El poder azul de la naturaleza: ficocianina y ficocianobilina
En los últimos años el interés por los compuestos naturales con beneficios para la salud ha crecido de forma notable. Entre estos, las microalgas, organismos microscópicos capaces de transformar la luz solar en energía química, se han consolidado como biofactorías verdes que generan desde biocombustibles hasta compuestos antioxidantes y colorantes (Fernandes et al., 2023).
Uno de los compuestos más destacados producidos por estas microalgas, en particular por la espirulina (Arthrospira platensis), es la ficocianina, una proteína azul brillante que no solo captura la luz para la fotosíntesis, sino que también despierta un creciente interés en la medicina y la nutrición. Esta proteína pertenece al grupo de las ficobiliproteínas, las cuales forman parte de complejos llamados ficobilisomas, responsables de absorber y canalizar la energía luminosa hacia los centros de reacción fotosintéticos (Mao et al., 2024; Morya et al., 2023).
En función del organismo que la produce se han identificado distintas variantes como la C-ficocianina (presente en cianobacterias como la espirulina), R-ficocianina (en algas rojas) y R-ficocianina II (en ciertas especies de Synechococcus) (Alfaro-Alfaro et al., 2020). En la industria, la espirulina es la principal fuente comercial de esta proteína, valorada por su color azul vibrante y, más recientemente, por su potencial terapéutico (Mao et al., 2024).
Mucho más que un colorante azul
Aunque la ficocianina fue originalmente utilizada como colorante natural en yogures, chicles, bebidas o helados, hoy se investiga como ingrediente activo en alimentos funcionales por sus propiedades antioxidantes, inmunomoduladoras y protectoras (Chhirang et al., 2024; Morya et al., 2023). De hecho, ha sido reconocida como segura por agencias internacionales, como la FDA de Estados Unidos, bajo la categoría GRAS (Generally Recognized As Safe) (Mao et al., 2024).
Lo realmente fascinante es que muchas de estas propiedades se deben a un componente clave de su estructura: la ficocianobilina (PCB). Este cromóforo (molécula capaz de absorber luz) es el que otorga a la ficocianina su color azul característico, y comparte similitud estructural con la bilirrubina, un pigmento humano con potentes efectos antioxidantes. La PCB se une covalentemente a la proteína a través de residuos de cisteína, y es responsable de una buena parte de los beneficios fisiológicos atribuidos a la ficocianina (Mao et al., 2024).
Propiedades bioactivas: del laboratorio al bienestar
Diversos estudios han reportado que la ficocianina y su cromóforo PCB tienen capacidad para:
- Reducir la inflamación, al modular rutas como NF-κB, asociadas a enfermedades crónicas (Morya et al., 2023).
- Neutralizar radicales libres, moléculas que dañan las células, inhibiendo además enzimas como NADPH oxidasa y activando la vía Nrf2, que promueve enzimas antioxidantes como HO-1 (Pentón-Rol et al., 2024; Ryter, 2022).
- La C-ficocianina mostró un efecto antihipertensivo y protector en un modelo de enfermedad renal crónica en ratas, al evitar alteraciones en la función vascular asociadas al sistema renina-angiotensina y preservar parcialmente la función renal (Tapia-Martínez et al., 2024).
- En un modelo de diabetes tipo 2 inducida por dieta rica en grasas y azúcares la ficocianina logró reducir los niveles de glucosa en sangre y mejorar la función hepática y pancreática. Estos efectos se relacionaron con la activación de rutas celulares clave como AKT y AMPK, fundamentales en el control del metabolismo de la glucosa (Hao et al., 2022).
- Inducir apoptosis (muerte celular programada) en células tumorales, lo cual abre la posibilidad de su uso como coadyuvante en tratamientos oncológicos (Alfaro-Alfaro et al., 2020).
Además, la PCB aislada ha sido evaluada como agente fotosensible en terapias innovadoras como la terapia fotodinámica, donde, al ser activada por luz, produce especies reactivas que destruyen células cancerígenas de manera selectiva (Xiao et al., 2023).
Hacia una nueva generación de nutracéuticos y terapias
Gracias a estas propiedades, la ficocianina se proyecta como una estrella emergente en la industria de los nutracéuticos, productos naturales con funciones medicinales. Se ha incorporado con éxito a panes, jaleas, bebidas, gomitas y otros productos, no solo como pigmento, sino también como ingrediente activo con beneficios para la salud (Chhirang et al., 2024).
Lo más prometedor es que investigaciones actuales están explorando cómo emplear, modificar químicamente o encapsular la PCB para mejorar su estabilidad y absorción en el cuerpo, lo que podría abrir la puerta al desarrollo de fármacos derivados de pigmentos naturales, algo hasta ahora poco explorado (Li et al., 2022; Radomirovic et al., 2022).
