[en] Breast cancer is the most commonly diagnosed cancer in women worldwide. Overall, this disease accounts for 15% of cancer deaths among the female population. Breast cancer has multifactorial etiology, but only 10-15% of cases are hereditary. This means that the vast majority are caused by modifiable factors. Thus, it has been described that while obesity or alcohol consumption increase the risk of breast cancer, the higher consumption of phenolic-rich plant foods could be related to a possible preventive effect. Although many preclinical studies have reported numerous mechanisms of action of phenolics that would explain their protective role against breast cancer, however, evidence remains still scarce and controversial in humans. This Doctoral Thesis reviews comprehensively and critically the reasons that are behind this inconsistent evidence, including i) the low number of clinical trials that report beneficial effects of phenolics against breast cancer, ii) the big gap between preclinical and clinical research due to the assay of non-physiological conditions, and iii) the lack of studies that evaluate the bioavailability and distribution of phenolics and derived metabolites in systemic human tissues. Considering the above, this Thesis has aimed to identify which compounds (molecular forms and concentrations) can reach malignant (MMT) and normal (NMT) mammary tissues of breast cancer patients after consuming a mixture of phenolic-rich plant extracts, representative of a dietary context. This knowledge could help to design mechanistic studies, illustrative of the in vivo situation, to evaluate the potential chemopreventive effect of physiologically relevant phenolic-derived metabolites using different breast cancer cell models. To address this objective, we conducted a clinical trial with breast cancer patients to characterize the metabolic profile of different dietary phenolics and their derived metabolites in MMT and NMT, plasma, and urine of patients after consuming a mixture of plant extracts. Furthermore, the plasma and tissue pharmacokinetics of phenolics and derived metabolites after consuming the same mixture of plant extracts were evaluated in an animal model (Sprague Dawley rats). The clinical trial allowed identifying 27 phenolic-derived metabolites and 6 methylxanthines in MMT from breast cancer patients. Phenolic-derived Phase-II conjugated metabolites (mainly glucuronides and sulfates) were the main molecular forms detected in MMT and NMT. Furthermore, the animal study revealed the kinetics of phenolics and derived metabolites in plasma and mammary tissues, and determined that fasting before surgery qualitatively and quantitatively was a critical issue to underestimate the distribution of phenolic-derived metabolites in systemic tissues, including mammary tissue. The in vitro assays showed that phenolic-derived metabolites occurring in MMT, even at much higher concentrations, did not exert antiproliferative, neither estrogenic/antiestrogenic, effects in different breast cancer cell models after short-term exposure. Further cell studies demonstrated that Phase-II conjugation was critical to hamper the chemopreventive effects of phenolics and derived metabolites in breast cancer cell models. However, resveratrol and their Phase-II metabolites, as detected in human MMT, induced cellular senescence (dependent on the p53/p21 pathway) in MCF-7 breast cancer cells (wild-type p53), but not in MDA-MB-231 cells (mutant p53), after long-term exposure. These results open new research scenarios to explore possible chemopreventive effects of other relevant phenolic-derived metabolites detected in MMT. These beneficial effects against breast cancer through cellular senescence induction would be plausible with chronic consumption of phenolic-containing foods. Overall, this Thesis has mainly contributed to understanding what phenolics and derived metabolites reach the MMT in breast cancer patients after consuming plant foods, and what possible protective role against this cancer they could play. Besides, this Thesis claims for the concept 'first in vivo, and then, in vitro', and establishes a possible sequence of studies to be followed for characterizing the cancer chemopreventive activity of dietary compounds in systemic tissues.

[es] El cáncer de mama es el más diagnosticado entre mujeres y supone un 15% de las muertes por cáncer entre la población mundial femenina. Tiene una etiología multifactorial, pero sólo el 10-15% son casos hereditarios. Esto implica que los factores de riesgo modificables son los que se asocian principalmente con su incidencia. Mientras que la obesidad o abuso de alcohol incrementan el riesgo de cáncer de mama, un mayor consumo de alimentos vegetales podría tener posible efecto preventivo. Numerosos estudios preclínicos con compuestos fenólicos muestran multitud de mecanismos de acción protectores frente al cáncer de mama. Sin embargo, la evidencia en humanos es aún escasa y controvertida. Esta Tesis Doctoral incluye una revisión exhaustiva y crítica de los motivos que hay tras esa evidencia aún inconsistente, incluyendo la falta de i) estudios en pacientes con cáncer de mama que relacionen los efectos beneficiosos con los compuestos fenólicos, ii) estudios preclínicos con metodologías adecuadas para extrapolar sus resultados a un contexto clínico, y iii) estudios que evalúen la biodisponibilidad y distribución en tejidos humanos sistémicos. Considerando lo anterior, esta Tesis ha tenido como objetivo principal identificar qué compuestos (formas moleculares y concentraciones) llegan al tejido mamario tumoral (TTM) y sano (TSM) en pacientes con cáncer de mama tras el consumo de una mezcla de extractos vegetales, ricos en fenólicos, representativos de la dieta. Este objetivo serviría para abordar estudios mecanísticos in vitro, más representativos de la situación in vivo, sobre el efecto quimiopreventivo de metabolitos fisiológicamente relevantes en modelos celulares de cáncer de mama. Para abordar estos objetivos se realizó un estudio clínico en pacientes con cáncer de mama, donde se caracterizó el perfil metabólico de diferentes compuestos fenólicos y sus metabolitos en TTM y TSM, plasma y orina de estas pacientes, tras consumir una mezcla de extractos vegetales. Además, se estudió en un modelo animal (ratas Sprague Dawley) la farmacocinética en plasma y tejido mamario de fenólicos y metabolitos derivados, tras el consumo de esta mezcla. El estudio clínico permitió identificar 27 metabolitos fenólicos y 6 metilxantinas en TTM de pacientes con cáncer de mama, siendo la mayoría de las formas moleculares detectadas en TTM, conjugados de Fase-II (glucurónidos y sulfatos). El estudio animal permitió conocer parámetros cinéticos en plasma y tejido mamario de los fenólicos y sus derivados metabólicos, y sirvió para identificar que el ayuno previo a la cirugía en pacientes puede subestimar cualitativa- y cuantitativamente la distribución de metabolitos fenólicos en tejido mamario. Los metabolitos que llegan al TTM no ejercieron efecto antiproliferativo, ni tampoco actividad estrogénica/antiestrogénica, a tiempos cortos de exposición en diferentes modelos celulares de cáncer de mama. Estudios posteriores revelaron que el metabolismo de Fase-II es crítico para dificultar/abolir la actividad biológica de los metabolitos. Sin embargo, resveratrol y sus metabolitos de Fase-II, detectados en TTM humano, sí ejercieron efecto quimiopreventivo a largo plazo, mediante la inducción de senescencia celular (dependiente de la ruta p53/p21) en la línea tumoral MCF-7 (p53-silvestre) pero no en MDA-MB-231 (p53-mutado). Esto último alienta a investigar el efecto quimiopreventivo de otros fenólicos detectados en TTM mediante la inducción de senescencia, lo que sería plausible con un consumo crónico de alimentos ricos en fenólicos. En general, esta Tesis ha contribuido a comprender qué compuestos fenólicos y metabolitos llegan al TTM en pacientes con cáncer de mama tras el consumo de alimentos vegetales, y qué posible papel podrían jugar estos compuestos frente al cáncer. Además, esta Tesis refuerza el concepto de "primero in vivo, luego in vitro", y establece una posible secuencia de estudios a seguir para caracterizar la actividad anticancerígena de componentes de la dieta en tejidos sistémicos.