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UNIVERSIDAD CATÓLICA “LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE”
ESCUELA DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA
CURSO: FARMACOGNOSIA Y FITOQUÍMICA
DOCENTE: Q.F. MARIA I. PALACIOS PALACIOS
TEMA 02
ETNOBOTÁNICA
Contenidos:
Etnobotánica: recolección, conservación, comercio, ensayos
fisicoquímicos cualitativos y cuantitativos, determinación de materias
extrañas y tamizaje fitoquímico.
I.
RECOLECCION
La recolección es una parte importante de la producción de plantas
medicinales, ya que de ella depende en gran medida la calidad del producto
obtenido. Las condiciones indispensables son: Momento y forma de
recolección.
Flora Espontánea:
La recolección de especies silvestres está indicada cuando:
−
Existen poblaciones naturales con alta densidad, por ejemplo plantas
aromáticas (muña, wayra muña), plantas antiinflamatorias (“uña de gato”,
“yawar soqo”, etc.)
−
Cuando los cultivos son difíciles y por tanto antieconómicos.
−
Cuando la demanda sea baja.
−
Se suelen recolectar únicamente los brotes tiernos, hojas y sumidades
floridas con objeto de evitar la extinción de la especie en la zona
recolectada.
−
En ocasiones, si el cultivo resulta excesivamente difícil o lento y la
explotación de la flora espontánea puede inducir un grave riesgo de
extinción de la especie vegetal, se hace necesario la búsqueda de los
principios activos en otras fuentes vegetales, frecuentemente en especies
del mismo género.
Ejemplo: la obtención del diterpeno taxol (paclitaxel), único producto que,
obtenido directamente de la naturaleza, ha sido aprobada por la FDA, en
1993 por su eficacia en el tratamiento del cáncer al ovario. Este principio
activo se encuentra en porcentajes muy pequeños en a corteza del Taxus
brevifolia, árbol de crecimiento muy lento y que una vez desprovisto de su
corteza muere, por lo que ahora se obtiene a partir de sus precursores
extraídos de Taxus bacata.
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Flora Cultivada:
−
Aumento de la demanda.
−
Necesidad de disponer de material homogéneo y controlado (en cuanto a
su identidad y riqueza en principios activos).
−
Condicionantes socioeconómicos (disponibilidad de mano de obra).
−
Algunas plantas medicinales han sido cultivadas desde tiempos
inmemoriales ( adormidera, coca…) Otras, por su importancia para la
terapéutica, han sido explotadas recientemente ( digitales, belladona,
beleño, estramonio y muchas plantas aromáticas productoras de aceites
esenciales)
−
El cultivo es en la actualidad la principal fuente de obtención de drogas y
para algunos países, sobre todo en el Tercer Mundo, una importante fuente
ingresos económicos. Pueden realizarse tanto de plantas autóctonas como
de plantas aclimatadas o exóticas
VENTAJAS:
−
Permite obtener una materia prima abundante, homogénea y de alta
calidad mediante el cultivo de especies seleccionadas.
−
Permite controlar algunas de las variables que pueden afectar la
producción (selección de climas apropiados, aporte de nutrientes al suelo,
control de plagas) y, por tanto, mejorar el rendimiento en principios activos.
−
Permite la obtención de vegetales en igual estadío de desarrollo, lo que
facilitaría las labores de recolección, secado y en algunos casos el
procedimiento de extracción.
DESVENTAJAS:
− Fragilidad de las plantas cultivadas y su vulnerabilidad, en
ocasiones, al ataque de los parásitos.
− Necesidad de contar con períodos de descanso del suelo.
1.1
1.2
Determinar el momento:
Planta con mayor contenido de principios activos, que depende de varios
factores:
• La madurez de la planta: las hojas de Digitalis lanata contienen un mayor
porcentaje de Lanatósido C, aunque el contenido total de glicósidos
cardiotónicos es menor que en hojas de primer año.
