Nuevos fotosensibilizadores lipofílicos: síntesis, caracterización y estudio de sus propiedades fotoquímicas y fotosensibilización de membranas lipídicas - Sosa, María José (2023)
La radiación UV, es la porción más energética del espectro solar que alcanza la superficie terrestre. Este tipo de radiación es capaz de modificar la estructura química de biomoléculas, tales como proteínas, ADN y fosfolípidos en procesos fotosensibilizados que conducen a daños estructurales y fallas en el funcionamiento celular a distintos niveles. Dos grupos de mecanismos son los responsables del daño que la radiación genera sobres las macromoléculas y sus componentes: procesos directos que se inician con la absorción de fotones por los cromóforos de las macromoléculas y procesos indirectos, en éstos un segundo compuesto, denominado fotosensibilizador (FS), es el que absorbe la radiación y se vuelve reactivo. La radiación UV-A (320 - 400 nm) y visible (400 - 700 nm) no es filtrada por la atmósfera y puede, por consiguiente, ser absorbida por diversos FS. De esta manera, el FS en estado excitado puede reaccionar con las macromoléculas a través de una serie de mecanismos, siendo los más importantes la transferencia de energía del FS al sustrato y las oxidaciones fotosensibilizadas. Estas últimas pueden, a su vez, ocurrir a partir de la transferencia de electrones entre el FS y sustrato (mecanismo tipo I) o mediante la oxidación del sustrato por oxígeno singlete (1O2) generado fotoquímicamente por el FS (mecanismo tipo II). Las reacciones fotosensibilizadas producen especies reactivas de oxígeno (EROs) capaces de oxidar a los componentes más susceptibles de las biomoléculas: bases nitrogenadas del ADN, algunos aminoácidos (triptófano, histidina, tirosina, cisteína y metionina), centros metálicos de enzimas y ácidos grasos insaturados. Estas modificaciones pueden conducir a efectos muy variados, entre los que se encuentran la generación de mutaciones, la alteración estructural de proteínas, la inactivación de enzimas y la permeabilización de membranas fosfolipídicas. Este tipo de reacciones tienen lugar en los tejidos expuestos a la radiación, es decir, en piel, y adquieren particular importancia en individuos con enfermedades cutáneas que cursan con un déficit de pigmentación, principal barrera de protección contra la radiación electromagnética. El descubrimiento de los procesos fotosensibilizados generó la necesidad de buscar y estudiar aquellos compuestos que pueden actuar como FS, ya sea para evitar la exposición a los mismos, o para llegar a comprender los mecanismos implicados en la generación de procesos neoplásicos provocados por la radiación solar. Existen varios grupos de compuestos heterocíclicos naturales y artificiales que se comportan como FS. Entre ellos se encuentran las porfirinas, flavinas, lumazinas y pterinas. Estos dos últimos pertenecen a la familia de las pteridinas, ambos son tetra-azo-naftalenos derivados de 2-amino-4-pteridinona, y en los mamíferos participan en diversas reacciones metabólicas, siendo el ácido fólico (PteGlu), la biopterina (Bip), la neopterina (Nep) y sus derivados reducidos los compuestos más estudiados desde el punto de vista bioquímico. Las pteridinas son compuestos solubles en agua y, las oxidadas en particular, son capaces de absorber radiación UV-A, emitir fluorescencia y generar EROs, como H2O2, 1O2 y el radical anión superóxido (O2-•). Además, pueden actuar como fotosensibilizadores mediante ambos tipos de mecanismos (tipo I y tipo II), y sobre distintos tipos de biomoléculas, como nucleótidos y ADN, lípidos, aminoácidos, péptidos y proteínas. Además, se observó que tienen un efecto citotóxico en cultivos celulares y que son capaces de eliminar microorganismos patógenos. Por otro lado, las flavinas, derivados de la 8-dimetilbenzo[g]pteridin-2,4(3H,10H)diona son moléculas de gran relevancia biológica, son fotoreactivas y tiene gran importancia nutricional. La riboflavina (Rf), es una vitamina soluble en agua (vitamina B2) y el componente principal de los cofactores flavín mononucleótido (FMN) y flavín adenín dinucleótido (FAD). FMN y FAD son grupos prostéticos de varias enzimas que catalizan reacciones de óxido-reducción en las células, o de deshidrogenasas que catalizan las oxidaciones iniciales de los ácidos grasos y de varios productos del metabolismo de los hidratos de carbono. La Rf y sus análogos absorben radiación en la región UV y visible con una gran eficiencia de entrecruzamiento de sistemas. Pueden actuar como FS tanto por mecanismo tipo I como tipo II, generando fotodegradación de un gran número de sustratos mediante reacciones en las cuales participan especies radicalarias y 1O2. La fotosensibilización de membranas lipídicas se considera muy importante en muchos procesos de daño fotoinducido como el fotoenvejecimeinto de la piel, y también se la acepta como una herramienta fundamental en el desarrollo de la terapia fotodinámica. Se sabe que el contacto directo entre el FS y los sustratos genera un mayor daño en las biomoléculas, por este motivo, la interacción de los FS con las membranas es intensamente investigado. En términos generales, está aceptado que los FS lipofílicos capaces de unirse a las membranas causan mayor daño estructural respecto a FS hidrofílicos con cromóforos equivalentes.