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Glucosinolatos

Tabla de contenidos

Otros Nombres

(Z)-N-Hydroximinosulfate estersAnionic secondary metabolitesbeta-Thioglucoside N-hydroxysulfatesBrassica glucosidescis-N-Hydroximinosulfate estersCruciferous phytochemicalsGLSGlucosinolateGlucosinolate hydrolysis products precursorsGoitrogenic glycosidesGSGSLMustard oil glucosidesS-Glucopyranosyl thiohydroximatesS-glucosidesSulfur glucosidesSulphur glucosidesThioglucoside N-hydroxysulfatesThioglycosidesβ-Thioglucoside N-hydroxysulfates

Sinopsis

Glucosinolatos

1. Identidad: Caracterización Botánica y Química

Definición y Estructura Química

Los glucosinolatos constituyen una clase natural de compuestos orgánicos que contienen azufre y nitrógeno y que derivan de la glucosa y un aminoácido. Son aniones hidrosolubles y pertenecen a los glucósidos. Más precisamente, los glucosinolatos son metabolitos secundarios aniónicos naturales ricos en azufre, ampliamente distribuidos en plantas del orden Brassicales, principalmente en las familias de angiospermas como Brassicaceae.

Los glucosinolatos comparten una estructura central común que consiste en una β-tioglucosa unida mediante un átomo de azufre a un éster sulfato de N-hidroximina (Z), y una cadena lateral variable derivada de aminoácidos. Cada glucosinolato contiene un átomo de carbono central, unido al átomo de azufre del grupo tioglucosa y, mediante un átomo de nitrógeno, a un grupo sulfato (formando una aldoxima sulfatada). Además, el carbono central está unido a un grupo lateral; distintos glucosinolatos tienen distintos grupos laterales, y es la variación en el grupo lateral la responsable de la variación en las actividades biológicas de estos compuestos vegetales.

Los glucosinolatos, de los cuales se han identificado casi 200 tipos con distintos sustituyentes, pueden clasificarse en tres clases según la estructura de los diferentes precursores aminoacídicos: glucosinolatos alifáticos, glucosinolatos indólicos y glucosinolatos aromáticos. En concreto, los glucosinolatos alifáticos derivan de la metionina, los aromáticos de la fenilalanina, y los indólicos del triptófano. La cadena lateral del resto de tiohidroximato O-sulfatado, que deriva de un aminoácido diferente, contribuye a la diversidad de los glucosinolatos naturales, con más de 130 estructuras identificadas y validadas hasta la fecha.

La esencia de la química de los glucosinolatos es su capacidad de convertirse en un isotiocianato (un "aceite de mostaza") tras la hidrólisis del enlace tioglucosídico por la enzima mirosinasa. Los glucosinolatos normalmente existen como compuestos intactos localizados en vacuolas de diferentes tipos celulares. Se degradan a productos de hidrólisis mediante una enzima tioglucosidasa glicosilada endógena conocida como mirosinasa, que se encuentra físicamente separada en las vacuolas de las células mirosina.

Fuentes Botánicas

Los glucosinolatos se presentan como metabolitos secundarios en casi todas las plantas del orden Brassicales. Esto incluye la familia económicamente importante Brassicaceae, así como Capparaceae y Caricaceae. Fuera de las Brassicales, los géneros Drypetes y Putranjiva, de la familia Putranjivaceae, son las únicas otras apariciones conocidas de glucosinolatos.

Las verduras crucíferas incluyen la arúgula (rúcula), el bok choy, el brócoli, las coles de Bruselas, el repollo, la coliflor, las berzas, el daikon, el rábano picante, la col rizada (kale), el colinabo, el rábano, los nabos, el wasabi y el berro, y se consumen habitualmente en todo el mundo. Las verduras crucíferas más comúnmente cultivadas y utilizadas incluyen Brassica oleracea y Brassica rapa, que son casi por completo comestibles (hojas, inflorescencia, raíz, tallo y semilla). Además, Brassica juncea, Brassica nigra y Brassica carinata se han utilizado como verduras crucíferas para el consumo humano.

Los glucosinolatos son componentes naturales de muchas plantas de sabor picante, como la mostaza, el repollo y el rábano picante. El picor de esas plantas se debe a los aceites de mostaza que se producen a partir de los glucosinolatos cuando el material vegetal se mastica, se corta o se daña de otro modo.

Glucosinolatos Nombrados de Mayor Importancia Biológica

  • Glucorafanina — un glucosinolato alifático abundante en el brócoli, la col rizada y la coliflor; el precursor del isotiocianato sulforafano.
  • Sinigrina — la sinigrina es el nombre común del glucosinolato de alilo (o glucosinolato 2-propenilo). La sinigrina es la especie de glucosinolato predominante en las semillas de Brassica carinata y Brassica nigra, y también se encuentra en menor cantidad en las semillas de otras especies de Brassicaceae. La sinigrina es también el glucosinolato dominante tanto en las hojas como en las raíces del rábano picante.
  • Glucobrasicina, glucorafasatina y gluco­iberina — otros glucosinolatos presentes en las verduras crucíferas de consumo habitual, que producen isotiocianatos, incluido el isotiocianato de alilo.
  • Progoitrina — un glucosinolato alifático que produce el metabolito goitrogénico goitrina tras la hidrólisis, tratado en la sección de seguridad a continuación.

