ES2307438A1 - Use of a mixture of mycosporin-type amino acids (asterin 330 + palythine) as an antioxidant - Google Patents

Use of a mixture of mycosporin-type amino acids (asterin 330 + palythine) as an antioxidant Download PDF

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Abstract

The invention relates to a mixture of mycosporin-type amino acids (asterin 330 + palythine) which can be used as an antioxidant and which is suitable for use in the biotechnological industry. The invention outlines the potential use of a purified extract of mycosporin (MAA)-type amino acids as an antioxidant substance, specifically asterin 330 + palythine isolated from red alga Gelidium sesquipedale, and to the possible use thereof in pharmaceutical, nutraceutical or functional food preparations, among others, for the prevention of oxidative stress.

Description

Uso de una mezcla purificada de aminoácidos tipo micosporina (asterina 330 + palitina) en la prevención de la oxidación de productos cosméticos y farmacéuticos.Use of a purified mixture of type amino acids Mycosporin (asterine 330 + palitine) in the prevention of oxidation of cosmetic and pharmaceutical products.

Sector de la técnicaTechnical sector

La presente invención se encuadra en el sector biotecnológico y describe el potencial uso de un extracto purificado de aminoácidos tipo micosporina (MAA), concretamente de asterina 330 + palitina aislado del alga roja Gelidium sesquipedale, para la prevención de la oxidación o deterioro en productos cosméticos y farmacéuticos.The present invention is part of the biotechnology sector and describes the potential use of a purified extract of mycosporin-type amino acids (MAA), specifically asterine 330 + palitine isolated from the red algae Gelidium sesquipedale , for the prevention of oxidation or deterioration in cosmetic products and pharmacists

Estado de la técnicaState of the art

La radiación ultravioleta es uno de factores biológicos que limitan la supervivencia, fisiología y crecimiento de muchos organismos. Algunos de los múltiples efectos dañinos de la radiación UV incluye la alteración de moléculas de ADN y proteínas, inactivación de enzimas y a la formación de radicales libres, los cuales atacan a membranas celulares y otras moléculas diana alterando su funcionalidad. Todos los organismos aerobios disponen de una gran variedad de sistemas de defensa antioxidante tanto enzimáticos como no enzimáticos que se coordinan cooperativamente y protegen al organismo de los riesgos que conlleva el estrés oxidativo. Entre ellos destacan las actividades enzimáticas de la superóxido dismutasa (SOD), glutatión peroxidasa (GPX) y catalasa (CAT); además del ácido ascórbico (vitamina C), \alpha-tocoferol (vitamina E), glutatión (GSH), \beta-caroteno, vitamina A, flavonoides y ácidos fenólicos entre otros.Ultraviolet radiation is one of factors biological factors that limit survival, physiology and growth of many organisms. Some of the multiple harmful effects of  UV radiation includes the alteration of DNA molecules and proteins, enzyme inactivation and free radical formation, the which attack cell membranes and other target molecules altering its functionality. All aerobic organisms have of a wide variety of antioxidant defense systems both enzymatic as non-enzymatic that cooperatively coordinate and they protect the organism from the risks of stress oxidative Among them, the enzymatic activities of the superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPX) and catalase (CAT); in addition to ascorbic acid (vitamin C), α-tocopherol (vitamin E), glutathione (GSH), β-carotene, vitamin A, flavonoids and acids Phenolic among others.

Se entiende por radical libre a cualquier especie química que contiene uno o más electrones desapareados en sus orbitales externos de manera que un compuesto puede convertirse en radical libre captando o perdiendo un electrón. Aunque existen radicales libres de muy distinta naturaleza, son las especies que derivan de la molécula de oxígeno (ROS) las más abundantes en los organismos aerobios destacando productos de la ruptura o la excitación del O_{2} como el oxígeno singlete ^{1}O_{2} y especies de oxígeno que están parcialmente reducidas como el radical hidroxilo (OH\cdot) aniones superóxido (O_{2}^{-}) y peróxido de hidrógeno (H_{2}O_{2}). Estas moléculas inestables recorren el organismo tomando electrones con lo que recuperan su estabilidad electroquímica, esto las hace muy peligrosas porque para conseguirlo atacan moléculas estables. Una vez que el radical libre ha conseguido tomar el electrón que necesita para emparejar su electrón libre, la otra molécula se convierte a su vez en un radical libre, iniciándose así un ciclo destructivo para nuestras células.Free radical is understood as any chemical species that contains one or more missing electrons in its external orbitals so that a compound can become in free radical capturing or losing an electron. Although they exist free radicals of very different nature, are the species that derive from the oxygen molecule (ROS) the most abundant in aerobic organisms highlighting breakdown products or the excitation of O2 as singlet oxygen1O2 and oxygen species that are partially reduced as the hydroxyl radical (OH •) superoxide anions (O 2 -) and hydrogen peroxide (H2O2). These unstable molecules they travel the body taking electrons so they recover their electrochemical stability, this makes them very dangerous because for get it attack stable molecules. Once the free radical has managed to take the electron you need to match your free electron, the other molecule in turn becomes a radical free, thus beginning a destructive cycle for our cells.

