Lactonas en plantas y suplementos: tipos, propiedades y perspectivas médicas
Al igual que en nuestro organismo circulan multitud de sustancias beneficiosas para la salud, lo mismo ocurre con las plantas. Muchos de los componentes de las plantas tienen un efecto positivo no sólo sobre ellas mismas, sino también sobre nosotros cuando las consumimos. Ingredientes como los polifenoles, los flavonoides, los alcaloides y los esteroles son bien conocidos. De las lactonas se habla menos, pero esto no debe restar mérito a sus propiedades. Hace tiempo que los científicos se inspiran en las lactonas para desarrollar nuevos medicamentos que ayuden a los pacientes con muchas dolencias. También en algunos suplementos muy populares, como el Ginkgo biloba o la Ashwagandha, encontramos lactonas, que son responsables de sus efectos beneficiosos para la salud. En este artículo hablaremos de los tipos de lactonas que se encuentran en la naturaleza, dónde aparecen y de qué son responsables, así como de lo que podemos esperar de ellas en el futuro. ¡Lea hasta el final!
- ¿Qué son las lactonas? Definición y propiedades
- Ejemplos de lactonas naturales que se utilizan en suplementos dietéticos
- División y clasificación de las lactonas
- Aplicaciones industriales de las lactonas
- Resumen
¿Qué son las lactonas? Definición y propiedades
Las lactonas son compuestos biológicamente activos que se encuentran en muchas plantas, pero también en hongos, bacterias, esponjas marinas y otros organismos. Muchas de ellas son sustancias aromáticas que imparten olor y a veces sabor a las plantas. Sin embargo, no son tan pequeñas y volátiles como las sustancias contenidas en los aceites esenciales. En ellos, sólo se pueden contener pequeñas cantidades de lactonas, ya que su masa es demasiado grande para pasar eficazmente durante la destilación. En cambio, se puede disfrutar del aroma de las lactonas eligiendo absolutos (por ejemplo, jazmín) o aceites esenciales prensados (por ejemplo, bergamota) en lugar de destilados.
Químicamente, pueden clasificarse como ésteres cíclicos intramoleculares de hidroxiácidos con diferentes tamaños de anillo[1]. Debido a la estabilidad de la estructura del anillo , las γ- y δ-lactonas con anillos de cinco y seis miembros son las más comunes. Las letras griegas sólo se utilizan para denotar el tamaño del anillo de la lactona. Así, por ejemplo, todas las γ-lactonas tienen anillos de cinco miembros y todas las ε-lactonas tienen anillos de siete miembros.
Los compuestos con un fragmento de lactona pueden tener esqueletos de carbono completamente diferentes y pueden asignarse a distintas clases de compuestos, como las lactonas sesquiterpénicas, las cumarinas o las lactonas esqueléticas esteroideas.
Los esqueletos químicos son sucesivamente α-, β-, γ-, δ-lactonas.
Los compuestos más pequeños de esta clase son las α-, β-, γ-, δ- y ω-lactonas. Contienen anillos de 3, 4, 5, 6 y 7 miembros, respectivamente. La gran estabilidad de los anillos de lactona define la amplia presencia de γ- y δ- lactonas en la naturaleza. Se calcula que hay más de 3.000 γ-lactonas en la naturaleza. Las α-lactonas, en cambio, sólo pueden obtenerse sintéticamente[2].
Esta diversidad hace que se trate de un grupo sumamente interesante que presenta una serie de importantes propiedades químicas y biológicas[1]. Entre estas actividades, las más mencionadas son:
- citotóxicas,
- antiinflamatorias,
- antipalúdicas,
- antiviral,
- antimicrobiana.
Las lactonas y sus derivados se consideran candidatos a llenar el vacío farmacológico creado por la propagación de bacterias patógenas resistentes a los antibióticos convencionales. Al hacerlo, cabe mencionar que las lactonas existen desde hace mucho tiempo en medicina. Por ejemplo, el antibiótico eritromicina tiene un anillo de lactona de 14 miembros, además de otros grupos funcionales.
Ejemplos de lactonas naturales que se utilizan en suplementos dietéticos
Empecemos con la información práctica, es decir, qué lactonas puede tomar en forma de suplementos dietéticos para mejorar realmente su salud. Más adelante conocerá la clasificación y los detalles químicos.
