Los alcaloides: sustancias naturales con poderosas propiedades

Nino Guallart Forés »

Desde tiempos antiguos, el ser humano ha utilizado numerosas sustancias de origen vegetal con diversos propósitos: curarse, estimularse, adormecerse, aliviar el dolor o simplemente como drogas recreativas. Productos como el café, el té, el chocolate, el tabaco, la morfina, la quina y muchas plantas medicinales han sido parte del repertorio que los humanos han empleado con diversos fines. No es casualidad que gran parte de estas plantas compartan un elemento en común: sus principios activos pertenecen a una familia química específica, los alcaloides, que exploraremos brevemente a continuación.

El término “alcaloide” fue acuñado en 1819 por Meissner para referirse a un conjunto de sustancias vegetales con una serie de propiedades comunes, como tener efectos intensos sobre los seres humanos y los animales al ser consumidos y tener un carácter básico, aunque el nombre no se hizo común hasta la década de 1880. El nombre “alcaloide” significa “semejante a los álcalis”; aunque la mayor parte de los alcaloides son básicos, más adelante se ha descubierto que hay algunos neutros e incluso débilmente ácidos. Son compuestos orgánicos con una estructura compleja, y poseen al menos un átomo de nitrógeno que generalmente está presente en un compuesto heterocíclico, una molécula en la que algunos átomos pertenecen a dos o más ciclos distintos. La distinción entre los alcaloides y otros tipos de sustancias orgánicas que contienen nitrógeno no está del todo bien definida; los aminoácidos o las bases nitrogenadas, por ejemplo, no son considerados alcaloides, si bien muchos alcaloides derivan de ellos. A veces se distingue entre alcaloides genuinos, los derivados de aminoácidos, y pseudoalcaloides, que se forman por la adición de un nitrógeno a otro tipo de biomolécula. Aquí no tendremos en cuenta esta distinción.

Inicialmente, dado que no se conocía la estructura química de los alcaloides, se los clasificaba según las familias de los vegetales en las que se encontraban. Actualmente, además de sustancias de origen vegetal, se incluye entre los alcaloides sustancias sintéticas de composición similar. Los alcaloides presentan una gran diversidad estructural, y no hay una clasificación uniforme establecida. Algunas clasificaciones modernas suelen basarse en la estructura de su esqueleto de carbono (compuestos heterocíclicos, no heterocíclicos), otras en sus precursores químicos (derivados de aminoácidos, alcaloides purínicos, terpenos aminados y alcaloides policétidos) (Loyola-Vargas et al, 2004). En cuanto a su nomenclatura, no existe uniformidad, si bien suelen usar el sufijo “-ína”: la morfina se llama así por Morfeo, el dios griego del sueño, mientras que la efedrina toma su nombre del género de arbustos Ephedra, y la atropina de Atropa belladonna, especie en la que está presente.

En la imagen podemos ver la molécula de un alcaloide típico, la cafeína. Puede observarse que es una molécula heterocíclica con tres nitrógenos en los dos anillos. Deriva de la purina, que no es un aminoácido.

Los alcaloides en las plantas

Los alcaloides son producidos de forma natural por las plantas como metabolitos secundarios, es decir, sustancias producidas por estas que desempeñan funciones no vitales. Sirven para una gran cantidad de tareas relacionadas principalmente con la defensa de las plantas frente a depredadores, así como también desempeñan funciones de señalización, inhibición del crecimiento de plantas cercanas, atracción de insectos polinizadores, e incluso regulación del propio crecimiento. Por ejemplo, la nicotina tiene en la Nicotiana tabacum una función defensiva frente a herbívoros, principalmente insectos aunque también mamíferos. Igualmente, la cafeína tiene funciones defensivas en plantas jóvenes que carecen aún de defensas mecánicas frente a los herbívoros, y también como pesticida para evitar que semillas del entorno más inmediato puedan germinar y desarrollarse.

Actualmente se sabe que no solo están presentes en las plantas, sino que también son producidas por especies de bacterias, hongos, insectos y algunos batracios. Muchas especies de hormigas y avispas pueden producir alcaloides con fines defensivos (Numata & Ibuka, 1987). Por su parte, los batracios de los géneros Phyllobates y Dendrobates producen la llamada batracotoxina, un potente veneno que sirve a estos animales para protegerse frente a bacterias y hongos y es la neurotoxina no peptídica más potente conocida.