Los radicales libres dan lugar a alteraciones importantes en moléculas como ADN, lípidos y proteínas, alterando gravemente el ciclo y la funcionalidad celular. El ADN puede sufrir pérdida de bases así como la ruptura de una o de ambas hebras del material genético, alteraciones que pueden traducirse en mutaciones irreversibles. Muchas proteínas son capaces de absorber una gran cantidad de oxidaciones sin que aparentemente se vea afectada su función. Sin embargo, es indudable que las consecuencias de las alteraciones en algunas funciones, por ejemplo, la recepción y transmisión de señales, el transporte de iones, la duplicación y reparación del ADN, las respuestas a condiciones de tensión y el metabolismo energético, la transcripción y traducción pueden ser críticas para la célula. Los daños producidos por el OH\cdot y el ^{1}O_{2} son irreversibles y en términos generales marcan las proteínas para su degradación. Las membranas celulares también pueden resultar seriamente dañadas en situación de estrés oxidativo ya que fosfolípidos que tienen ácidos grasos con varios dobles enlaces son muy susceptibles a la oxidación por pérdida de un hidrógeno (alílico).Una vez generado el radical carbono en un ácido graso, éste reacciona con el oxígeno molecular formando un radical peroxilo. El radical peroxilo puede tomar un hidrógeno alílico a otro metileno con lo cual se propaga la reacción. Los hidroperóxidos, que son compuestos estables, si entran en contacto con iones metálicos de transición producirán más radicales libres que iniciarán y propagarán otras reacciones en cadena. Así, las membranas resultan seriamente dañadas y por tanto su funcionalidad se ve alterada.Free radicals give rise to alterations important in molecules such as DNA, lipids and proteins, altering seriously the cycle and cellular functionality. DNA can suffer loss of bases as well as the breakage of one or both strands of the genetic material, alterations that can result in mutations irreversible Many proteins are able to absorb a large amount of oxidation without seemingly affected its function. However, there is no doubt that the consequences of alterations in some functions, for example, reception and signal transmission, ion transport, duplication and DNA repair, responses to stress conditions and the energy metabolism, transcription and translation can be Critics for the cell. Damage caused by OH \ cdot and the 1 O 2 are irreversible and in general terms mark the proteins for degradation. Cell membranes too may be seriously damaged in oxidative stress since phospholipids that have fatty acids with several doubles bonds are very susceptible to oxidation by loss of a hydrogen (allyl) Once the carbon radical is generated in an acid fatty, it reacts with molecular oxygen forming a radical peroxyl The peroxyl radical can take an allylic hydrogen at another methylene with which the reaction is propagated. The hydroperoxides, which are stable compounds, if they come into contact with transition metal ions will produce more free radicals that will initiate and spread other chain reactions. So, the membranes are seriously damaged and therefore their functionality It is altered.

Los radicales libres se asocian con un amplio rango de patologías y enfermedades como el Alzheimer o el Parkinson y afecciones relacionadas con la exposición solar como la aparición de cataratas, fotoenvejecimiento, episodios inflamatorios y neoplasias. También son los responsables de la oxidación de las grasas de los alimentos, que es la forma de deterioro más importante después de las alteraciones producidas por microorganismos. Con la oxidación, aparecen olores y sabores a rancio, se altera el color y la textura, y desciende el valor nutritivo al perderse algunas vitaminas y ácidos grasos poliinsaturados. Además, los productos formados en la oxidación pueden llegar a ser nocivos para la salud.Free radicals are associated with a broad range of pathologies and diseases such as Alzheimer's or Parkinson's and conditions related to sun exposure such as the appearance of cataracts, photoaging, inflammatory episodes and neoplasms They are also responsible for the oxidation of food fats, which is the most deteriorating form important after the alterations produced by microorganisms With oxidation, odors and flavors appear stale, the color and texture are altered, and the value drops nutritious when missing some vitamins and fatty acids polyunsaturated In addition, products formed in oxidation They can become harmful to health.

Los aminoácidos tipo micosporina están constituidos por un anillo de ciclohexenona o de ciclohexenimina, conjugado con un sustituyente nitrogenado de un aminoácido o su aminoalcohol que actúa como cromóforo permitiendo la absorción de determinada radiación de onda corta. Los metabolitos que se aíslan en hongos presentan un rango de absorción entre 310 y 320 nm y poseen anillos de ciclohexenona exclusivamente, conociéndoseles por el nombre de micosporinas en referencia a su origen. Por el contrario, los metabolitos que se aíslan de organismos marinos y algas contienen anillos de ciclohexenimina, con absorciones máximas entre 310 y 360 nm y se les conoce con el nombre de aminoácidos tipo micosporina ó MAAs. Aún así, la mycosporine-glycine y la mycosporine taurine son aminociclohexenonas aisladas de organismos marinos. En la actualidad hay descritas 13 micosporinas distintas en hongos y 23 MAAs en organismos marinos. Son moléculas pequeñas, con pesos moleculares que rondan los 330 Da y presentan una alta fotoestabilidad. Se comportan como moléculas anfóteras, similares a los aminoácidos, de manera que presentan cargas positivas y negativas en la misma molécula. Muestran características físico-químicas propias de compuestos fónicos por ejemplo alto punto de efusión y alta solubilidad en agua.Mycosporin-type amino acids consist of a cyclohexenone or cyclohexenimine ring, conjugated with a nitrogenous substituent of an amino acid or its amino alcohol that acts as a chromophore allowing the absorption of certain shortwave radiation. The metabolites that are isolated in fungi have an absorption range between 310 and 320 nm and have cyclohexenone rings exclusively, being known by the name of mycosporins in reference to their origin. On the contrary, the metabolites that are isolated from marine organisms and algae contain cyclohexenimine rings, with maximum absorptions between 310 and 360 nm and are known as mycosporine-type amino acids or MAAs . Still, mycosporine-glycine and mycosporine taurine are aminocyclohexenones isolated from marine organisms. There are currently 13 different mycosporins described in fungi and 23 MAAs in marine organisms. They are small molecules, with molecular weights around 330 Da and have high photostability. They behave like amphoteric molecules, similar to amino acids, so that they have positive and negative charges on the same molecule. They show physicochemical characteristics of phonic compounds, for example, high effusion point and high water solubility.

Son muchas las funciones que se les ha atribuido a estas moléculas en el organismo: desde osmolito orgánico en comunidades cianobacterianas Chlorogloeopsis, pigmentos accesorios fotosintéticos o precursores de estos, a moléculas determinantes en procesos reproductivos de algunas especies de peces, sin embargo es el papel fotoprotector frente a la radiación UV el más aceptado y documentado ya que al parecer actúan protegiendo parcialmente a los componentes celulares y procesos fisiológicos. Un número de trabajos han evaluado este tipo de moléculas por sus actividad como fotoprotectores de uso tópico vehiculizando extractos naturales con un alto porcentaje de MAAs y viendo su FPS y su potencial fotoprotector en células vegetales, queratinocitos humanos, etc. (Patente US 6787147; Patente WO 02/39974; Patente WO 03/020236). También se han publicado trabajos que hacen referencia a las propiedades antioxidativas de extractos obtenidos de algas y corales.There are many functions that have been attributed to these molecules in the organism: from organic osmolyte in Chlorogloeopsis cyanobacterial communities, photosynthetic accessory pigments or precursors of these, to determining molecules in reproductive processes of some species of fish, however it is the photoprotective role against UV radiation the most accepted and documented since apparently they act partially protecting cellular components and physiological processes. A number of studies have evaluated these types of molecules for their activity as topical photoprotectors, vehiculating natural extracts with a high percentage of MAAs and seeing their SPF and their photoprotective potential in plant cells, human keratinocytes, etc. (US Patent 6787147; WO 02/39974; WO 03/020236). Works have also been published that refer to the antioxidant properties of extracts obtained from algae and corals.

