2.1 Inhibición de las Metaloproteasas de la Matriz por parte de los Flavonoides

La capacidad de utilizar los flavonoides como inhibidores de las MMPs en la regulación de condiciones patológicas severas ha sido estudiada durante las últimas dos décadas y la mayoría de los flavonoides han demostrado ser eficaces en la supresión de la actividad de las MMPs.

Se han estudiado ampliamente los efectos de la irradiación ultravioleta (UV) de la luz solar en el fotoenvejecimiento de la piel, y se ha demostrado que la irradiación UV de los fibroblastos de la piel humana, ya sea in vitro o en la piel humana in vivo estimulan la sobreexpresión de los genes de las MMPs, incluyendo la metaloproteinasa-1 de la matriz (MMP-1, colagenasa-1), que desempeñan un papel importante en la degradación de los componentes de la ECM durante el fotoenvejecimiento de la piel . Con el fin de desarrollar nuevos agentes antifotoenvejecimiento, Kim et al. examinaron el efecto inhibidor de los extractos del producto marino Zostera marina sobre la MMP-1 y descubrieron que la luteolina suprimía la expresión de la MMP-1 en las células de fibroblastos de piel humana (Hs68), mientras que Aslam et al. demostraron que la acumulación de MMP-1 en el medio condicionado por los fibroblastos se reducía drásticamente en presencia de quercetina, luteolina, kaempferol y naringenina, componentes principales del extracto de cáscara de granada. Asimismo, los flavonoides, como la quercetina, el kaempferol, la apigenina y la wogonina, demostraron ser inhibidores de la MMP-1, y también inhibieron la inducción de la MMP-1 al suprimir la activación del factor de transcripción, la proteína activadora-1 (AP-1) en el cultivo de fibroblastos dérmicos neonatales humanos tratados con 12-O-tetradecanoilforbol-13-acetato (TPA). Por lo tanto, ciertos flavonoides vegetales pueden ser beneficiosos para tratar algunos trastornos inflamatorios de la piel y para protegerla del fotoenvejecimiento. Además, los flavonoides apigenina y luteolina suprimen la expresión de MMP-1 inducida por la UV-A a través de la señalización dependiente de la proteína quinasa activada por mitógenos y de la AP-1 en los queratinocitos humanos HaCaT, mientras que el metoxiflavonoide isosakuranetina inhibe la expresión de MMP-1 inducida por la UV-B en las células HaCaT a través de la supresión de las vías de la quinasa ERK1/2 . Para investigar la relación estructura-actividad de los compuestos flavonoides en sus efectos inhibitorios contra la actividad de la MMP-1, Sim et al. examinaron los efectos de varios flavonoides in vitro y en fibroblastos dérmicos humanos inducidos por UV-A y demostraron que la miricetina, la quercetina, el kaempferol, la luteolina, la apigenina y la crisina inhibían las actividades de la colagenasa, de forma dependiente de la dosis, y la expresión de la MMP-1. Además, demostraron que los efectos inhibidores de los flavonoides sobre la expresión de MMP-1 en los fibroblastos dérmicos humanos dependen del número y el orden de los grupos OH en la estructura del flavonoide.

Con el fin de ajustarse a las demandas de cribado de inhibidores de MMP-1 y a la posterior caracterización estructural y bioquímica de los estudios del complejo enzima-inhibidor, Lu et al. informaron de un método mejorado para la expresión de alto nivel del dominio catalítico de MMP-1 humana soluble (cd-MMP-1) en Escherichia coli. Para ello, se probaron 17 flavonoides relacionados con la estructura por su efecto inhibidor sobre la cd-MMP-1 soluble y seis compuestos (luteolina, fisetina, kaempferol, morina, miricetina y quercetina) fueron activos con un valor IC50 inferior a 10 μM. Entre ellos, la fisetina, el inhibidor más potente, se identificó como un inhibidor de tipo mixto de cd-MMP-1.

