Sesquiterpenos: Una Referencia Enciclopédica Integral
1. Identidad, Química y Clasificación
1.1 Identidad Botánica y Química
Los sesquiterpenos son una clase de compuestos orgánicos compuestos por tres unidades de isopreno, lo que resulta en un total de 15 átomos de carbono. Los sesquiterpenoides son una clase de productos naturales enormemente diversos derivados del precursor de 15 carbonos, el pirofosfato de farnesilo (FPP). Los términos "sesquiterpeno" y "sesquiterpenoide" se usan a menudo indistintamente en la literatura científica; estrictamente hablando, los sesquiterpenos se refieren al esqueleto hidrocarbonado puro, mientras que los sesquiterpenoides abarcan derivados oxigenados y funcionalizados de otras formas. El nombre deriva del latín sesqui (uno y medio) combinado con terpeno, reflejando que estas moléculas tienen una vez y media el tamaño de un monoterpeno (C10).
El número y la disposición de las unidades de isopreno determinan la subclase de terpenoides: monoterpenos (2 unidades de isopreno, C10), sesquiterpenos (3 unidades de isopreno, C15), diterpenos (4 unidades de isopreno, C20) y triterpenos (6 unidades de isopreno, C30). Las terpeno sintasas catalizan la síntesis de estos compuestos a partir de los precursores comunes difosfato de isopentenilo (IPP) y difosfato de dimetilalilo (DMAPP).
Los sesquiterpenoides son la clase más grande de terpenoides naturales, con una diversidad estructural que incluye miles de compuestos y más de 100 tipos de esqueletos. Muchos de ellos exhiben propiedades químicas de "tipo fármaco", incluyendo reactividad de centro alquilante, lipofilicidad y geometría molecular y características electrónicas favorables, y han atraído un interés considerable debido a sus marcadas actividades biológicas.
1.2 Clasificación Estructural
Los sesquiterpenoides son productos naturales derivados de tres unidades de isopreno. Estos compuestos existen en varias formas, como estructuras lineales, monocíclicas, bicíclicas y tricíclicas. La diversidad química de los sesquiterpenoides parte de los diversos esqueletos hidrocarbonados de sesquiterpeno, creados por reacciones en cascada de carbocationes programadas en las sesquiterpeno sintasas (STS). Los esqueletos de sesquiterpeno C15 luego suelen ser oxigenados por monooxigenasas de citocromo P450 (P450) regio- y estereoselectivas.
Entre las subclases estructurales más relevantes desde el punto de vista toxicológico, farmacológico y nutricional se encuentran:
- Lactonas sesquiterpénicas (SL): Las lactonas sesquiterpénicas son una clase de sesquiterpenoides que contienen un anillo de lactona. Son compuestos incoloros y lipofílicos. Las lactonas sesquiterpénicas son químicamente diferentes de los sesquiterpenoides debido a la presencia de un sistema de γ-lactona. Pueden dividirse en dos clases según las anelaciones del anillo de lactona, incluyendo 6,12-ólidos (p. ej., costunólido, partenólido, santonina, artabsina, matricina) y 8,12-ólidos (p. ej., inunólido, alantolactona, tapsigargina, helenalina). Las lactonas sesquiterpénicas (SL), caracterizadas por su alta prevalencia en la familia Asteraceae, son uno de los principales grupos de metabolitos secundarios encontrados en plantas.
- Hidrocarburos sesquiterpénicos: Esqueletos hidrocarbonados acíclicos, monocíclicos y bicíclicos, ejemplificados por β-cariofileno, α-humuleno y zingibereno. El β-cariofileno es un sesquiterpeno que se encuentra en grandes cantidades en los aceites esenciales de diversas plantas condimentarias y alimenticias; también es un componente mayoritario (hasta el 35 %) del aceite esencial de Cannabis sativa.
- Alcoholes sesquiterpénicos: Incluyen farnesol, bisabolol y nerolidol. Los sesquiterpenos, compuestos de 15 carbonos formados por tres unidades isoprenoides, son los componentes principales de los aceites esenciales vegetales. Los sesquiterpenos se encuentran en la alimentación humana, pero se consumen principalmente como componentes de muchos remedios tradicionales y suplementos dietéticos.
- Ácidos sesquiterpénicos: Destaca el ácido valerénico de Valeriana officinalis, que porta un grupo funcional ácido carboxílico. Las raíces y rizomas de valeriana contienen una mezcla compleja de compuestos, incluyendo ácido valerénico, ácido isovalérico y varios sesquiterpenos, que se sabe contribuyen a sus efectos promotores del sueño. El ácido valerénico se ha identificado como uno de los principales compuestos activos responsables de las propiedades sedantes de la valeriana.
- Endoperóxidos sesquiterpénicos: La clase de la artemisinina, clínicamente distinguida. La artemisinina y sus derivados son todos lactonas sesquiterpénicas que contienen un puente peróxido inusual.
Según el tipo de esqueleto, los sesquiterpenos pueden clasificarse como de tipo acíclico, guaianano, cadinano, eudesmano, germacrano, entre otros. Los subtipos de lactonas sesquiterpénicas incluyen germacranólidos, eudesmanólidos, elemanólidos y guaianólidos.
1.3 Fuentes Naturales
Los sesquiterpenos, compuestos de 15 carbonos formados a partir de 3 unidades isoprenoides, son metabolitos secundarios producidos principalmente en plantas superiores, pero también en hongos e invertebrados. Los hongos son ricos en productos naturales sesquiterpenoides, muchos de los cuales presentan buenas actividades biológicas, incluyendo actividad antibacteriana, antifúngica, antiinflamatoria, antitumoral, vasorrelajante, inmunosupresora y citotóxica.
