Kim et al., 2017 reportó en células adiposas 3T3-L1 un efecto inhibidor de la lipogénesis y la adipogénesis tras la estimulación con extractos de flores de capuchina, el efecto fue asociado a la reducción en la expresión de receptores activados por proliferadores de peroxisomas PPAR-γ, CCAAT/proteína alfa de unión potenciadora C/EBPα y proteínas de unión a elementos SREBF1 y a la disminución del contenido de triglicéridos (Kim et al., 2017a). Este efecto podría atribuirse a flavonoides e isotiocianato de bencilo presentes en los extractos. Otros estudios con diferentes isotiocianatos muestran resultados similares, Kim et al. en el 2015 reportó una inhibición en la diferenciación de adipocitos 3T3-L1 y supresión en la expresión de PPAR-γ, C/EBPα y ácido graso sintasa (FAS), tras la estimulación con isotiocianato de alilo, los marcadores PPAR-γ, C/EBPα y FAS evaluados, se encuentran regulados positivamente durante la adipogénesis (Kim et al., 2015). Liang et al., 2018, encontró una reducción significativa en la absorción intracelular de la 2-desoxiglucosa, así como la expresión del transportador GLUT4, lo cual se asoció con una reducción en el contenido de lípidos en células 3T3-L1 no diferenciadas. El proceso de diferenciación de las células adiposas va acompañado de cambios en el perfil de lípidos (Jarc & Petan, 2020). Previos estudios muestran como el contenido de ácidos grasos monoinsaturados se incrementa en las vesículas de lípidos en adipocitos diferenciados comparado con aquellas células sin diferenciar (Arisawa et al., 2013). La composición de ácidos grasos de las vesículas de lípidos influencia la actividad metabólica e inflamatoria de diferentes células (Jarc & Petan, 2020). Una vez los lípidos son liberados de la vesícula, estos pueden actuar como moléculas de señalización en células inmunes uniéndose a receptores de superficie, incluyendo proteínas acopladas a receptores G, receptores Toll o factores transcripcionales como los PPARs, SREBPs y el factor nuclear kB (NF-kB) (Jarc & Petan, 2020). Diferentes especies de ácidos grasos tienen distinta habilidad para activar vías de señalización relacionadas con diversos estados fisiológicos y patológicos (Smith & Kahn, 2016). Se desconoce el efecto de la estimulación de los compuestos presentes en los extractos de capuchina, compuestos fenólicos y BITC, en la composición de los lípidos celulares, sin embargo, como se describió previamente, si hay evidencia del efecto de estos compuestos en la inhibición de PPARs, SRBPs and NF-kB (Abe et al., 2014; Jarc & Petan, 2020). En conclusión, tanto los ensayos con extractos de flores de la capuchina rico en compuestos fenólicos como los ensayos realizados con BITC muestran un potencial funcional en la regulación del metabolismo de los lípidos y captación de glucosa en célula adiposa. Sin embargo, a la fecha, se desconoce el efecto biológico de extractos etanólicos de hojas de la capuchina y se ha reportado que, si bien hojas y flores son ricas en glucosinolato de bencilo y compuestos fenólicos, la proporción de dichos compuestos fenólicos varia significativamente de un matriz a otra (Česlová et al., 2023). Lo anterior hace que sea necesario realizar la evaluación del efecto biológico celular del extracto de hojas de capuchina obtenido en el marco del proyecto de investigación de doctorado. Como parte de los objetivos de la tesis de doctorado que enmarca esta propuesta, el propósito del desarrollo del extracto es su incorporación como ingrediente con potencial funcional en un producto alimentario, y analizar el efecto biológico in vitro de los extractos etanólicos podría ayudar a la comprensión de los efectos metabólicos de la planta tras su consumo y puede constituir el punto de partida en el desarrollo de productos alimentarios funcionales o fitoterapéuticos que contribuyan con la prevención de enfermedades crónicas. La caracterización del efecto metabólico del extracto de hojas de capuchina sobre la funcionalidad de células adiposas en un modelo 3T3-L1 hace parte del primer objetivo específico de la propuesta doctoral (Ver anexo 1 descripción de los objetivos de la propuesta doctoral). Teniendo en cuenta lo descrito anteriormente, esta propuesta pretende responder a la siguiente pregunta de investigación: ¿Cuál es el efecto de un extracto de hojas de capuchina sobre la funcionalidad del adipocito en un modelo de células 3T3-L1? Referencias documento anexo 2.