Dunlap y Yamamoto en 1995 (Comp. Biochem. Physiol. 112: 105-114) apuntaron a una posible actividad antioxidante de mycosporine-glycine mediante ensayos in vitro de peroxidación lipídica (método de la fosfatidilcolina) a partir de extractos de organismos marinos que contenían MAAs, mientras que otras iminoMAAs como porphyra 334, shinorine, palythine, asterine 330 y palythinol se mostraban oxidativamente robustas y no participaban en reacciones de oxidación-reducción. No obstante, como se ha indicado, dichos ensayos fueron realizados con extractos algales que contenían además de MAAs un alto porcentaje de otros componentes celulares como polisacáridos, enzimas, etc., por lo que no es posible afirmar firmemente la actividad antioxidante de mycosporine-glycine (o M-gly) en base a dicho trabajo.Dunlap and Yamamoto in 1995 (Comp. Biochem. Physiol. 112: 105-114) pointed to a possible antioxidant activity of mycosporine-glycine by in vitro assays of lipid peroxidation (phosphatidylcholine method) from extracts of marine organisms containing MAAs, while other iminoMAAs such as porphyra 334, shinorine, palythine, asterine 330 and palythinol were oxidatively robust and did not participate in oxidation-reduction reactions. However, as indicated, these tests were carried out with algal extracts that, in addition to MAAs, contained a high percentage of other cellular components such as polysaccharides, enzymes, etc., so it is not possible to firmly affirm the antioxidant activity of mycosporine-glycine (or M-gly) based on that work.

Nakayama y colaboradores en 1999 (J. Am. Oil Chem. Soc., 76: 649-653) aislaron un nuevo aminoácido tipo micosporina del alga roja Porphyra yezoensis llamado usujilene, ya identificado en Palmaria palmata pero no en ninguna especie de Porphyra. Sus resultados indicaban que tal MAA mostraba actividad antioxidante frente a la autoxidación del ácido linoleico (Métodos del ácido tiobarbitúrico y tiocianato férrico), donando determinados hidrógenos a radicales lipídicos LOO\cdot y dando lugar a moléculas de MAAs estabilizadas por resonancia al igual que el \alpha-toco-
ferol.
Nakayama et al. In 1999 (J. Am. Oil Chem. Soc., 76: 649-653) isolated a new mycosporin-like amino acid from the red algae Porphyra yezoensis called usujilene, already identified in Palmaria palmata but not in any species of Porphyra . Their results indicated that such MAA showed antioxidant activity against the autoxidation of linoleic acid (Methods of thiobarbituric acid and ferric thiocyanate), donating certain hydrogens to lipid radicals LOO • and giving rise to MAA molecules stabilized by resonance as well as the? alpha-toco-
ferol

Suh y colaboradores en 2003 (Photochem. Photobiol. 78: 109-113) sugieren también la función antioxidante de la M-gly, pero probablemente actuando junto con otros MAAs activos. La M-gly, entre otros, podría jugar un importante papel participando en la eliminación de O_{2}^{-} generado por sistemas fotosintetizadores endógenos.Suh et al. In 2003 (Photochem. Photobiol 78: 109-113) also suggest the function M-gly antioxidant, but probably acting together with other active MAAs. The M-gly, among others, could play an important role participating in the O_ {2} ^ {}} system-generated removal endogenous photosynthesizers.

Yakovleva y colaboradores en 2004 (Comp. Biochem. Physiol., 139: 721-739 examinaron la importancia de la M-gly como antioxidante funcional frente a estrés térmico en dos corales, Platygyra ryukyuensis y Stylophora pistillata, en base a la correlación entre el grado de susceptibilidad y la concentración endógena de M-gly.Yakovleva et al. In 2004 (Comp. Biochem. Physiol., 139: 721-739 examined the importance of M-gly as a functional antioxidant against thermal stress in two corals, Platygyra ryukyuensis and Stylophora pistillata , based on the correlation between degree of susceptibility and endogenous concentration of M-gly.

También la patente US2004228875 hace referencia a las propiedades antioxidativas de extractos obtenidos a partir de algas del género Porphyra, aunque sin concluir sobre el posible papel jugado por MAAs.Also the patent US2004228875 refers to the antioxidant properties of extracts obtained from algae of the genus Porphyra , although without concluding on the possible role played by MAAs.

Publicaciones más recientes analizan las propiedades antioxidativas de extractos obtenidos a partir de algas pero sin concretar la participación de MAAs (Yuan y colaboradores, 2005, Food Chem. Toxicol., 43: 1073-1081; Kuda y colaboradores, 2005, J. Food Compos. Anal., 18: 625-633).More recent publications analyze the antioxidant properties of extracts obtained from algae but without specifying the participation of MAAs (Yuan et al., 2005, Food Chem. Toxicol., 43: 1073-1081; Kuda and collaborators, 2005, J. Food Compos. Anal., 18: 625-633).

Se puede concluir, por tanto, que el papel antioxidante de los iminoMAAs como tales, es decir, purificados o aislados en un alto grado de pureza, no se conoce bien, como tampoco su comportamiento a nivel de secuestro de radicales libres hidrosolubles.It can be concluded, therefore, that the role antioxidant of iminoMAAs as such, that is, purified or isolated in a high degree of purity, it is not well known, nor is it its behavior at the level of free radical sequestration water soluble.

