La influencia del ambiente en los "principios activos" de las plantas medicinales

En un estudió enfocado en la variedad Tithonia diversifolia, con probada actividad antiinflamatoria y antimicrobiana, entre otras, se estableció un modelo de manejo para diversas especies

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – La planta Tithonia diversifolia, conocida popularmente como girasol mexicano o botón de oro, entre otros nombres, es una especie invasora de la familia de los girasoles (Asteraceae) que se adaptó perfectamente a los ecosistemas tropicales y subtropicales de tres continentes: Asia, África y América. Sus propiedades terapéuticas, desde hace mucho tiempo conocidas por la medicina tradicional en diferentes países, vienen siendo reconocidas mediante la realización de estudios científicos rigurosos. En la literatura especializada se reportan actividades antiinflamatoria, analgésica, antimicrobiana, antiviral, leishmanicida, insecticida y otras.

Esa plétora de acciones medicinales es producto de los metabolitos secundarios presentes en esta especie. La ciencia aún no comprende bien la función de los metabolitos secundarios en la dinámica de las plantas. Grosso modo, puede decirse que mientras los metabolitos primarios (proteínas, carbohidratos, etc.) resultan esenciales para el mantenimiento y la reproducción de la vida, los secundarios (terpenos, fenoles, etc.) actúan haciendo las veces de interfaces químicas entre la planta y el ambiente, al desempeñar papeles tales como los de antioxidantes naturales, fungicidas, repelentes de insectos, etc. De allí su utilidad para los humanos.

Un nuevo estudio, intitulado “Effect of the environment on the secondary metabolic profile of Tithonia diversifolia: a model for environmental metabolomics of plants”, referente al efecto de las condiciones ambientales sobre el perfil metabólico de laTithonia diversifolia, acaba de salir publicado en la revista online Scientific Reports, perteneciente al grupo Springer Nature.

El autor principal del artículo, Bruno Leite Sampaio, cuenta con apoyo de la FAPESP bajo la forma de una beca de doctorado, con su investigación denominada "Análisis de la variación estacional de los principales metabolitos secundarios y de la actividad antiinflamatoria de extractos de Tithonia diversifolia (Helms.) a. Gray (Asteraceae)".

“Bruno monitoreó los factores ambientales y los relacionó con los perfiles metabólicos de la planta. Una analogía, en el caso humano, consistiría en rastrear mensualmente la alimentación ingerida, las condiciones climáticas, el gasto calórico, etc., y relacionar esta información con datos bioquímicos de componentes tales como el colesterol, los triglicéridos, la glucosa y otros”, dijo Fernando Batista da Costa, docente de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Ribeirão Preto de la Universidad de São Paulo (FCFRP-USP), en Brasil, director de tesis de Bruno Leite Sampaio y también signatario del artículo publicado en Scientific Reports.

“Aparte de suministrar una base muy sólida para la utilización medicinal de la Tithonia diversifolia, ese trabajo estableció un modelo que puede utilizarse en el manejo de varias categorías de plantas: alimenticias, medicinales, tóxicas, etc. Por ende, existe una amplia aplicabilidad”, añadió Batista da Costa.

Con el objetivo de comparar los efectos de dos ambientes diferentes, Bruno Leite Sampaio cultivó Tithonia diversifolia en la Huerto de Plantas Medicinales de la FCFRP-USP, en el municipio de Ribeirão Preto, a 315 kilómetros de São Paulo, y en la hacienda Santo Antônio, en el municipio de Pires do Rio, a 145 kilómetros de Goiânia, capital del estado Goiás.

“Para excluir el factor de la variación genética, necesitábamos que todas las plantas fuesen idénticas. Por eso en el lote de Ribeirão Preto produjimos todos los especímenes a partir de una misma planta madre. Seccionando trozos del tallo, generamos 48 plantines por estaca y luego los trasladamos al Huerto de Plantas Medicinales. Y repetimos ese mismo procedimiento en Goiás, generando 48 plantines para luego llevarlos a la hacienda Santo Antônio”, informó Leite Sampaio.

