Los productos naturales como antitumorales

2. Nuevos productos naturales con actividad antitumoral
3. Proyecciones futuras
4. Bibliografía

Introducción

Nadie conoce la verdadera amplitud de la diversidad biológica, o sea, cuántas especies de plantas y animales comparten el planeta con los seres humanos. Casi todas las estimaciones dan una cifra entre los 10 millones y los 30 millones, con algún consenso alrededor de la cifra de 14 millones (Cruz, 1996; Eldrege, 1998; Mann & Plummer, 1996, Myers, 1998). De cualquier modo, sólo alrededor de 1,7 millón de especies, una pequeña parte del total, han sido identificadas y categorizadas, y menos aún han sido estudiadas (Myers, 1998; Myers, 1998).

Cualquiera sea el número verdadero de especies, la conservación misma de la diversidad biológica es vital para la humanidad. Actualmente más de 40.000 especies de plantas, animales, hongos y microbios se explotan normalmente para beneficio de la humanidad (Eldrege, 1998). Se estima que 40% de los fármacos modernos provienen de fuentes silvestres, con un valor de unos U$S 40.000 millones por año en ventas con y sin prescripción (Tuxill, 1999).

Pese al estudio y a la rápida expansión de la literatura científica, solo un pequeño tanto por ciento de la totalidad de las especies se han estudiado y queda, por lo tanto, un gran campo de investigación por realizar.

Sin embargo, el hombre no necesitó de los modernos métodos de investigación para reunir por sí mismo una materia médica vegetal y animal, que con frecuencia utilizó junto con prácticas mágicas y otros ritos. Tales remedios populares variaron, como es lógico, de acuerdo con las especies existentes en una determinada región y pueden ser estudiadas hoy en las sociedades más o menos primitivas que todavía existen. Es interesante dejar en claro que esas colecciones provenientes de materiales animales y vegetales, recopiladas durante siglos mediante el método de prueba y error, y como es de suponer, utilizando como "conejillo de indias" al propio paciente, seguramente deben de contener aspectos dignos de posterior investigación y no deben ser descartadas tan a la ligera solo porque su fuente no haya sido obtenida por la investigación per se, sino por medio del conocimiento popular.

"Cáncer" es el término general que se aplica a una serie de enfermedades malignas que pueden afectar a partes muy diferentes del organismo. Estas enfermedades se caracterizan por una formación rápida e incontrolada de células anormales, capaces de reunirse para formar un tumor y proliferar en el organismo, iniciando crecimientos anormales en otros lugares del mismo. Si el proceso no se detiene, puede progresar hasta causar la muerte del organismo. El cáncer se encuentra, en general, en todos los animales superiores y también las plantas desarrollan excrecencias que se asemejan al cáncer. (Evans, 1991)

Hacia finales de 1950, comenzó una intensiva revisión de plantas, microorganismos y animales (estrellas de mar, corales, etc), respecto a su actividad antitumoral. Ello debido, principalmente, a que el Instituto Nacional del Cáncer de Estados Unidos (INC) instigó y fundó un gran programa de detección selectiva. Se ha adoptado un sistema de selección de plantas al azar, ya que pueden encontrarse nuevos compuestos en cualquier especie del reino vegetal o animal.

Desde el comienzo del programa se han ensayado, respecto a su actividad antitumoral, un gran número de extractos de diversos orígenes. Se han mostrado con actividad reproductible, alrededor del 4 % de los extractos ensayados. Durante más de unos veinticinco años se han experimentado unas 114.000 muestras vegetales, estando representadas 40.000 especies.

Los compuestos antitumorales aislados suelen ser productos naturales nuevos que se extienden en un amplio margen de tipos estructurales ejemplos de ello, subdivididos en grupos fitoquímicos (Tabla 1). No obstante, varios de los compuestos aislados son, de hecho, principios naturales ya conocidos anteriormente, pero que, probablemente, no habían sido sometidos a ensayos rigurosos respecto a su actividad biológica, especialmente referida a la antitumoral.