Un antioxidante se define como una sustancia que en bajas concentraciones comparado con un substrato oxidable, retrasa o previene su oxidación. La presente invención describe la potencialidad de un extracto de MAAs (asterine 330 + palythine) aislado de Gelidium sesquipedale como secuestrador de radicales e inhibidor de la peroxidación lipídica. En los ensayos realizados, el nuevo antioxidante es comparado con otro antioxidante ya conocido, el \alpha-tocoferol. El compuesto descrito podría utilizarse en aplicaciones terapeúticas, y en aplicaciones no médicas para la estabilización de compuestos susceptibles del deterioro oxidativo, en la preservación de alimentos o productos relacionados, y en complementos nutricionales, nutracéuticos, alimentos funcionales o de parafarmacia por sus propiedades antioxidantes para prevenir el estrés oxidativo.An antioxidant is defined as a substance that in low concentrations compared to an oxidizable substrate, delays or prevents its oxidation. The present invention describes the potential of an extract of MAAs (asterine 330 + palythine) isolated from Gelidium sesquipedale as a radical scavenger and lipid peroxidation inhibitor. In the tests performed, the new antioxidant is compared with another known antioxidant, α-tocopherol. The described compound could be used in therapeutic applications, and in non-medical applications for the stabilization of compounds susceptible to oxidative deterioration, in the preservation of food or related products, and in nutritional, nutraceutical, functional foods or parapharmacy supplements for their antioxidant properties for prevent oxidative stress.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

La presente invención presenta un extracto purificado de MMAs aislados de Gelidium sesquipedale con las siguientes estructuras y de utilidad como antioxidante y secuestrador de radicales libres.The present invention presents a purified extract of MMAs isolated from Gelidium sesquipedale with the following structures and useful as an antioxidant and free radical scavenger.

1one

22

Se han purificado compuestos del tipo aminoácidos tipo micosporina en fase acuosa partiendo de Gelidium sesquipedale. Los compuestos se han detectado y caracterizado por HPLC. Se empleó un detector UV-visible (detector de fotodiodos 996), que medía la absorbancia para cada muestra entre los 290 y 400 nm. Una vez extraídos los cromatogramas a 330 nm, se identificaron los picos por co-cromatografía según sus espectros y tiempos de retención, comparándose con estándares de MAAs.Compounds of the mycosporin type amino acid type have been purified in the aqueous phase starting from Gelidium sesquipedale . The compounds have been detected and characterized by HPLC. A UV-visible detector (photodiode detector 996) was used, which measured the absorbance for each sample between 290 and 400 nm. Once the chromatograms at 330 nm were extracted, the peaks were identified by co-chromatography according to their spectra and retention times, compared to MAAs standards.

La extracción a escala preparativa se realizó disolviendo 60-80 g (PF) de material biológico en 1 litro de metanol al 20% v/v e incubándose en un baño termostático a 45ºC durante 2 horas. Posteriormente se centrifuga el extracto a 14000rpm durante 15 min y rotavaporación a 45ºC para eliminar parte del metanol de la muestra.Preparatory scale extraction was performed dissolving 60-80 g (PF) of biological material in 1 liter of 20% v / v methanol and incubating in a thermostatic bath to 45 ° C for 2 hours. Subsequently, the extract is centrifuged at 14000rpm for 15 min and rotavaporation at 45 ° C to remove part of the methanol in the sample.

La purificación se realizó en tres pasos consecutivos en los que se combinan técnicas cromatográficas de absorción mediante la aplicación de carbono activo, precipitación de polisacáridos al añadir a la muestra metanol 100% y separación final mediante cromatografía de intercambio fónico. Finalmente se obtuvieron soluciones acuosas de MAA en alto grado de pureza en concentraciones del orden de mM.The purification was done in three steps Consecutive in which chromatographic techniques of absorption by the application of active carbon, precipitation of  polysaccharides by adding 100% methanol to the sample and separation final by phonic exchange chromatography. Finally I know they obtained aqueous solutions of MAA in high degree of purity in concentrations of the order of mM.

Capacidad antioxidante de los aminoácidos tipo micosporinaAntioxidant capacity of mycosporin-like amino acids

Para medir la actividad como secuestrador de radicales hidrosolubles se ha utilizado el método de la ABTS peroxidasa, el cual permite determinar la actividad antioxidante total (TAA) de una muestra entendida como un parámetro que permite cuantificar la capacidad de una muestra, natural o procesada, de secuestrar radicales libres presentes en una solución acuosa.To measure activity as a hijacker of water-soluble radicals the ABTS method has been used peroxidase, which allows to determine the antioxidant activity total (TAA) of a sample understood as a parameter that allows quantify the capacity of a sample, natural or processed, of sequester free radicals present in an aqueous solution.

La mezcla purificada asterine 330 + palythine aislada de Gelidium sesquipedale no presenta actividad antioxidante signifcativa a ningún pH ensayado como inhibidor de la producción de radicales libres hidrosolubles (ABTS+).The purified asterine 330 + palythine mixture isolated from Gelidium sesquipedale has no significant antioxidant activity at any pH tested as an inhibitor of the production of water-soluble free radicals (ABTS +).

Capacidad como inhibidor de la peroxidación lipídicaCapacity as a lipid peroxidation inhibitor

La mezcla purificada asterine 330 + palythine aislada de Gelidium sesquipedale se estudió como inhibidor de la peroxidación lipídica in vitro mediante la técnica de decoloración del \beta-caroteno. El método de decoloración del \beta-caroteno es ampliamente utilizado para la determinación de la capacidad antioxidante de diversas sustancias en medio lipofílico, la mayoría de ellas extraídas de frutas, vegetales y demás productos destinados a consumo alimentario para poder determinar su mayor o menor grado de autoconservación en estado natural. En este ensayo, como control positivo se utilizó el \alpha-tocoferol (\alpha-TOC).The purified asterine 330 + palythine mixture isolated from Gelidium sesquipedale was studied as an inhibitor of lipid peroxidation in vitro using the β-carotene bleaching technique. The method of decolorization of β-carotene is widely used to determine the antioxidant capacity of various substances in lipophilic medium, most of them extracted from fruits, vegetables and other products intended for food consumption in order to determine their degree of self-preservation in a natural state. In this test, α-tocopherol (α-TOC) was used as a positive control.

La mezcla purificada asterine 330 + palythine aislada de Gelidium sesquipedale muestra una actividad antioxidante importante a nivel de inhibición de la peroxidación lipídica, ya que a similar concentración que el \alpha-tocoferol (10 \muM) alcanzó un 50% de su efectividad.The purified asterine 330 + palythine mixture isolated from Gelidium sesquipedale shows an important antioxidant activity at the level of lipid peroxidation inhibition, since at a similar concentration that α-tocopherol (10 µM) reached 50% of its effectiveness.

Secuestro de radicales superóxidoAbduction of superoxide radicals

El protocolo que se llevó a cabo fue basado en Marklund & Marklund (1974, Eur. J. Biochem., 47: 469-474) con algunas modificaciones. Relaciones de dosis-respuesta para las MAAs objeto de estudio se determinaron a diferentes concentraciones.The protocol that was carried out was based on Marklund & Marklund (1974, Eur. J. Biochem., 47: 469-474) with some modifications. Relations of dose-response for the MAAs under study is determined at different concentrations.

