Artículos de revisión
Biopéptidos en la leche y sus derivados: funcionamiento y beneficios a la salud
Bioactive peptides in milk and their derivatives: functionality and health benefits
Gabriela Rodríguez-Hernández, Ana Luisa Rentería-Monterrubio, José Carlos Rodríguez-Figueroa, *América Chávez-Martínez
Facultad de Zootecnia y Ecología, Universidad Autónoma de Chihuahua. Periférico Francisco R. Almada, Km 1 de la Carretera Chihuahua-Cuauhtémoc. Chihuahua, Chih., México, 31031. Teléfono: (614) 434-0303. *amchavez@uach.mx
Artículo de revisión recibido: 21 de julio de 2013,
Aceptado: 22 de enero de 2014.
RESUMEN
La leche y los productos lácteos son fuente de proteínas de alto valor biológico. Algunas de éstas presentan actividades biológicas, nutricionales y funcionales en el ser humano. En los últimos años se ha reportado que los péptidos, derivados de las proteínas lácteas, son capaces de influir positivamente en la salud del consumidor. Sin embargo, éstos no ejercen beneficio alguno, más allá del aporte nutricional, cuando forman parte de las proteínas lácteas nativas, por lo que es necesario someter a las proteínas a procesos de hidrólisis enzimática. Este proceso puede llevarse a cabo por los microorganismos propios de la leche o por aquellos que son inoculados durante la elaboración y por la adición de enzimas comerciales utilizadas durante el procesado. Cabe señalar que el efecto hidrolítico no se limita a la elaboración de los productos lácteos, sino que continúa durante la maduración y la vida en el anaquel. Así mismo, diversas investigaciones han evidenciado que la actividad de las enzimas gastrointestinales es determinante en la hidrólisis que experimentan las proteínas lácteas. De tal forma que la liberación de los péptidos, aunada al tamaño, hidrofobicidad y secuencia de los mismos constituyen requisitos indispensables para convertirlos en péptidos con actividad biológica. Éstos últimos, también considerados como péptidos bioactivos o biopéptidos, han despertado recientemente el interés de los investigadores debido a que pueden influenciar favorablemente las funciones que llevan a cabo los sistemas inmune, gastrointestinal, nervioso y cardiovascular impactando la salud del consumidor. En esta revisión de literatura, se abordaron los mecanismos por los cuales son generados los biopéptidos derivados de proteínas lácteas y los efectos fisiológicos que producen.
Palabras clave: Hidrólisis, biopéptidos, proteínas lácteas, salud.
ABSTRACT
Milk and dairy products are sources of highly valuable biological proteins. Some of these have biological, nutritional and functional activities in humans. In recent years, it has been reported that peptides derived from milk proteins, are able to positively influence the health of consumers. However, they do not exert any benefit beyond the contribution of nutrition when they are part of the native milk proteins, so it is necessary to subject proteins to enzymatic hydrolysis. This process can be carried out by the native milk microorganisms or by those who are inoculated during processing and by the addition of commercial enzymes during processing. Note that the hydrolytic effect is not limited to the production of dairy products, but it continues during ripening and shelf life. Also, several studies have shown that the activity of gastrointestinal enzymes is determinant in undergoing hydrolysis of milk proteins. Such that the release of the peptide, coupled the size, hydrophobicity and sequence are prerequisites to become biologically active peptides. The latter, also considered as bioactive peptides or biopeptides have recently attracted the interest of researchers because they can favorably influence the functions carried out by the immune, gastrointestinal, nervous and cardiovascular systems hence impacting the health of consumers. In this review the mechanisms by which the bioactive peptides derived from milk proteins are generated and the physiological effects the produced where addresed.
Key words: Hydrolysis, bioactive peptides, dairy proteins, health.
