Boletín N˚ 97 – Agosto 2010

Búsqueda de componentes activos antimaláricos en plantas de la biodiversidad costarricense

Investigador.  Misael Chinchilla Carmona

Formación académica resumida

Ph.D. Patología con énfasis en Parasitología. Universidad de Kansas  U.S.A 1977

MSc.  Microbiología énfasis en Parasitología. Universidad de Costa Rica. Primer master de la  UCR. 1974

Licenciado. Microbiología y Química Clínica. Universidad de Costa Rica   1966

Profesor Emérito de la Universidad de Costa Rica. 2006

Profesor universitario desde 1964

Alrededor de 150 publicaciones en revistas nacionales y extranjeras.

Ph.D. Misael Chinchilla Carmona.

Investigadores asociados. (En orden alfabético)

Alpízar Cordero Javier

Apestegui Barzuna Alvaro

Bagnarello Madrigal Vanessa

González Paniagua Antonieta

Martínez Esquivel Laura

Mora Chaves  Víctor

Rojas Brenes Rafael

Sánchez Porras Ronald

Schosinsky Nevermann Karl

Valerio Campos Idalia

Personal de apoyo

Bolaños Jiménez José

Pérez Hugo

Valerio Campos Laura

Valenciano Villalobos Edwin

Centro de Investigación

Departamento de Investigación Básica, Universidad de Ciencias  Médicas (UCIMED).

Nombre de la investigación.

Búsqueda de componentes activos antimaláricos en plantas de la biodiversidad costarricense.

Financiamiento

FORINVES 18.

Universidad de Ciencias Médicas, Departamento de Investigación Básica.

UCR, Sede de Occidente. Reserva Biológica Alberto Manuel Brenes (ReBAMB).

         La malaria es una enfermedad conocida desde la antigüedad con una morbilidad y mortalidad sumamente importante en el mundo. Ha sido y sigue siendo la causa de 1 a 2 millones de muertes por año, con alrededor de 300 millones de personas que sufren esta parasitosis y que habitan fundamentalmente en las zonas tropicales. En Costa Rica, aunque la incidencia de esta enfermedad ha bajado, en comparación con los años 70 y 80, en los 90 hubo un repunte importante y en la actualidad siguen presentándose casos humanos de infección con Plasmodium vivax que es la especie predominante en nuestro país. El primer tratamiento usado en esta parasitosis fue la quinina, extraída de la planta Cinchona officinalis,  posteriormente aparecieron varios productos sintéticos dentro de los que la Cloroquina es la de mayor uso. Desafortunadamente, dado el constante contacto del parásito con dicha droga, desarrolló resistencia a la cloroquina, lo que ha hecho que de nuevo los investigadores se interesen en los productos naturales para combatir esta enfermedad. Gran cantidad de científicos en el mundo se han dado a la tarea de buscar en diversos organismos superiores, especialmente plantas, componentes que eventualmente sirvan como alternativa de tratamiento del también llamado paludismo.

Pensando en dar nuestro aporte en este importante conocimiento, el Departamento de Investigación Básica de la Universidad de Ciencias Médicas (UCIMED) diseñó un modelo de estudio en este campo. Con base en trabajos previos se seleccionó un grupo de especies de plantas de la Reserva Biológica Alberto Manuel Brenes (REBAMB) de la Universidad de Costa Rica (UCR), cuyos géneros han sido reportados en otros países como productores de sustancias antimaláricas. La escogencia del  área protegida es muy importante,  porque de esa manera se garantiza que las plantas positivas van a tener una esperanza de vida más prolongada. El modelo general del estudio llevado a cabo se esquematiza en el siguiente organigrama. 

PRUEBAS DE ACTIVIDAD ANTIMALÁRICA

INOCULACIÓN DE RATONES O CULTIVO CON Plasmodium

TRATAMIENTO CON LOS EXTRACTOS

ESTUDIO DE LÁMINAS

Lectura de los resultados

                                 Promisorios                                              Negativos

FRACCIONAMIENTO

F-1     F-2     F-3     F-4      F-5

PRUEBAS DE ACTIVIDAD ANTIMALÁRICA

    NEGATIVOS                                                                                               POSITIVOS

                                                               PURIFICACIÓN

Como se puede observar las partes principales de las plantas fueron estudiadas tal y como se obtenían (frescas) y después de un proceso de secado. Los estudios parasitológicos fueron hechos usando el Plasmodium berghei, una especie de tipo murino que causa en los ratones una patología muy similar a la especie más patógena para el ser humano, el P. falciparum. Los análisis fueron hechos tanto in vivo (protección de los animales a la infección) como in vitro en cultivos de  P. berghei que por primera vez se realizan en nuestro país de acuerdo con la metodología de Peters y colaboradores descrita en detalle en Deharo et al. 2000.  Tanto esta metodología como el modelo murino usado son avalados por OMS para este tipo de estudios.

