UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FARMACOGNOSIA.

Profesor Edison Javier Osorio Durango. QF., MSc., PhD. Facultad de Qumica Farmacutica. Universidad de Antioquia.

Marzo de 2014

1

1. INTRODUCCIN 1.1. Definicin de Farmacognosia El nombre farmacognosia se deriva del griego Pharmakon, que significa droga, y Gignosco, que significa adquirir el conocimiento de algo (Kinghorn, 2001). Por lo tanto, la farmacognosia es la ciencia farmacutica que se ocupa del estudio de las drogas y las sustancias medicamentosas de origen natural, bien sea este vegetal, microbiano (hongos, bacterias) y/o animal. El trmino ha evolucionado con el pasar del tiempo, as la farmacognosia fue definida por primera vez, en 1815, como una disciplina farmacutica con la siguiente definicin: se refiere a la ciencia que tiene la tarea de aprender todo acerca de las drogas de origen vegetal o animal en todos los aspectos, excepto los efectos fisiolgicos, para describirlas correctamente y bajo una visin general conectando este conocimiento (Verporte, 2000). Posteriormente, nuevos conceptos en torno a la transicin de la farmacognosia desde una disciplina botnica descriptiva, hasta una ms centrada en aspectos qumicos, acorde con la evolucin de las ciencias, permitieron incorporar en la farmacognosia contempornea, elementos de qumica analtica y orgnica, as como de biologa y biotecnologa, temas de investigacin y descubrimiento de frmacos de origen natural a partir de fuentes terrestres y marinas, caracterizacin qumica de los constituyentes biolgicamente activos de las drogas y el establecimiento de la seguridad y eficacia de las plantas medicinales utilizadas en fitoterapia (Kinghorn, 2001; 2002; Verporte, 2000). En este texto, la farmacognosia se definir como la ciencia farmacutica que estudia las fuentes naturales de materia prima de inters farmacutico, concentrandose tanto en sustancias con propiedades teraputicas como sustancias txicas, excipientes u otras sustancias de inters farmacutico, aunque su uso sea bsicamente tecnolgico y no teraputico (por ejemplo, la celulosa, el almidn, entre otros). En general, se tratarn aspectos botnicos, qumicos y biolgicos de las drogas, destinadas bien sea al aislamiento de los constituyentes bioactivos para la preparacin de medicamentos, o a la elaboracin de productos fitoteraputicos y cosmticos. 1.2. Farmacognosia, una ciencia antigua y vanguardista La farmacognosia es quizs la ms antigua de las ciencias mdicas, ya que los primeros humanos determinaron empricamente los posibles usos de las plantas que los rodeaban. A travs de pruebas de ensayo y error, encontraron plantas que eran agradables o desagradables, comestibles o venenosas, que podan curar o matar, inducir el sueo, provocar visiones o euforia, y aliviar los sntomas o molestias del estreimiento o la ansiedad. Las plantas con fuertes sabores y aromas (plantas aromticas y condimentaras) fueron aprovechadas para aliviar sntomas de enfermedades y mejorar la alimentacin. El descubrimiento prehistrico que ciertas plantas eran comestibles o tenan poderes curativos y otras eran no comestibles y causaban dao, es el origen de los profesionales mdicos y botnicos, as como de las ciencias de las plantas, la botnica y la horticultura (Janick, 2003). En un comienzo, las artes mdicas se asociaron con la bsqueda y el conocimiento

2

de las sustancias curativas as como con la magia y la religin. Para comprender lo desconocido, los humanos crearon una serie de dioses, espritus y fuerzas, muchos de los cuales estaban asociados con la forma de animales y plantas, que han sido y siguen siendo adorados (Janick, 2003). De esta forma las plantas, en particular, formaron la base de sistemas sofisticados de medicina tradicional. Los registros ms antiguos, que datan de alrededor de 2600 aC., documentan los usos de aproximadamente 1.000 sustancias derivadas de plantas en Mesopotamia (Borchardt, 2002). Estos incluyen aceites de especies de Cedrus (cedros) y Cupressus sempevirens (ciprs), Glycyrrhiza glabra (regaliz), especies de Commiphora (mirra) y Papaver somniferum (opio o adormidera), los cuales an se utilizan para el tratamiento de dolencias que van desde la tos y los resfriados hasta infecciones parasitarias y la inflamacin. Aunque la medicina egipcia data aproximadamente desde 2900 aC., el registro ms conocido es el "Papiro de Ebers" del 1500 aC., el cual documenta ms de 700 drogas, en su mayora de origen vegetal. La medicina tradicional de China tambin ha sido documentada ampliamente a travs de los siglos, con su primer registro alrededor del 1100 aC, el Wu Shi Er Bing Fang, que contiene 52 prescripciones, seguido por obras como Shennong Herbal (~100 aC., con 365 drogas) y Tang Herbal (659 dC., con 850 drogas). Del mismo modo, la documentacin del sistema ayurvdico de la India desde antes del ao 1000 aC. (Charaka y Sushruta y Samhitas con 341 y 516 drogas respectivamente (Cragg & Newman, 2013). Los griegos y los romanos contribuyeron sustancialmente al desarrollo del uso racional de las plantas medicinales en el mundo antiguo occidental. Dioscrides, un mdico griego (100 dC.), registr con precisin la recoleccin, almacenamiento y el uso de las plantas medicinales durante sus viajes con los ejrcitos romanos a lo largo del entonces "mundo conocido", mientras que Galeno (130-200 dC.), un practicante y maestro de farmacia y medicina en Roma, es bien conocido por la utilizacin de plantas medicinales en sus prescripciones y frmulas (Cragg & Newman, 2013). Los rabes, sin embargo, conservaron gran parte de la experiencia grecorromana durante la Edad Media (siglos 5th al 12th), y la expandieron al incluir el uso de sus propios recursos, y el de plantas chinas e indias desconocidas para el mundo grecorromano. Para ms detalles, un documento exhaustivo de la historia de la medicina se puede encontrar en el sitio web de la Biblioteca Nacional de Medicina (NLM), del Instituto Nacional de Salud (NIH) de los Estados Unidos (www.nlm.nih.gov/hmd/medieval/arabic.html). Con el uso de las plantas medicinales en diversos sistemas de salud, la farmacognosia estuvo dedicada durante la ltima mitad del siglo 20, a ser una materia de descripcin botnica con componentes en qumica y biologa, sin embargo en los ltimos aos, la enseanza en la farmacognosia tomo un nuevo inters y relevancia debido al crecimiento explosivo del uso de fitoteraputicos en la prctica farmacutica moderna (Kinghorn, 2001). Hoy, en pleno siglo 21, la investigacin y la enseanza de la farmacognosia se sigue con entusiasmo en las facultades de farmacia de todo el mundo, debido a que las reas de investigacin abrazadas por esta materia pueden incluir aspectos de qumica analtica y orgnica, el descubrimiento de compuestos bioactivos, la biotecnologa, la qumica marina,

3

la biologa molecular, la fitoterapia y la estandarizacin de medicinas tradicionales, entre muchos otros campos (Kinghorn, 2002; Verporte, 2000). Estas nuevas reas tambin requieren por supuesto, de una educacin consolidada del futuro farmacutico en el campo de la farmacognosia ya que esta debe de permanecer como una fuerte disciplina en el currculo del futuro profesional, debe ser una base fundamental para el correcto desarrollo de las reas que se desprenden de ella, como lo son la fitoqumica, la biotecnologa y la tecnologa farmacutica, representada principalmente en los productos fitoteraputicos y cosmticos. Finalmente, podramos establecer que la farmacognosia tiene como metas: Determinar el origen sistemtico de la especie (vegetal o animal), de la cual procede la

droga. Establecer las caractersticas morfoanatmicas, tanto microscpicas y macroscpicas,

as como las organolpticas, que permitan la caracterizacin de la droga. Investigar los mtodos ptimos de produccin de las drogas tanto a pequea como a

gran escala: cultivo, mejora, recoleccin, conservacin, extraccin de los principios activos, entre otros.

Establecer la composicin qumica de las drogas desde el punto de vista cualitativo y cuantitativo, en especial, lo que se refiere a los principios activos.

Obtener extractos de las drogas que contengan los principios activos. Controlar la calidad de las drogas buscando mtodos para comprobar los contenidos

requeridos de principios activos, asegurando la ausencia de ciertos productos txicos y evitando adulteraciones y falsificaciones.

Establecer las propiedades farmacolgicas de las drogas, es decir, su bioactividad. Investigar nuevos principios activos que puedan constituir un punto de partida para el

diseo de nuevos frmacos en el futuro. Aqu colaboran: La etnofarmacologa (conocimiento tradicional), la qumica hemisinttica (sntesis de sustancias a partir de otras conocidas) y la quimiotaxonoma (relacin entre los tipos de sustancias qumicas encontrados en un ser vivo y su clasificacin taxonmica).

1.3. Conceptos relacionados Planta medicinal: Cualquier especie vegetal que contiene en uno de sus rganos, o en

toda la planta, los principios activos responsables de la actividad farmacolgica y que se utiliza con fines teraputicos. En ocasiones, las plantas medicinales son usadas para la obtencin de sus principios activos tiles en la fabricacin de medicamentos o se emplean para la obtencin de prototipos en la obtencin de nuevos frmacos por procesos hemi-sintticos.

Droga vegetal: Parte de la planta que contiene los principios activos y que se utiliza en teraputica.

Droga: Es todo material de origen natural, ya sea en bruto (por ejemplo, las hojas, la corteza de un rbol) u obtenido por sencillas operaciones (por ejemplo, los extractos) que contienen los principios activos responsables de la actividad farmacolgica (Tabla

4

1). La droga est relacionada entonces con la materia prima de inters farmacutico. Una segunda definicin, que conlleva un concepto mas generalizado, interpreta la droga como toda sustancia de origen natural o sinttico con efectos sobre el sistema nervioso central, utilizada con fines extra-teraputicos, sin embargo, las sustancias definidas con esta segunda definicin, no son el objeto de estudio de la farmacognosia.

Principio activo: Sustancia qumica pura (aislada de la droga) responsable de la actividad farmacolgica y del uso teraputico que se le atribuye a la droga.

Medicamento: Toda sustancia medicinal (natural o sinttica) con propiedades para prevenir, tratar, curar o diagnosticar una enfermedad: se prescribe a una dosis y se ha elaborado de una forma correcta para su administracin.

Tabla 1. Ejemplos de drogas y principios activos de plantas.

Planta medicinal Droga Principio

activo

Medicamento

Papaver somniferum (Sus principios estn en las cpsulas).

Ltex de las cpsulas.