La osteoartritis (OA) es una enfermedad crónica progresiva asociada a complicados mecanismos que implican la sinovitis y la destrucción del cartílago articular . Se sospecha que las citoquinas proinflamatorias, como la interleucina-1β (IL-1β), causan daños en el cartílago de la OA al inducir la expresión de MMP en los condrocitos de forma autocrina/paracrina . Zheng et al. demostraron por primera vez que el flavonoide crisina inhibía significativamente la expresión de MMP-1, MMP-3 y MMP-13 inducida por la IL-1β en los condrocitos humanos de la OA. Del mismo modo, la baicalina, un flavonoide predominante aislado de la raíz seca de Scutellaria baicalensis Georgi, impidió notablemente la expresión de MMP-1, MMP-3 y MMP-13 inducida por la IL-1β a nivel de ARNm y de proteínas. Para identificar el potencial terapéutico para la degradación del cartílago y sus mecanismos de acción, Lim et al. examinaron los efectos de la apigenina y la wogonina en la inducción de MMP-13 y demostraron que estos flavonoides naturales regulan a la baja la expresión de MMP-13 en las células SW1353 de condrocitos humanos tratados con interleucina IL-1β. Los resultados de estos estudios han demostrado que la inhibición de la expresión y la actividad de las MMP es una estrategia atractiva para contrarrestar la OA.

Las MMP, en particular las gelatinasas MMP-2 y MMP-9, desempeñan un papel importante en la invasión del cáncer y se descubrió que están sobreexpresadas en casi todos los tipos de cánceres . La asociación del consumo de té verde con la prevención del desarrollo del cáncer se basa en varias observaciones epidemiológicas. Se examinó el efecto del principal flavanol presente en el té verde, la epigalocatequina-3-galato (EGCG), sobre dos gelatinasas que se sobreexpresan con mayor frecuencia en el cáncer y la angiogénesis (MMP-2 y MMP-9) y sobre la invasión de las células tumorales y la quimiotaxis . Los resultados de este estudio mostraron que el EGCG inhibía de forma dependiente de la dosis e independiente de la precipitación la actividad de las metaloproteinasas que degradan el colágeno y la gelatina de la membrana basal, MMP-2 y MMP-9, y también aumentaba la expresión de TIMP-1 y TIMP-2, que bloquean la actividad de las MMP activadas. Además, Cheng et al. demostraron que el EGCG forma un complejo reversible con la MMP-2, inhibiendo así la actividad enzimática. Específicamente, la EGCG no interfirió con la unión de la MMP-2 al colágeno de tipo I, pero aumentó significativamente tanto la unión de la MMP-2 pro como la activada a la TIMP-2.

Para investigar la interacción de los flavonoides con la secreción de las MMP, Huang et al. informaron que la quercetina suprimía la producción de MMP-2 y MMP-9 inducida por el factor de crecimiento epidérmico en las células del carcinoma escamoso humano A431. Además, Lin et al. demostraron que la quercetina suprimía eficazmente la expresión del gen MMP-9 inducida por el TPA a través de la supresión de las cascadas de la proteína quinasa C/regulación de la señal extracelular y de la proteína c-Jun/activadora-1, con la consiguiente supresión de la formación de colonias, la migración tumoral y la invasión de las células de carcinoma de mama humano. Mediante simulaciones de acoplamiento y dinámica molecular, Saragusti et al. demostraron que la quercetina interactuaba en el subsitio S1′ del sitio activo de la MMP-9. Además, el análisis de la relación estructura-actividad demostró que las sustituciones R 3′-OH y R 4′-OH del flavonoide eran relevantes para la propiedad inhibitoria contra la actividad de la MMP-9. Recientemente, Lan et al. demostraron que este flavonoide inhibía la migración e invasión celular en la línea celular del osteosarcoma humano mediante la regulación del factor inducible por hipoxia, HIF-1α, el factor de crecimiento de las células endoteliales vasculares, el VEGF y la expresión de MMP-2 y MMP-9 in vitro, y que la quercetina mejoraba la metástasis tumoral in vivo en el modelo de ratón desnudo del osteosarcoma. La genisteína, un isoflavonoide de la familia de las leguminosas, también regula la invasión celular y el proceso metastásico al inhibir la actividad de las MMP-2 y MMP-9 en líneas celulares de próstata. Entre los compuestos naturales que ayudan a proteger de estados patológicos como el cáncer, se han analizado otros flavonoides, como el flavonoide cítrico nobiletina. Este polimetoxiflavonoide inhibió la invasión in vitro de las células de fibrosarcoma humano HT-1080 en el modelo Matrigel y reguló transcripcionalmente la expresión de MMP-1 y MMP-9, pero aumentó la de TIMP-1, lo que sugiere que la nobiletina previene la invasión tumoral no sólo suprimiendo la producción de MMP, sino también aumentando la producción de TIMP-1 en las células tumorales. Además, la nobiletina tiene una capacidad distinta para suprimir fuertemente la expresión y producción de MMP-7, presumiblemente mediante el bloqueo de la actividad AP-1 en las células humanas de cáncer colorrectal HT-29.