• El desarrollo estacional: En épocas frías el rizoma de Rheum palmatum
contiene antraquinonas reducidas no utilizables en terapéutica; a
temperaturas calidas éstas se oxidan dando antraquinonas oxidadas de
acción laxante.
• El grado de insolación /hora del día: directamente relacionado con el
contenido de determinados principios activos.
• La pluviosidad: Afecta al contenido en principios activos (efecto lavado) y
que puede producir problemas técnicos relacionados con la posterior
desecación y conservación de las drogas. Un alto contenido de humedad
en el material vegetal recolectado puede originar el crecimiento de hongos
incluso durante el transporte.
La elección del momento adecuado para realizar la recolección de una planta
medicinal debe estar apoyada en un estudio analítico previo de su composición
química, lo que permite predecir variaciones diarias, estacionales y de
desarrollo.
Tipos:
Mecanizada:
• Abarata costos de producción
• Se debe establecer espaciamiento entre las filas de la plantación para las
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•
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máquinas
Máquinas segadoras – atadoras para plantas aromáticas, con anchura de
corte especial y dispositivos especiales que permiten levantar, agrupar las
inflorescencias, la siega y el atado de las sumidades.
Manual:
• Eleva los costos de producción
• Se justifica cuando el material es delicado
• El terreno no permite el ingreso de las máquinas.
• Tratamientos especiales:
• Uso de defoliantes en cultivos de umbeliferas, que permiten recolectar
selectivamente los frutos.
PARTE
FORMA DE RECOLECCION
FLORES
De acuerdo con la época de floración (estacional) en luna nueva por la
mañana
HOJAS
En plantas con aceite esencial al inicio de la floración, en plantas con
alcaloides durante la floración; en plantas con saponinas durante la
maduración de los frutos en luna creciente por la mañana
RAICES
De plantas adultas, después de la fructificación, en luna llena por la
tarde.
FRUTO/ SEMILLA De acuerdo con la época de fructificación (estacional) en luna llena por la
mañana
CORTEZA
II.
De árboles adultos después de la floración, en luna llena, por la tarde y
en época seca.
SELECCIÓN Y MEJORA DE PLANTAS MEDICINALES
Es el paso final de la preparación de las drogas. Consiste en la remoción de las
materias extrañas, como otras partes de la planta, impurezas u otros posibles
adulterantes. En parte se hace durante la recolección, pero deber asegurarse
después del secado y antes del empaquetado. El empaquetado depende del
uso final y a veces es típico para drogas de ciertos orígenes.
La selección tiene como objetivo principal conseguir plantas que produzcan un
alto rendimiento en principios activos. Además se pretende conseguir plantas
con un buen porte y desarrollo que faciliten el proceso de la recolección y
plantas que ofrezcan una mayor resistencia a condiciones climáticas y edáficas
adversas, así como una mejor resistencia a plagas y enfermedades.
El objetivo fundamental de la mejora vegetal de plantas medicinales es el de
disponer variedades, perfectamente adaptadas a las características del cultivo,
que proporcionen un material vegetal ajustado a las necesidades de la industria
en cuanto a calidad y cantidad y que permitan un cultivo saneado y competitivo.
Mejorar la calidad del producto desde el punto de vista terapéutico (mayor
contenido en principios activos y/o menor en productos tóxicos).
SECADO.
Quita la humedad para asegurar una buena conservación, y el mantenimiento
de la actividad y calidad de las drogas. Puede realizarse por secado al aire (al
sol o a la sombra), o con calor artificial, teniendo esto la ventaja de que permite
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cortar inmediatamente la actividad enzimática interna de las plantas. El secado
previene la acción de las enzimas, de las bacterias, los hongos y otros posibles
cambios (oxidación). Fija los constituyentes y facilita el molido, así como la
transformación de la droga en una forma más fácilmente comercializable y
transportable. El éxito del secado depende de dos principios fundamentales: el
control de la temperatura, y el flujo de aire. El control de esta operación está
determinado por la naturaleza del material o el aspecto deseado en el producto
final.
