Química para eliminar sufrimiento humano

El descubrimiento de un fármaco que elimine de un gran sufrimiento a la humanidad y más si empieza por las personas más indefensas es siempre un bella historia. Ganará en interes si en la trama además hay ciencia, búsqueda persistente, trabajo obstinado y algo de chiripa, que siempre interviene. No hablamos del azar aleatorio sino de la suerte del buscador sistemático. El problema de luchar contra los animales parásitos es que al ser más complejos que las bacterias, tienen muchos más mecanismos de escape, han evolucionado con nosotros y al ser más parecidos a los animales, las sustancias que los ataquen y no sean tóxicas para el organismo tratado son más improbables. Pero el reto es el mismo, encontrar una sustancia ‘mágica’ que los elimine de modo diferencial y para cerrar el círculo puede que esta sustancia la fabrique ya una bacteria o un hongo, eso sí con suerte.

Tras el éxito del descubrimiento del primer antibiótico, la penicilina, en 1943 el micro biólogo Selman Waksman, buscó entre muchos organismos presentes en el suelo a aquellos que mataran las bacterias resistentes a penicilina como la tuberculosis, encontró algo pero tóxico, la actinomicina. Al fin su ayudante Albert Schatz encontró dos cepas de actinobacterias (Streptomyces) que producían una sustancia que llamaron estreptomicina. Después de los estudios clínicos se descubrió que era una bala de plata, un sustancia apta para tratar la tuberculosis, la peste bubónica, el cólera, la fiebre tifoidea y otras enfermedades que resistían la penicilina. Fue el segundo antibiótico útil de la historia de la humanidad, todo un logro que no debemos olvidar. A Waksman le dieron el premio Nobel de medicina de 1952, a Schatz no.

Siguiendo el ejemplo de Selman Waksman, Satoshi Omura buscó organismos presentes en el suelo que pudieran secretar compuestos de utilidad biológica y encontró varias cepas prometedoras, entre ellas la que más tarde se llamaría Streptomyces avermitilis. Poco más tarde William C. Campbell trabajando en el Instituto Merk dio con una prometedora actividad antiparasitaria frente a gusanos nematodos del cultivo bacteriano obtenido por Omura. Campbell aisló y purificó una familia de sustancias las Avermectinas y mostró que también tenían actividad contra artrópodos como ácaros y hormigas que parasitan cultivos (algodón, cítricos, etc). Además modificando químicamente una de ellas obtuvo la Ivermectina, un compuesto más eficiente y menos tóxico para tratar las parasitosis en mamíferos.

Molécula de ivermectina, una bala de plata frente a muchos parásitos helmínticos y artropodos. Gusanos nematodos que causan la ceguera de los rios, filariasis, acaros, sarna, rosacea etc

Molécula de ivermectina, una bala de plata frente a muchos parásitos helmínticos y artropodos. Gusanos nematodos que causan la ceguera de los rios, filariasis, acaros, sarna, rosacea etc

¿Qué hace que esta sustancia ataque de esa manera a los parásitos? Sus Conductos de cloro tienen la culpa.

Los conductos de Cloro activados por glutamato (CluCls) están presentes exclusivamente en el superfilo de invertebrados al que pertenecen los nematodos, en neuronas y celulas musculares. Muchos parásitos conocidos de los humanos y otros animales pertenecen a este grupo y son causantes de un gran sufrimiento. Aunque los mamíferos tenemos unos receptores similares, son lo suficientemente diferentes como para no unir la ivermectina y verse afectados por este compuesto. La ivermectina se une al conducto-receptor en su porción intramembrana dejando abierto el poro de iones cloruro (Cl-) lo que imposibilita la acción normal del sistema nervioso. Se utiliza como antiparasítico de amplio espectro, sobre todo frente nematodos intestinales(i.e. ascaris, ancylostoma, trichuris, filaria, onchocerca, strongyloides and loa loa), la ceguera de los ríos (Onchocerciasis), filiriasis linfática que causa graves secuelas como la elefantiasis y deformidad testicular. Otra conocida nuestra, la estricnina es otra sustancia venenosa que abre este mismo poro, se une al mismo lugar que el neurotransmisor, el glutamato, en este caso o la glicocola en el conducto presente en mamínferos, pero no diferencia.

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Los conductos de Cloro activados por glutamato (CluCls) están presentes exclusivamente en un superfilo de invertebrados al que pertenecen los nematodos. Muchos parásitos conocidos de los humanos y otros animales pertenecen a este grupo y son causantes de un gran sufrimiento. Aunque los mamíferos tenemos unos receptores similares, son lo suficientemente diferentes como para no unir la ivermectina y verse afectados por este compuesto. La ivermectina se une al conducto-receptor en su porción intramembrana dejando abierto el poro de cloro lo que imposibilita la acción normal del sistema nervioso. Se utiliza como antiparasítico de amplio espectro, sobre todo frente a la ceguera de los ríos y la elefantiasis. Fue estraida del hongo (Streptomyces avermitilis por el microbiólogo Satoshi Ōmura. La estricnina es otro compuesto venenoso que abre el poro pero su une al mismo lugar que el neurotransmisor, el glutamato en este caso o la glicocola en el de los mamínferos.

La mitad Nobel de fisiología y medicina de 2015 ha sido concedido a los dos científicos que descubrieron las sustancias químicas que desestabilizan estos conductos de cloro. La Ivermectina se une al conducto en la parte encajada en la membrana y bloquea el poro en su forma abierta, lo que disfuncionaliza las neuronas que lo utilizan. El receptor está compuesto de cinco subunidades idénticas que forman el poro, selectivo a los iones cloro. El neurotransmisor que también los abre transitoriamente se une en la parte extracelular. Las drogas que bloquean el receptor abriéndolo como la ivermectina o cerrándolo como la picrotoxína paralizan a estos parásitos.

Esta entrada participa en la LII edición del Carnaval de Química, alojada en el blog El celuloide de Avogadro de @CeluloideA

REFERENCIAS

W. C. CAMPBELL; R. W. BURG, , M. H. FISHER, and , R. A. DYBAS (June 26, 1984). “The Discovery of Ivermectin and Other Avermectins”. American Chemical Society. pp. 5–20. ISBN 9780841210837.

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