martes 20 de marzo de 2018

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El poder mágico de la miel: cuatro formas de matar microbios

¿Has oído los rumores, verdad? La miel nunca está mal, se ha encontrado en tumbas egipcias listas para comer (???) y es la única cura para algunas bacterias resistentes a los antibióticos. Puede preguntarse si algo de esto es cierto, y si es así, por qué. Veamos algunos de los detalles.

Desde el comienzo de la historia registrada, se sabe que la miel tiene propiedades antisépticas. La mención frecuente de la miel en la medicina fue hecha por los egipcios, los asirios, los griegos y los romanos. Pero entonces, como ahora, los usuarios sabían que algunas mieles eran mejores curanderas que otras, 1 por lo que se desarrolló un método de clasificación de miel. A partir de 1937, la causa subyacente del poder curativo de la miel recibió el nombre de "inhibina" y se asignó un número a diferentes tipos de miel para indicar qué tan fuerte era la inhibina midiendo qué tan bien mataba bacterias específicas como el estafilococo.

Este artículo apareció por primera vez en American Bee Journal , Volumen 157 No 12, diciembre de 2017, pp. 1325-1327.

En relación con las propiedades antisépticas de la miel es su vida útil extraordinaria. Dependiendo de su fuente y cómo se manejó, la miel puede seguir siendo comestible por muchos años. De acuerdo con National Honey Board, "La miel almacenada en recipientes herméticos puede permanecer estable durante décadas e incluso siglos" .2 Sin embargo, la razón de esto puede ser difícil de entender.

Una revisión de la literatura revela cuatro razones distintas para la acción medicinal y la estabilidad de la miel. Tres de ellos están directamente relacionados con las cosas que las abejas hacen con el néctar que recolectan. El cuarto proviene de las plantas mismas.

Los cuatro factores que afectan la fuerza antiséptica de la miel son la concentración osmótica, la acidez, la cantidad de peróxido de hidrógeno y la presencia de compuestos vegetales especializados. El poder de curación de cualquier muestra de miel es simplemente la suma de todos los factores, 3 así que miraremos cada uno por separado.

Concentración osmótica

La concentración osmótica de una solución se refiere al número de partículas disueltas en una unidad de líquido. Si alguna vez has hecho jarabe de azúcar, sabes que una parte del azúcar se disuelve fácilmente en una parte del agua. Pero dos partes de azúcar en una parte del agua comienzan a complicarse. Después de revolver para siempre, puede darse por vencido y usar calor para forzar el azúcar a la solución.

Pero la miel contiene aproximadamente cuatro partes de azúcar disueltas en una parte de agua. Llamamos a esto una solución supersaturada porque el líquido contiene más partículas de lo que podría en circunstancias normales. Pero una solución de azúcar sobresaturada es inestable; puede cristalizar repentinamente o puede absorber agua del entorno circundante.

Cuando una sustancia absorbe agua de su entorno, decimos que es higroscópica. Por ejemplo, si deja un tarro de miel sin cubrir en el mostrador, absorbe la humedad de la atmósfera. Del mismo modo, si le pones miel a una bacteria, succionará el agua directamente de la célula y la matará por deshidratación. Esta acción higroscópica es una de las claves para la larga vida útil de la miel y su capacidad para cicatrizar heridas; simplemente deshidrata cualquier microbio que toque.

Pero la concentración osmótica de la miel cambia a medida que se absorbe el agua. Una vez que la miel absorbe suficiente agua para alcanzar el equilibrio, ya no absorbe más. Ese tarro de miel que dejaste sin cubrir eventualmente absorberá tanta agua del aire que ya no estará sobresaturada. En ese punto, un microbio como una espora de levadura puede aterrizar sobre él y germinar, haciendo que la miel fermente.

Obtienes un resultado similar cuando extraes marcos de miel que contienen muchas celdas destapadas. Debido a que las células destapadas contienen exceso de agua, pueden reducir la concentración osmótica de todo el lote, lo que lleva a la fermentación. La relación inversa entre la concentración osmótica y la cantidad de agua en la miel significa que este modo de supresión microbiana es temporal. 4

Los dos modos siguientes de supresión microbiana, acidez y presencia de peróxido de hidrógeno, se deben a la acción de una enzima, la glucosa oxidasa.

