Antioxidantes de Origen Vegetal

por , para Ciencia Hoy el . Publicado en Número 44.

Desde tiempos inmemoriales, los vegetales contituyeron una de las más importantes fuentes de medicamentos. La farmacología tradicional de muchos grupos étnicos, como los pueblos amazónicos, proporciona indicios a la ciencia moderna de cómo encontrar nuevos compuestos medicinales. Entre estos se encuentran los antioxidantes, que neutralizan a los radicales libres, especies químicas muy reactivas que han sido vinculadas con varias enfermedades.

Los vegetales son fuente de nuevos y más eficientes antioxindantes, a los que la farmacología puede recurrir para neutralizar los radicales libres, producidos por las células y que han sido vinculados a diversas enfermedades.

En los últimos años se ha registrado gran interés por los radicales libres y la función que cumplen en el organismo. Se define como radical libre a cualquier especie química -con existencia propia- que contenga electrones desapareados en los orbitales que participan de las uniones químicas. Según la teoría atómica actual, un orbital es la región del espacio alrededor del núcleo atómico donde es mayor la probabilidad de que se encuentre un electrón. Así, cuando un orbital contiene un único electrón, se dice que ese electrón está desapareado. Los radicales libres pueden ser formados tanto por la pérdida como por la ganancia de un electrón. En el primer caso se trata de una oxidación y en el segundo, de una reducción. También se forman radicales cuando se rompe la unión covalente entre dos átomos, de modo que los dos electrones que son compartidos por la unión se separan, y queda uno en cada átomo. Sea cual fuere el mecanismo de la formación de un radical, el electrón en más o en menos desestabiliza al átomo, ya que aumenta su contenido energético y lo torna muy reactivo. Como su tendencia espontánea es volver al estado de menor energía, cediendo o recibiendo electrones, reacciona rápidamente con otros átomos o moléculas que se encuentren cerca. Uno de los radicales libres que se producen normalmente en los seres vivos es el 02, denominado radical superóxido , que consiste en una molécula de oxigeno que ha adquirido un electrón adicional, según la reacción:

02 + e 02 radical superóxido

Este radical libre es uno de los productos finales de la respiración celular, la cual tiene lugar en las mitocondrias, corpúsculos que se encuentran en el interior de las células. Durante dicha respiración, la mayor parte del oxígeno que llega a las mitocondrias es completamente reducido -es decir que adquiere electrones- y se transforma en agua. Sin embargo, aproximadamente un 5% del oxígeno se reduce sólo parcialmente, con la consecuente producción del radical superóxido. Esta especie activa puede, a su vez, originar otros radicales libres, de acuerdo con las reacciones siguientes:

02 + H+ H02 radical hidroperóxido
202 + 2H+ H202 + perióxido de hidrógeno (agua oxigenada)
H202 + metal n+ HO + HO + metal (n+1)+ radicales hidroxilo

Hojas de Ginko (Ginko biloba L.) cuyos extractos poseen diversas propiedades terapéuticas.

Hojas de Ginko (Ginko biloba L.)
cuyos extractos poseen diversas propiedades terapéuticas.

Los radicales libres son extremadamente inestables y de corta vida (duran millonésimas de segundo). Cualquier molécula que se encuentre en su vecindad inmediata se verá afectada y se transformará, a su vez, en un radical libre, lo que desata una reacción en cadena. Cuando tales especies activas se producen en la membrana celular, predomina la reacción en cadena de la Iipoperoxidación, proceso por el cual se oxidan -o sea, ceden sus electrones a los radicales- las moléculas de ácidos grasos, principales componentes de las membranas celulares (ver "Navegando por los canales", en CIENCIA HOY 37: 12-23, 1997), con el consecuente daño a estas. El proceso de lipoperoxidación es una reacción autocatalítica: una vez comenzada, se mantiene a sí misma. Los productos finales de esta reacción -aldehídos, etano, pentano, cetonas, etc.- también contribuyen al efecto tóxico producido. En determinadas circunstancias, la producción de radicales libres puede aumentar en forma descontrolada, situación conocida con el nombre de estrés oxidativo. El concepto expresa la existencia de un desequilibrio entre las velocidades de producción y de destrucción de las moléculas tóxicas que da lugar a un aumento en la concentración celular de los radicales libres. La evolución ha hecho que las células dispongan de mecanismos de protección del efecto nocivo de los radicales libres basado en un complejo mecanismo de defensa constituido por los agentes antioxidantes.

Estos pueden ser mecanismos enzimáticos, llamados antioxidantes endógenos -que incluyen a las enzimas superóxidodismutasa, catalasa, glutatión peroxidasa, glutatión y la coenzima Q-o los antioxidantes exógenos, que ingresan al organismo por la vía de los alimentos. Cuando llegan a las células, se depositan en sus membranas y las protegen de la lipoperoxidación. Tal es el caso de las vitaminas E y C y del -caroteno (véanse las respectivas fórmulas químicas en el recuadro "Estructura de algunos productos naturales con actividad antioxidante"). A diferencia de los antioxidantes enzimáticos, estos otros reaccionan con los radicales libres y modifican su estructura, es decir, los "capturan" o neutralizan, y se oxidan en el proceso. Finalmente, algunos metales, como selenio, cobre, zinc y magnesio, que en ocasiones forman parte de la estructura molecular de las enzimas antioxidantes, también son fundamentales en este mecanismo de protección celular.