INTRODUCCIÓN
La leche y sus derivados son considerados una fuente importante de nutrientes ya que además de suministrar energía, contienen proteínas de alta calidad, minerales y vitaminas (Park 2009). La leche de vaca contiene alrededor de 3.5 % de proteínas, de las cuales el 80 % son caseínas (α, β, γ y κ) y el resto son proteínas del suero (β-lactoglobulina, α-lactalbumina, seroalbúmina y proteínas minoritarias) (Jauhiainen y Korpela 2007, Fox y McSweeney 2008). Las proteínas son macromoléculas mismas que se definen como componentes estructurales celulares esenciales, debido a las numerosas funciones que desempeñan en el organismo (Vioque et al. 2000; Fox y McSweeney 2008). La hidrólisis de éstos componentes tiene como consecuencia la generación de péptidos, mismos que además de cumplir con su función nutricional, como cualquier otra proteína, son capaces de ejercer efectos biológicos benéficos específicos, por lo que se les denominan péptidos bioactivos o biopéptidos (Kumar y Bhalla 2005, Costa et al. 2007, Dziuba et al. 2009). A la fecha se han aislado diversos biopéptidos de diferentes alimentos tales como: huevo, pescado, pollo, soya, leche (Miguel et al. 2007) y mariscos (Kim y Wijesekara 2010, Nazeer y Srividhya 2011). Sin embargo, las proteínas de la leche son consideradas una de las principales fuentes de péptidos bioactivos (Minervini et al. 2009, Sanlidere y Oner 2011, Plainsancié et al. 2012) que presentan efectos positivos sobre la salud del consumidor (Foltz et al. 2007, Miguel et al. 2007, Hajirostamloo 2010). Por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue analizar la formación, funcionamiento y los beneficios a la salud que presentan los péptidos bioactivos derivados de las proteínas de la leche. El método empleado para conducir la recopilación de artículos necesarios para alcanzar el objetivo planteado, se realizó a través del motor de búsqueda de Science Direct, con las palabras de búsqueda: bioactive peptides, and milk bioactive peptides, descargándose los archivos correspondientes en formato pdf. Por lo que en una búsqueda realizada del año 2012 a 2013 se encontraron 286 artículos, mismos de los cuales se descargaron 127, considerándose importantes o relacionados con el presente 83 artículos publicados entre 1996 y 2013.
Formación de biopéptidos
Como se mencionó anteriormente los biopéptidos, son fragmentos de proteínas que no presentan actividad biológica cuando se encuentran formando parte de una proteína, sin embargo, cuando esta se hidroliza, los péptidos se separan y comienzan a ejercer su función bioactiva (Foltz et al. 2007, Weimann et al. 2009, Kim y Wijesekara 2010). La bioactividad de los péptidos depende de la secuencia y número de aminoácidos que lo integran, éstos pueden contener entre 2 y 20 aminoácidos (Korhonen y Philanto 2006), mismos que se generan por hidrólisis enzimática, la cual puede llevarse a cabo de tres formas: a) con enzimas digestivas, b) por microorganismos proteolíticos y c) con enzimas proteolíticas derivadas de microorganismos o plantas (Madureira et al. 2010, Pritchard et al. 2010). Por su importancia tecnológica con frecuencia sobresalen dos métodos de hidrólisis; mediante el uso de enzimas digestivas y por medio de fermentación microbiana, en el entendido de que las enzimas proteolíticas aisladas para hidrolizar las proteínas son producidas por microorganismos principalmente como bacterias u hongos y plantas (Kumar y Bhalla 2005, Korhonen 2009, Ruíz-Giménez et al. 2012). Adicionalmente a estas rutas, también se liberan biopéptidos por la acción de enzimas endógenas presentes en la leche, tales como la plasmina y la catepsina (Bouhallab y Bouglé 2004, Ong y Shah 2008).
Los biopéptidos se pueden producir por diferentes mecanismos que son:
Hidrólisis por enzimas digestivas. Las principales enzimas gastrointestinales que producen biopéptidos son: pepsina, tripsina, quimiotripsina, enzima convertidora de angiotensina (ECA), pancreatina y las combinaciones de éstas con otras enzimas bacterianas (Korhonen 2009, Wang et al. 2010, Choi et al. 2011).
Fermentación microbiana. La fermentación de la leche se da principalmente por la acción de microorganismos que forman parte de los cultivos involucrados en la manufactura de los productos lácteos, particularmente las bacterias ácido lácticas (BAL) (Korhonen 2009, González-González et al. 2011). De estos microorganismos, los más estudiados son Lactococcus spp. y Lactobacillus spp. (Ebringer et al. 2008), ya que sintetizan enzimas proteolíticas intracelulares como proteasas y peptidasas capaces de liberar biopéptidos (Donkor et al. 2007, Ebringer et al. 2008, González-González et al. 2011). Por otra parte, para inducir la síntesis in vitro de algunos biopéptidos, son usados hongos peptidoliticos, como Aspergillus oryzae (Engberink et al. 2008, Van der Zander et al., 2008) y Saccharomyces cerevisae (Ong y Shah 2008). Inclusive se han usado algas unicelulares para la producción sintética de biopéptidos, como es en el caso de Campos-Quevedo et al. (2013), que emplearon a Chlamydomonas reinhardatii y a partir de proteínas lácteas, sintetizaron éptidos con actividad antihipertensiva, opioide, antimicrobiana e hipocolesterolémica.
