La miel como posible medicina antioxidante natural: un estudio de sus mecanismos de acción molecular

2.1 Efectos antioxidantes de la miel

Los antioxidantes son agentes que contrarrestan el deterioro causado por oxidantes como el O2 _, OH− ^, superóxido y/o radicales lipídicos peroxilo. El cáncer, la síntesis de mutágenos, el envejecimiento, la aterosclerosis y muchas enfermedades crónicas y degenerativas persistentes son susceptibles al estrés oxidativo [ 52 ]. Las células exhiben un sistema de defensa contra el daño oxidativo. Este sistema de defensa consiste en radicales libres y otros agentes protectores oxidativos como la catalasa, la superóxido dismutasa, la peroxidasa, el ácido ascórbico, el tocoferol y los polifenoles [ 53 ]. Estos agentes antioxidantes estimulan biomoléculas como carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Las células se alteran por esta estimulación y, en última instancia, provocan una respuesta antioxidante [ 54 ]. La miel exhibe una fuerte actividad antioxidante [ 6 ]. Esta capacidad antioxidante de la miel contribuye a la prevención de varios trastornos agudos y crónicos como los inflamatorios, alérgicos, trombóticos, diabéticos, cardiovasculares, cáncer y otros. Las propiedades antioxidantes de la miel se pueden medir en forma de actividad antirradical utilizando el ensayo de capacidad de absorción de radicales de oxígeno (ORAC), el ensayo de eliminación de 1,1-difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) y el ensayo de poder antioxidante reductor férrico (FRAP) [ 24 ]. Se ha demostrado que la miel de varios orígenes florales y diferentes países exhibe altas propiedades antioxidantes [ 24 ]. Los ácidos fenólicos y flavonoides son responsables de la actividad antioxidante bien establecida de la miel. Aparte de estos, los azúcares, las proteínas, los aminoácidos, los carotenos, los ácidos orgánicos, los productos de la reacción de Maillard, la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y otros componentes menores también contribuyen al efecto antioxidante [ 53 , 55 ]. Los investigadores también demostraron que la miel (1,2 g/kg) elevó la cantidad y la actividad de agentes antioxidantes como el betacaroteno, la vitamina C, la glutatión reductasa y el ácido úrico en sujetos humanos sanos [ 56 ]. Se desconoce el mecanismo antioxidante exacto, pero los mecanismos propuestos incluyen secuestro de radicales libres, donación de hidrógeno, quelación de iones metálicos, acción de sustrato de flavonoides para acciones de radicales hidroxilo y superóxido [ 25 , 57 ]. La Figura 3 presenta todos los posibles mecanismos involucrados en los efectos antioxidantes de la miel. El efecto antioxidante de la miel está bien establecido, pero insta a explorar los mecanismos exactos involucrados y la extrapolación a ensayos clínicos.

2.2 Efectos antibacterianos y cicatrizantes de la miel

Diferentes ensayos clínicos y estudios in vitro han reportado propiedades antimicrobianas de amplio espectro de la miel [ 58 ]. Se informó que la miel restringe el crecimiento de cepas patógenas como Streptococcus pyogenes, Streptococcus typhi , Staphylococcus aureus , Streptococcus coagulasa-negativos y E. coli , y especies [ 59 ]. También disminuye el crecimiento de cepas infecciosas como Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii y Klebsiella pneumonia en heridas por quemaduras de espesor completo en ratas [ 60 ].

El efecto antibacteriano de la miel se atribuye a la presencia de factores antibióticos inertes en ella. Estos factores incluyen su pH ácido, el efecto osmótico de los azúcares y la producción de H ₂ O ₂ por la peroxidasa. Algunas sustancias no peroxidasas también apoyan la actividad antibacteriana que incluyen flavonoides, ácidos fenólicos y lisozima [ 61 ]. En su mecanismo de acción, un papel importante lo desempeñan la defensina-1 de abeja (péptido antimicrobiano), el metilglioxal (fitoquímico) y la producción de peróxido de hidrógeno por la enzima glucosa oxidasa [ 62 ]. Además, los altos contenidos de azúcar de la miel también pueden ser útiles para eliminar bacterias a través de la ósmosis [ 63 ]. El metilglioxal (MGO) en la miel y su precursor dihidroxiacetona (DHA) han sido reconocidos como inhibidores del crecimiento bacteriano a través de la inhibición de la ureasa. La enzima ureasa facilita que las bacterias se aclimaten y crezcan rápidamente produciendo amoníaco en un entorno ácido [ 64 ]. Un estudio muy reciente revela que la miel combate las infecciones bacterianas mediante dos mecanismos diferentes: inhibición del sistema de detección de quórum (QS) bacteriano para retardar la expresión de los regulones las , MvfR y rhl , así como sus factores de virulencia asociados, y componentes bactericidas que matan activamente las células bacterianas [ 65 ].