Las principales fuentes botánicas y fúngicas incluyen:
- Familia Asteraceae (Compositae): Se han aislado e identificado alrededor de 4000 lactonas sesquiterpénicas, la mayoría en Asteraceae (Compositae, familia del girasol). Los géneros más destacados incluyen Artemisia (ajenjo, ajenjo dulce), Tanacetum (matricaria), Inula (helenio), Achillea (milenrama), Cichorium (achicoria) y Centaurea.
- Familia Zingiberaceae (familia del jengibre): Fuentes comunes de sesquiterpenos incluyen aceites esenciales de plantas como el jengibre, la manzanilla y la cúrcuma.
- Valerianaceae: Ácido valerénico y sesquiterpenos relacionados de Valeriana officinalis (raíz de valeriana).
- Especies de Ferula: Las especies de Ferula son plantas que producen oleo-gomo-resinas (OGR), exudados vegetales de diversos colores. Estas OGR tienen diversas aplicaciones industriales en farmacología, perfumería y alimentación. Los constituyentes principales de estas OGR son terpenoides, un grupo diverso de compuestos orgánicos con estructuras y funciones diferentes.
- Hongos basidiomicetos: Los sesquiterpenos se encuentran entre los productos naturales estructuralmente más diversos y tienen numerosas aplicaciones en diversas industrias. Contienen polímeros C15 compuestos por tres unidades de isopreno y derivados con diversos esqueletos químicos.
- Aceites esenciales en general: Los sesquiterpenos pueden clasificarse en diversos subtipos según sus características estructurales, como formas bicíclicas o acíclicas. A menudo poseen olores intensos y se usan ampliamente en perfumes y fragancias debido a sus aromas atractivos.
1.4 Formas Comunes y Preparaciones como Suplementos Dietéticos
Los sesquiterpenos se encuentran en la alimentación humana, pero se consumen principalmente como componentes de muchos remedios tradicionales y suplementos dietéticos. Las preparaciones en las que los sesquiterpenos son constituyentes activos significativos incluyen:
- Extractos botánicos estandarizados: Matricaria (Tanacetum parthenium) estandarizada en contenido de partenólido; raíz de valeriana (Valeriana officinalis) estandarizada en ácido valerénico.
- Sesquiterpenos aislados: El β-cariofileno y el bisabolol están disponibles como ingredientes dietéticos aislados en forma de cápsula o aceite.
- Aceites esenciales: Administrados mediante inhalación (aromaterapia), aplicación tópica o, en raras ocasiones, ingestión oral. Los aceites esenciales de plantas como clavo de olor, pimienta negra, copaiba, manzanilla y jengibre son fuentes ricas en sesquiterpenos.
- Productos que contienen artemisinina: La artemisinina puede extraerse de la hierba Artemisia annua (ajenjo dulce), utilizada en la medicina tradicional china. Está disponible tanto como fármaco antimalárico de grado farmacéutico como, por separado, en forma de suplemento dietético no regulado en algunos mercados.
- Oleo-gomo-resinas: Preparaciones de especies de Ferula (p. ej., asafétida) utilizadas en alimentación y medicina tradicional.
2. Uso Tradicional e Histórico
Algunas de estas plantas se han utilizado durante siglos en prácticas médicas indígenas de diversas culturas en todo el mundo. Durante milenios, numerosas culturas y civilizaciones han recurrido a remedios tradicionales derivados de plantas para tratar una amplia gama de afecciones y dolencias. El uso de plantas medicinales para tratar innumerables indicaciones se remonta a miles de años atrás en una amplia variedad de regiones geográficas, culturas y civilizaciones.
2.1 Medicina Tradicional China
Basándose en el uso tradicional del jugo fresco de la planta en el tratamiento de la malaria, documentado en el Zhou Hou Jiu Zu Fang (Manual de Fórmulas para Emergencias), escrito en el año 340 d. C. por el médico y filósofo taoísta chino Ge Hong, Tu Youyou y colaboradores aislaron la lactona sesquiterpénica activa artemisinina, que desde entonces se ha comercializado en todo el mundo como tratamiento para la malaria (Plasmodium falciparum). Esta investigación fue posteriormente honrada con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2015. La planta Qinghao (Artemisia annua) constituye así una de las intersecciones más trascendentales entre la etnomedicina tradicional y la farmacología moderna en la historia.
2.2 Medicina Tradicional Africana y Etnobotánica
Un ejemplo de la transferencia de conocimiento medicinal involucra a Vernonia amygdalina Del. Se ha observado en numerosas ocasiones que los chimpancés (Pan troglodytes) mastican la médula amarga de esta planta como automedicación en casos de infecciones por nematodos parásitos. Los curanderos tradicionales del pueblo WaTongwe de las montañas Mahale, en Tanzania, usan esta planta para parásitos intestinales, diarrea y malestar estomacal. La investigación fitoquímica ha demostrado que las lactonas sesquiterpénicas en V. amygdalina se encuentran entre los compuestos probablemente responsables de estos efectos.
2.3 Tradiciones Herbolarias Europeas
La valeriana se ha utilizado como sedante para el tratamiento del insomnio y la inquietud desde el siglo II. La valeriana (Valeriana officinalis) es una planta perenne con flores nativa de Europa y Asia que tiene una larga historia de uso como sedante y ansiolítico en la medicina tradicional. La clase de sesquiterpeno del ácido valerénico es el constituyente principal considerado responsable de esta aplicación tradicional.