Biopéptidos presentes en productos lácteos
A la fecha se han aislado una gran variedad de biopéptidos de la leche y productos lácteos tales como: suero (Ijas et al. 2004, Wang et al. 2010), leches fermentadas con BAL (Ferreira y Eca 2007, Park 2008, Minervini et al. 2009, Nielsen et al. 2009), yogurt (Donkor et al. 2007, Papadimitriou et al. 2007, Paul y Somkuti 2009, Sanlidere y Oner 2011) y quesos tales como cheddar (Haileselassie et al. 1999) y manchego (Gómez-Ruíz et al. 2004). Mismos que a medida que aumenta su periodo de maduración, incrementan la cantidad de péptidos producidos (Korhonen y Pihlanto 2006, Ong y Shah 2008).
Funciones biológicas de los biopéptidos
Los biopéptidos pueden impactar positivamente en la salud del consumidor por medio del sistema inmune, gastrointestinal, nervioso, cardiovascular y al estado nutricional (Dziuba y Darewicz 2007, Jauhianen y Korpela 2007, Hajirostamloo 2010, Ruíz-Giménez et al. 2012).
Efecto de los biopéptidos sobre el sistema gastrointestinal
Las proteínas y péptidos derivados de la leche influencian la regulación de enzimas digestivas y la absorción de nutrientes en el tracto intestinal (Schanbacher et al. 1997, Caroli et al. 2011). Bouhallab y Bouglé (2004), Martínez y Martínez (2006) y Caroli et al. (2011) mencionan que algunos caseinofosfopéptidos, que son péptidos fosforilados obtenidos de las caseínas, pueden enlazar cationes como zinc, calcio o fierro haciéndolos más estables en diferentes condiciones fisicoquímicas, lo que facilita su absorción intestinal. En un estudio en particular, se observó que el concentrado de péptidos de proteína láctea causaba apoptosis (muerte celular programada) de las células cancerosas (HT-29) presentes en el colon (Kreider et al. 2011). Por otra parte, en ratas, se ha demostrado que la administración oral de la fracción 94-123 de la β-caseína puede mantener y restaurar la homeostasis intestinal debido al efecto que tiene en la expresión de los genes MUC2 y MUC4, los cuales codifican para la síntesis de células (HT29-MTX) de la mucina en el intestino delgado (Plaisancié et al. 2013). Un beneficio adicional que presentan los péptidos bioactivos derivados de los fragmentos de las K-caseínas y las lactoferrinas, consiste en la estimulación del crecimiento de bacterias probióticas en el tracto gastrointestinal, tales como bifidobacterias (Park 2009). Otro beneficio, es la actividad antimicrobiana que muestran contra organismos patógenos tales como Staphylococcus spp., Sarcina spp., Bacillus spp., Diplococcus spp., Streptococcus spp., Candida albicans, Escherichia coli, y algunos otros Gram positivos, Gram negativos y dermatofitos (Clare y Swaisgood 2000, Benkerroum 2010, Hernández-Ledesma et al. 2011). Se ha demostrado que la lactoferricina (LFcina) que es un péptido correspondiente al extremo amino-terminal de la lactoferrina, tiene una actividad bactericida más potente que la de la propia lactoferrina (Martínez y Martínez 2006). La LFcina inhibe numerosos patógenos, de los cuales: virus (Dziuba y Darewicz 2007), como los virus del herpes simplex tipo 1 y 2 (Chatterton et al. 2006); bacterias tales como Bacillus spp., E.coli 0111 (Clare y Swaisgood 2000), Helicobacter pylori, y Listeria monocytogenes (Park 2009); y hongos como Candida albicans (Clare y Swaisgood 2000). Por otra parte, la isracidina, que es un péptido de 23 residuos de la fracción N - terminal de las αs1- caseínas tiene actividad antimicrobiana contra patógenos como Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes y L. monocytogenes (Benkerroum 2010).