Las biopelículas han surgido como un factor clave en la resistencia a los antibióticos. Las biopelículas protegen a las bacterias de los antibióticos, lo que resulta en una infección implacable. La miel actúa como un negociador bactericida, penetra en las biopelículas, recupera la infección agresiva y erradica las colonias [ 66 , 67 ]. Ha demostrado un efecto bactericida contra biopelículas de cepas de referencia patógenas como Staphylococcus epidermidis resistente a la meticilina (MRSE), betalactamasas de espectro extendido (ESBL), Klebsiella pneumonia , Pseudomonas aeruginosa , Staphylococcus aureus (SA), Proteus mirabilis , Pseudomonas aeruginosa (PA), Clostridium difficile y E. coli enterohemorrágica . Mejora la cicatrización de heridas, previene infecciones invasivas, elimina la colonización de biopelículas, interrumpe los brotes y, por lo tanto, preserva las reservas actuales de antibióticos [ 66 , 68-70 ] . Inhibe el crecimiento de biopelículas al prevenir la unión de cepas bacterianas con fibronectina tisular en el sitio de la infección. También reduce la expresión de proteínas de superficie de unión a fibronectina como Sfb1 y Sof, que son cruciales para que las bacterias se unan a la fibronectina [ 71 ]. También suprime significativamente la expresión de genes de detección de quórum (importador AI-2 y biosíntesis de indol), genes curli (csgBAC) y genes de virulencia (genes LEE) en E. coli virulenta . El contenido de glucosa y fructosa en la miel se consideró componentes clave en la represión de la formación de biopelículas [ 72 ].

La cicatrización normal de heridas es un proceso de varias partes en el que ocurren series coincidentes de eventos que incluyen coagulación, inflamación, proliferación celular, remodelación tisular y reemplazo de tejido dañado [ 73 ]. La miel se ha utilizado ampliamente para el tratamiento de varios tipos de heridas crónicas, quemaduras, necróticas, pie diabético y piel abierta postoperatoria [ 61 , 74 – 76 ]. En la fase inflamatoria de la cicatrización de heridas, la miel ayuda a la eliminación de tejidos necróticos [ 63 ], mejora la fase de remodelación [ 63 ] e inhibe el crecimiento bacteriano [ 59 ], lo que resulta en una mejor cicatrización. Un estudio reciente indica un aumento de la producción de IL-6 y TNF- α por la miel en el sitio de la herida en el proceso de curación en ratones deficientes en IL-6 [ 77 ]. La miel facilita una mayor estimulación y producción de linfocitos, fagocitos, monocitos y/o macrófagos para liberar citocinas e interleucinas como TNF- α , IL-1β e IL-6, acelerando el proceso de curación [ 78 ]. Los altos contenidos de azúcar y la osmolaridad de la miel también contribuyen a la curación. El agua se extrae del lecho de la herida por el efecto osmótico de la miel a través de un simple flujo de salida de linfa si la circulación sanguínea en el sitio de la herida es suficiente para llevar a cabo este proceso [ 79 ]. La investigación ha demostrado que la miel mejora la curación de heridas a través de la respuesta antioxidante al activar AMPK (proteína quinasa activada por 5'adenosina monofosfato) y enzimas antioxidantes que mejoran el estrés oxidativo. El sistema antioxidante comprende antioxidantes exógenos y endógenos. Los antioxidantes endógenos se clasifican como antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos. Los antioxidantes enzimáticos incluyen la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT) y la glutatión peroxidasa (GPx). Los antioxidantes no enzimáticos comprenden las vitaminas E y C, el glutatión (GSH) y algunas moléculas pequeñas, mientras que los antioxidantes exógenos incluyen algunos micronutrientes [ 24 , 80 ]. Estos antioxidantes también apoyan la proliferación y migración de fibroblastos dérmicos humanos y la función mitocondrial para ayudar a la curación [ 81 ].

Otro mecanismo explica que los sitios de la herida tengan usualmente dos tipos de enzimas que digieren proteínas: serina proteasas y metaloproteasas de matriz. Estas enzimas proteasas son generalmente inactivas debido a la presencia de algunos inhibidores. Las proteasas se activan cuando los inhibidores se vuelven inactivos por H ₂ O ₂ . Por lo tanto, H ₂ O ₂ juega un papel como estímulos de conmutación fisiológica para la activación e inactivación de estas enzimas a través de la oxidación. Se ha informado que la miel estimula y mejora la producción de H ₂ O ₂ . Los restos de la herida y las bacterias son digeridos por proteasas activas. El efecto activo de la miel barre estos restos fácilmente debido al flujo de salida osmótico [ 7 , 82 ]. Durante la inflamación, H ₂ O ₂ también estimula el crecimiento de fibroblastos y células epiteliales para reparar el daño. De manera similar, H ₂ O ₂ estimula los factores de transcripción nuclear (NTF) para la multiplicación celular y la cicatrización de heridas [ 7 ].

Algunos mecanismos adicionales detallan que el H ₂ O ₂ estimula los complejos del receptor de insulina para desencadenar una cadena de eventos moleculares en la célula. Esto facilita la absorción de aminoácidos y glucosa para el crecimiento celular. La miel en sí puede proporcionar vitaminas, minerales, azúcares y aminoácidos a las células en crecimiento. Esto ayuda a los fagocitos a engullir bacterias infecciosas a través del consumo de glucosa. La miel también estimula la liberación de citocinas de la proliferación de monocitos y linfocitos para reparar los tejidos. La activación de los monocitos por mitógenos o miel conduce a la producción de especies reactivas de oxígeno para iniciar una mayor respuesta inflamatoria. Provoca edema en el tejido circundante restringiendo la circulación en los capilares. Esto da como resultado la reducción del suministro de oxígeno y nutrientes a las células. En última instancia, restringe el crecimiento celular para reemplazar los tejidos para reparar las heridas [ 7 , 83 ]. Todos los posibles mecanismos involucrados en los efectos antibacterianos y de curación de heridas de la miel se han demostrado en la Figura 4 .

2.3 Efectos antifúngicos de la miel

La miel exhibe actividad antifúngica. La investigación ha demostrado que tiene actividad antifúngica contra Aspergillus niger , Aspergillus flavus , Penicillium chrysogenum , Microsporum gypseum , Candida albicans , Saccharomyces y especies de Malassezia [ 84 ]. El posible efecto antimicrobiano de la miel se atribuye a la presencia de glucosa oxidasa, metilglioxal y altos contenidos de azúcar [ 85 – 88 ]. El mecanismo no se entiende completamente; sin embargo, se han sugerido algunas vías potenciales.

