HETERÓSIDOS CARDIOTÓNICOS Los cardiotónicos son un grupo de productos naturales de naturaleza esteroídica, bien conocidos desde la antigüedad por su toxicidad cardíaca y que han adquirido un papel relevante en terapéutica desde la introducción de los digitálicos en la práctica medica por Withering en 1785. De los más de 300 aislados hasta la fecha, digoxina y digitoxina son los más utilizados para el tratamiento de la insuficiencia cardíaca y de determinadas arritmias. Distribución Su distribución en la naturaleza está restringida a un número reducido de familias botánicas, principalmente aquellas estrechamente relacionadas a: -
Apocynaceae (géneros Nerium, Strophantus, Thevetia)
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Asclepiadaceae (Asclepias), apareciendo curiosamente en este ultimo género en el látex.
También se encuentran en otras familias de dicotiledóneas como: -
Cruciferae (Erysimum)
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Moraceae (Antiaris)
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Scrophulariaceae (Digitalis)
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Celastraceae (Euonymus)
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Tiliaceae (Corchorus)
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Ranunculaceae (Adonis, Helleborus)
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Sterculiaceae (Mansonia)
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En algunas monocotiledóneas, especialmente en Liliaceae (Urginea).
Biosíntesis Los heterósidos cardiotónicos son esteroides y por tanto derivan del cicloartano que se origina por ciclación del escualeno. La desmetilación del cicloartano conduce al colesterol (13), que sufre una oxidación dando 20α ,22β dihidroxicolesterol. A partir de este compuesto se libera aldehido caproico originándose pregnenolona que se isomeriza y reduce a progesterona (14), Tras reducción de la insaturación y del grupo ceto del anillo A y sucesivas hidroxilaciones se forma 5β -pregnan-3,14,21-triol-20-ona (15) al que se une un resto acetilo en la cadena lateral que, tras ciclación, origina el anillo lactónico conduciendo a la digitoxigenina (16) y a partir de ella a los correspondientes heterósidos.
Colesterol
Progesterona
Digitoxigenina 5β -pregnan-3,14,21triol-20-ona
Estructura química Se distinguen dos grupos, aquellos que presentan una lactona α− β insaturada de cinco miembros (cardenólidos, 17) o de seis miembros (bufadienólidos, 18) en posición 17β . La mayoría de geninas conocidas presentan dos OH- β en posiciones 3 y 14, y difieren principalmente en el número de hidroxilos y el grado de oxidación del carbono 19. Existen además dos series principales, diferenciadas por la estereoisomería de la unión de los anillos A/B. La serie 5 α (trans A/B) principalmente en Asclepiadaceae mientras que la serie 5β (cis A/B) se encuentra en Apocynaceae y Scrophulariaceae. Normalmente se encuentran en las plantas como heterósidos, salvo excepciones como helebrigenin-3-acetato, estando la parte azucarada constituida por hasta cuatro moléculas de azúcar, unida comúnmente al 3-OH. Tras la hidrólisis acida de los cardiotónicos se han aislado hasta 20 azúcares diferentes, entre los que se encuentran glucosa y ramnosa junto con otros 6-desoxiazúcares, 2,6-didesoxihexosas (digitoxosa, 19), o sus 3-O-éteres metílicos (cimarosa, 20; digitalosa, 21), 2-O-metil y 2-O-acetil azúcares.
Cardenólidos
Bufadienolidos
Estructura general de las geninas de heterósidos cardiotónicos. Los requerimientos estructurales para manifestar actividad son los hidroxilos 13β y 14 β , la integridad del anillo lactónico en 17β y la orientación relativa de los anillos. La actividad es máxima cuando los ciclos A/B, B/C y C/D están en cis-trans-cis, disminuye fuertemente cuando A/B es trans. Los anillos C/D deben estar obligatoriamente en cis.
Estructura de desoxiazucares
Extracción, caracterización y valoración La planta fresca contiene heterósidos primarios, que se obtienen tras estabilización evitando de este modo su hidrólisis enzimática. Los heterósidos secundarios se encuentran en la planta seca. Los heterósidos cardiotónicos son compuestos polares y en general se extraen con etanol o mezclas etanol/agua. Tras defecación plúmbica para eliminar fenoles y otras sustancias y extracción del filtrado con cloroformo y cloroformo/metanol, se obtiene una fracción enriquecida en heterósidos cardiotónicos sobre la que se realizan las reacciones de caracterización. Los ensayos más comunes se basan en la actividad biológica y reacciones de la lactona y la parte azucarada de los heterósidos. Actualmente las farmacopeas no incluyen ensayos biológicos para drogas cardiotónicas. Los principales métodos analíticos son: A) Reacciones de coloración: Específicas de los azúcares.
Presentan interés las específicas para 2,6-didesoxihexosas, como la reacción de
Keller-Killiani (adición de ácido sulfúrico a una solución acética de los heterósidos en presencia de sales férricas: anillo pardo-rojizo y la solución acética se colorea lentamente de azul verdoso) y la de Pesez o del xantidrol (adición de xantidrol a una solución acética de los heterósidos que contenga 1% de ácido clorhídrico: aparición de coloración roja tras calentar al baño maría). Específicas de las geninas.
