Compuestos bioactivos de frutas comestibles con sus propiedades antienvejecimiento: una revisión integral para prolongar la vida humana

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Resumen:El envejecimiento es un proceso biológico complicado en el que se producen alteraciones funcionales y estructurales en un organismo vivo a lo largo del tiempo. Las especies reactivas de oxígeno son uno de los principales factores responsables del envejecimiento y están asociadas a varias patologías crónicas. La relación entre el envejecimiento y la dieta es bastante interesante y ha llamado la atención en todo el mundo. La alimentación sana, además de los antioxidantes dietéticos, es necesaria para retrasar el proceso de envejecimiento y mejorar la calidad de vida. Muchos alimentos saludables, como las frutas, son una buena fuente de nutrientes dietéticos y compuestos bioactivos naturales que tienen propiedades antioxidantes y están involucrados en la prevención del envejecimiento y otros trastornos relacionados con la edad. Los beneficios para la salud relacionados con el consumo saludable de frutas han atraído un mayor interés. Un número significativo de estudios han documentado las ventajas de la ingesta de frutas, ya que suprime el desarrollo de radicales libres que reducen aún más el estrés oxidativo creado en el cuerpo y protege contra varios tipos de enfermedades como el cáncer, la diabetes tipo 2 y los trastornos inflamatorios, y otras enfermedades cardiovasculares que finalmente previenen el envejecimiento. Además, las frutas tienen muchas otras propiedades como antiinflamatorias, anticancerígenas, antidiabéticas, neuroprotectoras y tienen efectos que promueven la salud. También se describen los mecanismos de varios compuestos bioactivos que ayudan a prevenir diversas enfermedades y aumentan la longevidad. Este manuscrito proporciona un resumen de varios componentes bioactivos presentes en las frutas junto con sus propiedades antienvejecimiento y promotoras de la salud.

Palabras clave:compuestos bioactivos; anti-envejecimiento; frutas comestibles;extensión de vida; antioxidantes;radicales libres;beneficios de la salud

1. Introducción

El envejecimiento es un proceso lento de deterioro fisiológico que todo organismo vivo experimenta con el tiempo. De hecho, el envejecimiento es un factor de riesgo primario relacionado con incidencias considerablemente elevadas de varias enfermedades degenerativas, en particular diabetes tipo 2, cáncer, enfermedad de Alzheimer y enfermedades cardiovasculares (ECV), y estas enfermedades crónicas causan muertes entre las personas [1]. El envejecimiento a nivel biológico se distingue por la acumulación de daño celular y molecular que da como resultado cambios funcionales y estructurales en los tejidos y las células, como deterioro del contacto intercelular, senescencia, pérdida de la homeostasis mitocondrial y reducción de la capacidad regenerativa [2]. Aproximadamente 150,000 personas en todo el mundo mueren cada día debido al envejecimiento y alrededor de dos tercios mueren a causa de enfermedades relacionadas con la edad [3]. Entre varios agentes que se cree que juegan un papel importante en la disminución de las funciones ligada a la edad, se encuentran los radicales libres que incluyen especies reactivas de nitrógeno (RNS) y especies reactivas de oxígeno (ROS) y juegan un papel vital [4,5].

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Los radicales libres y las especies reactivas son subproductos naturales que se generan en los organismos a través de procesos fisiológicos y ambientales [6]. Los radicales libres normalmente se generan como resultado de la producción de ATP (trifosfato de adenosina) en las mitocondrias cuando las células usan oxígeno (un elemento esencial para la vida) para producir energía. Por lo tanto, un desequilibrio entre la sobreproducción o acumulación de radicales libres en el cuerpo y el potencial de un sistema biológico para desintoxicar las sustancias reactivas da como resultado el estrés oxidativo, que es el factor principal en el desarrollo de varios trastornos crónicos degenerativos y relacionados con la edad [7]. ,8]. Una plétora de evidencia propone que el estrés oxidativo producido en las mitocondrias como subproducto de la respiración celular es la razón principal del envejecimiento [9]. El retraso o la inhibición de la patogenia de dichas enfermedades por parte de las plantas también es una estrategia atractiva para fomentar un envejecimiento saludable [3]. Por lo tanto, una dieta nutricional adecuada es reconocida para combatir estas enfermedades, ya que tiene una influencia sustancial en el envejecimiento y la salud sin efectos secundarios [10]. Además, la conexión optimista entre el envejecimiento y la dieta ha aumentado el interés de los consumidores por conocer mejor una dieta funcional, rica en antioxidantes, como verduras, frutas y sus productos relacionados. [11-14]Los antioxidantes son las sustancias naturales presentes en frutas y verduras que protegen la célula del daño de los radicales libres al neutralizarlos y eliminarlos. Entre estos, las frutas son de gran importancia y han atraído la atención mundial de los investigadores debido a su valor nutricional, delicioso sabor, vitaminas, minerales y contenido de fibra. Varios hallazgos de investigación también han informado que la ingesta saludable de frutas está relacionada con una menor prevalencia de enfermedades crónicas [15-19].

