Las plantas, como organismos sésiles, están expuestas a múltiples factores ambientales incluidos los de tipo biótico (organismos patógenos y hervíboros) y abióticos (temperatura, radiación UV, sequía, salinidad de suelo, etc.) que pueden afectar su supervivencia y crecimiento. Para hacer frente a estos desafíos, las plantas han desarrollado una serie de mecanismos de defensa que involucran la producción de compuestos químicos especializados producidos en respuesta a estímulos específicos y que están involucrados en una variedad de procesos biológicos, incluyendo la defensa contra fitopatógenos e insectos por las propiedades antimicrobianas y deterrentes que poseen algunos de estos compuestos, así como su papel en procesos de comunicación e interacción con el entorno.
Estos metabolitos especializados se encuentran ampliamente distribuidos en el reino vegetal incluyendo aquellas especies que conforman parte de nuestra dieta u otras que se han utilizado de manera tradicional en la herbolaria, por lo que pueden tener un impacto significativo en nuestra salud, ya que algunos de estos compuestos han demostrado tener propiedades terapéuticas y beneficiosas para la salud humana. La investigación científica ha confirmado la eficacia de muchos de estos compuestos y ha llevado a un mayor entendimiento de sus mecanismos de acción. Un ejemplo destacado es el compuesto conocido como quercetina.
La importancia de la quercetina en las plantas
La quercetina es un compuesto químico perteneciente a los flavonoides, el cual se encuentra en diversas plantas jugando un papel importante en su defensa y supervivencia. En las plantas, la quercetina se sintetiza a través de la combinación de dos vías metabólicas distintas conocidas como la ruta del ácido siquímico y la ruta de los policétidos, acumulándose en las células y tejidos de la planta. Entre sus principales funciones podemos destacar las siguientes1:
- Defensa contra patógenos: ha demostrado tener actividad antibacteriana y antifúngica, lo que ayuda a proteger a las plantas contra infecciones y enfermedades.
- Protección contra el estrés oxidativo: es un antioxidante potente que ayuda a neutralizar los radicales libres y proteger a las plantas contra el daño oxidativo. Por ejemplo, en tomates sometidos a estrés salino, la quercetina incrementó significativamente la actividad de enzimas antioxidantes como superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT), glutatión S-transferasa (GST) y enzimas del sistema de glicoxalasa2.
La quercetina en la salud humana
Desde una perspectiva antropogénica, la quercetina ha demostrado tener varios efectos beneficiosos en el cuerpo humano, entre los cuales podemos citar3, 4:
- Actividad antiinflamatoria: La quercetina ha demostrado inhibir la producción de citocinas proinflamatorias y reducir la inflamación en diversos tejidos, lo que puede ser beneficioso para la prevención y tratamiento de enfermedades crónicas como la artritis y la enfermedad cardiovascular.
- Actividad antioxidante: Protege a nuestro cuerpo de los radicales libres, en ensayos in vitro se ha evaluado su capacidad para neutralizar radicales libres tales como el 2,2-difenil-1-picrilhidracilo (conocido comunmente en el laboratorio como DPPH), el hidroxilo, el peróxido de hidrógeno, el anión superóxido y el óxido nítrico.
- Actividad anticancerígena: la quercetina ha demostrado capacidad inducir la apoptosis y la detención del ciclo celular en diferentes líneas celulares cancerosas, como las de mama, próstata, pulmón y colon.