Formas y Preparaciones Comunes

Aunque se han diseñado síntesis químicas de glucosinolatos para acceder a estos metabolitos secundarios, la extracción directa a partir de biomasa sigue siendo el método convencional para aislar glucosinolatos naturales. Como suplementos dietéticos y en investigación clínica, los glucosinolatos se administran principalmente en las siguientes formas:

  • Extractos de brotes de brócoli — los brotes de brócoli son una fuente conveniente y rica del glucosinolato glucorafanina, que puede generar el agente quimiopreventivo sulforafano mediante la acción catalítica de la mirosinasa vegetal o de β-tioglucosidasas de la microflora intestinal.
  • Tabletas y cápsulas — la dosis administrada en los ensayos clínicos registrados fue variable según el extracto o compuesto probado (de 8 hasta 600 μmol) y principalmente en forma de píldoras o cápsulas.
  • Bebidas — incluidas las bebidas de brotes de brócoli utilizadas en varios ensayos humanos a gran escala.
  • Verduras enteras — se ha utilizado brócoli fresco en dosis de 500 g/día o 400 g/semana en intervenciones clínicas.
  • Polvos estandarizados — incluido el polvo de brotes de brócoli deshidratado administrado en dosis definidas de glucosinolato o sulforafano.

La formulación afecta considerablemente a la biodisponibilidad, tanto en términos de consistencia inter- e intraindividual con dosis repetidas, lo que refleja cómo se preparan los extractos de brotes de brócoli (por ejemplo, con o sin hidrólisis catalizada por mirosinasa exógena de la glucorafanina).

2. Uso Tradicional e Histórico

Rábano Picante (Armoracia rusticana)

Armoracia rusticana (rábano picante), un miembro de la familia Brassicaceae, se ha conocido desde tiempos antiguos como una hierba medicinal popular y como una planta de valor nutricional e interés culinario. El rábano picante se ha cultivado y utilizado como medicina y condimento durante al menos 2000 años. Los primeros colonizadores llevaron la planta del rábano picante a América, y hacia principios del siglo XIX la planta era habitual en los jardines.

El rábano picante tiene un uso medicinal de larga data, tanto externo como interno. Los antiguos griegos utilizaban el rábano picante como afrodisíaco y para el dolor lumbar. Históricamente se ha utilizado en Europa como expectorante para la tos y como tratamiento para el escorbuto, la intoxicación alimentaria, la tuberculosis y el cólico. Esta planta también se usó ampliamente en la medicina tradicional como expectorante, para aliviar problemas respiratorios y para ayudar a mitigar el reumatismo estimulando el flujo sanguíneo en las articulaciones inflamadas. El uso tradicional sugerido para los resfriados e infecciones respiratorias era de aproximadamente 20 g de raíz fresca al día.

William Turner menciona el rábano picante como "Red Cole" en su Herbal (1551-1568), pero no como condimento. En The Herball, or Generall Historie of Plantes (1597), John Gerard lo describe bajo el nombre de raphanus rusticanus, afirmando que crece de forma silvestre en varias partes de Inglaterra. Después de referirse a sus usos medicinales, señala que "el rábano picante machacado con un poco de vinagre añadido se usa comúnmente entre los alemanes como salsa para acompañar el pescado".

Plantas de Mostaza y Repollo

El uso tradicional de condimentos saborizantes derivados de la mostaza, aunque contribuía con perfiles de sabor deseables a los alimentos cocinados, también aportaba propiedades de conservación de alimentos en las que las sociedades tradicionales se apoyaban para prevenir el deterioro microbiano de los alimentos. Esto era particularmente importante en condiciones climáticas y temperaturas ambientales propicias para el crecimiento microbiano que conducía al deterioro de los alimentos, y el uso generalizado del aceite de mostaza contribuía positivamente a las propiedades de conservación de los alimentos y a la protección frente a la infección microbiana.

La fermentación como método de conservación para las verduras crucíferas se ha utilizado desde la antigüedad, con productos fermentados como el chucrut que representan tradiciones dietéticas de siglos de antigüedad. Este proceso da lugar a productos fermentados con un sabor y olor únicos, alta bioactividad y un perfil fitoquímico claramente distinto al de las verduras crudas.

Verduras Crucíferas en Tradiciones Antiguas y Populares

En las plantas, el glucosinolato y los compuestos derivados de su hidrólisis determinan el aroma distintivo, los sabores picantes y el gusto de los alimentos, que fueron reconocidos en muchas culturas agrícolas como características identificativas del género Brassica. Las tradiciones de uso de la planta del rábano picante con fines medicinales todavía se aplican en muchos países. Las propiedades picantes de las semillas de mostaza —que contienen glucosinolatos, principalmente sinigrina— eran valoradas en las tradiciones griega antigua, romana y ayurvédica para aplicaciones tópicas y digestivas, aunque estas atribuciones tradicionales deben entenderse como anteriores a cualquier comprensión de la química de los glucosinolatos. Es probable que estos compuestos químicos naturales contribuyan a la defensa de la planta frente a plagas y enfermedades, y que impartan un sabor amargo característico a las verduras crucíferas, propiedades que los practicantes tradicionales aprovecharon empíricamente en distintas culturas.

