LAS PLANTAS COMO FUENTE DE PRODUCTOS NATURALES. Roberto Enciso R. Academia Nacional de Ciencias Farmacéuticas Febrero de 2016

Transcripción

1 LAS PLANTAS COMO FUENTE DE PRODUCTOS NATURALES Roberto Enciso R. Academia Nacional de Ciencias Farmacéuticas Febrero de 2016

2 Premio Nobel de Medicina 2015 Otorgado a la medicina tradicional y a los productos naturales. De la medicina tradicional de China: la artemisina de Artemisia annua para combatir la malaria. El otro es para la prospección de antibióticos naturales. Dra. You You Tu Foto, Massimo Pignotti

3 Aparición de las plantas Las plantas fueron parte de los organismos que cubrieron la superficie terrestre, y con su metabolismo efectuaron cambios químicos en la atmosfera y en el suelo. Su sistema bioquímico permitió la síntesis de compuestos novedosos.

4 Glossopteris sp. Pérmico Triásico millones años Hojas de Ginkgo sp. Carbonífero millones años Yorkshire, Inglaterra

5 Defensas químicas Las plantas al ser organismos fijos en el suelo, han desarrollado mecanismos especiales de protección contra el medio ambiente y los depredadores. Las defensas pueden ser físicas, como las espinas, o pueden ser químicas como las sustancias repelentes, o las sustancias que tengan alguna función antimicrobiana,o que provoquen un efecto dañino en los animales herbívoros. Los compuestos secundarios pueden ser, taninos, alcaloides flavonoides, terpenos, etc. Estos son su forma de defensa química.

6 Efectos fisiológicos en animales Los productos naturales provocan distintas reacciones fisiologías en los organismos animales. Esta función es utilizada por el hombre para su beneficio. De tal suerte que las plantas se han podido utilizar como remedios para aliviar o mitigar un sinnúmero de padecimientos en el curso de la historia de la medicina.

7 Respiración en Plantas Concepto Ayurveda David Frawley, Vasant Lad, The yoga of herbs. Lotus Ligth Publications, India.

8 Distribución en la célula y en la planta La síntesis de productos naturales se realiza en distintos sitios de la planta y en distinto tiempo. Puede tener una distribución especial en la planta. Así mismo, a nivel celular hay una distribución de los diferentes metabolitos.

9 Alcaloides indólicos de Catharanthus roseus Localización celular y acumulación, UV 254 nm. Mariana Sotomayor, 2011.

10 Protoplastos de células de Catharanthus roseus C20. R. Enciso.

11 Protoplastos Observación en luz normal y UV. Fluorescencia en la vacuola, 254 nm. Inês Carqueijeiro, Henrique Noronha, Patrícia Duarte, Hernâni Gerós, and Mariana Sottomayor, 2013

12 Los alcaloides indólicos se encuentran en forma de base dentro de la vacuola celular, porque el ph del contenido vacuolar es ácido, y por lo tanto no pueden atravesar la membrana de lípidos que actúa como una barrera química. Solamente atraviesan por medio de un trasportador. La vacuola es un reservorio de metabolitos.

13 Distribución en la planta Echinacea angustifolia. las raíces secundarias y su corteza, contienen una mayor cantidad de alcamidas (1 y 2), equinacósido y cinarina. La alcamida 2 es mayor en la fase de reproducción. Equinacósido

14 Alcaloides en Datura stramonium Atropina Escopolamina

15 Alcaloides en Datura stramonium La producción de alcaloides tropánicos en Datura stramonium es más alta en plantas jóvenes que en adultas. Escopolamina no siempre es el alcaloide principal. Los tallos de plantas jóvenes tiene el más alto contenido de alcaloides tropánicos. Foto H. Zell S. Berkov et al., Alkaloid patterns in some varieties of Datura stramonium. Fitoterapia. V77,