Efectos de los biopéptidos en el sistema cardiovascular
Diversos estudios han reportado biopéptidos con actividad antioxidante, antihipertensiva, antitrombótica y reguladora de los niveles de colesterol (Ong y Shah 2008) (Tabla 1). En relación a la actividad antihipertensiva, la ECA (Peptidil dipéptido hidrolasa - EC 3.4.15.1), es un dipéptido liberador de una exopeptidasa asociada a la regulación de la presión arterial, ya que participa en la conversión de angiotensina-l en angiotensina-II (Seppo et al. 2003, Foltz et al. 2007, Ahn et al. 2009) algunos biopéptidos pueden inhibir la acción de esta enzima, logrando un efecto antihipertensivo que a su vez beneficia el sistema inmune y nervioso del consumidor ya que favorece el estado de homeostasis (Miguel et al. 2007, Minervini et al. 2009, Otte et al. 2011). Así mismo, los hidrolizados de origen lácteo producidos con tripsina han demostrado una relevante actividad inhibitoria de la ECA (Pripp, 2005) principalmente los péptidos cuyo tamaño es menor de 3 kDa (Alvarado y Guerra 2010, Ruíz-Giménez et al. 2012). Por otra parte, las características de los péptidos antihipertensivos son el hecho de que presentan residuos hidrófobos como Trp, Tyr o Phe en una de las tres últimas posiciones de su secuencia; en donde tal estructura peptídica al unirse a los sitios activos de la ECA bloquean la actividad de ésta (Shahidi y Zhong 2008). Dicho bloqueo incrementa también al aumentar la cantidad de cargas positivas, a partir de la presencia de residuos de Lys o Arg en posiciones terminales del péptido (Shahidi y Zhong 2008, Alvarado y Guerra 2010). Por otra parte, residuos de Pro solos o en combinación con residuos hidrófobos, tienen actividad inhibitoria de la ECA (Alvarado y Guerra 2010). Tal es el caso de los tripéptidos Val-Pro-Pro e lle-Pro-Pro, los cuales se ha demostrado que presentan actividad inhibitoria de la ECA (Aihara et al. 2005, Hozer y Kirmaci 2009, Jauhiainen et al. 2010, Udenigwe y Aluko 2012) ya que disminuyen significativamente la presión arterial de personas hipertensas (Van Mierlo et al. 2009). Así mismo, al aislar dichos péptidos de leches agrias y administrarlos a ratas hipertensas, se inhibió la actividad de la ECA (Sipola et al. 2001). Por otro lado Jakala, et al. (2009), al monitorear en ratas el tránsito del péptido radiomarcado lle-Pro-Pro, por el sistema digestivo hasta su adsorción, concluyeron que el enlace Pro-Pro es resistente a las enzimas proteolíticas presentes en el aparato digestivo y por lo tanto, este tripéptido puede llegar a sangre y a otros órganos para desempeñar la actividad ECA inhibitoria, ellos probaron los péptidos Val-Pro-Pro e lle-Pro-Pro en ratas hipertensas, observando una función protectora del endotelio de las arterias, mientras que Jauhiainen et al. (2007) mencionan que presentan actividad antihipertensiva. El mismo efecto se ha encontrado al suministrar este biopéptido en personas hipertensas (Jauhiainen et al. 2010). Otros péptidos que han presentado actividad de la ECA son: el dipéptido Tyr-Pro, aislado de las proteínas del suero (Korhonen Philanto 2006) y péptidos provenientes de las β-lactoglobulinas como: Leu-Ala-Met-Ala y Val-Phe-Lys (Kamau et al. 2010b). Los fragmentos Trp-Leu-Ala-His-Lys (Kamau et al. 2010a, FitzGerald et al. 2011) y Tyr-Gly-Leu de las α-lactoalbúminas también han mostrado actividad inhibitoria de la ECA (Kamau et al. 2010a). Por otra parte, Ruíz-Giménez et al. (2012) aislaron 11 péptidos provenientes de la lactoferrina, los cuales ejercieron actividad inhibitoria a la ECA. Así mismo, se ha comprobado que el consumo de proteína hidrolizada de suero ejerce una reducción significativa de la presión sanguínea en personas hipertensas (FitzGerald et al. 2004, Martínez y Martínez 2006). Algunos otros péptidos que in vitro han mostrado acción inhibitoria de la actividad de la ECA incluyen Leu-Pro-Pro, Ala-Trp, lle-Trp, Leu-Trp, Val-Tyr, lle-Tyr y Phe-Tyr, los cuales fueron aislados de yogurt (Foltz et al. 2007). Tsai et al. (2008) inocularon leche con Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus, y al separar el suero de la misma, observaron que la capacidad inhibitoria de la ECA se concentraba en el suero, misma que se atribuyó a la secuencia Tyr-Pro-Tyr-Tyr, posteriormente, al administrar el suero a ratas hipertensas observaron disminuciones significativas en la presión sistólica y diastólica. Nielsen et al. (2009) analizaron leches fermentadas con cepas específicas de Lactoccocus lactis, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus acidophilus y Streptococcus thermophilus observando que estas leches presentaban un efecto inhibitorio sobre la ECA. Por otro lado, se encontró que leche fermentada con cepas nativas de Lactococcus lactis aisladas de diversos ecosistemas podían biogenerar fracciones peptídicas con actividad antihipertensiva (Rodríguez-Figueroa et al. 2010), mientras que Sánchez et al. (2011), al administrar caseína bovina hidrolizada a ratas hipertensas durante seis semanas, observaron una reducción de la presión arterial sistólica y diastólica. En un estudio realizado in vivo se demostró que algunos biopéptidos son producidos en arterias y venas, tal es el caso de; α-salusin, β-salusin y apelina 36, las cuales funcionan como vasodilatadores contribuyendo a la homeostasis cardiopulmonar (Aydin et al. 2012). Por otra parte, se ha sugerido que existen biopéptidos de origen lácteo que influyen sobre la regulación del colesterol sérico (Turpeinen et al. 2009), tal es el caso de la lactostatina (derivada de la β-lactoglobulina), que administrada oralmente disminuyó significativamente los niveles de colesterol sérico total en animales modelos (Ricci-Cabello et al. 2012). Sin embargo, no se conoce con certeza cómo actúan estos péptidos, se cree que el efecto que ejercen los péptidos hipocolesterolémicos se debe a que disminuyen la solubilidad micelar del colesterol, es decir, reducen su absorción intestinal, así como la inducción de la transcripción genética de la enzima colesterol-7-hidroxilasa (responsable de metabolizar el colesterol) (Ricci-Cabello et al. 2012). Sin embargo, se requiere mayor cantidad de estudios en personas hipercolesterolémicas para evaluar los efectos totales así como los mecanismos de acción de dichos péptidos (Undenigwe y Aluko 2012).
La actividad antitrombótica está también relacionada con la regulación del sistema cardiovascular, de hecho, se ha reportado que tanto las proteínas del suero como algunas caseínas liberan biopéptidos que inhiben enlaces del fibrinógeno y trombina (inhibiendo la formación de trombos) así como también inhiben el factor dependiente de inhibición plaquetaria (Claire y Swaisgood 2000; Jauniainen y Korpela 2007). Los principales péptidos antitrombóticos son llamados casoplatelinas, y algunos de ellos son las fracciones de la K-caseína de 112-116, 113-116, 106-112 y 106-116 (Vioque et al., 2000); así como fragmentos de otras proteínas lácteas, tal es el caso del péptido Lys-Arg-Asp-Ser-Glu-Arg-Lys-Arg-Asp-Ser, proveniente de la lactoferrina (Martínez y Martínez 2006). Otra aportación de los biopéptidos en el sistema cardiovascular, es la acción antioxidante al eliminar radicales libres y quelar o inhibir especies reactivas de oxígeno (Kamau et al. 2010a, Nazeer y Srividhya 2011, Samaranayaka y Li-Chan 2011), retardando así el envejecimiento celular y el progreso de enfermedades crónicas (Chanput, Nakai y Theerakulkait, 2010). Los aminoácidos hidrófobos son cruciales para llevar a cabo la actividad antioxidante, al reconocer las células blanco y enlazarse a ácidos grasos poliinsaturados de las membranas celulares (Udenigwe y Aluko 2012), entre estos destacan los péptidos formados de 5 a 11 aminoácidos, que contienen: lle, Leu, Phe, Trp, Tyr y Val (Chanput et al. 2010, Kamau et al. 2010b); así como, Trp o Tyr en la posición del C-terminal del péptido (Shahidi y Zhong 2008). De igual forma, los anillos aromáticos de los aminoácidos como Phe, Tyr y Trp, pueden contribuir a quelar iones metálicos pro-oxidantes (Samaranayaka y Li-Chan 2011, Udenigwe y Aluko 2012); por ejemplo, las secuencias: Tyr-His-Tyr, Leu-His-Trp y Leu-His-Gly (Chanput et al. 2010); los fragmentos: 15-20, 19-29, 12-46, 25-40, 78-83, 92-100 y 145-149 de las β-lactoglobulinas; las fracciones 1-15, 17-31, 109-114 de las α-lactalbuminas, la secuencia de 17- 41 de las lactoferrinas, (Kamau et al. 2010b) y el péptido Ala-Arg-His-Pro-His-Pro-His-Leu-Ser-Phe-Met, aislado de la κ-caseína presentan actividad antioxidante (Sanlidere y Oner 2011). Abadía-García et al. (2013), a partir de extractos de queso cottage elaborado con diferentes probióticos, encontraron que todos ellos ejercían actividad antioxidante, la cual aumentaba durante el periodo de maduración. Finalmente, Contreras et al. (2013) sometieron diferentes péptidos aislados de caseínas αs1 (Arg-Tyr-Lys-Gly-Tyr, Ala-Tyr-Phe-Thy-Pro-Glu-Leu y Tyr-GIn-Lys-Phe-Pro-GIn-Tyr) a una hidrólisis parcial con enzimas digestivas, observando que estos conservaban su actividad antioxidante.
