Resumen

Omar Arroyo-Xochihua
Estudiante del Programa de Doctorado en Ciencias Biomédicas,
Universidad Veracruzana. Xalapa, Veracruz, México.
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Fuente de compuestos bioactivos

Históricamente, y como parte de la farmacología tradicional, diversos compuestos con potencial biológico se han obtenido por el análisis y la caracterización de metabolitos existentes en organismos. Dentro del ecosistema terrestre, principalmente, los organismos vegetales han sido foco de investigación por poseer compuestos con actividad antioxidante, anticancerosa e incluso antiinflamatoria. Afortunadamente, existen una gran cantidad de hábitats que albergan, con suficiencia, organismos que poseen características únicas gracias a su necesidad de adaptación y supervivencia.

Uno de ellos es el ecosistema marino que, actualmente, debido a que el océano cubre más del 71 % de la superficie terrestre y constituye más del 90% del espacio habitable del planeta, se estima que entre un 50 % y un 80 % de toda la vida en la Tierra reside en el océano y es el hogar de 32 de los 33 filos animales conocidos, 15 de los cuales son exclusivamente marinos.

Se han descubierto más de veinte mil productos naturales en el medio marino —en los últimos 50 años— que provienen de invertebrados, peces, corales y algas. Las algas marinas son variadas, encontrando en ellas una excelente y diversa fuente de metabolitos que dan pauta al empleo en diversos ámbitos.

Tipos de algas

Las algas son organismos variados en términos de especie, condiciones del hábitat y del ambiente, así como en el desarrollo dentro de su ecosistema, existiendo una amplia variedad, las cuales se diferencian por el tamaño (macroalgas o microalgas) y por la pigmentación (verdes, rojas, doradas, pardas y azules [cianobacterias]).

Las algas han cobrado relevancia gracias a su empleo en diversas áreas, como la nutrición, la agricultura y la biomedicina. De manera general, se reproducen tanto por vía sexual como asexual y pueden cubrir diversas áreas del océano por su movilización mediante corrientes marinas. Su longitud y estructura difiere de acuerdo con su agrupación; sin embargo, están localizadas en la zona intermareal superior, medio, inferior y submareal.

Algas nutritivas para todos

Tradicionalmente, el empleo de las algas como parte de la dieta es más común en países orientales, principalmente Japón, China, Corea y en zonas costeras, gracias al alto contenido y aporte de fibra, minerales, vitaminas y a su baja concentración de ácidos grasos poliinsaturados. La cultura culinaria que emplea algas, como Undaria pinnatifida (Wakame), Sargassum fusiforme (Hijiki) y Eisenia bicyclis (Arame), principalmente, se ha expandido en todo el mundo, tanto por la migración de habitantes procedentes de Asia, como por los beneficios de su contenido y por la facilidad de uso en platillos como sushi, ensaladas y sopas. Además, son utilizadas de manera industrial por la importancia de sus compuestos gelificantes y espesantes en la elaboración de cremas, gelatinas y bizcochería.

El consumo de algas no se limita al uso directo o al empleo de sus derivados industrialmente. De manera agrícola, las algas han sido alimento de ganado para la mejora de carne animal y en productos aviarios como los huevos, impactando en la mejora de la producción de estos y en la disminución de colesterol en su contenido.

Los extractos de algas (Chlorella y Spirulina) también funcionan como aditivos y se han hecho presentes como agente conservador por su capacidad antipatogénica y como agente enriquecedor de alimentos. El empleo como extracto en alimentos consumidos por humanos es considerado relevante por brindar características similares a las de aditivos de arroz, trigo y frijol. Diversas condiciones, como el sabor, el color, la textura y la humedad, forman parte importante al momento de hacer la compra de un producto y los extractos de alga han demostrado un correcto desempeño al suplantar aditivos y conservadores tradicionales.

Algas en agricultura

Por otra parte, diversos grupos de investigación han reportado el empleo de algas como bioestimulantes ecológicos. Ejemplos son los géneros Ecklonia, Ascophyllum, Fucus y Laminaria. La necesidad surge por problemáticas como el cambio climático y la constante necesidad de actualización de insumos para la agricultura con el fin de desarrollar fórmulas eficaces para el cultivo de plantas cuyo impacto ambiental sea menor. Algunos bioestimulantes se basan en el empleo de microorganismos, hidrolizados proteicos, materiales pirogénicos y extractos de algas.

