Proteínas lácteas como fuente dietaria de biopéptidos antidiabéticos: Estudio de la nutracéutica de los lácteos en la diabetes mellitus desde la biología computacional

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Revista Colombiana de Endocrinología, Diabetes y Metabolismo

Proteínas lácteas como fuente dietaria de biopéptidos antidiabéticos: Estudio de la nutracéutica de los lácteos en la diabetes mellitus desde la biología computacional

Jorge Andrés Barrero, Angélica María González Clavijo
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Resumen

Antecedentes: El consumo de lácteos se ha asociado con un menor riesgo de desarrollar diabetes mellitus tipo 2. Si bienlos mecanismos subyacentes no se conocen en su totalidad, estudios recientes sugieren que este papel protector está enrelación con las propiedades biológicas de las proteínas lácteas.

Objetivo: Determinar la viabilidad de los lácteos como fuente dietaria de biopéptidos con propiedades antidiabéticas. 

Metodología: Se analizaron las proteínas lácteas de mayor concentración en la leche de cinco especies: bovino, oveja, cabra, búfalo y humano. Estas fueron sometidas a digestión simulada en BIOPEP-UWM y, posteriormente, a un análisis in silico del porcentaje de absorción gastrointestinal, excreción renal, y concentración efectiva media (EC50). 

Resultados: Se obtuvo un total de 51 di- y tripéptidos bioactivos inhibidores de la dipeptidil peptidasa-IV (iDPP-IV). Los 13 biopéptidos con mayor perfil deabsorción gastrointestinal fueron aquellos dipéptidos con residuos de leucina y triptófano en la posición C-terminal, siendo estos los aminoácidos más frecuentes en los compuestos iDPP-IV. Asimismo, seis de los trece biopéptidos altamente  absorbibles mostraron ser producto de la digestión de proteínas presentes en la leche de las cinco especies. El análisis del perfil bioactivo reveló 12 blancos moleculares de alta afinidad, de los cuales dos, DPP-IV y calpaína-I, seencuentran involucrados en la fisiopatología de la diabetes.

Conclusiones: Este estudio describe parámetros como la absorción gastrointestinal, excreción renal teórica y EC50 de inhibición de DPP-IV para los biopéptidos con acciónantidiabética, aportando nuevo conocimiento a las propiedades nutracéuticas de los lácteos en la diabetes, y postulando como mecanismo subyacente la liberación de biopéptidos iDPP-IV durante la digestión gastrointestinal.

Referencias

Liu Y, Wang K, Maisonet M, Wang L, Zheng S. Associations of lifestyle factors (smoking, alcohol consumption, diet and physical activity) with type 2 diabetes among American adults from National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) 2005-2014. J Diabetes 2017;9(9):846–54. DOI: 10.1111/1753-0407.12492

Gao D, Ning N, Wang C, Wang Y, Li Q, Meng Z, Liu Y, Li Q. Dairy products consumption and risk of type 2 diabetes: Systematic review and dose-response meta-analysis. PLoS ONE 2013;8(9):e73965. DOI: 10.1371/journal.pone.0073965

Fan M, Li Y, Wang C, Mao Z, Zhou W, Zhang L, Yang X, Cui S, Li L. Dietary protein consumption and the risk of type 2 diabetes: A dose-response meta-analysis of prospective studies. Nutrients 2019;11(11):2783. DOI: 10.1007/s00394-018-1737-7

Hidayat K, Du X, Shi B. Milk in the prevention and management of type 2 diabetes: The potential role of milk proteins. Diabetes Metab Res Rev 2019;35(8). DOI: 10.1002/dmrr.3187

Minkiewicz P, Iwaniak A, Darewicz M. BIOPEP-UWM database of bioactive peptides: Current opportunities. Int J Mol Sci 2019;20(23):5978. DOI: 10.3390/ijms20235978

Daina A, Michielin O, Zoete V. SwissADME: a free web tool to evaluate pharmacokinetics, drug-likeness and medicinal chemistry friendliness of small molecules. Sci Rep 2017;7(1):42717. DOI: 10.1038/srep42717