Se monitoreó mensualmente la producción de metabolitos secundarios en las distintas partes de las plantas (raíces, tallos, hojas y flores) durante 24 meses. Al mismo tiempo, se registraron las variables ambientales de interés: macro y micronutrientes y otros parámetros fisicoquímicos del suelo; y también datos climáticos (precipitación acumulada, humedad relativa del ambiente, temperatura y niveles de radiación solar), estos últimos suministrados por el Instituto Nacional de Meteorología.

“No enfocamos el estudio en la variación de biomasa sino en la producción y la acumulación de metabolitos, especialmente los secundarios, en las distintas partes de la planta. Esos metabolitos pueden entenderse como respuestas químicas de las plantas a las variaciones ambientales, apuntando a lograr una mejor adaptación al ambiente. Y son éstos los que constituyen los llamados ‘principios activos’ que determinan la eventual utilización farmacológica de la planta”, explicó el joven investigador.

“Trabajamos con una gran cantidad de plantas para no extraer muestras (de raíces, tallos, hojas y flores) siempre de los mismos ejemplares, pues esto induciría una respuesta química artificial en las mismas. Lo que nos interesaba era seguir de cerca las variaciones del metabolismo normal y no respuestas metabólicas falsas, resultantes del daño mecánico sufrido. Por extrajimos muestras siguiendo un plan de relevos, de manera tal de que se extrajera material de cada planta sólo una vez por año”, añadió.

Las muestras se transformaron entonces en extractos. Y a éstos se los sometió a la aplicación de dos técnicas analíticas poderosas: la cromatografía líquida de ultraeficiencia acoplada a espectrometría de masas de alta resolución (LC-MS) y la resonancia magnética nuclear (RMN) de hidrógeno. La LC-MS se realizó en un aparato adquirido con recursos de la FAPESP, en el marco del Proyecto Temático intitulado "Estudios morfoanatómicos, metabolómicos y moleculares como aportes sistemáticos de especies de Asteraceae y acceso a su potencial farmacológico", coordinado por Beatriz Appezzato da Gloria. Y la RMN se realizó en la University of Strathclyde, en Glasgow, en Escocia.

En forma muy resumida, puede decirse que la espectrometría de masas permite determinar la masa molecular de cada sustancia detectada en el extracto. La resonancia magnética nuclear permite saber de qué manera los átomos de hidrógeno participan en las moléculas de esas sustancias, lo cual informa si sus cadenas son abiertas o cerradas, constituidas por enlaces simples o dobles, con anillos aromáticos o no, etc. Al juntar ambos conjuntos de información, se obtiene en los casos de éxito la estructura química de las sustancias propiamente dichas. Y como consecuencia de ello, la identificación de esas sustancias, siempre con la ayuda de la comparación con los registros existentes en la literatura.

“La gran novedad del trabajo de Bruno consistió en combinar los datos recabados mediante el empleo de ambas técnicas analíticas en una sola matriz. Este abordaje experimental se diferencia del que normalmente se utiliza en estudios de metabolómica ambiental. Esto permitió reducir a la mitad la cantidad de análisis, que el tratamiento estadístico se torne más robusto y obtener resultados de interpretación más fácil”, comentó Batista da Costa.

“Logramos determinar de qué manera variaron los perfiles metabólicos de las plantas durante el lapso de dos años. Y constatamos que las diversas partes de las plantas respondieron en forma diferenciada a los factores ambientales. La producción de metabolitos en las raíces recibió únicamente el influjo de los factores del suelo, al tiempo que las partes aéreas (los tallos, las hojas y las flores) se mostraron sumamente sensibles a los factores climáticos (lluvias, temperatura, etc.)”, concluyo Leite Sampaio.