3. Constituyentes Clave, Productos de Hidrólisis y Mecanismos de Acción

El Sistema Glucosinolato-Mirosinasa

Cuando el tejido vegetal que contiene glucosinolatos se daña, como sucede al preparar (cortar, picar, mezclar) o masticar el alimento, se libera una β-tioglucosidasa llamada mirosinasa. La enzima normalmente se almacena separada de los glucosinolatos en células diferentes, o en compartimentos intracelulares diferentes, según la especie vegetal. La hidrólisis del glucosinolato por la mirosinasa produce una molécula de β-D-glucosa y una aglicona inestable; la reorganización espontánea de este intermediario da lugar a la liberación de un ion sulfato y a la formación de metabolitos, cuyas estructuras dependen de la naturaleza de la cadena lateral del glucosinolato y de las condiciones fisicoquímicas del medio.

Mientras que los glucosinolatos intactos son biológicamente inactivos, diversos productos —incluidos isotiocianatos, nitrilos, epitionitrilos y cianuros obtenidos mediante su hidrólisis— exhiben muchas actividades biológicas diferentes, entre las cuales se han sugerido varios beneficios terapéuticos.

Principales Productos de Hidrólisis

  • Isotiocianatos (ITC) — los productos bioactivos principales y mejor caracterizados. La enzima mirosinasa hidroliza los glucosinolatos para formar isotiocianatos. El isotiocianato de feniletilo, el sulforafano y el isotiocianato de bencilo son isotiocianatos potenciales con efectos anticancerígenos eficaces como agentes protectores o de tratamiento.
  • Nitrilos — los procesos fisicoquímicos y las condiciones experimentales como el calor y el pH pueden aumentar la concentración de derivados de nitrilo y amina a expensas de los isotiocianatos, afectando así la actividad antimicrobiana de los subproductos de hidrólisis.
  • Oxazolidina-2-tionas (incluida la goitrina) — derivadas de la progoitrina; asociadas con efectos disruptores de la tiroides (véase la sección de seguridad).
  • Tiocianatos — los tiocianatos inhiben la captación de yodo por parte de la tiroides, lo que conduce a una menor yodación de la tirosina, resultando en una disminución de la producción de la importante hormona tiroidea tiroxina.
  • Indol-3-carbinol (I3C) — derivado de la glucobrasicina; un compuesto bien estudiado asociado con la modulación del metabolismo hormonal.

Sulforafano: El Isotiocianato Más Estudiado

El sulforafano (SFN), un isotiocianato alifático derivado de verduras crucíferas como el brócoli, ha surgido como un agente quimiopreventivo dietético. El SFN ejerce efectos anticancerígenos multifacéticos mediante la activación de las vías del factor 2 relacionado con NF-E2 (Nrf2) y el elemento de respuesta antioxidante (ARE), la inhibición de las histona desacetilasas (HDAC) y del factor inducible por hipoxia-1α (HIF-1α), y la regulación de la apoptosis y la autofagia.

Mecanismos de Acción a Nivel Celular

Los metabolitos de los glucosinolatos ejercen actividad preventiva del cáncer a través de diferentes mecanismos, incluyendo la inducción del factor de transcripción Nrf2, la inhibición de la expresión del factor de necrosis tumoral-α (TNFα) y de la interleucina-1β (IL-1β), la inducción de la apoptosis mediante la inhibición de enzimas de fase I y la inducción de enzimas de fase II, la interrupción de las vías de las caspasas y de STAT1/STAT2, y la inhibición de las sulfotransferasas.

Además, los glucosinolatos y sus metabolitos son eficaces en el tratamiento del cáncer al inhibir la angiogénesis, aumentar la actividad de las células asesinas naturales, incrementar la expresión de p53, p21, caspasa 3 y 9, y modular NF-κB.

Estudios tempranos han demostrado que el SFN elimina radicales de oxígeno al aumentar las defensas celulares contra el daño oxidativo, principalmente mediante la inducción de enzimas de detoxificación de fase II a través del factor 2 relacionado con NF-E2 (Nrf2). Cada vez más estudios muestran que el mecanismo anticancerígeno del SFN también incluye la inducción de la vía apoptótica en las células tumorales, la inhibición de la progresión del ciclo celular y la supresión de las células madre tumorales.

La evidencia acumulada respalda que la modificación epigenética es un factor importante en la carcinogénesis y la progresión del cáncer. Los estudios sobre los mecanismos subyacentes a los efectos anticancerígenos del SFN han mostrado que el SFN puede revertir dichas alteraciones epigenéticas en cánceres al dirigirse a las ADN metiltransferasas (DNMT), las histona desacetiltransferasas (HDAC) y los ARN no codificantes.

La evidencia acumulada respalda cada vez más los efectos beneficiosos de los glucosinolatos dietéticos sobre la salud general, incluido su potencial como agentes anticancerígenos, debido a su papel en la prevención del inicio de la carcinogénesis mediante la inducción de enzimas celulares de defensa detoxificantes/antioxidantes y sus mecanismos epigenéticos, incluida la modificación de la metilación de CpG de genes relacionados con el cáncer, la regulación de la modificación de histonas y los cambios en la expresión de microARN (miARN).