Morfina, Codeina.

Analgsicos. Antitusivos.

Digitalis purpurea.

Hojas. Digitoxina, Digoxina.

Insuficiencia cardiaca. Arritmias cardacas.

Menyanthes trifoliata.

Hoja de trbol. Iridoides: mentiafolina.

Febrfugo.

Taxus brevifolia. Corteza Paclitaxel. Taxol, y otros. Anticancergeno.

5

2. TAXONOMA FARMACUTICA 2.1. Taxonoma La taxonoma es la ciencia que ayuda a la denominacin de los organismos y a su correcta integracin dentro del sistema existente de nomenclatura (Evans, 2002). La taxonoma vegetal ha definido una serie de agrupaciones de individuos con el nombre de taxones o taxa, los cuales incluyen un conjunto de plantas con caractersticas comunes entre si. Dichos taxones presentan una jerarqua, la cual significa que un taxn inferior esta incluido en el inmediatamente superior compartiendo caracteres comunes. Las categoras taxonmicas reconocidas por el cdigo internacional de nomenclatura botnica (rgano que genera las reglas de la nomenclatura botnica) son 12, sin embargo las de mayor utilizacin son las cuales se enumeran en orden jerrquico a continuacin: Reino Divisin Clase Orden Familia Gnero Especie. Los nombres de estas categoras taxonmicas varan mucho de acuerdo al autor y el grado de comprensin de las relaciones que presentan los diferentes grupos de plantas, pero a manera de ejemplo se presenta la clasificacin taxonmica de la menta: Reino Plantae Divisin Espermatophyta Subdivicin Angiospermae Clase Dicotiledoneae Orden Tubuliflorae Familia Labiatae (Lamiaceae) Gnero Mentha Especie Mentha piperita L. (Linnaeus) Variedades Mentha piperita var. officinalis, Sole. Se debe de advertir que las categoras superiores (reino hasta familia) presentan un sufijo (en negrilla) que indica la jerarqua taxonmica del grupo referido y que, obligatoriamente, debe ser usado por el descriptor. Tambin se debe de aclarar que el sistema de nomenclatura usado para todos los seres vivos es el propuesto por Linneo en el siglo XVIII, el cual se ha denominado binomial debido al uso de dos eptetos para nombrar una especie. Esto significa que para el caso de la menta, la especie se nombra Mentha piperita y no nicamente con el epteto piperita. Este nombre binomial representa la unidad bsica de la taxonoma y de la sistemtica. Adicionalmente y segn las normas nomenclaturales vigentes, toda especie al ser nombrada debe ser escrita en cursiva o subrayada con el fin de dar relevancia a los eptetos y debe ser acompaada del nombre del botnico que la ha descrito, en este caso por medio del acrnimo corto "L". Con anterioridad a Linneo (1707-1778) se conocan muchas plantas por un doble nombre latino, pero gracias a este bilogo sueco, se ha llegado a la adopcin general del actual sistema binario, en el que el primer nombre se refiere al gnero, mientras que el segundo

6

(especfico) hace referencia a la especie. Segn las normas de nomenclatura botnica, los nombres de los gneros se inician con la letra mayscula, mientras todos los nombres especficos deben de escribirse con letra minscula, aunque continua siendo correcto el empleo de maysculas cuando la especie refiere a una persona. As, la especie Cinchona, que se refiere a Charles Ledger, quien trajo sus semillas del Brasil en 1865, se conoce con el nombre de Cinchona ledgeriana o Cinchona Ledgeriana. El nombre especfico suele elegirse con el fin de indicar alguna caracterstica sobresaliente de la planta. Por ejemplo, la cicuta, con su tallo manchado, se denomina Conium maculatum (maculatus = manchado) y la amapola, Papaver somniferum de la familia Papaveraceae, por su potente poder somnfero. Debe de tenerse en cuenta que en las farmacopeas y en las publicaciones cientficas, los nombres botnicos van seguidos de nombres personales (Linneo y Sole en el caso de la menta, por ejemplo). Como se menciono anteriormente, estos nombres se refieren al primer botnico en describir la especie o la variedad. Los nombres populares o nombres vulgares de las especies vegetales tambin son muy utilizados, sin embargo con los mismos se presentan problemas relacionados con una correcta denominacin e identificacin. Por ejemplo, en la caracterizacin del mercado colombiano de plantas medicinales y aromticas realizado por el Instituto Alexander Von Humbolt (Daz, 2003), se presentaron conflictos con los nombres comunes de las especies manejadas por los laboratorios naturistas. Como muestra se encuentra el caso de la altamisa (Ambrosia cumanensis), conocida tambin con el nombre de artemisa, diferente de la especie Arthemisia absinthium, conocida con el nombre comn de Ajenjo, y, completamente diferente a la especie anterior, aunque de la misma familia taxonmica (Asteraceae). Entonces, si se reporta la especie como artemisa, no se reconoce de cul especie se est hablando, si del ajenjo (Artemisia absinthium L.) o de la altamisa (Ambrosia cumanensis). As, la asociacin de un mismo nombre vulgar a varias especies vegetales y viceversa, puede acarrear problemas sanitarios y tambin, posiblemente, creencias errneas sobre la eficacia de una planta medicinal, especialmente en el caso de tratarse de especies autctonas utilizadas como remedios en medicina popular, ya que como ejemplo, es muy diferente tomar tila procedente de Crataegus monogyna, planta utilizada desde la antigedad por su accin sedante o tranquilizante y perteneciente a la familia Rosaceae, o "tila" procedente de especies de rboles conocidos como Tilos pertenecientes al gnero botnico Tilia (como Tilia platyphyllos o Tilia cordata). Las diferencias entre Crataegus monogyna y las especies del gnero Tilia son claramente detectables por cualquier persona simplemente a travs de la observacin de su porte, hojas, flores o frutos. A estas diferencias morfolgicas podemos aadir otras de tipo ecolgico, biogeogrfico, evolutivo, farmacolgico, etc. De esta forma se establece que se tratan de plantas de familias muy diferentes, donde slo encontramos coincidencia en el nombre vernculo y el uso sedante procedente de algunos principios activos que actan sobre el Sistema Nervioso Central (SNC). As pues, se debe considerar que ante un remedio popular hay que tener mucha prudencia, pues el nombre de un remedio puede referirse a varias preparaciones debido a la sinonimia de los nombres vernculos de las especies vegetales segn el lugar donde nos encontremos o la procedencia del remedio. As pues, slo la nomenclatura cientfica

7

aceptada actualmente a travs de la clasificacin del reino vegetal, nos permite establecer un nico nombre para una especie vegetal sin riesgo de confusin (Vallejo-Villalobos et al., 2006). Todas las plantas poseen centenares de caracteres de naturaleza morfolgica, histolgica, embriolgica, serolgica y gentica, que son potencialmente utilizables para elaborar una clasificacin del reino vegetal. En los esquemas artificiales, los caracteres empleados fueron los que, por experiencia, haban mostrado que podan utilizarse para construir grupos o taxones convenientes. Las dificultades con que se enfrenta el taxonomista son evidentes. La aparicin de un determinado carcter en ciertas plantas no implica necesariamente una relacin entre ellas, debido a que durante algn tiempo, en el pasado, bajo condiciones favorables, grupos completos de plantas no relacionados pudieron haber sufrido un determinado cambio, como el desarrollo de las corolas soldadas de las flores poliptalas, fenmeno denominado convergencia. Por otra parte, plantas relacionadas pueden con el tiempo, haber comenzado a diferir en sus caracteres, de forma que los modernos fenotipos aparecen muy distintos, esto es divergencia. El paralelismo se refiere a la evolucin similar de caracteres en plantas o grupos relacionados de ellas. Los taxonomistas vegetales, en general, sustentan el punto de vista de que los caracteres qumicos son, en la actualidad, otro tipo de caracteres a considerar junto a los utilizados tradicionalmente (quimiotaxonoma). Comparados con los caracteres morfolgicos, los componentes qumicos son definibles con mayor precisin, sin embargo, los caracteres utilizados en quimiotaxonoma debern ser los de distribucin media en el reino vegetal. Ahora bien y teniendo en cuenta las categoras taxonmicas, un examen de la lista de frmacos derivados de fuentes naturales (Figura 1), como los incluidos en cualquier farmacopea, muestra que la mayora proceden de la divisin Espermatofitas (plantas con semillas) del reino vegetal, la cual es la ms diversa. Entre las espermatofitas, el nmero de especies y el de plantas medicinales tiles esta desigualmente repartido entre las dos categoras: Gimnospermas (poseen vulos que no estn incluidos en el ovario), que producen diversas esencias y resinas tiles, as como el alcaloide efedrina y el ginkglido C de Ginkgo biloba; y Angiospermas (plantas con flor y fruto), la cual aporta la mayor diversidad vegetal actualmente y donde se encuentran la gran mayora de especies medicinales utilizadas por el hombre y que a su vez se dividen en monocotiledneas (un embrin con un cotiledn) y dicotiledneas. Estos dos ltimos grupos nos surten de frmacos muy tiles, especialmente las dicotiledneas. Por el momento, las divisiones pteridofitas (helechos con reproduccin mediante esporas) y briofitas (musgos con esporas hidroflicas) cuentan con un gran nmero de taxas, pero su aporte como plantas de uso medicinal es bastante pobre. Las pteridofitas son bien conocidas farmacuticamente en cuanto al licopodio. Entre los muchos aspectos farmacuticos importantes referentes a las briofitas tenemos la produccin de antibiticos, su utilidad en la realizacin de diversas conversiones qumicas y su empleo en ingeniera gentica, como la produccin de insulina humana y la transformacin de clulas de plantas superiores, por incorporacin de parte del DNA de un plsmido bacteriano al genoma de la planta.

8

Gimnosperma (Ginkgoaceae) (Pinaceae) (Ephedraceae) Dicotilednea (Cannabinaceae) Espermatofitas (Polygonaceae) (Plantas con semillas) (Annonaceae) Taxonoma Angiosperma (Papaveraceae) Vegetal Monocotilednea (Liliaceae) (Orchidaceae) (Gramineae) Briofitas (Musgos) Pteridofitas (Helechos) Figura 1. Divisiones y familias vegetales.

Nota 1. La efedrina de Ephedra spp. (Ephedraceae), un frmaco adrenoltico que prolonga la accin sobre la presin sangunea, es utilizada en el tratamiento profilctico del asma debiendo su accin en parte, a un efecto broncodilatador, con la consiguiente descongestin de las mucosas. As mismo, algunos medicamentos que normalmente se usan para combatir los malestares de la gripa son fabricados con pseudoefedrina y efedrina, dos sustancias que sirven tambin para producir compuestos que provocan alucinaciones y adiccin.