Lactonas terpénicas
Los extractos de Ginkgo biloba son una de las principales fuentes de lactonas en forma de suplementos. Los extractos estándar están estandarizados para contener un 6% de lactonas terpénicas. Estas lactonas están formadas por bilobalida y ginkgólidos, las principales sustancias activas del ginkgo, responsables de la mayoría de sus propiedades saludables[3]. Los ginkgólidos son lactonas diterpénicas, mientras que el bilobálido es una lactona triterpénica (más concretamente, una trilactona sesquiterpénica). En el conjunto total de lactonas, los ginkgólidos representan el 3,1 % y los bilobálidos el 2,9 %.
Vitanólidos
Se trata del principal grupo de sustancias activas de la famosa planta adaptógena Vitania sluggishis, conocida como Ashwagandha. Su principal dominio es la acción adaptógena, es decir, el aumento de la resistencia a las condiciones estresantes. Sin embargo, el espectro de actividades beneficiosas para la salud es mucho más amplio.
Los vitanólidos son un grupo de triterpenoides lactónicos naturales[4]. Las propiedades beneficiosas para la salud de las lactonas de la Ashwagandha son tan valiosas que se están realizando numerosos intentos para sintetizarlas y crear derivados con un potencial aún mayor.
Artemisinina
La artemisinina es una lactona sesquiterpénica aislada de la artemisa(Artemisia annua). Se utiliza en suplementos para reforzar el sistema inmunitario y como agente antiinflamatorio.
Según los estudios, la artemisinina es eficaz contra las cepas resistentes a los fármacos y las cepas cerebrales de Plasmodium falciparum que causan la malaria[5].
La familia de las plantas aster contiene muchas más lactonas sesquiterpénicas diferentes, especialmente en las especies del género Artemisia [6], y no sólo la artemisinina. La actividad antimicrobiana de los sesquiterpenos puede estar relacionada con los cambios en la síntesis de proteínas, la alteración de la permeabilidad celular o la interacción con los fosfolípidos de la pared celular que alteran la integridad de la membrana[1].
Ecdisterpenos
Plantas como Ajuga turkestanica, Leuzea carthamoides o Spinacia oleracea (es decir, la espinaca común) contienen ecdisteroides, que tienen una estructura de lactona. Algunos ejemplos son la ajugalactona o la cartamosterona[7].
Fuente gráfica - doi: 10.1016/B978-0-444-63473-3.00005-8.
Kavalactonas
Son las sustancias activas contenidas en la pimienta de metistina, o kava kava. Lamentablemente, en Polonia no está autorizado el uso de kava kava en productos alimenticios, pero en EE.UU., por ejemplo, se pueden comprar extractos de kava kava en cápsulas con kavalactonas estandarizadas[8]. Hay muchas sustancias diferentes entre ellas, pero 6 se enumeran como las principales - sus esqueletos se muestran en el siguiente gráfico.
Fuente del gráfico - doi: 10.3390/nu12103044
Monacolina K
Químicamente, la monacolina K tiene una estructura de lactona, que contiene un anillo de éster. Su acción es análoga a la de las estatinas sintéticas y, cuando se convierte en su forma ácida activa, se convierte en un inhibidor de la enzima responsable de la síntesis del colesterol en el organismo (es un inhibidor de la HMG-CoA reductasa)[9]. El panel de la EFSA consideró que la monacolina K en forma de lactona es idéntica a la lowastatina, el principio activo de varios medicamentos aprobados para el tratamiento de la hipercolesterolemia en la UE. Por este motivo, la normativa ha limitado la ingesta diaria permitida de monacolina K procedente de suplementos a dosis inferiores a 3 mg.
División y clasificación de las lactonas
Trataremos brevemente los grupos más numerosos y comunes de lactonas.
[esta sección es un poco aburrida, pero la breve información química incluida, y hay una fuerte saturación de palabras clave características aquí; yo lo haría en forma de acordeón desplegable, como se hacen las secciones faq].
γ-lactonas
Son lactonas de 5 miembros. Las γ-lactonas están presentes en la estructura de varios productos naturales, como la butirolactona γ-saturada y los butenólidos α-β-insaturados. Los butenólidos presentan propiedades biológicas fascinantes, por ejemplo[2]:
- 3-metil-2H-furo[2,3-c]piran-2-ona muestra una fuerte actividad herbicida,
- el flupiradifurón es un insecticida eficaz,
- el rubrolidio M y la basidalina presentan propiedades anticancerígenas,
- la 5-octilfurano-2(5H)-ona muestra actividad antiincrustante.
