Este estudio pretendía establecer si en el árbol de la quinina (Rauvolfia caffra), una planta utilizada como medicina entre las comunidades tradicionales de muchos países para controlar los tumores y otras enfermedades asociadas al estrés oxidativo, se encuentran fitoquímicos de función conocida en la salud humana. La presencia de estos fitoquímicos validaría el conocimiento indígena de las comunidades tradicionales sobre su valor medicinal y situaría al árbol de la quinina como candidato a ser explotado mediante la biotecnología moderna. Encontramos que R. caffra es rico en antioxidantes y contiene varios fitoquímicos conocidos, dos de los cuales mostraron un efecto antagónico.
Ecología de la planta y descripción: Se confirmó que los árboles de quinina crecen en las localidades que fueron descritas anteriormente por los médicos tradicionales en Kuria, Kenia occidental. Encontramos tres árboles aislados que crecían cerca de un valle con un arroyo que corría a unos 500 metros del árbol. Las hojas eran de color verde brillante en la superficie superior, lo que sugiere la presencia de cera en la capa epidérmica. Las flores tenían características reproductivas tanto masculinas como femeninas, y las anteras aparecían por encima de los estigmas.
El árbol de la quina como rico antioxidante
Todas las pruebas mostraron que el metanol utilizado como control negativo presentaba una inhibición de los radicales libres del 0,00%, mientras que la quercetina disponible en el mercado, utilizada como control positivo, inhibía dentro de los niveles esperados (82,63% ± 2,00), lo que da crédito al método como prueba fiable de la actividad antioxidante. Los extractos de muestras de corteza del tallo de R. caffra tuvieron una inhibición de radicales libres del 79,65% ± 1,86, mientras que las hojas mostraron un 70,55% ±1,26 (Tabla 1). No hubo diferencias estadísticamente significativas entre la actividad de barrido de radicales libres de los extractos de corteza del tallo de R. caffra y la quercetina estándar (p > 0,05), lo que sugiere que R. caffra es un antioxidante competitivo. De hecho, es probable que la actividad antioxidante de R. caffra sea más fuerte que la de la quercetina, dado que las muestras ensayadas en este estudio eran extractos crudos, mientras que el producto comercial suele ser un compuesto purificado.
La observación de una mayor actividad antioxidante en los extractos de la corteza del tallo en comparación con las hojas fue consistente con los hallazgos anteriores que ensayaron la planta para la actividad antimicrobiana. No está claro por qué los extractos de la corteza del tallo son mejores antioxidantes, pero posiblemente esté relacionado con el sistema de almacenamiento de la planta o con la presencia de polifenoles antagonistas en las hojas.
Composición fitoquímica del extracto crudo de R. caffra
La búsqueda de fitoquímicos en los extractos crudos de las hojas y la corteza del tallo de R. caffra reveló las siguientes clases de compuestos: alcaloides, terpenoides, saponina, glucósidos cardíacos y esteroides (Tabla 2). Estos resultados fueron consistentes para cada clase de compuesto incluso cuando se utilizaron diferentes pruebas/enfoques, aunque con sutiles diferencias en la abundancia. La detección de alcaloides, terpenoides, saponina, glucósidos cardíacos y esteroides confirmó que las muestras de R. caffra contenían efectivamente moléculas conocidas por su actividad antioxidante. Estos resultados reafirman el valor del conocimiento indígena en la identificación de plantas para uso farmacéutico. El uso del árbol de la quinina en la medicina tradicional está validado por la presencia de fitoquímicos de conocidos beneficios para la salud. La presencia de glucósidos cardíacos en R. caffra puede explicar por qué la hierba se utiliza tradicionalmente para manejar las enfermedades del corazón.
Basado en la fisiología de la planta, R. caffra y árboles similares deberían contener fenoles y taninos. Sorprendentemente, éstos no se detectaron ni siquiera utilizando pruebas múltiples. Es posible que la mayoría de los polifenoles se perdieran en el sistema de disolventes (hexano y DCM), antes de que los extractos se sometieran a un análisis posterior en metanol. Las hojas de R. caffra eran brillantes en la superficie superior. La cera, que es responsable del aspecto brillante de las hojas, suele contener fitoquímicos que incluyen flavonoides, fenólicos y esteroles.