16 Datura Las plantas cultivadas en Bulgaria son genéticamente idénticas a las plantas cultivadas en Egipto, sin embargo el patrón de producción de alcaloides tropánicos es diferente. El medio ambiente influye en la producción de alcaloides. E. Miraldi et al., Distribution of hyosciamine and scopolamine in Datura stramonium. Fitoterapia, V72, N6,

17 Variación de la producción estacional Los vegetales sintetizan metabolitos secundarios de acuerdo a ciclos estacionales y circadianos; ya que están íntimamente ligados a los procesos bioquímicos que se desarrollan según el estado fenológico de las plantas. Las etapas de crecimiento, maduración, floración y fructificación, son etapas en donde el metabolismo secundario se expresa de forma distinta, lo que trae como consecuencia un contenido diferente de sustancias tanto desde el punto de vista cuantitativo como cualitativo.

18 Variación Estacional de Actividad Valeriana edulis ssp. procera Actividad sedante Febrero Mayo Septiembre Noviembre Actividad sedante Variación estacional en la actividad sedante en ratones tratados con extracto acuoso de la Raíz de Valeriana edulis. Martínez G. M.M., Delgadillo G. H. J. y Izquierdo S. M.T., 33 Congreso de Ciencias Farmacéuticas. México 2000.

19 PRODUCCIÓN DE METABOLITOS SECUNDARIOS IN VITRO Una forma de obtener sustancias de interés farmacológico es por medio de la producción de metabolitos secundarios en los cultivos in vitro. El interés en el cultivo de células vegetales surge con el propósito de establecer una producción constante de masa celular para un abastecimiento de productos de origen natural. El cultivo in vitro de células vegetales es una biotecnología en constante desarrollo, que puede proporcionar ventajas con respecto a la colecta o al cultivo en campo, ya que es independiente de la situación geográfica y de las condiciones climáticas del medio ambiente. Sin embargo, es un proceso que requiere un tiempo largo de investigación y desarrollo, lo cual la hace una biotecnología que puede resultar costosa y con resultados a largo plazo. Los ejemplos de éxito industrial son contados.

20 Bioreactores Los bioreactores son recipientes diseñados para el cultivo a gran escala de células, tejidos y órganos, en un medio líquido. Proveen un mayor control del intercambio gaseoso, iluminación, agitación, temperatura y ph.

21 Productos naturales obtenidos por cultivo de tejidos Planta Sustancia Tipo de cultivo Cassia acutifolia antraquinonas suspensión Catharanthus roseus catarantina suspensión Podophyllum hexandrum podofilotoxina suspensión Rhus javanica gallotaninos raíces Salvia fruticosa ácido rosmarínico callo y suspensión Silybum marianum flavolignano raíz Taxus especies taxol suspensión Panax ginseng ginsenósidos raíces Taxus spp. Taxol raíces Khan et al., Indian Journal of Biotechnology, V8.

22 Micropropagación La micropropagación es la multiplicación que se hace en el laboratorio en condiciones controladas utilizando medios de cultivo y en condiciones estériles. El objetivo es producir plantas sanas a una velocidad mayor que la que se obtiene por los métodos convencionales de producción de plantas. Por medio de esta técnica se pueden recuperar plantas amenazadas que requieren una acción rápida de protección, o también se pueden multiplicar o clonar plantas medicinales seleccionadas.

23 Valeriana Mexicana La valeriana mexicana o Valeriana edulis spp. procera, ha sido objeto de un trabajo de conservación. Las poblaciones silvestres se encontraron disminuidas por la continua explotación para la elaboración de remedios. Gracias a este tipo de propagación se ha logrado conservar la especie. Los ensayos en el vivero han sido exitosos así como las pruebas de cultivo en campo.

24 Valeriana Mexicana

25 Aceite volátil Ácido valerénico Valepotriatos Compuestos

26 SISTEMA DE MICROPROPAGACION 1 Establecimiento del cultivo 2 Multiplicación 3 Enraizamiento Cultivo en campo 4 Aclimatación en invernadero

27 Micropropagación de Valeriana Mexicana