Estudio químico, quimioinformático y actividad citotóxica de los vegetales crucíferos Brassica oleracea L. var. italica (brócoli) y var. sabellica (kale)

Actualmente, la dieta está cobrando relevancia dentro de las terapías contra el cáncer. A través de alimentos funcionales y nutracéuticos, se busca el acompañamiento de los tratamientos oncológicos a fin de mejorar la calidad de vida de los pacientes con cáncer. Dentro de los alimentos funcionales de interés se encuentran los vegetales brócoli y kale de Brassica oleracea L. (var. italica, var. sabellica) a los cuales se les han atribuido actividades anticancerígenas y quimiopreventivas. En este proyecto a partir de kale (var. sabellica), pella y hoja de desecho de brócoli (var. italica), se obtuvieron cuatro extractos metanólicos a los cuales se les realizó un estudio citotóxico ([C] = 100 μg / mL) sobre tres líneas de canceres humanos (próstata PC-3, hígado Hep3B y cervicouterino HeLa). Los resultados de % de inhibición mostraron selectividad citotóxica por parte del extracto metanólico de bagazo de pella de brócoli (51.5 ± 3.4 %) de hoja de brócoli (47.0 ± 2.4 %) y hoja de kale (50.5 ± 3.4 %), sobre la línea celular de cáncer cervicouterino. Con base en estos resultados, se llevó a cabo el estudio fitoquímico de estos extractos, obteniéndose a partir del brócoli dos fitoalexinas, la caulilexina C (10) y el indol-3-acetonitrilo (11), además del compuesto fenólico sinapato de metilo (12) y β-sitosterol-3-O-β-D-glucósido (13). Por otro lado, este último compuesto también se obtuvo en kale además de un mercaptofenol. A las fitoalexinas 10, 11 y al compuesto 12 se les determinó su citotoxicidad por el método de rojo neutro sobre la línea celular HeLa presentando valores de CI₅₀ de 125.97 ± 2.44, 215.71 ± 1.68 y 178.27 ± 2.23 μM, respectivamente. Aunado a esto, se realizó un estudio quimioinformático de los compuestos de tipo isotiocianato (154 ITC), glucosinolato (11 GSL) y fenólico (6 CF), los cuales son representativos de los vegetales crucíferos. A través de un análisis drug-like, se observó que el 50% de los compuestos fenólicos (CF) que corresponden a ác. fenólicos, así como el 11 % de los ITCs pueden ser candidatos a fármacos por absorción por vía oral. Los flavonoides y el 48 % de los ITCs pueden atravesar la barrera hematoencefálica (BHE). Además, se encontraron nueve compuestos de tipo isotiocianato (bencil isotiocianato, alil isotiocianato, fenetil isotiocianato, fenil isotiocianato, 4-isotiocianatobut-1-eno, 5- isotiocianatopent-1-eno, 7-isotiocianatohept-1-eno, iberina y etil isotiocianato) y seis compuestos fenólicos (kaempferol, quercetina, catequina, ác. ferúlico, ác. sinápico, ác. cafeico) con actividades como agonistas de la apoptosis, quimioprotectores, protectores mucomembranosos y con actividad sobre dianas moleculares relacionadas con enfermedades crónico-degenerativas como la diabetes, la inflamación, problemas cardiovasculares y el cáncer. En este trabajo se contribuye al estudio fitoquímico y citotóxico de kale y de brócoli; así como al estudio quimioinformático de los vegetales crucíferos de Brassica oleracea L. De este modo, se enriquece su reconocimiento como alimentos funcionales del alto impacto en la dieta y salud humana.

Currently, diet is gaining relevance within cancer therapies. The accompaniment of oncological treatments is sought through functional and nutraceutical foods to improve the quality of life of cancer patients. Among the functional foods of interest are found broccoli and kale vegetables of Brassica oleracea L. (var. italica, var. sabellica) to which anticancer and chemopreventive activities have been attributed. In this project, from kale (var. sabellica), broccoli (var. italica) pellet, and waste leaf, four methanolic extracts were obtained, to which a cytotoxic study was carried out ([C]= 100 μg / mL) on three lines of human cancers (PC-3 prostate, Hep3B liver and HeLa cervical). The inhibition proliferation (%) results showed cytotoxic selectivity by the methanolic extract of broccoli pellet bagasse (% inh= 51.5 ± 3.4), broccoli leaf (% inh= 47.0 ± 2.4), and kale leaf (% inh= 50.5 ± 3.4), on the cervical cancer cell line. Based on these results, the phytochemical study was subjected, from broccoli caulilexin C (10), 3-indoleacetonitrile (11), methyl synapate (12), and β-sitosterol-3- O-β-D-glucoside (13) were obtained. Additionally, compound 13 and a mercaptophenol were obtained from kale. The cytotoxicity of caulilexin C (10) 3-indoleacetonitrile (11) and methyl synapate (12) was determined by the neutral red method on the HeLa cell line, presenting IC₅₀ values of 125.97 ± 2.44, 215.71 ± 1.68 y 178.27 ± 2.23 μM, respectively. In addition to this, a chemoinformatic study of isothiocyanate (154 ITC), glucosinolate (11 GSL), and phenolic (6 CF)-type compounds, which are representative of cruciferous vegetables, was carried out. A drug-like analysis showed that 50 % of phenolic compounds and 11 % of ITCs might be drug candidates by oral absorption. The other 50 % CF and 48 % ITCs can cross the blood brain barrier (BBB). Additionally, apoptosis agonist, chemoprotectors, mucomembranous protectors activities were found for nine isothiocyanate-type compounds (benzyl isothiocyanate, allyl isothiocyanate, phenethyl isothiocyanate, phenyl isothiocyanate, 4-isothiocyanatobut-1-ene, 5-isothiocyanatopent-1-ene, 7-isothiocyanatohept-1-ene, iberine and ethyl isothiocyanate) and for six phenolic compounds (kaempferol, quercetin, catechin, ferulic acid, sinapic acid, caffeic acid). Also, it showed activity on molecular targets related to chronic-degenerative diseases such as diabetes, inflammation, cardiovascular problems, and cancer. This work contributes to the phytochemical and cytotoxic study of kale and broccoli pellet and residual leaf, as well as the chemoinformatic study of the cruciferous vegetables of Brassica oleracea L. Thus, their recognition as functional foods with a high impact on the diet and human health is enriched.