Biopéptidos en la regulación del sistema nervioso
En 1975 se aislaron por primera vez péptidos endogénos con actividad opioide, los cuáles provenían de hidrolizados de proteínas lácteas (Vioque et al. 2000) y desde entonces se han identificado diversos biopéptidos que son liberados de las proteínas de la leche que presentan esta actividad (Sing y Sachan 2011). Los receptores opioides están localizados en los sistemas endocrino, inmune y nervioso, y son agentes que se unen a receptores del dolor o neurotransmisores. Algunas moléculas opioides pueden actuar relajando músculos lisos, favoreciendo así el transporte de electrolitos (Korhonen y Philanto 2006) o inhibiendo neurotransmisores como los relacionados con el dolor y la hipotensión (Madureira et al. 2010). Específicamente algunos péptidos con actividad opiode pueden actuar uniéndose a receptores, como moduladores exógenos de la motilidad intestinal, de la permeabilidad epitelial o por medio de la liberación de hormonas intestinales (Martínez y Martínez 2006). La característica común de los péptidos que presentan actividad opioide, es el hecho de que presentan un residuo de Tyr en el extremo N-terminal conjuntamente con otro residuo aromático ya sea de Phe o Tyr en la tercera o cuarta posición de la secuencia de aminoácidos (Vioque et al. 2000, Shahidi y Zhong 2008, Haque et al. 2009, Alvarado y Guerra 2010). Los péptidos más reconocidos que tienen esta función son los fragmentos de la β-caseína llamados β-casomorfinas, los cuales ofrecen un efecto similar a la morfina y han sido estudiados tanto in vitro como in vivo (Haileselassie et al. 1999, Ebringer et al. 2008). Algunas casomorfinas son capaces de estimular la absorción intestinal de agua y electrolitos, y de esta manera reducir la motilidad intestinal, funcionando como termorreguladores o suprimiendo la secreción gástrica (Ebringer et al. 2008). Otros péptidos estudiados que muestran actividad opioide son: los fragmentos de lactoferrinas α-lactorfina y β-lactorfina (Clare y Swaisgood 2000, Ijas et al. 2004); los fragmentos de lactotransferina llamados lactoferrocinas A, B y C (Haileselassie et al. 1999, Clare y Swaisgood 2000) y las casoxinas C y D asi como la α-caseína exorfina (Martínez y Martínez 2006). Por ejemplo, el péptido 50-53 de la α-lactorfina, la fracción Tyr-Gly-Leu-Phe proveniente de la β-lactoglobulina (Kamau et al. 2010a), la secuencia Tyr-Leu-Gly-Ser-Gly-Tyr-OCH3 aislada de la lactoferroxina A (Martínez y Martínez 2006) y los fragmentos Pro-Glu-Gly-Asp y Tyr-Leu-Leu-Phe de las β-lactoglobulinas, son reconocidos por su actividad opioide (Kamau et al. 2010b). Así como las β-lactorfinas potencian la motilidad intestinal, las β-lactotencinas presentan numerosos efectos opioides tales como analgésicos, relajantes hipocolesterolémicos, y potenciandores de la memoria (Hernández-Ledesma et al. 2011).