Con ciertas drogas, como por ejemplo la vainilla, son necesarios y buscados
los procesos de exhudación y fermentación, para dar ciertos cambios en los
constituyentes. Tales drogas requieren procesos especiales de secado.
La yerba es secada con fuego vivo, que favorece la destrucción de ciertas
enzimas. El calor y el humo desnaturalizan ciertas enzimas oxidantes que
actúan produciendo compuestos de color negro, que aunque no son tóxicos,
cambian el aspecto y sabor de la yerba.
Eliminación del agua.
Como la cantidad de sustrato transformado es proporcional al tiempo, a
menudo se acorta el tiempo de desecación aumentando la temperatura. Las
drogas pueden desecarse en un horno o al sol. El uso de altas temperaturas
debe ser cuidadoso, ya que el aumento de temperatura a 40-50 C acelera las
reacciones enzimáticas. Con el aumento de la temperatura aumenta la
volatilización de aceites esenciales, la racemización, la destrucción de
sustancias termolabiles (proteínas), la polimerización y la oxidación.
Generalmente se prefiere para el secado de drogas el calor artificial en el rango
de 50-60ºC, el que es requerido en ciertas Farmacopeas para las drogas
cardiotónicas.
III. CONSERVACION:
Factores climáticos
topográficos.
y
atmosféricos,
edáficos
y
3.1 Factores climáticos y atmosféricos:
El clima condiciona en gran medida el establecimiento de un determinado tipo
de cultivo en una región, ya que no sólo afecta el crecimiento y desarrollo de
las plantas, sino que incide notablemente en la biosíntesis de sus principios
activos.
• Temperatura:
Incide notablemente en el desarrollo y metabolismo de las plantas. Su
influencia ha de considerarse no sólo en cuanto a los valores medios, sino
teniendo en cuenta las fluctuaciones a lo largo del día y durante el año.
• Humedad:
El grado de hidratación del suelo y de la atmósfera inciden directamente en
el buen desarrollo de las plantas. El exceso y el defecto de agua en el suelo
pueden ser factores limitantes para el crecimiento y metabolismo de
determinadas plantas medicinales. Esta variable esta relacionado también
con el régimen de lluvias.
• Radiación solar:
La variable luz ha de entenderse tanto desde el punto de vista de la
cantidad, es decir, del número de horas de exposición a la luz solar a lo
largo del día, como de la calidad (intensidad y tipo de radiación). Está
comprobado que este factor influye notablemente en la biosíntesis de los
principios activos.
Ejemplo:
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-
•
Producción de alcaloides en las Solanaceae, está directamente
relacionada con el número de horas de insolación.
- Naturaleza química: Mayor número de horas de insolación de las
hojas de menta (Mentha piperita) biosintetizan preferentemente
mentona y mentol, mientras que los días cortos producen
mentofurano.
Sirve para determinar la hora de recolección, y será en el momento que
exista un mayor contenido de principios activos.
Calidad de la luz (longitud de onda): luz UV induce un incremento de
productos polifenólicos como mecanismos de defensa (flavonoides, taninos,
etc.).
Régimen de vientos:
Se contempla desde su acción directa o efecto mecánico que ejerce sobre
la vegetación (protección de los cultivos), como desde su acción indirecta al
modificar otros factores del clima (temperatura)
3.2 Factores Edáficos:
Las características físicas y químicas de los suelos influyen de forma
importante en la producción de las plantas medicinales:
Características físicas:
• El suelo está formado por un agregado de partículas de tamaños diferentes
(textura) y por la asociación de estas partículas elementales en agregados
(estructura).
• La textura y la estructura unidas a la composición química del suelo,
confieren a éste otros caracteres como son: porosidad y grado de
aireación, capacidad de retención de agua y temperatura.
