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Componentes químicos de las plantas medicinales de valor biológico y farmacológico


Enviado por José Angel Morales León
Código ISPN de la Publicación: EFpuppZZkVbDoMPCEl


Resumen: Las plantas poseen un enorme potencial desde el punto de vista medicinal. Dentro de su metabolismo son capaces de producir compuestos químicos con diferentes perfiles de actividad biológica, y susceptibles de ser utilizados en la terapia contra varias enfermedades que afectan al ser humano y los animales, además de servir como prototipos químicos para la obtención de nuevos productos con mejores propiedades farmacológicas...


   

  

Resumen
Las plantas poseen un enorme potencial desde el punto de vista medicinal. Dentro de su metabolismo son capaces de producir compuestos químicos con diferentes perfiles de actividad biológica, y susceptibles de ser utilizados en la terapia contra varias enfermedades que afectan al ser humano y los animales, además de servir como prototipos químicos para la obtención de nuevos productos con mejores propiedades farmacológicas. A continuación, se presenta un resumen de las principales clases de estas sustancias, denominadas metabolitos secundarios, que han podido ser aisladas o identificadas.

Introducción
La mayoría de los autores que trabajan la temática de las plantas medicinales, han encontrado que los componentes químicos responsables de la actividad biológica se producen en el metabolismo secundario; estos compuestos reciben el nombre de metabolitos secundarios1. Los metabolitos secundarios se sintetizan a partir de los primarios, demostrándose de este modo la estrecha relación que existe entre el metabolismo primario y el metabolismo secundario.

Las plantas y las cianobacterias captan químicamente la energía luminosa a través de la fotosíntesis, proceso primario en la naturaleza impulsado por la luz que fija dióxido de carbono para obtener glúcidos, que por reacciones metabólicas posteriores, forman una gran cantidad de compuestos de bajo peso molecular y estructura sencilla, tales como azúcares simples, ácidos grasos de bajo peso molecular y aminoácidos. Estos metabolitos primarios de las plantas constituyen a su vez los materiales iniciales para reacciones específicas genéticamente controladas y enzimáticamente catalizadas que conducen a los compuestos complejos del metabolismo secundario2. A partir de los productos del proceso fotosintético se forman varios tipos de metabolitos secundarios2-5.

Vías de obtención de los metabolitos secundarios en las plantas
Existen cuatro rutas para producir estos metabolitos secundarios:
- Ruta del acetato.
- Ruta del shikimato.
- Ruta de los aminoácidos.
- Ruta de la ornitina.

Por las vías del acetato y el shikimato se obtienen acetogeninas, isoprenoides y derivados del fenilpropano; y por las vías de los aminoácidos y la ornitina se obtienen compuestos nitrogenados y proteínas. Dentro de las acetogeninas se encuentran quinonas, cromonas, flavonoides, coumarinas y lignanos. Los isoprenoides comprenden terpenoides y esteroides; mientras que dentro de los derivados del fenilpropano están los compuestos fenólicos y los taninos. Los principales compuestos nitrogenados son aminoácidos heterocíclicos y alcaloides; y los compuestos alifáticos son ácidos grasos, poliacetilenos, prostanoides, amidas, glucosinolatos y compuestos azufrados.

Principales clases de metabolitos secundarios con valor biológico y farmacológico aislados o identificados a partir de las plantas
1. Quinonas

Comprende un inmenso grupo de pigmentos vegetales, que se encuentran principalmente en los cloroplastos, e intervienen a nivel celular en los mecanismos de oxidación reducción como cofactores enzimáticos. Se clasifican, a su vez, en benzoquinonas, naftoquinonas, antraquinonas y fenantroquinonas.

Benzoquinonas
Son pigmentos de color amarillo que con frecuencia se encuentran en los hongos y en las plantas superiores. La presencia de un grupo hidroxilo les confiere propiedades antisépticas; son irritantes de la piel y mucosas, oxidantes y cancerígenos potenciales6.

Naftoquinonas
Son pigmentos cuyo color va desde el amarillo, pasando por el anaranjado, al rojo intenso. Se encuentran en mayor cantidad en las plantas superiores y en menor proporción en los hongos. Muchas naftoquinonas son antibacterianas, antivirales y fungicidas7; algunas son tóxicas; muy pocas presentan propiedades citostáticas y otras poseen actividad inhibitoria sobre enzimas topoisomerasas, por lo han sido incluidas en estudios para la búsqueda de agentes antineoplásicos8.