Los efectos antiinflamatorios del sulforafano y otros isotiocianatos pueden implicar un aumento de la actividad de Nrf2 y la inhibición de NF-κB.

Propiedades Antimicrobianas

El orden de preferencia de la actividad antimicrobiana entre los productos de hidrólisis es el siguiente: subproductos indol-isotiocianato (p. ej., indol-3-carbinol) > aromático-isotiocianato > azufre-isotiocianato > alifático-isotiocianato > derivados de nitrilo y/o amina. La inclusión de verduras crucíferas dietéticas ricas en glucosinolatos puede contrarrestar las bacterias resistentes a los antibióticos en la cadena alimentaria derivadas del uso excesivo de antibióticos en las prácticas de cría animal.

4. Biodisponibilidad: El Papel del Procesamiento, la Cocción y el Microbioma Intestinal

Tras la ingestión, los glucosinolatos podrían absorberse parcialmente en su forma intacta a través de la mucosa gastrointestinal. Sin embargo, la mayor fracción se metaboliza en la luz intestinal. Cuando las verduras crucíferas se consumen sin procesar, la enzima mirosinasa presente en estas plantas hidroliza los glucosinolatos en la parte proximal del tracto gastrointestinal en diversos metabolitos, como isotiocianatos, nitrilos, oxazolidina-2-tionas e indol-3-carbinoles. Cuando las verduras crucíferas se cocinan antes de consumirse, la mirosinasa se inactiva y los glucosinolatos transitan hasta el colon, donde son hidrolizados por la microbiota intestinal.

Dado que la mayoría de las verduras crucíferas se cocinan antes de consumirse, es la mirosinasa bacteriana intestinal, y no la mirosinasa vegetal, la responsable del paso inicial de la degradación de los glucosinolatos. En un estudio de alimentación con 45 sujetos sanos, la tasa media de conversión de glucosinolatos (de los cuales el 85% era glucorafanina) a ditiocarbamatos en un período de 24 horas se estimó en alrededor del 12%, con amplias variaciones entre los participantes (rango, 1,1 a 40,7%).

La biodisponibilidad de los glucosinolatos y sus productos de degradación puede verse afectada por las condiciones de preparación y procesamiento. El almacenamiento de plantas Brassica a temperatura ambiente y en un refrigerador doméstico produjo una pérdida diferencial del contenido total de glucosinolatos del 11 y el 27%, respectivamente.

El método de cocción al vapor produjo la muestra menos afectada en términos de contenido de glucosinolatos, en comparación con el método convencional de agua hirviendo, que provocó las mayores pérdidas en el contenido de glucosinolatos (57 y 81% en cultivares de Brassica oleracea y Brassica rapa, respectivamente).

Se ha demostrado que la cocción disminuye considerablemente la biodisponibilidad, ya que el calor desactiva la mirosinasa endógena de la planta, de modo que cualquier conversión de glucosinolatos a isotiocianatos ocurriría en la luz intestinal por acción del microbioma intestinal. Muchos estudios muestran una alta degradación de los glucosinolatos pero un bajo rendimiento de isotiocianatos y nitrilos, y no está claro si esto se debe a un metabolismo posterior de los isotiocianatos y nitrilos, o al metabolismo de los glucosinolatos hacia puntos finales alternativos. Esto se complica por la naturaleza inestable de los isotiocianatos, que se ha demostrado que se degradan espontáneamente y reaccionan con otros compuestos.

Si bien la evidencia preclínica muestra propiedades antiinflamatorias y antioxidantes prometedoras de los glucosinolatos, los ensayos clínicos en humanos aún son insuficientes, debido a la heterogeneidad metodológica y a los factores que afectan la producción de los compuestos bioactivos. Su biodisponibilidad limitada y variable sigue siendo un desafío clave.

5. Evidencia Científica por Área de Uso

5.1 Quimioprevención del Cáncer

Históricamente, un foco importante de investigación ha sido el efecto anticancerígeno de los glucosinolatos. Los estudios epidemiológicos han asociado consistentemente el consumo de verduras crucíferas con un menor riesgo de cáncer, mientras que la investigación mecanística ha dilucidado la capacidad del sulforafano para modular el equilibrio redox, las vías de detoxificación y los procesos epigenéticos. Ensayos clínicos recientes han demostrado además su potencial para reducir los niveles de biomarcadores carcinogénicos y favorecer la detoxificación metabólica.

Numerosos estudios han reportado la posible actividad quimiopreventiva del sulforafano, un isotiocianato derivado de la glucorafanina, que se presenta en grandes cantidades en plantas del género Brassica. Se descubrió que el sulforafano es activo contra varias formas de cáncer. Un creciente conjunto de datos muestra que el sulforafano actúa contra el cáncer en distintos niveles, desde el desarrollo hasta la progresión, mediante efectos pleiotrópicos.