Algunos alcaloides relevantes para el ser humano

Para los seres humanos, la característica más notable de los alcaloides son sus efectos al ser ingeridos, que muchas veces son intensos, generalmente sobre el sistema nervioso central o periférico. Muchos de ellos tienen acción estimulante, si bien hay algunos con acción depresora e incluso alucinógena. Gran parte de ellos han sido usados como fármacos por las medicinas tradicionales de pueblos de todo el mundo desde tiempos antiguos, aunque también como venenos o como drogas. Mencionamos aquí los más conocidos e importantes:

– La cafeína y la teobromina son sustancias estimulantes. La primera se encuentra en el café, el té, la yerba mate, el guaraná, la nuez de cola y en menor medida la planta del cacao, recibiendo por ello también otros nombres según la planta de la que se extraiga, como el de teína, guaraína o mateína, aunque estructuralmente sean la misma sustancia. La teobromina se encuentra presente en el cacao y por tanto en su derivado, el chocolate, y en pequeñas cantidades en la nuez de cola. Ambas sustancias presentan cierto potencial adictivo, la cafeína más que la teobromina.

– La nicotina y la cocaína también son estimulantes pero en este caso son sustancias extremadamente adictivas y dañinas. La primera se encuentra en las hojas de la planta de tabaco, siendo la responsable del carácter adictivo de este. Como curiosidad puede mencionarse que en el pasado se empleó la nicotina como pesticida. La cocaína se obtiene a partir de las hojas de coca (plantas del género Eriythroxylum), cuyas propiedades estimulantes son conocidas desde hace siglos por diversos pueblos de América del Sur. La cocaína se empleó en el pasado como anestésico local; actualmente se prefiere usar derivados de esta como la lidocaína o la benzocaína.

– La morfina se obtiene de la adormidera y ha sido usada en distintas formulaciones desde hace miles de años. Se ha empleado principalmente como analgésico, pero también como antitusivo y antidiarreico, y también como droga de abuso. Se ha empleado en distintos tipos de preparación, bebida, inhalada y en tiempos más recientes inyectada, tanto ella como sustancias derivadas como la heroína, una droga de abuso, o la metadona, que se emplea para el tratamiento de la adicción de la heroína como sustitutivo de esta. Otros derivados de la morfina tienen usos farmacológicos, como la codeína que es antitusiva, y varias sustancias analgésicas como la buprenorfina, la naloxona, la naltrexona o el tramadol.

– La efedrina, que se extrae de diversas plantas como la Ephedra dystachia, ha sido utilizada desde hace siglos en la medicina tradicional china. Sus efectos en el sistema nervioso central son menores que los que produce en el sistema nervioso periférico, sobre todo provocando vasoconstricción y broncodilatación. Por ello, entre sus usos destacan el tratamiento de la congestión nasal, el asma y la hipotensión, aunque también posee ciertas propiedades estimulantes. Originalmente, las anfetaminas se sintetizaban a partir de la efedrina.

– La escopolamina y la atropina: La escopolamina se encuentra en plantas como la belladona, la mandrágora y el estramonio, y se usa a bajas dosis para tratar el mareo y las náuseas, y también en oftalmología para dilatar la pupila, mientras que a dosis altas puede provocar psicosis e incluso muerte, ya que es un depresor del sistema nervioso central. Es el compuesto que se suele asociar a la llamada “burundanga”, droga que usarían los criminales para dejar sin voluntad a sus víctimas y poder abusar de ellas o robarles sin dejar posteriormente recuerdos de los hechos. Por su parte, la atropina, que es químicamente similar a la escopolamina y se extrae de plantas de las mismas familias de las que se extrae esta, se emplea en oftalmología, en cardiología por acelerar el pulso cardíaco y, a dosis más altas también se ha empleado tradicionalmente como veneno.

– La quinina se ha empleado durante mucho tiempo para el tratamiento de la malaria, teniendo además propiedades antipiréticas y analgésicas. Se extrae de plantas del género Cinchona, que han sido usadas por sus propiedades terapéuticas por los pobladores andinos desde hace siglos.

– La vincristina se usa en quimioterapia para varios tipos de cáncer, como la leucemia, mielomas, el cáncer de mama y sarcomas de tejidos blandos. Se obtiene de una planta llamada vincapervinca. Se debe administrar con gran cuidado, ya que la dosis terapéutica y la tóxica están bastante cercanas.