Los butenólidos y las butirolactonas también son conocidos por su olor característico, que los hace muy utilizados en la industria alimentaria y de perfumería.
δ-lactonas
Lactonas de 6 miembros. Tienen una amplia representación en la naturaleza. Al igual que las γ-lactonas, las δ-lactonas pueden dividirse en lactonas saturadas y α-β-insaturadas, siendo estas últimas las más comunes. El fragmento δ-lactona es común en varios compuestos naturales con diversas actividades biológicas[2], tales como:
- Inhibición de la proteasa del VIH,
- inducción de la apoptosis (goniotalamina y rasfonina),
- actividad antileucémica (dictiopirona C),
- anticancerígena (pironetina),
- leishmanicida,
- tripanicida,
- antifúngica (argentilactona),
- antimicrobiana,
- antiinflamatorio.
Lactonas de tamaño medio
Estas lactonas contienen anillos de 8 a 11 miembros. Las decalactonas de 10 miembros son las más abundantes en la naturaleza. De las lactonas naturales de 8 miembros, se distinguen las octalactonas A y B. Presentan una actividad citotóxica potencial contra las células de melanoma y de tumores colorrectales. Los cefalosporólidos y las solandelactonas son otros ejemplos de lactonas naturales de 8 miembros[2].
Las oxilipinas, la halicolactona, la neohalicolactona y los topsentólidos son algunos representantes de las lactonas de 9 miembros. Siete topsentólidos (A1, A2, B1, B2, B3, C1 y C2) mostraron una actividad citotóxica moderada contra líneas celulares de cáncer humano. Las dilactonas antimicina son conocidas por sus propiedades antibióticas y antifúngicas y su capacidad para inducir la apoptosis de las células cancerosas. Las decalactonas, o nonanólidos, son las lactonas naturales de tamaño medio mejor estudiadas y presentan diversas propiedades biológicas. La decaestrina se distingue por su efecto inhibidor de la biosíntesis del colesterol.
Ftalidas
Los ftaluros son moléculas bicíclicas formadas por la combinación de una γ-lactona y un anillo bencénico. Son importantes moléculas orgánicas producidas por varios géneros de plantas de la familia Apiaceae. Estos compuestos también se encuentran en las Asteraceae, Acanthaceae, Amaranthaceae y Magnoliaceae.
Esta clase de compuestos ha sido estudiada desde el siglo XVIII, y existen numerosos informes en la literatura sobre sus diversos usos etnobotánicos y actividades biológicas. Por ejemplo
- La (S)-3-n-butilftalida se comercializa como fármaco anticonvulsivo para el tratamiento de la isquemia cerebral,
- la isopestacina tiene propiedades antifúngicas y antioxidantes,
- la fuscinarina tiene efectos antiamnésicos,
- (±)-concentricolide tiene actividad antiviral.
Los ftaluros también presentan propiedades antimicrobianas, antiagregantes plaquetarias y analgésicas.
Cumarinas
Son metabolitos secundarios de plantas y hongos. Estos compuestos heterocíclicos contienen un anillo bencénico unido a una α-pirona. Llaman la atención por sus efectos antivíricos, anticancerígenos, preventivos del Alzheimer, antidepresivos, antibióticos (armillarina), antiinflamatorios (escopoletina) y anticoagulantes (warfarina y dicumarol).
Las cumarinas se utilizan ampliamente en las industrias cosmética, tintórea y alimentaria y como materiales luminiscentes.
Furanocumarinas
Compuestos que contienen un anillo de furano unido al esqueleto de cumarina. Son producidos por las plantas en respuesta al estrés y como protección contra depredadores como hongos, bacterias e insectos. Las furanocumarinas se utilizan para tratar enfermedades de la piel.
Espirolactonas
Son compuestos naturales que forman una gran familia de moléculas estructuralmente diversas con una amplia gama de actividades biológicas:
- antimicrobianas (espiroindicumida A),
- antifúngica (perrenniporida A),
- antiinflamatorias (abiespirósido A),
- antiparasitario (plumericina),
- antivírico (biyouyanagin B),
- citotóxico (yaoshanenolide A).