Debido a su eficacia, seguridad, ausencia de toxicidad, falta de efectos secundarios y bajo costo, el sulforafano bioactivo es ampliamente reconocido como un prometedor agente quimiopreventivo con efectos contra muchos tipos de cáncer, como el de cuello uterino, mama y vejiga; el carcinoma de células renales; el cáncer de pulmón de células no pequeñas; y los cánceres de colon y próstata.

Desde que se aisló por primera vez del brócoli y se demostró que tenía propiedades quimioprotectoras contra el cáncer en ratas a principios de la década de 1990, más de 3000 publicaciones han descrito su eficacia en modelos de enfermedad en roedores, los mecanismos subyacentes de acción, o, hasta la fecha, más de 50 ensayos clínicos que examinan la farmacocinética, la farmacodinámica y la mitigación de la enfermedad.

Limitaciones de la evidencia clínica sobre el cáncer: A pesar de casi un cuarto de siglo desde el (re)descubrimiento del sulforafano, los estudios sobre las acciones farmacodinámicas del sulforafano en humanos han sido bastante limitados. Este punto contrasta marcadamente con las cientos de publicaciones que investigan los mecanismos de acción en cultivos celulares y modelos animales. Se han identificado docenas de dianas y vías como mediadores potenciales de las acciones quimioprotectoras del sulforafano, pero pocas han sido sometidas a una validación seria.

Se han realizado estudios observacionales para determinar si el consumo de verduras crucíferas afecta el riesgo de cáncer en humanos, pero, según una revisión de 2017, la evidencia clínica es insuficiente para indicar que el consumo de isotiocianatos en verduras crucíferas sea beneficioso.

5.2 Salud Cardiometabólica — Enfermedad Cardiovascular y Dislipidemia

La evidencia emergente de estudios experimentales ha mostrado que los metabolitos de los glucosinolatos pueden reducir el estrés oxidativo, la inflamación, la disfunción endotelial y la muerte de cardiomiocitos, lo que indica que estos compuestos también podrían tener efectos beneficiosos sobre el sistema cardiovascular.

Varios ensayos clínicos han evaluado preparaciones ricas en glucosinolatos para resultados cardiovasculares, con resultados mixtos:

  • En un estudio de fase I realizado en Japón con 12 participantes humanos (20-36 años), el consumo diario de 100 g de brotes de brócoli frescos mostró mejorar el HDL en un 7,6% en las participantes femeninas y reducir el colesterol total en un 10% en los participantes masculinos respecto a las mediciones basales.
  • Se encontró que el brócoli rico en glucorafanina (400 g/semana) consumido durante un período de 12 semanas reducía significativamente el LDL-C plasmático en comparación con el consumo de brócoli estándar, en dos estudios paralelos, aleatorizados y doble ciego con 130 adultos de ≥50 años en riesgo de enfermedad cardiovascular.
  • En un ensayo clínico aleatorizado doble ciego entre pacientes con diabetes, se observaron efectos beneficiosos de 10 g/día de polvo de brotes de brócoli sobre los niveles séricos de interleucina-6 y proteína C reactiva, pero no sobre el factor de necrosis tumoral α. En contraste, entre individuos con riesgo moderado de desarrollar ECV, la suplementación con brócoli no produjo cambios significativos en los marcadores de riesgo de ECV. En pacientes con hipertensión establecida, un tratamiento de 4 semanas con brotes de brócoli deshidratados no ejerció ningún efecto significativo sobre los niveles de colesterol sérico ni sobre la función endotelial medida mediante dilatación mediada por flujo.

A pesar de la evidencia proveniente de la investigación básica, los datos en humanos sobre la ingesta de glucosinolatos y el riesgo de enfermedad coronaria (EC) son limitados. En general, la evidencia cardiovascular de los ensayos en humanos es preliminar y mixta; los efectos en intervenciones individuales no han sido consistentes entre estudios.

5.3 Control Glucémico y Diabetes Tipo 2

Existe un interés creciente en el impacto de los glucosinolatos sobre el control glucémico. Los isotiocianatos, como la rafasatina y el sulforafano, pueden prevenir o reducir las complicaciones relacionadas con la glucemia en estudios en animales y humanos.

En un estudio paralelo, aleatorizado, doble ciego y controlado con placebo de 4 semanas con 81 participantes humanos con diabetes tipo 2, 10 g/día de polvo de brotes de brócoli (225 μmol de sulforafano al día) disminuyeron la insulina sérica en ayunas y la resistencia a la insulina en un 18,2% y un 14,2%, respectivamente. También se observaron resultados positivos en un estudio aleatorizado, doble ciego y controlado con placebo con 97 pacientes escandinavos con diabetes tipo 2.

Los estudios indican que las verduras crucíferas y sus glucosinolatos podrían tener un impacto en varios trastornos cardiometabólicos. Se han identificado mejoras en el control glucémico, la presión arterial y el perfil lipídico, lo que podría llevar a una reducción o retraso en la progresión de la enfermedad. Sin embargo, como ocurre con los resultados cardiovasculares, el conjunto de evidencia clínica sigue siendo limitado en escala y consistencia.

5.4 Afecciones Neurológicas y Psiquiátricas

Los metabolitos de los glucosinolatos, particularmente el sulforafano, podrían ejercer un efecto beneficioso sobre afecciones neurológicas y psiquiátricas, como la depresión, la esquizofrenia, el autismo, la enfermedad de Alzheimer y la esclerosis múltiple.

