/ jueves 24 de marzo de 2022

UG TU CONECTE CON LA CIENCIA

QUÍMICA DE PRODUCTOS NATURALES: HISTORIA, APLICACIONES Y PERSPECTIVAS

Dra. Clarisa Villegas Gómez

Departamento de Química,

División de Ciencias Naturales y Exactas,

Universidad de Guanajuato, Campus Guanajuato.


Haciendo referencia a Ludwig Lewin, farmacólogo y naturalista destacado, nos dice que “Con la sola excepción de los alimentos, no existen en la Tierra sustancias que estén tan estrechamente asociadas a la vida de los pueblos, de todos los países y en todos los tiempos, como los componentes químicos que se obtienen de fuentes naturales”. Efectivamente, desde un punto de vista histórico el ser humano ha estado ligado al uso de diversos recursos naturales para su supervivencia, por ejemplo; restos arqueológicos demuestran que el hombre utilizaba ciertas plantas y hongos con propiedades alimenticias, terapéuticas, relajantes e inclusive alucinógenas.

Probablemente, no se pueda saber con toda exactitud cómo o cuándo el hombre tuvo contacto por primera vez, pero estudiosos del área nos han hecho imaginar, que quizá un grupo de Neandertales que estaban reunidos en una cueva, alrededor de una fogata y que para protegerse del frío, uno de ellos arrojó a la hoguera unas ramas de cáñamo para avivar el fuego, observaron que de manera inmediata se empezó a desprender un humo denso, ocasionando que todos se empezaran a sentir eufóricos y al final, esta experiencia les fue tan reconfortante que se convirtió en una costumbre.

Así, por años y por distintas regiones se fueron plasmando en la historia, los diversos usos de este tipo de recursos, debido a eso, nos remontamos entonces a nuestro País, donde en la América Precolombina, los relatos de los primeros conquistadores Europeos y las reliquias rescatadas a lo largo del antiguo territorio maya (figuras de piedra en forma de hongo que datan del año 1000 a. C al 500 d. C), demuestran que el consumo de diversos hongos constituía un símbolo importante en los ritos religiosos de diversas culturas mesoamericanas. Inclusive, cabe señalar, que cuando los españoles llegaron a América, quedaron impresionados sobre el uso que los indígenas le daban a ciertos hongos y que dentro de sus costumbres decían que formaban parte de la “carne de los dioses” (“nanáctl”), esto está resguardado en la obra más completa de Fray Bernardino de Sahagún “Historia General de las cosas de la Nueva España” hoy conocida como el Códice Florentino, en donde, en uno de los tomos relatan mediante diversas ilustraciones, el efecto alucinógeno y eufórico que ocasionaban las plantas y los hongos utilizadas por los aztecas, donde las más relevantes son dos especies de ipomea; la coátl xoxouhqui (serpiente verde) y la ololiuhqui conocida como la que te “hace dar vueltas”, así como, el consumo habitual de peyote, mixitl y tlápatl, todas especies de Datura spp.

Con el paso del tiempo, esta práctica dio pie a que se utilizaran diversos recursos naturales como una fuente terapéutica o lúdica, dando como resultado a lo que al día de hoy llamamos Medicina Tradicional Mexicana, la cual, la podemos definir como la suma total de conocimientos, habilidades y prácticas, basadas en teorías, creencias y experiencias indígenas en diversas culturas, sean susceptibles de explicación o no, utilizadas en la prevención, mejora o tratamiento de enfermedades físicas o mentales las cuales son transmitidas de generación en generación.

A través de esta práctica, ha surgido el interés científico y sobre todo, por parte de los químicos, de saber cuál o cuáles eran los compuestos responsables de la actividad terapéutica o psicotrópica de ciertas plantas, con base en esto, se desarrollaron diversos estudios, dando pie a una interesante rama de la Química Orgánica, conocida como Química de Productos Naturales, la cual es la ciencia que se encarga del estudio de los metabolitos secundarios (compuestos orgánicos) aislados de fuentes naturales de origen vegetal, animal, marino, fúngico y bacteriano para la obtención de compuestos con diversidad estructural y actividad biológica.

En las últimas décadas el auge en este tipo de investigaciones ha ido en incremento, pues se han encontrado un sinfín de estructuras químicas (Productos Naturales), las cuales han sido un importante factor para el descubrimiento de potentes fármacos, así como también, en diversas aplicaciones en la agricultura, como es el desarrollo de insecticidas o herbicidas de origen natural. Debido a la importancia de estos compuestos, surge la necesidad de implementar opciones para no agredir y/o devastar a nuestra “biodiversidad” solo con la intención de tener un acceso a los mismos, para esto, el papel de los Químicos Orgánicos es muy importante, pues se tienen que desarrollar nuevas metodologías en síntesis para la obtención de productos naturales.

