Anteproyecto de tesis para mi Doctorado en Ciencias Médicas con Acentuación en Química de productos Naturales en la UANL Universidad Autónoma de Nuevo León

1. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
FACULTAD 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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2. 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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3. 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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4. 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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5. 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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6. 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 del
Lapacho 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 células
tumorales 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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7. 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-hidroxilo
o 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, una
cromatografía 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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