La miel inhibe el crecimiento de hongos al prevenir la formación de biopelículas, alterar las biopelículas establecidas e instigar cambios en la estructura del exopolisacárido. Distorsiona la integridad de la membrana celular, lo que da como resultado la contracción de la superficie celular en la biopelícula, lo que lleva a la muerte o al retraso del crecimiento [ 89 ]. Los estudios microscópicos de fuerza atómica han revelado que cuando la biopelícula se trata con miel (40% p / v ), el espesor de la capa de exopolisacárido se reduce a la mitad y la rugosidad aumenta, seguido de su eliminación completa [ 90 ]. Los investigadores han demostrado que la parte flavonoide de la miel desacelera el crecimiento de los hongos, afecta la morfología externa y la integridad de la membrana e inhibe algunos procesos celulares que están involucrados en el crecimiento del tubo germinativo. La inhibición de la emergencia del tubo germinativo se correlaciona con un crecimiento deficiente de la membrana. También se ha descubierto que el extracto de flavonoides de miel afecta la transición hifal al reducir el porcentaje de células en la fase G0/G1 y/o la fase G2/M [ 91 ]. La figura 5 muestra los posibles mecanismos implicados en los efectos antifúngicos de la miel. La descripción detallada de los efectos antifúngicos de la miel y los objetivos moleculares implicados es una laguna clave que aún queda por investigar.

2.4. Efectos antivirales de la miel

La actividad viral es usualmente provocada por estímulos nativos o universales que conducen a infecciones y lesiones [ 92 ]. Estudios actuales han manifestado que la miel tiene efectos antivirales potenciales. El efecto antiviral de la miel se atribuye a sus varios ingredientes que han sido encontrados como operativos en el control de lesiones, por ejemplo, el cobre inactiva el virus que es un oligoelemento parte de la miel. De manera similar, la presencia de ácido ascórbico, flavonoides y producción de H2O2 por _la miel también conduce a la inhibición del crecimiento viral al interrumpir la transcripción y traducción viral [ ₉₃ , 94 ] . Datos de estudios in vitro han demostrado actividad antiviral de la miel contra diferentes tipos de virus tales como rubéola , herpes simple y varicela zóster [ 31 , 95 , 96 ]. La miel comprende secreción de las glándulas salivales y faríngeas de la cabeza de la abeja. Recientemente, se han identificado metabolitos de óxido nítrico (NO), nitrito y nitrato en la sección de la glándula salival [ 56 ]. Está bien establecido que el NO es una molécula energética que produce defensa del huésped contra los virus, tanto de ADN como de ARN. El NO actúa ralentizando el desarrollo de las lesiones virales y deteniendo su replicación [ 56 , 97 ]. En su modo de acción, el NO reprime la replicación interfiriendo con la polimerasa viral, el ácido nucleico y/o las proteínas de la cápside viral. También se ha informado que el contenido de flavonoides de la miel inhibe la transcripción y replicación viral [ 98 , 99 ]. La Figura 6 presenta los posibles mecanismos involucrados en la actividad antiviral de la miel. Para comprender la influencia real de la miel en los virus y los mecanismos, se pretende realizar más investigaciones para trazar el camino.

2.5 Efectos antiinflamatorios de la miel

La inflamación es la respuesta biológica compleja de los tejidos vasculares a los estímulos perjudiciales. Es una forma defensiva de respuesta que muestran los tejidos y el organismo para eliminar los patógenos o estímulos que son la causa de la lesión. La inflamación se clasifica en dos clases: inflamación aguda y crónica. La inflamación aguda es una respuesta temprana del cuerpo a los estímulos. La indicación de la inflamación aguda es enrojecimiento, dolor, picazón y pérdida de la capacidad para realizar la función [ 100 ]. Si la inflamación aguda no se trata bien y se prolonga, se convierte en inflamación crónica. Se considera como una causa importante de varias enfermedades o trastornos crónicos. Por lo tanto, se supone que la acción antiinflamatoria contrarresta enfermedades incesantes como las enfermedades del hígado [ 101 ], las enfermedades renales [ 102 ] y el cáncer [ 103 ]. Varios factores pueden intervenir en la respuesta proinflamatoria, como las citocinas, las ciclooxigenasas (COX), las lipoxigenasas (LOX), los mitógenos, los macrófagos, los factores TNF y muchos otros factores de las vías inflamatorias.