La mezcla purificada asterine 330 + palythine aislada de Gelidium sesquipedale a concentraciones de 200 \muM inhibe al 50% la cinética de oxidación del pirogalol, presentando actividad antioxidante a partir de concentraciones de 50 \muM.The purified asterine 330 + palythine mixture isolated from Gelidium sesquipedale at concentrations of 200 µM inhibits 50% the oxidation kinetics of pyrogallol, presenting antioxidant activity from concentrations of 50 µM.

Al actuar como antioxidante y secuestrador de radicales libres, este compuesto, en extractos o preparados que lo contengan, podría utilizarse en preparados o formulaciones farmaceúticas para la prevención y el tratamiento terapéutico de enfermedades o afecciones relacionadas con los radicales libres, en productos de parafarmacia, en alimentos funcionales, complementos nutricionales y preparados nutracéuticos, y en la industria alimentaria como potencial antioxidante (aditivo).By acting as an antioxidant and sequestrant of free radicals, this compound, in extracts or preparations that contain, could be used in preparations or formulations Pharmaceuticals for the prevention and therapeutic treatment of diseases or conditions related to free radicals, in parapharmacy products, in functional foods, supplements Nutritional and nutraceutical preparations, and in the industry food as antioxidant potential (additive).

Descripción de los dibujosDescription of the drawings

Figura 1. Área (%) de picos eluídos y concentraciones expresadas en mg g^{-1} PS de diferentes MAAs presentes en extractos metanólicos de las algas Porphyra leucosticta, Gymnogongrus devoniensis, Gelidium sesquipedale y del liquen Lichina pygmaea. Se observa la presencia de un tipo de MAA mayoritario en cada organismo (> 66%) junto con otras MAAs minoritarias y trazas de sustancias no identificadas.Figure 1. Area (%) of eluted peaks and concentrations expressed in mg g -1 PS of different MAAs present in methanolic extracts of the algae Porphyra leucosticta , Gymnogongrus devoniensis , Gelidium sesquipedale and lichen Lichina pygmaea . The presence of a type of majority MAA in each organism (> 66%) is observed together with other minor MAAs and traces of unidentified substances.

Figura 2. Cromatogramas de un extracto acuoso de asterine 330 + palythine aislados de Gelidium sesquipedale eluídos de la columna cargada con resina DOWEX.Figure 2. Chromatograms of an aqueous extract of asterine 330 + palythine isolated from Gelidium sesquipedale eluted from the column loaded with DOWEX resin.

Figura 3. Tabla. Dosis (\muM) - respuesta de la actividad antioxidante (%) de la mezcla purificada asterine 330 + palythine aislada de Gelidium sesquipedale con respecto a 10 \muM de \alpha-tocoferol por el método de decoloración del \beta-caroteno. Los valores representan los valores medios y desviación estándar de 3 experimentos. La mezcla purificada asterine 330 + palythine aislada de Gelidium sesquipedale muestra gran capacidad de inhibición de peroxidación lipídica in vitro a 10 \muM, siendo máxima a 100 \muM.Figure 3. Table. Dose (µM) - antioxidant activity response (%) of the purified asterine 330 + palythine mixture isolated from Gelidium sesquipedale with respect to 10 µM of α-tocopherol by the method of decolorization of β-carotene. The values represent the mean values and standard deviation of 3 experiments. The purified asterine 330 + palythine mixture isolated from Gelidium sesquipedale shows great capacity for inhibition of lipid peroxidation in vitro at 10 µM, being maximum at 100 µM.

Figura 4. Capacidad de secuestro de radicales superóxido generados por el método del pirogalol de la mezcla purificada asterine 330 + palythine aislada de Gelidium sesquipedale. Se representa la media y desviación estándar de tres experimentos.Figure 4. Sequestration capacity of superoxide radicals generated by the pyrogallol method of the purified asterine 330 + palythine mixture isolated from Gelidium sesquipedale . The mean and standard deviation of three experiments are represented.

Modos de realización de la invenciónEmbodiments of the invention Purificación a escala preparativa de la mezcla asterine 330 + palythine aislada de Gelidium sesquipedale Preparatory scale purification of the asterine 330 + palythine mixture isolated from Gelidium sesquipedale

Se ha purificado compuestos del tipo aminoácidos tipo micosporina en fase acuosa partiendo de Gelidium sesquipedale. Los compuestos se han detectado y caracterizado por HPLC (Waters 600). La columna empleada para la separación de los MAAs en el HPLC fue una C_{8} (Sphereclone^{TM}, Phenomenex, Aschaffenburg, Alemania), empaquetada con micropartículas porosas de sílica de 5 mm de diámetro con superficie derivatizada con una cadena alifática de 8 átomos de carbono (octadecil silano). Su tamaño era de 250 x 4.6 mm. Se empleó una precolumna (Phenomenex, Aschaffenburg, Alemania) afín a la columna empleada. La fase móvil que se empleó fue metanol al 2.5% (v/v, calidad HPLC) más 0.1% de ácido acético (v/v) bombeada isocráticamente a una velocidad de flujo de 0.5 ml min^{-1}. Se empleó un detector UV-visible (detector de fotodiodos 996), que medía la absorbancia para cada muestra entre los 290 y 400 nm. En la figura 1 vienen recogidos los porcentajes en área de los picos cromatografiados de distintos extractos algales, algunos identificados como MAAs y otros desconocidos.Compounds of the mycosporine type amino acid type have been purified in the aqueous phase starting from Gelidium sesquipedale . The compounds have been detected and characterized by HPLC (Waters 600). The column used for the separation of the MAAs in the HPLC was a C 8 (Sphereclone?, Phenomenex, Aschaffenburg, Germany), packed with porous silica microparticles of 5 mm in diameter with surface derivatized with an aliphatic chain of 8 carbon atoms (octadecyl silane). Its size was 250 x 4.6 mm. A pre-column (Phenomenex, Aschaffenburg, Germany) related to the column used was used. The mobile phase used was 2.5% methanol (v / v, HPLC quality) plus 0.1% acetic acid (v / v) isocratically pumped at a flow rate of 0.5 ml min -1. A UV-visible detector (photodiode detector 996) was used, which measured the absorbance for each sample between 290 and 400 nm. Figure 1 shows the percentages in area of the chromatographed peaks of different algal extracts, some identified as MAAs and others unknown.