Tabla 1. Compuestos antitumorales provenientes de plantas

Nuevos productos naturales con actividad antitumoral

Los estudios de screening han dado como resultado la identificación y el aislamiento de muchas nuevas sustancias naturales dotadas de actividad antitumoral que se consideran suficientemente activa como para comenzar estudios clínicos.

• Microorganismos

La investigación de nuevos compuestos antitumorales en la naturaleza no se limitan solo a las plantas superiores. Microorganismos muy utilizados como fuentes de antibióticos, producen un gran número de metabolitos con propiedades antitumorales, como por ejemplo, actinomicina D, bleomicina, doxorubicina (adriamicina), mitrimicina y mitomicina C. También animales marinos como corales y estrellas de mar constituyen una fuente de productos anticancerosos, un ejemplo es la didemnina B, aislada de la ascidia del Caribe Trididemnum solidum, que es sumamente potente frente a diferentes tipos de cáncer humanos. (Evans, 1991)

• Basidiomicetos

La gran cantidad de especies de basidiomicetos que existen en la naturaleza y que constituyen fuentes naturales potenciales de componentes bioactivos ha motivado en las últimas décadas el interés en estudiar estos organismos. Es conocido que ciertos componentes macromoleculares aislados de hongos superiores, tales como polisacáridos, glicoproteínas, ácidos nucleicos, etc., poseen actividad antitumoral, relacionada esta con la activación que provocan dichas sustancias de la respuesta inmunológica en el hospedero. (Yun-Hee & Kyung-Soo, 2001)

Los polisacáridos antitumorales producidos por basidiomicetos han ido recibiendo en los últimos años una creciente atención, apareciendo en la literatura reportes sobre la obtención de β-glucanos solubles en agua y en álcali, polisacáridos antitumorales aislados a partir de hongos comestibles o medicinales tales como Grifola frondosa, Polyporus confluens, Hericium erinaceum, Lentinus edodes y Coriolus versicolor (Mizuno et al, 1986; Ito et al, 1979). Uno de los basidiomicetos más conocidos es el L. edodes, por ser el hongo comestible más cultivado en países como Japón, Corea y China y existir gran tradición de su uso como hongo medicinal. Por estos motivos este organismo ha sido ampliamente estudiado para definir los principios activos que provocan sus efectos medicinales. Chihara y col. en 1969 aislaron varias fracciones activas a partir de cuerpos fructíferos de Lentinus, las cuales correspondieron a polisacáridos (Chihiara et al, 1969). La caracterización estructural de las mismas evidenció la presencia en una de ellas de un glucano lineal con enlaces β (1-3), poco soluble en agua y con peso molecular entre 950-1050 kDa. A partir de estos primeros indicios se continuaron los estudios hasta lograr la formulación de un fármaco que se comercializa por la firma Ajinomoto con el nombre de Lentinan®. Estudios biológicos han demostrado que contra varios tumores experimentales, el Lentinan® prolonga la vida y reduce el tamaño del tumor. Su modo de acción se caracteriza no por efectos citotóxicos directos, sino por la activación mediada del hospedero de sus factores de defensa. Estudios clínicos han demostrado que en combinación con otras drogas incrementa la reducción del tamaño del tumor y prolonga la vida en pacientes con cáncer gástrico (Furue et el, 1981; Taguchi et al, 1985).

El C. versicolor perteneciente a la familia de los Poliporaceae ha sido usado como medicina en varias enfermedades malignas en China y Japón principalmente. A partir de cultivos miceliales de este hongo se aisló un complejo polisacárido-proteína altamente soluble en agua y de peso molecular promedio de 94 kDa. Este compuesto se comercializa con el nombre de Krestin® (PSK), habiéndose evaluado en pacientes operados de cáncer colorectal y para el tratamiento combinado con quimioterapia, radioterapia y cirugía en pacientes con cáncer gastrointestinal, cérvico-uterino, de mamas y pulmonar (Ito et al 1979; Fujii et al, 1995).