La acción antiinflamatoria de la miel está bien documentada [ 104 ]. Se ha demostrado una respuesta antiinflamatoria desde cultivos celulares [ 40 ], modelos animales y ensayos clínicos [ 104 , 105 ]. El mecanismo exacto de acción de la miel hacia la inflamación aún no se entiende bien. En la vía inflamatoria, dos de sus componentes activados en las dolencias son la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK) y las vías del factor nuclear kappa B (NF- κ B) [ 120 ]. La activación de MAPK y NF- κ B finalmente resulta en la inducción de varios otros mediadores inflamatorios, enzimas, citocinas, proteínas y genes como la ciclooxigenasa-2 (COX-2), la lipoxigenasa 2 (LOX-2), la proteína C reactiva (PCR), las interleucinas (IL-1, IL-6 e IL-10) y el TNF- α . Se sabe que todos estos marcadores de acción proinflamatoria desempeñan un papel importante en la inflamación y la etiología relacionada con la angiogénesis de la enfermedad [ 30 , 119 ]. Evidencia reciente de estudios in vivo ha demostrado los mecanismos antiinflamatorios de la miel. Estos estudios mostraron que la miel disminuye el edema y los niveles plasmáticos de citocinas proinflamatorias como IL-6, TNF- α , PGE2, NO, iNOS y COX-2. También se demostró que la miel atenúa la translocación de NF- κB al núcleo y suprime la degradación de IκBα ( inhibidor de kappaB) [ 106 , 107 ]. Se ha informado que los ácidos fenólicos y flavonoides como la crisina, la quercetina y la galangina pueden suprimir la actividad de las enzimas proinflamatorias, por ejemplo, la ciclooxigenasa-2 (COX-2), las prostaglandinas [ 108 ] y la óxido nítrico sintasa inducible (iNO) [ 109 ]. La investigación ha demostrado que el contenido de flavonoides de la miel ralentiza la expresión de MMP-9 (metalopeptidasa de matriz 9), un mediador inflamatorio que causa inflamación crónica. La miel tiene la capacidad de inhibir significativamente la expresión de citocinas antiinflamatorias como IL-1 e IL-10 y los factores de crecimiento PDGF (factor de crecimiento derivado de plaquetas) y TGF- β (factor de crecimiento transformante -β ). Se concluyó el modelo in vitro de líneas celulares MM6 utilizando una solución de miel al 1% [ 110 ]. Otro posible mecanismo muestra que las especies reactivas de oxígeno son producidas por macrófagos, monocitos y neutrófilos que aumentan la inflamación. La miel detiene la liberación de este tipo de células para promover el efecto antiinflamatorio. También inhibe la producción de queratinocitos y leucocitos para reducir la inflamación. Se ha demostrado que en la respuesta inflamatoria el H ₂ O ₂La producción de miel estimula el crecimiento de fibroblastos y células epiteliales para reparar el daño inflamatorio. Esta acción antiinflamatoria de la miel la convierte en un nuevo agente para modular una enfermedad [ 111 – 113 ].

El metabolismo anómalo del ácido araquidónico está involucrado en la inflamación. Las LOX metabolizan el ácido araquidónico a leucotrienos (LT). Hay tres tipos de isoenzimas de lipoxigenasa (LOX): 12-LOX, 15-LOX y 5-LOX. 12-LOX provoca trastornos inflamatorios/alérgicos, 15-LOX sintetiza 15-HETE (ácido 15-hidroxieicosatetraenoico) antiinflamatorio, y 5-LOX genera 5-HETE (ácido 5-hidroxieicosatetraenoico) y LT [ 114 ]. Se ha informado que muchos polifenoles en la miel suprimen las LOX [ 114 ]. El efecto antiinflamatorio de la miel se puede atribuir a sus compuestos fenólicos y flavonoides [ 15 , 128 , 129 ]. La Figura 7 representa los posibles mecanismos del efecto antiinflamatorio de la miel. Para comprender la influencia real de la miel en las vías de señalización de LOX, COX y TNF y los mecanismos involucrados, se pretende realizar más investigaciones para trazar el camino.

2.6 La miel y sus propiedades antidiabéticas

La diabetes mellitus es un síndrome metabólico complejo, que se debe a una deficiencia de insulina o a una insulina no funcional [ 115 ]. En este síndrome intervienen muchas anomalías en el metabolismo de las lipoproteínas y los carbohidratos, con un nivel elevado de glucosa [ 116 , 117 ]. Las complicaciones agudas de este trastorno pueden incluir hiperosmolaridad, cetoacidosis diabética y estado hiperglucémico, que puede conducir a la muerte [ 118 ].

La miel ha demostrado efectos antidiabéticos desde modelos animales hasta ensayos clínicos [ 30 , 119 ]. Los investigadores la han invocado como un agente antidiabético potencial [ 120 ]. Sus concentraciones probadas, como 0,2, 1,2 y 2,4 g/kg/día, mostraron un efecto antioxidante mejorado que ejerce un efecto hipoglucémico en ratas diabéticas inducidas con estreptozotocina [ 30 ]. De manera similar, se encontró que el nivel de glucosa en la diabetes mellitus tipo 2 se reducía cuando se administraba miel por inhalación al 60% ( P / V ) [ 119 ]. Este efecto antidiabético o hipoglucémico de la miel se atribuye a la presencia de fructosa en ella [ 122 ]. La fructosa ayuda a regular el sistema de respuesta a la insulina, lo que resulta en un nivel de glucosa en sangre controlado. Otra hipótesis sugiere que el nivel de glucosa se reduce por el aplazamiento de la digestión y la absorción que son provocadas por el oligosacárido palatinosa, una sacarosa. Esto resulta en la modulación de la diabetes en pacientes diabéticos [ 123 ]. También se ha informado que la captación de glucosa en las células puede aumentarse en colaboración con la fructosa [ 124 , 125 ], lo que lleva a una disminución de la ingesta o absorción de alimentos para dirigir un efecto hipoglucémico. Los monosacáridos como la glucosa, la fructosa y la galactosa se forman por la hidrólisis de los carbohidratos antes de su absorción [ 126 ]. Se ha sugerido que la fructosa es absorbida por los dos receptores GLUT5 y/o GLUT2 a través de la difusión mediada por proteínas y energía [ 127 ]. La expresión del ARNm de GLUT2 generalmente aumenta con la glucosa y la fructosa. Sin embargo, una mayor expresión del ARNm de GLUT5 es causada únicamente por la fructosa, lo que resulta en su rápida absorción [ 128 – 130 ]. ​​La investigación ha demostrado que se observó un efecto hipoglucémico cuando los ratones inducidos con diabetes fueron alimentados con fructosa [ 131 ]. El nivel de glucosa también puede ser regulado por una función hipoglucemiante específica de la fructosa en el hígado. En este modo de acción, la fructosa estimula las enzimas de fosforilación, por ejemplo, la glucoquinasa, desencadenando la fosforilación hepática de la glucosa [ 132 ]. La inhibición de estas enzimas da como resultado la inhibición de la glucogenólisis. Por lo tanto, todo el metabolismo del glucógeno y la glucosa está regulado por la fructosa, mostrando su papel regulador vital para controlar la hiperglucemia [ 133 , 134 ].

