Pharmacological activities of Hibiscus Sabdariffa L. anthocyanins

Pharmacological activities of Hibiscus Sabdariffa L. anthocyanins

Abstract

Keywords: Anthocyanins, Hibiscus sabdariffa, pharmacological effects.

Introduction

Hibiscus (Hibiscus sabdariffa L.) belongs to malvaceae family, which plays an important role in the human’s life, as source of food, dially beverage and drug with several pharmacological effects described in the traditional medicine of diverse countries https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.03.023. This plant is native to East Africa and is widely cultivated in many developing countries (Mexico, Thailand, and India). More than 300 species are distributed in tropical and subtropical regions around the world. Hibiscus possesses attractive flowers, known as chalices, which is the main source for its multiple uses https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.03.023.  

En México, la Hibiscus sabdariffa L. se han centrado en las cuestiones culinarias, medicinales y como fuente de cosméticos. En el caso de la cocina tradicional mexicana, se utilizan los cálices frescos o secos y las cápsulas de flores de Hibiscus sabdariffa  para la preparación de bebidas calientes y frías, té, bebidas fermentadas, vinos, mermeladas, helado, chocolates, agentes aromáticos y pasteles (SAGARPA–ASERCA. 1999. México, proveedor de plantas medicinales al mundo. Claridades Agropecuarias, 73, 13–21). Sin embargo, el mayor impacto de las Hibiscus sabdariffa L. ha sido en la Medicina Tradicional-Complementaria y Alternativa (TCAM) donde se ha mostrado efectos benéficos en enfermedades nerviosas, cardiovasculares y aterosclerosis, enfermedades como obesidad, trastornos hepáticos e hipertensión arterial de control. https://doi.org/10.3390/biomedicines8050100.

Estos beneficios terapéuticos se atribuyen a los fitoquímicos presentes en los cálices , en los que predominan los polifenoles, específicamente las antocianinas que son responsables del color rojo brillante de los extractos de los cálices (10.1016/S0963-9969(01)00129-6).

Las antocianinas, son pigmentos naturales solubles en agua encontrados en plantas como glucósidos (comúnmente glucosa, galactosa, ramnosa y arabinosa). Su estructura química contiene derivados polihidroxi o polimetoxi de 2-fenilbenzopirilio (Fig 1). Este compuesto fenólico consiste en dos anillos aromáticos (anillo A y B) unidos por una cadena de 3 carbonos que forma un anillo heterocíclico oxigenado (anillo C), las insaturaciones de este anillo permiten que el oxígeno tenga carga positiva; los distintos productos generados por el cambio de pH y ele efecto de resonancia de este anillo, hace a las antocininas unos exclentes indicadores de pH, generando diferentes tonalidades en las diferentes fuentes vegetales en las que se encuentran. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-64068-0.00004-8 

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Fig 1. Estructura del 2-fenilbenzopirilo

Existen alrededor de 17 antocianinas encontradas en la naturaleza, están presentes en todos los tejidos de las plantas superiores incluidas las hojas, los tallos, las raíces, las flores y los frutos. La  cianidina, pelargonidina, peonidina, delfinidina, petunidina y malvidina son las más ampliamente distribuidas. https://doi.org/10.3390/molecules25173809 

Estos flavonoides, han sido sujeto de estudio en diversos ensayos para evaluar su potencial biológico y farmacológico.  En la presente revisión, se pretende realizar una búsqueda selectiva sobre los artículos que describen las propiedades farmacológicas más actualizadas de las antocianinas presentes en Hibiscus sabdariffa L. y los posibles mecanismos de acción involucrados en dichos efectos. 

Methods

Cuatro investigadoras realizaron la búsqueda independiente en tres  bases de datos, PubMed, Springer, Web of Science. Se utilizaron  las palabras clave “Hibiscus sabdariffa AND Anthocyanin”, con una restricción de tiempo de artículos del 2010 al 2022 en artículos escritos en inglés y español descartando cualquier otro idioma. La búsqueda estuvo enfocada a las propiedades farmacológicas de estos compuestos. Posteriormente, el título, el resumen y metodologías de todos los resultados de la búsqueda resultantes se revisaron para determinar su elegibilidad.