El clsico trmino talofitas se refiere a las especies que no se diferencian en raz, tallo, y hojas. Comprenden las bacterias, algas, hongos y lquenes. Las bacterias son organismos unicelulares; la mayor parte se sita en un margen de tamao comprendido entre 0.75 a 8 m y se producen por fisin binaria. Los hongos son miembros saprofitos o parsitos de las talofitas y completamente desprovistos de clorofila. Se caracterizan por proporcionar numerosos frmacos tiles, especialmente antibiticos y tienen importancia en farmacia y en muchos otros campos. El cuerpo de la especie est constituido por filamentos o hifas que constituyen en conjunto el micelio. Las algas constituyen la fuente de un nmero

CHOH

H3C NHCH3 Efedrina

9

O

O O

O

H3C R1

R2

O

H

O

O

R3

C(CH3)3

OH

H

limitado de drogas (por ejemplo agar y cido algnico), pero la mayor importancia farmacolgica de este amplio grupo de plantas acuticas esta aun en vas de estudio. Un liquen es una asociacin simbitica de un alga y un hongo. El liquen de Islandia, Cetraria islandica, se utiliza para enmascarar el sabor nauseoso de algunos medicamentos. Contiene cido cetrrico, una depsidona sumamente amarga.

Nota 2. El Ginkgo biloba es catalogado como un viejo remedio chino contra el asma y otras dolencias pulmonares, y es utilizado por sus propiedades en el mejoramiento de la memoria. Se ha demostrado que los principios amargos (ginkglidos, especialmente, ginkglido C) son potentes antagonistas especficos del FAP (factor activador de plaquetas). Se cree que el FAP desempea un importante papel en la inflamacin alrgica e hiperactividad bronquial.

Nota 3. Es el principal constituyente de la membrana celular de las algas pardas. Descubierto en 1980 por Stanford, en la actualidad es muy utilizado para la obtencin de sus sales (alginatos). Los alginatos, particularmente de sal sdica, debido a su mayor reactividad qumica, poseen ciertas ventajas sobre otros agentes gelificantes y presentan aplicaciones como estabilizadores, espesantes, gelificantes y formadores de pelcula en las industrias de gomas, textiles, dentales, alimenticias, cosmticos y productos farmacuticos. Son ejemplos en la formulacin de cremas, ungentos, pastas, jaleas y comprimidos.

Estructura de los ginkglidos

R1 R2 R3 Ginkglido A OH H H Ginkglido B OH OH H Ginkglido C OH OH OH Ginkglido J OH H OH Ginkglido M H OH OH

n

O

OHOH

COOH

H

H H

OH

COOH

OH OH

H H

HO

H

Algina o cido algnico

10

3. DIVISIONES DE LA FARMACOGNOSIA En un inicio, la farmacognosia se haba desarrollado principalmente en su aspecto botnico, refirindose particularmente a la descripcin e identificacin de las drogas, tanto enteras como pulverizadas, as como a su recoleccin, preparacin y almacenamiento. Algunos de estos aspectos, por supuesto de fundamental importancia, son tratados en una de las principales divisiones de la farmacognosia, la farmacoergasia. Ahora, con el rpido avance en las tcnicas analticas y moleculares, la farmacognosia se ha establecido como una ciencia multidisciplinar, convirtindose en una de las disciplinas bsicas en la investigacin y educacin farmacutica. En este proceso de avance, recientemente se ha propuesto que la farmacognosia analtica, la farmacognosia clnica, y la farmacognosia industrial han aparecido como campos profesionales importantes. Adems, que la farmacognosia molecular, la farmacognosia genmica, y la farmacognosia metabolmica estn emergiendo como los dominios preponderantes de investigacin en la prxima generacin, manteniendo el ritmo de evolucin impulsado por el campo de la biologa molecular, la bioinformtica y la biotecnologa. En estos aspectos y para una mayor ampliacin, ver el trabajo publicado por Dhami, N. (2013). No obstante, y de acuerdo a la Sociedad Americana de Farmacognosia, el estudio contemporneo de esta ciencia farmacutica puede ser dividido en los siguientes campos, de los cuales, algunos sern abordados: Farmacoergasia Etnobotnica Mdica y Etnofarmacologa. Fitoterapia. Fitoqumica. Zoo-farmacognosia. Farmacognosia Marina 3.1. Farmacoergasia La farmacoergasia se encarga del estudio de los procesos de cosecha y poscosecha de las plantas medicinales, estableciendo que estos pueden influir en el contenido de los principios activos. Por extensin, se estudian los denominados factores implicados en la produccin de drogas como son el cultivo, recoleccin, secado y almacenamiento de las plantas medicinales. Las plantas medicinales contiene cantidades variables (pero generalmente pequeas) de principios activos y una mayor proporcin de materiales secundarios (sales orgnicas e inorgnicas, taninos, bases y cidos orgnicos, azucares y polisacridos), que influyen en la accin de los componentes activos y afectan a la tecnologa en la preparacin de productos elaborados con base en plantas medicinales. Para satisfacer las exigencias en cuanto a la constancia de la actividad, la proporcin entre los componentes activos y materiales secundarios debe mantenerse constante, dentro de lmites bastantes estrechos, de una preparacin a otra (Sharapin, 2000). Entre los factores que influyen en la composicin

11

qumica, se encuentran precisamente estos implicados en la produccin de drogas. 3.1.1. Cultivo: 3.1.1.1. Plantas silvestres y cultivadas: Las drogas vegetales se obtienen de plantas medicinales que pueden ser silvestres (crecen espontneamente) o cultivadas (controlando todo el proceso de produccin). Originalmente todas las plantas recolectadas eran silvestres y su uso es recomendado cuando: La poblacin natural de una especie determinada es abundante y de fcil acceso. La recoleccin es rentable porque se dispone de mano de obra barata. No es posible o resulta muy caro el cultivo de una especie determinada. La demanda de una especie concreta es muy baja y la planta silvestre cubre las

necesidades con creces. No obstante, la recoleccin de las plantas silvestres precisa de una planificacin y un control para evitar, en cualquier caso, la recoleccin indiscriminada e inadecuada que impida el posterior desarrollo de la especie o que altere a otras especies. En otros casos, el uso de las plantas silvestres para la obtencin de drogas vegetales tiene claramente una serie de inconvenientes: Una baja produccin: si la demanda de una determinada droga vegetal es elevada, con

plantas silvestres se obtiene generalmente una produccin insuficiente. Crecimiento irregular: no todas las plantas estn en el mismo estadio de crecimiento

en el momento de la recoleccin. Gran dispersin geogrfica: la recoleccin de plantas silvestres no se concentra

generalmente en una zona reducida sino que obliga a abarcar grandes espacios. Contenido en principios activos variables: entre las plantas silvestres es habitual

encontrar gran variabilidad en el contenido. Recoleccin cara: se precisa de personal cualificado (que conozca las caractersticas de

la especie, el mtodo adecuado de recoleccin, etc.), se necesita transportar las plantas recolectadas, se precisa desecarlas para conservarlas mejor.

Confusiones de identidad si el recolector no es un personal cualificado. Riesgo de contaminacin de los vegetales por diferentes sustancias como pesticidas,

sustancias radiactivas, productos industriales, entre otros. Recoleccin indiscriminada de ciertas especies vegetales, lo que puede derivar en

peligro de extincin de dicha especie.

Teniendo en cuenta los anteriores inconvenientes, el cultivo de las plantas medicinales resulta adecuado en la mayora de los casos por diversas razones: Permite conseguir cosechas abundantes y de buena calidad y proporciona cantidades

suficientes de la droga requerida para abastecer la demanda. Permite tener todas las plantas en un estadio de crecimiento similar (cosechas

12

homogneas), lo cual facilita su recoleccin simultnea y posibilita el uso de recolectores mecnicos.

Se aplican tcnicas de recoleccin y mejora para obtener una mayor calidad de la droga y es posible encontrar una especie vegetal determinada para obtener material homogneo con una cantidad regular y elevada de principio activo.

La produccin esta localizada (limitada a una zona definida), lo cual abarata ciertos costos como el transporte, ya que los cultivos estn bastantes prximos a las industrias transformadoras.

Reduce la posibilidad de adulteraciones y falsificaciones porque aumenta el control y reduce el nmero de manipuladores de la planta.

No atenta contra la poblacin natural de las plantas, no atenta contra las especies en peligro de extincin. A veces incluso puede tener un efecto contrario, ya que permite dar continuidad, recuperar y mejorar ciertas especies.

El cultivo de plantas medicinales puede presentar algunos inconvenientes como los que se citan a continuacin. Saturacin del mercado por superproduccin de una especie determinada o por falta de

demanda. Las plantas cultivas suelen ser ms frgiles debido a que crecen sobreprotegidas,

mientras que las plantas silvestres se vuelven mas robustas ya que perduran las ms resistentes, es decir, hay un mecanismo de seleccin natural.

El establecimiento de un cultivo de plantas medicinales puede involucrar la domesticacin de las especies nativas de la regin o la introduccin y aclimatacin de plantas originarias de otras regiones. En ambos casos, la experimentacin agronmica debe acompaarse de un control fitoqumico. Adems, se debe contar con que la productividad y la calidad de un cultivo de plantas medicinales vienen determinadas por factores genticos, ontogensicos y ambientales (Sharapin, 2000). El factor ambiental puede modificar la produccin de metabolitos secundarios porque influye directamente sobre la expresin de genes. Los genes responsables de la produccin de los principios activos pueden ser activados o desactivados de acuerdo con las condiciones climticas. Por ello, conviene profundizar al respecto, a travs del estudio de los factores extrnsecos relacionados con el clima. 3.1.1.2. El clima: Diversos factores extrnsecos relacionados con el clima, pueden afectar el cultivo de las plantas medicinales. El crecimiento y desarrollo de las plantas y generalmente, la naturaleza y cantidad de sus metabolitos secundarios se ven afectados por la temperatura, la lluvia, la duracin del da (incluyendo la calidad de la luz) y la altitud. Estos factores han sido estudiados mediante el cultivo de determinadas plantas en diversas reas climticas y la observacin de sus variaciones (Evans, 2002). Entre los hallazgos se encuentran los trabajos sobre camo indico (variedad Cannabis sativa o camo europeo comn), cuyas semillas cuando se cultivan en Inglaterra, son ricas en cannabidiol (CBD) y

13

OH

C5H11HO

COOH

OH

C5H11HO

OH

C5H11O

OH

C5H11O

OH

C5H11O

N

N

CH3

desprovistas de tetrahidrocannabinol (THC), mientras las mismas cultivadas en Sudn comienzan a producir THC en su primera generacin, alcanzan en la segunda hasta un 3.3%, con la subsiguiente disminucin de hasta un 0% de CBD (Figura 2). Sin embargo, es imposible controlar todas las variables que se pueden presentar en estos experimentos. Un determinado factor puede influir en el desarrollo de una pequea planta que, analizada desde el punto de vista del tanto por ciento de su peso seco, indica una elevada proporcin de metabolitos. Por otra parte, ciertas condiciones pueden dar lugar a la produccin de grandes plantas con resultados analticos un tanto bajos en cuanto a sus constituyentes, expresados en tanto por ciento en materia seca.