Equipo de investigación trabajando en el campo.

El trabajo de campo incluyó la ubicación espacial de las plantas por medio de un sistema de geoposicionamiento (GPS), se recolectó el material para preparar un herbario de las plantas estudiadas y se realizó un registro fotográfico de las plantas estudiadas. Además en cada gira de trabajo se realizó un estudio fenológico completo de la planta colectada con el objetivo de determinar si el momento biológico de la planta podría influir en la presencia o no de componentes con actividad antimalárica. Informes al respecto señalan que existen factores en los procesos de floración, producción de frutos y desarrollo de la planta en general, que pueden inducir cambios en la producción de los diferentes metabolitos que se encuentran en las plantas. Incluso se ha determinado que el ataque de organismos a la planta (herbivoría), puede causar variantes en  la presencia de dichos metabolitos.

Adicionalmente se hicieron algunos análisis sobre la presencia de plaguicidas, especialmente inhibidores de colinesterasas sérica y eritrocítica, en las hojas colectadas, debido a la importancia que tienen estos químicos en la salud humana. La toxicidad de los extractos se evalúa  por medio de la determinación de la actividad hemolítica in vitro y en los modelos in vivo que se estilan para estos estudios.

         Una vez finalizada la parte experimental se encontró que en cuanto a los estudios in vitro, un 44% de las plantas presentaron actividad antimalárica al menos en una de sus partes. Esa actividad fue notable (menos de 10 μg/ml como concentración inhibitoria del 50% de multiplicación del parásito, CI50) en el 24% de las plantas estudiadas las cuales pertenecen a las familias Acanthaceae,  Araceae, Arecaceae, Asteraceae, Fabaceae, Lauraceae, Malvaceae, Meliaceae, Myrtaceae, Papaveraceae, Piperaceae, Ranunculaceae, Rosaceae, Siparunaceae, Solanaceae, Ticodendraceae, Tiliaceae y  Urticaceae.

Cuando estas mismas plantas fueron estudiadas por su actividad in vivo, un  52% presentaron alguna actividad antimalárica pero solo el 12 % fueron muy activas (CI50 cercano o menor a 10 mg/kg de peso).

Observación de malaria al microscopio.

Detalle general de una planta de la que se colecta todas las partes de la planta.

Los extractos frescos de las plantas presentaron, en general, actividad antimalárica más evidente que los extractos sometidos a desecación, lo cual concuerda con la forma en que tradicionalmente se utilizan las plantas medicinales en el campo. Sin embargo, la mayoría de los estudios realizados por otros autores usan el material seco. Nosotros comprobamos que existen diferencias por lo menos en cuanto a la fuerza de la actividad observada, tanto in vitro como in vivo lo cual consideramos una información novedosa que debería ser tomada en cuenta en futuros estudios similares.

         En el estudio más específico de estas plantas desde el punto de vista químico, se ha logrado obtener componentes activos contra el parásito, bastante puros, cuya identificación final está en proceso. Estos componentes que se están analizando más específicamente, fueron seleccionados de cinco plantas en que la actividad antimalárica no solo fue más notoria, sino que se presentó en la mayoría de las partes de la planta. El estudio se ha intensificado en aquellos extractos en que el valor del CI50 fue más promisorio.

Los análisis por presencia de plaguicidas en las plantas resultaron positivos en algunas plantas lo cual dará origen al  reporte correspondiente. Aunque no se han concluido por completo los análisis, algunos extractos presentan alguna toxicidad que aparentemente se pierde después de los fraccionamientos, Estos datos serán motivo de publicaciones posteriores.

Proceso de extracción y purificación en el laboratorio de química.

Panorama general de la Reserva Biológica Alberto Manuel Brenes.