Frutas como fuentes de moléculas bioactivas

Fruits as sources of bioactive molecules

Glicerio León-Méndez gleonm1@unicartagena.edu.co

Universitaria Rafael Núñez, Colombia

Tamara Crisostomo-Perez tamaraicp@hotmail.com

Universidad de Guadalajara, México

María Claudia Gonzalez-Fegali maria.gonzalez@curn.edu.co

Universitaria Rafael Núñez., México

Adriana Herrera-Barros aherrerab2@unicartagena.edu.co

Universidad de Cartagena., Colombia

Nerlis Pájaro-Castro nerlis.pajaro@unisucre.edu.co

Universidad de Sucre., Colombia

Deisy León-Méndez deisy.leon@curnvirtual.edu.co

Universitaria Rafael Núñez., Colombia

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En la actualidad el mundo posee una gran diversidad de ecosistemas y microclimas con una variada vegetación enriquecida con especies endémicas y diversidad genética muy alta. Lo cual aporta gran diversidad de plantas con frutas, las cuales poseen actividades biológicas de gran interés para llevar a cabo la investigación y el desarrollo de nuevos productos (Torrenegra y col., 2017). Dentro de los países con mayor diversidad de plantas se encuentra en primer lugar Brasil con 56.215 especies conocidas, seguido de Colombia donde se estiman hasta 41.000 especies, y en tercer lugar China con 32.200 (Coronado y col., 2015).

La importancia de las frutas yace en su aceptación debido a las características nutricionales y sensoriales que poseen, siendo fuente de nuevos compuestos bioactivos con potencial aplicación en la industria farmacéutica, cosmética, alimentaria y agropecuaria (Moreno, Ortiz, y Restrepo, 2014). Los compuestos bioactivos son conocidos como nutraceúticos, son aquellos compuestos esenciales y no esenciales que se producen en la naturaleza siendo parte de la cadena alimentaria (Biesalski y col., 2009a). A finales del siglo XX se presentaron avances importantes en el conocimiento sobre alimentación y nutrición así como en salud y enfermedad con base en la gran cantidad de estudios epidemiológicos, experimentales y estadísticos sobre la composición de los alimentos para determinar actividades biológicas. Todo ello contribuyó a la identificación de determinados componentes de la dieta (fitoquímicos) como factores potencialmente implicados en la prevención de procesos patológicos. Posteriormente varios autores han coincidido en la definición básica de los compuestos bioactivos como aquellos metabolitos secundarios no nutricionales de origen vegetal que son vitales para el mantenimiento de la salud humana (Patil y col., 2009; Batchu y col., 2013). De hecho, en la parte alimentaria se ha encontrado un elevado consumo de alimentos con compuestos antioxidantes que contribuyen a mejorar la salud, principalmente flavonoides, antocianinas y betainas, los cuales están directamente asociados con la prevención de enfermedades cardiovasculares, envejecimiento prematuro, carcinogénesis, aterosclerosis, entre otros (Torrenegra y col., 2016).

El uso de frutas implica una amplia forma de consumo. Son un pilar esencial en nuestra alimentación al aportar un alto valor nutrimental debido a su rico contenido en vitaminas, minerales y fibra en la dieta, por su sabor dulce, suelen ser utilizadas frecuentemente en comidas como postres, dulces o jugos (Hatamnia, Abbaspour y Darvishzadeh, 2014). Además de esto, algunas de ellas también se han usado como medicina tradicional por sus propiedades benéficas para el ser humano por más de 2000 años en países de Asia oriental (Lu y col., 2019). Hoy por hoy, el ser humano tiende a consumir frutas con gran aporte en nutrientes y compuestos multifuncionales, entre ellas las frutas tropicales (Moreno y col., 2014); y a pesar del acceso a medicamentos, el uso medicinal de frutas mediante té o infusiones sigue siendo un hábito común sobre todo en comunidades rurales y en poblaciones de edad avanzada para aprovechar sus compuestos activos.

Alrededor de 500 de las frutas son conocidas y el 10% de ellas tienen importancia comercial en la industria cosmética, alimentaria, farmacéutica y en la agricultura. La composición de las frutas puede variar considerablemente entre especies de plantas y variedades y dentro de la misma variedad de diferentes áreas geográficas.

En esta revisión bibliográfica se enumeran una gran variedad de frutas con actividad biológica reportada en la literatura. Se indican las frutas que poseen una gran variedad de compuestos bioactivos con propiedades farmacológicas, las cuales podrían ser empleadas para el desarrollo de nuevos fármacos.