Figura 2. Principales canabinoides de Cannabis sativa. Temperatura: La temperatura es un factor de gran importancia en el control del desarrollo y metabolismo de las plantas. Aunque cada especie ha logrado adaptarse a cada entorno natural, las plantas pueden ser capaces de vivir dentro de una considerable variacin de temperaturas. En general la formacin de esencias parece elevarse con temperaturas altas, aunque en das muy clidos puede producirse una excesiva prdida. La temperatura ptima por trmino medio para la produccin de nicotina, en la Nicotiana rustica es de 20 oC (entre 11-12 oC y 30 oC). Varios autores han sealado que los aceites fijos producidos a temperaturas bajas, contienen cidos grasos con mayor nmero de dobles enlaces que los formados a temperaturas altas (Evans, 2002). Nicotina

cido canabidiol carboxlico Canabidiol (CBD) 9-tetrahidrocanabinol (THC)

8-tetrahidrocanabinol Canabinol

14

O

HO

CH3

CH3

H3CHN

CH3

Glucosa-O OHO

COOH

O OHGlucosa-O

R

Lluvias: La importancia de los efectos de la lluvia en la vegetacin debe ser considerada en relacin a las lluvias anuales y su distribucin a travs del ao, su efecto en la hmeda y su efecto con las propiedades de retencin del agua del suelo. Una lluvia continua puede llegar a una prdida de sustancias hidrosolubles de las hojas y de las races por maceracin, hecho conocido y aplicado a algunas plantas productoras de alcaloides (por ejemplo solasodina en Solanceas), hetersidos e incluso esencias. Esto se relaciona con los bajos rendimientos de algunos principios activos de las plantas en estaciones hmedas, condiciones que en general, parecan aceptables. Por otra parte, Cassia angustifolia ha presentado un mayor contenido de sensidos bajo condiciones de sequia corta. Una prolongacin de esta condicin provoca perdida de la biomasa (Evans, 2002). Solasodina (Genina de la Solasonina)

Nota 4. Especies del gnero Solanum (Solanceas) contienen alcaloides glicosdicos esteroidales, algunos de los cuales se han investigado con respecto a su calidad de intermediarios potenciales en la sntesis de corticosteroides (hormonas sexuales). No se recomienda recolectar la planta despus de las lluvias debido a la disminucin de tales alcaloides como por ejemplo la solasonina. R

COOH Sensidos A y B CH2OH Sensidos C y D

Nota 5. El sen (Cassia angustifolia) es una de las plantas medicinales ms usadas como un laxante eficaz y seguro. Las hojas y las semillas del sen contienen un 2%-3% de glucsidos antraquinnicos, conocidos como sensidos A y B; adems poseen muclagos y flavonoides, que colaboran a su accin laxante. Con esta planta se ha observado que una sequa a corto plazo incrementa la concentracin de sensidos, pero a largo plazo causa perdida de la biomasa de la hoja.

15

N

H3C

OO

H CH2OH

O

CH3

O

H3C

CH3

O

CH3

OH

Duracin del da y caractersticas de las radiaciones: Las plantas varan mucho en sus necesidades, tanto respecto a la cantidad como a la intensidad de la luz requerida. En ciertos casos, las investigaciones han demostrado que la luz es un factor que influye en la cantidad de hetersidos o de alcaloides producidos. Con belladona (Atropa belladonna), estramonio (Datura stramonium) y Cinchona ledgeriana, una insolacin total da un contenido ms elevado de alcaloides que la umbra. Las experiencias indican que con Datura stramonium, una exposicin prolongada a la luz intensa produjo un sealado incremento en el contenido en hioscina (escopolamina) en la poca de la floracin. Segn se ha demostrado, mientras que en las condiciones de da largo, las hojas de Mentha piperita contienen mentona, mentol y trazas de mentofurano, las plantas que crecen bajo condiciones de da corto, contienen mentofurano como componente principal de su esencia (Evans, 2002). Hioscina (Escopolamina)

Nota 6. Los alcaloides del tropano representan un grupo de metabolitos importantes en las especies de la familia Solanaceae, en las cuales se han descubierto unas 30 bases diferentes de este tipo (tropano). Este hecho constituye un interesante tema de estudio quimiotaxonmico dentro de la familia. Otras bases del tropano se encuentran en la familia Erythroxilaceae, por ejemplo la cocana en las hojas de coca (Erythroxylum coca), as como en Convulvulaceae, Dioscoraceae, Rhizophoraceae y Euphorbiaceae.

Mentona Mentol Mentofurano

Nota 7. Las hojas y flores de la menta (Mentha piperita) son ricas en aceite esencial, que puede conformar el 4% del peso total de las variedades ms seleccionadas. Las variaciones en algunos componentes determinados pueden influir en la calidad de la esencia natural. En vista de la influencia de ciertos componentes (mentofurano por ejemplo) sobre el valor comercial de la esencia de la menta, los estudios de control gentico de la biosntesis de monoterpenos de la menta poseen inters, tanto comercial como cientfico.

16

H3CO

N

NHO

H

H

Altitud: El cocotero requiere un clima martimo y la caa de azcar es una planta de zonas bajas. Por otro lado el t (1000-2000 m), el cacao (100-200 m), el caf (800-1800 m), el ruibarbo medicinal, el tragacanto y la quina (Cinchona succirubra) requieren zonas elevadas. En el caso de la quina las plantas crecen bien a pequeas altitudes, pero no producen prcticamente alcaloides. Los componentes amargos de la genciana (Gentiana lutea) aumentan con la altitud, mientras que los alcaloides del Aconitum napellus, as como el contenido de la esencia del tomillo (Thymus vulgaris) y de la menta, disminuyen.

Quinina

Nota 8. La corteza de quina procede de diversas especies, razas e hbridos del gnero Cinchona (Rubiaceae), con grandes rboles originarios de Colombia, Ecuador, Per y Bolivia. La gran importancia que tuvo antiguamente la corteza de quina y sus alcaloides (derivados de la quinolena) en el tratamiento del paludismo, ha disminuido por la introduccin de frmacos sintticos. Sin embargo sigue teniendo gran importancia econmica y en la mayor parte de las farmacopeas estn incluidas las sales de quinina y quinidina.

Para el xito del cultivo de las plantas medicinales es necesario estudiar las condiciones en las cuales florece la planta en estado salvaje o espontneo y reproducir esas condiciones o mejorarlas. Entre los elementos a considerar en la domesticacin, estn en primera instancia observar como es el comportamiento de la planta en cuestin en su hbitat natural y las condiciones ambientales, as como su fenologa a lo largo de su ciclo vegetativo y en segundo lugar realizar ensayos de propagacin y estudios sobre el manejo del cultivo como son la determinacin de la poca de siembra adecuada, distancia o densidad apropiadas y el momento ptimo de cosecha que permita obtener alta calidad y rentabilidad. Pequeos cambios en la ecologa pueden afectar la produccin de las plantas; as, rboles de caucho crecen espontneamente en la cuenca del Amazonas y en cambio, campos abiertos convertidos en plantaciones cauchferas, han constituido un fracaso (Evans, 2002). 3.1.2. Recoleccin: Las drogas pueden ser recolectadas a partir de plantas espontneas o cultivadas y la labor puede realizarse por personal nativo e inexperto (caso de la ipecacuana, por ejemplo) o por trabajadores expertos y de un modo altamente cientfico cuando se trata de la digital, belladona y quina. No obstante, la recoleccin depende de las caractersticas de cada especie. Se puede hacer de forma manual o mecanizada. La recoleccin manual es mucho mas selectiva y artesanal, pero mas lenta y poco rentable (Evans, 2002).

17

HO

O

CH3

OH

CH3

O

HO

O

CH3

OH

CH3

O

OH

Psicotrina Emetina

Nota 9. La ipecacuana es la raz y rizoma desecados de Cephaelis ipecacuanha o de Cephaelis acuminata (Rubiaceae) y debe de contener un mnimo de 2% de alcaloides solubles en ter. La C. acuminata se exporta desde Colombia, Nicaragua y Costa Rica. La droga se recolecta a partir de plantas espontneas. El recolector, que usa un palo puntiagudo, desentierra la planta y despus de eliminar la mayora de las races la vuelve a enterrar en el lugar donde se encontraba para producir nuevas cosechas. La ipecacuana contiene alcaloides como emetina, cefelina, psicotrina y emetamina derivados de la isoquinolena. La ipecacuana se utiliza como expectorante y emtico y en el tratamiento de la disentera amibiana.

Digitoxigenina Gitoxigenina

Nota 10. La droga de la digital, constituida por las hojas desecadas de Digitalis purprea o Digitalis lanata (Scrophulariaceae), presenta como principales componentes activos los hetersidos cardiatnicos digitoxina y gitoxina, cuyas geninas corresponden a la digitoxigenina y la gitoxigenina, respectivamente. La droga ha de contener no menos del 0.3% de cardenlidos calculados como digitoxina. La recoleccin ha constituido un tema de larga discusin, toda vez que la actividad farmacolgica de las hojas se incrementa durante el da hasta alcanzar un mximo a la cada en la tarde, sin embargo, otras investigaciones establecen que no hay variacin en el contenido de hetersidos totales. Tras la recoleccin, las hojas deben de secarse lo ms rpidamente posible a una temperatura de 60 oC y almacenarse a continuacin en recipientes hermticamente cerrados protegidos de la luz. La humedad no debe de sobrepasar el 6%. Condiciones inadecuadas de conservacin darn lugar a una posterior hidrlisis con prdida completa de actividad. Los preparados de la digital se utilizan principalmente por su accin sobre el msculo cardiaco (Cardioactivos).

