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Identificación IN-SILICO de flavonoides bioactivos presentes en nueve frutas tropicales con potencial uso en el tratamiento de enfermedades asociadas a procesos inflamatorios crónicos

Abstract

La inflamación es un proceso inmunológico de defensa ante la presencia de agentes extraños que alteran la homeostasis celular (virus, bacterias, hongos etc.). Este mecanismo es el primer paso para el restablecimiento de las condiciones fisiológicas normales, sin embargo, cuando las respuestas inflamatorias se prolongan por un período de tiempo más extenso de lo normal, se pueden convertir en un factor etiológico importante para la génesis de múltiples enfermedades como la artritis reumatoide, enfermedad de Crohn, colitis ulcerosa, asma, trastornos neurodegenerativos, enfermedades cardiovasculares e inclusive el cáncer. Actualmente una de las estrategias farmacológicas más utilizada para tratar estos procesos inflamatorios se basa en el uso de antiinflamatorios esteroideos (AIES) y no esteroides (AINES), los cuales no sólo aportan beneficios terapéuticos, sino que también pueden causar efectos secundarios considerables, como los trastornos gastrointestinales, acciones inmunosupresoras, urticaria, asma, cefalea, dolor abdominal, hipertensión arterial, accidentes cerebrovasculares, entre otros. Esta serie de efectos adversos asociados al uso de antiinflamatorios afectan drásticamente la calidad de vida del paciente, poniendo en evidencia la necesidad de encontrar moléculas promisorias, como nuevas alternativas terapéuticas más eficaces y seguras. Diferentes estudios han identificado a los flavonoides (FVs) como uno de los compuestos naturales de plantas y frutas que han demostrado poseer importantes efectos terapéutico. De hecho, una dieta rica en FVs es considerada beneficiosa para la prevención del estrés oxidativo, diabetes, la inflamación, enfermedades neurodegenerativas, cardiovasculares e incluso el cáncer. Por lo antes descrito el objetivo del presente trabajo fue iidentificar FVs bioactivos presentes en nueve frutas tropicales con potencial utilidad en el tratamiento de enfermedades asociadas a procesos inflamatorios crónicos, mediante el uso de herramientas bioinformáticas. La metodología empleada se dividió en 8 etapas: 1) Identificación de los FVs constitutivos de las frutas tropicales; 2) Identificación de las principales proteínas diana a asociadas a procesos inflamatorios crónicos; 3) Obtención y optimización de las estructuras tridimensionales de los flavonoides y proteínas; 4) Desarrollo de acoplamiento molecular en auto dock vina; 5) Validación del acoplamiento molecular; 6) Optimización de las estructuras de los flavonoides más activos; 7) diseño de posibles rutas de transducción de señales modulada por los FVs y 8) análisis estadístico. A través de la búsqueda y pesquisas bibliográficas se identificaron en total 32 FVs en las nueve frutas evaluadas, siendo la quercetina, biochanina, daidzeína, formononetina y gliciteina los más comunes, estando presentes en seis de las nueve frutas. Respecto a las principales proteínas implicadas en procesos inflamatorios crónicos, se recuperaron 35 proteínas de la base de datos Polysearch2, a partir de las cuales se construyó la red de interacción proteína proteína e identificaron las ocho proteínas hub (TNF, IL6, TLR4, STAT3, IL10, CXCL8, IL1β E IL4) por análisis de intersección, las cuales se enriquecieron principalmente funciones moleculares de las citoquinas y en procesos biológicos asociados a mecanismos de la respuesta inmune. Posterior a la identificación de los FVs presentes en las frutas tropicales de interés y las proteínas diana (proteínas hub centrales), se procedió con el desarrollo del docking. Los resultados obtenidos sugieren que existen en las frutas tropicales FVs con la capacidad de interactuar con las proteínas moduladoras de procesos inflamatorios crónicos, a través de puentes de hidrogeno (convencionales y de carbono), interacciones hidrofóbicas (π-sigma, π-alquilo, π- π) y electrostáticas (π-anión y π-catión). Los FVs mostraron valores de afinidad comparables a los inhibidores descritos por la literatura los cuales oscilaron entre 5.6 y -8.7 Kcal/mol. Morina (-8.2 kcal/mol) y Ramnetina (-8.5 kcal/mol) fueron los FVs más afines a los dos sitios evaluados en la IL1β, mientras que Diosmetina (-6.4 kcal/mol), Formononetina (-7.0 kcal/mol), Fisetina (-7.9 kcal/mol), Peonidina (-8.3 kcal/mol) y Quercetina (-8.7 kcal/mol) fueron más afines a IL6, CXCR2, TNF, TLR4 y STAT3, respectivamente. Las modificaciones estructurales realizadas a los FVs más activos permitió obtener moléculas con menores energía de interacción, llegando a ser inclusive más afines que los inhibidores descritos en la literatura científica, lo que los convierte en potenciales blanco de estudio para el desarrollo de fármacos con actividad antiinflamatoria. Con base en los mecanismos modulados por las proteínas de interés, se construyó una posible ruta de traducción de señales modulada por los FVs, la cual estuvo involucrada en regulación de moléculas inflamatorias, mediante la activación de casadas de señalización del NF-κB, Erk-MAPK, JACK/STAT, (MAP) JAK-SHP-2.