La ouabaína / w ɑː ˈ b ɑː ɪ n / [ 1 ] o / ˈ w ɑː b eɪ n , ˈ w æ -/ (del somalí waabaayo , "veneno para flechas", a través del francés ouabaïo ), también conocida como g-estrofantina , es una sustancia tóxica derivada de plantas que se utilizaba tradicionalmente como veneno para flechas en África oriental, tanto para la caza como para la guerra. La ouabaína es un glucósido cardíaco y, en dosis bajas, puede utilizarse médicamente para tratar la hipotensión y algunas arritmias. Actúa inhibiendo la Na/K-ATPasa , también conocida como bomba de iones sodio-potasio. [ 2 ] Sin embargo, se han observado adaptaciones en la subunidad alfa de la Na + /K + -ATPasa mediante sustituciones de aminoácidos en ciertas especies, concretamente en algunos insectos herbívoros, que han dado lugar a resistencia a la toxina. [ 3 ]
En Estados Unidos, se clasifica como una sustancia extremadamente peligrosa según lo definido en la Sección 302 de la Ley de Planificación de Emergencias y Derecho a la Información de la Comunidad de Estados Unidos (42 USC 11002), y está sujeta a estrictos requisitos de notificación por parte de las instalaciones que la producen, almacenan o utilizan en cantidades significativas. [ 4 ]
Fuentes
La ouabaína se puede encontrar en las raíces, tallos, hojas y semillas de las plantas Acokanthera schimperi y Strophanthus gratus , ambas originarias del este de África. [ 5 ]
Mecanismo de acción
La ouabaína es un glucósido cardíaco que actúa inhibiendo de forma no selectiva la bomba de iones sodio-potasio Na + /K + -ATPasa . [ 2 ] Una vez que la ouabaína se une a esta enzima, esta deja de funcionar, lo que provoca un aumento del sodio intracelular. Este aumento reduce la actividad del intercambiador sodio-calcio (NCX), que bombea dos iones de calcio fuera de la célula y tres iones de sodio hacia el interior, siguiendo su gradiente de concentración. Por lo tanto, la disminución del gradiente de concentración de sodio hacia el interior de la célula, que se produce cuando se inhibe la Na/K-ATPasa, reduce la capacidad del NCX para funcionar. Esto, a su vez, eleva el calcio intracelular. [ 6 ] Esto resulta en una mayor contractilidad cardíaca y un aumento del tono vagal cardíaco . El cambio en los gradientes iónicos causado por la ouabaína también puede afectar el potencial de membrana de la célula y provocar arritmias cardíacas.
Síntomas
Una sobredosis de ouabaína puede detectarse por la presencia de los siguientes síntomas: espasmos rápidos de la musculatura del cuello y el pecho, dificultad respiratoria , aumento e irregularidad del ritmo cardíaco, aumento de la presión arterial, convulsiones, sibilancias, chasquidos y estertores. La muerte puede ser causada por un paro cardíaco . [ 5 ]
Toxicología
La ouabaína es un compuesto altamente tóxico; sin embargo, tiene una baja biodisponibilidad [ 2 ] y se absorbe mal en el tracto digestivo, ya que gran parte de la dosis oral se destruye. La administración intravenosa produce concentraciones disponibles más elevadas. Tras la administración intravenosa, el inicio de la acción se produce entre 2 y 10 minutos después de la administración en humanos, y el efecto máximo dura 1,5 horas.