La matricaria (Tanacetum parthenium), rica en la lactona sesquiterpénica partenólido, se ha utilizado en la medicina herbolaria europea durante siglos para dolores de cabeza, fiebre y afecciones inflamatorias. El partenólido es una lactona sesquiterpénica de tipo germacrano con una estructura única. Se ha aislado de varias especies diferentes de la familia Asteraceae (Compositae), siendo la matricaria (Tanacetum parthenium) una de ellas.
Las plantas de la familia Asteraceae con contenido de lactonas sesquiterpénicas, incluyendo la manzanilla, la milenrama (Achillea millefolium) y el helenio (Inula helenium), se usaron ampliamente en tradiciones europeas para tratar fiebre, molestias digestivas, heridas y afecciones inflamatorias.
2.4 Usos Tradicionales en Diversas Familias de Plantas
Las principales fuentes de lactonas sesquiterpénicas son numerosas especies vegetales, muchas de las cuales han sido utilizadas históricamente en sistemas de medicina tradicional en todo el mundo. Ejemplos destacados incluyen plantas de la familia Asteraceae, como Tanacetum parthenium (matricaria), conocida por el partenólido; Cichorium intybus (achicoria), que contiene lactucina y lactucopicrina; y Artemisia annua (ajenjo dulce), la fuente de la artemisinina. Estas plantas sintetizan lactonas sesquiterpénicas como parte de sus mecanismos naturales de defensa contra herbívoros, patógenos y factores de estrés ambiental.
Las lactonas sesquiterpénicas (STL) están ampliamente presentes en numerosos géneros de la familia Asteraceae (Compositae). Se describen como los constituyentes activos utilizados en la medicina tradicional para el tratamiento de diversas enfermedades.
3. Constituyentes Clave, Compuestos Activos y Mecanismos de Acción
3.1 Artemisinina (de Artemisia annua)
La artemisinina (ART), una lactona sesquiterpénica, fue aislada por primera vez de Artemisia annua por Youyou Tu, contribuyendo significativamente a la terapia antimalárica. La artemisinina es un compuesto de lactona sesquiterpénica con un grupo peroxi, compuesto de carbono, hidrógeno y oxígeno. Su fórmula molecular es C₁₅H₂₂O₅. Un anillo de lactona en la estructura molecular de la artemisinina se forma conectando dos átomos de carbono mediante un enlace peroxi. Este enlace peroxi es clave para la acción antimalárica de las moléculas de artemisinina. El puente endoperóxido único del compuesto desempeña un papel crucial en la generación de especies reactivas de oxígeno para sus efectos terapéuticos.
3.2 Partenólido (de Tanacetum parthenium)
El partenólido es una lactona sesquiterpénica de tipo germacrano y el principal constituyente bioactivo de la matricaria. Con el descubrimiento de nuevas lactonas sesquiterpénicas en años recientes, se han evaluado nuevas actividades biológicas, junto con diferentes mecanismos de acción (efectos sinérgicos y/o antagónicos), así como relaciones estructura-actividad molecular. Un mecanismo clave atribuido al partenólido y a las lactonas sesquiterpénicas relacionadas es la inhibición de la vía de señalización NF-κB. En células RAW264.7, el mecanismo de acción del ergólido (una lactona sesquiterpénica relacionada) implica la degradación de las proteínas IκB y la inhibición de la translocación del complejo NF-κB al núcleo. La lactona sesquiterpénica partenólido induce la apoptosis de células madre y progenitoras de leucemia mieloide aguda humana.
3.3 β-Cariofileno (BCP)
El β-cariofileno (BCP), un sesquiterpeno dietético y agonista altamente selectivo de CB2 con atributos favorables de seguridad y farmacocinética, ha atraído atención como un candidato tópico prometedor. El BCP se une selectivamente al sitio de unión de CP55,940 (es decir, el sitio de unión del THC) en el receptor CB2, provocando activación celular y un efecto antiinflamatorio. El sistema endocannabinoide tiene dos receptores clásicos: el receptor cannabinoide de tipo 1 (CB1) y el receptor cannabinoide de tipo 2 (CB2). Mientras que el CB1 media los efectos psicotrópicos clásicos, el CB2 se expresa en el sistema inmunitario y ejerce efectos antiinflamatorios. Fundamentalmente, la acción del BCP a través de CB2 no produce los efectos psicoactivos asociados con el agonismo de CB1.
El BCP penetra el estrato córneo, suprime las vías NF-κB/MAPK e IL-4/TSLP, potencia las defensas antioxidantes mediadas por Nrf2, y acelera la reepitelización y la remodelación del colágeno. El β-cariofileno (BCP) es un compuesto natural aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) que actúa sobre los receptores cannabinoides CB2 y produce efectos antiinflamatorios y analgésicos.
3.4 Ácido Valerénico (de Valeriana officinalis)
Los valepotriatos y el ácido valerénico presentes en la raíz de valeriana son responsables de los efectos sedantes y ansiolíticos de la planta. El ácido valerénico contenido en la valeriana inhibe el sistema enzimático responsable del catabolismo del GABA. La valeriana y sus constituyentes (p. ej., el ácido valerénico) actúan como agonistas del GABA, y el efecto de la planta sobre los receptores GABA-A es similar al efecto de las benzodiazepinas.
