Actividad antimicrobiana y citotóxica de withanolidas y derivados. Agentes inductores de apoptosis

Las withanolidas son lactonas esteroidales aisladas de generos de la familia Solanaceae, que han recibido considerable atencion debido a sus notables actividades biologicas incluyendo antitumoral y citotoxica, antibacteriana, antialimentaria e insecticida, antiinflamatoria, inmunomoduladora, quimiopreventiva del cancer, entre otras. En la busqueda de nuevos compuestos bioactivos, hemos evaluado la actividad antimicrobiana y citotoxica de 82 withanolidas, 29 de ellas naturales aisladas de Withania aristata y 53 obtenidas por semisintesis, cuyas estructuras fueron establecidas sobre la base de analisis espectroscopicos y correlaciones quimicas, asimismo llevamos a cabo una relacion estructura-actividad de las moleculas y evaluamos la capacidad inductora de apoptosis frente a las celulas HeLa y HL-60 de las withanolidas de interes por su actividad citotoxica. Los resultados del estudio antimicrobiano mostraron que nueve withanolidas naturales y 16 derivadas exhibieron actividad frente a practicamente todas las bacterias Gram-positivas ensayadas, siendo las withanolidas W10 y D46 las que mostraron los valores de CMI inferiores frente a las bacterias esporuladas. Todos los compuestos fueron inactivos frente a las bacterias Gram-negativas y la levadura C. albicans (>40 ?g/ml). El estudio de la relacion estructura-actividad revelo el papel importante que tiene el sistema 2-en-1-ona en el anillo A, el epoxido en C5-C6 y el sustituyente en C-27 del anillo lactonico en la accion antimicrobiana. En los ensayos de citotoxicidad llevados a cabo frente a cuatro lineas celulares tumorales: HeLa, A-549, MCF-7 y HL-60 y una no tumoral: Vero, encontramos que los derivados resultaron ser mas potentes que los naturales con valores de CI50 1. Por otra parte, cuatro de los productos naturales y uno de los derivados presentaron citotoxicidad selectiva frente a MCF-7. La presencia del sistema 2-en-1-ona en el anillo A, el epoxido C5-C6 y grupos funcionales diferentes a un grupo hidroxilo en C4 y/o C27 son requisitos estructurales en la actividad citotoxica. La induccion de apoptosis en las celulas HeLa por accion de W10, W11, W15, W19, D4, D6, D7, D18 y D46 fue dependiente de la concentracion y tiempo de exposicion. La condensacion de la cromatina, la formacion de cuerpos apoptoticos y los cambios morfologicos de membrana fueron evidenciados en las celulas tenidas con Hoechst 33342 y Anexina V/IP. Estas withanolidas indujeron la activacion de caspasa-3 de celulas HeLa y la fragmentacion de ADN fue observada como una unica banda, mientras que en las celulas HL-60 se aprecio una "escalera" de bandas multimericas, tipica de la apoptosis. Asimismo, la accion de los compuestos naturales y derivados en estudio sobre ambas lineas celulares produjo un aumento en el porcentaje de la poblacion celular en la fase sub-G1, de manera dosis dependiente.