La ouabaína se elimina por excreción renal, prácticamente sin cambios, con una vida media de aproximadamente 21 horas en adultos normales. [ 2 ]
Efectos biológicos
Ouabaína endógena
En 1991, se descubrió por primera vez en la circulación humana un inhibidor específico de la bomba de sodio de alta afinidad indistinguible de la ouabaína [ 7 ] y se propuso como uno de los posibles mediadores de la presión arterial a largo plazo y la excreción aumentada de sal después de la carga de sal y volumen. [ 8 ] Este agente era un inhibidor de la bomba de sodio que actuaba de manera similar a la digital . Varias técnicas analíticas llevaron a la conclusión de que esta molécula circulante era ouabaína y que los humanos la producían como una hormona endógena. [ 8 ] Una gran parte de la comunidad científica coincidió en que este inhibidor era ouabaína endógena y que había fuertes evidencias que indicaban que se sintetizaba en la glándula suprarrenal . [ 8 ] Una interpretación especulativa temprana de los datos analíticos llevó a la propuesta de que la ouabaína endógena podría haber sido el epímero 11, es decir, un isómero de la ouabaína vegetal. [ 9 ] Sin embargo, esta posibilidad fue descartada mediante diversos métodos, incluyendo la síntesis del epímero 11 y la demostración de que presenta un comportamiento cromatográfico diferente al de la ouabaína. Es fundamental destacar que las observaciones iniciales sobre la identificación de la ouabaína en mamíferos fueron repetidas y confirmadas utilizando diversas fuentes de tejido en tres continentes diferentes con métodos analíticos avanzados, como se resume en otra parte. [ 10 ]
A pesar de la confirmación analítica generalizada, algunos cuestionaron si esta sustancia endógena es o no ouabaína. Los argumentos se basaron menos en datos analíticos rigurosos y más en el hecho de que los inmunoensayos no son ni completamente específicos ni fiables. Por lo tanto, se sugirió que algunos ensayos para ouabaína endógena detectaban otros compuestos o no detectaban ouabaína en absoluto. [ 11 ] Además, se sugirió [ 11 ] que la ramnosa, el componente L-azúcar de la ouabaína, no podía sintetizarse en el cuerpo a pesar de los datos publicados que indicaban lo contrario. [ 12 ] Otro argumento en contra de la existencia de ouabaína endógena fue la falta de efecto de la rostafuroxina (un antagonista del receptor de ouabaína de primera generación) sobre la presión arterial en una población no seleccionada de pacientes hipertensos. [ 13 ]
Usos médicos
La ouabaína ya no está aprobada para su uso en los Estados Unidos. Sin embargo, en Francia y Alemania, la ouabaína intravenosa tiene una larga trayectoria en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca, y algunos siguen recomendando su uso por vía intravenosa y oral en la angina de pecho y el infarto de miocardio, a pesar de su escasa y variable absorción. Diversos estudios documentan las propiedades positivas de la ouabaína en la profilaxis y el tratamiento de estas dos indicaciones. [ 14 ] [ 15 ]
Uso de ouabaína en animales

La rata crestada africana ( Lophiomys imhausi ) tiene una ancha franja de pelos con bordes blancos que cubre una zona de piel glandular en el flanco. Cuando el animal se siente amenazado o excitado, la melena de su lomo se eriza y esta franja del flanco se separa, dejando al descubierto la zona glandular. Los pelos de esta zona del flanco están altamente especializados; en las puntas son como pelos comunes, pero por lo demás son esponjosos, fibrosos y absorbentes. Se sabe que la rata mastica deliberadamente las raíces y la corteza del árbol de la flecha venenosa ( Acokanthera schimperi ), que contiene ouabaína. Después de masticar el árbol, en lugar de tragar el veneno, se unta el masticado resultante en los pelos especializados de su flanco, que están adaptados para absorber la mezcla venenosa. De este modo, crea un mecanismo de defensa que puede enfermar o incluso matar a los depredadores que intentan morderla. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]
Síntesis
La síntesis total de ouabaína fue lograda en 2008 por el laboratorio de Deslongchamps en Canadá. [ 19 ] Se sintetizó bajo la hipótesis de que una ciclación polianiónica (doble adición de Michael seguida de condensación aldólica ) permitiría el acceso a un intermedio tetracíclico con la funcionalidad deseada. [ 19 ] La figura a continuación muestra los pasos clave en la síntesis de ouabaína.