• Un alto grado de humedad puede limitar la producción por los vegetales de
productos cuya función sea precisamente actuar como reserva hídrica para
ellos. Ejemplo: Raíz de Althea officinalis, que crecen en suelos muy
húmedos, que tienen un menor contenido en sustancias mucilaginosas
Características químicas:
• La composición química del suelo puede afectar no sólo el desarrollo,
• El pH del suelo, es una importante variable a tener en cuenta. Existen
plantas acidófilas y plantas que requieren suelos alcalinos.
• Riqueza en materia orgánica y el contenido en nutrientes minerales,
características que pueden ser modificados en los cultivos mediante la
administración de distintos tipos de abonos.
• Ejemplo:
- El uso de abonos nitrogenados incrementa la masa vegetal y algunos
metabolitos como son los alcaloides.
- La incorporación de manganeso y molibdeno a cultivo de digitalis
(Digitalis sp.) induce un incremento en el contenido de glicósidos
cardiotónicos.
3.3 Factores topográficos:
Se contemplan teniendo en cuenta su influencia en el resto de las variables
climáticas.
La temperatura decrece regularmente con la altitud a razón de
0.55º cada 100 m. de elevación, produciendo una gran biodiversidad por los
diferentes pisos ecológicos.
También condiciona la radiación solar que incide sobre la vegetación.
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IV. COMERCIALIZACIÓN:
El comercio mundial de plantas medicinales con fines terapéuticos se
centraliza en Hamburgo (Alemania) y Rotterdam (Holanda), de donde se
adquieren acompañadas de su composición que garantice su calidad.
El producto comercializado puede ser la propia planta medicinal,
generalmente troceada o pulverizada, extractos de diferente naturaleza
obtenidos de ella (extractos fluídos, extractos secos, tinturas, etc.) o los
principios activos aislados.
Como se ha indicado, en la actualidad la participación de los vegetales
como fuente de obtención de drogas es mayor. Estos pueden proceder de
la flora espontánea o pueden ser cultivados
PRODUCCIÓN MUNDIAL:
Resulta difícil establecer en datos numéricos la producción mundial de drogas,
sobre todo las vegetales, ya que en muchos casos la producción se dedica a
fines no exclusivamente farmacéuticos.
Ejemplo:
− Café (Coffea sp.).
− Té (Camellia sinensis)
Plantas medicinales estimulantes; las plantas aromáticas empleadas en la
industria cosmética y alimentaría.
La producción clandestina de alguna de ellas:
− Adormidera (Papaver somniferum).
− Cáñamo (Cannabis sativa)
− Coca (Erythroxylum sp.)
Las Plantas Medicinales, se recolectan en todo el mundo.
Factores que Afectan la Producción:
Hasta los años 70s, toda la producción de plantas medicinales procedía de la
explotación de la flora silvestre. El aumento de la demanda en las plantas
medicinales, genera dificultades en el abastecimiento a partir de la flora
silvestre, por lo que se hace necesario la reconversión y modernización de la
producción.
−
−
−
−
−
Factores que Influyen Positivamente:
Imposibilidad o alto costo de sintetizar moléculas de origen natural (sólo el
4% de los productos naturales se sintetizan).
Incremento en la producción por el descubrimiento de nuevas aplicaciones
de una droga conocida (ejem. Corteza de Cinchona sp. “quina”, usado en
el tratamiento de malaria resistente a la quina o fuente de quinidina
utilizado como antiarrítmico).
Políticas de los países desarrollados en coordinación con las
organizaciones internacionales( ONUDI, FAO, UNESCO) dirigidas hacia la
activación económica de países del Tercer Mundo, mediante la concesión
de subvenciones y proyectos de investigación en colaboración con países
desarrollados.
Desarrollo de la investigación y su contribución al conocimiento de nuevas
drogas
Factores que Influyen negativamente:
Situaciones sociopolíticas de los distintos países productores.
Fluctuaciones económicas derivadas de la ley de oferta y la demanda.