• Plantas superiores

Campotencina: La camptotecina y sus derivados, alcaloides del árbol chino Camphoteca acuminata, muestran un amplio espectro de actividad y han producido una aceptable respuesta en experimentación clínicas limitadas, por lo que parecen necesarias formulaciones alternativas con el fin de incrementar la disponibilidad del fármaco. Otras plantas como por ejemplo Mappia foetida parecen ser mejores fuentes de camptotecina, pero actualmente es factible la producción comercial de este alcaloide mediante cultivo en suspensión de células de C. acuminata.( Pettit & Herald, 1985)

Cuasinoides: Los cuasinodes o simarubólidos son un grupo de compuestos relacionados con los terpenoides, aislados de una serie de plantas de las Simaroubaceae. Muchas plantas tienen una historia en la medicina popular, especialmente por su actividad antiamébica y algunos cuasinodes asilados presentan interés por sus propiedades antitumorales. Así Brucea antidysenterica se utiliza en Etiopía en el tratamiento del cáncer y fraccionamiento sistemático de esta planta ha dado lugar al aislamiento de la bruceantina, que muestra una elevada actividad antileucémica a bajas dosis y un amplio margen de dosificación.(Cassady & Douros, 1980)

Paclitaxel: Un terpeno modificado, el taxol, del tejo del Pacífico, Taxus sp., posee un interesante y amplio espectro de actividad, tanto frente a formaciones sólidas como leucémicas. El Taxol fue descubierto en los comienzos de los años 1960 por el Instituto Nacional del Cáncer en cooperación con el Departamento de Agricultura de EE.UU. Estas agencias comenzaron una selección sobre plantas de ese país, en busca de agentes antitumorales intentando descubrir nuevos compuestos para el tratamiento del cáncer. La selección sobre plantas, inicialmente mostró que los extractos de corteza de tejo o "yew", tenían actividad citotóxica contra cánceres humanos. El grupo de investigación del Dr. Wani, del Research Triangle Institute de EE.UU., recibió la misión de aislar el compuesto activo. El proceso comenzó con el fraccionamiento de los extractos con diferentes solventes y su prueba directa en ensayos guiados. El primer bioensayo usado para detectar actividad en las fracciones fue un test regular contra células de Leucemia. Uno de los compuestos de la fracción activa aislado por el Dr. Wani, al que luego se determinó la estructura fina, resultó ser un diterpeno. En 1971 Wani et al., publica sus primeros resultados. Aunque es una molécula relativamente pequeña, el Taxol posee una estructura compleja. Durante 20 años disminuyó el interés de las investigaciones ligadas al taxol, por las dificultades en su obtención y purificación.

En los años posteriores las líneas de investigación se llevaron a cabo en dos frentes:

2. Determinando la efectividad del compuesto y su mecanismo de acción (Arbuck & Blaylock, 1995).
3. Generando métodos eficientes, económicos y capaces de asegurar una

producción optima del compuesto.

El uso del Taxol ha sido aprobado en numerosos países y es prescrito mayoritariamente para distintos casos, como tratamientos de cánceres de ovario, pulmón, leucemia entre otros . Cientos de millones de personas al año mueren por esta enfermedad. Esta estimado que el potencial anual de venta en el mercado mundial de Taxol sea cerca de 5 billones de dólares.

El principal problema en el desarrollo de la droga paclitaxel (Taxol®) ha sido su procedencia. La droga taxol, es un producto natural aislado de grandes cantidades de la corteza de los árboles de Taxus sp. La concentración de taxol en la corteza del árbol es extremadamente baja. Un árbol de 100 años produce 3 Kg de corteza que provee una concentración de taxol de 3mg. En 1991 se cosecharon 425.000 kg de corteza que involucraron 100.000 árboles por año. La cantidad de plantas involucradas en la extracción de taxol hace peligrar la especie. En Estados Unidos en el año 1991 se presentó el conflicto de que era más importante salvar el árbol o la vida de una persona. En base a ello, la Universidad de Stanford, publicó un artículo bajo el nombre de "Save a tree or save a life" o "Salve un árbol o salve una vida". Cerca de seis árboles de 100 años de edad deben ser sacrificados para el tratamiento de cada paciente, cientos de miles de personas pueden ser salvadas por la droga y la sobrevivencia de la especie corrió peligro. El conflicto pareció difícil de resolver por el impacto sobre el medio ambiente el que no fue frenado hasta el año 1993, cuando el Instituto Nacional del Cáncer propuso el desarrollo de vías alternativas de producción de la droga.

