Polifenoles

Los polifenoles son metabolitos secundarios abundantes en el reino vegetal con una amplia gama de actividades biológicas. Debido a sus diversos efectos terapéuticos, son un foco de interés en la medicina tradicional y el desarrollo de fármacos. Los polifenoles poseen un amplio espectro de actividades biológicas tales como actividades antioxidantes, antihipertensivas e inhibidoras de la α-glucosidasa. Como sugiere su nombre, los polifenoles son compuestos aromáticos que portan uno o más grupos hidroxilo, que se dividen en ácidos fenólicos y flavonoides. Los ácidos fenólicos se clasifican además como ácidos hidroxibenzoicos (por ejemplo, ácido gálico y derivados relacionados) y ácidos hidroxicinámicos (por ejemplo, ácido cafeico y derivados relacionados). Los subtipos de flavonoides incluyen flavonoles, flavonas, isoflavonas, flavanas, catequinas (flavan-3-oles), antocianinas y calconas. Este capítulo se centra en los inhibidores de polifenol α-glucosidasa que se dividen en calconas, xantonas, flavonoides y otros para mayor claridad y con fines organizativos (Ghani, 2020).

La historia de los polifenoles y su definición revela que antes de ser llamados polifenoles, estos productos naturales derivados de plantas se denominaban globalmente

“taninos vegetales” como consecuencia de su uso a partir de varios extractos de plantas en la conversión de pieles de animales en cuero. La primera definición de “polifenoles vegetales” en la literatura científica se refiere a esta utilización inicial de extractos vegetales polifenólicos.

Como estos compuestos eran muy requeridos en la industria del cuero, desde principios del siglo XX en adelante se dedicaron esfuerzos considerables al estudio de la química de los extractos de plantas curtientes en un intento de abordar la caracterización estructural de sus constituyentes polifenólicos (Quideau et al., 2011), que teniendo en cuenta las consideraciones químicas definió a los polifenoles como los metabolitos secundarios de plantas derivados exclusivamente del fenilpropanoide derivado del shikimato y/o la(s) vía(s) de policétidos, con

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más de un anillo fenólico y estar desprovisto de cualquier grupo funcional a base de nitrógeno en su expresión estructural más básica (Belščak-Cvitanović et al., 2018).

2.2.2.1. Diversidad estructural y clasificación de polifenoles.

Los compuestos fenólicos están constituidos en uno de los grupos de metabolitos secundarios más grandes y ampliamente distribuidos en las plantas (Scalbert & Williamson, 2000). Como se mencionó anteriormente, los polifenoles no solo comprenden una amplia variedad de moléculas que tienen una estructura polifenólica (es decir, varios grupos hidroxilo en anillos aromáticos) sino también moléculas con un anillo fenólico, como ácidos fenólicos y alcoholes fenólicos. Aunque los polifenoles se caracterizan químicamente como compuestos con características estructurales fenólicas, este grupo de productos naturales es muy diverso y contiene varios subgrupos de compuestos fenólicos (Belščak-Cvitanović et al., 2018).

Biogenéticamente, los compuestos fenólicos proceden de dos vías metabólicas: la vía del ácido shikímico donde se forman principalmente los fenilpropanoides y la vía del ácido acético en la que los principales productos son los fenoles simples (Sánchez-Moreno, 2002). Se estima que existen entre 100 000 y 200 000 metabolitos secundarios y alrededor del 20% del carbono fijado por la fotosíntesis se canaliza hacia la vía fenilpropanoide (D. M. Pereira et al., 2009). La mayoría de los compuestos fenólicos de las plantas se sintetizan a través de la vía fenilpropanoide (Hollman, 2001). La combinación de ambas vías conduce a la formación de flavonoides, el grupo de compuestos fenólicos más abundante en la naturaleza (Sánchez- Moreno, 2002). A través de las rutas biosintéticas hacia la síntesis de flavonoides, entre las fases de condensación y polimerización no bien aclaradas, se forman los taninos condensados o los taninos no hidrolizables. Los taninos hidrolizables son derivados del ácido gálico o del ácido hexahidroxidifénico (Stafford, 1983). Además de la diversidad química, los polifenoles pueden estar asociados con varios carbohidratos (que existen como glucósidos con diferentes

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unidades de azúcar y azúcares acilados en diferentes posiciones de los esqueletos de polifenoles) y ácidos orgánicos o entre sí (Manach et al., 2004).

