Evaluación de la actividad antioxidante y fotoprotectora de metabolitos aislados del liquen Phyllobaeis imbricata y contribución a su posible bioproducción

Abstract

El CaPiel (cáncer de piel) es un problema de salud pública dada su alta incidencia en la población cuya etiología se asocia con la exposición de la piel a la radiación UV, la cual es mutagénica y genera estrés oxidativo en ella. Por ello, se recomienda protegerla mediante el uso de agentes fotoprotectores y antioxidantes tópicos. Dadas las limitaciones de estabilidad, eficacia y seguridad que presentan algunos de estos agentes de uso corriente, existe la necesidad de encontrar sustancias alternativas. En este sentido, los líquenes del páramo de Sumapaz son una fuente interesante para el suministro de estas sustancias pues además de estar constituidos por compuestos únicos, presentan las propiedades biológicas deseadas. En este trabajo se sometió a estudio a Phyllobaeis imbricata, un liquen del páramo de Sumapaz, Colombia. A partir de su extracto acetónico (EPi) se purificó al ácido norstíctico (AN) como metabolito secundario mayoritario, mismo que se caracterizó por técnicas espectroscópicas (IR, RMN). Acto seguido, se determinó la actividad antioxidante tanto de EPi como de AN evaluando su capacidad captadora de radicales libres mediante la técnica del radical DPPH•, su poder reductor férrico y su poder inhibidor de la peroxidación lipídica. Así como su capacidad fotoprotectora UVB a través de la determinación del factor de protección solar y UVA a través de la determinación de la longitud de onda crítica y la relación UVA/UVB. Asimismo, se determinó su fototoxicidad in vitro mediante el ensayo de captación del rojo neutro en fibroblastos de embrión murino BALB/3T3 y su posible inmunotoxicidad, citotoxicidad, mutagenicidad y ecotoxicidad in silico utilizando ProTox 3.0. Parámetros fisicoquímicos indicativos de la permeación dérmica (energía libre de Gibbs de transferencia y coeficiente de permeabilidad en la piel) y posible uso de AN como agente dermatológico tópico (coeficiente de reparto, peso molecular, área superficial polar topológica y número de anillos aromáticos) se determinaron in silico en la plataforma SwissADME©. Finalmente, se llevó a cabo la técnica biotecnológica de inmovilización del talo de P. imbricata en caolín adicionando bajo flujo continuo el precursor biosintético acetato de sodio (0.1, 1.0 y 10 mM) para obtener AN de manera potencialmente sostenible. AN resultó ser un agente dual con actividad antioxidante mayor que EPi, capaz de captar radicales libres con una cinética lenta, presentando poder reductor férrico moderado y capacidad para inhibir la peroxidación de lípidos de una manera más eficiente que el ácido gálico. Asimismo, tiene capacidad fotoprotectora UVB y UVA “media” y no presenta fototoxicidad ni es potencialmente inmunotóxico ni citotóxico. De manera adicional, AN posee propiedades fisicoquímicas favorables para ser entregado al estrato córneo de la piel para ejercer su efecto tópico con una limitada absorción a través de ésta, convirtiéndose en un agente prometedor para su desarrollo como ingrediente de protectores solares. La inmovilización celular del liquen P. imbricata empleando caolín como matriz de inmovilización y flujo continuo de acetato de sodio 1.0 mM como precursor biosintético permitió la bioproducción de AN con el mayor rendimiento frente a las otras concentraciones evaluadas del precursor. (Texto tomado de la fuente)

Cutaneous cancer is a major public‑health concern due to its high incidence, whose etiology is closely linked to skin exposure to UV radiation—a mutagenic stimulus that also triggers oxidative stress. Consequently, topical photoprotective and antioxidant agents are recommended. Given the stability, efficacy and safety limitations of several current actives, alternative substances are required. The páramo lichens of Sumapaz represent a promising source, because they biosynthesise unique compounds with the desired biological properties. In the present work Phyllobaeis imbricata, collected in the Sumapaz páramo (Colombia), was investigated. Norstictic acid (NA), its major secondary metabolite, was isolated from the acetone extract (EPi) and structurally characterised by IR and NMR spectroscopy. Antioxidant capacity of both EPi and NA was assessed through DPPH• radical scavenging, ferric‑reducing power and inhibition of lipid peroxidation. UVB photoprotection was evaluated by calculating the Sun Protection Factor (SPF), whereas UVA protection was estimated from the critical wavelength and the UVA/UVB ratio. In vitro phototoxicity was determined by the neutral‑red uptake assay in BALB/3T3 mouse‑embryo fibroblasts, and potential immunotoxicity, cytotoxicity, mutagenicity and ecotoxicity were predicted in silico with ProTox 3.0. Physicochemical descriptors related to dermal permeation (Gibbs free energy of transfer and skin‑permeation coefficient) and topical suitability (log P, topological polar surface area, molecular weight and number of aromatic rings) were calculated using SwissADME©. Finally, a biotechnological approach was implemented: P. imbricata thalli were immobilised in a kaolin matrix and continuously supplied with sodium acetate (0.1, 1.0, 10 mM) as a biosynthetic precursor, aiming at sustainable NA production. NA proved to be a dual‑action agent. Compared with EPi, it exhibited superior antioxidant performance, showing slow‑kinetic radical scavenging, moderate ferric‑reducing power and stronger inhibition of lipid peroxidation than gallic acid. It provided “medium” UVB and UVA photoprotection, displayed no phototoxicity, and was predicted to be neither immuno‑ nor cytotoxic. In silico descriptors indicate favourable delivery to the stratum corneum with limited systemic absorption, supporting its candidacy as a sunscreen ingredient. Cell immobilisation of P. imbricata in kaolin, fed with 1.0 mM sodium acetate, yielded the highest NA bioproduction among the tested precursor concentrations.