Las plantas Taxus sp. reconocidas cómo importante fuente de paclitaxel ahora están protegidas. Miles de personas viven con la ayuda de la droga, pero el bosque debe ser mantenido y el medio ambiente preservado. Cuando el laboratorio Bristol-Mayers Squibb junto al el Instituto Nacional del Cáncer de EE.UU. en 1993, comenzó la comercialización de la droga se recogieron cerca de 380.000 kg de corteza de Taxus brevifolia (cerca de 38.000 árboles) que sirvió para purificar 25 kg de taxol. Surgieron de parte de los organismos proteccionistas normas de control de las especies.

Así, el desarrollo proteccionista que envolvió a las investigaciones, con relación a las plantas del género Taxus, requirió de parte de numerosos investigadores el buscar vías alternativas para su producción a través de diferentes propuestas:

• Síntesis: aunque la síntesis total fue llevada a cabo (Kingston 1991, Nicolau et al., 1994), el proceso es muy costoso e incrementa el costo de la droga.
• Semi-síntesis: empleando sustancias precursoras de las hojas se puede producir un compuesto semisíntetico. Por este procedimiento una sustancia de las hojas es químicamente cambiada a paclitaxel (Dennis et al, 1988).
• Desarrollo de cultivo celulares: los cultivos celulares de plantas proveen una alternativa atractiva bajo las siguientes circunstancias, si la planta es difícil de cultivar o tiene un largo periodo de crecimiento; así como si la producción del metabolito es baja o si la síntesis química ha sido ejecutada pero el costo es alto y bajo el rendimiento. Por esta técnica alternativa, la producción del compuesto puede ser controlada y las condiciones de cultivo reproducibles. Resultando así ser independiente de los factores geográficos y climáticos.
• Ingeniería Genética: usar la Ingeniería Genética en células para producir más taxol, transfiriendo la capacidad celular de la planta a hongos o bacterias y así usar a estos organismos en la producción exponencial de la droga. El grupo del Croteau de Washington State University, USA clonó 5 enzimas involucradas en los últimos pasos de la biosíntesis de taxol que expresaron la síntesis del precursor inmediato en Escherichia coli.

En el MERCOSUR son necesarios alrededor de 12 kg. En Argentina lo comercializan 13 (trece) laboratorios formulado en ampollas que contienen 30, 100 y 150 mg de paclitaxel y su uso esta recomendado de acuerdo a la gravedad de los casos. El paclitaxel puro se comercializa a un monto de $ 450.000 por kilo. Un tratamiento cuesta alrededor de $ 1000 de droga pura por paciente, costo que se eleva a $ 20.000 si consideramos el precio del medicamento formulado. Toda la droga que se consume en el MERCOSUR se importa, ya que los árboles de Taxus sp. solo crecen en el hemisferio norte.

Las investigaciones realizadas llevaron a la conclusión de que el compuesto no puede ser producido por síntesis química; por lo costoso del método de producción por lo que, la única de obtención quedó restringida a fuentes biológicas. La escasez de este compuesto en la naturaleza junto con los problemas ecológicos derivados de su recolección, hicieron que el cultivo celular ofrezca una solución conservacionista al problema planteado.

Filantostatina 1 y Filantósido: El árbol Phyllantus acuminatus contiene en sus raíces una mezcla compleja de heterósidos, dos de los cuales – filantostatina 1 y filantósido – han demostrado marcadas propiedades antitumorales.

Forbol: Los intentos realizados durante 150 años para establecer los principios catárticos, de Craton tiglium Familia Euphorbiaceae, tomaron nuevos ímpetus después del descubrimiento de la actividad generadora de tumores (carcinogénica) del "aceite de croton", estos esfuerzos culminaron con el aislamiento de factores irritantes carcinogénicos del aceite como ésteres del forbol tetracíclico diterpenoide. Después de la elucidación de la estructura del forbol, se han identificado muchos ésteres diterpenos relacionados, de la familia Euphorbiaceae, especialmente de las especies de Euphorbia sp. Algunos de estos compuestos son generadores de tumores, mientras que otros tienen acción antitumoral. Sin embargo, todos ellos son extremadamente potentes irritantes primarios directores sobre la piel de los mamíferos.

