¿Cómo aislar el compuesto activo de una planta?

En el Laboratorio de Fitofarmacología del Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz (INPRFM), un grupo de investigación se dedica a analizar las propiedades químicas y farmacológicas de las moléculas encontradas en las plantas utilizadas por la medicina tradicional mexicana.

Su objetivo es encontrar moléculas que tengan efecto en el sistema nervioso y que puedan servir para tratar trastornos mentales, explica la investigadora Rosa Estrada Reyes, responsable del laboratorio.

La doctora Rosa Estrada es química, pero se involucró en la farmacología gracias a la fitoquímica, que es el estudio de las plantas vasculares desde el punto de vista químico y ecológico.

A diferencia de nosotros, las plantas sintetizan sus propios alimentos. A partir del dióxido de carbono (CO₂), agua y luz solar, pueden producir azúcares, aminoácidos, hormonas, pero también ciertas moléculas llamadas metabolitos secundarios, explica la investigadora.

Estos metabolitos secundarios cumplen funciones muy específicas en las plantas, por ejemplo, de protección ante los depredadores o como un medio para comunicarse con otros organismos.

Gracias a la fitoquímica podemos conocer cuáles son las estructuras de los metabolitos secundarios, qué funciones desempeñan en la planta y cómo las sintetizan, es decir qué rutas de biosíntesis son las precursoras, además, una gran cantidad de estas moléculas induce efectos farmacológicos en humanos, explica la investigadora.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, Rosa Estrada platica sobre el arduo pero interesante trabajo que implica identificar y aislar las moléculas con actividad farmacológica que se encuentran en las plantas.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cuál es el proceso para obtener una molécula a partir de una planta completa?

Rosa Estrada Reyes (RER): Partimos desde la recolección de la planta de una fuente confiable, para después llevarla a autentificar con un botánico especialista. Este paso es muy importante porque existe una gran variedad de especies vegetales y aunque tengamos experiencia por los años que llevamos trabajando en esto, aun así podemos confundirlas.

Una vez que tenemos la especie identificada, el método tradicional es extraer los componentes mediante métodos de maceración vegetal: secamos la planta al sol, la molemos y la ponemos a macerar en disolventes de diferente polaridad. A esto le sigue un proceso de destilación, en el que eliminamos todo el disolvente, para después poder aislar el principio activo.

Una de las exploraciones más complejas es el análisis químico de extracciones con agua. Nosotros hacemos este tipo de extracciones porque es lo que más se acerca a las preparaciones de la medicina tradicional, en donde las infusiones, o lo que nosotros conocemos como “tecitos”, son una práctica común.

Cuando terminamos los procesos de extracción y eliminación de los disolventes, lo que tenemos es una mezcla compleja de todos los componentes que tiene la planta, que es a lo que nosotros llamamos extracto. Una vez que tenemos ese extracto, que en ocasiones contiene más de 100 compuestos, debemos separar los compuestos para poder encontrar o seleccionar los que tienen alguna actividad farmacológica.

AIC: ¿Cómo separan esta compleja mezcla en los extractos?

RER: Los separamos mediante técnicas cromatográficas. Dependiendo de la cantidad de material usamos cromatografía en columna preparativa, cuando hablamos de kilos de planta; o técnicas de alta resolución como HPLC o UHPLC, cuando hablamos de miligramos de planta.

Antes de estas nuevas técnicas, los fitoquímicos necesitábamos hasta 10 kilogramos de plantas para detectar todos los metabolitos secundarios. Ahora, con tan solo unos cuantos miligramos podemos tener una aproximación bastante buena de cuántos componentes tiene el extracto.

AIC: ¿Cómo saben qué moléculas son las que encontraron?

RER: Una vez que tenemos los compuestos separados por cromatografía, verificamos su pureza analizando sus propiedades físicas como su punto de fusión, su perfil en cromatografía en capa fina, y los enviamos al Instituto de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) o a la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) unidad Xochimilco, para adquirir sus espectros de resonancia magnética nuclear (RMN) y espectrometría de masas (EM). La interpretación de sus características en RMN y EM, principalmente, nos lleva a obtener la identidad estructural del compuesto.

Es una especie de juego muy interesante, es una de las partes que más me gusta de la investigación porque es como armar un rompecabezas. Nosotros llegamos a la estructura, no compramos los productos, los obtenemos e identificamos de novoAAA.

AIC: ¿Cómo saben cuáles moléculas pueden funcionar como medicamento?

RER: En el laboratorio probamos, en modelos animales de conducta, la actividad biológica de los compuestos en nuestros extractos.

Apostamos por dos abordajes diferentes: probar un compuesto específico aislado, cuando sospechamos que es el responsable de la respuesta farmacológica; o cuando no conocemos la molécula activa, probar mezclas de compuestos e ir simplificando las mezclas hasta llegar a las moléculas de interés.

Pero en realidad yo no te puedo describir una rutina de cómo llegar a obtener una molécula líder, un extracto activo. Es otra de las cosas que me parece tan interesante del trabajo, los resultados que vemos en las pruebas farmacológicas nos van dictando cómo debemos llevar la estrategia de separación química.

La ciencia muchas veces es reproducir, pero en el caso de las plantas ningún proceso es predecible, cada planta es diferente.

AIC: ¿Por qué es importante separar las moléculas dentro de las plantas, por qué no solo usamos la planta completa?

RER: Cuando uno consume una planta en su totalidad está consumiendo las decenas de compuestos químicos que tiene. Esto hace difícil dosificar y seguir la farmacodinamia y farmacocinética de la molécula que es responsable del efecto deseable.

Otra de las razones es que, en la planta, los metabolitos están compartimentados, es decir, son diferentes los metabolitos que producen las hojas, las raíces, el tallo o las flores. Cuando tú consumes una planta en su totalidad, la probabilidad de que haya compuestos tóxicos aumenta.

Por ejemplo, hay plantas que producen compuestos tóxicos pero solamente en las raíces o en sus semillas, porque tienen la función de ayudar a la supervivencia de la planta y su estirpe, en cambio en las hojas pueden producir compuestos como los flavonoides con toxicidad mínima y que podrían tener un efecto tranquilizante benéfico.

Por ejemplo, la amapola, los sabrosos panes con semilla de amapola son inocuos, no tienen efecto sobre el sistema nervioso central, pero la goma o el aislamiento de sus alcaloides tiene un impacto muy fuerte sobre el organismo.

No todas las plantas son tan inocuas como se cree, debemos desmitificar la creencia de que todo lo natural es inofensivo. Porque las plantas producen estos compuestos pero no pensando en nosotros, sino para cumplir funciones muy específicas en su organismo.

AIC: Además de las metodológicas, ¿qué otras dificultades se les presentan?

RER: La colecta de plantas es una parte del trabajo que se nos está dificultando cada vez más. Esto se debe a las cuestiones sociales y ambientales que vive nuestro país.

Desafortunadamente, debido a los cambios ambientales, las plantas padecen el mismo estrés que los humanos y los animales. Su metabolismo está cambiando, las plantas se están extinguiendo o están contaminadas.

México ya no es el paraíso de la biodiversidad en plantas, la contaminación y la pérdida de hábitat las está afectando. Cada vez nos es más difícil encontrar las plantas dentro de sus hábitats y las plantas de invernadero no nos funcionan tanto, pues al tener todo lo necesario para vivir y no enfrentarse a retos no producen los metabolitos secundarios para protegerse.

Fuente: CONACYT.