Acidez

La concentración de ion hidronio, o pH, de la miel varía de aproximadamente 3,2 a 4,5. Esta alta acidez se debe en parte a los ácidos que se encuentran en el néctar, incluidos acético, butírico, fórmico, láctico y málico. Pero la fuente principal de acidez en la miel es producida por las mismas abejas. Después de recolectar el néctar en el campo, las abejas lo llevan en sus cuerpos donde se mezcla con glucosa oxidasa. En un proceso de varios pasos, esta enzima oxida la glucosa en gluconolactona y luego en peróxido de hidrógeno y ácido glucónico. 5

La acidez del ácido glucónico es suficiente para debilitar, si no matar, muchos microorganismos. Si nada más, la acidez puede ralentizar su crecimiento y reproducción. Pero similar a la concentración osmótica, la acidez de la miel se atenuará con la adición de agua. 3 El agua de los microbios mismos y la humedad de la atmósfera, con el tiempo, disminuirán la acidez y por lo tanto reducirán la capacidad de la miel para suprimir microbios adicionales.

Peróxido de hidrógeno

El principal agente antimicrobiano en la miel es el peróxido de hidrógeno. De hecho, en 1963 se descubrió que el peróxido de hidrógeno era la misteriosa inhibina. 6, 7 Desde entonces, los análisis han demostrado la presencia de peróxido de hidrógeno en todas las muestras de miel que muestran acción antimicrobiana, incluida la manuka.

Durante la conversión de néctar en miel, las abejas usan varias enzimas diferentes. Para comenzar, las abejas secretan invertasa en el néctar. La invertasa divide la sacarosa, un disacárido, en dos monosacáridos, glucosa y fructosa. Luego, en presencia de agua y oxígeno, la glucosa oxidasa convierte la porción de glucosa en ácido glucónico y peróxido de hidrógeno, como se describió anteriormente.

En un momento, una solución de peróxido de hidrógeno al 3% era popular para tratar heridas e infecciones, pero gradualmente cayó en desgracia debido a su tendencia a causar daño tisular. Los experimentos han demostrado que, aunque el peróxido de hidrógeno ayuda a la cicatrización de heridas a bajas concentraciones, retrasa la cicatrización en altas concentraciones. 8 Pero el nivel de peróxido de hidrógeno en la miel es mucho más bajo que el producto manufacturado y no es suficiente para matar los patógenos por completo. 9 Como tratamiento de heridas, la miel funciona administrando una dosis sostenida de bajo nivel de peróxido de hidrógeno en lugar de una sola dosis alta. La baja dosis sostenida funciona interrumpiendo la división celular y degradando el ADN bacteriano. 7, 9

Como el néctar comprende agua y azúcar, puede fermentar fácilmente en la colmena antes de que se complete la transición a la miel. En cambio, la presencia de glucosa oxidasa lo protege durante el proceso de curado.

Por el contrario, sin un buen suministro de agua y oxígeno, la glucosa oxidasa permanece inactiva. Por esa razón, la miel completamente madura en un recipiente cubierto no produce peróxido de hidrógeno. Pero una vez que está nuevamente expuesto al oxígeno y al agua, la glucosa oxidasa se reactiva y reanuda la producción de los compuestos protectores.

En esencia, el agua y el oxígeno actúan juntos como un interruptor, activando y desactivando la glucosa oxidasa. Entonces, si disemina miel completamente curada sobre una herida, el oxígeno atmosférico más los exudados de la herida proporcionan las condiciones necesarias para que la glucosa oxidasa produzca peróxido de hidrógeno y ácido glucónico que, a su vez, eliminan los microbios presentes en la herida. 10

Compuestos de plantas especializadas

Una amplia variedad de compuestos de plantas son antimicrobianos hasta cierto punto. Estos productos químicos no peróxido, que se encuentran naturalmente en el néctar, se concentran en la miel cuando las abejas eliminan el agua. Incluyen enzimas, flavonoides, ácidos orgánicos y proteínas. Entre los ejemplos de plantas con una acción microbiana fuerte se incluyen el brezo, el bugloss de la víbora, la lavanda, el kanuka, el kamahi y, por supuesto, el manuka. 11, 12   Si bien la mayoría de las mieles completamente curadas proporcionan algún grado de protección antimicrobiana, el néctar de las plantas con fitoquímicos especializados puede ser especialmente efectivo en el cuidado de heridas.