La investigación de Euphorbia esula y Croton tiglium, usadas ampliamente en medicina popular para tratar cánceres, condujo al aislamiento de dos ésteres diterpenoides que mostraron actividad antileucémica. (Suffness & Douros, 1982).

De las raíces de Euphorbia fischeriana se aislaron derivados del campesterol y stigmasterol y sitosterol como el 7-oxo-7-a- hidroxi y 7- 8 hidroxi, una droga usada por sus propiedades antitumorales en la medicina tradicional china (Suffness, 1987).

• Prevención: "Alimentos funcionales"

En gran parte de este siglo, se ha observado que la salud está involucrada con la nutrición humana. En los recientes años los varios constituyentes dietarios proveen protección contra cualquier enfermedad incluyendo el cáncer. Cualquier papel significante debido a una intervención dietaria está surgiendo como un acercamiento aceptable para controlar la incidencia del cáncer en el mundo (Sporn y Suh, 2000; Hakama et al., 1997; Kellof, 2000). El término "alimentos funcionales" es generalmente utilizado para describir los efectos beneficiosos de la ingesta de algunos alimentos que aportan algo más que solo su valor nutritivo (Bauman et al, 2001). Parodi en 1997 y 1999 describió una gran lista de alimentos de consumo diario que previenen el cáncer.

La grasa vacuna contiene varios compuestos conocidos con propiedades anticarcinogénicas. Uno de estos es el ácido linoleico conjugado (CLA), y hay productos de consumo diario que son una gran fuente de CLA en las dietas humanas. Además de presentar efectos anticancerígenos estudios médicos realizados en animales demostraron que el CLA tiene un amplio rango de efectos beneficiosos.

Como se ve en la Tabla 2, algunos componentes de la grasa de la leche vacuna han sido identificados como anticancerígenos, y entre ellos el CLA.

El descubrimiento del CLA como "alimento funcional" ocurrió dos décadas atrás cuando Pariza y sus colaboradores encontraron que la carne vacuna contenía un factor antimutagénico que consta en una serie de isómeros dienoicos conjugados del ácido linoleico (Pariza et al, 2000). Posteriormente comprobaron que CLA sintetizado químicamente es capaz de reducir la incidencia de diferentes tipos de tumores en experimentos realizados en modelos animales. Generalmente ocurre que los compuestos anticancerígenos se encuentren en pequeñas cantidades o trazas en los materiales animales o vegetales que los producen, pero en el caso del CLA esto no es así y además se utilizan bajas dosis para comprobar su efecto y se halla presente en lácteos y carne de animales rumiantes.

En estudios biomédicos realizados con CLA, se demuestra que posee un amplio rango de efectos positivos en modelos animales experimentales. Entre ellos se pueden mencionar reducción de la grasa corporal, disminución de la diabetes tipo II, retardamiento en el desarrollo de la arteriosclerosis, incremento de la mineralización de los huesos y modulación del sistema inmune (Belury, 2002).

Tabla 2. Lista parcial de los componentes grasos de la leche que presenta propiedades anticarcinogénicas

La singularidad de los productos alimentarios que contienen CLA deriva de los rumiantes y se relaciona con la biohidrogenización incompleta de ácidos grasos insaturados presentes en el rumen de los animales y que estos ingieren con la dieta.

La composición lipídica de las pasturas está compuesta por glicolípidos y fosfolípidos, y la mayor concentración de ácidos grasos por dos ácidos grasos insaturados, el ácido linoleico (cis-9, cis-12 C18:2) y el ácido linolenico (cis-9, cis-12, cis-15 C18:3). Por el contrario la composición lipídica de las semillas utilizada como alimento concentrado, está compuesta en su mayoría por triglicéridos y ácidos grasos como el ácido linoleico y ácido oleico (cis-9 C18:1). Cuando son consumidos por los animales, estos lípidos sufren dos transformaciones importantes en el rumen (Keeney, 1970). Primero se produce la hidrólisis de las uniones esteres catalizadas por lipasas microbianas para liberar ácidos grasos al rumen. Luego estos ácidos grasos sufren una biohidrogenización, que se muestra en la Figura 1.