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Obtención por síntesis química. Productos de síntesis que reemplazan a la
d-tubocurarina, derivado del curare producido en el Perú.
V. ENSAYOS FISICOQUIMICOS CUALITATIVOS Y CUANTITATIVOS:
Son ensayos de tipo cualitativo que permiten la identificación de drogas y el
reconocimiento de falsificaciones, se caracterizan principalmente metabolitos
secundarios.
Metabolitos primarios: son importantes para la vida del vegetal como proteínas,
lípidos, carbohidratos, vitaminas, hormonas.
Metabolitos secundarios: no cumplen ningún rol fisiológico en los vegetales:
alcaloides, glicósidos, aceites esenciales, resinas, etc.
Sirven para comparar perfiles químicos y diferenciar entre las diferentes
especies vegetales.
Carecen de interés diagnóstico detectar clorofila, carotenoides, ácidos fenólicos
por que son comunes a todas las plantas.
Estos métodos comprenden:
REACCIONES DE IDENTIFICACIÓN:
Reacciones de coloración o precipitación:
Sólo tienen un valor real si previamente se ha realizado un reconocimiento
botánico riguroso.
Es necesario completarlos con análisis cromatográficos precisos.
Se pueden considerar como ensayos rápidos complementarios que forman
parte del amplio esquema a realizar en el control de una planta.
Se realizan sobre un extracto de la planta, siendo el extracto alcohólico el más
utilizado para detectar los principios activos más importantes.
Fluorescencia:
Se utilizan longitudes de onda corta (espectro ultravioleta), produciendo
fluorescencia de color amarillo hasta celeste, Ejemplo cumarinas, polifenoles y
flavonoides.
Drogas que contienen alcaloides tropánicos: Atropa belladona (Belladona) tiene
una cumarina que da fluorescencia azul, mientras que Hyoscyamus niger L.
(Beleño) y la Datura stramonium L. (Estramonio) no la tienen.
Microsublimación:
Este ensayo suele realizarse con drogas con principios fácilmente sublimables
(antraquinonas, alcaloides).
La determinación del punto de fusión o la producción de determinadas
reacciones coloreadas características de los cristales formados sirven para la
identificación de la droga.
ANALISIS CROMATOGRAFICO:
Desde hace algunos años las diferentes técnicas de separación y aislamiento
de los componentes de las plantas han pasado a un primer plano como
métodos de aplicación general más útiles en el estudio de sustancias orgánicas
e inorgánicas.
- El principio de las técnicas cromatográficas se basan en la separación de
las sustancias presentes en una mezcla dada, entre dos fases:
Fase Estacionaria, que puede ser sólida o líquida
Fase Móvil, que eluye a través de la primera y que puede ser un líquido, un
gas o la combinación de ambos
- Esto permite distinguir entre dos sistemas cromatográficos:
Cromatografía de adsorción
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-
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Cromatografía de partición
La cromatografía se clasifican en:
Cromatografía de papel (CP)
Cromatografía en capa fina (CCF)
Cromatografía en columna (CC): Cromatografía de
Cromatografía Líquida de Alta Resolución (CLAR o HPLC)
Gas
(CG)
y
Tamizaje Fitoquímico:
El tamizaje fitoquímico o screening fitoquímico es una de las etapas iniciales de
la investigación fitoquímica, que permite determinar cualitativamente los
principales grupos químicos presentes en una planta y a partir de allí, orientar
la extracción y/o fraccionamiento de los extractos para el aislamiento de los
grupos de mayor interés.
VI.
6.1
6.2
METODOS FARMACOLOGICOS
Pruebas in vitro: Se utilizan diferentes tipos de células diana:
• Organismos inferiores: microorganismos, insectos, crustáceos, moluscos,
etc.
• Sistemas Subcelulares aislados: orgánulos, enzimas y receptores
• Cultivos de células humanas o animales
• Órganos aislados: aorta de rata, conducto deferente de cobayo, útero de
rata, etc.