N

CH2

N

H3CO

H3CO

CH2CH3

H3CO

HO

N

CH2

N

H3CO

H3CO

CH2CH3

H3CO

H3CO

H

18

N

H3C

O

H CH2OH

O

Nota 11. La sumidadad de belladona est constituida por las hojas desecadas y ramas floridas de la Atropa belladona (Solanaceae), la cual contiene no menos de 0.3% de alcaloides totales expresados como hiosciamina. Se ha afirmado que las hojas alcanzan la mayor riqueza en alcaloides a finales de junio o en julio y parece ser que las plantas cultivadas en lugares soleados producen hojas ms activas que las de umbra. Las hojas que se conservan en estado de desecacin imperfecta se alteran y producen amoniaco, por ello debe de desecarse despus de la recoleccin y almacenarse inmediatamente. Las hojas de la belladona se utilizan principalmente en preparados que se administran por va interna como sedantes o para inhibir las secreciones.

3.1.2.1. Factores ontogensicos: La poca en que se recolecta cada droga tiene generalmente, considerable importancia, puesto que la cantidad y a veces, la naturaleza de los principios activos, no son constantes a la largo del ao. Investigaciones han planteado que el ruibarbo no contiene derivados antraquinnicos en invierno, pero contiene antranoles que con la llegada del tiempo ms clido, se convierten por oxidacin en antraquinonas (Evans, 2002). Ahora bien, la edad de la planta, tiene as mismo, una importancia considerable e influye no solo en la cantidad total de principios activos producidos, sino tambin en las proporciones relativas de los componentes de la mezcla activa. En la tabla 2 se exponen algunos ejemplos de variacin ontognesica, pero estas variaciones pueden existir en cualquier planta. Igualmente existe evidencia que la composicin de un nmero de metabolitos secundarios varia apreciablemente a travs del da y la noche. As, se han reportado variaciones en los alcaloides del opio, en plantas de la familia Solanaceae y en los constituyentes del ergot. En trminos generales, las hojas se recolectan cuando las flores comienzan a abrirse, las flores junto antes de que estn totalmente abiertas y los rganos subterrneos cuando las partes areas se han marchitado por completo. Hojas, flores y frutos no deben de recolectarse cuando estn baados por el roci o la lluvia. Mediante recoleccin manual es difcil en algunas ocasiones, adems de caro obtener hojas, flores y frutos totalmente libres de otras partes de las plantas. En casos como el de la hoja de sen y de la digital, las monografas oficiales permiten la presencia de cierto porcentaje de pednculos o de una cantidad limitada de materias orgnicas extraas. Las cortezas se recolectan generalmente tras un periodo hmedo, pues de esta forma se separan ms fcilmente del leo. Para la recoleccin de gomas, gomorresinas, etc., esta indicado naturalmente, el tiempo seco y ha de cuidarse el excluir, en la medida de lo posible, los restos vegetales.

Hiosciamina (Atropina)

19

Tabla 2. Ejemplos de variacin ontognesica de algunos metabolitos.

Ejemplos Variacin

Esencias de Mentha piperita Proporcin de pulegona relativamente alta en plantas jvenes. Remplazada por mentona y mentol al madurar las hojas.

Alcanfor (Cinnamomun camphora) El alcanfor se acumula en el leo central a medida que el rbol envejece, apto para la recoleccin a los 40 aos.

Hetersidos cardiotnicos de Digitalis purprea

Planta bianual. El primer ao contiene ms principio activo. El contenido hetersido vara con la edad: El purprea glicsido A se forma al final, pero en ocasiones alcanza un mximo constante del 50% de los hetersidos totales.

Sapogeninas esteroideas de la Yuca (Manihot sculenta)

Los grupos hidroxilos de las saponinas esteroideas aisladas decrecen en este orden: planta joven, madura, vieja y florida.

Panax ginseng La raz presenta la mayor cantidad de principio activo a los 30 aos si es silvestre y a los 4-5 aos si es cultivada.

Alcaloides de Papaver somniferum Cpsulas con el mximo contenido en morfina 2 - 3 semanas despus de la floracin (fruto verde). Los alcaloides secundarios (codena, narcotina y papaverina) alcanzan su mximo algo antes.

Vainillina de Vanilla planifolia El mximo en la biosntesis de vainillina se alcanzan 8 meses despus de la polinizacin de la flor.

3.1.3. Conservacin: Los vegetales al ser arrancados de su medio natural, ven alterado su equilibrio metablico y proliferan reacciones y fenmenos que degradan la droga vegetal recolectada. Las causas de alteracin pueden ser internas o externas. Causas de alteracin interna: Principalmente, son las reacciones enzimticas por medio

de las enzimas propias de la planta que catalizan reacciones que llevan a la degradacin de la especie vegetal. Esta actuacin de las enzimas es especialmente activa cuando la droga recolectada posee cantidades de agua superiores al 70 %. Las reacciones enzimticas mas comunes son: hidrlisis de glcidos (hidratos de carbono), de esteres, de hetersidos; oxidaciones; condensaciones y polimerizaciones; isomerizaciones y racemizaciones. Otras causas internas se deben a las auto-oxidaciones (oxidaciones espontneas) y a las reacciones entre diferentes componentes de la planta.

Causas de alteracin externa: El calor, las radiaciones, la humedad, el ataque de parsitos, microorganismos, insectos, entre otros. Todas estas causas potenciales de alteracin deben ser tenidas en cuenta, sobre todo en el proceso de almacenamiento de la muestra.

Hay dos procesos fundamentales para evitar la accin enzimtica, adicionalmente se presentan algunos mtodos de desinfeccin tendientes a la conservacin de las drogas vegetales.

20

3.1.3.1. Inhibicin enzimtica: Es un proceso reversible que consiste bsicamente en eliminar el agua de la especie hasta valores inferiores al 10 %. El principal responsable de la alteracin de las plantas, una vez recolectadas, es la elevada presencia de agua (hasta un 70 % en las partes ms carnosas y en menor cantidad en partes ms secas). Al descender la cantidad de agua, las enzimas detienen su actividad, quedan inhibidas y la planta se conserva. Al tratar la droga conservada con agua, las enzimas pueden recuperar su actividad, por lo que es un proceso reversible. Los procedimientos utilizados para eliminar el agua son: Desecacin natural: Es el procedimiento mas lento y econmico, pero generalmente

menos efectivo. Tenemos la desecacin al aire libre y al sol, la desecacin al aire libre y a la sombra.

Desecacin artificial: El secado con calor artificial es generalmente ms adecuado ya que permite un control de la temperatura, de la humedad ambiental y del tiempo que dura la operacin. Tenemos los tneles de secado, las torres de secado, las estufas al vaco, la radiacin infrarroja.

Liofilizacin o criodesecacin al vaci: Es el mtodo que ms reduce la cantidad de agua de una droga. Consiste en congelar rpidamente la droga a temperaturas muy bajas, entre -40 oC y -80 oC, y luego sublimar el agua aplicando vaci y calentando. El agua pasa directamente del slido a vapor, y la droga queda con una cantidad de agua muy baja y adquiere una consistencia esponjosa.

Cuando es necesario estimular la accin enzimtica, la desecacin debe ser lenta a temperaturas moderadas. Ejemplos de esto se encontrarn en las monografas sobre los frutos de vainillina y raz de genciana. Si conviene evitar la accin enzimtica, la desecacin debe iniciarse lo ms pronto posible. Las drogas que contienen esencias tienden a perder su aroma si no se desecan o no se destila la esencia inmediatamente. Todas las drogas hmedas estn expuestas al desarrollo de mohos. Por estas razones, los aparatos de desecacin y los alambiques deben situarse lo ms cerca posible de los lugares de crecimiento de las plantas. Esto supone adems la ventaja de reducir mucho los gastos de transporte, pues numerosas drogas contienen en fresco una considerable cantidad de agua (60-90%). La duracin del proceso de desecacin vara desde unas pocas horas hasta muchas semanas. En climas adecuados, la desecacin al aire libre se emplea para el clavo, el cardamomo y la canela. La desecacin por medio de calor artificial es ms rpida que la realizada al aire libre y suele ser necesaria en regiones tropicales en donde la humedad es muy elevada. La desecacin rpida contribuye a que las flores y hojas conserven su color y las drogas aromticas su aroma, pero la temperatura empleada en cada caso ha de ajustarse en funcin de los componentes y la naturaleza fsica de la droga. Como regla general, las hojas y flores deben secarse entre 20-40 oC y las cortezas y races entre 30-65 oC. En nuestro medio, los productores generalmente disponen de marquesinas para el secado de sus productos, pero esta tcnica puede implicar varios riesgos para la calidad de las drogas, entre los que se destacan: el secado no uniforme, la contaminacin cruzada, as como a altas posibilidades de descomposicin del producto por el largo tiempo de residencia.

21

Nota 12. La vainilla est constituida por los frutos inmaduros, cuidadosamente curados y totalmente desarrollados de Vanilla fragans y otras especies del gnero Vanilla (Orchidaceae). La vainilla verde contiene hetersidos, principalmente glucovanillina (vallinsido) y alcohol glucovanllico. Durante el curado estos compuestos sufren oxidacin e hidrlisis enzimtica, que se registran en todas las partes de la planta. El alcohol glucovanllico da por hidrlisis, glucosa y alcohol vanllico. Este compuesto es a continuacin convertido por oxidacin en aldehdo vanllico (vainillina). La glucovanillina, como su nombre lo indica, da por hidrlisis glucosa y vainillina. Los frutos de vainilla son muy utilizados en confitera y perfumera.

Nota 13. La genciana est constituida por los rizomas y races fermentados y desecados de la genciana amarilla, Genciana lutea (Gencianaceae). El secoiridoide genciopicrsido, principal componente (tambin denominado genciopicrina y gencioamarina) se encuentra aproximadamente en la proporcin de 2% y por hidrlisis da una lactona (genciogenina) y glucosa. Durante la fermentacin y desecacin de la raz de genciana, dicho principio se descompone. La genciana es utilizada como tnico amargo.

3.1.3.2. Inactivacin enzimtica: Es un proceso irreversible que consiste en la destruccin de enzimas que pierden as su capacidad catalizadora y al inactivarse no progresa la degradacin de la droga. Tambin recibe el nombre de estabilizacin de una droga. Hay varios mtodos para inactivar las enzimas: Con alcoholes a ebullicin: es un mtodo que esta claramente en desuso ya que muchos

principios activos se solubilizan en el alcohol, lo cual destruye la droga. sta se sumerge solo unos instantes en alcohol hirviendo.

Con vapores lquidos: Por ejemplo con vapor de agua, se introducen las drogas,

OH

OCH3

H O

Vainillina

O O

O

O-Glu

Genciopicrsido

22

colocadas en bandejas dentro de un autoclave a 100-120 oC. La temperatura necesaria en vegetales es superior a la requerida para estabilizar otros materiales, donde suelen bastar unos 60 oC.