Producción de glucosa oxidasa en la abeja melífera

La glucosa oxidasa es producida por el trabajador de la abeja melífera. Durante mucho tiempo, se pensó que solo las abejas de la edad de procesamiento de la miel producían esta enzima, pero investigaciones posteriores mostraron que también es producida por abejas más jóvenes. 13 Por ejemplo, se ha demostrado que las abejas nodrizas secretan glucosa oxidasa directamente en los alimentos larvales, lo que da como resultado la protección antimicrobiana para la cría en desarrollo. 14

Las abejas melíferas secretan una variedad de enzimas de varias glándulas diferentes, incluidas la hipofaringe, la mandíbula, la saliva de la cabeza y las glándulas salivales del tórax, pero la glucosa oxidasa es producida únicamente por las glándulas hipofaríngeas. La cantidad de producción aumenta desde las abejas más jóvenes y más limpias, hasta las abejas nodrizas, hasta las abejas procesadoras de miel, y luego disminuye gradualmente en las recolectoras. 15

Salud de la abeja, dieta y glucosa oxidasa

Varios investigadores han encontrado una correlación entre la salud de las abejas melíferas y la cantidad de glucosa oxidasa producida. 16 Una dieta de abejas melíferas bien balanceada y variada aumenta la producción de glucosa oxidasa. 17 De hecho, los niveles más altos de glucosa oxidasa se han encontrado en la miel polifloral, lo que indica que las colonias que consumen polen de diversas fuentes fueron capaces de obtener la nutrición necesaria para secretar mayores cantidades. Estos resultados sugieren que una dieta variada de abejas melíferas mejora las defensas microbianas de la colonia.

La glucosa oxidasa se ha encontrado en los alimentos almacenados por al menos nueve especies de Hymenoptera eusocial, incluyendo una hormiga, una avispa y siete especies de abejas en los géneros Apis , Bombus y Trigona . En todos los casos, no se detectó peróxido de hidrógeno hasta que las mieles se diluyeron con agua. 18

Con base en estos hallazgos, es fácil ver cómo una selección pobre o dispersa de plantas con flores podría afectar la salud de la colonia no solo de las abejas sino también de otros polinizadores.

Variación en la acción microbiana

El nivel de acción antimicrobiana varía de una fuente floral a otra. Con la excepción de manuka, las variaciones en la acción antimicrobiana de la miel están estrechamente correlacionadas con la cantidad de peróxido de hidrógeno en la miel. En consecuencia, cualquier cosa que afecte la cantidad de peróxido de hidrógeno afecta la acción antimicrobiana de la miel. 3, 12

Irónicamente, un compuesto que puede afectar negativamente la cantidad de peróxido de hidrógeno es la catalasa, una enzima derivada de plantas que se encuentra comúnmente en el polen. La catalasa reduce el peróxido de hidrógeno a agua y oxígeno. La cantidad de catalasa en una muestra de miel está relacionada con la cantidad de polen y la fuente del polen. 6

Sin embargo, otra investigación ha demostrado que incluso niveles excepcionalmente altos de catalasa no destruirán todo el peróxido de hidrógeno. 9 Este hallazgo sugiere que cualquier peróxido de hidrógeno es inaccesible para la catalasa o que la tasa de producción de peróxido de hidrógeno excede la tasa de destrucción. Además de la catalasa, otros fitoquímicos, incluida una variedad de antioxidantes, pueden ser responsables de la supresión de la actividad del peróxido de hidrógeno en algunas mieles.

Manejo poscosecha y actividad antimicrobiana

Otra razón para la baja actividad antimicrobiana en algunas mieles es la mala manipulación poscosecha. Tanto la glucosa oxidasa como el peróxido de hidrógeno se degradan fácilmente por el calor y la luz. 4 Recuerde, el peróxido de hidrógeno se vende en una botella marrón por una razón: la exposición a la luz acelera su desintegración en agua y oxígeno.

En resumen, la miel destinada a uso medicinal debe tratarse con cuidado. No debe calentarse, ni siquiera ligeramente. Además, algunas fuentes recomiendan que se presione desde el peine en lugar de procesarse a través de un extractor radial. La extracción por fuerza centrífuga puede incorporar tanto oxígeno como humedad atmosférica en la miel, lo que inicia prematuramente la producción de peróxido de hidrógeno y puede dañar algunos de los fitoquímicos protectores. Después de la extracción, la miel debe mantenerse a temperatura ambiente moderada y protegida de la luz solar.