Antraquinonas
Son las quinonas más numerosas. Son frecuentes en líquenes, hongos y en las angiospermas de algunas familias, por ejemplo, Rubicanas, Poligonales, Leguminosas, donde se encuentran concentradas en los leños, cortezas y raíces. Generalmente están en forma heterosídica (aglicona + azúcar reductor). Son utilizadas como colorantes y poseen varias acciones biológicas9, 10, 11.

2. Flavonoides
Los flavonoides se encuentran en estado libre o glicosidado; son el grupo más abundante de fenoles naturales, le dan los colores (rojo, azul, amarillo) a las flores y las hojas. Son abundantes en las familias Polugonaceae, Rutaceae, Leguminoceae, Umbellifereae y Compositae. Se biosintetizan a partir del ácido shikímico y la acetilcoenzima A, vía malonilcoenzima A (biosíntesis mixta). Su estructura general comprende un anillo A derivado de la cadena poliacética, un anillo B derivado del ácido shikímico, 3 átomos que unen a los anillos A y B correspondientes a la parte alquílica del fenilpropano (C6-C3-C6). El estado de oxidación del anillo central determina varios grupos estructurales: flavonas, isoflavonas, flavanoles, flavanonas, dihidroflavonoles, auronas y chalconas, antocianinas y catequinas. Se reporta que estos compuestos poseen varias propiedades farmacológicas, como son: actividad antioxidante, ansiolítica12, antidepresiva13 antimicrobiana, hepatoprotectora14, cardioprotectora, antiinflamatoria, anticancerígena, leishmanicida e inhibición de enzimas15, 16. Existen flavonoides que en combinación con la vitamina C, ejercen un efecto protector sobre el colágeno17, 18.

3. Coumarinas
Son metabolitos típicos de las plantas superiores y de algunos microorganismos. Poseen un núcleo benzo-2-pirona; en general son lactonas insaturadas y comprenden otra clase de compuestos C6-C3, de los cuales una gran cantidad derivan biogenéticamente del ácido shikímico, vía ácido cinámico. Se encuentran difundidas principalmente en las familias Apiaceae, Papilionaceae, Rutaceae, Lamiaceae, Asteraceae, Solanaceae y Gramineae, donde regulan el crecimiento vegetal. Se reporta que tienen varios efectos farmacológicos19, 20.

4. Lignanos
Estructuralmente son polímeros del fenilpropano. Están ampliamente distribuidos en el reino vegetal encontrándose en la mayoría de los granos sin refinar y en los vegetales. Los lignanos y las ligninas están relacionados estructuralmente (ambos tienen en común un ácido cinámico residual y pueden ser sintetizados por procesos similares), pero difieren en sus efectos biológicos. Las ligninas son un tipo de fibra comestible insoluble. Los lignanos tienen numerosas propiedades biológicas, que incluyen antimitosis, fungicida, antioxidante y forman fitoestrógenos. Pueden estimular la síntesis hepática de globulina adherente de hormonas sexuales, mejorando la liberación y circulación de estrógeno21, 22.

5. Isoprenoides
La mayoría de los isoprenoides o terpenoides están formados por la unión de una o varias unidades de isopreno. Un grupo particularmente importante de lípidos isoprenoides son los esteroides. Estos se pueden encontrar en forma libre, esterificados o glicosilados. Sus acciones farmacológicas y aplicaciones prácticas son muy variadas. Se destacan el colesterol (no presente en los vegetales), las vitaminas A, D y E, y las hormonas sexuales. Pueden ser estimulantes y afrodisíacos como los encontrados en el ginseng, el cedro y en la siguaraya23.

6. Derivados del fenilpropano
Compuestos fenólicos
Los vegetales biosintetizan un elevado número de compuestos fenólicos, indispensables para sus funciones. Aunque todos presentan una estructura fenólica, con un núcleo aromático que contiene un grupo hidroxilo libre o sustituido, se diferencian de otros compuestos que también poseen esta estructura fenólica (monoterpenos) en su origen biosintético. A través de la ruta del shikimato se obtienen los fenoles sencillos y los ácidos fenólicos; dentro de los primeros se incluyen compuestos poco abundantes en la naturaleza y de escaso valor terapéutico, a excepción de la hidroquinona, que en forma de glucósido se localiza en algunas plantas medicinales pertenecientes a las familias Ericaceae y Rosaceae24. Los ácidos fenólicos de interés terapéutico son derivados del ácido benzoico o del ácido cinámico. Se pueden encontrar en plantas como la alcachofa (actividad colerética); el ortosifón, con actividad diurética, la equinácea, empleada por sus propiedades inmunoestimulantes y reina de los prados y sauce, que poseen derivados del ácido salicílico con actividad antiinflamatoria, analgésica y antipirética25, 26.