Se ha reportado que el ácido valerénico potencia las corrientes evocadas por GABA en neuronas hipocampales cultivadas a 10 μM y en receptores GABA-A recombinantes a 1–30 μM, lo que indica una acción moduladora positiva. Los niveles plasmáticos reportados de ácido valerénico en humanos se encontraban en un rango que corresponde a su concentración efectiva mínima (1 µM).
El ácido valerénico y el pinorresinol, constituyentes clave del extracto de valeriana Ze 911, fueron identificados como moduladores alostéricos positivos (PAM) de los receptores de adenosina A1 (A1AR). Este hallazgo sugiere que el ácido valerénico podría actuar a través de múltiples sistemas de receptores simultáneamente.
3.5 Farnesol y Nerolidol
El farnesol y el nerolidol son alcoholes sesquiterpénicos acíclicos presentes en muchos aceites esenciales vegetales. Ambos sesquiterpenos acíclicos tienen actividades biológicas interesantes, y podría considerarse su uso en la terapia humana. Además, la popularidad de los productos herbales y aceites esenciales que contienen estos sesquiterpenos en la medicina tradicional está en aumento. A pesar de estos hechos, el farnesol, y particularmente los isómeros de nerolidol, no han sido estudiados adecuadamente en cuanto a sus posibles interacciones hierba-fármaco.
3.6 Sesquiterpenos Cariofilánicos (BCP, α-Humuleno, Óxido de BCP)
Los sesquiterpenos cariofilánicos son compuestos naturales únicos ampliamente presentes en la naturaleza, especialmente en aceites esenciales vegetales, caracterizados por múltiples propiedades de interés farmacológico. Aunque el β-cariofileno es el compuesto más investigado, también se han evaluado su metabolito óxido de β-cariofileno y los análogos α-humuleno e isocariofileno.
Estudios previos mostraron un perfil polifarmacológico de estos compuestos y un posible interés en la investigación oncológica; sin embargo, evidencia emergente ha destacado un conjunto complejo de propiedades curativas, incluyendo el bloqueo del daño al ADN mediado por carcinógenos y la citoprotección contra la toxicidad de fármacos anticancerígenos en células no cancerosas, junto con actividades antiproliferativas y quimiosensibilizantes en células cancerosas, sugiriendo así su prometedor papel como agentes quimiopreventivos.
3.7 Dualidad Antioxidante y Prooxidante
Muchas de las actividades biológicas de los sesquiterpenos se basan en acciones antioxidantes o prooxidantes. La estructura, la concentración, el metabolismo, así como el tipo de células, determinan si un sesquiterpeno actúa como antioxidante o prooxidante. Este carácter dual es farmacológicamente significativo: la actividad prooxidante podría subyacer a los efectos anticancerígenos y antimicrobianos (al dañar células patógenas o tumorales), mientras que la actividad antioxidante es relevante para los roles antiinflamatorios y citoprotectores en tejidos normales. Los esfuerzos recientes en la investigación y desarrollo de nuevos fármacos derivados de productos naturales han llevado a la identificación de una variedad de sesquiterpenos que poseen prometedoras actividades antiinflamatorias, antiparasitarias y anticarcinogénicas. Por otro lado, algunos sesquiterpenos pueden causar toxicidad grave y otros efectos adversos.
4. Evidencia Científica por Área de Uso
4.1 Actividad Antiinflamatoria
El potencial terapéutico de los sesquiterpenos de aceites esenciales con actividad antiinflamatoria ha sido revisado ampliamente. Los datos proporcionan una base para la búsqueda de nuevos fármacos antiinflamatorios a partir de productos naturales que no presenten los efectos secundarios indeseables que a menudo exhiben los fármacos antiinflamatorios.
En este contexto, los sesquiterpenos se presentan como agentes antiinflamatorios potenciales. Los protocolos experimentales in vivo e in vitro pudieron indicar posibles mecanismos de acción implicados en la modulación o supresión de elementos que desempeñan un papel directo en la respuesta inflamatoria. Así, los sesquiterpenos podrían ofrecer un enfoque prometedor contra el desarrollo de afecciones inflamatorias y considerarse para evaluaciones adicionales que garanticen su acción terapéutica.
Las revisiones identifican las principales lactonas sesquiterpénicas con interconexiones entre las respuestas inmunitarias y las acciones antiinflamatorias, dentro de diferentes modelos celulares, así como en estudios in vivo. Se abordan la bioaccesibilidad y biodisponibilidad, así como las relaciones estructura-actividad molecular.
La evidencia de una revisión sistemática indicó que los sesquiterpenos son compuestos bioactivos novedosos y potenciales para estrategias de prevención y tratamiento de la artritis reumatoide (AR). Los sesquiterpenos han sido examinados en el contexto de la AR mediante su clasificación como de tipo acíclico, guaianano, cadinano, eudesmano, germacrano, entre otros, examinando su papel y mecanismo en la AR. Sin embargo, la gran mayoría de esta evidencia proviene de estudios celulares in vitro y modelos animales; los ensayos clínicos humanos robustos en enfermedades inflamatorias siguen siendo limitados.
Solidez de la evidencia: Predominantemente preclínica (in vitro y animal). Los datos mecanísticos sobre la inhibición de NF-κB son convincentes. Los datos clínicos en humanos son limitados.
4.2 Actividad Antimalárica y Antiparasitaria
La aplicación de cualquier sesquiterpeno con mayor validación clínica es la actividad antimalárica de la artemisinina. La artemisinina y sus derivados (ART) son conocidos como fármacos antimaláricos convencionales con seguridad y eficacia clínicas. Youyou Tu recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por su descubrimiento de la artemisinina y sus efectos terapéuticos sobre la malaria. Las terapias combinadas basadas en artemisinina (ACT) se han convertido en el tratamiento estándar en todo el mundo para la malaria por P. falciparum, así como para la malaria causada por otras especies de Plasmodium.