Dentro del campo de la síntesis orgánica, encontramos diversas estrategias, una de ellas es la clásica denominada “Síntesis Orientada a un Objetivo (TOS), la cual tiene como propósito la síntesis de moléculas específicas, estructuralmente complejas a partir de materiales de partida sencillos, esto a través de un análisis retrosintético, desafortunadamente, esta estrategia tiene ciertas desventajas, pues puede involucrar rutas de síntesis muy largas que se desarrollan en varios pasos de reacción, la cual ocasiona rendimientos globales bajos además de que la esteroquímica del compuesto al final puede no ser definida. Para dar solución a esto, surge un nuevo concepto denominado “Síntesis Orientada a la Diversidad (DOS), la cual es una síntesis deliberada, simultánea y eficiente de más de un compuesto objetivo, y que tiene como propósito el generar librerías de pequeñas moléculas con alto grado de diversidad estructural, funcional y espacial, las cuales puedan contribuir al descubrimiento de nuevas moléculas con interés biológico.

Con base en lo anterior, en el Departamento de Química de la División de Ciencias Naturales y Exactas, se encuentra mi grupo de investigación, el cual ha sido pionero en el desarrollo de la Química de Productos Naturales y su aplicación en Síntesis Orgánica.

Las principales líneas de investigación que se desarrollan van en función de los conocimientos en la Medicina Tradicional Mexicana utilizando principalmente plantas medicinales y hongos, de los cuales se realiza la extracción, el aislamiento, elucidación estructural y la semisíntesis de metabolitos secundarios.

Del mismo modo, se desarrollan diferentes y novedosas metodologías en síntesis, como es el caso del uso de los diferentes modos de activación en organocatálisis para la síntesis estereoselectiva de esqueletos base de productos naturales mediante el concepto de “Síntesis Orientada a la Diversidad (DOS), específicamente de alcaloides del tipo tetrahidrocarbazol, dihidrocarbazol, isoquinolínicos, entre otros, esto con el objetivo de generar una biblioteca de compuestos con diversidad biológica, estructural, funcional y de esteroquímica.

Cualquier comentario sobre este artículo, favor de dirigirlo a eugreka@ugto.mx. Para consulta de más artículos www.ugto.mx/eugreka.

QUÍMICA DE PRODUCTOS NATURALES: HISTORIA, APLICACIONES Y PERSPECTIVAS

Dra. Clarisa Villegas Gómez

Departamento de Química,

División de Ciencias Naturales y Exactas,

Universidad de Guanajuato, Campus Guanajuato.


Haciendo referencia a Ludwig Lewin, farmacólogo y naturalista destacado, nos dice que “Con la sola excepción de los alimentos, no existen en la Tierra sustancias que estén tan estrechamente asociadas a la vida de los pueblos, de todos los países y en todos los tiempos, como los componentes químicos que se obtienen de fuentes naturales”. Efectivamente, desde un punto de vista histórico el ser humano ha estado ligado al uso de diversos recursos naturales para su supervivencia, por ejemplo; restos arqueológicos demuestran que el hombre utilizaba ciertas plantas y hongos con propiedades alimenticias, terapéuticas, relajantes e inclusive alucinógenas.

Probablemente, no se pueda saber con toda exactitud cómo o cuándo el hombre tuvo contacto por primera vez, pero estudiosos del área nos han hecho imaginar, que quizá un grupo de Neandertales que estaban reunidos en una cueva, alrededor de una fogata y que para protegerse del frío, uno de ellos arrojó a la hoguera unas ramas de cáñamo para avivar el fuego, observaron que de manera inmediata se empezó a desprender un humo denso, ocasionando que todos se empezaran a sentir eufóricos y al final, esta experiencia les fue tan reconfortante que se convirtió en una costumbre.

Así, por años y por distintas regiones se fueron plasmando en la historia, los diversos usos de este tipo de recursos, debido a eso, nos remontamos entonces a nuestro País, donde en la América Precolombina, los relatos de los primeros conquistadores Europeos y las reliquias rescatadas a lo largo del antiguo territorio maya (figuras de piedra en forma de hongo que datan del año 1000 a. C al 500 d. C), demuestran que el consumo de diversos hongos constituía un símbolo importante en los ritos religiosos de diversas culturas mesoamericanas. Inclusive, cabe señalar, que cuando los españoles llegaron a América, quedaron impresionados sobre el uso que los indígenas le daban a ciertos hongos y que dentro de sus costumbres decían que formaban parte de la “carne de los dioses” (“nanáctl”), esto está resguardado en la obra más completa de Fray Bernardino de Sahagún “Historia General de las cosas de la Nueva España” hoy conocida como el Códice Florentino, en donde, en uno de los tomos relatan mediante diversas ilustraciones, el efecto alucinógeno y eufórico que ocasionaban las plantas y los hongos utilizadas por los aztecas, donde las más relevantes son dos especies de ipomea; la coátl xoxouhqui (serpiente verde) y la ololiuhqui conocida como la que te “hace dar vueltas”, así como, el consumo habitual de peyote, mixitl y tlápatl, todas especies de Datura spp.