Además de los compuestos naturales, las espirolactonas incluyen esteroides sintéticos conocidos como 17α-espirolactonas. El miembro más conocido de esta clase es la espironolactona debido a su antagonismo con la aldosterona, una hormona del sistema renina-angiotensina-aldosterona asociada a la hipertensión, la hipertrofia cardiaca y la fibrosis cardiaca y vascular.
Estrigolactonas
Son fitohormonas aisladas de plantas de los géneros Striga y Orobanche. Las estrigolactonas estimulan la germinación de las semillas de las plantas parásitas tras la detección del huésped, regulan el crecimiento de las plantas, inhiben la germinación y median en la comunicación química subterránea entre las plantas y los organismos vecinos. Los ejemplos naturales más conocidos tienen un núcleo ABC tricíclico con γ-lactona como uno de los anillos y un anillo D exocíclico de butenolida. Esta estructura se encuentra en el 5-deoxystrigol.
Las estrigolactonas se utilizan como aditivos del suelo para controlar las malas hierbas, reduciendo así las pérdidas agrícolas asociadas a los daños causados por las malas hierbas. Estos compuestos inducen la germinación suicida. Es decir, las señales emitidas por la presencia de compuestos aislados de la rizosfera o equivalentes sintéticos inducen la germinación de semillas parásitas sin la presencia de un huésped, lo que provoca la muerte de las malas hierbas.
Macrolactonas
Las macrolactonas o lactonas macrocíclicas contienen anillos con 12 o incluso más miembros. Pueden clasificarse como olidas o diolidas.
Los kukuólidos actúan como feromonas y son utilizados por muchos animales para la comunicación química. El kukuolid X se ha identificado como una feromona que atrae a la hembra del escarabajo Oryzaephilus surinamensis, una plaga del maíz y el arroz.
Las macrolactinas son macrólidos aislados de cepas bacterianas de Bacillus y Actinomadura. Actualmente se han descrito en la literatura 19 macrolactinas (A-S). Su actividad biológica oscila entre antivírica y antifúngica. Por ejemplo, la macrolactina A muestra una potente actividad contra el virus del herpes simple y puede controlar la replicación del VIH en humanos. Las macrolactinas T y B, por su parte, son capaces de inhibir los hongos Alternaria solani y Pyricularia oryzae y la bacteria Staphylococcus aureus. También están las quinolidomicinas A1, A2 y B1, de las cuales las quinolidomicinas A1 y B1 inhiben el crecimiento de diversas células cancerosas, incluidas las resistentes a los fármacos.
Motivados por los numerosos ejemplos de lactonas naturales y su amplia gama de actividades biológicas, los químicos relacionados con la química orgánica han dirigido su atención al diseño de anillos de lactona.
Aplicaciones industriales de las lactonas
Las lactonas son sustancias tan interesantes que sería un flaco favor no explotar su potencial. Por este motivo, se utilizan en diversas industrias.
Las lactonas son compuestos aromáticos, por lo que la industria del perfume es una de las más beneficiadas. Las propiedades sensoriales de las lactonas permiten obtener aromas inusuales, como el olor a jazmín, vainilla o hierba gatera. En las etiquetas de perfumes y cosméticos perfumados se pueden encontrar diversas sustancias con estructura de lactona.
También se han utilizado ampliamente en la agricultura y la horticultura. Algunas de las lactonas tienen una acción muy eficaz contra insectos, parásitos o malas hierbas.
Resumen
La familia de las lactonas comprende miles de sustancias diferentes. Aunque comparten un elemento común en su estructura (el anillo de lactona), pueden diferir drásticamente en cuanto a su acción. No reciben tanta atención en los textos de divulgación científica como, por ejemplo, los polifenoles, pero aún así hay muchas lactonas que tienen efectos destacados sobre la salud humana. Es gracias a las lactonas que debemos los beneficios de hierbas como la Ashwagandha o el Gingo biloba. La presencia de lactonas en la naturaleza y la realización de más investigaciones sobre ellas abre la puerta a que los científicos obtengan nuevas herramientas para desarrollar medicamentos más nuevos y mejores que salven la vida de las personas. Cruzamos los dedos para que podamos beneficiarnos al máximo del poder de las lactonas.
Fuentes:
⮜ Artículo anterior
Cómo motivarse: 5 trucos de eficacia probada
Artículo siguiente ⮞