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Se sabe que varias frutas y sus derivados contienen un nivel elevado de compuestos polifenólicos naturales [18,20-22]. Los polifenoles son los metabolitos secundarios de las plantas con propiedades antioxidantes que funcionan como inhibidores de radicales libres y desempeñan un papel vital en la reducción del estrés oxidativo que, en última instancia, previene el envejecimiento y las enfermedades asociadas [23,24]. Además, varios compuestos bioactivos como las catequinas, las antocianinas y las isoflavonas tienen una potente actividad antioxidante contra las ROS. Las frutas que se consumen con frecuencia, en particular las manzanas, las uvas, las bayas, las naranjas y las cerezas, contienen diferentes compuestos polifenólicos que tienen un impacto beneficioso en la salud humana [25,26]. La presencia de un alto contenido bioactivo en estas frutas ayuda a retrasar los procesos de envejecimiento y alivia el riesgo de diversos trastornos crónicos relacionados con la edad, como enfermedades cardiovasculares y cáncer. Sin embargo, los polifenoles contienen una amplia diversidad de compuestos y se clasifican en varios grupos, como estilbenos, taninos, flavonoides (flavanonas, flavonoles, flavonas, flavonoles, isoflavonas, proantocianidinas, antocianinas), ácidos fenólicos y lignanos [27-29] . Se ha documentado que se produce una amplia variedad de actividades antioxidantes y niveles fitoquímicos dentro y entre géneros de frutas [22,30].

El pterostilbeno, el resveratrol y la quercetina son los fitoquímicos naturales o los antioxidantes polifenólicos presentes en una variedad de frutas como los arándanos, los arándanos y las moras azules (Vaccinium sp.) [31]. Hallazgos recientes han demostrado que tienen efectos positivos como el antienvejecimiento y una tendencia a prolongar la vida útil al controlar los signos del envejecimiento, la inflamación, la senescencia celular, el daño oxidativo y el desgaste telomérico [32,33]. El objetivo principal de este manuscrito es desarrollar un resumen de varios nutracéuticos y compuestos bioactivos presentes en las frutas, y sus propiedades antienvejecimiento y otras propiedades que promueven la salud que aumentan la esperanza de vida en los seres humanos.

2. Radicales libres y envejecimiento

El envejecimiento se refiere a los cambios universales, progresivos y nocivos en los organismos que ocurren con el tiempo y que intensifican la probabilidad de varias enfermedades y, en ocasiones, conducen a la muerte [34]. Curiosamente, las enfermedades crónicas y el envejecimiento están muy relacionados con las mutaciones del ADN, la inflamación de bajo grado y el aumento del estrés oxidativo y metabólico, incluidos los niveles elevados de daño [3].

El cuerpo humano está en una lucha continua para mantenerse alejado del envejecimiento. Una de las teorías más estudiadas y destacadas sobre el envejecimiento es la teoría de los radicales libres del envejecimiento [5].

Los radicales libres son moléculas inestables, altamente reactivas y autoexistentes, que comprenden uno o más electrones desapareados en una órbita nuclear. Pueden aceptar un electrón o donarlo a otras moléculas y, por lo tanto, servir como reductores u oxidantes [35]. Los radicales libres generalmente están presentes en el cuerpo como un subproducto natural de procesos químicos como el metabolismo que puede aumentar las posibilidades de varias enfermedades y acelerar el proceso de envejecimiento. ROS como el radical superóxido (O2), radical peroxilo (ROO"), radical alcoxilo (RO), radical hidroxilo (OH) y RNS como el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) se encuentran entre los radicales libres más comunes. provenientes tanto de fuentes exógenas como endógenas [6]. Las fuentes exógenas de ROS/RNS incluyen contaminantes ambientales, radiaciones, productos químicos industriales, fármacos, xenobióticos y humo [35-37]. Las fuentes endógenas incluyen fagocitosis, respuestas inflamatorias y procesos metabólicos celulares como el transporte de electrones mitocondriales [38,39].

