Potencial de frutos rojos de la región andina de Ecuador frente a estrés oxidativo y envejecimiento. Caracterización de la fracción fenólica y bioactividad en sistemas modelo

Abstract

[ES]El interés de esta investigación radica en la evaluación integral de los compuestos fenólicos presentes en frutos andinos como el mortiño (Vaccinium floribundum Kunth) y la mora andina (Rubus glaucus Benth), destacando su potencial como fuentes naturales de agentes bioactivos con propiedades antioxidantes y beneficios funcionales para la salud humana. Estos frutos, provenientes de ecosistemas de alta montaña presentan una elevada acumulación de metabolitos secundarios debido a las condiciones ambientales extremas, como la exposición intensa a radiación ultravioleta (UV), temperaturas fluctuantes y bajas concentraciones de oxígeno. Estas condiciones de estrés abiótico son conocidas por inducir la expresión de rutas metabólicas secundarias relacionadas con la síntesis de compuestos fenólicos, especialmente flavonoides y antocianos, compuestos con demostrada capacidad antioxidante y efectos biológicos en modelos experimentales y estudios epidemiológicos (Manach et al. 2004). Un aspecto central de este trabajo es analizar cómo la altitud y el grado de madurez de los frutos modulan su composición química y su actividad biológica. La altitud ha sido ampliamente documentada como un factor determinante en la acumulación de antocianos y otros polifenoles, dado que las plantas cultivadas a mayores alturas están sujetas a mayor radiación UV-B, lo que estimula la actividad de enzimas clave en la biosíntesis de flavonoides (Zhang et al. 2022). De manera complementaria, el grado de madurez de los frutos influye en la concentración y distribución de metabolitos secundarios, ya que durante la maduración se producen cambios en el perfil fenólico, con un aumento en la acumulación de antocianos y una disminución de metabolitos precursores (Wang et al. 2014). Este trabajo persigue caracterizar estas variaciones para comprender cómo las condiciones ambientales y fisiológicas afectan el potencial bioactivo de estos frutos. La investigación también tiene un enfoque en el estudio de los mecanismos moleculares subyacentes a la actividad biológica de los compuestos fenólicos, utilizando para ello el organismo modelo Caenorhabditis elegans. Este nematodo es ampliamente reconocido por su alta conservación de rutas metabólicas y Interés y Objetivos genéticas respecto a mamíferos, incluyendo la vía de señalización de insulina/IGF-1, que regula procesos fundamentales como el estrés oxidativo, la longevidad y la resistencia celular (Ayuda-Durán et al. 2020). Mediante este modelo se intentará evaluar si los compuestos fenólicos, modulados por la altitud y la madurez, pueden influir sobre procesos celulares clave, incluyendo la expresión de genes relacionados con la protección frente al estrés oxidativo. Desde una perspectiva aplicada, el interés de esta investigación también incluye la valorización del mortiño y la mora andina como materias primas para el desarrollo de alimentos funcionales y nutracéuticos. En el contexto actual, existe una demanda creciente de productos naturales con beneficios documentados para la salud, particularmente aquellos que pueden contribuir a la prevención de enfermedades crónicas asociadas al envejecimiento y al estrés oxidativo, como las cardiovasculares y neurodegenerativas y ciertos tipos de cáncer. La identificación de las características bioactivas de estos frutos, junto con su impacto en un modelo vivo, como es Caernohabditis elegans, contribuirá a fortalecer su posicionamiento en el mercado global como ingredientes diferenciados y de alto valor añadido. Teniendo en cuenta los aspectos anteriores, el objetivo general de esta tesis doctoral es avanzar en el conocimiento de los mecanismos moleculares responsables de los efectos biológicos de los compuestos fenólicos presentes en frutos andinos, explorando su impacto en la resistencia al estrés oxidativo y la longevidad en Caenorhabditis elegans. Además, se busca determinar cómo factores ambientales, como la altitud de cultivo, y fisiológicos, como el grado de madurez de los frutos, influyen en la composición química y la actividad biológica de estos compuestos, vinculando estas variables con su potencial funcional en sistemas biológicos. Para alcanzar este objetivo general se han planteado los siguientes objetivos específicos: Interés y Objetivosm, Analizar el perfil de compuestos fenólicos, incluyendo antocianos, flavonoides y otros metabolitos bioactivos, en extractos de mortiño y mora andina, utilizando HPLC-DAD-ESI/MS. Examinar cómo la altitud de cultivo y el grado de madurez de los frutos influyen en la acumulación de compuestos fenólicos y su actividad biológica en sistemas modelo. Determinar la capacidad antioxidante in vitro de los extractos mediante ensayos específicos para cuantificar su actividad reductora y/o neutralizante de radicales libres. Evaluar los efectos de los extractos fenólicos sobre la resistencia al estrés oxidativo utilizando C. elegans como organismo modelo. Analizar su influencia en la longevidad de C. elegans, identificando posibles mejoras asociadas a la ingesta de los compuestos bioactivos. Investigar la regulación de genes clave relacionados con la ruta de la insulina/IGF-1 y el estrés oxidativo, utilizando técnicas de RT-PCR y cepas transgénicas de C. elegans. Generar evidencia científica que respalde el uso de frutos andinos como ingredientes funcionales en alimentos y nutracéuticos, promoviendo su valorización y uso sostenible.