Los isotiocianatos han atraído un considerable interés científico por sus efectos protectores contra diversas enfermedades, gracias a sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y neuroprotectoras.

Un área destacada de investigación clínica es el trastorno del espectro autista (TEA). Un ensayo aleatorizado, doble ciego y controlado con placebo evaluó los efectos del sulforafano derivado de brotes de brócoli sobre la conducta en 40 hombres jóvenes (13 a 27 años) con trastorno del espectro autista (TEA) de moderado a grave. Se han registrado y completado ensayos adicionales con diferentes formulaciones, según se documenta en los registros de ensayos clínicos.

La evidencia preclínica sugiere que los glucosinolatos y sus metabolitos, particularmente el sulforafano, exhiben varias propiedades biológicas que podrían ser relevantes para afecciones neurológicas y psiquiátricas. Varios mecanismos potenciales incluyen la modulación del eje hipotálamo-hipófiso-suprarrenal, el estrés oxidativo y las vías inflamatorias.

En general, la base de evidencia neurológica para los glucosinolatos en humanos se encuentra en una etapa temprana; la mayoría de los hallazgos favorables provienen de modelos preclínicos, y los ensayos clínicos en afecciones neurológicas son limitados en número y escala.

5.5 Detoxificación de Contaminantes Ambientales

Una de las aplicaciones más documentadas clínicamente involucra la potenciación de la detoxificación de contaminantes transportados por el aire. Un ensayo controlado aleatorizado fundamental de Egner et al. (2014), realizado en Qidong, China, evaluó una bebida de brotes de brócoli que contenía glucorafanina y sulforafano frente a un placebo en un entorno altamente contaminado. Este estudio, titulado "Rapid and sustainable detoxication of airborne pollutants by broccoli sprout beverage" ("Detoxificación rápida y sostenible de contaminantes transportados por el aire mediante una bebida de brotes de brócoli"), se publicó en Cancer Prevention Research en 2014 y demostró un aumento significativo de la excreción urinaria de los carcinógenos benceno y acroleína en el grupo de tratamiento respecto al placebo. Este ensayo es ampliamente citado como una de las piezas más rigurosas de evidencia clínica humana en la literatura sobre glucosinolatos.

5.6 Salud Hepática

El sulforafano, un isotiocianato derivado de la glucorafanina, tiene efectos antioxidantes y antiinflamatorios que podrían ser beneficiosos para mejorar la función hepática. Sin embargo, se han reportado pocos estudios sobre los efectos de la glucorafanina en los marcadores biológicos relacionados con la función hepática —como la alanina aminotransferasa (ALT), la aspartato aminotransferasa (AST) y la gamma-glutamiltransferasa (γ-GTP)— en individuos sanos. Un ensayo aleatorizado, doble ciego, controlado con placebo y de grupos paralelos comparó los efectos de suplementos de brotes de brócoli enriquecidos en glucorafanina (n=35) con los de suplementos placebo (n=35). Este fue el primer estudio en reportar que la ingesta de dosis altas (137,1 μmol/día) de glucorafanina en forma de suplementos durante un período prolongado (24 semanas) podría ser útil para la salud hepática sin problemas de seguridad.

5.7 Salud Musculoesquelética

El sulforafano se ha señalado como un componente dietético importante para los trastornos musculoesqueléticos, con estudios que reportan mejoras en medidas tanto de músculo como de hueso. Históricamente, la comprensión de los efectos de los glucosinolatos sobre el músculo esquelético proviene de ensayos sobre su aplicación en entornos de producción animal, con resultados que indican que, aunque el rendimiento del crecimiento puede verse afectado, el músculo presentaba un estado antioxidante y un perfil de ácidos grasos mejorados. La evidencia clínica en humanos específicamente en esta área es limitada.

5.8 Evaluación General de la Calidad de la Evidencia

Los estudios epidemiológicos sugieren un posible papel de los glucosinolatos y los isotiocianatos en la salud humana. Sin embargo, la evidencia de los estudios de intervención, debido a la heterogeneidad en las características del diseño del estudio, la duración, los participantes, los alimentos o componentes alimentarios administrados y los resultados analizados, sigue siendo insuficiente.

Esta falta de estudios recientes se debe en gran medida a la dificultad de estandarizar las dosis, la variabilidad en los métodos de preparación (por ejemplo, crudo o cocido) y la biodisponibilidad de los compuestos clave y sus derivados bioactivos. Una revisión de 2021 de los ensayos clínicos registrados confirmó que la duración de los estudios variaba entre uno o pocos días hasta 12 semanas, y que los marcadores asociados con la biodisponibilidad incluían la dosis del glucosinolato nativo, los derivados (p. ej., sulforafano) o los productos metabólicos analizados principalmente en plasma y orina, mientras que los relacionados con la salud humana incluían marcadores directa y/o indirectamente asociados con el cáncer de próstata, la función cognitiva y la salud cardiovascular, incluidos los marcadores inflamatorios y antioxidantes.