Se han identificado varios miles de compuestos polifenólicos diferentes (entre ellos más de 8150 flavonoides) con una amplia gama de estructuras (Lattanzio et al., 2008). La diversidad y amplia distribución de polifenoles en las plantas ha llevado a diferentes formas de categorizar estos compuestos naturales, como se puede ver en la Figura 2. Los polifenoles se han clasificado por su fuente de origen, distribución natural, función biológica y estructura química. Con respecto a su distribución en la naturaleza, los compuestos fenólicos se pueden dividir en tres clases: distribuidos brevemente (como fenoles simples, pirocatecol, hidroquinona, resorcinol, aldehídos derivados de ácidos benzoicos que son componentes de aceites esenciales, como la vainillina), ampliamente distribuidos (divididos en flavonoides y sus derivados, cumarinas y ácidos fenólicos, como el ácido benzoico y cinámico y sus derivados), y polímeros (taninos y ligninas) (Bravo, 1998). En cuanto a la ubicación en la planta (libre en la fracción soluble de la célula o unido a compuestos de la pared celular), junto con la estructura química de estas sustancias, los compuestos fenólicos también pueden clasificarse en: fenoles simples (flavonoides y taninos de bajo y peso molecular medio no unido a compuestos de membranas) y fenoles esencialmente constituidos (taninos condensados, ácidos fenólicos y otros compuestos fenólicos de bajo peso molecular unidos a polisacáridos o proteínas de la pared celular que forman complejos estables insolubles) (Belščak-Cvitanović et al., 2018). Esta clasificación es útil desde el punto de vista nutricional en la medida en que el destino metabólico en el tracto gastrointestinal y los efectos fisiológicos de cada grupo dependerán en gran medida de sus características de solubilidad. Los compuestos fenólicos insolubles no se digieren y pueden recuperarse total o parcialmente cuantitativamente en las heces, mientras que una parte de los solubles puede atravesar la barrera intestinal y encontrarse en la sangre, inalterados o como metabolitos (Sánchez-Moreno, 2002).

35 Figura 2

Clasificación de polifenoles vegetales y clases polifenólicas

POLIFENOLES

FUENTE DE ORIGEN

DISTRIBUCIÓN NATURAL

FUNCIÓN BIOLÓGICA

ESTRUCTURA QUÍMICA

CADENA DE CARBONO

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

POLIFENOLES

ÁCIDOS

FENÓLICOS FLAVONOIDES ESTILBENOS LIGNANOS OTROS

FLAVONOLES FLAVONES FLAVANOLES ANTOCIANIDINAS ISOFLAVONES

 Quercitina (glucósido)

 Isoquercitrina

 Kaempferol (glucósido)

 Mirecetina (glucósido)

 Ácidos cinámicos:

cafeico, clorogénico, ferúlico, p-cumárico.

 Äcidos benzoicos: gálico, protocatehuico, siringico, vainillico, hidroxibenzóico

 Luteolina

 Apigenina

 Naringenina

Monómeros

Catequinas Proantocianidinas

 Catequina (C)

 Epicatequina (EC)

 Galocatequina (GC)

 Epigalocatequina (EGC)

 Procianidinas (dímeros hasta decámeros) por ejemplo: B1, B2, B3 y B4 B10

 Cianidina-3-a-l- arabinósido.

 Cianidina-3- b-d- galatosido

Nota, Tomado de Belščak-Cvitanović et al. (2018)

Los polifenoles tienen diferentes estructuras, las cuales se diferencian por el número de anillos fenólicos, siendo los de mayor importancia los “ácidos fenólicos (derivados del ácido hidroxibenzoico), estilbenos, lignanos, alcoholes fenólicos y flavonoides” (Quiñones et al., 2012, p.77) tal como muestra la Figura 3.

36 Figura 3

Núcleo estructural de los principales grupos de polifenoles

Nota, Tomado de Quiñones et al. (2012)

2.2.2.2. Biodisponibilidad de los polifenoles.

El término “biodisponibilidad” se refiere a la cantidad de un nutriente asimilado por el organismo, razón por la cual es necesario conocer el contenido de polifenoles de los alimentos, pero tiene aún mayor importancia el contenido de polifenoles biodisponibles en los alimentos de consumo diario, pues en estos se encuentran diversas formas no absorbibles como polímeros, ésteres o glucósidos y las formas que pueden ser asimiladas sufren diversos cambios a lo largo del tracto digestivo. Es por ello que la finalidad de estudiar la biodisponibilidad tiene como objetivo identificar cuál o cuáles de los polifenoles de los alimentos pueden ser asimilados de manera más eficiente por el organismo, en este sentido se conocen estudios que confirman que las antocianinas pueden absorberse en el estómago (D’Archivio et al., 2010).

La cantidad de compuestos fenólicos (polifenoles) en sangre tiene mucha variación y está relacionada directamente con la estructura química y el origen, razón por la cual es necesario ingerir el compuesto de manera reiterada para elevar la concentración en sangre

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(Bravo, 1998). Los polifenoles que no son absorbidas en el intestino, siguen su recorrido llegando al colón, donde la micro flora hidroliza glucósidos y las metabolizan en diversos ácidos aromáticos. Los polifenoles no absorbidos y sus derivados son excretados por vía urinaria o biliar, estos compuestos excretados varían según sus compuestos fenólicos u otros (D’Archivio et al., 2010).

2.2.2.3. Propiedades beneficiosas de los polifenoles

Es conocido que los antioxidantes tienen muchos efectos benéficos para la salud, dentro de este grupo se encuentran los polifenoles, los cuales deben ingerirse como parte de la dieta diaria, el consumo de polifenoles está en relación 10:1 con la vitamina C y 100:1 con la vitamina E. Los productos de consumo común que poseen una elevada cantidad de polifenoles son las distintas variedades de té, los vinos tintos y el cacao, estos productos además cumplen el papel antioxidantes (Bravo, 1998).

Las propiedades beneficiosas de los polifenoles se deben fundamentalmente a sus compuestos antioxidantes que se justifican en las propiedades vasodilatadoras y vasoprotectoras; como también de sus acciones antipilepticas, antiateroscleróticas, antitrombóticas, antiapoptóticas y antiinflamatorias (Quiñones et al., 2012).