Xiong G, Wu Z, Yi J, Fu L, Yang Z, Hsieh C, Yin M, Zeng X, Wu C, Lu A, Chen X, Hou T, Cao D. ADMETlab 2.0: an integrated online platform for accurate and comprehensive predictions of ADMET properties. Nucleic Acids Res 2021;49(W1):W5–14. DOI: 10.1093/nar/gkab255

Daina A, Michielin O, Zoete V. SwissTargetPrediction: updated data and new features for efficient prediction of protein targets of small molecules. Nucleic Acids Res 2019;47(W1):W357–64. DOI: 10.1093/nar/gkz382

Nongonierma AB, Mooney C, Shields DC, FitzGerald RJ. Inhibition of dipeptidyl peptidase IV and xanthine oxidase by amino acids and dipeptides. Food Chem 2013 Nov;141(1):644–53. DOI: 10.1016/j.foodchem.2013.02.115

Lan VTT, Ito K, Ohno M, Motoyama T, Ito S, Kawarasaki Y. Analyzing a dipeptide library to identify human dipeptidyl peptidase IV inhibitor. Food Chem 2015;175:66–73. DOI: 10.1016/j.foodchem.2014.11.131

Nongonierma AB, Mooney C, Shields DC, FitzGerald RJ. In silico approaches to predict the potential of milk protein-derived peptides as dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) inhibitors. Peptides 2014;57:43–51. DOI: 10.1016/j.peptides.2014.04.018

Sachdeva V, Roy A, Bharadvaja N. Current prospects of nutraceuticals: A review. CPB. 2020;21(10):884–96. DOI: 10.2174/1389201021666200130113441

Premi, M., Bansal, V. Nutraceuticals for management of metabolic disorders. In: Treating endocrine and metabolic disorders with herbal medicines. 2021. p. 298–320. DOI: 10.4018/978-1-7998-4808-0.ch013

Acquah C, Dzuvor CKO, Tosh S, Agyei D. Anti-diabetic effects of bioactive peptides: recent advances and clinical implications. Crit Rev Food Sci Nutr 2020;1–14. DOI: 10.1080/10408398.2020.1851168

Andrade EL, Bento AF, Cavalli J, Oliveira SK, Freitas CS, Marcon R, Schwanke RC, Siquiera JM, Calixto JB. Non-clinical studies required for new drug development - Part I: early in silico and in vitro studies, new target discovery and validation, proof of principles and robustness of animal studies. Braz J Med Biol Res 2016;49(11):e5644. DOI: 10.1590/1414-431X20165644

Acquah C, Chan YW, Pan S, Agyei D, Udenigwe CC. Structure-informed separation of bioactive peptides. J Food Biochem 2019;43(1):e12765. DOI: 10.1111/jfbc.12765

Agyei D, Pan S, Acquah C, Danquah MK. Bioactivity profiling of peptides from food proteins. In: Soft Chemistry and Food Fermentation. Elsevier; 2017. p. 49–77. DOI: 10.1016/B978-0-12-811412-4.00003-5

Sun X, Udenigwe CC. Chemistry and biofunctional significance of bioactive peptide interactions with food and gut components. J Agric Food Chem 2020;68(46):12972–7. DOI: 10.1021/acs.jafc.9b07559

Patil P, Mandal S, Tomar SK, Anand S. Food protein-derived bioactive peptides in management of type 2 diabetes. Eur J Nutr 2015;54(6):863–80. DOI: 10.1007/s00394-015-0974-2

Barrero JA, Cruz CM, Casallas J, Vásquez JS. Evaluación in silico de péptidos bioactivos derivados de la digestión de proteínas presentes en la leche de bovino (B.taurus), oveja (O.aries), cabra (C.hircus) y búfalo (B.bubalis). TecnoLógicas 2020;50(24). DOI: 10.22430/22565337.1731

Keller F, Hartmann B, Czock D. Time of effect duration and administration interval for sitagliptin in patients with kidney failure. Eur J Drug Metab Pharmacokinet 2014;39(2):77–85. DOI: 10.1007/s13318-013-0164-7

