lunes, 30 de septiembre de 2013

TALIDOMIDA: DOLOROSA LECCIÓN

Mediante la “síntesis”, el hombre puede transformar los compuestos naturales y fabricar moléculas distintas o producir compuestos escasos en la naturaleza o que son difíciles de obtener en forma natural. Cuando un carbono está unido a 4 grupos distintos (carbono asimétrico o quiral) pueden existir 2 moléculas diferentes (isómeros) que son como nuestras manos: una es la imagen en el espejo de la otra, se llamaron “enantiomorfos o enantiómeros” (de enantio = contrario y morph = forma) por diferir en la distribución de sus átomos o grupos y se designan como “R” y “S”. (ver temas 35 y 80 de AQV).

Las propiedades de los enantiómeros son tan similares que, por ejemplo, los 2 ácidos lácticos fueron considerados idénticos por muchos años. Sin embargo, su comportamiento dentro de los seres vivos puede ser muy diferente. Así, el R-limoneno tiene olor a naranja, mientras el S-limoneno huele a limón. En el caso de los fármacos estas diferencias pueden ser muy relevantes; por ejemplo, el S-ibuprofeno es analgésico y anti-inflamatorio y el R-ibuprofeno no lo es. Por mucho tiempo, los métodos utilizados por el hombre para sintetizar estos compuestos no han sido muy eficientes ya que en vez de obtener uno de los isómeros producen una mezcla de ambos (“racemato o mezcla racémica”).


En 1953 el Dr. Wilhem Kunz sintetizó la talidomida para la compañía farmacéutica Ciba, como medicamento para tratar la alergia (antihistamínico). Sin embargo, el mayor efecto era su poder hipnótico y sedante. Después de varios años de experimentación la compañía aseguró que el fármaco es “tan inocuo como un caramelo”. En 1957 la compañía alemana Chemie Grunenthal empezó a comercializarla sin receta médica y, por su efecto sedante, la recomendó para combatir la ansiedad, náuseas y vómitos del embarazo. Su uso se extendió rápidamente por unos 50 países y llegó a ser el tercer fármaco más vendido del mundo. Luego vino la tragedia: gran incremento de niños que nacían con graves malformaciones: defectos en brazos y/o piernas, manitas en forma de aleta, defectos en ojos, oídos, corazón, genitales y tracto digestivo.

En 1958 ya se notaba en Alemania el incremento de estas malformaciones, pero se ignoraba la causa hasta que, en 1961, el médico alemán Widukind Lenz halló 14 casos y alertó que la causante era la talidomida. Pocos días después, el fármaco fue retirado del mercado alemán. Posteriormente se conoció que la talidomida utilizada era el racemato: la R-talidomida tiene las propiedades sedantes deseadas y la S-talidomida produce malformaciones en el feto (teratogénico). Se cree que produjo unas 20 mil víctimas.

La comercialización de la talidomida nunca fue aprobada en Estados Unidos gracias al profesionalismo de la Dra. Frances Oldham Kelsey, una farmacóloga con gran experiencia en temas toxicológicos y recién incorporada a la Food and Drug Administration (FDA) quien consideró insuficientes las pruebas realizadas. Según los fabricantes, el fármaco se administró durante varias semanas a conejas, monos, ratas y perras embarazadas, sin producir efectos secundarios. Después se halló que las pruebas se hicieron en forma incorrecta y se falsearon los resultados. Pruebas posteriores en conejos y monos producen los mismos efectos terribles como en los seres humanos.

El Dr. Hiroshi Harada y sus colaboradores del Tokyo Institute of Technology descubrieron que la talidomida inactiva una enzima importante en el desarrollo de los miembros del feto. Durante las semanas 3 a 8 de la gestación, el embrión mide sólo unos milímetros y para crecer necesita un aporte extra de oxígeno y nutrientes. Si la talidomida llega en este periodo, inhibe la formación de nuevos vasos sanguíneos y, por esto, el aporte de nutrientes y de oxígeno es deficiente. Actualmente, la talidomida se usa en el tratamiento de enfermedades como lepra, ciertos tipos de cáncer, el eritema nudoso leproso, el mieloma múltiple y otras afecciones severas y poco usuales. Cuando es recetada deben seguirse estrictamente las indicaciones.
Esta tragedia cambió el modo en que los fármacos se desarrollan, se prueban y se autoriza su comercialización. Actualmente, para aprobar un medicamento debe ser sometido a un largo y riguroso proceso de estudio. Además, ya existen métodos de síntesis que permiten fabricar sólo el enantiómero con actividad farmacológica, ya que la separación del racemato es difícil y costosa. En el año 2001, el Premio Nobel de Química fue concedido a los investigadores William S. Knowles (norteamericano), Ryoji Noyori (japonés) y K. Barry Sharpless (norteamericano) por sus aportes en este campo.