En su síntesis, Zhang et al. del laboratorio de Deslongchamps condensaron la ciclohexenona A con el sustituto de Nazarov B en una adición doble de Michael para producir el triciclo C. En la posición indicada, C se redujo al aldehído y el grupo alcohol se protegió con éter p-metoxibencílico (PMB) para formar el precursor aldólico necesario para producir D. Después de varios pasos, se produjo el intermedio E. E contenía todas las funcionalidades y la estereoquímica necesarias para producir ouabaína. La estructura de E se confirmó por comparación con el producto de degradación de la ouabaína. La metilación de E, catalizada por rodio, produjo F. La deshidroxilación y oxidación selectiva del grupo hidroxilo secundario de F produjo G. G reaccionó con trifenilfosforanilideno ceteno y los enlaces éster en G se hidrolizaron para producir ouabagenina, un precursor de la ouabaína. La glicosilación de la ouabagenina con ramnosa produjo ouabaína.
Historia
África
Se sabe que los venenos derivados de plantas del género Acokanthera se usaban en África ya en el siglo III a. C., cuando Teofrasto informó sobre una sustancia tóxica que los etíopes untaban en sus flechas. [ 5 ] [ 21 ] Los venenos derivados de este género de plantas se usaban en todo el este de África, generalmente como veneno para flechas en la caza y la guerra. Acokanthera schimperi , en particular, presenta una gran cantidad de ouabaína, que los kenianos, tanzanos, ruandeses, etíopes y somalíes usaban como veneno para flechas. [ 5 ]
El veneno se extraía de las ramas y hojas de la planta hirviéndolas al fuego. Luego, las flechas se sumergían en el jugo negro concentrado, similar al alquitrán, que se formaba. [ 5 ] A menudo, también se mezclaban ciertos aditivos mágicos con el extracto de ouabaína para que el veneno funcionara según los deseos del cazador. En Kenia, los fabricantes de veneno Giriama y Langulu añadían una musaraña elefante a la mezcla de veneno para facilitar la persecución de sus presas. [ 5 ] Habían observado que una musaraña elefante siempre corría en línea recta o seguía un camino directo y pensaban que estas propiedades se transferirían al veneno. Se creía que una flecha envenenada hecha con esta musaraña hacía que el animal cazado se comportara como la musaraña y corriera en línea recta. En Ruanda, los miembros de la tribu Nyambo, también conocidos por fabricar flechas envenenadas, recolectan las plantas de Aconkathera según la cantidad de insectos muertos que encuentran debajo de ellas: cuantos más insectos muertos haya debajo de un arbusto, mayor será la potencia del veneno. [ 5 ]
Aunque la ouabaína se usaba principalmente como veneno para flechas en la caza, también se empleaba en combate. Un ejemplo de ello ocurrió durante una batalla contra los portugueses, que habían asaltado Mombasa en 1505. Los registros portugueses indicaron que sufrieron numerosas bajas a causa de las flechas envenenadas. [ 5 ]
Europa
La expansión imperial europea y la exploración de África coincidieron con el auge de la industria farmacéutica europea hacia finales del siglo XIX. [ 22 ] Las tropas británicas fueron blanco de flechas envenenadas con extractos de diversas especies de Strophanthus . [ 22 ] Conocían las propiedades letales de estas plantas y llevaron muestras a Europa. Alrededor de esta época, creció el interés por la planta. Se sabía que la ouabaína era un veneno cardíaco, pero se especulaba sobre sus posibles usos médicos. [ 5 ] [ 22 ]
En 1882, el químico francés Léon-Albert Arnaud aisló por primera vez la ouabaína de la planta como una sustancia amorfa, que identificó como un glucósido . [ 5 ] La ouabaína se consideraba un posible tratamiento para ciertas afecciones cardíacas.
Véase también
Referencias
- ↑ "ouabaína" en el Diccionario Mundial de Inglés
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Enlaces externos
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- Cardenólidos
- Piranosis
- Ciclohexanoles
- Ciclopentanoles
- alcoholes primarios
- Alcoholes terciarios
- Síntesis total
- inhibidores de la ATPasa
- Toxinas vegetales