UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓNFACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

SUBDIRECCCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO

ANTEPROYECTO DE TESIS

Anteproyecto de tesis que presenta el Mvz Marco Antonio Flores García como requisito para obtener el grado de Doctorado con acentuación en Química de Productos Naturales

TEMA:

Busqueda de actividad anticancerígena y citotoxicidad de la O-Naftoquinona obtenida de la corteza del árbol “Tabebuia Impetiginosa” de la familia Bigoniaceae.

DIRECTOR: María Julia Verde Star

TESISTA: Marco Antonio Flores García

FECHA DE INICIO: Junio del 2012

DURACIÓN PROBABLE: 3 años

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RESUMEN.

Los productos naturales han sido de gran utilidad para la obtención de fármacos. Basta recordar a la quinina, los opiáceos y los digitálicos, entre otros. En 1962, investigadores de la Universidad de Pernambuco, Brasil, aislaron varias o-naftoquinonas de la corteza del lapacho (Tabebuia avellanedae), entre ellas, la ß-lapachona (ß-lap-dihidro-2-dimetil-2H-nafto-piran-diona). En esa molécula, los grupos carbonilos vecinos configuran una estructura electrónica que facilitan reacciones redox, generadoras de radicales libres. Por su estructura, ß-lap se diferencia del lapachol, una conocida especie química del mismo origen. Algunas propiedades de ß-lap llamaron la atención de sus descubridores en especial, su capacidad para inhibir el crecimiento de tumores in vivo, como el sarcoma de Yoshida y el carcinoma de Walker y también, para inhibir el crecimiento de bacterias y tripanosomátidos, en particular del Trypanosoma cruzi. El efecto de ß-lap resultó específico pues su isómero, la p-quinona a-lapachona, fue mucho menos activo.

Investigaciones posteriores en la Universidad Federal de Río de Janeiro y en la Facultad de Medicina de la Universidad de Buenos Aires confirmaron la citotoxicidad de ß-lap, especialmente en tripanoso-mátidos y células tumorales, y su capacidad para generar “especies reactivas del oxígeno” (ROS: anión su-peróxido, radical hidroxilo y peróxido de hidrógeno). Teniendo en cuenta la citotoxicidad de ROS, se atribuyó la acción de ß-lap a esos radicales. La ausencia de catalasa y el bajo nivel de superóxido dismutasa en T. cruzi y en células de tumores, se consideraron factores propicios para explicar la actividad citotóxica de ß-lap y sus análogos. El mismo mecanismo se propuso para la acción de ß-lap sobre las macromoléculas del T. cruzi .

Las observaciones sobre la citotoxicidad de ß-lap se limitaron, inicialmente, a definir la relación estructura-actividad y comprobar la posible función de ROS en su acción. Se consideró la posibilidad de utilizar ß-lap para esterilizar muestras de sangre destinadas a transfusión, pero esa propuesta no tuvo mayor aceptación, posiblemente por la insolubilidad de ß-lap en medio acuoso.

En los últimos diez años el interés por la citotoxicidad de ß-lap en células tumorales ha crecido notablemente

Es por eso que considero de suma importancia, continuar el estudio de la citotoxicidad y los efectos anticancerígenos que nos pueda aportar la corteza de éste árbol.

Esperando encontrar elementos cualitativos y cuantitativos que ayuden a aumentar la capacidad inmunológica del individuo con la aplicación de tratamientos obtenidos a partir de éstas sustancias.

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INTRODUCCIÓN:

Me he dedicado en los últimos tiempos al estudio de los tratamientos naturales para la salud, he sido testigo de los efectos beneficiosos que han tenido las personas que han utilizado como alternativa, la salud natural, en México, el estudio de los componentes obtenidos por sustancias de origen natural, es todavía limitado, debido a la carencia de estos estudios, no hemos podido crecer como se debe en éste tema.

Existen en la actualidad, productos naturales que contienen la corteza del Lapacho Morado “Tabebuia Impeteginosa” árbol cuya corteza es objeto de éste estudio, del cual se cree, posee cualidades anticancerígenas y antitumorales, lo que me ha motivado a estudiar sus formal y científicamente sus propiedades y publicar sus resultados.

Es importante destacar los estudios que se han hecho en America del Sur, los resultados que han obtenido son prometedores, es necesario saber si en nuestro país, podemos obtener mejores resultados y crear tratamientos a partir de éste estudio. En México se detectan cerca de 120 mil nuevos casos de cáncer anualmente, de los cuales 74 mil personas (61.6%) fallecen por esa patología.