Biopéptidos en la regulación del sistema inmune
Otra clase de péptidos con actividad biológica son aquellos que pueden funcionar como inmunomoduladores o inmunopotenciadores; es decir, alteran la función biológica de algunas proteínas que poseen la habilidad de modificar el sistema inmune a través de diversos medios tales como: la proliferación de linfocitos (Clare y Swaisgood 2000, Agyei y Danquah 2012, Feng et al. 2012), el incremento en la actividad fagocítica de algunos macrófagos (Vioque et al. 2000), el aumento en la síntesis de anticuerpos (Korhonen y Philanto 2006), la estimulación de inmunoglobulinas (Agyei y Danquah 2012) y la regulación de citoquinas (Madureira et al. 2010); las citoquinas son una red de intermediarios que operan diferentes funciones inmunes en el organismo (Ebringer et al. 2008). Varios estudios sugieren que algunas secuencias de biopéptidos refuerzan el sistema inmune, alivian reacciones alérgicas, potencian la actividad de los linfocitos y mejoran la reacción contra microorganismos como Klebsiella pneumoniae (Claire y Swaisgood 2000, Vioque et al. 2000, Kamau et al. 2010a). Sin embargo, la estructura de los biopéptidos que está relacionada con la actividad inmunomoduladora aún no está definida, se cree que una arginina en la posición N- o C- terminal del péptido es importante para que sea reconocida por los receptores de membrana (Haque et al. 2009) y que la presencia de una glutamina tiene influencia sobre el sistema inmune (Chanput et al. 2010). Así mismo, los péptidos con actividad inmunomoduladora pueden favorecer el transporte de iones, éste tipo de péptidos son principalmente caseinofosfopéptidos, que tienen la capacidad de formar sales solubles organofosforadas y de transportar minerales como hierro o calcio; así como actuar previniendo caries mediante la calcificación de los dientes (Vioque et al. 2000, Singh y Sachan 2011). En este sentido, se ha estudiado en cultivos celulares la proliferación de linfocitos, la cual aumentó significativamente en presencia de los péptidos β-casmorfina7, β-casokina-10, Tyr-Gly y Tyr-Gly-Gly (Kayser y Meisel 1996). Por otra parte, la LFcina (fragmento de la lactoferrina) puede inhibir la acción de citoquinas liberadas, como la lsoleucina-6 y también posee la capacidad de atravesar la membrana nuclear, entrar en la célula y unirse al DNA, o bien actuar como factor de transcripción; además, este fragmento posee actividad antitumoral, siendo capaz de inhibir la metástasis e inducir la apoptosis selectiva de células cancerosas (Martínez y Martínez 2006), adicionalmente posee propiedades anticancerígenas, inmunomoduladoras y antimicrobianas contra bacterias, hongos y virus; dichas propiedades pueden estar relacionadas con la presencia de residuos de triptófano o arginina en el péptido. Sin embargo, las facultades antiinflamatorias e inmunomoduladoras de la LFcina están más relacionadas con la presencia de cargas positivas dentro de la molécula (Haque et al. 2009).
Péptidos multifuncionales
Se han reportado péptidos que presentan más de una función bioactiva (Weimann et al. 2009, Udenigwe y Aluko 2012), por ejemplo, la fracción Thr-Thr-Met-Pro-Leu-Trp de las caseínas αS1 presenta funciones inmunomodulatorias como la estimulación de la fagocitosis de macrófagos (Kaysery Meisel 1996) y presenta actividad inhibitoria de la enzima ECA (Udenigwe y Aluko 2012). Por otra parte, la fracción 206-208 de las caseínas αS2, ejerce función antimicrobiana, actividad antioxidante y es un potente antihipertensivo (Pripp 2005). Otro péptido multifuncional es la secuencia Ala-Gly-Thr-Trp-Tyr, correspondiente al fragmento 15-20 de las β-lactoglobulinas, que presenta actividad inhibitoria de la enzima ECA, (FitzGerald et al. 2004, Madureira et al. 2010) así como actividad antioxidante (Kamau et al. 2010b). Otro ejemplo es la β-lactorfina, que ha demostrado actividad opioide y capacidad para inhibir la actividad de la ECA (Udenigwe y Aluko 2012). Finalmente, la β-casomorfina 7 ofrece actividad opioide a nivel intestinal (Plaisancié et al. 2013) y participa en la proliferación de linfocitos (Kayser y Meisel 1996).
