Fitoalexinas
Antimicrobianos en las plantas
¿Medicamentos en los humanos?


Fitoalexinas
Antimicrobianos en las plantas
¿Medicamentos en los humanos?
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Las plantas son organismos imposibilitados para desplazarse cuando son atacados por herbívoros; además, no tienen un sistema inmune complejo que les brinde defensa ante bacterias, hongos y virus, como ocurre en los animales.
     A causa de su forma de vida se han adaptado a su medio ambiente, sirviéndose de la diversificación de su metabolismo, produciendo una gran cantidad y diversidad de compuestos químicos con propiedades farmacológicas, los cuales, por su origen vegetal, han sido llamados fitoquímicos.

Podemos dividir el metabolismo general de las plantas en primario y secundario; el primero es utilizado por ellas para sintetizar compuestos químicos (metabolitos, por ser resultado del metabolismo del organismo) esenciales como azúcares, ácidos grasos y ácidos nucleicos. El segundo incluye todos los compuestos químicos que producen, como resultado de la respuesta al estrés ambiental.
     Los compuestos químicos derivados del metabolismo secundario de las plantas son conocidos como metabolitos secundarios;* su producción es muy abundante y variada, lo que queda de manifiesto con los más de 50 mil compuestos reportados como pertenecientes a diferentes grupos químicos.
     Dentro de los metabolitos secundarios se encuentran las fitoalexinas, que son producidas por todas las plantas y las utilizan como antimicrobianos para defenderse de los patógenos que les pueden provocar enfermedades. A pesar de su importancia, se conocen muy pocas fitoalexinas, y de ellas, sólo una mínima cantidad se ha estudiado con cierto detalle para conocer su papel biológico.
     El término fitoalexina (del griego phyton, planta y alexin, defender) fue propuesto, en 1940, por los investigadores Müller y Börger, como resultado de sus investigaciones sobre la respuesta de la papa ante la infección causada por patógenos.
     La función antimicrobiana de las fitoalexinas en las plantas tiene un alto potencial farmacológico, función que estos compuestos podrían desempeñar en nosotros, puesto que también somos atacados por diferentes tipos de patógenos.
     Desafortunadamente, de la inmensa lista de plantas conocidas (más de 300,000 especies), sólo una pequeñísima cantidad ha sido explorada con un enfoque antimicrobiano; de ahí la importancia de la búsqueda —o investigación— de compuestos químicos y el análisis de uso potencial como fármacos. Si bien se ha reportado la presencia de fitoalexinas en productos vegetales de consumo cotidiano, como chile, papa, cebolla y col, entre otros, no se conoce con precisión su función en las plantas, menos aún su efecto sobre la salud humana.

Algunas fitoalexinas han demostrado tener efecto sobre nuestra salud, por lo cual han sido objeto de estudio recientemente. Aquí analizaremos brevemente lo que se conoce sobre dos tipos de fitoalexinas, las cuales son, quizá, las más estudiadas en relación con su efecto sobre nuestra salud: el resveratrol y los flavonoides.
     El resveratrol se encuentra en un gran número de plantas, incluyendo la de la uva (Vitis vinífera), cuya producción se concentra en hojas, flores y frutos que nos proveen, por supuesto, las uvas, las pasas y el vino. Fue descrito, por primera vez, en 1940, como constituyente de la raíz del lirio blanco (Veratrum grandiflorum), y a su consumo se atribuyen efectos positivos sobre la salud humana, incluyendo la reducción del riesgo de contraer enfermedades cardiacas y cáncer, entre otras.
     De los efectos de protección en contra de enfermedades cardiovasculares del resveratrol nació lo que se conoce como la paradoja francesa, que parte del reporte de una baja incidencia de enfermedades cardiacas en personas con una dieta alta en grasa, pero que incluyen un consumo moderado y constante de vino tinto. Desde entonces, esta molécula ha recibido mucha atención en medicina.
     Las propiedades cardioprotectivas del resveratrol están parcialmente relacionadas con su actividad antioxidante, puesto que participa en la eliminación de moléculas tóxicas que producen daño celular, retrasando así el proceso de ateroesclerosis. También se ha demostrado que el resveratrol incrementa la dilatación de la arteria bronquial, por lo que mejora la presión sanguínea, así como la absorción de la glucosa, un proceso importante en el desarrollo de la diabetes y en el metabolismo de las grasas.
     Finalmente, parece que actúa como un agente quimioprotectivo en el proceso de desarrollo de cáncer. Todos estos atributos positivos sobre la salud han propiciado que su consumo se difunda ampliamente, a tal grado que se puede encontrar con facilidad en tiendas naturistas o centros comerciales, en forma de comprimidos, como complemento alimenticio.

Éstos son muy abundantes en frutas y vegetales, y parecen ser la causa de algunos efectos benéficos sobre la salud. El té, las cebollas, las manzanas y el chocolate oscuro son, particularmente, ricos en flavonoides.
     Conforman una clase muy diversa de compuestos naturales, pues, hasta la fecha se han aislado más de 4,000 tipos diferentes; forman parte de los pigmentos de las plantas y las protegen de la luz ultavioleta.
     Las leguminosas como el frijol, el chícharo, las lentejas y el frijol soya son también una fuente muy rica en flavonoides. A ello se debe que estos alimentos estén siendo ampliamente estudiados, pues hay interés en el efecto que éstos pudieran tener sobre nuestra salud.
     En el grupo de los flavonoides se encuentran los compuestos conocidos como fitoestrógenos; denominados así porque simulan la acción de las hormonas del tipo de los estrógenos; sin embargo, su consumo en humanos (o tal vez deberíamos decir humanas) inhibe la proliferación del cáncer mamario, cuyo desarrollo está relacionado con la acción de los estrógenos.
     Los estrógenos son hormonas femeninas que se producen en los ovarios e inducen fenómenos de multiplicación celular sobre los órganos, principalmente, en endometrio, ** mama y el mismo ovario, lo que puede conducir a la formación de tumores. De igual manera, influyen en la reducción del colesterol y previenen la pérdida de hueso.