El valor clínico de la artemisinina inicialmente se vio limitado por diversas deficiencias, como su baja solubilidad, baja estabilidad, baja biodisponibilidad oral y corta semivida plasmática. Estas limitaciones farmacocinéticas impulsaron el desarrollo de derivados semisintéticos como el artesunato, el artemeter y la dihidroartemisinina. Se han sintetizado algunos derivados basados en artemisinina con mejor bioactividad o solubilidad, incluyendo dihidroartemisinina, artesunato, artemeter, SM934, DC32 y ADART.
Más allá de la artemisinina, otras lactonas sesquiterpénicas han demostrado actividad antiparasitaria en entornos de laboratorio. La partenina y el partenólido son productos naturales estrechamente relacionados en estructura con la artemisinina, que también es una lactona sesquiterpénica (SQL) y uno de los fármacos antimaláricos más importantes disponibles. El partenólido demostró una actividad casi idéntica a la de la partenina contra P. falciparum, destacando su potencial como posible andamiaje de fármaco bloqueador de la transmisión.
Solidez de la evidencia: Para la artemisinina — alta; múltiples ensayos clínicos a gran escala y respaldo de las directrices de la OMS. Para otras lactonas sesquiterpénicas como agentes antiparasitarios — solo preclínica; no existe evidencia clínica establecida.
4.3 Actividad Inmunorreguladora
Aparte de los efectos antimaláricos, evidencia creciente ha demostrado que los ART ejercen efectos terapéuticos sobre la inflamación y los trastornos autoinmunitarios debido a sus propiedades antiinflamatorias e inmunorreguladoras. Se han logrado enormes avances en esta área durante los últimos cinco a siete años. Producida naturalmente en la planta Artemisia annua, la artemisinina tiene una amplia eficacia terapéutica contra una variedad de parásitos, virus y neoplasias, con un efecto diverso sobre el sistema inmunitario. La molécula tiene una variedad de mecanismos terapéuticos, algunos aún en debate.
Un total de 233 estudios clínicos relevantes han investigado la artemisinina, muchos de los cuales se han centrado en su aplicación en el tratamiento de la malaria. Se ha estudiado su efecto sobre la esquizofrenia inducida por la infección por Toxoplasma gondii. Cabe destacar que la artemisinina ha sido evaluada en el tratamiento de pacientes hospitalizados con COVID-19 grave. Sin embargo, los resultados de tales investigaciones siguen siendo preliminares y no han establecido estándares clínicos de atención fuera de la malaria.
Solidez de la evidencia: Los datos mecanísticos y preclínicos son sólidos. La evidencia clínica para indicaciones inmunorreguladoras (fuera de la malaria) es preliminar y exploratoria.
4.4 Actividad Anticancerígena y Quimiopreventiva
Las lactonas sesquiterpénicas exhibieron una amplia gama de actividades biológicas con impactos en la salud humana, que abarcan desde efectos antitumorales, antimicrobianos, antioxidantes, hepatoprotectores, entre muchos otros. Las lactonas sesquiterpénicas representan un grupo interesante de compuestos derivados de plantas que actualmente se están probando como fármacos candidatos en ensayos clínicos oncológicos.
En el ámbito del β-cariofileno, este exhibió efectos antiproliferativos selectivos contra células de cáncer colorrectal (CI₅₀ de 19 µM). Los resultados mostraron que el β-cariofileno induce apoptosis mediante vías de condensación y fragmentación nuclear, incluyendo la alteración del potencial de membrana mitocondrial. Además, el β-cariofileno demostró una potente inhibición de la clonogenicidad, la migración, la invasión y la formación de esferoides en células de cáncer de colon. Sin embargo, estos son resultados in vitro y no se han replicado en ensayos en humanos.
Evidencia emergente ha delineado un perfil polifarmacológico complejo de los sesquiterpenos cariofilánicos, caracterizado por propiedades bloqueadoras, supresoras, quimiosensibilizantes y citoprotectoras, lo que sugiere una posible utilidad de estas sustancias naturales en la quimioprevención del cáncer, tanto con fines preventivos como adyuvantes. Se ha recopilado y discutido el conocimiento científico sobre las propiedades quimiopreventivas de los sesquiterpenos cariofilánicos y los mecanismos involucrados, destacando posibles relaciones estructura-actividad.
Las lactonas sesquiterpénicas se han descrito por sus potentes actividades anticancerígenas, como la modulación de la actividad del factor nuclear kappa (NF-κB), la acción inhibitoria contra la peroxidación lipídica y el retraso en la producción de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (ROS y RNS).
Solidez de la evidencia: Principalmente modelos in vitro y animales. No existen terapias contra el cáncer aprobadas basadas en sesquiterpenos dietéticos aislados (excluyendo el uso farmacéutico del artesunato en ciertas jurisdicciones). Los datos de ensayos clínicos en humanos siguen siendo escasos y exploratorios.
4.5 Actividad Neurológica — Sueño y Ansiedad (Ácido Valerénico)
Aproximadamente 15 ensayos clínicos controlados han evaluado la eficacia de diversos extractos de valeriana, y la Comisión E alemana ha aprobado su uso para el tratamiento de la inquietud y los trastornos del sueño. Numerosos ensayos clínicos respaldan el uso de la valeriana y han demostrado una mejora en la latencia y calidad del sueño tanto en voluntarios sanos como en pacientes con trastornos del sueño. El principal sesquiterpeno activo es el ácido valerénico.