Una vez extraídos los cromatogramas a 330 nm, se identificaron los picos por co-cromatografía según sus espectros y tiempos de retención, comparándose con estándares de MAAs, proporcionados por el profesor Dr. Ulf Karsten (Universidad de Rostock, Alemania) extraídos de distintos organismos marinos: Mastocarpus stellatus (shinorine), Porphyra yezoensis (porphyra-334), Bostrychia scorpioides (palythine), los ojos de la trucha del coral Plectropomus leopardus (asterine 330) y el liquen Lichina pygmaea recolectado en Francia (M-glycine). Los cromatogramas de los extractos recogidos después del paso por la columna de intercambio iónico DOWEX50 se muestran en la figura 2. El extracto final de asterine 330 contiene asterine 330 + palythine en una proporción 1:6,25, frente a 1:4 del extracto de carbón activo.Once the chromatograms at 330 nm were extracted, the peaks were identified by co-chromatography according to their spectra and retention times, compared with MAA standards, provided by Professor Dr. Ulf Karsten (University of Rostock, Germany) extracted from different organisms Marine: Mastocarpus stellatus (shinorine), Porphyra yezoensis (porphyra-334), Bostrychia scorpioides (palythine), the eyes of the coral trout Plectropomus leopardus (asterine 330) and the lichen Lichina pygmaea collected in France (M-glycine). The chromatograms of the extracts collected after passing through the DOWEX50 ion exchange column are shown in Figure 2. The final extract of asterine 330 contains asterine 330 + palythine in a ratio 1: 6.25, versus 1: 4 of the extract of activated carbon.

La extracción a escala preparativa se realizó disolviendo 60-80 g (PF) de material biológico en 1 litro de metanol al 20% v/v e incubándose en un baño termostático a 45ºC durante 2 horas. Posteriormente se centrifuga el extracto a 14000 rpm durante 15 min y rotavaporación a 45ºC para eliminar parte del metanol de la muestra.Preparatory scale extraction was performed dissolving 60-80 g (PF) of biological material in 1 liter of 20% v / v methanol and incubating in a thermostatic bath to 45 ° C for 2 hours. Subsequently, the extract is centrifuged at 14000 rpm for 15 min and rotary evaporation at 45 ° C to eliminate part of the methanol in the sample.

La purificación se realiza en tres pasos consecutivos en los que se combinan técnicas cromatográficas de absorción mediante la aplicación de carbono activo, precipitación de polisacáridos al añadir a la muestra metanol 100% y separación final mediante cromatografia de intercambio iónico (resina Dowex 50 W x 8-100). Para la elución de asterine 330, primero se eluyó con agua bidestilada para después establecer un gradiente de concentración lineal de HC1 de 0,05 a 0,2 M. Finalmente se obtuvieron soluciones acuosas de MAA en alto grado de pureza en concentraciones del orden de mM.The purification is done in three steps Consecutive in which chromatographic techniques of absorption by the application of active carbon, precipitation of  polysaccharides by adding 100% methanol to the sample and separation final by ion exchange chromatography (Dowex 50 resin W x 8-100). For the elution of asterine 330, first eluted with bidistilled water and then set a gradient of linear concentration of HC1 from 0.05 to 0.2 M. Finally they obtained aqueous solutions of MAA in high degree of purity in concentrations of the order of mM.

Capacidad antioxidante a nivel de secuestro de radicales hidrosolubles ABTSAntioxidant capacity at the level of radical sequestration ABTS water soluble

Para medir la actividad como secuestradores de radicales hidrosolubles se ha utilizado el método de la ABTS peroxidasa, el cual permite determinar la actividad antioxidante total (TAA) de una muestra entendida como un parámetro que permite cuantificar la capacidad de una muestra, natural o procesada, de secuestrar radicales libres presentes en una solución acuosa. Este parámetro está orientado a dar información de la actividad antioxidante que puede presentar una muestra concreta con independencia de las actividades parciales que puedan presentar cada uno de sus componentes o los efectos de sinergismo que pudiesen establecerse.To measure activity as kidnappers of water-soluble radicals the ABTS method has been used peroxidase, which allows to determine the antioxidant activity total (TAA) of a sample understood as a parameter that allows quantify the capacity of a sample, natural or processed, of sequester free radicals present in an aqueous solution. This parameter is oriented to give activity information antioxidant that can present a specific sample with independence of the partial activities that they may present each of its components or the effects of synergism that could settle.

El 2,2'-Azino–bis-(3-etil-benzotiazolina-6-ácido sulfónico) o ABTS es un compuesto que presenta gran estabilidad química, alta solubilidad en agua y un máximo de absorción en la banda del UVA a 342 nm. Este compuesto en presencia de H_{2}O_{2} y enzimas peroxidasas deriva a un radical metaestable (ABTS^{+}) con un espectro de absorción característico y diferente al ABTS, presentando máximos de absorción en la región espectral del UV y visible a 413, 645, 727 y 811 nm.He 2,2'-Azino-bis- (3-ethyl-benzothiazoline-6-acid sulfonic) or ABTS is a compound that has great stability chemical, high water solubility and maximum absorption in the UVA band at 342 nm. This compound in the presence of H 2 O 2 and peroxidases enzymes derive to a radical metastable (ABTS +) with a characteristic absorption spectrum and different from ABTS, presenting maximum absorption in the region UV spectral and visible at 413, 645, 727 and 811 nm.

El ABTS es un producto que presenta gran estabilidad en un amplio rango de pH, mostrando el mismo espectro de absorbancia a pH 4 y pH 8.5. Así mismo, la formación del radical ABTS^{+} también se lleva a cabo en ese rango de pH pero la actividad enzimática de la peroxidasa sí que es dependiente del pH del medio de reacción de manera que al alcalinizarse éste la actividad disminuye, aumentando así el periodo de retardo o "lag time". La actividad de nuestra enzima se podría ajustar a una curva exponencial de manera que es máxima a pH 4.5 y deja de ser activa a pH superiores a 10. Nuestros ensayos discurrirán a pH 6-8.5 de manera que aseguramos la actividad de la enzima.ABTS is a product that presents great stability over a wide pH range, showing the same spectrum of absorbance at pH 4 and pH 8.5. Likewise, the formation of the radical ABTS + is also carried out in that pH range but the enzymatic activity of peroxidase itself that is pH dependent of the reaction medium so that upon alkalization it the activity decreases, thus increasing the delay period or "lag time ". The activity of our enzyme could be adjusted to a exponential curve so that it is maximum at pH 4.5 and ceases to be active at pH higher than 10. Our tests will run at pH 6-8.5 so that we ensure the activity of the enzyme.