-Actividad antibacteriana: La quercetina posee una gran acción bacteriostática contra una variedad de especies bacterianas de interés clínico, incluyendo Helicobacter pylori, Salmonella enterica serotipo Typhimurium, Micrococcus luteus, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, S. aureus, P. fluorescens, Campylobacter jejun y Staphylococcus epidermidis. En general, ha demostrado ser más eficiente contra bacterias Gram-positivas en comparación con bacterias Gram-negativas
La quercetina puede ejercer estos efectos beneficiosos a través de varios mecanismos, incluyendo la inhibición de enzimas y la modulación de vías de señalización celulares. Sin embargo, es importante destacar que la biodisponibilidad y la eficacia de la quercetina pueden variar dependiendo del origen (fuente natural donde se encuentre) y la forma en que se consume. Entre las fuentes principales de quercetina se encuentran algunos productos alimenticios como el chocolate y el vino, además de algunas frutas como la guayaba, manzana, arándanos y cítricos. Por ejemplo, en el marco de un proyecto colaborativo de investigación sobre el valor agregado de frutos de interés regional en Veracruz, en el laboratorio de Química de Productos Naturales del Instituto de Ecología, A. C. se cuantificó la concentración de quercetina y de dos derivados glucosilados (quercetina-3-D-galactósido y quercetina-3-glucósido) en dos etapas de maduración y en diferentes tejidos de la guayaba. Encontramos que las cantidades más altas de este compuesto se encuentran en la cáscara y que su contenido permanece sin grandes cambios entre la etapa verde y el fruto maduro. El derivado de la quercetina más abundante fue la quercetina-3-D-galactósido, que es la unión entre la quercetina y el azúcar galactosa5. También se participó en un estudio en donde se determinó el contenido de quercetina y de cuatro derivados glucosilados (quercetina-3-D-galactósido, quercetina-3-glucósido, quercetrina y rutina) en tres diferentes cultivares de manzana: Criolla, Golden y Rayada. Además, se consideró en el estudio manzanas que provenían de tres estados productores, los cuales fueron Hidalgo, Nuevo León y Puebla. Interesantemente, encontramos que la mayor cantidad de quercetina se presenta en el cultivar Criolla del estado de Puebla. En la comparación en el contenido de quercetina y sus derivados glucosilados entre cultivares independientemente del estado productor encontramos que las manzanas criollas presentan los contenidos más altos. Coincidentemente, el derivado glucosilado más abundante en las manzanas analizadas fue la quercetina-3-D-galactósido, al igual que en la guayaba6.
Conclusión
La quercetina es un metabolito especializado que juega un papel clave en la defensa vegetal y también tiene beneficios para la salud humana. Su capacidad para neutralizar radicales libres e inhibir el crecimiento de microorganismos patógenos la convierte en un compuesto valioso para las plantas, adicional a su potencial para reducir la inflamación y prevenir ciertas enfermedades, lo que la hace importante para el ser humano.
Agradecimientos.
A la SECIHTI por la beca posdoctoral [JG1] otorgada a Carolina Camacho.
Bibliografía.
1 Singh, P., Arf, Y., Bajguz, A., Hayat, S. The role of quercetin in plants. 2021. Plant Physiology and Biochemistry. 166 (10-19).
2 Parvin, K., Hasanuzzaman, M., Bhuyan, M. H. M. B., Nahar, K., Mohsin, S. M., & Fujita, M. (2019). Quercetin mediated salt tolerance in tomato through the enhancement of plant antioxidant defense and glyoxalase systems. Plants, 8(7), 247.
3 Aghababaei, F., Hadidi, M. Recent Advances in Potential Health Benefits of Quercetin. 2023. Pharmaceuticals. 16 (7).
4 Kumar, R., Vijayalakshmi, S., Nadanasabapathi, S. Health Benefits of Quercetin. Defence. 2017. Life Science Journal. 2, (2).
5 Monribot-Villanueva, J.L., Altúzar-Molina, A., Aluja, M., Zamora, J.A., Elizalde, J.M., Bautista, M., Arellano, J., Sánchez, D., Rivera, F. J., Vázquez,M., Camacho, C., Guerrero, J. A., Ruiz, E. Integrating proteomics and metabolomics approaches to elucidate the ripening process in white Psidium guajava. 2022. Food chemistry. 367.
6 Aluja, M., Acosta, E., Enciso, E., Ortega, R., Altúzar, A., Camacho, C., Monribot, J.L., Guerrero, J.A., Pascacio, C., Guillén, L. Expansion to new habitats and a new commercial host (Malus domestica) by Anastrepha ludens (Tephritidae) likely influenced by global warming. 2024. Sci Rep.14 (27729).
1Red de Estudios Moleculares Avanzados, Instituto de Ecología A.C., Carretera Antigua a Coatepec No. 351, Congregación el Haya, CP 91073, Xalapa, Veracruz, México.