Con vapores alcohlicos, el cual es un mtodo muy utilizado en la industria, permite trabajar a temperaturas ms bajas que cuando se trabaja con vapor de agua. Se hace incidir sobre la droga fra el vapor alcohlico caliente, que luego se recicla.

Con calor seco, se introduce la droga en estufas a alta temperatura (800 oC) durante unos instantes. Se utiliza en casos muy concretos ya que este tratamiento puede alterar los principios activos.

3.1.3.3. Mtodos de desinfeccin: Muchas drogas deben de ser sometidas a un tratamiento especfico para evitar la proliferacin de microorganismos, insectos y otras especies animales. Los tratamientos ms frecuentes son: Tratamiento con dixido de carbono (CO2) a presin. Irradiacin de la droga con radiacin . Tratamiento con xido de etileno (C2H4O): actualmente esta prohibido el uso de este

producto debido a su elevada toxicidad y alta reactividad. Existe la posibilidad de reaccionar con muchos metabolitos presentes en la droga, alterndolos.

El tratamiento con CO2 a presin y radicaciones tiene un efecto desinfectante, mientras que el tratamiento con C2H4O es desinfectante y esterilizante pero txico. 3.1.4. Almacenamiento: El almacenamiento o conservacin de los drogas, a gran escala, constituye una considerable empresa. Excepto en algunos casos, como la cscara sagrada, el almacenamiento prolongado, aunque con frecuencia es inevitable, resulta perjudicial. Ciertas drogas como el camo ndico se deterioran incluso cuando se ha almacenado cuidadosamente. Las drogas almacenadas en sacos, cajones de madera, cajas de cartn y bolsas de papel absorben aproximadamente de 10 a 12% o ms de humedad. La farmacopea europea seala el contenido de humedad permisible para la fcula, la goma arbiga y otras drogas. Algunas drogas como la digital no deben nunca tomar humedad del aire pues pierde una parte considerable de su actividad. Deben de ponerse en un envase hermtico con un deshidratante (Evans, 2002). Para grandes cantidades pueden emplearse cajones con cal viva en el fondo y una rejilla o arpillera para separar la droga de la cal. Los recipientes ms adecuados para el almacenamiento suelen ser los recipientes metlicos, pero tambin los de vidrios, los cuales son ms utilizados. Los recipientes de madera, tela o plstico no son recomendables porque suelen ser relativamente permeables al aire y a los agentes externos. Las esencias deben de conservarse en envases hermticos totalmente llenos y en un lugar fri y oscuro. Observaciones similares son aplicables a los aceites fijos, especialmente al aceite de hgado de bacalao, en este ltimo caso, el aire del recipiente se reemplaza por un gas inerte. Las preparaciones farmacuticas de Digitalis purprea y Digitales lanata deben estar en recipientes hermticamente cerrados protegidos de la luz, el contenido de humedad no debe de sobrepasar el 6% para as evitar la prdida de principios

23

O O OH

CH2R

O

CH2OH

OH

HO

HO

O

CH2OH

HO

OH

HO

10

activos. Otro ejemplo relacionado con cuidados en la presentacin farmacutica es con relacin a la pilocarpina, la cual se puede convertir en un ismero denominado isopilocarpina con prdida potencial de la actividad.

Nota 14. La cscara sagrada oficial es la corteza desecada del Rhamnus purshianus. Debe ser almacenada al menos durante un ao antes a su utilizacin, ya no lo exige la BP, pero su valor medicinal y su precio tienden a aumentar hasta que tiene unos 4 aos. Se ha observado desde hace tiempo que la cscara sagrada almacenada durante un ao como mnimo, da preparaciones galnicas mejor toleradas y tan eficaces como las preparadas con corteza recin recolectada. Es de suponer que esto se debe a hidrlisis o a otros cambios durante el almacenamiento. Contiene 4 hetersidos primarios o cascarsidos con enlaces O- y C-glucosdicos entre otros compuestos, los cuales son responsables de la actividad laxante y purgante.

Las condiciones de almacenamiento de las drogas as como todos los tratamientos anteriores y posteriores, dependen de las caractersticas propias de cada especie y de la parte de la planta utilizada, sin embargo, existen condiciones generales de almacenamiento de las drogas vegetales que se enuncian a continuacin: Almacenar en lugar fresco: La temperatura es un factor importante en la conservacin

de la droga, ya que el calor produce perdida de los principios activos, sobre todo de las esencias, y favorece la alteracin de las drogas (proliferacin de hongos, mohos).

Almacenar en lugar seco ya que la presencia de humedad excesiva favorece la hidrlisis y degradacin de la droga en general.

Preservar de la luz, principalmente de la luz ultravioleta que cataliza muchos procesos reactivos en la planta y acelera su degradacin. La luz provoca la decoloracin de la mayora de las drogas.

Aislar de la atmsfera, porque el contacto con el aire facilita la oxidacin de los principios activos, acelera el enranciamiento de las grasas y facilita la llegada de parsitos, mohos, roedores, insectos, arcnidos, entre otros.

Cascarsidos de Rhamnus purshianus Cascarsido A = 10 R = OH Cascarsido B = 10 R = OH Cascarsido C = 10 R = H Cascarsido D = 10 R = H

24

O N

NCH3

O

H3C

O N

NCH3

O

OH

Vitamina A Colecalciferol

Nota 15. El aceite de hgado de bacalao es un aceite fijo obtenido del hgado fresco del bacalao, Gadus morrhua, que bajo ciertas condiciones, da un aceite de sabor tolerable conteniendo una adecuada proporcin de vitaminas. Las propiedades medicinales de este aceite se deben principalmente a la vitamina A y a vitaminas del grupo D. La actividad principal, antirraqutica, parece deberse a la vitamina D3 (Colecalciferol). El aceite est formado por glicridos de cidos insaturados (un 85%) y saturados (alrededor de 15%). El aceite debe de conservarse en frascos bien llenos y hermticos, protegidos de la luz y en lugar fresco para evitar la oxidacin de vitaminas y glicridos.

Pilocarpina Pilosina Nota 16. El nombre de jaborandi se aplica en la actualidad a los foliolos de diversas especies de Pilocarpus (Rutaceae), gnero de rboles ampliamente representados en Sudamrica. Las hojas contienen alrededor del 0.7-0.8% de los alcaloides pilocarpina, isopilocarpina, pilosina, entre otros. La pilocarpina, lactona del cido pilocrpico, contiene un ncleo glioxalina y con el calor o los lcalis se convierten en un ismero isopilocarpina. Esta se encuentra en pequea cantidad en la hoja pero se forma mayor cantidad durante los procesos de extraccin. Las hojas desecadas pierden pronto su actividad por almacenamiento. Las sales de pilocarpina se utilizan en la prctica oftalmolgica y producen contracciones de la pupila, accin antagnica a la que posee la atropina. En el comienzo del glaucoma sirve para incrementar la irrigacin del ojo y disminuir la presin.

Las drogas no se pueden conservar indefinidamente y se debe de controlar el tiempo de

almacenamiento, que es variable segn las caractersticas de las mismas, pero que en general no sobrepasa un ao de conservacin. Si son cortezas tres o cuatro aos, las races se pueden guardar 2-3 aos y las que tienen sustancias voltiles se pueden almacenar generalmente menos de 1 ao. Las drogas aromticas deberan ser anuales. Para el almacenamiento de las drogas desecadas se prefieren cajas metlicas a las de plstico. Solo en casos muy concretos se recomienda envejecer la droga porque aumenta su calidad, por ejemplo, en la frngula y en el caso visto de la cscara sagrada.

CH2OH

HO

25

El aspecto de la droga (entera, fraccionada, pulverizada) tambin condiciona el tiempo de almacenamiento. No se debera almacenar una droga pulverizada ya que triturada ofrece una gran superficie de contacto con el medio exterior, lo cual facilita su degradacin.

3.2. Etnofarmacologa En muchas regiones del mundo, las plantas utilizadas han sido registradas adecuadamente, sin embargo en otras regiones, por ejemplo en Sudamrica, con su vasta flora de plantas potencialmente tiles, el arte de la medicina tradicional entre grupos aborgenes esta en rpido declive, debido al cambio de vida de dichos pueblos. Los investigadores-etnobotnicos se encuentran entonces librando una batalla contra el tiempo para recopilar la informacin antes de que se pierda con las actuales generaciones, con ello, realizar un posible atajo para llegar a algunas plantas tiles medicinalmente. Siguiendo esta metodologa, la seleccin de especies vegetales para la investigacin se realiza con criterios etnofarmacolgicos, entendindose por etnofarmacologa el rea de investigacin multidisciplinaria/transdisciplinaria concerniente con la observacin, descripcin, e investigacin experimental de las drogas indgenas/campesinas y sus actividades biolgicas (referenciado en: Heinrich et al., 2009). En el criterio etnofarmacolgico, la investigacin esta direccionada por el conocimiento del uso medicinal de los productos derivados de una planta particular (y en menor grado de un hongo o un animal) por un pueblo indgena o campesino. En este caso, la observacin del uso de una planta, generalmente realizada por un observador entrenado (etnofarmaclogo), permite la coleccin del material vegetal y una subsecuente determinacin de la actividad biolgica. Adems, en los estudios etnofarmacolgicos de campo es importante tener en cuenta tambin los requisitos conceptuales bsicos y estndares metodolgicos mnimos (es decir, botnicos, antropolgicos, etnomdicos), as como las formas de cmo cuantificar la informacin etnofarmacolgica (Heinrich et al., 2009). Un examen de las plantas, o de los frmacos derivados de ellas, que son incluidas en las farmacopeas occidentales, muestra que algunas corresponden a plantas utilizadas desde las eras griegas y romanas (digitales por ejemplo), las cuales fueron introducidas hace bastante tiempo como consecuencia precisamente de los estudios etnofarmacolgicos. Bajo esta categora se pueden mencionar otros ejemplos, no tan antiguos, de drogas farmacolgicamente activas como la ipecacuana, la cual se aadi como resultado del incremento de los viajes y de la expansin colonial. Un estudio sobre el impacto de los estudios etnofarmacolgicos en el proceso del descubrimiento y desarrollo de frmacos, encontr que de 122 compuestos derivados de plantas y utilizados como medicamentos en los pases que acogen los Centros de Medicina Tradicional de la OMS, el 80% fueron usados para el mismo propsito etnomdico o relacionado con este, derivndose de tan slo 94 especies de plantas (Cragg & Newman, 2013; Farnsworth et al., 1985). Algunos ejemplos relevantes son kellina, de Ammi visnaga, la cual llev al desarrollo de la cromolina (en forma de cromoglicato de sodio) como un broncodilatador; galegina, de Galega officinalis, que fue el modelo para la sntesis de metformina y otros frmacos antidiabticos de tipo bisguanidina, y la papaverina de Papaver somniferum que constituy

