Les catequines i els seus polímers, les procianidines, són flavonoids presents en hortalissesi fruits amb efectes beneficiosos sobre la salut. Actuen com a antioxidants segrestantespècies reactives d'oxigen (ROS) i quelant els metalls ferro i coure. També es comportencom a molècules senyalitzadores, modulant múltiples vies de senyalització i metabòliques il'expressió gènica, incloent-hi la d'enzims antioxidants. Resultats previs del Grup de Recercaen Nutrigenòmica mostren que una dosi oral aguda d'un extracte de procianidines de llavorde raïm (GSPE) reprimeix l'expressió de les metal·lotioneïnes (MT), proteïnes lligadores dezinc, a fetge de rates, i tanmateix incrementa l'expressió del receptor nuclear orfe smallheterodimer partner.(SHP/Nr0b2) (Del Bas et al., 2005). Igualment, es va demonstrar que lesprocianidines actuen com a coactivadors transcripcionals del receptor nuclear d'àcids biliarsFarnesoid X Receptor (FXR), el qual es responsable de la sobre-expressió de SHP causadaper GSPE a cèl·lules hepàtiques, i de l'efecte hipotrigliceridèmic de les prociandines effect(Del Bas et al., 2008; Del Bas et al., 2009).Els objectius d'aquesta Tesi van ser determinar si les catequines i procianidinesinteraccionen amb el zinc, avaluar el seu efecte sobre l'homeòstasi del zinc en cèl·luleshepàtiques -incloent l'efecte sobre l'expressió de genes MT, utilitzats aquí com abiomarcadors de l'activitat de les procianidines a cèl·lules hepàtiques-, i disseccionar elsmecanismes pels quals les procianidines afecten l'homeòstasi del zinc, en particularconfirmar si els gens MT són dianes de SHP i FXR.Els resultats obtinguts mostren que GSPE, així com diverses catequines i procianidinespures, incloent-hi el flavonoid del te verd (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG), lliguencations de zinc en solució amb una afinitat més gran que el quelant específic de zincZinquin. En cèl·lules d'hepatocarcinoma humanes HepG2, GSPE inhibeix l'acumulacióintracel·lular de zinc i contraresta els efectes tòxics de dosis elevades de zinc sobre laviabilitat cel·lular. GSPE reprimeix l'expressió de gens de MTs i d'exportadors de zinc mentreque estimula l'expressió d'importadors de zinc. L'expressió dels importadors de zinc de laxarxa Trans-Golgi és estimulada per GSPE. A més a més, GSPE bloqueja la inducció del'expressió de MTs per la citoquina proinflamatoria IL-6, pel generador de ROS tBOOH, perl'agonista de receptors de glucocorticoids dexametasona, i pels metalls coure i zinc.EGCG reprodueix els efectes de GSPE sobre l'homeòstasi del zinc en HepG2, reprimintl'expressió de MTs i d'exportadors de zinc, estimulant l'expressió d'importadors de zinc, iUNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILIEFFECTS OF DIETARY CATECHINS AND PROANTHOCYANIDINS ON ZINC HOMEOSTASIS IN HEPATIC CELLSIsabel Maria QuesadaISBN:978-84-694-1258-9/DL:T-322-2011inhibint l'acumulació de zinc intracel·lular i la toxicitat de dosis elevades de zinc. Laprocinidina dimèrica B1 i la trimèrica C1 es comporten tenen efectes contraris als de GSPE iEGCG pel que fa a l'expressió de MT i l'acumulació de zinc total en cèl·lules HepG2.Pel que fa al zinc làbil citoplasmàtic, la minúscula fracció del total del zinc cel·lular quemodula múltiples vies metabòliques i senyalitzadores, tant GSPE com EGCG i C1 eleven engran manera els nivells de zinc làbil detectable per Zinquin a cèl·lules HepG2.Experiments amb ratolins KO per SHP o per FXR han demonstrat que GSPE reprimeixl'expressió postprandrial de gens MT a fetge per una via que no depen de SHP però que ésdepenent de FXR. A més, l'àcid biliar CDCA, un lligand fisiològic i activador de FXR,reprimeix l'expressió de gens MT a cèl·lules HepG2. Per tant, els gens MT són diana de FXRi, conseqüentment, FXR apareix com un receptor nuclear que modula l'homeòstasi del zinc.Per explicar aquests resultats, proposem que catequines i procianidines poden actuar tantcom a segrestadors de zinc -evitant la seva entrada a la cèl·lula a través dels transportadorsde zinc de membrana plasmàtica-, com d'ionòfors de zinc -cotransportant cations zinc através de la bicapa lipídica i incrementant així els nivells de zinc làbil citoplasmàtic. Larepressió de gens MT induïda per l'activació de FXR per GSPE podria també contribuir al'increment de zinc làbil, en impedir que els cations zinc siguin segrestats per apo-tioneïnasintetitzada de novo.Donat el paper del zinc làbil com a modulador de múltiples víes de senyalització imetabòlics, formulem la hipòtesi que la quelació extracel·lular de cations de zinc i l'elevacióde zinc làbil citoplasmàtic són mecanismes subjacents a l'activitat biològica de catequines iprocianidines i, per tant, que les vies metabòliques i de senyalització afectades pel zinc làbil,ho seràn també per aquests flavonoids.Effects of dietary catechins and proanthocyanidins on zinc