Monolaurina: la primera barrera natural contra las enfermedades en la etapa de lactancia
Descripción
Por: Federico Manuel Reyes-Cruz, Manuel Sánchez-Cantú y Roberto Quintana-Solórzano
Resumen
La esperanza de vida de los seres humanos se ha incrementado con el transcurrir de los años debido a los avances tecnológicos. En este sentido, el área de la medicina se destaca por el desarrollo de vacunas, medicamentos, antivirales, etc., lo cual ha permitido combatir a los microorganismos patógenos que han afectado a la población a lo largo de la historia. En la actualidad, se ha observado que algunos microorganismos patógenos comienzan a presentar resistencia a la(s) sustancia(s) activa(s) de los medicamentos generando un problema delicado a nivel mundial. Sin embargo, el fortalecimiento del sistema inmunológico empleando agentes naturales que sean accesibles, económicos y al alcance de la población; así como el desarrollo de nuevos medicamentos y tratamientos ha continuado de manera sostenida. En este sentido, existe un monoglicérido conocido como Monolaurina (ML), que se encuentra de manera natural en la leche materna y se le atribuye la función de proteger a los infantes de diversas enfermedades al actuar como un agente en contra de los microrganismos patógenos. La actividad antimicrobiana de la ML abre una oportunidad para ser utilizada como una alternativa de suplemento alimenticio para fortalecer el sistema inmunológico de los seres humanos a partir de su producción de manera sintética por diversas rutas entre las que destacan la esterificación y la glicerólisis.
Palabras clave: monolaurina, antimicrobiano, sistema inmunológico
Introducción
Durante las últimas décadas el ser humano ha sido testigo de cambios y avances importantes en el contexto científico y tecnológicos que, a final de cuentas, han mejorado su calidad y esperanza de vida. Sin embargo, muchos de estos avances han sido en detrimento de su entorno destacando la deforestación, la contaminación de cuerpos de agua, el incremento en la producción de gases de efecto invernadero y el uso desmedido de sustancias químicas, por mencionar algunas. Esto ha repercutido negativamente sobre el medio ambiente afectando la biota y, de manera directa o indirecta, al ser humano desencadenando diversos problemas de salud como alergias, asma, enfermedades inmunodeficientes, dermatitis, enfermedades renales y cáncer, entre otras (Flandroy et al. 2018).
Gracias al avance tecnológico en el campo de la medicina, muchos de estos problemas de salud han podido tratarse con el uso de vacunas, antivirales y antibióticos; no obstante, recientemente ha surgido una preocupación en común debido a la resistencia que ciertos microorganismos patógenos están creando en contra del efecto de estos medicamentos con el riesgo latente de agravar los problemas de salud pública a nivel global. Como ejemplos de lo anterior destacan enfermedades como la tuberculosis, la gonorrea, la malaria (Lieberman et al. 2006) y la influenza porcina A-H1N1 (Vilà De Muga et al. 2009) la cual afectó a México en el año 2009.
Un escenario más grave aún que sacudió recientemente al mundo fue la pandemia causada por el coronavirus SARS-CoV-2 o COVID-19, surgido en China a finales de 2019 (Liu et al. 2020), la cual abrió un panorama urgente en la investigación científica para generar, en primera instancia y de manera urgente, una vacuna que pueda prevenir la enfermedad causada por el virus, seguida por el desarrollo de medicamentos para combatirlo lo cual sigue siendo sujeto de investigación.
Una alternativa para enfrentar de manera indirecta los crecientes problemas de salud a nivel global se basa en el fortalecimiento del sistema inmunológico del ser humano; si bien existen opciones al respecto, éstas suelen ser costosas o, en muchos casos, no han sido estudiadas con el rigor suficiente para su implementación masiva. En consecuencia, la comunidad científica continúa con estudios enfocados en el desarrollo de medicamentos y sustancias químicas basadas en agentes naturales no tóxicos, que sean de fácil acceso a la población en general y demuestren ser efectivas en contra de los microorganismos patógenos.