26

O

HO

HO

NCH3H

O

H3CO

HO

NCH3H

la base para el verapamilo utilizado en el tratamiento de la hipertensin (Fabricant, N.R. Farnsworth, 2001). Esta ltima planta es ms conocida por ser la fuente de los analgsicos morfina y codena, sin embargo, probablemente el mejor ejemplo del papel de la etnofarmacologa para guiar el descubrimiento y desarrollo de frmacos es el de los medicamentos contra la malaria, en especial la quinina y la artemisinina (Cragg & Newman, 2013). Otros criterios de seleccin del material vegetal pueden ser al azar, o tambin utilizando criterios quimiotaxonmicos. En este ltimo, el conocimiento de un grupo particular de plantas conteniendo una cierta clase de productos naturales puede ser utilizado para predecir plantas taxonmicamente relacionadas, las cuales pueden contener compuestos estructuralmente similares. Este criterio es bastante utilizado cuando la qumica y la actividad biolgica de un compuesto son conocidas, y se requieren compuestos con similar estructura qumica para el desarrollo de ensayos biolgicos. El criterio aleatorio o al azar se utiliza con plantas a la cuales no se les conoce su qumica o actividad biolgica pero que son disponibles y abundantes en una determinada rea. Morfina Codena

Nota 17. El opio es el ltex, obtenido por incisiones, de las cpsulas inmaduras del Papaver somniferum (Papaveraceae) y desecado conjuntamente por evaporacin espontnea y calor artificial. Se elabora en masas de formas irregulares. El opio puro contiene no menos del 9.5% de morfina. El opio de la India constituye la nica fuente legal de la droga que se dispone. Sin embargo, en diversos pases crecen cantidades considerables de adormideras para la extraccin de alcaloides y produccin de semillas. El opio y la morfina son sumamente utilizados para suprimir el dolor y son estimables como hipnticos. La codena, otro alcaloide del opio, es menos sedante que la morfina y es til para la supresin de la tos.

El abordaje etnofarmacolgico, no obstante, ha sido el ms utilizado por la mayora de los investigadores. Es as como se ha reportado que, en cuanto son necesarias 22.900 sustancias sintetizadas para poner un medicamento en el mercado, la relacin disminuye de 400:1 cuando la investigacin farmacolgica se lleva a cabo teniendo como base las indicaciones etnofarmacolgicas. El abordaje etnofarmacolgico tambin es controvertido por algunos autores, quienes defienden la investigacin sistemtica basada en los criterios quimiotaxonmicos (Sharapin, 2000). En las investigaciones actuales sobre nuevos frmacos que posean actividad antitumoral o hipotensora por ejemplo, las plantas implicadas salvo algunas de las ms tradicionales, con frecuencia no poseen indicaciones

27

inmediatas de su actividad farmacolgica. En consecuencia, los investigadores se enfrentan al problema de realizar una investigacin sistemtica entre miles de especies aun no estudiadas.

28

4. OBTENCIN DE EXTRACTOS Y PRINCIPIOS ACTIVOS Es necesario el conocimiento de diferentes tcnicas y de fuentes potenciales para la obtencin de extractos o de principios activos a partir de una droga o de un precursor de origen natural, entre estos tenemos: 4.1. Mtodos extractivos a partir de la droga: 4.1.1. Procesos de extraccin: Se parte de la droga y se realiza un proceso extractivo para aislar los principios activos directamente a partir de las drogas. Entre los mtodos extractivos se encuentran: 4.1.1.1. Extraccin mecnica: Permite obtener los principios activos disueltos en los fluidos propios de la planta, los cuales una vez extrados se denominan jugo. La extraccin mecnica se puede realizar por expresin, la cual consiste en ejercer una presin sobre la droga, por enfloracin (utilizacin de grasas con con calor), o mediante incisiones por las que fluyen los fluidos de la planta. 4.1.1.2. Destilacin: Es una tcnica que se basa en la diferente volatilidad de los componentes de la droga, lo cual permite la separacin de componentes voltiles de otros que son menos o nada voltiles. Se suelen hacer destilaciones por arrastre de vapor o de hidrodestilaciones que facilitan la extraccin de los principios activos voltiles. La destilacin permite obtener, por ejemplo, las esencias de las drogas. Es un mtodo en el que se utiliza una fuente de calor, por lo que solo es aplicable a principios activos termoestables (figura 3).

Figura 3. Aparato de destilacin.

Droga que se destila

Entrada de agua

Termmetro

Matraz receptor

Salida de agua

29

4.1.1.3. Extraccin con fluidos en condiciones supercrticas: Se opera con dispositivos especiales donde es posible controlar la presin (P) y la temperatura (T) y se trabaja a P y T superiores a las condiciones supercrticas. Los gases ms utilizados son el dixido de carbono y el butano, si bien la extraccin con butano es bastante peligrosa, ya que es un gas muy inflamable. La extraccin con fluidos supercrticos suele ser muy selectiva, adems es relativamente sencillo eliminar el gas extractor, pero resulta costosa y en ocasiones, es difcil encontrar las condiciones supercrticas ptimas. 4.1.1.4. Extraccin con solventes: Consiste colocar en contacto la droga con un solvente capaz de solubilizar los principios activos. Los principios activos deben de pasar de la droga al solvente de manera que se obtenga un extracto lquido. Posteriormente dicho extracto se puede concentrar eliminando el disolvente. La extraccin con solventes es uno de los mtodos que se emplea con ms frecuencia para la obtencin de principios activos. Para que la extraccin con solventes se lleve a cabo correctamente hay que tener en cuenta diversos factores: Caractersticas de la droga: Se debe de trabajar con drogas desecadas y con un grado

de divisin adecuado (mayor en drogas duras como las cortezas y menor en drogas blandas como flores y hojas) para facilitar el mximo contacto entre los principios activos y el disolvente.

Naturaleza del solvente: Principalmente se utilizan en las extracciones el agua y las mezclas hidroalcohlicas (agua y alcohol etlico) en proporcin variable. Tambin es posible utilizar otros solventes orgnicos como acetona, ter etlico, hexano, propilenglicol (muy usado en cosmtica), entre otros. El agua es un buen solvente de muchos principios activos de las drogas, pero por esta misma razn, resulta generalmente poco selectivo. Adems muchos principios activos se hidrolizan en agua. Por otra parte, los extractos acuosos tienen una estabilidad poco duradera una vez preparados y deben de ser obtenidos para su utilizacin en un periodo de tiempo relativamente corto. La utilizacin de mezclas variables de agua y alcohol permite seleccionar las sustancias sin inters farmacolgico as como separar los principios activos entre s.

Temperatura: El aumento de la temperatura favorece la extraccin de principios activos porque aumenta su solubilidad en los solventes utilizados, pero a su vez, puede favorecer la degradacin de dichos compuestos, por lo que es necesario controlarla para obtener una mxima extraccin sin consecuencias indeseables. En ningn caso se pueden utilizar altas temperaturas para extraer principios activos termolbiles.

Tiempo de contacto entre la droga y el solvente: Depende de las caractersticas de la droga (dureza, grado de divisin) y de la naturaleza de los principios activos (voltiles, hidrolizables, oxidables, entre otros).

Control de la difusin celular: Una correcta difusin se consigue cuando la droga ofrece un grado de difusin adecuado (mayor superficie de difusin) y cuando se renueva constantemente el solvente utilizado en las extracciones. Al renovar el solvente se mantiene una diferencia de concentracin de principios activos entre la droga y el solvente utilizado en la extraccin.

30

4.1.2. Tipos de extracciones: Los diferentes tipos de extracciones se pueden englobar en dos grupos. 4.1.2.1. Extraccin discontinua o simultnea: Se sumerge la droga en el solvente, por lo que la totalidad de la droga contacta con el solvente utilizado para la extraccin y la difusin de los principios activos se producir en todas las direcciones hasta alcanzar el equilibrio. La extraccin discontinua incluye varios mtodos de extraccin atendiendo a la temperatura, tiempo y solventes utilizados: Extracciones discontinuas.

Temperatura Tiempo Solvente

Maceracin T ambiente Horas-das Agua Mezclas hidroalcohlicas Glicerina

Digestin T > ambiente Horas-das Agua Mezclas hidroalcohlicas Glicerina

Infusin T prxima a ebullicin T menos

1-2 minutos Hasta 30 minutos

Agua

Decoccin T de ebullicin

15-30 minutos Agua

4.1.2.2. Extraccin continua o progresiva: El solvente utilizado para la extraccin se va renovando y acta en una sola direccin. Son mtodos que consisten en poner en contacto la droga con el solvente adecuado y mantener en todo momento el desequilibrio entre la concentracin de principio activo en la droga y en el solvente para que se produzca la difusin celular. Mediante estos procedimientos se puede llegar a la extraccin prcticamente completa de los principios activos de las drogas. Se utilizan varios mtodos de extraccin continua: Extracciones continuas.

Temperatura Tiempo Solvente

Percolacin T ambiente Variable Variados Soxhlet T de ebullicin Variable Solventes orgnicos 4.1.3. Concentracin de lquidos extractivos: Los lquidos extractivos que se obtienen en la mayora de los casos se concentran eliminando parcial o totalmente el solvente mediante los dos mtodos siguientes: Al vaco: Utilizando un rotavapor, se trabaja a temperaturas inferiores a 40 oC y en

ausencia de oxgeno. Se aplica para concentrar lquidos extractivos obtenidos con solventes orgnicos y mezclas hidroalcohlicas.

Liofilizacin: Consiste en eliminar el solvente mediante congelacin a baja temperatura, seguido de una sublimacin del solvente, que pasa directamente del

31

estado solido a vapor. Este mtodo se aplica principalmente en el caso de lquidos extractivos acuosos.