Las cifras no son nada halagadoras, se estima que para el 2030 más de 12 millones de personas mueran por ésta causa, estamos a tiempo de crear nuevos tratamientos que ayuden a disminuir éstas alarmantes cifras y ayuden a prologar el estado de salud de las personas.

Haré una amplia investigación, trataré de obtener la o-naftoquinona de la corteza del Lapacho Morado, probar su citotoxicidad en células tumorales, apoyándome en los recientes descubrimientos que ha documentado el Centro de Investigaciones Bioenergéticas, Facultad de Medicina, UBA, Argentina.

Pretendo enfocar también su acción en reacción a la apoptosis la biología molecular de la célula ha permitido explicaciones cada vez más y preciso el efecto citotóxico de o-naftoquinona en diferentes células tumorales y en fibroblastos. La apoptosis se puede describir como una serie de reacciones metabólicas interdependientes, catalizadas por enzimas específicas e iniciada por un determinado agente apoptogénico, Esas reacciones implican, la activación de quinasas y estas, a su vez, activan las caspasas, reguladas por factores específicos (Bcl-2, etc.). Las caspasas activan otras proteasas y nucleasas, cuya acción lleva a la destrucción de la estructura celular, en particular del ADN nuclear. La inhibición por ß-lapachona obtenida a partir de la o-naftoquinona y de las enzimas reparadoras del ADN contribuye a la apoptosis.

La apoptosis se manifiesta por expresiones características, entre ellos, la interrupción del ciclo reproductivo celular (la mitosis), las alteraciones del ADN y la inactivación de PARP. Esas expresiones varían en tiempo y magnitud, según el tipo de célula. Por ejemplo, en las células de cáncer de ovario y de colon humano tratadas con ß-lap µM, el ciclo celular se detuvo al final de la fase S (fase de síntesis de ADN y formación y

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duplicación de los cromosomas), con variantes menores según la línea celular utilizada. En cuanto a la cromatina nuclear, las células de cáncer de ovario (CHO) o de hepatomas tratadas con ß-lap, mostraron deformación y fragmentación de los cromosomas, los intercambios entre cromátidas hermanas (“sister chromatide exchange”) y la fragmentación del ADN34,35. Los extractos de las mismas células se cree provocan desenrollamiento (“unwinding”) del ADN de plásmidos y la inactivación de PARP, pretendiendo demostrar así la existencia de factores citotóxicos inducidos por ß-lap en esos extractos.

De obtener el resultado deseado, se podrá demostrar posibles usos terapéuticos para el tratamiento del cáncer. Los datos que se consigna confirman esas expectativas dada la variedad de células tumorales sensibles a ß-lap y as posibles aplicaciones terapéuticas de ß-lap.

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DEFINICION DEL PROBLEMA y JUSTIFICACIÓN:

El estilo de vida actual, la industrialización alimenticia, el sobrepeso, el sedentarismo, el abuso en el consumo de sustancias toxicas, etc. Han provocado un aumento significativo y alarmante en el índice de enfermedades como el cáncer.

Desgraciadamente, las terapias relacionadas con éste problema, no son de fácil acceso para la mayoría de las personas, por lo que se vuelve necesario encontrar tratamientos que puedan ayudar a mejorar ésta problemática.

Este estudio, nace de la necesidad de contribuir en la búsqueda de nuevas soluciones a dichos problemas.

OBJETIVO GENERAL:

Desarrollar un tratamientos de origen natural para apoyo en las terapias contra el Cáncer.

Se mostrarán aquellos aspectos más destacados en el aislamiento, elucidación estructural, transformaciones químicas y biológicas de metabolitos secundarios, generación de quimiotecas basados en productos naturales y aspectos relacionados con los cambios que ha sufrido la investigación de la química de productos naturales en estos últimos años.

Se mostrarán los detalles sobre los usos de productos naturales como inspiración en el desarrollo de nuevas moléculas bioactivas. Se abordarán algunos aspectos novedosos de moléculas híbridas y su posible utilidad farmacológica.

Se analizarán nuevos materiales basados en productos naturales.

HIPOTESIS:

Se tiene conocimiento que la o-naftoquinona contribuye a generar las llamadas “especies reactivas del oxígeno” por lo tanto, debe apoyar a la disminución o eliminación de células tumorales.

