Hormesis en frutos: una técnica utilizada para alargar la vida postcosecha

Esaú Bojórquez-Velázquez, Mirna V. Bautista-Valle, José M. Elizalde-Contreras, Eliel Ruiz-May 

El término Hormesis proviene del griego hormaein que significa estimular, y es definido como la respuesta en dos fases ante una dosis de algún agente químico o físico, en dosis bajas, produce una respuesta favorable en una característica especifica, pero en dosis altas produce una inhibición o respuesta negativa (Fig. 1).

Un ejemplo cotidiano de hormesis en nuestra vida es la sensación de dolor muscular manifestada un par de días después de haber realizado una buena rutina de ejercicio, si continuamos con el entrenamiento durante varios días notaremos que ya no sentimos dolor con la misma cantidad de ejercicio. ¿Qué ha pasado?, nuestros músculos se han hecho más fuertes. Este escenario de la vida cotidiana representa una respuesta hormética, significa que, al aplicar cierto estímulo en una dosis pequeña y regulada, en este caso el ejercicio en un esquema de entrenamiento a largo plazo, nuestro cuerpo responderá adaptándose para no ser afectado de forma negativa, es decir, para no sentir el dolor que refleja la ruptura de las fibras musculares. Sin embargo, si el estímulo, al que también llamamos estresor, se aplica de forma excesiva o por un tiempo muy prolongado obtendremos lo contrario al efecto deseado, en lugar de fortalecer nuestro cuerpo es muy probable que nos lesionemos en menor o mayor medida.

De la misma manera en que los atletas fortalecen sus cuerpos y mejoran sus habilidades al someterse al estrés continuo pero regulado de un entrenamiento constante y disciplinado, este efecto hormético puede ser aprovechado para potenciar características deseadas en plantas y frutos, por ejemplo en la búsqueda de nuevas técnicas que permitan hacer más larga la vida postcosecha, y que después de ser cortados, transportados y almacenados, los frutos y vegetales conserven por un mayor tiempo sus características organolépticas deseables, como firmeza, color atractivo, olor agradable y buen sabor (Figura 2).

 Mediante la inducción mínima de estrés físico o químico es posible generar una respuesta adaptativa en frutos como tomate o mango, que permita alargar la vida postcosecha, así como también, en ciertos casos, incrementar el contenido de compuestos con alto valor nutraceútico. Esto ocurre porque bajo determinadas condiciones, un estrés que usualmente es dañino a altas dosis, a bajas dosis y en cantidades moderadas y controladas induce una respuesta adaptativa o un efecto positivo para la célula o el organismo expuesto, como en nuestro ejemplo inicial, en términos fisiológicos implica una relación dosis-respuesta bifásica. Este fenómeno biológico comprende aspectos a nivel moleculares como el cebado, la activación de los mecanismos de defensa y aclimatación. La hormesis ha sido estudiada en plantas principalmente mediante la aplicación de dosis bajas de herbicidas o metales pesados en cultivos como maíz, algodón, frijol, caña de azúcar, lechuga y tomate y se ha conseguido el incremento en el rendimiento de producción, así como también en otros parámetros, por ejemplo, crecimiento inicial, contenido de azúcares, absorción de fósforo, contenido de cloroplastos o tasa fotosintética. Sin embargo, el uso de este tipo de estresores resulta perjudicial para el medio ambiente, la exposición continua a herbicidas puede dar lugar al surgimiento de plagas resistentes y los metales pesados tienden a acumularse en el suelo.

En las últimas décadas se han empleado múltiples estrategias para mejorar la vida de anaquel de diversos frutos incluyendo el tratamiento con diferentes tipos de estrés abiótico, físico o químico, como la aplicación de quitosano, irradiación ultravioleta, altas o bajas temperaturas o exposición a ozono, pero a pesar de los esfuerzos realizados para entender los mecanismos estructurales y moleculares involucrados en la hormesis de las frutas aún se desconoce gran parte de los sistemas de regulación celular de este fenómeno biológico, cuyo entendimiento podría permitir la generación de estrategias para extender la vida postcosecha de diversos productos agrícolas que son perecederos. 

Los principales sistemas de regulación durante la vida postcosecha de frutos climatéricos incluyen ciertas fitohormonas como etileno y ácido abscísico, así como otros reguladores de crecimiento que han demostrado tener una participación no menos importante. La fina interconexión de estas rutas de señalización permite la activación de diversos genes, entre ellos se encuentran los que codifican para proteínas relacionadas con los cambios estructurales de la pared celular y cutícula que permiten el ablandamiento de los frutos. La maduración de frutos está acompañada de cambios en su composición bioquímica, tales como incremento sustancial del contenido de azúcares, así como de diversos metabolitos primarios y secundarios (por ejemplo, las clorofilas, los carotenoides o las antocianinas) responsables en conjunto de proporcionar el aroma y sabor característico de cada especie frutal. En el laboratorio de Proteómica del INECOL realizamos investigaciones para comprender los cambios que suceden en frutos sobre todo de  importancia económica para el estado de Veracruz,  estos estudios nos brindan información para incrementar su tiempo de vida postcosecha y mantener o mejorar su calidad, en especial estudiamos el fruto de mango mediante el diseño de distintos experimentos de respuesta hormética, un área que no se ha estudiado hasta el momento en este producto de gran valor para la alimentación y la economía mexicanas.

Agradecimientos

Los autores agradecen a COVElCYDET por el financiamiento del proyecto “Caracterización microscópica de cutículas de mango bajo inducción de hormesis para extender la vida postcosecha y calidad del fruto" clave CP 2710 1557/2023

Referencias

• Albornoz, K., Cantwell, M. I., Zhang, L., & Beckles, D. M. (2019). Integrative analysis of postharvest chilling injury in cherry tomato fruit reveals contrapuntal spatio-temporal responses to ripening and cold stress. Scientific reports, 9(1), 2795.

• Duarte‐Sierra, A., Tiznado‐Hernández, M. E., Jha, D. K., Janmeja, N., & Arul, J. (2020). Abiotic stress hormesis: An approach to maintain quality, extend storability, and enhance phytochemicals on fresh produce during postharvest. Comprehensive reviews in food science and food safety, 19(6), 3659-3682.

• Jagadeesh, S. L., Charles, M. T., Gariepy, Y., Goyette, B., Raghavan, G. S. V., & Vigneault, C. (2011). Influence of postharvest UV-C hormesis on the bioactive components of tomato during post-treatment handling. Food and Bioprocess Technology, 4, 1463-1472

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• Shama, G., & Alderson, P. (2005). UV hormesis in fruits: a concept ripe for commercialization. Trends in Food Science & Technology, 16(4), 128-136.

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