Todas las reacciones del núcleo esteroide (reacción de Liebermann) son válidas
pero carecen de especificidad. Se recurre a reacciones específicas del anillo-γ -lactónico-α , β -insaturado de cardenólidos. Reacción de Kedde (ácido 3,5-dinitrobenzoico: color rojo-violáceo estable), Baljet (ácido pícrico: color naranja), Legal (nitroprusiato sódico: color rojo poco estable). La farmacopea europea utiliza la reacción de Baljet para la valoración midiendo la absorbancia a 540 nm. B) Reacciones de fluorescencia. Los heterósidos cardiotónicos dan derivados deshidratados fluorescentes en
medio ácido. Se forman derivados ∆
14
y∆
14.16
en caso de geninas hidroxiladas en 16 dando fluorescencia
mucho más intensa. Reacción de Svendsen-Jensen (ácido tricloroacético en etanol: fluorescencia azul muy intensa con heterósidos de la serie B), Fauconnet (ácido tricloroacético más un oxidante, cloramina o hipoclorito sódico: fluorescencia azul los heterósidos de las series B y C y rojo-amarillenta los de la serie A), Tattje (mezcla de ácidos sulfúrico y fosfórico adicionando cloruro férrico: tras calentar 5 min a 100 °C aparece color rojo muy estable con heterósidos de la serie B). Estas reacciones se pueden utilizar para su caracterización y valoración espectrofluorimétrica. C) Técnicas cromatográficas:
1. La CCF sobre Silicagel eluyendo con cloroformo/metanol (92:8) o acetato de etilo/metanol/agua (75:10:7,5) y revelador reactivos de Kedde o Fauconnet. 2. La CLAR sobre Silicagel y hexano/etanol/diclorometano (75:18:7) o fase reversa y un gradiente de
metanol/agua o una elución isocrática. 3. Técnicas cromatográficas como CLAR-RIA, Cromatografía líquida-RIA, CLAR-líquido de centelleo,
derivatización con precolumna-CLAR derivatización con post-columna entre otras, se pueden emplear para cuantificar heterósidos cardiotónicos del orden de ng en plasma y orina aunque el radioinmunoensayo sigue siendo ampliamente usado a nivel hospitalario. Acciones farmacológicas La actividad farmacológica de los heterósidos cardiotónicos se debe principalmente a la genina mientras que la porción azucarada incrementa su polaridad, modificando la intensidad y duración del efecto. Todos ejercen acciones similares diferenciándose en sus características farmacocinéticas que están condicionadas por el grado de hidroxilación de la genina. La digitoxina es muy liposoluble, se reabsorbe prácticamente el 100% en el tubo digestivo y se une fuertemente a proteínas plasmáticas. Su semivida de eliminación es de 7 días. La digoxina, menos liposoluble, se reabsorbe menos en el tubo digestivo (65-75%) y se une a proteínas en un 20-30%. Su semivida de eliminación es del orden de 1,5 días. Actúan directamente sobre el músculo cardíaco por inhibición de la ATPasa Na+/K+ dependiente, aumentando la contractilidad intrínseca de la fibra muscular (efecto inótropo positivo) y el volumen minuto, lo que conduce a la supresión de la hipertonía simpática refleja característica de la insuficiencia cardíaca.
Actúan de forma indirecta a través del sistema nervioso autónomo reduciendo la frecuencia sinusal (efecto cronótropo negativo) y la velocidad de conducción del impulso cardiaco (efecto dromotropo negativo) debido al aumento en el tono vagal y la reducción del tono simpático. Presentan un estrecho margen terapéutico. A dosis tóxicas pueden inducir un aumento del automatismo cardíaco, bloqueo de la conducción aurículo-ventricular y aumento del tono simpático, efectos que explicarían la frecuente aparición de extra-sístoles ventriculares, taquicardia y fibrilación ventricuiar durante la intoxicación digitálica. La principal causa de intoxicación es la administración conjunta de digitálicos y diuréticos que incrementan la eliminación renal de potasio. El género Digitalis (Scrophulariaceae) comprende más de 30 especies de distribución eminentemente europea, de las cuales al menos dos se emplean para la extracción de sus heterósidos cardiotónicos denominados digitálicos, D. purpurea y D. lanata. Los digitálicos se clasifican en cinco series según la naturaleza de la genina: Serie A: Digitoxigenina
(3β ,14β -diOH).
Serie B: Gitoxigenina
(3β ,14β ,16β -triOH).
Serie E: Gitaloxigenina
(3β ,14β -diOH, 16-O-CHO).
Serie C: Digoxigenina
(3β ,12β ,14β -triOH).
Serie D: Diginatigenina
(3β , 12β ,14β ,16β -tetraOH).
Estructura de heterósidos cordiotónicos primarios de digitales.
Los heterósidos más importantes desde el punto de vista de su utilización terapéutica corresponden a las series A y C y dentro de ellas se encuentran actualmente comercializados en España digitoxina, acetildigitoxina, lanatósido C, desacetil-lanatósido C (deslanósido), acetildigoxina y digoxina. Otras drogas con cardenólidos son las del género Strophantus (Apocynaceae), que comprende alrededor de 40 especies originarias principalmente de África, cuyas semillas contienen cardenólidos activos sobre el músculo cardíaco. En S. gratus,
G-estrofantina u ouabaína (28, figura 12.13) que representa un 90-95% del contenido en heterósidos (4-8%).
También se encuentra en el leño de Acokanlhera schimperi de la misma familia. Se trata del 3-O-ramnósido de una genina cardenólida altamente hidroxilada (1β , 3β , 5β , 11α , 14β , 19β -OH). Este heterósido es muy soluble en agua caliente y alcohol e insoluble en disolventes clorados, da reacción positiva con derivados nitrados en medio alcalino pero reacción negativa de 2,6-didesoxihexosas, lo que permite diferenciarla de otros estrofantos. Su efecto es casi inmediato pero su acción muy fugaz. Se administra por vía intravenosa, lo que limita su uso al ámbito hospitalario.