Pruebas in vivo: Se utilizan animales de laboratorio: ratas, pericotes, sapos,
cobayos, monos, hamster, etc.
En dichos protocolos se pretende reproducir situaciones patológicas como
inflamación, hipertensión o cáncer, con el objeto de evaluar in vivo la posible
actividad antiinflamatoria, antihipertensora o antitumoral de las plantas o
principios activos.
El desarrollo de la Biología Celular, Molecular y la Farmacología Molecular han
ampliado notablemente el conocimiento de los mecanismos de acción de
numerosas sustancias, permitiendo el diseño de métodos de estudios muy
selectivos y sensibles.
Ejemplo:
Antitumorales: Inhibición de la polimerización tubular por inhibición de la
proteinquinasa C (PKC)
Antivirales Anti-HIV: inhibición de la transcriptasa inversa
Antiinflamatorios: inhibición de la 5-lipooxigenasa, COX-1, COX-2 o
fosfolipasa A2, enzimas implicados directamente en la activación de la
cascada del ácido araquidónico.
En ocasiones se emplean células completas que contienen el receptor
deseado:
Ejemplo: plaquetas humanas en la investigación de antagonistas inhibidores
del Factor Activador de Plaquetas (PAF)
Los ensayos basados en el empleo de cultivos de células humanas están
cobrando importancia, principalmente en el campo de los antitumorales
mediante el empleo de líneas celulares neoplásicas. Otras células susceptibles
de cultivos son los hepatocitos y células neuronales, permitiendo la
investigación de compuestos hepatotóxicos o antineurotóxicos.
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VII.
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•
•
•
•
VIII.
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BIOENSAYOS TOXICOLOGICOS:
Prueba de la Artemia salina, crustáceo de agua salada útil en la
determinación de toxicidad aguda y en la búsqueda de nuevos agentes
antitumorales.
Prueba de la Inhibición de la Tumorogénesis en discos de papa, consiste
en inducir una neoplasia en el vegetal por acción de la bacteria G(-)
Agrobacterium tumefaciens quién transfiere su información genética a la célula
vegetal transformándola en una célula tumoral, estos se correlacionan con la
actividad antileucémica.
Pruebas para detectar actividad antimicrobiana contra G(+), G(-) aerobios y
anaerobios.
Pruebas para detectar actividad antifúngica contra levaduras y Aspergilios,
de importancia por las micosis asociados al SIDA.
Pruebas para detectar actividad contra la malaria, leishmania,
tuberculosis, fiebre amarilla, esquistosomiasis ( contra el caracol del
género Biomphalaria)
PRUEBAS DE TOXICIDAD
La evaluación de la actividad tóxica de los extractos vegetales o compuestos
purificados es indispensable para considerar que un tratamiento es seguro:
Los objetivos son:
Definir la toxicidad intrínseca de la planta
Predecir el daño de una especie
Determinar la especie más susceptible
Identificar el órgano blanco
Informar sobre el riesgo de una exposición aguda
Seleccionar las dosis para estudios prolongados
Diagnosticar los efectos de una dosis aguda
Predecir el tratamiento de una sobre dosis aguda
La evaluación preclínica implica aportar datos de Farmacodinamia y
Farmacocinética.
Los ensayos más utilizados son:
• Prueba de la Artemia salina
• Prueba de la Toxicidad Aguda, sirve para determinar la DL50
• Prueba de Mutagenicidad (Prueba de Ames): se induce la mutagenicidad
en microorganismos sensibles como E. coli, S. typhimurium o B. Subtilis.
• Prueba de Teratogenicidad: Se entiende por teratógena a cualquier
sustancia capaz de inducir malformaciones cuando se aplica a hembras
durante el período de embarazo, la dificultad es extrapolar los resultados a
los humanos.
• Toxicidad subaguda: administración de la droga por 30 días
• Toxicidad crónica: Administración de la droga por 90 días