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La sobreproducción de ROS en el cuerpo humano daña diversas biomoléculas a través de reacciones redox y provoca daño celular, mutación, muerte celular y envejecimiento [40-43]. ROS también está implicado en varias enfermedades crónicas y otros trastornos relacionados con la edad. Generalmente, dos grupos de antioxidantes, a saber. Los antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos regulan las reacciones de los radicales libres El cuerpo humano utiliza mecanismos de defensa antioxidantes enzimáticos para mantener el equilibrio entre los radicales libres y los antioxidantes mediante la eliminación del exceso de ROS. Las enzimas antioxidantes minimizan el nivel de H y O, ya que es esencial en la prevención de la peroxidación lipídica y en la retención de la estructura y función de las membranas celulares. Varias enzimas antioxidantes enzimáticas que participan en la actividad de eliminación de radicales libres son la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT) y la glutatión peroxidasa (GSHPx), como se muestra en las siguientes reacciones.

SOD se encuentra en las mitocondrias y el citosol de la célula, convirtiendo catalíticamente el radical superóxido (O, ") en peróxido de hidrógeno (H, O) y oxígeno (O2) en presencia de cofactores de iones metálicos como zinc (Zn) y cobre (Cu )[44] La enzima CAT ubicada en el peroxisoma utiliza el hierro como cofactor y cataliza la reducción o degradación del peróxido de hidrógeno (HO2) para formar agua (H2O) y oxígeno molecular (O2), completando así el proceso de detoxificación iniciado por la SOD [45] GSHPxis una enzima intracelular presente principalmente en las mitocondrias y el citosol, rompe el peróxido de hidrógeno (H2O) en dos moléculas de agua (H2O) y oxida GSH (glutatión).La actividad de GSHPx generalmente depende del selenio [46].

De manera similar, RNS como el óxido nítrico (NO*) se produce en el cuerpo humano a partir del aminoácido L-arginina en presencia de la enzima óxido nítrico sintasa (NOS), como se muestra en la ecuación:

La generación de radicales libres ocurre con la absorción de oxígeno, la activación de NADPH oxidasa y la producción de radicales de anión superóxido se muestra en la ecuación:

La óxido de nitrógeno sintasa inducible (iNOS) participa en la síntesis de NO·y reacciona con los radicales de oxígeno (O2) grado . El grado NO y el O2* reaccionan juntos (acoplamiento radical-radical) para producir peroxinitrito (ONOO-), que es un poderoso oxidante que puede atacar una amplia gama de objetivos biológicos [47].

Los sistemas de defensa antioxidantes insuficientes y una gran cantidad de ROS/RNS provocan la acumulación de radicales libres en las células, lo que provoca daño oxidativo [48]. El estrés oxidativo celular provoca disfunción proteica, pérdida de integridad estructural y daños nocivos en la membrana celular, el ADN y el ADN mitocondrial contribuye considerablemente a las enfermedades crónicas relacionadas con la edad, principalmente ECV, diabetes tipo 2, cáncer, hipertensión y aterosclerosis, como se muestra en la figura. 1 [39,49-52].