Otro mecanismo propuesto explica que el efecto hipoglucémico de la miel puede ser a través del papel de la miel en la modulación de la vía de señalización de la insulina [ 120 , 135 ]. Un componente clave de la señalización de la insulina es el PI3K/Akt [ 136 ]. Es conocido por su papel en las funciones moduladoras de varios sustratos que regulan la progresión del ciclo celular, la supervivencia celular y el crecimiento celular. El efecto de los extractos de miel en la vía de señalización de la insulina activada por Akt en las células pancreáticas se investigó recientemente en condiciones de hiperglucemia. Se observó que el desarrollo de la resistencia a la insulina se caracterizó por un aumento de los niveles de NF- κ B, MAPK y la fosforilación de serina del sustrato del receptor de insulina 1 (IRS-1). Se encontró que la expresión de Akt y los contenidos de insulina se redujeron notablemente. Este estudio mostró que el pretratamiento con miel y extracto de quercetina mejora la resistencia a la insulina y los contenidos de insulina. El tratamiento con miel aumentó la expresión de Akt y redujo la expresión de la fosforilación de serina IRS-1, NF- κ B y MAPK [ 120 , 135 – 137 ].

La suplementación con miel muestra sus efectos moduladores sobre el estrés oxidativo y la hiperglucemia. Su actividad antioxidante para mejorar la diabetes está bien establecida [ 24 ]. Además de esto, también mejora varios otros trastornos metabólicos observados en la diabetes, como niveles reducidos de triglicéridos, transaminasas hepáticas, hemoglobina glicosilada (HbA1c) y colesterol HDL aumentado [ 138 ]. La Figura 8 muestra los posibles mecanismos de los efectos antidiabéticos de la miel. Se justifican más estudios para explorar los mecanismos exactos involucrados en la actividad antidiabética de la miel.

2.7 Efectos antimutagénicos de la miel

La mutagenicidad, la capacidad de inducir mutaciones genéticas, está interrelacionada con la carcinogenicidad [ 139 ]. La miel exhibe una fuerte actividad antimutagénica [ 140 ]. Se investigó el efecto de la miel sobre las células de Escherichia coli expuestas a la radiación (UV o γ ) para observar la respuesta SOS, que es una vía de reparación propensa a errores que contribuye a la mutagenicidad [ 140 ]. Algunos genes importantes como umuC , recA y umuD involucrados en la mutagénesis mediada por SOS fueron eliminados para elaborar los resultados. La miel redujo la frecuencia de mutación significativamente en los grupos de tratamiento que en los controles. La supresión de las vías de reparación mutagénicas propensas a errores (por ejemplo, la respuesta SOS en E. coli ) fue el posible mecanismo que contribuyó al efecto antimutagénico. La actividad antimutagénica de la miel de siete fuentes florales diferentes (acacia, trigo sarraceno, epilobio, soja, tupelo y baya de Navidad) y el análogo de azúcar de miel contra Trp-p-1 se probó mediante el ensayo de Ames [ 28 ]. Todas las mieles mostraron una inhibición significativa de la mutagenicidad causada por Trp-p-1. Aproximadamente el 30% de miel en la formulación de infusión fue más eficaz para inhibir la formación de HAA (aminas aromáticas heterocíclicas) y la mutagenicidad general en filetes de res y pechuga de pollo [ 141 ]. La Figura 9 muestra los posibles mecanismos de los efectos antimutagénicos de la miel. Se necesita una investigación de amplio espectro para comprender los mecanismos de los efectos antimutagénicos de la miel.

2.8. Efectos anticancerígenos de la miel

Las células cancerosas poseen dos características distintivas: multiplicación celular desenfrenada y recambio apoptótico inadecuado [ 142 ]. Los fármacos que se utilizan habitualmente para el tratamiento del cáncer son los inductores de apoptosis [ 143 ]. La muerte celular programada o apoptosis se clasifica en tres fases: (a) una fase de inducción, (b) una fase efectora y (c) una fase de degradación. La fase de inducción estimula cascadas de transducción de señales proapoptóticas a través de señales inductoras de muerte (señalización de ceramida, especies reactivas de oxígeno, proteínas de la familia Bcl-2 como Bad, Bax y Bid, y sobreactivación de la vía de señalización de Ca ²⁺ ). La fase efectora se encarga de provocar la muerte celular a través de un regulador clave, la mitocondria. La última fase de degradación comprende eventos nucleares y citoplasmáticos. El cambio nuclear incluye condensación nuclear y de cromatina, encogimiento celular, fragmentación de ADN y formación de ampollas en la membrana. En el citoplasma, se activa una cascada compleja de enzimas que escinden proteínas llamadas caspasas. La célula finalmente se destina a cuerpos apoptóticos fragmentados, que son fagocitados por macrófagos u otras células circundantes [ 143 , 144 ].

La apoptosis generalmente sigue dos vías: la vía de la caspasa-8 o del receptor de muerte y la vía de la caspasa-9 o mitocondrial.