La búsqueda en las tres bases de datos arrojó un total de 475 artículos, 121 de Web of Science, 192 Springer Link y 162 de PubMed. Estos 475 artículos fueron analizados de acuerdo a su título, resumen y metodología correspondientes a la búsqueda en contra de los criterios de elegibilidad y verificabilidad. Se eliminaron un total de 407 artículos por estar duplicados, por ser artículos de revisión o por no contener información sobre efectos farmacológicos.  Al final se analizaron solo 68 artículos, que fueron sometidos a un análisis más exhaustivo, analizando al final un total de 36 artículos (Fig 2).

Para facilitar el análisis de la información recopilada, se procedió a la realización de un mapa bibliométrico construido con el software  VOSviewer®, para ello se recopilaron los metadatos de los artículos seleccionados exportados de la misma base de datos, posteriormente se cargaron los datos en el software y se construyeron dos mapas bibliométricos; por palabras clave (figura 3) y por autor (figura 4).

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Fig 2. Bibliographic search diagram

Pharmacological effects

Antioxidant and antiproliferative activity

Diversos estudios han reportado, mediante diferentes técnicas, el potencial de las antocianinas de la jamaica como capturadores de radicales libres y especies reactivas de oxígeno (ROS). En este sentido, los extractos de antocianinas de tres variedades de jamaica: Sudán, Criolla Nayarit y Alma Blanca demostraron ser capaces de capturar el radical libre 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH), con concentraciones requerida para reducir 50 % del radical libre (IC50) de 113.3 μg/mL, 142.0 μg/mL y 139.7 μg/mL respectivamente, siendo la variedad Sudán la que posee mayor potencial antioxidante. (Reyes-Luengas, Alberto, Salinas-Moreno, Yolanda, Ovando-Cruz, Manuel E., Arteaga-Garibay, Ramón I., Martínez-Peña, Marcos D.. (2015). Análisis de ácidos fenólicos y actividad antioxidante de extractos acuosos de variedades de jamaica (Hibiscus sabdariffa L.) con cálices de colores diversos. Agrociencia, 49(3), 277-290). De forma similar, se evaluó la captación de radicales libres con el método de DPPH y la capacidad antioxidante total equivalente (TEAC) por el método ABTS de extractos con diferentes condiciones de temperatura y solvente de H. sabdariffa de la variedad Sudán; se reportó que las extracciones con agua con y sin ácido fórmico tiene los mayores porcentajes de actividad eliminadora de radicales en relación con los otros disolventes 71.98% ± 5.77 y 69.88% ± 0.66, respectivamente; además estos extractos contienen la mayor cantidad de antocianinas: 58.60 ± 0.48 y 54.08 ± 1.38 mg/g, respectivamente, que corresponden a delphinidin 3-sambubioside, delphinidin 3-glucoside, cyanidin 3-sambubioside and cyanidin-3-glucoside, determinadas por HPLC-MS en los extractos acuosos y metanólicos, no así para aquellos con acetato de etilo y hexano. De esta forma, se estableció que las mejores condiciones de extracción de las antocianinas son 10 min a temperatura de ebullición con agua acidificada o no con ácido fórmico. (10.1016/j.foodchem.2014.04.097). Los mismos parámetros de evaluación de la capacidad antioxidante fueron evaluados en un extracto con agua a 92°C por 5 min de cálices de jamaica de un mercado local de la Ciudad de México, secados mediante lecho fluidizado agitado, cuyo contenido de antocianinas monoméricas oscila entre 212.9±1.9 mg a 280.4±13.4 mg por cada 100 g. Respecto a la TEAC, los valores oscilan entre  15.3 ±0.7 a 30.6±1.6 μM Trolox por g base seca, asimismo, para DPPH las IC50 están en el rango de 36.5±0.7 a 60.03±2.3 mg/mL, corroborando el potencial antioxidante de las antocianinas de la jamaica (10.1111/ijfs.13118). Por otro lado, un extracto de cálices de jamaica cultivada en Sao Paulo, Brasil, en