3. Nutracéuticos y Compuestos Bioactivos en Frutas: Fuente de Antioxidantes

Las plantas sintetizan varios compuestos fenólicos que están presentes en diferentes partes de la planta, pero particularmente en frutos, hojas y semillas, donde se utilizan principalmente para proteger contra patógenos y radiaciones UV[54,55]. Muchos alimentos (de origen vegetal) en una dieta saludable, como frutas y verduras, contienen la mayoría de los polifenoles naturales [24]. Las frutas no son simplemente una fuente de compuestos no nutritivos que contienen fenoles, sino una gran fuente de una gran variedad de compuestos nutricionales que contienen minerales (hierro, cobre, zinc, manganeso y selenio), vitaminas (C, A, E) y nutrientes dietéticos. fibras [15,17,56,57]. Estos minerales y vitaminas sirven como antioxidantes que ayudan a reducir varias enfermedades crónicas y relacionadas con la edad, principalmente diabetes, cáncer, enfermedades coronarias y ECV, y brindan beneficios beneficiosos para la salud y fomentan un envejecimiento saludable [55]. Los antioxidantes también ayudan a reducir la inflamación [58]. Como los compuestos dietéticos presentes en las frutas activan el factor similar a eritroide nuclear-2-2(Nrf2), un regulador clave de los antioxidantes que inhibe la activación de la vía NF-kB (factor nuclear-kappa B) que es implicados en el desarrollo de la inflamación. Nrf2 aumenta las defensas antioxidantes, lo que neutraliza eficientemente las ROS al regular la activación de NF-kB mediada por el receptor toll 4-[59,60].

3.1.Nutracéuticos

Los nutracéuticos son alimentos naturales que incluyen vitaminas y minerales, y tienen beneficios fisiológicos que protegen diversas patologías crónicas. Los nutracéuticos ayudan a retrasar el proceso de envejecimiento, mejoran la salud, apoyan la estructura y función del cuerpo y aumentan la esperanza de vida.

3.1.1.Vitaminas

Las vitaminas son los principales micronutrientes que el cuerpo requiere para el correcto funcionamiento de su metabolismo. Los seres humanos no pueden sintetizar naturalmente estos nutrientes en sus cuerpos y tratar de satisfacer sus necesidades a través de fuentes de alimentos ricas en vitaminas[11]. Varias frutas como naranjas, bayas, toronjas, cerezas, manzanas, etc. contienen cantidades significativas de vitaminas C, E y A. Estas vitaminas ayudan a estimular el sistema inmunológico y disminuir la inflamación [22]. También tienen poderosas propiedades reductoras que los convierten en un mejor antioxidante y ayudan a mitigar los efectos del estrés oxidativo y contribuyen al envejecimiento y las enfermedades asociadas. La vitamina C (ácido ascórbico), es hidrosoluble que actúa como primera defensa contra los radicales libres, y está presente en un contenido relativamente alto en frutas como fresas, naranjas y grosellas negras (58,8, 53,2 y 41 mg por cada 100 g de fruta). respectivamente)[61,62].

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La vitamina Ci es un potente antioxidante y eliminador de radicales que evita que los radicales libres dañen el ADN, los tejidos y las membranas celulares [63,64] y regenera la vitamina E, una vitamina liposoluble en lipoproteínas y membranas. La vitamina C (ácido ascórbico) cambia el radical ascorbato al ceder un electrón al radical lipídico para detener las reacciones en cadena de peroxidación lipídica descritas en la Figura 2.

Los pares de radicales de ascorbato luego reaccionan y forman una molécula de deshidroascorbato y ascorbato. El dehidroascorbato no posee ningún potencial antioxidante, por lo que se vuelve a transformar mediante la adición de dos electrones en el ascorbato [63,65]. Durante la peroxidación lipídica, la vitamina E actúa como un interruptor de cadena en varias partículas lipídicas, como las lipoproteínas de baja densidad (LDL) y en las membranas celulares. Funciona para interceptar los radicales peroxilo de lípidos y para terminar las reacciones en cadena de peroxidación de lípidos [65]. La combinación de ácido ascórbico con -tocoferol (vitamina E) es principalmente eficaz para prevenir la oxidación [66]. La vitamina A también es una vitamina soluble en lípidos que actúa como antioxidante y ayuda a eliminar los radicales libres para prevenir una variedad de patologías crónicas que se describen en la Figura 3. Monaghan y Schmitt [67] identificaron por primera vez el potencial antioxidante de la vitamina A y afirmaron que esta vitamina puede proteger los lípidos de la ranciedad. La vitamina A también tiene un importante impacto antioxidante en la protección de las LDL humanas contra la oxidación estimulada por el cobre [65,68].