La literatura ha establecido que la miel induce apoptosis en varios tipos de células cancerosas [ 22 , 39 , 40 , 145 , 146 ]. Este temperamento apoptótico de la miel es vital porque muchos fármacos utilizados para el tratamiento del cáncer son inductores de apoptosis [ 147 ]. Por lo tanto, la miel y sus componentes activos pueden regular la apoptosis al operar en varios puntos de estas dos vías de señalización.

La miel induce la apoptosis en líneas celulares de cáncer de mama, colon y cuello uterino humano mediante la despolarización de la membrana mitocondrial al reducir el potencial de membrana mitocondrial [ 22 , 39 ]. Estos estudios demostraron la inducción apoptótica de la vía de la caspasa-9 por la miel. Otra investigación investigó que la miel cruda era la única responsable de inducir la apoptosis en líneas celulares de cáncer de colon humano y glioma C6 al elevar el nivel de activación de la caspasa-3 y la escisión de PARP ( poli (ADP-ribosa) polimerasa ). Esta característica se atribuyó a mayores contenidos de triptófano y fenólicos de la miel [ 40 , 145 , 148 ]. Los investigadores demostraron que induce la apoptosis al regular positivamente y modular la expresión de proteínas pro- y antiapoptóticas en las líneas celulares de cáncer de colon HCT-15 y HT-29. Se encontró que elevaba la expresión de la caspasa-3, p53 y la proteína proapoptótica Bax. Reguló a la baja la expresión de la proteína antiapoptótica Bcl-2. Todo el mecanismo explicó que la generación de ROS por la miel da como resultado la activación de p53, que a su vez modula la expresión de proteínas pro o antiapoptóticas como Bax y Bcl-2 [ 22 ]. Se encontró que la miel administrada con Aloe vera aumenta la expresión de la proteína proapoptótica Bax y disminuye la expresión de la proteína antiapoptótica Bcl-2 en ratas Wistar con implantes de carcinoma mamario W256 [ 147 , 148 ]. Además, dos estudios diferentes demostraron que la miel ejerce sus efectos terapéuticos y preventivos del cáncer de múltiples formas, como la modulación de la respuesta inmune al mejorar los parámetros hematológicos y la estimulación de la vía apoptótica intrínseca/mitocondrial a nivel serológico y de tejido canceroso. En estos estudios, se administró miel por vía oral al modelo de rata Sprague-Dawley utilizando diferentes concentraciones, como 0,2, 1,0 y 2,0 g/kg de peso corporal. Mejoró la vía apoptótica intrínseca a través de la regulación positiva de la expresión de proteínas proapoptóticas como caspasa-9, APAF-1 (factor activador de proteasa apoptótica 1), p53, IFN- γ (interferón gamma) e IFNGR1 (receptor de interferón gamma 1). Al mismo tiempo, se encontró que la miel regulaba negativamente la expresión de proteínas antiapoptóticas como Bcl-xL (linfoma de células B extra grande), TNF- α , COX-2, E2 (estrógeno) y ESR1 (receptor de estrógeno 1) [ 149 , 150 ]. También se demostró que la miel sola induce la vía apoptótica intrínseca o de la caspasa-9 sin evidencia de la participación de la vía extrínseca o de la caspasa-8 [ 149 , 150 ]. Se ha descubierto que los flavonoides y los contenidos fenólicos de la miel ocluyen el ciclo celular del glioma [ 145 ] y el melanoma [146 ], colon [ 40 ] y líneas celulares cancerosas en fase G0/G1. Este efecto inhibidor sobre la proliferación de células tumorales sigue la regulación negativa de muchas vías celulares a través de la tirosina ciclooxigenasa, la ornitina descarboxilasa y la quinasa [ 40 , 145 , 146 , 151 ]. Los mecanismos de acción de la miel incluyen principalmente su interferencia con múltiples dianas moleculares y vías de señalización celular como las vías apoptóticas, antiproliferativas o de arresto del ciclo celular, antiinflamatorias, moduladoras estrogénicas, antimutagénicas, moduladoras de insulina, moduladoras de angiogénesis e inmunomoduladoras [ 6 , 17 ]. Las revisiones de Ahmed et al. [ 6 ] y Erejuwa et al. [ 17 ] han explicado bien los posibles mecanismos de los efectos anticancerígenos de la miel. Las figuras 10 , 11 y 12 muestran una presentación resumida de los mecanismos de los efectos anticancerígenos de la miel. Se necesitan más estudios para comprender la influencia exacta de la miel en las vías apoptóticas en las células cancerosas, como la activación de la caspasa-8, p21, p38 MAPK (vías de la proteína quinasa asociada a mitógeno y p38), p-38 JNK (quinasa N-terminal c-Jun), la liberación de citocromo c y la supresión de proteínas antiapoptóticas como IAP (proteínas inhibidoras de la apoptosis), c-FLIP (proteína inhibidora celular de Flice) y Akt (quinasa PI3 alterada), y la iniciación de la vía extrínseca de la apoptosis por inducción de TRAIL (ligando inductor de apoptosis relacionado con TNF) y estimulación del receptor Fas (proteína asociada a la sintasa de ácidos grasos) en células cancerosas.