Biodisponibilidad
La efectividad de los biopéptidos depende de su capacidad para alcanzar intacto el órgano blanco (Madureira et al. 2010). Al ingerirse las proteínas, son desnaturalizadas por los ácidos gástricos y la pepsina presentes en el estómago, posteriormente los fragmentos son hidrolizados por proteasas a péptidos, los cuales van a las células de la mucosa para ser hidrolizados por peptidasas, una parte de éstos son aprovechados por enterocitos y otra fracción pasa al hígado para emplearse en las funciones hepáticas, el resto se incorpora a la circulación general para ser utilizados por otros órganos (Martínez y Martínez 2006). En general, se ha observado que los biopéptidos presentan efectos benéficos, sin embargo, éstos pueden inhibirse o disminuirse antes de llegar a su órgano blanco, debido a las diferentes condiciones a las que se enfrentan en el organismo (Madureira et al. 2010). Por ejemplo, los péptidos pequeños como los dipéptidos y tripéptidos han presentado actividad in vivo, resistiendo la peptidólisis, logrando así ser absorbidos intactos para posteriormente pasar a la circulación (Sipola et al. 2001). Aunado a lo anterior también debe considerarse los tratamientos térmicos a los que son sometidos los productos lácteos durante su procesamiento. Dichos tratamientos pueden ocasionar la desnaturalización e hidrólisis de las proteínas y por lo tanto la formación de péptidos diferentes, mismos que pueden poseer o no bioactividad (Costa et al. 2007). Por otra parte, considerando la carga neta, el peso molecular, la lipofilicidad y la solubilidad de los péptidos, éstos pueden ser químicamente modificados para aumentar su estabilidad por medio de diferentes técnicas (Ricci et al. 2010; Udenigwe y Aluko 2012), como lo son: la lipidización (aumento de la absorción intestinal), la glicosilación (aumento de la permeabilidad y estabilidad en el suero sanguíneo) ó la microencapsulación (incremento de la farmacocinética y la permeabilidad). Cabe mencionar que éstas técnicas pueden ofrecer desventajas como la disminución de la afinidad al sitio de unión del receptor del péptido o el aumento de la unión a algunas proteínas séricas (Ricci et al. 2010).
Técnicas de identificación y cuantificación de biopéptidos
Para la identificación y cuantificación de los biopéptidos, es necesario extraerlos de la matriz alimentaria en donde se encuentran, lo cual se realiza por medio de técnicas de separación, tales como; la centrifugación y la separación con membranas o filtros (Quiros et al. 2007, Minervini et al. 2009, González-González et al. 2011, Otte et al. 2011), posteriormente se identifican los péptidos y cuantifican (Nielsen et al. 2009). Dentro de las técnicas utilizadas para su cuantificación, se incluyen la electroforesis en gel de poliacrilamida con dodecilsulfato sódico (SDS-PAGE) (Pritchard et al. 2010) y la cromatografía líquida de alta resolución en fase reversa (HPLC-RP), por medio de la cual se obtienen cromatogramas con distintos picos que representan diferentes péptidos (Miguel et al. 2006; Ferreira y Eca 2007, Ong y Shah 2008, Ahn et al. 2009). La secuenciación de los biopéptidos se lleva a cabo a partir de las fracciones peptídicas (Ong y Shah 2008, Ahn et al. 2009) algunas de las técnicas usadas para éste propósito son la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (CG-MS) (Quiros et al. 2007) o la cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (LC-MS/MS), éstas técnicas logran separar las moléculas de los analitos e interpretarlas en cromatogramas (Miguel et al. 2007, Nielsen et al. 2009) y es ampliamente recomendada para la identificación de di, tri y tetra péptidos inclusive ramificados y no ramificados (Larichi et al. 2013).
CONCLUSIÓN
A la fecha existe suficiente evidencia científica que sustenta que algunos péptidos liberados de las proteínas de origen láctico, presentan bioactividad. Dichos péptidos se encuentran inactivos cuando están encriptados en las proteínas, pero al hidrolizarse por las enzimas digestivas o microbianas, pueden ejercer su función actuando sobre los sistemas gastrointestinal, nervioso, cardiovascular e inmune influyendo positivamente en la salud del consumidor. Sin embargo, es necesario investigar con profundidad, ya que se ha explorado poco la biodisponibilidad de los péptidos bioactivos después de someter los productos lácteos a procesos térmicos o durante la vida en anaquel. Así mismo, es importante recalcar que la efectividad de los péptidos bioactivos está condicionada a alcanzar al órgano blanco sin ser hidrolizado, por lo que es de vital relevancia la utilización de modelos in vitro que permitan simular las condiciones gastrointestinales así como estudios in vivo que favorezcan la comprensión de los mecanismos involucrados en éste proceso.
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