6. Sistemas Corporales y Áreas de Salud Asociadas con los Glucosinolatos

  • Oncología / Quimioprevención: Ensayos de fase I/II en la prevención del cáncer de próstata, mama, pulmón, colorrectal y vejiga; mecanismos mediante la activación de Nrf2, la inhibición de HDAC y la modulación de enzimas de fase I/II.
  • Sistema cardiovascular: Perfil lipídico (reducción de LDL-C), presión arterial, función endotelial y marcadores inflamatorios (PCR, IL-6).
  • Endocrino / Metabólico: Resistencia a la insulina y control glucémico en la diabetes tipo 2; función tiroidea (efectos bidireccionales, véase Seguridad).
  • Sistemas de detoxificación: Inducción de enzimas hepáticas de fase II; excreción urinaria de carcinógenos y sus metabolitos.
  • Neurología y psiquiatría: Los trastornos neurodegenerativos, del neurodesarrollo y psiquiátricos, así como la epilepsia, afectan a millones de personas. Los compuestos naturales están surgiendo como nuevos tratamientos para estas enfermedades. En particular, los glucosinolatos son metabolitos secundarios presentes en plantas de la familia Cruciferae que están siendo investigados para estas afecciones.
  • Sistema musculoesquelético: Salud ósea y muscular mediante mecanismos antiinflamatorios y antioxidantes.
  • Defensa antimicrobiana: Conservación de alimentos y potencial actividad contra bacterias resistentes a los antibióticos.

7. Formas de Dosificación y Dosis Reportadas en Estudios Humanos

No existe una dosis terapéutica universalmente establecida para los glucosinolatos como estándar regulatorio reconocido. Las siguientes dosis se han reportado en investigaciones clínicas revisadas por pares:

  • Extracto de brotes de brócoli (estudio de seguridad de fase I): Las dosis utilizadas fueron 25 μmol de glucosinolatos, 100 μmol de glucosinolatos y 25 μmol de isotiocianatos por administración, dosificados cada 8 horas durante 7 días (21 dosis en total), lo que resultó en que los sujetos recibieran de 75 a 300 μmol de glucosinolatos diarios, equivalentes a 12-50 g de semillas de brócoli frescas, o 75 μmol de isotiocianato. No se reportaron eventos adversos clínicos.
  • Polvo de brotes de brócoli (diabetes tipo 2): 10 g/día de polvo de brotes de brócoli (que proporciona 225 μmol de sulforafano al día) utilizado durante 4 semanas en 81 participantes con diabetes tipo 2.
  • Suplemento de glucorafanina (salud hepática): 137,1 μmol/día de glucorafanina durante 24 semanas, en concordancia con estudios previos que utilizaron 54,9 μmol de glucorafanina al día durante 8 o 24 semanas.
  • Bebida de brotes de brócoli (ensayo de seguridad tiroidea): Un ensayo clínico previo no reportó efectos adversos sobre la glándula tiroidea tras el consumo diario de una bebida de extracto de brotes de brócoli (600 μmol/día de glucorafanina) durante 12 semanas.
  • Dosis máxima tolerada (DMT) de sulforafano: Un ensayo aleatorizado sugiere que 150 μmol de sulforafano/día se aproxima a la dosis máxima tolerada.
  • Farmacocinética (sulforafano oral): Tras la administración oral de 200 μmol de isotiocianatos de brotes de brócoli a cuatro voluntarios humanos sanos, la concentración plasmática máxima de ditiocarbamato fue de 1,91 ± 0,24 μM a la 1 hora tras la dosificación. Un estudio con 20 participantes que recibieron 200 μmol de sulforafano en forma de polvo rico en sulforafano en cápsulas reportó una Cmax de 0,7 ± 0,2 µM a las 3 horas, con una vida media de 1,9 ± 0,4 horas.
  • Brócoli entero (ensayos clínicos): Se ha utilizado brócoli en dosis de 500 g diarios en ensayos clínicos que evalúan el efecto protector sobre biomarcadores del cáncer. Los brotes de brócoli se administraron en dosis de hasta 50 g/día (aproximadamente 300 mcg de glucosinolato) en 3 dosis divididas en un ensayo clínico de fase I.
  • Brócoli con alto contenido de glucosinolatos (cardiovascular): 400 g/semana consumidos durante 12 semanas en dos estudios paralelos, aleatorizados y doble ciego con 130 adultos ≥50 años en riesgo de enfermedad cardiovascular.
  • Rábano picante (dosis tradicional): El uso tradicional sugerido para resfriados e infecciones respiratorias es de aproximadamente 20 g de raíz fresca al día.

8. Consideraciones de Seguridad e Interacciones

Interferencia Tiroidea (Efectos Goitrogénicos)

Tras la degradación enzimática, algunos glucosinolatos de las verduras brasicáceas producen sulforafano, feniletil e isotiocianatos indólicos que poseen actividad anticarcinogénica. En contraste, la progoitrina y los glucosinolatos indólicos se degradan a goitrina y tiocianato, respectivamente, y pueden disminuir la producción de hormona tiroidea.