Es importante destacar que la leche materna contiene fuentes naturales de anticuerpos que protegen a los infantes durante la lactancia, reforzando así su sistema inmunológico (Kabara, 1984; Schlievert, 2007; Barker, 2019); de manera particular, esta protección inmunológica se ha atribuido a un compuesto identificado como monolaurina (ML). La ausencia de ML en la dieta de los infantes, particularmente cuando las mujeres no son capaces de producir leche, representa un grave problema ya que las fórmulas lácteas comerciales no la contienen. Si el infante no recibe una dosis suficiente de anticuerpos durante su período de lactancia, el organismo queda expuesto a sufrir infecciones gastrointestinales, enfermedades respiratorias, otitis y enfermedades diarreicas (Barker, 2019), por mencionar algunas.
Monolaurina
La ML es un monoglicérido de 15 átomos de carbono (Figura 1), que se forma cuando el ácido láurico (AL) reacciona con la glicerina (Gli). A nivel industrial, la ML se utiliza como emulsificante en la industria farmacéutica y preservador de alimentos en la industria alimentaria con la finalidad de inhibir o retrasar el crecimiento de microorganismos (Dwi, 2018).
Su acción como agente antimicrobiano
La ML fue reportada por primera vez por Jon J. Kabara (Kabara, 1984). Los primeros estudios de actividad antimicrobiana de la ML fueron reportados por Lieberman en 2006 y Bradley en 1972, quienes investigaron el efecto de la ML sobre el ADN y ARN de los virus (Lieberman, 2006 y Bradley, 1972), encontrando que la ML eliminaba los virus al promover la ruptura de su capa exterior que está formada por lípidos y fosfolípidos.
Actualmente, la ML es considerada como una sustancia de amplio espectro en contra de microorganismos patógenos que afectan a los seres humanos. A manera de ejemplo se puede mencionar su evaluación sobre la bacteria Helicobacter pylori, que es responsable de la gastritis crónica, así como en los virus que causan la influenza estacional y el VIH-1 (Lieberman et al. 2006), y en las bacterias como la Chlamydia trachomatis, Neisseria gonorrhoeae, Staphylococcus aureus, Helicobacter.
El uso de la ML también se encuentra reportada en animales, por ejemplo, en los rumiantes con la finalidad de evitar la metanogénesis causada en el estómago y en pollos de engorda como medicamento alternativo en contra del parásito Eimeria causante de diarreas severas (Fortuoso et al. 2019).
De manera natural, la ML se encuentra en la leche materna de la mujer y en la leche de bovinos en una concentración de 1 a 3 mg/ml y 0.15 mg/ml, respectivamente. En la mujer, la ML se produce mediante la transformación del AL por la acción enzimática de lipasas en el tracto digestivo (Schlievert 2019).
Más recientemente, se tienen evidencias reportadas de la efectividad de la ML en contra del virus SARS-CoV-2. En 2021 en Italia se publicó un reporte sobre un estudio metabólico en muestras de suero de sangre de una población de trabajadores de la salud, de los cuales la mitad se encontraba contagiado de COVID-19 (Barberis et al. 2021). Las muestras de suero fueron evaluadas con diferentes substratos encontrando que aquéllas evaluadas con ML tuvieron una mayor protección y efecto en contra del SARS- CoV-2.