BIBLIOGRAFÍA


Q.F. JUAN JSOÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>
Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ



domingo, 15 de septiembre de 2013

EL ÁCIDO LÁCTICO

En 1780 el químico sueco Scheele aisló un ácido al que llamó “láctico” porque fue encontrado en la leche agria. En 1807 Berzelius halló un compuesto muy parecido en un extracto de tejido muscular. Por varios años se pensó que ambos ácidos eran idénticos porque sus propiedades, grupos funcionales y fórmula molecular (C3H6O3) son iguales. En 1815 el físico francés Biot halló que ciertos compuestos naturales (azúcar común, ácidos tartáricos, etc.) poseen la propiedad de modificar o rotar el plano de vibración de la luz polarizada. Con esta propiedad (“actividad óptica”) se demostró que los 2 ácidos no son idénticos: mientras el obtenido del tejido muscular gira el plano de vibración de la luz en el sentido horario, es “dextrógiro” (o ácido (+)láctico), el ácido obtenido de la leche realiza el giro en sentido anti-horario, es “levógiro” (o ácido (-)láctico). A pesar de ser una molécula pequeña, los químicos no hallaban explicación a estas diferencias.

En 1874 dos químicos Jacobus Van’t Hoff (holandés, 22 años) y Joseph Le Bel (francés, 27 años) propusieron, en forma independiente y casi simultánea, una “novedosa” idea: que el átomo de carbono tiene sus 4 enlaces dirigidos hacia los vértices de un tetraedro regular (aún prevalecía la idea del carbono plano). Por la juventud de sus autores, los químicos más prestigiosos no le daban importancia a esta idea y hasta bromeaban en torno a ellas, pero después se dieron cuenta que la “descabellada idea” permitía explicar muchos hechos experimentales que aún no tenían explicación. Muchos años después, Bragg comprobó (mediante análisis por difracción de rayos “X”) que la idea del carbono tetraédrico es la correcta. El primer Premio Nobel de Química (1901) le fue conferido a Van’t Hoff (ver tema 29 de AQV).


Los dos ácidos lácticos son como nuestras manos: guardan entre sí la relación de “objeto vs. imagen en el espejo”. A pesar de tener las mismas partes, éstas se han distribuido de diferente manera y no podemos lograr que coincidan las partes de ambas porque son moléculas distintas (ver tema 35 de AQV).

Durante la transformación de la leche a yogurt (“fermentación”), se produce el desdoblamiento (hidrólisis) de la lactosa (disacárido de la leche) a glucosa y galactosa (monosacáridos). La glucosa es degradada produciendo ácido láctico, que es uno de los responsables del sabor típico del yogurt. Las bacterias “acidófilas” (como Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus) se encargan de realizar estos cambios.

En nuestra sangre siempre tenemos pequeñas cantidades de ácido láctico, que se encuentra generalmente como lactato (su forma ionizada) en las células musculares, glóbulos rojos, hígado, etc. Provienen de la descomposición de la glucosa en ausencia de oxígeno; es decir, durante los ejercicios anaeróbicos, en los que hay mucha intensidad y poca duración (como levantar pesas o correr a gran velocidad). Al iniciar la actividad física, cada molécula de glucosa es convertida en dos moléculas de ácido pirúvico o piruvato (moléculas similares al ác. láctico), el que puede usarse para producir energía o (en escasez de oxígeno) ser convertido en ác. láctico o lactato, los que también pueden quemarse produciendo energía. Si el ejercicio continúa y el lactato no es metabolizado ni removido hacia otra zona, las fibras musculares se acidifican y se produce fatiga muscular y calambres. Los atletas bien entrenados pueden hacer grandes esfuerzos y por largo tiempo porque, con el entrenamiento, sus músculos han “aprendido” a transportar rápidamente el ác. láctico o lactato y evitan su acumulación. Por su importante papel en el desempeño de los deportistas, los entrenadores y fisiólogos controlan frecuentemente el ác. láctico o lactato en los atletas y deportistas.

El ácido láctico puede ser obtenido por vía química o biotecnológica. Más del 90% de su producción mundial se hace por vía biotecnológica, que utiliza bacterias u hongos para fermentar sustratos ricos en carbohidratos. Tiene la ventaja de producir sólo uno de los isómeros, mientras que la vía química produce una mezcla de ambos. El Lactobacillus delbrueckii es el organismo más usado en la producción a gran escala del ácido (+)láctico.
 

Un importante uso del ácido láctico es la fabricación de ác. poliláctico (PLA), un plástico “bio-degradable” de interesantes aplicaciones en la industria y la medicina. Sus enlaces “éster” son comunes en los seres vivos y las enzimas de éstos los hidrolizan y degradan. Los plásticos que solo presentan enlaces carbono-carbono resisten a la acción de hongos y bacterias ambientales, permaneciendo inalterables por cientos de años (no son “bio-degradables”).

BIBLIOGRAFÍA

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>
Departamento de Química. Universidad Nacional Agraria La Molina. PERÚ.