La cuantificación de la capacidad de secuestro de radicales libres de una muestra se llevan a cabo mediante ensayos de decoloración en los cuales la formación de ABTS^{+} da lugar a una coloración característica que disminuirá de manera proporcional a la cantidad de sustancias con capacidad de atrapar estos radicales que se le añadan al volumen de reacción. Esta pérdida de color puede medirse mediante seguimientos cinéticos de pérdida de absorbancia a 413 nm (longitud de onda que no interfiere con otras moléculas) a lo largo de un minuto utilizando como peroxidasa la HRP y como control negativo el ácido ascórbico (L-ASC). El medio de reacción se compone de tampón fosfato 50 mM pH 6, 7.5, 8, H_{2}O_{2} 2 mM, ABTS 2 mM, enzima HRP 0.25 \muM y muestra a concentraciones crecientes.The quantification of kidnapping capacity Free radicals of a sample are carried out by bleaching assays in which the formation of ABTS + gives place to a characteristic coloration that will decrease so proportional to the amount of substances capable of trapping these radicals that are added to the reaction volume. This Color loss can be measured by kinetic tracking of loss of absorbance at 413 nm (wavelength that does not interfere with other molecules) over a minute using as peroxidase HRP and as a negative control ascorbic acid (THE C). The reaction medium is composed of buffer 50 mM phosphate pH 6, 7.5, 8, 2 mM H2O2, 2 mM ABTS, enzyme 0.25 µM HRP and sample at increasing concentrations.

El cálculo de TAA se establece según la relación entre las pendientes (Abs/min) de ensayos enzimáticos en los cuales el curso de la reacción es estimado en ausencia de antioxidantes (control positivo), y en presencia de diferentes concentraciones de sustancias con posible actividad antioxidante. De este modo, la pendiente de la cinética control corres-
pondería a una TAA del cero por ciento, calculándose en base a ésta los porcentajes de inhibición de las demás curvas.
The calculation of TAA is established according to the relationship between the slopes (Abs / min) of enzymatic tests in which the course of the reaction is estimated in the absence of antioxidants (positive control), and in the presence of different concentrations of substances with possible activity antioxidant Thus, the slope of the control kinetics corresponds to
I would put a TAA of zero percent, calculating based on this the percentage of inhibition of the other curves.

Capacidad como inhibidor de la peroxidación lipídicaCapacity as a lipid peroxidation inhibitor

La peroxidación lipídica es un mecanismo bien establecido de daño celular en plantas y animales, así como de deterioro de alimentos (enranciamiento). Este proceso conduce a la producción de peróxidos lipídicos y aldehídos de degradación que conlleva pérdida de la función de la membrana celular y de su integridad. La mezcla pruficada de asterine 330 + palythine aislada de Gelidium sesquipedale se estudió como inhibidor de la peroxidación lipídica in vitro mediante la técnica de decoloración del \beta-caroteno.Lipid peroxidation is a well-established mechanism of cell damage in plants and animals, as well as food spoilage (thickening). This process leads to the production of lipid peroxides and degradation aldehydes that leads to loss of cell membrane function and integrity. The pruficate mixture of asterine 330 + palythine isolated from Gelidium sesquipedale was studied as an inhibitor of lipid peroxidation in vitro using the β-carotene bleaching technique.

El método de decoloración del \beta-caroteno es ampliamente utilizado para la determinación de la capacidad antioxidante de diversas sustancias en medio lipofílico, la mayoría de ellas extraídas de frutas, vegetales y demás productos destinados a consumo alimentario para poder determinar su mayor o menor grado de autoconservación en estado natural. Se trata de un método espectrofotométrico que mide la inhibición que causa un antioxidante sobre la decoloración del \beta-caroteno en un sistema acuoso emulsificado con Tween 20 y ácido linoleico.The method of fading β-carotene is widely used for Determination of the antioxidant capacity of various substances in lipophilic medium, most of them extracted from fruits, vegetables and other products intended for food consumption for be able to determine its greater or lesser degree of self-preservation in natural state. It is a spectrophotometric method that measures the inhibition that an antioxidant causes on the discoloration of the β-carotene in an emulsified aqueous system with Tween 20 and linoleic acid.

El ácido linoleico se autoxida a una alta velocidad ante la presencia de átomos de hidrógeno especialmente activados. El \beta-caroteno, precursor de la vitamina A, también es conocido como antioxidante lipofílico que previene de la peroxidación lipídica en membranas secuestrando moléculas de oxígeno singlete y radicales lipídicos peroxilos. El \beta-caroteno, cuando se encuentra en presencia de ácido linoleico, cede electrones retardando la etapa de iniciación del proceso de autooxidación del ácido linoleico así como limitando la fase de propagación del daño al eliminar simultáneamente radicales peróxidos formados. Si añadimos una nueva sustancia con posible capacidad antioxidante al medio de reacción que contiene ácido linoleico y \beta-caroteno, ésta nueva sustancia tenderá a oxidarse ella preferentemente al \beta-caroteno, compitiendo con este por el secuestro de estos radicales.Linoleic acid self-oxidizes at high velocity in the presence of hydrogen atoms especially activated Β-carotene, precursor of the Vitamin A, is also known as lipophilic antioxidant that prevents lipid peroxidation in sequestering membranes singlet oxygen molecules and peroxyl lipid radicals. He β-carotene, when in presence of linoleic acid, yields electrons delaying the stage of initiation of the linoleic acid autooxidation process as well as limiting the propagation phase of damage by eliminating simultaneously formed peroxide radicals. If we add a new one substance with possible antioxidant capacity to the reaction medium which contains linoleic acid and β-carotene, this new substance will tend to oxidize it preferably at β-carotene, competing with this for the kidnapping of these radicals.