Taninos
Los taninos presentan estructura polifenólica, peso molecular entre 500 y 3000; son solubles en agua, alcohol y acetona, poco solubles en éter. Poseen sabor astringente y tienen la capacidad de curtir la piel. Son comunes en Coniferae, Ericaceae, Leguminoceae, Myrtaceae, Poligonaceae, Rosaceae y Rubiaceae, principalmente. Se pueden encontrar en todos los órganos de las plantas que los contienen.

A los taninos condensados se les han atribuido propiedades similares a los flavonoides, disminuyendo la fragilidad y permeabilidad capilar, propiedades astringentes, antisépticas, antibacterianas y antifúngicas27.

7. Compuestos nitrogenados
Entre los compuestos nitrogenados que se encuentran en los vegetales, los más importantes por las actividades farmacológicas son los alcaloides. También están los prótidos, especialmente aminoácidos, péptidos y productos derivados.

Aminoácidos
Los aminoácidos se pueden encontrar en las plantas en forma libre, cumpliendo funciones de reserva nitrogenada o defensa frente a depredadores. Sin embargo, es frecuente encontrarlos formando parte de estructuras más complejas, bien conservando su estructura aminoacídica, como es el caso de proteínas estructurales y enzimas, o bien modificados estructuralmente como precursores biogenéticos de varios metabolitos secundarios, como pueden ser aminas, heterósidos cianogenéticos, glucosinolatos, alcaloides; y una vez desaminados, compuestos fenilpropánicos28.

Enzimas
Los vegetales son ricos en enzimas, las de mayor valor en la terapéutica son las enzimas proteolíticas, por ejemplo, la bromelaína y la papaína presentes en los frutos de piña y papaya. La bromelaína tiene una actividad digestiva útil en el tratamiento de dispepsias, actividad antiinflamatoria y posee acción como antiagregante plaquetario y fibrinolítica28, 29.

A partir de la papaína bruta se obtiene papaína pura, quimopapaína y papayaproteinasa. Esta mezcla de enzimas se utiliza en problemas digestivos por su poder proteolítico. La quimopapaína es empleada en el tratamiento de ciáticas lumbares, donde es inyectada directamente en los espacios intradiscales, donde hidroliza los proteoglicanos que se acumulan en los discos intervertebrales y que son causa de dolor30. La quimopapaína y la papaína, compuestos con escasa toxicidad, se han empleado tópicamente en el tratamiento de quemaduras en niños, y úlceras plantares recurrentes en enfermos con lepra, ya que tienen la capacidad de prevenir la infección y aceleran el proceso de cicatrización31.

Alcaloides
Los alcaloides son sustancias orgánicas nitrogenadas, con propiedades básicas y acción fisiológica enérgica (medicinal o venenosa), como la morfina, la cafeína, la estricnina y la nicotina32. La mayoría son venenos vegetales muy activos. Muchos alcaloides se utilizan en la terapéutica como estimulantes cardíacos y cerebrales33, 34; al aumentar la dosis disminuye la actividad motora provocando sueño (acción narcótica). Si la dosis sigue aumentando provoca inconsciencia. Su ingesta produce dependencia.

La Uncaria tomentosa, de la familia rubiácea, produce alcaloides oxindolmonoterpénicos con propiedades inmunoestimulantes y antitumorales35. En la ruta de biosíntesis de estos alcaloides se destacan la estrictosidina sintasa y la 1-deoxi-D-xilulosa-5-fosfato sintasa, que pueden ser inducidas por estrés biótico36, por lo que se ha propuesto que tienen una actividad reguladora37.

8. Compuestos nitrogenados derivados de los aminoácidos
En este grupo se incluyen los principios activos de plantas medicinales que derivan directamente de aminoácidos: los heterósidos cianogenéticos y los glucosinolatos.
 
Heterósidos cianogenéticos
Con el nombre de heterósidos cianogenéticos o cianógenos se conoce a un grupo de principios activos de plantas de diferentes familias botánicas (Rosaceae, Linaceae, Fabaceae, Euphorbiaceae), que tienen la capacidad de producir por hidrólisis ácido cianhídrico que, una vez dentro del organismo animal, es transformado en tiocianatos y eliminado por la orina. Entre las especies que contienen heterósidos cianogenéticos, se encuentran el laurel cerezo; con ella se prepara el agua destilada de laurel cerezo, utilizada como antiespasmódico y estimulante respiratorio; las ciruelas, las almendras, la yuca y el tallo de bambú28.