En esta investigación se realizó una búsqueda exhaustiva en las bases de datos PubMed, Scopus, Google Scholar y Scielo para encontrar artículos que brindan un panorama de las diferentes actividades biológicas de las frutas y sus componentes. La búsqueda se llevó a cabo hasta julio de 2019, mediante minería de textos con el fin de detectar asociaciones con citas entre las frutas y diferentes actividades biológicas. Teniendo en cuenta las fechas de publicación y el país de origen. Para realizar la minería de datos se utilizaron las palabras claves reconocidas a través de revisiones de literatura utilizando varios motores en línea destinados a la minería, tales como GoPubmed (http://gopubmed.org/web/ gopubmed/), PubGraph (http://datamining.cs.ucla.edu/cgi-bin/pubgraph.cgi) y helioblast (http://helioblast.heliotext.com/). La información obtenida se organizó con el fin de identificar la actividad biológica reportada y la fruta responsable de la actividad.

Bioactividad de las frutas

Las frutas tienen una amplia aplicación en farmacología (Tabla 1), especialmente por sus propiedades antioxidantes ya que se encontró gran número de especies con estas cualidades (Donno y col., 2014; Lu y col., 2019; Mladenova y col., 2019; Orsini y col., 2019). Lo cual es de suma importancia debido a que nuestra primera línea de defensa es el control de la producción de radicales libres, mediante la regulación por diferentes rutas metabólicas. Sin embargo, aunque son relevantes para mantener la salud, el desbalance entre antioxidantes endógenos y radicales libres (estrés oxidativo) se asocia con diferentes enfermedades o con el envejecimiento humano (Coronado y col., 2015). Algunas frutas también presentan propiedades antimicrobianas in vitro contra bacterias patógenas (Martins, Arantes, Candeias, Tinoco y Cruz-Morais, 2014) o al inhibir la replicación de virus como el dengue (Wu y col., 2019a). También se les reporta actividad de anticoagulante mediante mecanismos de prolongación del tiempo de recalcificación del plasma, el tiempo de trombina, el tiempo de tromboplastina parcial activada y el tiempo de protrombina y la disminución del contenido de fibrinógeno (Zhou y col., 2019). En estudios recientes se demostró que la mora blanca induce en la arteria de rata una relajación dependiente del endotelio y estimuló en las células endoteliales la producción de óxido nítrico; y redujo la presión arterial media tanto en ratas normotensas como en hipertensas (Wang y col., 2019a), y actúa también como antiinflamatorio al inhibir mediadores y citoquinas involucradas en el proceso inflamatorio (Jung, Lee, Choi, Kim y Kim, 2019). Algunos de sus extractos y componentes bioactivos son agentes prometedores por sus propiedades antiproliferativas para células cancerígenas (Ramos-Silva y col., 2017; Sivamaruthi, Ramkumar, Archunan, Chaivasut y Suganthy, 2019) como en cáncer de colon (Wang y col., 2019b), carcinoma hepatocelular (Fekry, Ezzat, Salama, Alshehri y Al-Abd, 2019), cervicouterino (Ghanbari, Le Gresley, Naughton, Kuhnert, Sirbu y Ashrafi, 2019), de pulmón (Jalal y col., 2019), colorrectal (Chang y col., 2019), como prevención de quimioterapia en cáncer de esófago (Peiffer y col., 2014) y para células resistentes a fármacos (Saeed y col., 2019). Por otra parte, también se les atribuye actividad anti osteoporótica a través de la inhibición de la diferenciación de osteoclastos (Son, Lee, Lee, Lee y Oh, 2019). Tienen propiedades hepatoprotectoras contra radicales libres (Cho y col., 2019) y neuroprotectoras frente a la privación de oxígeno y glucosa (Hiep y col., 2019; Xu y col., 2019). Varias son reguladoras del metabolismo mediante efectos hipoglucemiantes al mejorar la sensibilidad a la insulina en ratones diabéticos, efectos hipolipemiantes y probióticos (Gharib y Kouhsari, 2019; Miranda-Osorio y col., 2016; Wu y col., 2019b). Así como efectos cicatrizantes al mejorar las propiedades regenerativas de las células madre estromales (Ghensi y col., 2019).

Tabla 1. Actividades biológicas reportadas para extractos de frutas.