Con el paso del tiempo, esta práctica dio pie a que se utilizaran diversos recursos naturales como una fuente terapéutica o lúdica, dando como resultado a lo que al día de hoy llamamos Medicina Tradicional Mexicana, la cual, la podemos definir como la suma total de conocimientos, habilidades y prácticas, basadas en teorías, creencias y experiencias indígenas en diversas culturas, sean susceptibles de explicación o no, utilizadas en la prevención, mejora o tratamiento de enfermedades físicas o mentales las cuales son transmitidas de generación en generación.

A través de esta práctica, ha surgido el interés científico y sobre todo, por parte de los químicos, de saber cuál o cuáles eran los compuestos responsables de la actividad terapéutica o psicotrópica de ciertas plantas, con base en esto, se desarrollaron diversos estudios, dando pie a una interesante rama de la Química Orgánica, conocida como Química de Productos Naturales, la cual es la ciencia que se encarga del estudio de los metabolitos secundarios (compuestos orgánicos) aislados de fuentes naturales de origen vegetal, animal, marino, fúngico y bacteriano para la obtención de compuestos con diversidad estructural y actividad biológica.

En las últimas décadas el auge en este tipo de investigaciones ha ido en incremento, pues se han encontrado un sinfín de estructuras químicas (Productos Naturales), las cuales han sido un importante factor para el descubrimiento de potentes fármacos, así como también, en diversas aplicaciones en la agricultura, como es el desarrollo de insecticidas o herbicidas de origen natural. Debido a la importancia de estos compuestos, surge la necesidad de implementar opciones para no agredir y/o devastar a nuestra “biodiversidad” solo con la intención de tener un acceso a los mismos, para esto, el papel de los Químicos Orgánicos es muy importante, pues se tienen que desarrollar nuevas metodologías en síntesis para la obtención de productos naturales.

Dentro del campo de la síntesis orgánica, encontramos diversas estrategias, una de ellas es la clásica denominada “Síntesis Orientada a un Objetivo (TOS), la cual tiene como propósito la síntesis de moléculas específicas, estructuralmente complejas a partir de materiales de partida sencillos, esto a través de un análisis retrosintético, desafortunadamente, esta estrategia tiene ciertas desventajas, pues puede involucrar rutas de síntesis muy largas que se desarrollan en varios pasos de reacción, la cual ocasiona rendimientos globales bajos además de que la esteroquímica del compuesto al final puede no ser definida. Para dar solución a esto, surge un nuevo concepto denominado “Síntesis Orientada a la Diversidad (DOS), la cual es una síntesis deliberada, simultánea y eficiente de más de un compuesto objetivo, y que tiene como propósito el generar librerías de pequeñas moléculas con alto grado de diversidad estructural, funcional y espacial, las cuales puedan contribuir al descubrimiento de nuevas moléculas con interés biológico.

Con base en lo anterior, en el Departamento de Química de la División de Ciencias Naturales y Exactas, se encuentra mi grupo de investigación, el cual ha sido pionero en el desarrollo de la Química de Productos Naturales y su aplicación en Síntesis Orgánica.

Las principales líneas de investigación que se desarrollan van en función de los conocimientos en la Medicina Tradicional Mexicana utilizando principalmente plantas medicinales y hongos, de los cuales se realiza la extracción, el aislamiento, elucidación estructural y la semisíntesis de metabolitos secundarios.

Del mismo modo, se desarrollan diferentes y novedosas metodologías en síntesis, como es el caso del uso de los diferentes modos de activación en organocatálisis para la síntesis estereoselectiva de esqueletos base de productos naturales mediante el concepto de “Síntesis Orientada a la Diversidad (DOS), específicamente de alcaloides del tipo tetrahidrocarbazol, dihidrocarbazol, isoquinolínicos, entre otros, esto con el objetivo de generar una biblioteca de compuestos con diversidad biológica, estructural, funcional y de esteroquímica.

Cualquier comentario sobre este artículo, favor de dirigirlo a eugreka@ugto.mx. Para consulta de más artículos www.ugto.mx/eugreka.