etanol:ácido cítrico 1M 80:20, mostró la mayor cantidad de antocianinas a 60°C y 20 min (270 ± 0.5mg QE/100 g), las cuales fueron identificadas por LC-MS y corresponden a delphinidin 3-sambubioside, delphinidin 3-glucoside, cyanidin 3-sambubioside and cyanidin-3-glucoside; asimismo su capacidad antioxidante, determinada por la captura del radical DPPH fue del 65.2 ± 0.6% (10.1016/j.fct.2018.01.053). Otro estudio evalúa un extracto acuoso de cálices secos de jamaica de Guerle, Senegal, donde se identificaron por HPLC-MS las antocianinas: delphinidin-3-sambubioside (2701.21±165.55 ppm) y cyanidin-3-sambubioside (1939.15±39.27 ppm); donde la TEAC fue de 0.16±0.005 mM Trolox/g; la captura de radicales peroxilo, evaluada por las técnicas de TBARS y ORAC, fueron de IC50= 163.66±5.28 mg/L para TBARS y 2307±10 μM Trolox/g (10.1016/j.foodres.2011.03.040). Barajas-Ramírez y colaboradores, evaluaron la capacidad antioxidante de una bebida a base de cálices de H. sabdariffa de variedad “China”, preparada por decocción en agua a 100°C por 10 min; reportando que la bebida elaborada con 10g de cálices/100 mL de agua adicionada con sacarosa al 16% tiene la mayor capacidad antioxidante 1011.6mg equivalentes de ácido ascórbico/L, determinada por la reducción de radicales DPPH (10.1177/1082013220973796). Un extracto acuoso de Hibiscus sabdariffa de un mercado local de Toukh, Egipto, (15 g/500 mL de agua hirviendo) mostró buena actividad inhibitoria del radical DPPH de forma dosis-dependiente, siendo la de 30mg/mL la que mostró mayor inhibición (74.19 ± 1.43%). Asimismo, una dosis de 180 mg/kg por seis semanas de este extracto administrada a ratas albino adultas con daño testicular inducido por glutamato monosódico, aumentó la actividad de las enzimas antioxidantes, superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y los niveles de glutatión reducido (GSH) (10.1007/s11356-020-10674-7). En este sentido, las antocianinas precipitadas de un extracto de jamaica con con ácido fórmico, etanol y agua destilada (1:10:9), produjo un efecto depurador del 92 % del radical DPPH a una concentración de 2.0 mg/mL, y un efecto eliminador del 69 y el 90 % sobre el ion superóxido y el peróxido de hidrógeno, respectivamente, a una dosis 1.0 mg/mL. Además una dosis de 200 mg/kg por 14 días de antocianinas aumentó la actividad de la catalasa, superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa y glutatión reductasa en ratas albinas con daño hepático inducido por tetracloruro de carbono, así como la actividad de la glutatión S-transferasa, NADH-quinona oxidorreductasa y uridil difosfato glucuronosiltransferasa (10.3109/01480545.2010.536767). Finalmente, una bebida rica en antocianinas (130.25 mg/mL) administrada a pacientes sanos (cuatro mujeres y cuatro hombres) aumentó, después de una hora de su administración, la fracción de compuestos antioxidantes en plasma (67.0 ± 47.6 µmol h/L) a comparación del grupo control, al que solo se le administró agua (6.69 ± 10.2 µmol h/L) (10.1002/jsfa.5615). Otro estudio, elaborado por Orororo y colaboradores en el 2018 evaluaron las antocianinas extraídas con  0.1% trifluoroacetic acid y aisladas mediante cromatografía en columna de los cálices secos de  H. sabdariffa L., malvidin-3-Oglucoside, delphinidin-3-monoglucoside, cyanidin-3- monoglucoside and petunidin-3-monoglucoside, caracterizadas por HPLC, originarias de Warri South, Nigeria, en un modelo de murino  de estrés oxidativo inducido por cadmio. Los resultados mostraron que el pretratamiento y el post-tratamiento con las antocianinas (3 mg/kg) durante 10 días, aumentaron significativamente la actividad de la SOD, CAT y glutathione-s-transferase (GST) en plasma, hígado y riñón comparados con el grupo que solo recibió cadmio (10.4314/jasem.v22i4.4).

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