Áreas para mayor investigación

Se necesita investigación para descubrir si las abejas melíferas pueden reproducirse para producir niveles elevados de glucosa oxidasa. La miel con niveles elevados de glucosa oxidasa podría ser especialmente apropiada para fines médicos. Además, dicha miel podría proteger mejor una colonia de abejas melíferas contra patógenos específicos. 15

Otros investigadores están investigando si la miel con altos niveles de glucosa oxidasa podría usarse como conservante de alimentos, especialmente en aquellos artículos que generalmente requieren un procesamiento mínimo y poco calor. 12

Tenga en cuenta que este artículo es solo para fines informativos y no sustituye el consejo médico. Si tiene una condición médica, consulte a su médico.

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Literatura citada 

1. Stomfay-Stitz J. 1960. Honey: una medicina antigua pero moderna. The Science Counselor 23: 110-125.
2. El American Honey Board. 2017. ¿La miel tiene una fecha de vencimiento? https://honey.com/faq.
3. Blanco JW, Subers MH, Schepartz AI. 1963. La identificación de la inhibina, el factor antibacteriano en la miel, como peróxido de hidrógeno y su origen en un sistema de glucosa-oxidasa de miel. Biochimica et Biophysica Acta 73: 57-70.
4. Dustmann J., 1979. Efectos antibacterianos de la miel. Apiacta 14: 7-11.
5. Stinson EE, Subers MH. 1960. La composición de la miel. Archivos de Bioquímica y Biofísica . 89: 6-12.
6. Weston RJ. 2000. La contribución de la catalasa y otros productos naturales a la actividad antibacteriana de la miel: una revisión. Food Chemistry 71: 235-239.
7. Brudzynski K. 2006. Efecto del peróxido de hidrógeno en las actividades antibacterianas de las mieles canadienses. Canadian Journal of Microbiology 52: 1228-1237.
8. Loo AEK, Wong YT, HoR, Wasser M, Du T, Ng WT, Halliwell B. 2012. Efectos del peróxido de hidrógeno en la cicatrización de heridas en ratones en relación con el daño oxidativo. PLoS ONE 7 (11): e49215.
9. Brudzynski K, Abubaker K, St-Martin L, Castle A. 2011. Reexamina el papel del peróxido de hidrógeno en las actividades bacteriostáticas y bactericidas de la miel. Frontiers in Microbiology 2: 1-9.
10. Bang LM, Buntting C, Molan P. 2003. El efecto de la dilución en la tasa de producción de peróxido de hidrógeno en la miel y sus implicaciones para la cicatrización de heridas. The Journal of Alternative and Complementary Medicine 9: 267-273.
11. Bogdanov S. 1997. Naturaleza y origen de las sustancias antibacterianas en la miel. Lebensm-Wiss. U-Technology 30: 748-753.
12. Mundo MA, Padilla-Zakour OI, Worobo RW. 2004. Inhibición del crecimiento de patógenos transmitidos por los alimentos y organismos que deterioran los alimentos mediante la selección de mieles crudas. International Journal of Food Microbiology 97: 1-8.
13. Ohashi K, Natori S, Kubo T. 1999. Expresión de amilasa y glucosa oxidasa en la glándula hipofaríngea con un cambio de función dependiente de la edad de la abeja obrera ( Apis mellifera L). European Journal of Biochemistry 265: 127-133.
14. Yang X, Cox-Foster DL. 2005. Impacto de un ectoparásito en la inmunidad y la patología de un invertebrado: evidencia de la supresión inmune del huésped y la amplificación viral. Procedimientos National Academy of Science USA 102: 7470-7475.
15. Bucekova M, Valachova I, Kohutova L, Prochazka E, Klaudiny J, Majtan J. 2014. La glucosa de abeja oxidasa-su expresión en trabajadores de abejas y el análisis comparativo de su contenido y la actividad antibacteriana mediada por H 2 O 2 en mieles naturales. Naturwissenschaften 101: 661-670.
16. Pernal SF, Currie RW. 2000. Calidad del polen de dietas individuales de polen frescas y de un año para abejas melíferas ( Apis mellifera ) Apidologie 31: 387-409.
17. Alaux C, Ducloz F, Crauser D, Le Conte Y. 2010. Efectos de la dieta sobre la inmunocompetencia de las abejas melíferas. Biology Letters 6: 562-565.
18. Burgett DM. 1974. Glucosa oxidasa: un mecanismo de protección de alimentos en Hymenoptera social. Anales de la Sociedad Entomológica de América 67: 545-546.

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