3.1.2.Minerales

Los minerales son aquellos elementos presentes en la tierra y en los alimentos que se requieren como nutrientes esenciales para que los organismos crezcan y realicen diversas funciones necesarias para la vida. Las frutas como las manzanas, las bayas, las cerezas y las uvas son abundantes en micro y macronutrientes que contienen minerales. Los minerales clave presentes en estas frutas son potasio, magnesio, calcio, fósforo, hierro, sodio, cobre, zinc, selenio y manganeso. Las bayas acumulan una gran cantidad de fósforo, calcio, sodio y minerales de hierro del medio ambiente y tienen supremacía sobre todas las demás frutas [22]. Varios microelementos como el hierro, el selenio, el zinc, el cobre y el manganeso actúan como cofactores de varias enzimas antioxidantes y participan en el metabolismo redox, lo que ayuda aún más a retrasar el proceso de envejecimiento a medida que disminuyen las ROS en las células, lo que aumenta la esperanza de vida de los organismos. 11, A46]. Los nutrientes minerales se reconocen clínicamente como elementos necesarios para la salud del consumidor, ya que fortalecen los músculos y juegan un papel crucial en el desarrollo de los dientes y los huesos. Estos elementos minerales principales están implicados en múltiples procesos bioquímicos y fisiológicos esenciales que ocurren en los humanos. El contenido de minerales de varias frutas se muestra en la Tabla 1.

3.2.Bioactioe Conmp0unds

Los compuestos bioactivos son complejos importantes que se encuentran en los alimentos y son eficaces para regular diferentes actividades metabólicas y mejorar la salud [69,70]. Además, varias frutas constituyen una amplia diversidad y un gran contenido de compuestos bioactivos, en particular taninos, estilbenos, flavonoides y ácidos fenólicos [14,56,71]. Los polifenoles juegan un papel vital en las frutas y se utilizan como antioxidantes y colorantes [72]. La ingesta de antioxidantes en la dieta ayuda a mantener un estado antioxidante adecuado en el cuerpo humano. Una gran cantidad de investigaciones sobre los polifenoles enfatizan sus propiedades antioxidantes después de que se cree que tienen efectos optimistas sobre las patologías crónicas relacionadas con la edad. Varios estudios también han informado que una dieta rica en polifenoles puede prevenir el daño oxidativo que conduce al envejecimiento [73]. Frutas como bayas, cerezas, manzanas y uvas constituyen aproximadamente 200-300 mg de polifenoles por 100 g de peso fresco [24,74]. Los productos derivados de estos frutos, constituyen una gran proporción de polifenoles. Varios polifenoles, incluidos la catequina, la epicatequina, la rutina, la proantocianidina B2, los glucósidos de floretina, los glucósidos de quercetina y el ácido clorogénico, se encuentran principalmente en las manzanas, que tienen una fuerte propiedad antioxidante [1]. Los diferentes polifenoles con propiedades antioxidantes que se encuentran en diferentes frutas se muestran en la Tabla 2.

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Estas moléculas pueden actuar como antioxidantes (in vivo) de varias maneras: (i) eliminando especies reactivas debido a una reactividad elevada (medida como una constante de velocidad) que le permite eliminar oxidantes antes de que puedan afectar otros objetivos biológicos como ácidos nucleicos y proteínas; (ii) al inducir respuestas antioxidantes endógenas a través de la expresión génica dependiente de Nrf2- para modular los resultados fisiopatológicos y fisiológicos de la exposición a oxidantes [96]; (i) al inhibir la producción de ROS/RNS ya sea por inhibiendo la expresión o las actividades de enzimas como las NADPH oxidasas o la xantina oxidasa, inhibiendo la inflamación o disminuyendo la fuga de electrones mitocondriales [97]. Un estudio publicado en 2008 investigó el efecto de la suplementación dietética con jugo de uva roja (fuente de vitamina E y polifenoles) sobre la actividad de la NADPH oxidasa de los neutrófilos y los factores de riesgo cardiovascular en treinta y dos pacientes en hemodiálisis. Los hallazgos sugirieron que tanto el jugo de uva roja como la vitamina E redujeron la actividad de NADPH oxidasa de neutrófilos ex vivo y las concentraciones plasmáticas de LDL oxidada. El jugo de uva roja también provoca una reducción de los factores de riesgo cardiovascular [98]. Por lo tanto, los resultados indican que los antioxidantes naturales son los posibles inhibidores de la NADPH oxidasa.

Este artículo está extraído de Antioxidants 2020, 9, 1123; doi:10.3390/antiox9111123 www.mdpi.com/journal/antioxidants