No existe consenso científico sobre el mecanismo de acción de la actividad sedante de la valeriana ni sobre los compuestos responsables de la misma. Se han propuesto muchos mecanismos potenciales para la actividad farmacológica de la valeriana, incluyendo actividades agonistas sobre los receptores de GABA, adenosina, barbitúricos y benzodiazepinas.
Los extractos de valeriana modulan alostéricamente los receptores GABA-A e inducen actividad ansiolítica. Esta actividad está estrechamente relacionada con el ácido valerénico. El ácido valerénico y el pinorresinol, constituyentes clave del extracto de valeriana Ze 911, fueron identificados como moduladores alostéricos positivos (PAM) de los receptores de adenosina A1 (A1AR).
Un ensayo clínico aleatorizado, doble ciego y cruzado en pacientes en hemodiálisis examinó los efectos de la valeriana sobre la calidad del sueño. La mezcla aumentó significativamente el tiempo de sueño no REM, mientras que el tiempo de sueño REM disminuyó. La investigación electroencefalográfica indicó una disminución de los despertares y un aumento del tiempo total de sueño.
Solidez de la evidencia: Moderada. El respaldo de la Comisión E alemana se basa en un conjunto significativo de ensayos controlados. Sin embargo, los estudios clínicos son heterogéneos en cuanto a diseño, preparación del extracto y dosificación, lo que limita el poder metaanalítico.
4.6 Efectos sobre el Dolor y las Vías Neuropáticas (β-Cariofileno)
Se ha demostrado que el (−)-β-cariofileno (BCP), un fitocannabinoide selectivo para el receptor cannabinoide tipo 2 (CB2), exhibe efectos tanto antiinflamatorios como analgésicos en modelos murinos de dolor inflamatorio y neuropático.
En un modelo murino de dolor neuropático inducido por fármacos antirretrovirales: el β-cariofileno previno el aumento inducido por ddC de los transcritos de citocinas (interleucina 1 beta, factor de necrosis tumoral alfa e interferón gamma) en la piel de la pata y el cerebro. El BCP previene la alodinia mecánica inducida por NRTI, posiblemente al reducir la respuesta inflamatoria, y atenúa la alodinia mecánica mediante la activación del receptor CB2.
En un modelo murino de esclerosis múltiple (EAE): el BCP mejoró significativamente tanto los parámetros clínicos como patológicos de la EAE. Los datos indican que los mecanismos subyacentes al efecto inmunomodulador del BCP están vinculados a su capacidad para inhibir las células microgliales, los linfocitos T CD4+ y CD8+, así como la expresión proteica de citocinas proinflamatorias. Además, disminuyó la desmielinización axonal y moduló el equilibrio inmunitario Th1/Treg mediante la activación del receptor CB2.
Solidez de la evidencia: Principalmente preclínica (modelos animales). No se habían completado ensayos clínicos en humanos publicados sobre el BCP para dolor o afecciones neurológicas al momento de redactar este documento.
4.7 Aplicaciones Dermatológicas (β-Cariofileno)
Los trastornos cutáneos inflamatorios crónicos, incluyendo la dermatitis atópica, la psoriasis, el acné y las heridas crónicas, afectan a casi dos mil millones de personas en todo el mundo, imponen una morbilidad y carga económica sustanciales, y siguen estando solo parcialmente controlados por las terapias existentes. El sistema endocannabinoide cutáneo (ECS), que comprende receptores cannabinoides, endocannabinoides y sus enzimas metabólicas, regula la inflamación, el prurito, la integridad de la barrera cutánea y la reparación tisular; el receptor cannabinoide tipo 2 (CB2) ha surgido como un objetivo particularmente relevante.
Una revisión sistemática de PubMed, Embase y Web of Science encontró que, en estudios in vitro, in vivo y de formulación, el BCP produjo efectos antiinflamatorios y restauradores de la barrera de manera consistente. El antagonismo de CB2 atenuó estas respuestas, confirmando la especificidad del receptor.
Solidez de la evidencia: La evidencia preclínica es mecánicamente consistente. Faltan ensayos clínicos en humanos. La evidencia sobre el BCP tópico en dermatología sigue siendo preliminar.
4.8 Actividad Antimicrobiana
Los productos naturales sesquiterpenoides en hongos presentan buenas actividades biológicas, incluyendo actividad antibacteriana, antifúngica, antiinflamatoria, antitumoral, vasorrelajante, inmunosupresora y citotóxica. Estudios de laboratorio han demostrado que el β-cariofileno exhibió actividad antibacteriana selectiva contra S. aureus (CMI 3 ± 1,0 µM) y una actividad antifúngica más pronunciada que la kanamicina en ensayos in vitro.
Solidez de la evidencia: In vitro. Ningún ensayo clínico en humanos ha establecido eficacia clínica antimicrobiana para sesquiterpenos dietéticos aislados.
4.9 Actividad contra la Esquistosomiasis
El partenólido muestra actividad in vitro contra gusanos adultos de S. mansoni, abriendo la vía para futuros estudios esquistosomicidas con este compuesto. Esto constituye solo un hallazgo preliminar; no existen datos clínicos en humanos.
Solidez de la evidencia: Solo in vitro. Sin datos en humanos.