El té, las cebollas, las manzanas y el chocolate oscuro son, particularmente, ricos en flavonoides.

El interés en el uso de fitoquímicos para el tratamiento de infecciones microbianas se incrementó a finales de los años noventa pasados, cuando se disparó, de manera excesiva e inapropiada, la ingesta de los antibióticos convencionales, provocando así la resistencia de los microbios.
     Si bien, al ingerir vegetales, consumimos una gran cantidad de fitoquímicos presentes en sus tejidos, la porción de fitoalexinas que contienen es muy baja, porque éstas se producen en cantidades importantes sólo cuando la planta es sometida a infección por un patógeno. En tal sentido, si se quisiera incrementar sus niveles, sería necesario desarrollar procedimientos para aumentar su acumulación en las plantas.
     Actualmente, el trabajo de investigación está enfocado, en gran medida, a analizar en qué plantas se encuentran las fitoalexinas, además de descubrir cómo podrían actuar biológicamente sobre los patógenos y cómo obtener grandes cantidades; éste es un reto.
     Hasta ahora, los fitoquímicos no se han usado como antibióticos, porque no son reconocidos como agentes terapéuticos por la comunidad médica; aunque hay algunos que ya se comercializan, como el resveratrol y los flavonoides, pero más por sus propiedades como antioxidantes que como antimicrobianos. Quizá porque las concentraciones requeridas para su actividad son muy altas y tienen una débil actividad biológica, en comparación con los antimicrobianos convencionales, los cuales tienen una potencia hasta mil veces mayor que los fitoquímicos. 
     Otro problema para extender su uso es la variabilidad de procedimientos utilizados en su extracción, la cual debe estandarizarse con el fin de obtener antimicrobianos cuya aplicación pueda ser confiable. Además, la producción de fitoquímicos varía con la edad de la planta, la estación del año o su sitio de producción, ya que algunas plantas acumulan estos compuestos de manera diferencial en hojas, flores, frutos o raíces.
     Normalmente, las compañías prefieren antibacterianos de origen microbiano, los cuales son altamente eficientes y permiten una rápida recuperación económica por su extracción, su síntesis o su purificación; sin embargo, una clara desventaja de los antibióticos de origen microbiano es el rápido desarrollo de resistencia por parte de los patógenos.
     En este sentido, los fitoquímicos tienen otros efectos benéficos sobre la prevención o control de las enfermedades, tales como el poder actuar también como antivirales, antifungales o citotóxicos —en contra de células cancerígenas—, lo que aumenta sus efectos potenciales sobre la salud en general.

Si bien todavía falta tiempo para poder utilizar las fitoalexinas como antimicrobianos de uso farmacológico, las investigaciones actuales nos permiten, por el momento, conocer que existe una gran diversidad de estructuras químicas que las plantas utilizan como compuestos antimicrobianos, de los cuales una inmensa cantidad aún es desconocida, pero podría ser una rica fuente de formas químicas que, en el laboratorio, fuesen utilizadas en el futuro para la síntesis de algunos tipos de antibióticos de origen vegetal diferentes a los actuales.
     Finalmente, es muy probable que el interés creciente en estos compuestos, así como el avance en la investigación sobre su uso médico-científico nos permitan utilizar estos recursos naturales como antimicrobianos en un futuro no muy distante. 

  • Aoki, T, T. Akashi, S. Ayabe (2000). “Flavonoids of Leguminous Plants: Structure, Biological Activity, and Biosynthesis”. Journal of Plant Reseach. 113:475-488.
  • Cimmino A. Andolfi, M. Abouzeid, A. Evidente (2013). “Polyphenols as Fungal Phytotoxins, Seed Germination Stimulants and Phytoalexins”. Phytochemistry Reviews. 12:653–672 .
  • Simoes, M., R. N. Bennett, E. A. S. Rosa (2009). “Understanding Antimicrobial Activities of Phytochemicals Against Multidrug Resistant Bacteria and Biofilms”. Natural Product Reports. 26:746–757.
  • Wink, M. (2013). “Evolution of Secondary Metabolites in Legumes (Fabaceae)”. South African Journal of Botany. 89:164–175.
Ernesto García Pineda

Es Doctor en Biotecnología de Plantas por el Departamento de Ingeniería Genética, Cinvestav-IPN, Unidad Irapuato. Actualmente se desempeña como Profesor - Investigador Titular, en el área de Mecanismos de defensa en plantas, en el Instituto de Investigaciones Químico Biológicas-UMSNH. Ha publicado 36 artículos en revistas nacionales e internacionales.
C. e.: egpineda@umich.mx

Elda Castro Mercado

Es Maestra en Ciencias en Biología Experimental por el Instituto de Investigaciones Químico Biológicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Ha presentado sus trabajos de investigación en congresos nacionales e internacionales y, además, ha publicado 20 artículos en revistas nacionales e internacionales.

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