homeostasis inhepatic cells.Catechins and their polymers procyanidins are health-promoting flavonoids found in ediblevegetables and fruits. They act as antioxidants by scavenging reactive oxygen species andby chelating the redox-active metals iron and copper. They also behave as signalingmolecules, modulating multiple cell signaling and metabolic pathways and gene expression,including that of antioxidant enzymes. Previous results of the Nutrigenomics Reseach Groupshowed that an oral acute dose of a grape-seed procyanidin extract (GSPE) represses theexpression of the zinc-binding protein metallothionein (MT) genes in rat liver, and enhancesthe expression of the orfan nuclear receptor small heterodimer partner (SHP/Nr0b2) (Del Baset al., 2005). In addition, it was shown that procyanidins act as transcriptional coactivators ofthe nuclear bile acid receptor Farnesoid X Receptor (FXR), which in turns upregulates SHPexpression, thereby exerting an hypotrygliceridemic effect (Del Bas et al., 2008; Del Bas etal., 2009).The objectives of this Ph.D. Thesis were to determine whether catechins and procyanidinsinteract with the redox-inactive metal zinc, to evaluate their effect on zinc homeostasis inhepatic cells -including the expression of MT genes, used here as a biomarkers ofprocyanidin activity in hepatic cells-, and to disect the mechanisms by which procyanidinsaffect cellular zinc homeostasis, in particular to asses whether MT genes are targets of SHPand FXR.Our results show that GSPE, as well as individual catechins and procyanidins tested,including the green tea flavonoid (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG), bind zinc cations insolution with higher affinity than the zinc-specific chelator Zinquin. In humanhepatocarcinoma HepG2 cells, GSPE inhibits intracellular zinc accumulation and counteractsthe toxic effects of excess zinc on cell viability. At the mRNA expression level, GSPEdownregulates MTs and zinc-efflux transporters while upregulating zinc-influx transporters.Zinc importers of the Trans-Golgi network are upregulated by GSPE. In addition, GSPEblocks the induction of MTs expression by the proinflammatory cytokine IL-6, the ROSgenerator tBOOH, the glucocorticoid receptor agonist dexamethasone, and the metalscopper and zinc.EGCG reproduces the major effects of GSPE on zinc homeostasis in HepG2, downregulingthe expression of MTs and zinc-efflux transporters, while upregulating the expression of zincinfluxtransporters, concomitantly inhibiting intracellular zinc accumulation and the toxicity of high zinc doses. Procyanidin dimer B1 and trimer C1 behave opposite to GSPE and EGCGwith regard to MT expression and intracellular zinc accumulation in HepG2 cells.Concerning cytoplasmic labile zinc, the tiny fraction of total cellular zinc that modulatessignaling and metabolic pathways, we found that GSPE, EGCG and trimeric procyanidin C1greatly elevate Zinquin-detectable labile zinc in HepG2 cells.Experiments with SHP-null and FXR-null mice demonstrate that GSPE downregulatespostprandial expression of MT genes in the liver, in a SHP-independent but FXR-dependentmanner. In addition, chenodeoxycholic acid, a physiological ligand and activator of FXR,represses the expression of MT genes in HepG2 cells. Thus, MT genes are targets of FXRand, consequently, FXR is revealed as a modulator of zinc homeostasis.To explain these results, we postulate that catechins and procyanidis may act both assequestrants of zinc -thereby impeding the entrance of zinc cations to the cell throughplasma membrane zinc transporters-, and as zinc ionophores -thereby cotransporting zinccations through the lipid bilayer and increasing the levels of cytoplasmic labile zinc.Repression of MT expression by procyanidin-activated FXR might also contribute to theincrement of the labile pool of zinc, by hindering the sequestration of zinc-cations by de novosynthesized apo-thionein.Given the role of labile zinc as modulator of multiple intracellular signaling and metabolicpathways, we forward the hypothesis that extracellular complexation of zinc cations andsubsequent elevation of cytoplasmic labile zinc may be relevant mechanisms underlying thehealth-promoting activity of catechins and procyanidins and, therefore, that the signaling andmetabolic pathways modulated by labile zinc will be aslo a target of these flavonoids.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_URV/oai:www.tdx.cat:10803/8695 |
| Date | 29 October 2010 |
| Creators | Quesada, Isabel Maria |
| Contributors | Fernández Larrea, Juan Bautista, Universitat Rovira i Virgili. Departament de Bioquímica i Biotecnologia |
| Publisher | Universitat Rovira i Virgili |
| Source Sets | Universitat Rovira i Virgili |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs., info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.002 seconds