Las oxazolidina-2-tionas inhiben la función tiroidea al bloquear la incorporación de yodo a los precursores de tiroxina y al suprimir la secreción de tiroxina desde la tiroides. Es importante destacar que la magnitud del efecto depende de la verdura específica y de la dosis: la captación de radioyodo por la tiroides se inhibe con 194 μmol de goitrina, pero no con 77 μmol de goitrina. Las berzas, las coles de Bruselas y algunas coles rusas (Brassica napus) contienen suficiente goitrina como para potencialmente disminuir la captación de yodo por la tiroides. Sin embargo, las hojas de nabo, el brócoli comercial, el brócoli rabe y la col rizada pertenecientes a Brassica oleracea contienen menos de 10 μmol de goitrina por porción de 100 g y pueden considerarse de riesgo mínimo.

Los derivados de glucosinolatos pueden afectar negativamente a la glándula tiroidea. Los organismos con hipotiroidismo, en particular, son propensos a los efectos negativos de los productos ricos en glucosinolatos. Es fundamental señalar que, sin la mirosinasa botánica, los iones tiocianato antitiroideos y la goitrina pueden generarse igualmente en el cuerpo animal. Por lo tanto, la inactivación de la mirosinasa durante la cocción no tendrá ningún efecto sobre el efecto antinutricional de los glucosinolatos en las verduras crucíferas. Además, la conversión relativamente rápida a iones tiocianato, que bloquean la captación de yodo por la tiroides, puede prevenirse mediante la administración simultánea de yodo.

A menos que nuevos datos científicos confirmen la ausencia de efectos negativos de los brotes de brasicáceas sobre la función tiroidea en humanos, no deben excluirse del grupo de productos goitrogénicos.

Un ensayo clínico no reportó efectos adversos sobre la glándula tiroidea tras el consumo diario de una bebida de extracto de brotes de brócoli (600 μmol/día de glucorafanina) durante 12 semanas. Esto se aplica específicamente a la vía glucorafanina/sulforafano; el riesgo derivado de especies que contienen progoitrina es una consideración distinta.

Efectos Gastrointestinales

Se registraron molestias gastrointestinales menores en estudios clínicos con preparaciones de brotes de brócoli. En un ensayo cruzado, 2 de 50 participantes asignados aleatoriamente para recibir una bebida rica en sulforafano (150 μmol/día) reportaron náuseas o sabor amargo y abandonaron el estudio. La ingestión de grandes cantidades de preparaciones que contienen glucosinolatos, como el rábano picante, puede causar vómitos con sangre y diarrea.

Toxicidad de los Nitrilos

Los nitrilos deprimen el crecimiento, causan lesiones hepáticas y renales, y en casos graves conducen a necrosis hepática, hiperplasia del conducto biliar y megalocitosis del epitelio tubular renal. Estos efectos se han documentado más ampliamente en modelos animales y a exposiciones dietéticas elevadas (particularmente en ganado alimentado con grandes cantidades de harina de colza); su relevancia en dosis dietéticas o suplementarias humanas típicas no se ha establecido.

Interacciones con Medicamentos y Suplementos

El rábano picante forma parte de la familia del repollo y la mostaza; por lo tanto, podría suprimir la función tiroidea. Los isotiocianatos pueden irritar las membranas mucosas al contacto o si se inhalan.

Se sabe que los isotiocianatos derivados de glucosinolatos inducen y modulan las enzimas de detoxificación de fase II, y también inhiben ciertas enzimas del citocromo P450 de fase I. Mediante la inducción de las enzimas CYP (particularmente a través de la vía Nrf2/ARE), la suplementación con glucosinolatos en dosis altas tiene un potencial teórico para alterar el metabolismo de los medicamentos metabolizados por estas enzimas. Sin embargo, los estudios clínicos farmacocinéticos directos sobre la interacción entre medicamentos y glucosinolatos en humanos son limitados en la literatura revisada por pares publicada.

Falta información sobre la seguridad y eficacia durante el embarazo y la lactancia para preparaciones concentradas de glucosinolatos, como el DIM (3,3′-diindolilmetano).

Estado del Yodo y Consideraciones Poblacionales

En individuos con una ingesta suficiente de yodo, es poco probable que el consumo moderado de alimentos goitrogénicos cause una disfunción tiroidea significativa. Sin embargo, en personas con deficiencia de yodo o en aquellas que ya presentan una tiroides hipoactiva, el consumo excesivo de goitrógenos podría exacerbar los problemas tiroideos.

Tolerancia General en Ensayos Clínicos

No se reportaron eventos adversos clínicos en un estudio de fase I de escalada de dosis que utilizó de 75 a 300 μmol de glucosinolatos diarios durante 7 días. En un ensayo cruzado de la Universidad Johns Hopkins con extracto de brotes de brócoli, solo se reportaron tres eventos adversos gastrointestinales leves de grado 1 y no se observaron cambios significativos en los valores de laboratorio (panel metabólico completo, hemograma completo, panel de coagulación y pruebas tiroideas) tomados antes y después de la intervención. Los brotes de brócoli se consumen ampliamente en muchas partes del mundo, y no se han reportado preocupaciones respecto a su tolerancia y seguridad en humanos a niveles de ingesta dietética típicos, aunque la evidencia en dosis suplementarias altas específicamente requiere un monitoreo continuo.

Referencias

Condiciones de Salud

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Sistemas Corporales

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