Estudio del potencial inhibitorio de los constituyentes químicos presentes en Hypericum mexicanum (Hypericaceae) sobre las enzimas lipasa pancreática y α-glucosidasa

Abstract

La obesidad y la diabetes, dos de las principales causas de mortalidad, también contribuyen al desarrollo de otras enfermedades crónicas como las cardiovasculares y renales. Un enfoque prometedor para el tratamiento de estas patologías es la inhibición de las enzimas lipasa pancreática (LP) y α-glucosidasa (AG), clave en el metabolismo de lípidos y carbohidratos. Aunque los fármacos sintéticos como orlistat y acarbosa son efectivos, sus efectos secundarios han impulsado la búsqueda de alternativas más seguras, como los compuestos vegetales (flavonoides, terpenoides y ácidos fenólicos), que han mostrado propiedades inhibitorias. La presente investigación contribuye a la búsqueda de moléculas con potencial inhibitorio frente a LP y AG a partir del estudio químico y de inhibición enzimática de metabolitos secundarios presentes en las partes aéreas de Hypericum mexicanum. La metodología incluyó el desarrollo de un estudio fitoquímico del extracto etanólico de partes aéreas de H. mexicanum para aislar e identificar compuestos que posteriormente se evaluaron como inhibidores de las enzimas LP y AG. Finalmente, se determinaron los mecanismos de inhibición enzimática sobre las dos enzimas de los compuestos bioactivos provenientes de H. mexicanum. El estudio fitoquímico permitió determinar que las fracciones DCM, AcOMe, iPrOH y EtOH: H2O 8:2 tienen la capacidad de inhibir la LP y AG. Sin embargo, las fracciones DCM y AcOMe concentraron la mayor diversidad química y están entre las fracciones más activas, por lo que fueron seleccionadas para continuar con el estudio químico. A partir de estas fracciones se aislaron: dos dímeros de acilfloroglucinol (3-preniluliginosina C (Hm-1) y uliginosina C (Hm-2)), tres xantonas preniladas (hyperixantona B (Hm-3), hyperixantona A (Hm-4) y assiguxantona A (Hm-12)), tres acilfloroglucinoles tipo cromano (mexicacina A-C (Hm-5, Hm-6 y Hm-7)), cuatro acilfloroglucinoles prenilados (mexicalina A-D (Hm-8, Hm-9, Hm-10 y Hm-11)) y un flavonoide (quercetina (Hm-13)). Cabe destacar que los compuestos Hm-4, Hm-8, Hm-10–Hm-13 son reportados por primera vez en esta especie, mientras que Hm-3, Hm-5, Hm-6, Hm-7 y Hm-9 hasta nuestro conocimiento no han sido reportados previamente en la literatura. Los compuestos Hm-1, Hm-3 y la mezcla Hm-8/9 fueron las sustancias activas sobre LP, siendo Hm-1 el más activo con CI50 de 22.88 µM. Para AG, el compuesto Hm-12 y la mezcla Hm-10/11 causaron inhibición de la enzima, siendo Hm-12 el más activo con un CI50 de 109.52 µM, superando incluso el valor del control positivo (acarbosa). Los estudios cinéticos sugirieron que Hm-1 y la mezcla Hm-8/9 actúan como inhibidores mixtos de LP, mientras que Hm-3 mostró un mecanismo acompetitivo. En cuanto a AG, Hm-12 presentó un mecanismo no competitivo, lo que resalta su potencial farmacológico como antihiperglucemiante en el tratamiento de la diabetes tipo 2. Además, se lograron establecer relaciones estructura-actividad. En la inhibición de la LP, la presencia de un grupo isoprenilo y O-prenilo mejoraron la actividad de los acilfloroglucinoles. Asimismo, las xantonas con un anillo tetrahidrofuránico aumentaron la inhibición de LP. En la inhibición de la AG, en los núcleos de acilfloroglucinoles la presencia de un grupo isoprenilo mejora significativamente la actividad inhibidora, mientras que los grupos O-prenilo disminuyen la inhibición. En las xantonas, la introducción de dos grupos prenilo y un grupo carbonilo α,β-insaturado reduce la actividad inhibitoria sobre AG. Este estudio constituye el primer reporte sobre el efecto del extracto etanólico, las fracciones y los compuestos obtenidos de las partes aéreas de H. mexicanum frente a LP y AG, ya que no existen registros previos en la literatura del potencial frente a estas enzimas, abriendo nuevas posibilidades para el desarrollo de terapias farmacológicas contra la obesidad y la diabetes tipo 2 (Texto tomado de la fuente).