Con el fin de encontrar nuevos inhibidores de MMPs a partir de recursos naturales, Matchett et al. demostraron que las fracciones enriquecidas con flavonoides de los arándanos de la mata baja (Vaccinium angustifolium) pueden regular a la baja las actividades de MMP-2 y MMP-9 en las células humanas de cáncer de próstata DU145, lo que sugiere que una mayor comprensión de las complejas propiedades de los flavonoides, en particular los de los arándanos de la mata baja, puede permitir un mayor desarrollo y refinamiento del papel de los flavonoides en la prevención de la carcinogénesis y la metástasis. Además, Zheng et al. exploraron los efectos de la deguelina, un flavonoide aislado de varias especies vegetales, como Derris trifoliata y Mundulea sericea, y demostraron que este compuesto natural era capaz de modular la migración y la invasión en las células de cáncer de páncreas humano al regular a la baja la expresión de MMP-2 y MMP-9.

Se estudiaron los efectos de la baicaleína en la inhibición de la expresión de MMP-2 y MMP-9 in vitro, mostrando que la baicaleína inhibe la migración e invasión de las células de cáncer colorrectal mediante la reducción de la expresión de MMP-2 y MMP-9 a través de la supresión de la vía de señalización de la proteína quinasa B y de las quinasas reguladas por señales extracelulares . Asimismo, la baicaleína inhibe significativamente la migración y la invasión en las células de melanoma B16F10 mediante la supresión de la expresión y la actividad de las MMP-2 y MMP-9. Por lo tanto, la baicaleína podría ser un candidato potencial para el desarrollo de tratamientos quimioterapéuticos para el cáncer colorrectal y el melanoma. La diosmina, un flavonoide glicosilado procedente de especies de cítricos y hojas de olivo, presenta un potencial citotóxico al suprimir la sobreexpresión de MMP-2 y MMP-9 en células de cáncer de piel A431, lo que indica el potencial antiinvasivo de este compuesto polifenólico . El efecto inhibidor significativo sobre MMP-2 y MMP-9 en la línea celular de fibrosarcoma humano HT-1080 también se demostró para los flavonoides glicosilados de la halófita Salicornia herbacea, isorhamnetina 3-O-b-d-glucósido, y quercetina 3-O-b-d-glucósido . Más recientemente, Crascì et al. informaron de que las flavonas apigenina, luteolina y sus respectivos glucósidos muestran diferente selectividad contra las MMP-1, MMP-3, MMP-8, MMP-9 y MMP-13. En particular, las agliconas apigenina y luteolina son muy selectivas hacia la MMP-9 y la MMP-13 con respecto a las demás MMP. Sin embargo, estas flavonas tienen una buena capacidad para interactuar con las metaloproteasas y también pueden ser compuestos principales para un mayor desarrollo.