2.9. Efectos antiproliferativos de la miel

La célula se divide en dos durante el ciclo celular para reemplazar la muerte celular. El ciclo celular comprende tres fases distinguidas conocidas como G0, G1, S y G2/M. Las células permanecen en la fase G0 y no participan en la división celular. La célula se prepara en la fase G1 para avanzar a través de la división celular, y la fase S implica la síntesis de ADN. Las fases G2 y M están listas para la mitosis con ADN 4n. Todos los eventos en el ciclo celular están regulados y monitoreados por varias proteínas diferentes. El panel de control del ciclo celular comprende ciclinas y quinasas dependientes de ciclina. La transición de fase G1/S es un punto regulador vital, donde el destino de la célula está destinado a la quiescencia, proliferación, diferenciación y apoptosis. La sobreexpresión y desregulación de los factores de crecimiento del ciclo celular como la ciclina D1 y las quinasas dependientes de ciclina (CDK) están vinculadas con la patogénesis. La pérdida de esta regulación es también el sello distintivo del cáncer [ 152 ]. La proteína nuclear Ki-67 es un nuevo marcador para investigar la fracción de crecimiento de la proliferación celular. Está ausente en la fase de reposo (G0), pero se expresa durante el ciclo celular en todas las fases de proliferación (G1, S, G2 y mitosis) durante el ciclo celular [ 153 ].

La administración de miel y solución de Aloe vera mostró una marcada disminución en la expresión de Ki67-LI en células tumorales en ratas Wistar que tenían 256 carcinomas [ 147 ]. Se informa que la miel y sus diversos componentes como flavonoides y fenólicos bloquean el ciclo celular de las líneas celulares de cáncer de colon en la fase G0/G1 [ 40 ]. Este efecto inhibidor sobre la proliferación de células tumorales sigue la regulación negativa de muchas vías celulares a través de proteínas como la tirosina ciclooxigenasa, la ornitina descarboxilasa y la quinasa. Por lo tanto, se puede plantear la hipótesis de que la miel, o sus componentes, median la inhibición del crecimiento celular y se deben a la perturbación en el ciclo celular que posiblemente pueda conducir a la apoptosis [ 40 , 145 , 146 , 154 ]. El ciclo celular es un proceso regulado también por la proteína p53, que como resultado del daño del ADN aumenta los niveles de inhibidores de la quinasa dependiente de ciclina (Cdk) como las proteínas p21, p16 y p27 [ 22 ]. Se informa que la miel está involucrada en la modulación de la regulación de p53 en líneas celulares de cáncer de colon [ 22 ]. La Figura 13 representa los posibles mecanismos de los efectos antiproliferativos de la miel. La miel puede suprimir y/o bloquear la división anormal de células al actuar en varios puntos del ciclo celular. Esto todavía urge a investigar el efecto de la miel en los niveles de quinasas dependientes de ciclina, complejos de ciclinas, quinasas de proteína dependientes de ciclina e inhibidores de quinasas dependientes de ciclina como las proteínas p16, p21 y p27 en la proliferación del ciclo celular.

2.10. Efectos inmunomoduladores de la miel

La inmunomodulación es la progresión de la alteración de un sistema inmunológico en un estilo constructivo o dañino. Muchas mezclas biológicas y químicas tienen la capacidad de modificar el sistema inmunológico [ 155 ]. Las citocinas inmunomoduladoras como TNF- α , IL-1, IL-6 e IL-10 estimulan la activación y proliferación de células sanguíneas para inducir la actividad fagocítica y linfocítica, lo que desencadena una respuesta inmunomoduladora [ 156 ]. Se descubrió que la miel provoca estimulación del sistema inmunológico del cuerpo para combatir infecciones en ratas. Estimula los linfocitos T, los linfocitos B y los neutrófilos en cultivos celulares. Los linfocitos B finalmente estimulan la producción de anticuerpos en respuestas inmunes primarias y secundarias contra antígenos dependientes e independientes del timo [ 157 ]. Estimula a los monocitos para que liberen citocinas como TNF- α , IL-1 e IL-6, activando numerosos aspectos de la respuesta inmune. La acción estimulante de la miel sobre los leucocitos ilustra otra acción llamada “estallido respiratorio”. En esta acción, la glucosa de la miel se absorbe para producir H2O2 , _{que se considera un} componente principal para estimular el sistema inmunológico. También suministra sustrato a la glucólisis para producir energía en los macrófagos y permitirles realizar una función inmunomoduladora [ 4 , 158 ].

Las investigaciones han demostrado que los azúcares que se absorben lentamente dan lugar a la formación de productos de fermentación de ácidos grasos de cadena corta (AGCC). Es un mecanismo probable que la ingestión de miel pueda dar lugar a la formación de AGCC. Se ha establecido que, ya sea directa o indirectamente, los AGCC tienen acciones inmunomoduladoras. Por tanto, la miel puede estimular el sistema inmunológico a través de estos azúcares fermentables [ 159 ]. Se ha descubierto que un azúcar, la nigerosa, presente en la miel es inmunoprotector [ 160 ]. Los componentes no azucarados de la miel también pueden ser responsables de la inmunomodulación. El contenido antioxidante de la miel también contribuye a la acción inmunomoduladora. Aunque se ha informado de que los compuestos antioxidantes estimulan la función inmunológica in vitro , no existen estudios directos que manifiesten los efectos de los antioxidantes de la miel en el sistema inmunológico [ 159 , 160 ]. Diferentes estudios presentaron que las mieles de Manuka, Pastura, Selva Nigeriana y jalea real utilizadas en concentraciones variantes aumentaron la producción de IL-1 β , IL-6 y TNF- α, apalbúmina 1, en modelos de líneas celulares [ 35 , 78 , 161 ]. El componente activo en Manuka fue de 5,8 kDa, que aumentó la producción de estas citocinas y TNF- α a través de TLR4 (receptor tipo toll-4) en el cultivo de líneas celulares. Estos autores establecieron que el compuesto no era un aminoácido, lipopolisacárido, mineral o vitamina, lo que insta a investigar la naturaleza de este compuesto inmunorregulador [ 78 ]. El tratamiento con miel (0,2, 1,0 y 2,0 kg/kg) mostró un efecto potenciador sobre parámetros hematológicos como Hb, RBC, PCV, linfocitos y eosinófilos. También mostró un efecto creciente sobre IFN- γ e IFNGR1 a nivel sérico y de tejido canceroso en ratas inducidas con cáncer de mama [ 149 , 150 ]. Se encontró que la miel, cuando se probó usando una concentración de 1,2 g/kg de peso corporal, aumentaba los agentes antioxidantes (vitamina C y β -caroteno), monocitos, linfocitos, eosinófilos, hierro y cobre séricos, glutatión reductasa y oligoelementos (Zn y Mg) en sujetos humanos sanos. Causó una disminución de la inmunoglobulina E, ferritina y enzimas hepáticas y musculares, aspartato transaminasa, alanina transaminasa, lactato deshidrogenasa, creatinina quinasa y azúcares en sangre en ayunas [ 56 ].