Glucosinolatos
Los glucosinolatos, también llamados heterósidos sulfocianogenéticos o heterósidos azufrados, son heterósidos, mayoritariamente glucósidos, que contienen azufre y se biosintetizan a partir de aminoácidos diversos, lo que da lugar a diferentes estructuras químicas, entre ellas, los isotiocianatos, responsables de la acción farmacológica, aunque también de su toxicidad. Las plantas medicinales con glucosinolatos se emplean por sus propiedades rubefacientes y vesicantes y por actuar como antibacterianos y antifúngicos. También han mostrado un efecto expectorante y mucolítico. Algunas de estas drogas se consumen en la alimentación, presentando efecto estimulante de la digestión y ligeras propiedades colagogas y laxantes, aunque no debe abusarse de ellas. Estudios epidemiológicos recientes37, han demostrado que la ingestión en la dieta de cantidades considerables de vegetales con glucosinolatos (coles, coles de Bruselas, brécol) proporciona una protección natural frente a agentes cancerígenos al inhibir la activación de sustancias procarcinogénicas y activar la acción de enzimas destoxificantes (NADPH-quinona reductasa y Glutation S-transferasa). Sin embargo, algunos autores apuntan la posibilidad de que algunos de estos compuestos puedan ser agentes carcinogénicos28.

9. Compuestos azufrados
Estos compuestos se han detectado en el ajo y la cebolla31. Cuando el bulbo de ajo está intacto y fresco el componente mayoritario es la alliína o sulfóxido de S-alil-cisteína (aminoácido azufrado). Cuando se tritura o se rompe, la alliína se transforma en allicina por acción de una enzima (allinasa o S-alquil-cisteína sulfóxidoliasa)28, 35. La allicina se oxida dando lugar al disulfuro de dialilo32, 34, componente principal de la mal llamada "esencia de ajo". Estas plantas también contienen ajoenos, que son compuestos que se forman por condensación de la allicina. Tradicionalmente el ajo se ha utilizado como antiséptico, antihelmíntico, expectorante y diurético28. La acción antibacteriana ha sido comprobada experimentalmente. Igualmente, en los últimos años, se han efectuado múltiples estudios que demuestran propiedades beneficiosas sobre la colesterolemia y trigliceridemia, así como efectos antihipertensivos28, 31. Se han comprobado también propiedades inhibitorias de la agregación plaquetaria in vitro, que algunos autores atribuyen a los ajoenos, inhibidores de la lipoxigenasa28, 33.

10. Saponinas
Las saponinas son glucósidos naturales derivados de esteroides que, agitados en agua, producen espuma, lo que reduce la tensión superficial de esta. Son excelentes emulsivos. Se encuentran frecuentemente en las plantas medicinales34. Las saponinas tienen efectos hemolíticos, provocando serios trastornos cuando se inyectan directamente en sangre, por ello ciertas plantas no son útiles en medicina; sin embargo, en algunos animales de sangre caliente que ingieren las plantas que las contienen, apenas provoca toxicidad35. Las saponinas relajan el intestino e incrementan las secreciones de las mucosas bronquiales, por lo tanto son expectorantes. Se emplean también como diuréticos y desinfectantes de las vías urinarias. Se han utilizado como agentes limpiadores y como espumantes, especialmente en líquidos de extinción de incendios. La hidrólisis de las saponinas mediante óxidos o enzimas, elabora un azúcar (generalmente una glucosa) y una sapogenina; algunos de estos azúcares son utilizados como materias primas para sintetizar hormonas esteroides36, 38.

Conclusiones
La cantidad y variedad de metabolitos secundarios producidos por las plantas, además de otros compuestos de otras clases de género, como las enzimas, constituyen un potencial, al alcance de mano, para el desarrollo de nuevos medicamentos más eficaces y seguros, dadas las propiedades biológicas y farmacológicas que han sido reportadas para ellos, sobre todo en países en vías de desarrollo o subdesarrollo, e incluso en las naciones con altos niveles de desarrollo económico las medicinas a base de plantas son reconocidas como una de las opciones más atractivas.

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Publicado Thursday 28 de April de 2011