El \beta-caroteno presenta un máximo de absorción a 470 nm. Este máximo varía cuando la molécula se oxida ya que pierde dobles enlaces y la estructura del cromóforo de la molécula se ve alterada, perdiendo así su característico color naranja y pudiendo ser detectado espectrofotométricamente. La absorbancia del medio de reacción permanecerá invariable a lo largo del tiempo en presencia de sustancias antioxidantes, advirtiéndose una caída en la absorbancia de la muestra cuando se mida en ausencia de antioxidantes. Así pues, la medida de la capacidad antioxidante de una sustancia será inversamente proporcional a la caída de pendiente de la curva que describe la oxidación del \beta-caroteno (medida a longitud de onda de 470 nm).Β-carotene has a maximum absorption at 470 nm. This maximum varies when the molecule it oxidizes because it loses double bonds and the chromophore structure of the molecule is altered, thus losing its characteristic Orange color and can be detected spectrophotometrically. The absorbance of the reaction medium will remain unchanged throughout of time in the presence of antioxidant substances, warning a drop in the absorbance of the sample when measured in absence of antioxidants So, the measure of capacity Antioxidant of a substance will be inversely proportional to the slope slope of the curve describing the oxidation of the β-carotene (measured at 470 wavelength nm).

En este ensayo, como control positivo se utilizó el \alpha-tocoferol (\alpha-TOC).In this trial, a positive control was used the α-tocopherol (α-TOC).

La actividad de la solución se evaluó según el grado de decoloración del \beta-caroteno, aplicando la fórmula propuesta por Hidalgo y colaboradores (1994, Phytochemistry, 37: 1585-1587) con algunas modificaciones:The activity of the solution was evaluated according to the degree of discoloration of β-carotene, applying the formula proposed by Hidalgo et al. (1994, Phytochemistry, 37: 1585-1587) with some modifications:

AA = [P muestra - P control/P Patrón - P control] \cdot 100AA = [P sample - P control / P Pattern - P control] \ cdot 100

P hace referencia a las pendientes de las curvas de decoloración obtenidas (Abs/ tiempo). Para ello ajustamos mediante regresión lineal la parte de la curva cinética que describe un comportamiento lineal. Los coeficientes de correlación para cada réplica de cada muestra eran todos superiores a 0.98.P refers to the slopes of the curves of discoloration obtained (Abs / time). For this we adjust by linear regression the part of the kinetic curve that describes linear behavior The correlation coefficients for each Replica of each sample were all greater than 0.98.

Secuestro de radicales superóxidoAbduction of superoxide radicals

Los radicales superóxidos (O_{2}^{-}) son mediadores de reacciones de autooxidación de algunos compuestos. La mayoría de las veces estos compuestos oxidados se caracterizan por poseer un espectro de absorción característico y cuantificable por espectrofotometría.The superoxide radicals (O2 -) are mediators of autooxidation reactions of some compounds. Most of the time these oxidized compounds are characterized for having a characteristic and quantifiable absorption spectrum by spectrophotometry.

El pirogalol (1,2,3-benzenotriol) es una sustancia que se autooxida rápidamente en presencia de oxígeno especialmente en soluciones alcalinas. A pH 7.9 la SOD inhibe el 99% de la reacción indicando una participación prácticamente total del anión superóxido O_{2}^{-} en la reacción. El pirogalol oxidado presenta un máximo de absorción a 420 nm de manera que la capacidad de las MAAs para secuestrar radicales superóxido fue medida como pérdida de absorbancia de ensayos cinéticos monitorizados espectrofotométricamente (Shimadzu UV 1603) durante un minuto de reacción. El protocolo que se llevó a cabo fue basado en Marklund & Marklund (1974, Eur. J. Biochem., 47: 469-474) con algunas modificaciones. La mezcla reacción contenía 0.4 mM de pirogallol y el MAA a diferentes concentraciones en 50 mM de tampón fosfato a pH 8.2, conteniendo 1 mM de ácido dietilenotriaminopentaacético en un volumen final de incubación de 1 ml. La temperatura se mantuvo estable a 20 \pm 1ºC. El control positivo fue la curva cinética de generación de radicales de pirogalol oxidado en ausencia de antioxidantes para compararlos con distintas concentraciones de SOD como antioxidante conocido. Relaciones de dosis-respuesta para las MAAs objeto de estudio se determinaron a diferentes concentraciones. La capacidad de secuestro de radicales superóxido de los extractos purificados se evaluó siguiendo la siguiente fórmula:Pyrogallol (1,2,3-benzenotriol) is a substance that is autooxidizes rapidly in the presence of oxygen especially in alkaline solutions At pH 7.9 SOD inhibits 99% of the reaction indicating a practically total participation of the superoxide anion O 2 - in the reaction. Oxidized pyrogallol has a maximum absorption at 420 nm so that the capacity of the MAAs to sequester superoxide radicals was measured as loss of absorbance of monitored kinetic assays spectrophotometrically (Shimadzu UV 1603) for one minute of reaction. The protocol that was carried out was based on Marklund & Marklund (1974, Eur. J. Biochem., 47: 469-474) with some modifications. Mix reaction contained 0.4 mM pyrogallol and MAA at different 50 mM concentrations of phosphate buffer at pH 8.2, containing 1 mM of diethylenetriaminepentaacetic acid in a final volume of 1 ml incubation. The temperature was stable at 20 ± 1 ° C The positive control was the kinetic curve of generating oxidized pyrogallol radicals in the absence of antioxidants for compare them with different concentrations of SOD as an antioxidant known. Dose-response relationships for MAAs under study were determined at different concentrations. The ability to sequester superoxide radicals from extracts Purified was evaluated following the following formula:

AA = 100 - [P muestra \cdot 100/P control]AA = 100 - [P Sample \ 100 / P control]

P hace referencia a las pendientes de las curvas cinéticas de oxidación del pirogalol (Abs/tiempo).P refers to the slopes of the curves oxidation kinetics of pyrogallol (Abs / time).

Claims (1)

1. Uso la mezcla purificada de aminoácidos tipo micosporina asterina 330 y palythine extraída del alga roja Gelidium sesquipedale para la preparación de un producto para la prevención de la oxidación (deterioro) en productos cosméticos y farmacéuticos.1. Using the purified mixture of amino acids 330 and mycosporine - like Asterina palythine extracted from the red alga Gelidium sesquipedale for the preparation of a product for preventing oxidation (deterioration) in cosmetics and pharmaceuticals.
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