Diterpenoidele din cafea cu potențial antidiabetic

Un studiu publicat pe 18 februarie 2025 în revista Beverage Plant Research, realizat la Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, aduce dovezi promițătoare privind potențialul antidiabetic al unor compuși extrași din cafeaua Coffea arabica. Cercetarea propune o strategie inovatoare pentru identificarea rapidă a compușilor bioactivi, axându-se pe inhibitori ai enzimei α-glucozidază, o țintă-cheie în controlul glicemiei postprandiale.

Context

Alimentele funcționale nu sunt apreciate doar pentru valoarea lor nutritivă, ci și pentru conținutul de compuși bioactivi cu efecte benefice pentru sănătate, precum proprietăți antioxidante, neuroprotectoare sau de reglare a glicemiei. Identificarea acestor molecule din matrice alimentare complexe, cum este cazul cafelei prăjite, rămâne o provocare majoră în cercetarea nutrițională.

Metodele tradiționale de izolare și caracterizare a compușilor activi sunt adesea consumatoare de timp și solvent. De aceea, în ultimii ani, cercetătorii au apelat tot mai des la tehnologii analitice avansate precum rezonanța magnetică nucleară (NMR) și spectrometria de masă cuplată cu cromatografie lichidă (LC-MS/MS) pentru a accelera procesul de descoperire a moleculelor cu activitate biologică.

Despre studiul actual

Obiectivul principal al studiului a fost descoperirea unor compuși diterpenici din cafeaua prăjită cu activitate de inhibare a α-glucozidazei, cu scopul de a identifica atât compușii majori, cât și pe cei în concentrații reduse, utilizând un protocol eficient din punct de vedere al timpului și al consumului de solvenți.

Etapele metodologice

Cercetătorii au aplicat o strategie în trei pași, orientată spre activitate biologică:

• Fracționarea extractului brut diterpenic obținut din boabe de Coffea arabica prin cromatografie pe gel de siliciu, generând 19 fracții (Fr.1–Fr.19).

• Analiza fracțiilor folosind spectroscopie ^1H NMR și screening enzimatic pentru activitatea inhibitorie asupra α-glucozidazei.

• Identificarea fracțiunilor bioactive cu ajutorul unei hărți de căldură generate din datele NMR, care a evidențiat Fr.9–Fr.13 ca fiind cele mai promițătoare.

Caracterizarea chimică

Fracțiunea Fr.9 a fost selectată pentru studii suplimentare. Analiza ^13C-DEPT NMR a indicat prezența unui grup aldehidic, în concordanță cu datele ^1H NMR. Fracția a fost apoi purificată prin HPLC semipreparativ, izolându-se trei noi esteri diterpenici:

• Caffaldehyde A (conține acid palmitic)

• Caffaldehyde B (conține acid stearic)

• Caffaldehyde C (conține acid arahidic)

Structura acestor compuși a fost elucidată cu ajutorul spectroscopiei NMR 1D și 2D, precum și prin spectrometrie de masă de înaltă rezoluție (HRESIMS).

Rezultate

Activitatea enzimatică

Compușii caffaldehyde A–C au demonstrat activitate moderată de inhibare a α-glucozidazei, după cum urmează:

• Caffaldehyde A: IC₅₀ = 45,07 μM

• Caffaldehyde B: IC₅₀ = 24,40 μM

• Caffaldehyde C: IC₅₀ = 17,50 μM

Toți cei trei compuși s-au dovedit mai potenți decât acarbosa, un medicament antidiabetic standard utilizat ca referință în studiu.

Descoperirea compușilor de urme

Pentru a detecta compuși bioactivi prezenți în cantități prea mici pentru a fi vizibili în NMR sau HPLC, echipa a aplicat o analiză LC-MS/MS pe fracțiile bioactive. Folosind o rețea moleculară construită cu platforma GNPS și vizualizată cu Cytoscape, cercetătorii au identificat trei noi esteri diterpenici (compușii 4–6), înrudite structural cu caffaldehydes A–C.

• Acești noi compuși conțineau alte acizi grași: acid magaric, acid octadecenoic și acid nonadecanoic.

• Fragmentarea ionică comună și absența în bazele de date existente au confirmat noutatea structurală a acestor molecule.

Concluzii și perspective

Acest studiu demonstrează eficacitatea unei strategii integrate de tip “dereplicare orientată pe activitate”, care combină fracționarea ghidată de NMR, screening biochimic și rețele moleculare LC-MS/MS pentru descoperirea rapidă a compușilor bioactivi din matrice alimentare complexe.

Contribuții esențiale ale studiului:

• Identificarea a șase esteri diterpenici noi, cu potențial de reglare a glicemiei.

• Demonstrarea unei metode rapide, cu consum redus de solvent, pentru screening bioactiv în alimente complexe.

• Evidențierea potențialului cafelei prăjite ca sursă de ingrediente funcționale antidiabetice.

Următorii pași sugerați de autori includ:

• Investigarea în detaliu a activității biologice a compușilor descoperiți în modele celulare și animale.

• Evaluarea siguranței și eficacității acestora în contextul dezvoltării de nutraceutice sau ingrediente pentru alimente funcționale.

Aceste rezultate deschid noi direcții în valorificarea compușilor bioactivi din cafea pentru susținerea sănătății metabolice și a prevenirii diabetului zaharat de tip 2. În același timp, metodologia propusă poate fi extinsă și adaptată pentru screening-ul rapid al altor produse alimentare, susținând dezvoltarea de noi intervenții nutriționale bazate pe știință.