Se puede distinguir distintos tipos de extractos segn la concentracin de principio activo respecto a la droga original y segn su consistencia. 4.1.3.1. Extractos fluidos: El solvente se ha evaporado en el rotavapor hasta conseguir una concentracin de principio activo similar a la concentracin de principio activo en la droga original. Tienen consistencia liquida y se obtienen generalmente por maceracin o percolacin. El solvente suele ser agua o mezclas hidroalcohlicas. Tambin pueden obtenerse por disolucin de extractos secos. Los extractos fluidos se alteran fcilmente en contacto con la luz y el aire. Son muy utilizados para obtener formas liquidas (jarabes, pociones, gotas, entre otras) ya que se manipulan y dosifican con facilidad. 4.1.3.2. Extractos blandos: poseen una concentracin de principio activo superior a la de la droga original y tienen consistencia semislida. El solvente suele ser agua o mezclas hidroalcohlicas. Los extractos blandos son poco estables y resultan difciles de manipular, por lo que prcticamente no se utilizan. 4.1.3.3. Extractos secos: Se obtienen por evaporacin total del solvente y tienen una consistencia de polvo. Presentan una concentracin muy superior de principio activo que la droga original. Son preparados bastante estables (aunque en muchas ocasiones resultan higroscpicos) y de fcil manipulacin que se pueden utilizar para preparar tinturas, extractos fluidos, etc. Actualmente es posible obtener extractos secos nebulizados todava ms estables que los extractos secos tradicionales, sobretodo porque son menos higroscpicos. 4.1.3.4. Crioextractos: Se obtienen de la droga fresca congelada, de la que se extraen los principios activos mediante nitrgeno lquido y luego se aade alcohol etlico. Los crioextractos resultan muy caros pero son muy tiles para la extraccin de protenas y enzimas de ciertas especies. 4.2. Las fuentes terrestres y el mundo marino: Tradicionalmente la farmacognosia se ha centrado en las plantas y ha prestado relativamente poca atencin a las dems fuentes de drogas (Verpoorte, 2000). As, el mundo terrestre es el que ms participacin tiene, el reino vegetal ms que el animal. Por su relativamente fcil recoleccin y su capacidad para el desarrollo sustentable, las plantas superiores ocupan un lugar destacado entre las fuentes renovables de productos naturales (Monguelli & Pomilio, 2002). Se estima que el nmero de especies de plantas con flores est situado entre 350.000 y 400.000, distribuidas entre unas 300 familias y 10.500 gneros. Pese a la rpida expansin de la literatura fitoqumica, solo un pequeo tanto por ciento de la totalidad de las especies se ha estudiado y queda, por tanto, un amplio campo de investigacin futura. Si analizamos las fuentes naturales que han dado lugar a nuevos principios activos utilizados para el tratamiento de enfermedades infecciosas, podemos

32

observar que los productos naturales juegan un papel significante en los procesos de descubrimiento y desarrollo de estos nuevos medicamentos. De los 1.010 productos aprobados entre 1981-2006, el 44 % corresponden a productos de origen natural o derivados de alguna forma a partir de ellos, sin embargo, entre el 62-67 % de los medicamentos antibacterianos o anticancergenos se derivaron, igualmente, a partir de sustancias de origen natural (Newman & Cragg, 2007). Por su parte el mundo marino constituye otra fuente de posibles sustancias con inters farmacutico. Al igual que ocurri con los organismos vivos terrestres, el inters bioqumico por los animales y organismos marinos est en progreso en cuanto al estudio sistemtico de todos los grupos y sus componentes, a fin de aprovechar los que son farmacuticamente importantes. As existe en la actualidad considerable bibliografa respecto a terpenoides, polisacridos, lpidos, compuestos fenlicos y nitrogenados, entre otros, relacionados con organismos y microorganismos marinos (Dewapriya & Kim; 2014; Gerwick & Moore, 2012; Harnedy & FitzGerald, 2012; Li et al., 2011; Ngo & Kim, 2013; Pandey, 2012; Subramani & Aalbersberg, 2012). Numerosas investigaciones se encuentran en fase de laboratorio, o en estudios preclnicos y clnicos, sin embargo, los organismos marinos plantean un problema de recoleccin respecto al abastecimiento constante de material. A pesar que la obtencin de materias primas sea dificultosa, la historia ha demostrado que numerosas sustancias provenientes de fuentes marinas se han utilizado comercialmente: agar, cido algnico, carragenano, sulfato de protamina, esperma de ballena y aceites de hgado de bacalao y de halibut, entre otras. Entre los ejemplos de productos bioactivos de origen marino tenemos (Evans, 2002): Antibiticos: Diversidad de bacterias y hongos se encuentran especialmente cerca de

la costa y muchas de estas especies han mostrado ser productores de principios antibacterianos y antivirales. El potencial farmacolgico de esta fuente es enorme ya que se dispone de miles de microorganismos y puede mencionarse por ejemplo el hongo Cephalosporium acremonium como fuente de cefalosporina C.

Cefalosporina C Antihelmnticos: La alga roja Digenea simplex es una especie utilizada como

antihelmntico en la medicina popular de Japn. Junto a otros compuestos similares, esta actividad se asigna a un cido -kanico. Es activo frente a gusanos parsitos nematelmintos, triquina y solitaria.

N

S

COOH

CH2OCOCH3O

NH

O

HOOC

NH2

33

SS

NH3C CH3

cido -kanico

Insecticidas: Desde hace mucho tiempo se conoce que el anlido marino Lumbriconeris heteropoda, comnmente utilizado como cebo para peces, es txico para algunos insectos. De este gusano se aisl la nereistoxina, la cual posee propiedades frente a insectos siendo txico adems para peces y mamferos a travs de su interferencia con el sistema nervioso y el corazn. Los estudios sobre este compuesto han llevado a la introduccin del pesticida sinttico Padan.

Nereistoxina 4.3. Plantas medicinales empleadas para obtener principios activos por semisntesis: Es bien conocido que las plantas medicinales constituyen una fuente inagotable de principios activos que en algunos casos son extrados directamente para su empleo en teraputica y en otros sirven de inspiracin para la obtencin por sntesis de frmacos anlogos. Atendiendo a esta segunda posibilidad, hemos asistido a lo largo de las ltimas dcadas al desarrollo de un elevado nmero de frmacos a los que, de forma racional, se les han introducido modificaciones estructurales para mejorar o diversificar sus propiedades. En muchos casos, los principios activos obtenidos de las plantas son susceptibles de ser modificados qumicamente para mejorar su comportamiento, unas veces se introduce un radical que, al cambiar sus propiedades fsico-qumicas, modifica la cintica en sentido favorable para lograr una distribucin selectiva o bien una semivida ms prolongada del compuesto inicial, proporcionando un mayor confort teraputico. En otros casos se persigue intensificar su actividad o buscar una mayor especificidad de actuacin, evitando as reacciones adversas. Normalmente estos procesos de semisntesis se llevan a cabo a partir de la base molecular de principios activos naturales cuya sntesis es complicada o poco rentable, a la que se le practican las modificaciones previstas que conduzcan a la obtencin de la molcula deseada. En un principio las modificaciones comprendan un simple cambio estructural de un grupo funcional secundario hasta cambios ms profundos como, por ejemplo, la alteracin estereoqumica de algn centro quiral de la molcula original. Pero en los

NH

COOH

COOH

34

ltimos aos, el acceso al descubrimiento de nuevas sustancias activas a partir de productos naturales ha cobrado una amplia dimensin gracias a la introduccin de nuevas tecnologas. As, los avances en la qumica de sntesis permiten disponer de frmacos en cantidades prcticamente ilimitadas, con una actividad farmacolgica semejante a la del producto que se pretende suplir. Este es el caso de las hormonas esterodicas y de los corticosteriores en general. Para abordar el desarrollo del tema, se adoptara una clasificacin basada en la estructura qumica de los productos naturales utilizados como precursores. De este modo tenemos: 4.3.1. Alcaloides: Los alcaloides forman un grupo de productos naturales particularmente interesante por la intensidad de los efectos que producen y porque constituyen la materia prima para la obtencin de un buen nmero de principios activos que se emplean actualmente en teraputica. Desde el punto de vista semisinttico, desempean un valioso papel en la obtencin de frmacos indicados en el tratamiento de procesos neoplsicos. 4.3.1.1. Alcaloides de las vincas: Investigaciones llevadas a cabo durante los aos 60 mostraron la actividad citosttica de extractos obtenidos de las hojas de la vinca de Madagascar (Catharanthus roseus G. Don). Posteriormente se caracteriz la presencia de un alcaloide indlico dimrico (C40), la vincaleucoblastina (vinblastina) que presentaba unos ciclos tridimensionales muy complejos. Seguidamente se inicio la investigacin de otros alcaloides presentes en la planta, como la vincristina. Las perspectivas clnicas que ofrecan estos frmacos eran excelentes, pero se tropezaban con el inconveniente de su escasa presencia en la planta, a lo que se aada un complicado proceso de extraccin, con numerosos fraccionamientos cromatogrficos. Sin embargo, las tcnicas de laboratorio permitieron obtener a partir de vinblastina los derivados semisintticos vindesina y vinorelbina, y la posibilidad de convertir la vinblastina en vincristina, lo que optimiza claramente el rendimiento, dado que el alcaloide que se encuentra en mayor proporcin en la planta es vinblastina. La conversin de esta ltima en vincristina se realiza por N-desmetilacin mediante mtodos microbiolgicos (Streptomyces albogriseolus) y posterior oxidacin controlada con cido crmico. La vinorelbina se obtiene a partir de la anhidrovinblastina por eliminacin de un grupo metileno a este nivel (Figura 4). Tiene la ventaja de producir menos efectos neurotxicos que los alcaloides naturales. Recordemos que la vinblastina est indicada fundamentalmente en la enfermedad de Hodgkin, en distintos tipos de linfomas, y en sarcoma de Kaposi. Las indicaciones de la vincristina se dirigen ms hacia la leucemia aguda, el linfoma maligno no hodgkiano, y en diferentes regmenes poliquimioteraputicos. En cuanto a la vindesina, sus indicaciones principales son el cncer de mama, el esofgico de clulas escamosas y distintos tipos de leucemias, mientras que lo vinorelbina apunta hacia el carcinoma pulmonar y el carcinoma de mama avanzado.

35

NH

N

N

N

H3CO

R

OCOCH3

H3CO2C

OHH3CO3CH

Vind

Anhidrovinblastina(Vind =vindolina)

NH

N

H3CO2CVind

RCO3H(CF3CO)2O

OCOCF3+

NH

N

H3CO2CVind

+

+NH

N

H3CO2CVind

OHOH

H3C

H3C

H3C H3C

NH

HN

H3CO2CVind H3C

NH

N

H3CO2CH3C

+

Vinorelbina

Figura 4. Conversin de anhidrovinblastina en vinorelbina. 4.3.1.2. Alcaloides de Camptotheca acuminata: La camptotecina es un alcaloide que se encuentra presente en los tallos y en la corteza de un rbol del suroeste de China denominado Camptotheca acuminata Derosne (Nyssaceae). A partir de este frmaco se han obtenido compuestos como