– La ergotamina está presente en el cornezuelo del centeno, un hongo que infecta las gramíneas. Durante la Antigüedad y la Edad Media era la sustancia responsable del ergotismo, una enfermedad producto de la intoxicación por el consumo de pan de centeno contaminado con cornezuelo. Actualmente, la ergotamina se usa en conjunción con la cafeína y otras sustancias como vasoconstrictor para tratar migrañas que son resistentes a los analgésicos, si bien puede provocar una gran cantidad de efectos secundarios indeseables. El LSD es un derivado sintético del ácido lisérgico, precursor de la ergolina, la cual también se usa para el tratamiento de la migraña.

– La mescalina se extrae del cactus peyote y los cactus de San Pedro, ambos presentes en México, y posee potentes propiedades alucinógenas, habiendo sido usado por los nativos de este país desde hace más de 5000 años en rituales religiosos. Esto lo convierte probablemente en el primer alcaloide en haber sido por los seres humanos.

– La estricnina se extrae de la nuez vómica y otras especies del género Strychnos. En dosis altas produce una gran estimulación del sistema nervioso central con efectos tales como agitación, convulsiones y dificultad para respirar, por lo que puede ser mortal. Debido a esto, se suele emplear como pesticida contra pequeños animales, como roedores y pájaros.

¿Por qué los alcaloides tienen efectos tan potentes?

Siendo que los alcaloides son producidos por las plantas para sus fines propios, cabe preguntarse cómo es posible que posean efectos tan potentes en los seres humanos y animales como los que se han mencionado. La respuesta es que, por su estructura y composición química, muchos alcaloides son muy semejantes a neurotransmisores: Algunos alcaloides pueden estimular los receptores de neurotransmisores al imitar la estructura de estos últimos (agonistas), mientras que otros pueden competir con estos neurotransmisores y bloquear su acción (antagonistas).

Podemos poner algunos ejemplos concretos: La cocaína tiene varios efectos; a nivel periférico, tiene la ya mencionada acción anestésica local al bloquear la transmisión nerviosa, mientras que en el sistema nervioso central actúa como estimulante al inhibir la recaptación sináptica de dopamina, noradrenalina y serotonina.

La nicotina es un agonista de determinados receptores para la acetilcolina en determinados centros del cerebro y las glándulas suprarrenales. Por esta razón, a este tipo de receptores colinérgicos se les llama receptores nicotínicos. La efedrina es un agonista de los receptores adrenérgicos, particularmente en el sistema nervioso periférico.

La muscarina estimula otra subfamilia de receptores de la acetilcolina, llamados por ello receptores muscarínicos. La atropina y la escopolamina, por contra, son antagonistas antimuscarínicos; la atropina se usa de hecho como antídoto contra la ingesta de muscarina. La estricnina es a su vez un antagonista del receptor del GABA (ácido gamma-aminobutírico), bloqueando por tanto el receptor para esta molécula, y la cafeína es por su parte antagonista para receptores de la adenosina.

Conclusiones

Como se ve, a grandes dosis los alcaloides resultan tóxicos, mientras que a las dosis adecuadas muchos de ellos pueden resultar beneficiosos, tanto por usarse como fármacos, como por otrod efectos beneficiosos para el ser humano, como el caso de estimulantes como la cafeína. Aparte de haber formado parte de la vida de los seres humanos desde tiempos inmemoriales, los alcaloides forman una familia de compuestos con interesantísimas propiedades. El conocer mejor sus mecanismos de acción y su estructura química redundará en un mejor uso de estos.

Referencias

• https://www.quimica.es/enciclopedia/Alcaloide.html
• Díaz, J. S. B. (2024). Los alcaloides: escudos de las plantas. Desde El Herbario CICY, 16, 101–104, 2024. http://www. cicy. mx/sitios/desde_herbario/
• Loyola-Vargas, V. M., Sánchez-Iturbe, P., Canto-Canché, B., Gutiérrez-Pacheco, L. C., Galaz-Ávalos, R. M., & Moreno-Valenzuela, O. (2004). Biosíntesis de los alcaloides indólicos: Una revisión crítica. Revista de la Sociedad Química de México, 48(1), 67-94.
• Numata, A., & Ibuka, T. (1987). Alkaloids from ants and other insects. In The alkaloids: chemistry and pharmacology (Vol. 31, pp. 193-315). Academic Press.
• Vázquez-Ovando, A., Ovando-Medina, I., Adriano-Anaya, L., Betancur-Ancona, D., & Salvador-Figueroa, M. (2016). Alcaloides y polifenoles del cacao, mecanismos que regulan su biosíntesis y sus implicaciones en el sabor y aroma. Archivos latinoamericanos de nutrición, 66(3), 239-254.