Tabla 1
Actividades biológicas reportadas para extractos de frutas

Fuente: Elaboración propia

Teniendo en cuenta que los extractos que se usan de las frutas son mezclas complejas de muchas moléculas, es importante establecer si las actividades biológicas identificadas en ellas se deben a un solo componente o a varias de ellos, es decir, si sus efectos biológicos son el resultado de una sinergia de todas las moléculas o si reflejan sólo las moléculas principales presentes. Los estudios encontrados en la literatura generalmente no responden a esta pregunta. En general, se encuentra que los componentes principales reflejan bastante bien las características biológicas de las frutas de los que fueron aislados, y sus efectos dependen sólo de su concentración cuando cada componente se analiza de forma independiente o en algunos casos de la mezcla. Por lo tanto, es posible que la actividad de los componentes principales sea modulada por otras moléculas que se encuentran en menor concentración. En este sentido, con fines biológicos, es más informativo estudiar un extracto frutal en su totalidad en lugar de algunos de sus componentes porque el concepto de sinergia parece ser más significativo (Mladenova y col., 2019).

En la búsqueda realizada utilizando la palabra clave “Frutas”, se observaron 249.352 artículos hasta 2019. Se observó un incremento progresivo en el número de artículos publicados en cada año, siendo 17.479 en el año 2018. Las revistas que más artículos han publicado relacionados con la actividad biológica son: Química Alimentaria, Revista de Cromatografía A, Cultivos y Productos Industriales y Fitoquímica. Cuando la búsqueda se llevó a cabo utilizando las palabras clave “frutas” y “actividad biológica”, se encontraron 50.040 artículos publicados hasta 2019.

En la Tabla 2 se muestra el nombre de varias plantas que presentan frutos que han sido reportados con cierta actividad biológica en todo el mundo.

Tabla 2. Extractos de Frutas reportados con alguna actividad biológica

Tabla 2
Extractos de Frutas reportados con alguna actividad biológica

Fuente: Elaboración propia

Fuente: Elaboración propia

Consideraciones generales

La revisión bibliográfica realizada nos permite inferir que las frutas son una fuente importante y rica de moléculas bioactivas, que se pueden utilizar en diferentes campos de las ciencias farmacéuticas. De hecho, muchos de estos estudios se centran en la evaluación del perfil fitoquímico de una fruta en particular. La principal actividad biológica atribuible a frutas es la actividad antioxidante, de acuerdo con las cifras que se reportan en la base de datos de Scopus, hay 20.3208 artículos relacionados a esa propiedad. La segunda actividad biológica que más se ha notificado para las frutas es la actividad anticancerígena con 12.776, seguida de la actividad antimicrobiana con 10.172, y las actividades menos reportadas son funciones antidiabético, hepatoprotector, anticonvulsivo, antimutagénico, antipirético, acaricida, analgésico, antiinflamatoria.

Lo anterior indica el gran potencial de las frutas como fuentes de moléculas bioactivas, considerando además la compleja composición química de estos productos naturales, y la interacción de estos para tener una cierta actividad. Así que el mecanismo de acción es difícil de entender y en algunos casos no está completamente aclarado. Se han reportado que algunos extractos de frutas tienen múltiples efectos que actúan de forma sinérgica en parámetros fisiológicos y en el metabolismo en modelos in vivo, sin embargo, los mecanismos de acción que intervienen en esta respuesta fisiológica no están bien establecidos y se sugieren basado en literatura las acciones que podrían estar involucradas (Rodríguez-Méndez y col., 2018). Un ejemplo de ello es el uso del extracto de las frutas en padecimientos como el síndrome metabólico donde mediante diferentes mecanismos de acción que a menudo presentan relaciones sinérgicas mutuas, pueden ser eficaces para prevenir el desarrollo de las enfermedades asociadas (Usharani, Merugu y Nutalapati, 2019). La revisión de los efectos de los extractos de frutas en diversos modelos deja claro que son útiles por su amplia gama de aplicaciones, sin embargo, el verdadero reto es identificar si una determinada acción es causada por componentes individuales o por la mezcla de ellos, así como para dilucidar su mecanismo de acción e interacciones y contraindicaciones en su uso.

En resumen, las frutas son una excelente fuente de metabolitos con una amplia gama de moléculas bioactivas que se pueden utilizar en diferentes áreas de nuestras vidas, ya que se ha demostrado que son seguras para los seres humanos y el medio ambiente.

Descargos de responsabilidad

Todos los autores realizaron aportes significativos al documento y quienes están de acuerdo son su publicación y manifiestan que no existen conflictos de interés en este estudio.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Universidad de Cartagena y a la Corporación Universitaria Rafael Núñez e igualmente a la Universidad de Sucre, por facilitar espacio, recursos y tiempo de los investigadores.