Calotropina

Se cree que la biosíntesis de la calotropina es similar a la de la digitoxina , otro cardenólido. La digitoxina está más consolidada como medicamento para la insuficiencia cardíaca , por lo que su biosíntesis se ha estudiado con mayor profundidad. Sin embargo, se cree que muchos cardenólidos se sintetizan en plantas mediante un proceso similar, aunque este proceso aún no se comprende del todo. El precursor esterol para este proceso es similar a los precursores de los alcaloides esteroideos . Se proponen dos vías metabólicas, la vía del pregnano y la vía del ácido norcolánico, para la conversión del precursor esterol en digitoxigenina , precursora de la digitoxina. Ambas vías, la del pregnano y la del ácido norcolánico, utilizan progesterona 5β-reductasas, la P5βR y la P5βR2, respectivamente. En la vía del pregnano, se cree que un análogo vegetal del citocromo P450 mitocondrial (CYP11A en humanos) cataliza la conversión de pregnenolona en progesterona. La progesterona es procesada posteriormente por el receptor P5β a 5β-pregnano-3,20-diona y luego a digitoxigenina. Se sabe menos sobre la vía del ácido norcolánico. En este punto terminan las similitudes entre la digitoxina y la calotropina. La calotropagenina puede producirse mediante el mismo proceso que la digitoxigenina; sin embargo, el mecanismo de producción de calotropina y digitoxina a partir de estas geninas diverge. No se ha estudiado en profundidad cómo se produce la calotropina a partir de su precursor, la calotropagenina. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Los cardenólidos, como la calotropina, inhiben la bomba de sodio-potasio , Na ⁺ /K ⁺ -ATPasa. Esta enzima es responsable del transporte activo de iones sodio y potasio a través de la membrana celular. Este proceso también ayuda a regular el potencial de reposo y el volumen celular. Se propone que la inhibición de esta enzima en el tejido cardíaco actúa como receptor de la calotropina y de los glucósidos cardíacos en general, y esto es responsable de los efectos tóxicos. ^{[ 3 ] [ 5 ]} La inhibición de la Na ⁺ /K ⁺ -ATPasa provoca un aumento del sodio dentro de la célula y, por la acción del intercambiador sodio-calcio (NCX), también eleva la concentración de calcio. La calotropina tiene un efecto más notable en el miocardio que en los músculos esqueléticos, ya que estas células tienen proteínas NCX más activas. ^{[ 6 ]} Esto puede permitir un mayor gasto cardíaco por parte de los músculos cardíacos, pero también puede provocar arritmia , que se agrava por la acumulación de carga que se desarrolla cuando se inhibe la Na ⁺ /K ^{+ -ATPasa. [ 7 ]}

La intoxicación puede causar diversos síntomas desagradables, como dolor abdominal, hinchazón, diarrea, temblores musculares, convulsiones y la muerte. ^{[ 8 ]} La muerte puede deberse a hemorragias pulmonares, insuficiencia respiratoria o insuficiencia cardíaca. Los síntomas pueden comenzar tan pronto como dos horas después de la ingestión y persistir durante horas o días. ^{[ 5 ]} La ingestión no siempre es letal, y las plantas del género Calotropis se han utilizado tradicionalmente como remedio popular en la India. ^{[ 9 ]}

La calotropina es generada principalmente por plantas de la familia Asclepiadoideae y puede obtenerse o aislarse de extractos de Calotropis gigantea y Calotropis procera . Las plantas Asclepiadoideae se consideran venenosas y son comunes en todo el mundo. La calotropina se encuentra en el látex , ^{[ 9 ]} las hojas y la corteza de la raíz. ^{[ 2 ]} La ingestión de estas plantas es tóxica para los mamíferos y puede ser mortal. ^{[ 8 ]}

Las mariposas monarca son uno de los muchos insectos que se alimentan de plantas de algodoncillo. ^{[ 10 ]} Estas mariposas se alimentan de plantas de algodoncillo norteamericanas ( Asclepias ) . Estos algodoncillos están relacionados con los algodoncillos de la India y el norte de África ( Calotropis ), que son consumidos por el saltamontes norteafricano Poekilocerus bufonis . ^{[ 11 ]} Estos insectos se han adaptado a la toxicidad del algodoncillo y son capaces de secuestrar de forma segura los cardenólidos de la planta en glándulas o tejidos durante sus primeras etapas de desarrollo . ^{[ 12 ]} Los insectos retienen principalmente calotropina y calactina (un isómero configuracional ), aunque existen otros cardenólidos en el látex y las hojas de la planta. Estos venenos, si bien no son dañinos para el insecto, lo hacen desagradable para las aves y los mamíferos, y por lo tanto sirven como mecanismo de defensa. Las mariposas monarca también almacenan varias pirazinas volátiles , que emiten un olor que es una señal de advertencia para que los depredadores eviten al insecto. ^{[ 11 ]} P. bufonis es capaz de utilizar calotropina en su aerosol defensivo. ^{[ 3 ]}