Resonancia Magnética Nuclear aplicada a la síntesis orgánica y a la metabólica. Control de calidad de los alimentos y estudio de los metabolitos celulares.

Resum

En la actualidad el empleo de la técnica de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) está dirigido a múltiples campos de la ciencia: química, bioquímica, medicina, etc. El trabajo realizado durante esta tesis doctoral en el área de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias y Tecnologías Químicas de Ciudad Real, estará enfocado a: (I) su aplicación en síntesis orgánica, (II) su empleo en el análisis de alimentos y (III) su capacidad para el análisis de metabolitos celulares. Contenido de la investigación La búsqueda de un método alternativo para la identificación de isómeros del ácido linoleico conjugado (CLA) mediante el empleo de la espectroscopía de RMN fue nuestro primero objetivo. Estos compuestos son de gran interés debido a los numerosos beneficios para la salud que presentan: anticancerígenos, prevención de enfermedades cardiovasculares, efectos beneficiosos contra la diabetes, etc. Se encuentran en los alimentos derivados de los rumiantes, como carne, leche o derivados lácteos, ya que son sintetizados por las bacterias del rumen. Sin embargo, no todos los isómeros del CLA son biológicamente activos, de ahí la necesidad de encontrar una nueva metodología que permita su diferenciación. Este estudio requiere conocer la síntesis y reactividad del CLA, para ello se aplicaron los principios de la Química Sostenible, tales como el empleo de radiación microondas como fuente de energía alternativa, la química en flujo, las reacciones en ausencia de disolvente o el empleo de líquidos iónicos. A través de las reacciones Diels-Alder entre los diferentes isómeros del CLA y el anhídrido maleico se obtienen cicloaductos estables, cuya caracterización mediante RMN ha dado lugar a una nueva estrategia para la diferenciación entre los principales isómeros del CLA. Dentro del conjunto de aplicaciones de la RMN, se pondrá de manifiesto la utilidad de esta técnica en el análisis y control de la calidad de los alimentos. Este estudio se engloba dentro de lo que actualmente se conoce como foodómica, una nueva disciplina en la que se investigan los alimentos empleando técnicas ómicas, incluyendo múltiples conexiones con la nutrición y la salud. Se llevó la determinación de la composición de los alimentos mediante RMN, lo que permitió la caracterización y discriminación de quesos en función de sus características. Por otro lado, se estudió la trazabilidad en la diferenciación geográfica de alimentos, permitiendo la discriminación de muestras de mieles a partir de los perfiles característicos de los espectros de RMN obtenidos. Así mismo, se empleó la técnica de RMN en el control de calidad de los alimentos desde el punto de vista de la seguridad alimentaria; para ello se validó una nueva metodología para la determinación de histamina en alimentos, la cual ha de ser controlada por los efectos perjudiciales que puede provocar para nuestra salud. De este modo, la RMN junto con el empleo de las herramientas estadísticas adecuadas ha demostrado ser una metodología de análisis válida y eficaz, posible alternativa a las técnicas tradicionales empleadas en el análisis y control de la calidad de los alimentos. Por último, en colaboración con la Facultad de Medicina de Ciudad Real (UCLM), fue posible la aplicación de la RMN en el campo de la metabolómica. Las ómicas son disciplinas que estudian los eventos e interacciones de las estructuras celulares y sus procesos, desde el DNA hasta la función biológica, es decir, desde los genes hasta los metabolitos. De este modo, se llevó a cabo el análisis de los metabolitos celulares asociados a la enfermedad de Alzheimer empleando la espectroscopía de alta resolución con giro en ángulo mágico, High Resolution Magic Angle Spinning (HR-MAS). Mediante este estudio fue posible la caracterización del perfil metabólico de muestras biológicas y la identificación de cambios asociados a situaciones patológicas, como es la enfermedad de Alzheimer, donde se ha observó como la Coenzima Q10 se presenta como una prometedora molécula en la prevención de la enfermedad del Alzheimer, ya que inhibe los efectos causados en las células endoteliales a nivel del perfil metabolómico. Conclusión A lo largo del trabajo realizado en esta tesis doctoral queda de manifiesto el potencial de una técnica tan versátil como la RMN, empleándose a diferentes campos de la ciencia como son la química orgánica o la metabolómica.