Dioscorina

La dioscorina es una toxina alcaloide aislada de los tubérculos del ñame tropical en varios continentes. Se ha utilizado como veneno para monos en algunos países africanos y como veneno para flechas en la caza en diversas partes de Asia. Fue aislada por primera vez de Dioscorea hirsute (sinónimo de Dioscorea hirsuta ) por Boorsma en 1894 y obtenida en forma cristalina por Schutte en 1897; desde entonces, se ha encontrado en otras especies de Dioscorea . La dioscorina es una neurotoxina que actúa bloqueando el receptor nicotínico de acetilcolina . Generalmente se aísla junto con otros alcaloides como la dioscina , pero suele ser la toxina más potente de la mezcla. Es un convulsivo que produce síntomas similares a los de la picrotoxina , con la que comparte un mecanismo de acción similar . (La dioscorina no debe confundirse con la dioscorina , la proteína de almacenamiento del ñame).

La dioscorina fue aislada por primera vez de los tubérculos de Dioscorea hirsuta por Boorsma en 1894, ^{[ 1 ]} y de los tubérculos de Dioscorea hispida por Levya y Gutiérrez en 1937. ^{[ 2 ]} Schutte la obtuvo en estado cristalino. ^{[ 3 ]} En tierras tropicales, se consumen tubérculos de variedades de estas especies, pero las especies que contienen alcaloides son de interés toxicológico debido a su capacidad de envenenamiento. ^{[ 4 ]} La dioscorina produce respuestas insecticidas y antialimentarias en varias especies de insectos, pero tiene aplicaciones históricas más interesantes. ^{[ 5 ]} Estas dependen de la ubicación geográfica del tubérculo específico (Tabla 1). El envenenamiento por dioscorina apareció por primera vez por intoxicación alimentaria accidental por ñame, especialmente durante períodos de sequía severa en muchas partes de África. La gente entonces comenzó a distinguir entre plantas comestibles y tóxicas, y a utilizar las toxinas en la caza. Si bien se han reportado casos oficiales de envenenamiento desde la década de 1930, estos ya se producían con anterioridad.

La dioscorina es un alcaloide con un heterociclo de seis miembros que contiene nitrógeno. Pinder analizó exhaustivamente el método de extracción y la sustitución química de la dioscorina (Figura 1). A partir de sus estudios, Pinder también concluyó que el 2-oxotropano es un producto de degradación de la dioscorina y describió la fórmula del alcaloide. ^{[ 7 ]}

La dioscorina debe su naturaleza básica y su nucleofilicidad a los grupos funcionales amina terciaria y carbonilo.

La dioscorina es completamente soluble en varios disolventes hidrófilos (agua, etanol, acetona), pero solo ligeramente soluble en disolventes hidrófobos y mayoritariamente no polares (cloroformo, éter, benceno, éter de petróleo).

Los alcaloides suelen ser líquidos de color amarillo pálido con un olor aromático. La dioscorina es opalescente, es decir, aparece de color amarillo rojizo con luz transmitida y azul con luz dispersa perpendicular a la luz transmitida. ^{[ 8 ]}

Biosíntesis

La dioscorina es uno de los pocos alcaloides que posee un núcleo de isoquinuclidina aislado que no forma parte de un sistema de anillo condensado, a diferencia de la catarantina u otros alcaloides indólicos . Su biosíntesis comienza con la trigonelina (ácido nicotínico metilado en el nitrógeno). ^{[ 9 ]} La ruta se anticipó por la reactividad conocida de la trigonelina. ^{[ 10 ]} El proceso produce dumetorina como subproducto. La dumetorina es un alcaloide que se puede aislar de Dioscorea dumetorum . ^{[ 9 ]}

La dioscorina es una neurotoxina . Actúa como antagonista del receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR) bloqueando físicamente un canal iónico abierto, lo que provoca la hiperpolarización de la neurona. Nagata et al. estudiaron los efectos de la dioscorina sobre el receptor nicotínico de acetilcolina en células de feocromocitoma clonal de rata (mezcla de neuroblastos y eosinófilos). Encontraron que la dioscorina en concentraciones de 0,45-450 μM aceleraba la desensibilización de la corriente inducida por 100 μM de acetilcolina, suprimiendo la corriente de manera dosis-dependiente. La dioscorina por sí sola no indujo ninguna corriente en concentraciones entre 0,45 y 450 μM, lo que sugiere que podría actuar como antagonista del receptor nAChR (en contraposición a agonista o agonista inverso ). La coaplicación de dioscorina y acetilcolina en la superficie del canal iónico disminuyó el tiempo medio de apertura y el tiempo medio de cierre, así como la duración del pico de corriente. Estos cambios en la cinética de canal único inducidos por la dioscorina reducen significativamente la carga total transportada a través de los canales abiertos, lo que explica el efecto supresor de la dioscorina sobre el nAChR y su toxicidad. ^{[ 11 ]}

A nivel molecular, la dioscorina entra y bloquea físicamente los canales iónicos cuando están abiertos, provocando un cambio conformacional en las proteínas del canal. Esto aumenta la afinidad de la dioscorina por su sitio de unión. Los canales iónicos implicados son normalmente los asociados a los receptores N-metil-D-aspartato ( NMDA ) y GABA , modulados por iones Ca²⁺ ^. Los iones Ca²⁺ ^entran a través del nAChR en las membranas presinápticas. Por lo tanto, además del bloqueo físico del canal iónico, la dioscorina también podría estar inhibiendo indirectamente la actividad de los canales iónicos a través del sistema de segundos mensajeros mediado por iones Ca²⁺ ^y una cascada de diversos eventos sinápticos. ^{[ 11 ]}

Dado que la dioscorina actúa como ligando del receptor colinérgico, cualquier agonista más potente del nAChR puede servir como antídoto válido. Si se añade en una concentración superior a la de la dioscorina, puede desplazarla competitivamente del receptor. Varios antídotos desarrollados son derivados de aminas bicíclicas con puente aza. ^{[ 13 ]}

Durante los experimentos de toxicidad con dioscorina, se administraba frecuentemente pentobarbital sódico , un anestésico, a ratones. Este compuesto puede contrarrestar fácilmente las convulsiones en humanos.