5. Sistemas Corporales y Áreas de Salud Asociadas con los Sesquiterpenos
- Sistema inmunitario: Inhibición de NF-κB, modulación de citocinas, inmunorregulación mediada por el receptor CB2. El receptor CB2 se expresa abundantemente en células inmunitarias y neuroinmunitarias, y se ha demostrado que su activación resulta principalmente en actividades antiinflamatorias, incluyendo la reducción de la expresión de citocinas proinflamatorias en astrocitos, microglía, macrófagos, células dendríticas, linfocitos T y otras células inmunitarias.
- Sistema nervioso central / neurológico: Modulación GABAérgica del ácido valerénico; efectos del β-cariofileno sobre la neuroinflamación; los sesquiterpenos tienen numerosas actividades farmacéuticas y biológicas, incluyendo efectos sobre el sistema nervioso central. Además, poseen acciones antiinflamatorias, antitumorales y antimicrobianas.
- Musculoesquelético / articulaciones: El sistema endocannabinoide, a través del receptor CB2, tiene un papel fundamental en la modulación de las señales inflamatorias durante condiciones patológicas como la osteoartritis y la artritis reumatoide.
- Gastrointestinal / hepático: Uso tradicional de plantas ricas en sesquiterpenos para molestias digestivas; se ha descrito actividad hepatoprotectora para algunas lactonas sesquiterpénicas en entornos de laboratorio.
- Oncología (investigacional): Actividades anticancerígenas, proapoptóticas y quimiosensibilizantes en líneas celulares cancerosas; la variación estructural de los sesquiterpenoides potencia sus posibles interacciones con blancos biológicos. Sus propiedades químicas únicas los convierten en candidatos prometedores para investigaciones futuras orientadas al descubrimiento de tratamientos eficaces contra el cáncer.
- Piel / tegumento: Efectos antiinflamatorios y restauradores de la barrera descritos para el BCP en estudios de formulación tópica.
- Parasitología / enfermedades infecciosas: La artemisinina (y las ACT) en la malaria por Plasmodium — la aplicación clínica más sólidamente respaldada por evidencia de cualquier sesquiterpeno.
- Respiratorio: El farnesol y otros sesquiterpenos se han estudiado en modelos animales de asma alérgica. Los resultados sugieren que la suplementación con farnesol podría ser beneficiosa para mejorar la inflamación asmática alérgica sesgada hacia Th2 en modelos animales, aunque no existen datos en humanos.
6. Formas de Dosificación y Dosis Reportadas en Estudios
Las siguientes dosis se reportan estrictamente tal como se describen en fuentes revisadas por pares y no representan recomendaciones clínicas.
- Ácido valerénico / Extracto de valeriana: El ácido valerénico potenció las corrientes evocadas por GABA en neuronas hipocampales cultivadas a 10 μM y en receptores GABA-A recombinantes a 1–30 μM. Los niveles plasmáticos reportados de ácido valerénico en humanos se encontraban en un rango correspondiente a su concentración efectiva mínima (1 µM).
- β-Cariofileno (formulaciones tópicas): Los parámetros cuantitativos extraídos de la revisión sistemática incluyen rangos de concentración probados de 0,5 µM–10 % en estudios preclínicos y de formulación.
- Farnesol (estudio animal): Se añadieron tres dosis de farnesol al alimento consumido por ratones sensibilizados y expuestos a ovoalbúmina de manera continua durante 5 semanas, en aproximadamente 5, 25 y 100 mg de farnesol/kg de peso corporal/día. Estas son dosis en roedores y no pueden extrapolarse directamente al uso en humanos.
- Derivados de artemisinina: La dosificación de las terapias combinadas basadas en artemisinina (ACT) de grado farmacéutico está establecida por la OMS para el tratamiento de la malaria, pero como fármaco farmacéutico y no como suplemento dietético. El valor clínico inicial de la artemisinina se vio limitado por su baja solubilidad, baja estabilidad, baja biodisponibilidad oral y corta semivida plasmática, lo que impulsó el desarrollo de derivados con mayor biodisponibilidad.
7. Consideraciones de Seguridad e Interacciones
7.1 Dermatitis de Contacto Alérgica — Alergia a Compositae
Las lactonas sesquiterpénicas son un grupo amplio y diverso de sustancias químicas presentes en varias familias de plantas que causan dermatitis de contacto alérgica. Este es uno de los efectos adversos clínicamente mejor documentados de la exposición a lactonas sesquiterpénicas.
La alergia a Compositae se diagnostica mediante pruebas de parche realizadas en un paciente con dermatitis de contacto alérgica. La serie basal de alérgenos para pruebas de parche generalmente contiene una mezcla de lactonas sesquiterpénicas (alantolactona, lactona de deshidrocostus, costunólido), y también puede contener mezcla de compositae. Los alérgenos vegetales relacionados incluyen el partenólido y extractos específicos preparados a partir de plantas individuales como diente de león, tanaceto, milenrama, matricaria, manzanilla, árnica y crisantemo.
En un estudio, la mezcla de sesquiterpenos detectó al 65 % y la mezcla de compositae detectó al 87 % de los pacientes alérgicos a compositae, pero fueron necesarios extractos vegetales individuales para confirmar el diagnóstico en todos los pacientes. El partenólido detecta al 75 % de los pacientes alérgicos a lactonas sesquiterpénicas.