Obesity and diabetes, two of the leading causes of mortality, also contribute to the development of other chronic conditions such as cardiovascular and renal diseases. A promising approach for the treatment of these pathologies is the inhibition of pancreatic lipase (PL) and α-glucosidase (AG), key enzymes in lipid and carbohydrate metabolism. Although synthetic drugs such as orlistat and acarbose are effective, their side effects have driven the search for safer alternatives, such as plant-derived compounds (flavonoids, terpenoids, and phenolic acids), which have shown inhibitory properties. This research contributes to the search for molecules with inhibitory potential against PL and AG through the chemical and enzymatic inhibition study of secondary metabolites present in the aerial parts of Hypericum mexicanum. The methodology included a phytochemical study of the ethanolic extract of aerial parts of H. mexicanum to isolate and identify compounds that were subsequently evaluated as inhibitors of PL and AG. Finally, the enzymatic inhibition mechanisms of the bioactive compounds from H. mexicanum were determined. The phytochemical study revealed that the DCM, AcOMe, iPrOH, and EtOH:H₂O 8:2 fractions have the ability to inhibit PL and AG. However, the DCM and AcOMe fractions showed the greatest chemical diversity and were among the most active, thus selected for further chemical investigation. From these fractions, the following compounds were isolated: two acylphloroglucinol dimers (Hm-1, Hm-2), three prenylated xanthones (Hm-3, Hm-4, Hm-12), three chromane-type acylphloroglucinols (Hm-5, Hm-6, Hm-7), four prenylated acylphloroglucinols (Hm-8, Hm-9, Hm-10, Hm-11), and one flavonoid (Hm-13). Notably, compounds Hm-4, Hm-8, Hm-10–Hm-13 are reported for the first time in this species, while Hm-3, Hm-5, Hm-6, Hm-7, and Hm-9 have not, to our knowledge, been previously reported in the literature. Compounds Hm-1, Hm-3, and the Hm-8/9 mixture were active against PL, with Hm-1 being the most active, showing an IC₅₀ of 22.88 µM. Regarding AG, compound Hm-12 and the Hm-10/11 mixture inhibited the enzyme, with Hm-12 being the most active (IC₅₀ = 109.52 µM), even outperforming the positive control (acarbose). Kinetic studies suggested that Hm-1 and the Hm-8/9 mixture act as mixed-type inhibitors of PL, while Hm-3 exhibited an uncompetitive mechanism. For AG, Hm-12 showed a non-competitive inhibition mechanism, highlighting its pharmacological potential as an antihyperglycemic agent in the treatment of type 2 diabetes. Additionally, structure–activity relationships were established. In PL inhibition, the presence of isoprenyl and O-prenyl groups enhanced the activity of acylphloroglucinols. Similarly, xanthones containing a tetrahydrofuran ring increased PL inhibition. Regarding AG inhibition, in acylphloroglucinol cores, the presence of an isoprenyl group significantly enhanced inhibitory activity, whereas O-prenyl groups reduced inhibition. In xanthones, the introduction of two prenyl groups and an α,β-unsaturated carbonyl group reduced inhibitory activity against AG. This study constitutes the first report on the effect of the ethanolic extract, fractions, and isolated compounds from the aerial parts of H. mexicanum against PL and AG, as no prior records exist in the literature regarding their potential toward these enzymes, opening new avenues for the development of pharmacological therapies against obesity and type 2 diabetes.