En el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav), unidad Zacatenco, el estudiante de maestría en ciencias con especialidad en Farmacología, Aldo Iván García Moncayo, desarrolla, en colaboración con las investigadoras(es) Lena Ruiz Azuara (UNAM, Facultad de Química), Mónica Alvarado González (CIAD, subsede Delicias), Carlos Martín Cerda García-Rojas (Cinvestav, Departamento de Química) y Francisco Javier Camacho Arroyo (Departamento de Farmacología, Cinvestav), una estrategia innovadora que combina ficocianobilina, un pigmento bioactivo derivado de la espirulina, con compuestos de cobre para el desarrollo de un metalofármaco oncológico. Este tipo de agente terapéutico emplea un metal como núcleo activo para inducir muerte selectiva en células tumorales.
La ficocianobilina fue aislada mediante un método de termopresión desarrollado en conjunto con los laboratorios de Microbiología y Biología Molecular y de Biotecnología y Bioingeniería del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD), subsede Delicias, a cargo de los investigadores(as) Mónica Alvarado González y José Buenrostro Figueroa. Posteriormente, el compuesto será caracterizado por resonancia magnética nuclear (RMN) y utilizado para sintetizar complejos metálicos que serán evaluados por su actividad antiproliferativa en líneas celulares tumorales. Esta investigación busca sentar las bases para el desarrollo de tratamientos más eficaces y menos tóxicos a partir de la inclusión de un cromóforo con diversas actividades bioactivas benéficas para las células sanas y perjudiciales para las células cancerosas.
Resumen de algunos de los efectos bioactivos de la ficocianina/ficocianobilina.
Referencias
Morya, S., Kumar Chattu, V., Khalid, W., Zubair Khalid, M., y Siddeeg, A. (2023). Potential protein phycocyanin: an overview on its properties, extraction, and utilization. International Journal of Food Properties, 26(2): 3160-3176.
Pentón-Rol, G., Marín-Prida, J., Sarduy-Chávez, R. de la C. y Hernández-González, I. (2024). C-Phycocyanin and phycocyanobilin for neuroprotection: a deep dive into the biological processes involved. En M. R. de Oliveira (ed.), Natural molecules in neuroprotection and neurotoxicity (pp. 385-401). Academic Press.
Mao, M., Han, G., Zhao, Y., Xu, X. y Zhao, Y. (2024). A review of phycocyanin: production, extraction, stability and food applications. International Journal of Biological Macromolecules, 280(parte 3): 135860.
Alfaro-Alfaro, Á. E., Alpízar-Cambronero, V., Duarte-Rodríguez, A. I., Feng-Feng, J., Rosales-Leiva, C. y Mora-Román, J. J. (2020). C-ficocianinas: modulación del sistema inmune y su posible aplicación como terapia contra el cáncer. Revista Tecnología en Marcha, 33(4): 125-139.
Fernandes, R., Campos, J., Serra, M., Fidalgo, J., Almeida, H., Casas, A., Toubarro, D. y Barros, A. I. R. N. A. (2023). Exploring the benefits of phycocyanin: From Spirulina cultivation to its widespread applications. Pharmaceuticals, 16(4): 592.
Hao, S., Li, F., Li, Q., Yang, Q. y Zhang, W. (2022). Phycocyanin protects against high glucose high fat diet induced diabetes in mice and participates in AKT and AMPK signaling. Foods, 11(20): 3183.
Tapia-Martínez, J. A., Centurión, D., Franco-Colin, M. et al. (2024). The antihypertensive action of C-phycocyanin is related to the prevention of angiotensin II-caused vascular dysfunction in chronic kidney disease. Hypertens Res 47: 1024-1032.
Chhirang, P., Gahlawat, V. K. y Singh, B. P. (2024). Phycocyanin: a potential bioresource for functional food product development. South African Journal of Botany, 174: 49-65.
Ryter, S. W. (2022). Heme oxygenase-1: an anti-inflammatory effector in cardiovascular, lung, and related metabolic disorders. Antioxidants, 11(3): 555.
Xiao, S., Lu, Z., Yang, J., Shi, X. y Zheng, Y. (2023). Phycocyanobilin from Arthrospira platensis: A potential photodynamic anticancer agent. Dyes and Pigments, 219: 111516.
Li, Y., Li, X., Liang, Z.-P., Chang, X.-Y., Li, F.-T., Wang, X.-Q. y Lian, X.-J. (2022). Progress of microencapsulated phycocyanin in food and pharma industries: a review. Molecules, 27(18): 5854.
Radomirovic, M., Minic, S., Stanic-Vucinic, D., Nikolic, M., Van Haute, S., Rajkovic, A. y Cirkovic Velickovic, T. (2022). Phycocyanobilin-modified β-lactoglobulin exhibits increased antioxidant properties and stability to digestion and heating. Food Hydrocolloids, 123, 107169.
Autoras(es): Aldo Iván García Moncayo, estudiante del Cinvestav; Hilda Karina Sáenz Hidalgo, Emilio Ochoa Reyes, José Juan Buenrostro Figueroa y Sandra Mónica Alvarado González, académicas(os) del CIAD.
CITACIÓN SUGERIDA
García Moncayo A.I. et al (2025, 14 noviembre). El poder azul de la naturaleza: ficocianina y ficocianobilina. Oficina de Prensa. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD). https://www.ciad.mx/el-poder-azul-de-la-naturaleza-ficocianina-y-ficocianobilina/