Richter B. Emerging role of dipeptidyl peptidase-4 inhibitors in the management of type 2 diabetes. VHRM 2008;Volume 4:753–68. DOI: 10.2147/vhrm.s1707

Herman G, Stevens C, Vandyck K, Bergman A, Yi B, De Smet M, Snyder K, Hilliard D, Tanen M, Tanaka W, Wang AQ, Zeng W, Musson D, Winchell G, Davies MJ, Ramael S, Gottesdiener KM, Wagner JA. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of sitagliptin, an inhibitor of dipeptidyl peptidase IV, in healthy subjects: Results from two randomized, double-blind, placebo-controlled studies with single oral doses. Clin Pharmacol Ther 2005;78(6):675–88. DOI: 10.1016/j.clpt.2005.09.002

Iwaniak A, Minkiewicz P, Darewicz M, Hrynkiewicz M. Food protein-originating peptides as tastants - Physiological, technological, sensory, and bioinformatic approaches. Food Res Int 2016;89:27–38. DOI: 10.1016/j.foodres.2016.08.010

Wan TT, Li X, Sun Y-M, Li Y-B, Su Y. Role of the calpain on the development of diabetes mellitus and its chronic complications. Biomed Pharmacother 2015;74:187–90. DOI: 10.1016/j.biopha.2015.08.008

Covington MD, Schnellmann RG. Chronic high glucose downregulates mitochondrial calpain 10 and contributes to renal cell death and diabetes-induced renal injury. Kidney Int 2012;81(4):391–400. DOI: 10.1038/ki.2011.356

Dókus LE, Yousef M, Bánóczi Z. Modulators of calpain activity: inhibitors and activators as potential drugs. Expert Opin Drug Discov. 2020;15(4):471–86. DOI: 10.1080/17460441.2020.1722638

Wang TY, Hsieh CH, Hung CC, Jao CL, Lin PY, Hsieh YL, Hsu KC. A study to evaluate the potential of an in silico approach for predicting dipeptidyl peptidase-IV inhibitory activity in vitro of protein hydrolysates. Food Chem 2017;234:431–8. DOI: 10.1016/j.foodchem.2017.05.035

Hsieh CH, Wang TY, Hung CC, Jao CL, Hsieh YL, Wu SX, Hsu KC. In silico, in vitro and in vivo analyses of dipeptidyl peptidase IV inhibitory activity and the antidiabetic effect of sodium caseinate hydrolysate. Food Funct 2016;7(2):1122–8. DOI: 10.1039/c5fo01324k

Nongonierma AB, Lalmahomed M, Paolella S, FitzGerald RJ. Milk protein isolate (MPI) as a source of dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) inhibitory peptides. Food Chem 2017;231:202–11. DOI: 10.1016/j.foodchem.2017.03.123

Uchida M, Ohshiba Y, Mogami O. Novel dipeptidyl peptidase-4–inhibiting peptide derived from ?-lactoglobulin. J Pharmacol Sci 2011;117(1):63–6. DOI: 10.1254/jphs.11089sc

Uenishi H, Kabuki T, Seto Y, Serizawa A, Nakajima H. Isolation and identification of casein-derived dipeptidyl-peptidase 4 (DPP-4)-inhibitory peptide LPQNIPPL from gouda-type cheese and its effect on plasma glucose in rats. Int Dairy J 2012;22(1):24–30. DOI: 10.1016/j.idairyj.2011.08.002

Palabras Clave

Péptidos bioactivos
Productos lácteos
Inhibidores de la dipeptidil-peptidasa IV
Suplementos dietéticos
Diabetes mellitus tipo 2

Para citar

Barrero, J. A., & González Clavijo, A. M. (2022). Proteínas lácteas como fuente dietaria de biopéptidos antidiabéticos: Estudio de la nutracéutica de los lácteos en la diabetes mellitus desde la biología computacional. Revista Colombiana De Endocrinología, Diabetes &Amp; Metabolismo9(2). https://doi.org/10.53853/encr.9.2.701

 

Revista Colombiana de Endocrinología Diabetes y Metabolismo

 Volumen 9 número 2