Los productos bioestimulantes son sustancias o microorganismos aplicados a las plantas que mejoran la eficiencia nutricional y la tolerancia al estrés, funcionando como reguladores directos de la fertilidad del suelo. Los bioestimulantes son utilizados como alternativas al consumo de fertilizantes sintéticos, pues el potencial y beneficio son equiparables, sumado a un menor costo ambiental. Los extractos de algas poseen un abanico muy amplio de sustancias orgánicas y nutrientes inorgánicos que, de manera sinérgica o de pool, funcionan positivamente en el crecimiento de los cultivos de plantas.

Algas y sus compuestos con efecto biomédico

Finalmente, el área biomédica utiliza estos organismos para el estudio de compuestos naturales que podrían coadyuvar en el manejo de mecanismos involucrados en enfermedades con alto impacto en la tasa de mortalidad. Como se ha descrito previamente, el rol de la composición y de la estructura de las algas es muy importante y se encuentra ligado con las condiciones de crecimiento y desarrollo, encontrándose una múltiple cantidad de polisacáridos, fibras dietéticas, compuestos polifenólicos, ácidos grasos y vitaminas, cuya presencia de algunos de estos, es específica de organismos marinos.

De manera general, el conocimiento desarrollado en torno a las algas es posible por la elaboración y estandarización de métodos de extracción que favorecen la obtención de metabolitos. Por ejemplo, la extracción por afinidad de polaridad con disolventes orgánicos, métodos de digestión enzimática para compuestos específicos, como el caso de algunos polisacáridos sulfatados (fucoidan), empleo de temperatura y de compuestos ácidos para degradar compuestos que no son de interés, entre otros métodos de extracción empleados alrededor del mundo y que día a día se encuentran en constante actualización.

Una vez realizada la extracción, la certeza de que el compuesto ha sido obtenido de manera exitosa se comprueba realizando técnicas de caracterización, mismas que han ido en aumento debido a que los métodos de análisis e instrumentos de recolección de datos han desarrollado una mayor precisión y sensibilidad; además, se ha ampliado el abanico en cuanto al número de técnicas espectroscópicas, de resonancia y cromatográficas.

El empleo de estos metabolitos, en el análisis in vitro e in vivo, ha demostrado que, algunos aislados o en conjunto, tienen una función interesante en distintas rutas metabólicas, fomentando de manera generalizada una actividad biológica. Por ejemplo, Caulerpa lentillifera, un alga verde de la familia Caulerpaceae, ha demostrado tener efectos antiinflamatorios, antioxidantes y antibacterianos; por otro lado, Prasiola japónica (familia Prasiolaceae) ha demostrado que sus compuestos flavonoides tienen efectos antiapoptóticos y antiinflamatorios.

En relación con las algas pardas, se ha reportado que Silvetia compressa, Ecklonia cava, Fucus vesiculosus, Fucus serratus, Eisenia bicyclis, Ascophyllum nodosum y Ecklonia arborea, mantienen una alta concentración de fenoles florotaninos, compuestos asociados con actividad antiinflamatoria y antioxidante. Además, los extractos etanólico y metanólico de Undaria pinnatifida y Laminaria japónica ejercen efectos antiinflamatorios en modelos in vivo sin riesgos de toxicidad, algo con relevancia, debido a que no todas las algas son seguras de emplear como alternativa farmacológica. Sin embargo, es importante mencionar que algunas poseen efectos similares a las de tratamientos que se han empleado durante cientos de años, como es el caso de los extractos metanólicos de Sargassum swartzii, que muestran efectos antiinflamatorios con dosis similares a las utilizadas en el consumo de aspirina, morfina y prednisolona.

¡Organismos con cualidades únicas en la producción de compuestos naturales!

Indagando respecto al ecosistema marino, podemos notar lo poco que ha sido explorado, ya que la tecnología existente no favorece que el ser humano lleve a cabo investigaciones a fondo debido a las condiciones extremas a las que debe someterse; tan solo debemos imaginar la existencia de organismos con cualidades únicas en lugares inexplorados, no limitándolo a las algas, pues el mundo marino es único y, posiblemente, investigaciones futuras darán mucho más por conocer.

Como hemos observado, las algas tienen el potencial de ser un alimento universal, tanto para humanos como para animales; además, favorecen cultivos terrestres bajo su uso como bioestimulantes y, finalmente, en biomedicina con el aislamiento de metabolitos que ejercen efectos sobre actividades biológicas que forman parte de una amplia cantidad de padecimientos.

Einzmann S. (2022). 5 innovaciones basadas en algas que desconocías. National Geographic. https://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/2022/12/5-innovaciones-basadas-en-algas-que-desconocias

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