Se isomeriza el doble enlace en cis-12 del ácido linoleico, para formar el cis-9, trans-11 CLA. La segunda reacción es una reducción en donde cis-9, trans-11 CLA es convertido en trans-11 C18:1 (también conocido como ácido vaccénico) y el paso final es una segunda reducción dando como resultado la formación del ácido esteárico (C18:0). Los dos primeros pasos son rápidos y el tercero es lento. Por esto, la reducción del ácido vaccénico tiende a ser el limitante para la biohidrogenización. Como consecuencia, los intermediarios de la penúltima hidrogenización se acumulan en el rumen (Keeney, 1970; Harfoot & Hazlewood, 1997) y de esta forma posibilitan su absorción.

Existe una relación linear entre el contenido de ácido vaccénico, CLA y la cantidad de grasa en la leche de rumiantes (Griinari & Bauman, 1999). Teniendo en cuenta que ambos son intermediarios en la biohidrogenización por medio de las bacterias del rumen, se presume que este es el productor del CLA que se encuentra en leche. Pero además existe una estrecha relación entra el ácido vaccénico y el cis-9, trans-11 CLA en la leche, que indicaría que la biohidrogenización tendería a producir ácido vaccénico para una mejor absorción en el rumen, Griinari y Bauman (1999) propusieron que un porcentaje del CLA en la grasa presente en rumiantes tendría un origen endógeno, esto sugeriría que se formaría en la glándula mamaria el cis-9, trans-11 CLA mediante la acción de la D 9-desaturasa utilizando como sustrato el ácido vaccénico.

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Figura 1. Rol de biohidrogenización en rumen y de la Δ9-desaturasa tisular en la producción del cis-9, trans-11 ácido linoleico conjugado en la grasa de la leche de rumiantes

Otro ejemplo de alimento funcional es la planta Azadirachta indica "Neem" árbol hindú tradicionalmente es empleado en la medicina folklórica para un amplio espectro de enfermedades en India (Mulla y Su, 1999). El primer uso registrado del "Neem" se atribuye a la antigua India Oriental en donde la "Cultura Harrappa" describió para esta planta docenas de propiedades hace 4500 años atrás. En esta cultura, la medicina de "Ayurvedic", ha utilizado formulaciones de "Neem" como un soporte principal de la farmacia de "Ayurvedic". Sus cualidades medicinales se perfilan en las escrituras Sánscritas en donde los usos de las diferentes partes de Azadirachta indica se usaban para tratar infecciones bacterianas, fúngicas y virales además de estimular el sistema inmunológico. Actualmente se están realizando experiencias con modelos animales suplementando su dieta con diferentes extractos de Neem y observando su acción como modulador en la carcinogénesis hepática y extrahepática (Trisha et al, 2004), mostrándose una fuerte inhibición tumoral.

• Proyecciones futuras

Los actuales sistemas de selección del INC se diseñan con vistas de superar los errores que surgen al realizar una selección en masa al azar. Para ello se ha planeado realizar ensayos antitumorales frente a 80-100 diferentes tipos de líneas tumorales humanas, así también como el estudio de su mecanismo de acción. El objetivo de estos ensayos es encontrar compuestos de alta selectividad tisular, para producir fármacos más útiles y eficaces.

El repetido esfuerzo de encontrar materias primas y naturales que posean propiedades antitumorales es una base segura para garantizar la solución ha esta grave enfermedad que afecta a la población humana, y si esto no se pudiera realizar de esta forma, por lo menos ya estarían las bases sentadas para producir productos sintéticos, empleando las sustancias naturales como patrones químicos, llegando a la conclusión de que el ser humano al integrar una pequeña parte de un todo, puede y debe, valorar y aprender cada día más del sistema natural en el que se halla inmerso.

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Mariana Quiroga

Bióloga

2004