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¿Cómo aislar el compuesto activo de una planta?
Por Violeta Amapola Nava
Ciudad de México. 23 de junio de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- En el
Laboratorio de Fitofarmacología del Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la
Fuente Muñiz (INPRFM), un grupo de investigación se dedica a analizar las
propiedades químicas y farmacológicas de las moléculas encontradas en las
plantas utilizadas por la medicina tradicional mexicana.
Su objetivo es encontrar moléculas que tengan efecto en el sistema nervioso y que
puedan servir para tratar trastornos mentales, explica la investigadora Rosa
Estrada Reyes, responsable del laboratorio.
La doctora Rosa Estrada es química, pero se involucró en la farmacología gracias
a la fitoquímica, que es el estudio de las plantas vasculares desde el punto de
vista químico y ecológico.
A diferencia de nosotros, las plantas sintetizan sus propios alimentos. A partir del
dióxido de carbono (CO2), agua y luz solar, pueden producir azúcares,
aminoácidos, hormonas, pero también ciertas moléculas llamadas metabolitos
secundarios, explica la investigadora.
Estos metabolitos secundarios cumplen funciones muy específicas en las plantas,
por ejemplo, de protección ante los depredadores o como un medio para
comunicarse con otros organismos.
Gracias a la fitoquímica podemos conocer cuáles son las estructuras de los
metabolitos secundarios, qué funciones desempeñan en la planta y cómo las
sintetizan, es decir qué rutas de biosíntesis son las precursoras, además, una gran
cantidad de estas moléculas induce efectos farmacológicos en humanos, explica
la investigadora.
En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, Rosa Estrada platica sobre el
arduo pero interesante trabajo que implica identificar y aislar las moléculas con
actividad farmacológica que se encuentran en las plantas.
Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cuál es el proceso para obtener una
molécula a partir de una planta completa?
Rosa Estrada Reyes (RER): Partimos desde la recolección de la planta de una
fuente confiable, para después llevarla a autentificar con un botánico especialista.
Este paso es muy importante porque existe una gran variedad de especies
vegetales y aunque tengamos experiencia por los años que llevamos trabajando
en esto, aun así podemos confundirlas.
Una vez que tenemos la especie identificada, el método tradicional es extraer los
componentes mediante métodos de maceración vegetal: secamos la planta al sol,
la molemos y la ponemos a macerar en disolventes de diferente polaridad. A esto
le sigue un proceso de destilación, en el que eliminamos todo el disolvente, para
después poder aislar el principio activo.
Una de las exploraciones más complejas es el análisis químico de extracciones
con agua. Nosotros hacemos este tipo de extracciones porque es lo que más se
acerca a las preparaciones de la medicina tradicional, en donde las infusiones, o lo
que nosotros conocemos como “tecitos”, son una práctica común.
Cuando terminamos los procesos de extracción y eliminación de los disolventes, lo
que tenemos es una mezcla compleja de todos los componentes que tiene la
planta, que es a lo que nosotros llamamos extracto. Una vez que tenemos ese
extracto, que en ocasiones contiene más de 100 compuestos, debemos separar
los compuestos para poder encontrar o seleccionar los que tienen alguna actividad
farmacológica.
AIC: ¿Cómo separan esta compleja mezcla en los extractos?
RER: Los separamos mediante técnicas cromatográficas. Dependiendo de la
cantidad de material usamos cromatografía en columna preparativa, cuando
hablamos de kilos de planta; o técnicas de alta resolución como HPLC o UHPLC,
cuando hablamos de miligramos de planta.
Antes de estas nuevas técnicas, los fitoquímicos necesitábamos hasta 10
kilogramos de plantas para detectar todos los metabolitos secundarios. Ahora, con
tan solo unos cuantos miligramos podemos tener una aproximación bastante
buena de cuántos componentes tiene el extracto.
AIC: ¿Cómo saben qué moléculas son las que encontraron?