Materias primas para la obtención de ML
Las materias primas empleadas para la producción sintética de la ML son el aceite de coco, el AL, y el laurato de metilo (LM) y Gli. El AL es un ácido graso saturado de color blanco el cual se encuentra principalmente en el aceite de coco. El LM es un éster metílico de ácidos grasos que se obtiene del aceite de coco o mediante la reacción del AL y metanol. Recientemente, se ha reportado una metodología basada en la intensificación de las reacciones químicas en fase líquida para obtener LM. La reacción entre el AL y metanol es asistida por la dispersión de alta trasquilación (tecnología que favorecen el contacto entre los reactantes y el catalizador a través de la formación de microgotas del fluido) alcanzando niveles de conversión de 92 % (Reyes-Cruz et al. 2022) en un tiempo relativamente corto, no mayor a 12 minutos. Los usos industriales reportados en la literatura para el LM son como surfactante en la producción de jabones, y como protector de alimentos para evitar las quemaduras generadas en refrigeración (Wills et al., 1980).
La Gli es un polialcohol que se utiliza en la formulación de alimentos, medicamentos y la producción de cosméticos. Esta se obtiene convencionalmente empleando propileno y ácido paracético; no obstante, también puede obtenerse como subproducto a partir de la producción de biodiésel, la hidrólisis de grasas y la fermentación microbiana (Chakraborty and Mandal, 2015).
Métodos de síntesis de la ML
La ML se puede formar mediante estas rutas, a saber (i) la esterificación homogénea de ácido láurico (AL), (ii) la esterificación heterogénea de (AL), (iii) la glicerólisis de LM y, (iv) la ruta catalizada por enzimas (ver Figura 2).
La reacción de esterificación es un proceso químico que consiste en la formación de alquil ésteres de ácidos grasos que tiene lugar cuando los ácidos grasos reaccionan con un alcohol o polialcohol en un medio ácido. La reacción entre AL y Gli produce ML como producto principal y agua como subproducto, teniendo como subproductos cantidades relativamente pequeñas de dilaurina (DL) y trilaurina (TL) (ver Figura 3). En la glicerólisis de LM, el LM reacciona con Gli en presencia de un catalizador para producir una molécula de ML y metanol como subproducto (Ferretti et al., 2009) y cantidades pequeñas de DL y TL (ver Figura 3b).
En el caso de la ruta enzimática, la ML puede ser sintetizada tanto a partir del AL (Muhammad et al., 2019) como del LM (Ahmad et al., 2015). En las reacciones el mecanismo de reacción y la eficiencia de la conversión de la materia prima dependerá de factores como lo son el tipo de enzima y la materia prima a evaluar, las condiciones de aislamiento de la enzima, el soporte donde será inmovilizada la enzima, su purificación y las condiciones de mantenimiento.
En la actualidad, un grupo de investigación de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla realiza estudios para obtener la ML de manera sintética mediante dos posibles rutas de reacción, la esterificación de AL empleando catalizadores con características ácidas, y la glicerólisis de LM empleando catalizadores con características alcalinas. El estudio de las rutas de obtención abre la oportunidad de analizar y cuantificar de manera formal, mediante el uso de diseño de experimentos del tipo superficies de respuesta como el CCD (diseño central compuesto) o el BBD (diseño de Box-Behnken), el efecto de las variables de reacción o condiciones de operación del reactor sobre la velocidad de reacción, la conversión de los reactantes, así como la selectividad y el rendimiento a productos.
Conclusiones
La ML, que se encuentra de manera natural en la leche materna, es una fuente muy importante de anticuerpos que ofrece una actividad antimicrobiana de amplio espectro durante el período de lactancia. La ingesta de ML como alimenticio en los neonatos que no son alimentados con leche materna es necesaria debido a que se ha demostrado que los bebés que prescinden de los beneficios de la ML son más vulnerables a las enfermedades. Por esta razón, y considerando que las fórmulas lácteas disponibles en el mercado no contienen ML, resulta relevante seguir con las investigaciones para el desarrollo de mecanismos de reacción a escala laboratorio para producir la ML en forma sintética, privilegiando aquellas que usan como materia prima agentes naturales que sean accesibles, económicos y estén al alcance de la población en general. De esta manera, la ML podría ser incorporada a la dieta humana como un suplemento alimenticio.
Referencias
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