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MATERIAL Y MÉTODO:

Las o-naftoquinonas constituyen un grupo de sustancias con múltiples aplicaciones en medicina. La ß-la-pachonaes una o-naftoquinona extraída de la corteza delLapacho con acción inhibidora efectiva sobre el crecimiento de tripanosomas (incluso el T. cruzi), fibroblastos y varias especies de células tumorales.

Se pretende sintetizar una serie de o-naftoquinonas con estructura similar a la β-lapachona (quinonas CG),que resultaron inhibidoras de la multiplicación de célulastumorales y también antivirales.

Una característica metabólica de la β-lapachona y sus análogos es su capacidad para participar en reacciones redox y generar radicales libres del oxígeno

En las reacciones subsiguientes se requiere formar la dihidro-β-lapachona (hidroquinona). Para iniciar estas reacciones se requiere un dador de electrones (NADPH) y el catalizador correspondiente que puede ser la NADPH-ci tocromo reductasa microsomal. El anión superóxido formado como consecuencia del ciclo redox de la o-naftoquinona origina la producción de H 2O 2 y del radical hidroxilo (Reaccio y a este último se puede atribuir la citotoxicidad de las naftoquinonas.

Para ello requerimos proporcionar un método de aislar y puricar naftoquinonas antivíricas y derivados de las mismas a partir de plantas del género Tabebuia, método que comprende las etapas de:

(a) Extraer el material de la planta, secado, con disolventes orgánicos para obtener un extracto bruto;

(b) Llevar a cabo un aislamiento y puricación dirigidos por un bioensayo, tal como un ensayo anti-HIV, de las naftoquinonas antivíricas activas y derivados de las mismas, consistente en:

(I) Someter el extracto bruto a un proceso de reparto disolvente-disolvente para obtener una fracción activa antivírica, por ejemplo anti-HIV;

(II) Someter la fracción activa antivírica, por ejemplo anti-HIV, a una cromatografía de centrifugación a contracorriente para obtener una fracción activa antivírica, por ejemplo anti-HIV,enriquecida;

(III) someter la fracción activa antivírica, por ejemplo anti-HIV, enriquecida a una cromatografía en columna a baja presión y/o a una cromatografía de permeación en gel para obtener un compuesto activo antivírico, por ejemplo anti-HIV, semipuro, bruto; y(IV) Someter el compuesto activo antivírico, por ejemplo anti-HIV, semipuro a una cromatografía líquida de alta presión (HPLC) para obtener una naftoquinona activa antivírica, por ejemplo anti-HIV, o un derivado de la misma, en forma substancialmente pura.

La presente proporciona, además, un método de sintetizar naftoquinonas y derivados de las mismas en el que se utilizan precursores que se han aislado de plantas del género Tabebuia, se han sintetizado químicamente.

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El método comprende las etapas de:

(A) Acoplar, mediante catálisis por un ácido o una base, un compuesto de 2,3-desoxi1,4-naftoquinona, apropiadamente substituido o no substituido, con otras dos subunidades, cada una de las cuales puede ser igual o diferente y cada una de las cuales puede ser un compuesto de 3-hidroxi-1,4-naftoquinona o de 2-hidroxi -1,4-naftoquinona, apropiadamente substituido o no substituido, para dar un compuesto de naftoquinona trímero antivírico correspondiente.

(B) Purificar, hasta una forma substancialmente pura, el compuesto de naftoquinona antivírica deseado.Si no se puede disponer de la 2,3-desoxi-1,4 -naftoquinona necesaria, esta se puede preparar a partir del compuesto de 3-hidroxi- o 2-hidroxi-1,4-naftoquinona correspondiente, eliminando el grupo 3-hidroxiloo 2-hidroxilo mediante las etapas de.

(I) Preparar el derivado de 3- o 2-p-bromobenzoato correspondiente(ii) tratar el derivado de 3- o 2-p-bromobenzoato correspondiente con tiofenol para formar el producto de adición 2,3-bistiofenol correspondiente.

(II) Reducir con níquel Raney el producto de adición 2,3-bistiofenol correspondiente, para dar el compuesto de 2,3-desoxi-1,4-naftoquinona deseado.El compuesto de naftoquinona trímera antivírica deseado se puede puricar por cualquier medio adecuado, por ejemplo, utilizando, según sea necesario, un proceso de reparto disolvente-disolvente, unacromatografía de permeación en gel, una cromatografía en columna a baja presión, una cromatografía centrífuga a contracorriente, o una HPLC, conjuntamente con, según sea apropiado un bioensayo antivírico como, por ejemplo un ensayo anti-HIV de las fracciones y compuestos.

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