RER: Una vez que tenemos los compuestos separados por cromatografía,
verificamos su pureza analizando sus propiedades físicas como su punto de
fusión, su perfil en cromatografía en capa fina, y los enviamos al Instituto de
Química de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) o a la
Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) unidad Xochimilco, para adquirir sus
espectros de resonancia magnética nuclear (RMN) y espectrometría de masas
(EM). La interpretación de sus características en RMN y EM, principalmente, nos
lleva a obtener la identidad estructural del compuesto.
Es una especie de juego muy interesante, es una de las partes que más me gusta
de la investigación porque es como armar un rompecabezas. Nosotros llegamos a
la estructura, no compramos los productos, los obtenemos e identificamos de
novo.
AIC: ¿Cómo saben cuáles moléculas pueden funcionar como medicamento?
RER: En el laboratorio probamos, en modelos animales de conducta, la actividad
biológica de los compuestos en nuestros extractos.
Apostamos por dos abordajes diferentes: probar un compuesto específico aislado,
cuando sospechamos que es el responsable de la respuesta farmacológica; o
cuando no conocemos la molécula activa, probar mezclas de compuestos e ir
simplificando las mezclas hasta llegar a las moléculas de interés.
Pero en realidad yo no te puedo describir una rutina de cómo llegar a obtener una
molécula líder, un extracto activo. Es otra de las cosas que me parece tan
interesante del trabajo, los resultados que vemos en las pruebas farmacológicas
nos van dictando cómo debemos llevar la estrategia de separación química.
La ciencia muchas veces es reproducir, pero en el caso de las plantas ningún
proceso es predecible, cada planta es diferente.
AIC: ¿Por qué es importante separar las moléculas dentro de las plantas, por qué
no solo usamos la planta completa?
RER: Cuando uno consume una planta en su totalidad está consumiendo las
decenas de compuestos químicos que tiene. Esto hace difícil dosificar y seguir la
farmacodinamia y farmacocinética de la molécula que es responsable del efecto
deseable.
Otra de las razones es que, en la planta, los metabolitos están compartimentados,
es decir, son diferentes los metabolitos que producen las hojas, las raíces, el tallo
o las flores. Cuando tú consumes una planta en su totalidad, la probabilidad de
que haya compuestos tóxicos aumenta.
Por ejemplo, hay plantas que producen compuestos tóxicos pero solamente en las
raíces o en sus semillas, porque tienen la función de ayudar a la supervivencia de
la planta y su estirpe, en cambio en las hojas pueden producir compuestos como
los flavonoides con toxicidad mínima y que podrían tener un efecto tranquilizante
benéfico.
Por ejemplo, la amapola, los sabrosos panes con semilla de amapola son inocuos,
no tienen efecto sobre el sistema nervioso central, pero la goma o el aislamiento
de sus alcaloides tiene un impacto muy fuerte sobre el organismo.
No todas las plantas son tan inocuas como se cree, debemos desmitificar la
creencia de que todo lo natural es inofensivo. Porque las plantas producen estos
compuestos pero no pensando en nosotros, sino para cumplir funciones muy
específicas en su organismo.
AIC: Además de las metodológicas, ¿qué otras dificultades se les presentan?
RER: La colecta de plantas es una parte del trabajo que se nos está dificultando
cada vez más. Esto se debe a las cuestiones sociales y ambientales que vive
nuestro país.
Desafortunadamente, debido a los cambios ambientales, las plantas padecen el
mismo estrés que los humanos y los animales. Su metabolismo está cambiando,
las plantas se están extinguiendo o están contaminadas.
México ya no es el paraíso de la biodiversidad en plantas, la contaminación y la
pérdida de hábitat las está afectando. Cada vez nos es más difícil encontrar las
plantas dentro de sus hábitats y las plantas de invernadero no nos funcionan tanto,
pues al tener todo lo necesario para vivir y no enfrentarse a retos no producen los
metabolitos secundarios para protegerse.