7.2 Reacciones Alérgicas Sistémicas
A los pacientes con sensibilización a Compositae se les advierte rutinariamente contra la ingestión de verduras, especias, tés y remedios herbales de esta familia de plantas. La evidencia sobre la aparición de dermatitis alérgica sistémica causada por plantas que contienen lactonas sesquiterpénicas es en su mayoría anecdótica y se basa en declaraciones de pacientes más que en datos científicos. Sin embargo, unos pocos informes clínicos sobre sensibilización accidental, exposición y provocación oral demuestran la existencia de este tipo de reacción, de manera más convincente para alérgenos de contacto fuertes como el costunólido en las hojas de laurel.
Otras especies de Compositae sospechosas de causar reacciones sistémicas son la alcachofa, el ajenjo (mugwort), la milenrama, el diente de león, la matricaria y el helenio. Algunas verduras y tés de Compositae, como la lechuga y el té de manzanilla, pueden inducir reacciones sistémicas mediante mecanismos tanto humorales como mediados por células.
7.3 Interacciones con el Citocromo P450 (Farnesol y Nerolidol)
Los resultados mostraron una inhibición significativa de las actividades de los citocromos P450 (concretamente las subfamilias CYP1A, CYP2B y CYP3A) por todos los sesquiterpenos probados (trans-nerolidol, cis-nerolidol y farnesol) tanto en microsomas hepáticos de rata como en microsomas hepáticos humanos. Estas interacciones, basadas en la capacidad de modular las actividades de importantes enzimas metabolizadoras de fármacos, como los citocromos P450 (CYP), la carbonil reductasa 1 (CBR1), la NADPH-quinona oxidorreductasa 1 (NQO1), las aldo-ceto reductasas (AKR), las UDP-glucuronosiltransferasas (UGT), las sulfotransferasas (SULT) y las glutatión S-transferasas (GST), podrían causar efectos adversos graves en la salud humana. La inhibición de CYP3A4 en particular tiene implicaciones para el metabolismo de numerosos fármacos, lo que amerita investigación en sujetos humanos.
7.4 Efectos Prooxidantes y Citotóxicos
Muchas de las actividades biológicas de los sesquiterpenos se basan en acciones antioxidantes o prooxidantes. La estructura, la concentración, el metabolismo, así como el tipo de células, determinan si un sesquiterpeno actúa como antioxidante o prooxidante. Por lo tanto, una investigación detallada de los sesquiterpenos es muy importante para evaluar su eficacia y garantizar su uso seguro.
7.5 Pruebas de Parche y Sensibilización Cruzada
Los pacientes alérgicos a la mezcla de lactonas sesquiterpénicas pueden reaccionar a la planta o al polen, así como a cosméticos, ungüentos, cremas, lociones y medicamentos tópicos que utilizan estos extractos vegetales. La sensibilización cruzada entre lactonas sesquiterpénicas estructuralmente relacionadas de diferentes familias de plantas es un fenómeno clínico reconocido.
7.6 Preocupación por la Neurotoxicidad del Ajenjo/Absenta
Artemisia absinthium L. es una de las especies de Artemisia más conocidas debido a su uso en la producción de la bebida absenta, cuya venta está restringida en la mayoría de los países debido a su neurotoxicidad. Los estudios analizados confirmaron que las plantas del género Artemisia tienen numerosas aplicaciones tradicionales y farmacológicas. Sin embargo, los datos científicos se limitan a la investigación clínica y toxicológica. Por lo tanto, se necesita más investigación sobre estos aspectos para comprender el pleno potencial terapéutico y los mecanismos farmacológicos moleculares de esta especie medicinal.
7.7 Perfil de Seguridad del BCP
El β-cariofileno (BCP) es un compuesto natural aprobado por la FDA y reconocido como seguro para su uso como agente saborizante alimentario por dicha agencia. Su actividad selectiva sobre CB2 (frente a CB1) significa que carece de los efectos psicotrópicos asociados con el agonismo de CB1. El BCP presenta atributos favorables de seguridad y farmacocinética, aunque los estudios toxicológicos sistemáticos en humanos específicamente sobre el BCP como suplemento dietético son limitados.
8. Limitaciones de la Investigación y Brechas de Evidencia
En toda la clase de sesquiterpenos, varias limitaciones significativas caracterizan el cuerpo de evidencia actual:
- Se ha prestado cada vez más atención a la investigación de los mecanismos de las actividades biológicas de los sesquiterpenos tanto in vitro como in vivo, pero la traducción de los modelos preclínicos a una eficacia confirmada en humanos sigue siendo incompleta para la mayoría de las aplicaciones fuera de la artemisinina en la malaria.
- La diversidad estructural de la clase de los sesquiterpenos implica que las generalizaciones a través de todos sus miembros son científicamente inapropiadas; la actividad farmacológica, la seguridad, la biodisponibilidad y la dosificación son altamente específicas de cada compuesto.
- La evidencia sobre la aparición de dermatitis alérgica sistémica causada por plantas que contienen lactonas sesquiterpénicas es en su mayoría anecdótica y se basa en declaraciones de pacientes más que en datos científicos, lo que ilustra que incluso los riesgos bien reconocidos tienen una cuantificación clínica formal limitada.
- La biodisponibilidad tras la ingestión oral varía ampliamente; las lactonas sesquiterpénicas son lipofílicas y pueden estar sujetas a un metabolismo de primer paso significativo, y los niveles plasmáticos solo se han caracterizado formalmente para un subconjunto reducido de compuestos (p. ej., el ácido valerénico).
- El farnesol, y particularmente los isómeros de nerolidol, no han sido estudiados adecuadamente en cuanto a sus posibles interacciones hierba-fármaco, lo que resalta la escasez de datos farmacocinéticos y de interacción en humanos para muchos sesquiterpenos comunes.
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