Recientemente se han acumulado evidencias que sugieren la existencia de una relación entre el estrés oxidativo y el origen de numerosas enfermedades. Por ejemplo, las células fagocíticas del sistema inmune -neutrófilos, monocitos, macrófagos y eosinófilos- que defienden al organismo contra la agresión de agentes extraños, producen grandes cantidades de radicales libres como parte del mecanismo que les permite destruir dichos agentes. Aunque esto constituye una defensa esencial contra la infección, hay enfermedades -tales como la artritis reumatoidea- que se producen por exceso de activación fagocitaria y el consecuente daño a los tejidos.

El ácido desoxirribonucleico (ADN), principal componente de los cromosomas y depositario de la información genética de la célula, también constituye uno de los mayores blancos de los radicales libres. Las mutaciones resultantes del daño producido por estos al ADN podrían conducir, en última instancia, a la pérdida del control de la división celular con la consiguiente formación de tumores.

Existen, además, otras patologías en cuya generación podrían participar efectos de los radicales libres. Entre ellas se han considerado, por ejemplo, las enfermedades degenerativas del sistema nervioso (enfermedades de Alzheimer, de Parkinson y de Hodgkin); cataratas; arteriosclerosis; adicciones (tabaquismo y alcoholismo); el daño tóxico agudo del hígado, el proceso de isquemia y reperfusión que ocurre cuando un tejido sufre una interrupción transitoria del aporte sanguíneo, seguida por su restauración parcial o total como es el caso en los infartos del miocardio, en los transplantes de órganos, cirugía cardiaca, etc.) y agresiones físicas o químicas -por ejemplo, por radiaciones o contaminación ambiental-.

Todas estas situaciones significan la presencia de un estado de estrés oxidativo, que puede ser tanto causa como consecuencia de la patología en cuestión.

Hay evidencias experimentales que apoyan la idea de que los antioxidantes exógenos tienen eficacia terapéutica. Estudios epidemiológicos realizados en los EE.UU. indican que la incidencia de ciertas formas de cáncer y de enfermedades cardiovasculares es menor en poblaciones cuyo consumo de vitaminas C, E y ~ caroteno está por encima del promedio. También se ha determinado que la administración de dimetilsulfóxido (un antioxidante sintético) y de manitol a pacientes operados producen un aumento significativo del consumo de oxigeno por los tejidos afectados, gracias a la propensión a atrapar radicales libres que tienen esos compuestos.

El consumo de alimentos con propiedades antioxidantes origina un incremento del nivel de compuestos con tales propiedades en el plasma sanguíneo. Ello podría explicar la llamada paradoja francesa, que consiste en la baja incidencia de enfermedades coronarias entre los franceses, a pesar de su importante consumo de ácidos grasos. La posible razón es que los vinos franceses son ricos en substancias conocidas como polifenoles, de reconocido poder antioxidante. Asimismo, investigaciones llevadas a cabo en el Japón y la China sugieren que el consumo habitual de té (Camellia sinensis) podría disminuir el riesgo de padecer enfermedades coronarias y algunas formas de cáncer, gracias a la presencia de las mismas substancias en las hojas de té. De la misma manera, en diversos estudios clínicos se han demostrado las propiedades antioxidantes de algunos aditivos alimenticios de origen vegetal que contienen ginkgo (Ginkgo biloba), ajo (Allium sativum) y ginseng (Panax ginseng).

Niña ese´eja, habitante del río Tambopata, en Madre de Dios, Amazonia peruana. Pertenece a un grupo étnico cuyos conocimientos botánico-medicinales tradicionales proporcionan útiles indicios a la farmacología científica moderna.

Niña ese´eja, habitante del río Tambopata, en Madre de Dios, Amazonia peruana. Pertenece a un grupo étnico cuyos conocimientos botánico-medicinales tradicionales proporcionan útiles indicios a la farmacología científica moderna.

La búsqueda de nuevos antioxidantes naturales podría llevar a identificar y aislar estructuras químicas con efectos terapéuticos mayores que las conocidas, o que operen por mecanismos novedosos. El descubrimiento de que ciertos antioxidantes conocidos se encuentran en especies vegetales en las que se ignoraba su presencia, incrementaría el valor económico de tales plantas y podría convertirlas en alternativas más viables que las actuales para obtener los compuestos. Ello daría mayor justificación a los esfuerzos por conservar no sólo a las plantas sino a los ecosistemas a los que pertenecen (ver "Cómo se descubre o inventa un medicamento", CIENCIA HOY 34: 32-43, 1996).

C. Desmarchelier

C. Desmarchelier

Catedra de Biotecnologia y Microbiología Industrial. Facultad de Farmacia y Bioquimica (UBA)
G. Ciccia

G. Ciccia

Catedra de Biotecnologia y Microbiología Industrial. Facultad de Farmacia y Bioquimica (UBA)