Los resultados de los ensayos clínicos mostraron que la miel Life Mel (LMH) redujo la incidencia de anemia en el 64% de los pacientes al disminuir la trombocitopenia y la neutropenia [ 162 ]. Un estudio demostró que las bacterias probióticas en la miel tienen múltiples acciones en la inmunidad: (a) protegen el sistema inmunológico dañado; (b) mejoran los niveles de inmunoglobulinas circulantes, la frecuencia del interferón y la actividad inmunofagocítica; y (c) cambian los eventos de las reacciones inducidas químicamente [ 163 ]. Se supone que los medicamentos sintéticos y los productos naturales como la miel inhiben la producción de PG [ 164 ]. La función inmunológica se puede restaurar mediante el tratamiento con inhibidores de prostaglandinas o reduciendo los niveles sistémicos de PGE2. El uso de la miel como inhibidor de PG para prevenir una enfermedad está surgiendo. La miel ha mostrado efectos inhibidores sobre la PGE2 en el edema agudo de la pata inducido por carragenina en ratas [ 107 ]. La Figura 14 muestra los posibles mecanismos de acción de la miel para sus efectos reguladores inmunológicos. Se recomiendan más investigaciones para dilucidar los efectos y mecanismos de los efectos inmunomoduladores, quizás utilizando desafíos inmunes artificiales.

2.11. Efectos cardiovasculares de la miel

La miel tiene la capacidad de regular algunos factores de riesgo cardiovascular que incluyen la glucosa en sangre, el colesterol, la PCR (proteína C reactiva) y el peso corporal [ 43 ]. La miel contiene glucosa, fructosa y algunos oligoelementos como el cobre y el zinc, que pueden desempeñar un papel vital para mejorar los riesgos cardíacos. Hace que disminuyan los niveles de LDL (lipoproteína de baja densidad), colesterol de lipoproteína de alta densidad (HDL-C), triacilglicéridos, grasa corporal, glucosa y colesterol en pacientes cardíacos y sujetos humanos sanos que tomaron miel 70 g durante 30 días. Retarda el nivel de PCR, que estimula la producción de óxido nítrico [ 43 ]. El óxido nítrico tiene muchos efectos cardioprotectores que incluyen la regulación de la presión arterial, el tono vascular, la inhibición de la agregación plaquetaria, la adhesión de leucocitos y la prevención de la proliferación de células musculares lisas [ 165 ]. El NO actúa como un mediador crítico para la vasodilatación en los vasos sanguíneos. Es inducida por muchos factores como la acetilcolina, el estrés de corte y las citocinas a través de la síntesis de eNOS. El NO causa la fosforilación de varias proteínas que causa la relajación del músculo liso. El efecto vasodilatador del NO juega un papel importante en la regulación renal de la homeostasis del fluido extracelular y también es crítico para la regulación de la presión arterial y el flujo sanguíneo [ 165 , 166 ]. Se ha informado que algunos flavonoides en la miel modulan los riesgos cardiovasculares al disminuir el estrés oxidativo y aumentar la biodisponibilidad del óxido nítrico (NO). De manera similar, la rutina promueve la producción de NO al mejorar la expresión del gen eNOS y su actividad. La naringina inhibe la expresión de la molécula de adhesión intercelular inducida por hipercolesterolemia-1 (ICAM-1) en las células endoteliales. Estudios recientes han demostrado que la catequina y la quercetina como principales flavonoides de la miel tienen efectos inhibidores sobre el desarrollo de lesiones ateroscleróticas aórticas y la modificación aterogénica de LDL [ 167 ].

Se encontró que el pretratamiento con miel restablecía los niveles disminuidos de enzimas como la superóxido dismutasa, la glutatión peroxidasa y la glutatión reductasa, incluyendo la creatina quinasa-MB, la lactato deshidrogenasa, la aspartato transaminasa y la alanina transaminasa contra el infarto de miocardio inducido por isoproterenol en ratas Wistar [ 168 ]. Esto demuestra que la miel proporciona defensa contra los efectos nocivos provocados por los radicales libres letales [ 169 ]. Otro estudio ha demostrado que la miel provoca un aumento de los marcadores antioxidantes en el modelo de infarto de miocardio de rata, mejorando la troponina I cardíaca (cTnI), los triglicéridos (TG), el colesterol total (TC) y los productos de peroxidación lipídica (LPO) [ 169 ]. Todos los posibles mecanismos de los efectos cardiovasculares de la miel se han demostrado en la Figura 15. Sin embargo, los mecanismos de acción exactos de la miel siguen siendo oscuros para sus efectos cardiovasculares. Esto insta a una mayor investigación.