Bioactividad antagónica de alcaloides y saponinas
Aunque los extractos crudos de muestras de corteza de tallo y de hojas de R. caffra mostraron una actividad antioxidante (inhibición de radicales libres) del 79% y del 70% respectivamente (Tabla 1), el análisis de las fracciones mostró que la actividad variaba con la composición fitoquímica. La mayor actividad antioxidante se observó en las fracciones que contenían alcaloides, esteroides, terpenoides y glucósidos cardíacos, pero sin saponinas (82,39%; Tabla 3). Las fracciones que incluían saponinas, es decir, alcaloides, esteroides, terpenoides, glucósidos cardíacos y saponinas, tuvieron una actividad reducida del 58,99%. Los alcaloides sólo tuvieron una actividad del 63%, pero las fracciones que contenían una combinación de alcaloides y saponinas mostraron la actividad antioxidante más pobre, del 15% (Tabla 3). Los alcaloides y las saponinas parecen tener una interacción antagónica, al menos en lo que respecta a la actividad antioxidante. Esto disminuye potencialmente su actividad como antioxidantes, y posiblemente la potencia de los extractos que contienen ambos compuestos. Es probable que las saponinas observadas en este estudio sean esteroides, del tipo común en las plantas silvestres utilizadas como hierbas, mientras que las que aparecen en los cultivos son predominantemente las saponinas triterpenoides .
La biotecnología moderna y la optimización del valor medicinal de R. caffra
Los médicos tradicionales administran tejidos del árbol de la quinina como extractos crudos a sus pacientes. En este estudio, mostramos una relación antagónica entre dos fitoquímicos (alcaloides y saponinas), una observación que sólo puede ser evidente cuando los compuestos se fraccionan y se analizan por separado. Este antagonismo, que quizás implique a más compuestos de los observados en este estudio, afectaría a la eficacia de los extractos crudos tal y como se utilizan en la medicina tradicional. Los datos sugieren que, para fines farmacéuticos, los alcaloides y las saponinas deberían ser excluyentes entre sí en las formulaciones de los medicamentos. Además, la administración de extractos crudos no tiene en cuenta la posibilidad de que algunos compuestos puedan existir en niveles tóxicos. Por ejemplo, se sabe que las saponinas tienen una acción lítica sobre las membranas de los eritrocitos, una acción hemolítica que se cree que es el resultado de la afinidad de la fracción de aglicona por los esteroles de la membrana, en particular el colesterol, con el que forman complejos insolubles. Además, se ha informado de que las saponinas alimentarias obstruyen la absorción de micronutrientes y reducen la digestibilidad de las proteínas, probablemente por la formación de complejos saponina-proteína poco digeribles. Sin embargo, en el lado positivo, se ha demostrado que las saponinas afectan a la captación de nutrientes a través de la membrana intestinal, aumentando la permeabilidad de las células de la mucosa intestinal in vitro, inhibiendo el transporte activo de la mucosa y facilitando la captación de sustancias que normalmente no se absorben.
Ingeniería genética de las vías metabólicas: A diferencia de la fitoterapia, el uso de la biotecnología moderna en la extracción, la purificación y el diseño de combinaciones óptimas garantizará formulaciones de fármacos eficientes con una bioactividad óptima. Aunque la manipulación genética es un tema controvertido en todo el mundo, la mayor objeción se refiere a los cultivos alimentarios, en los que las actividades transgénicas afectarían a poblaciones humanas no deseadas. La manipulación de especies arbóreas silvestres sólo se opondría por el posible flujo de genes hacia especies arbóreas no relacionadas con el objetivo. R. caffra es una especie arbórea remanente escasamente poblada que es puramente autónoma, por lo que las amenazas de flujo genético son limitadas.
Variación en la composición fitoquímica: R. caffra es una planta autofecundada y normalmente se espera que tenga bajos niveles de diversidad genética. Sin embargo, sospechamos que R. caffra tiene altos niveles de diferenciación genética, siguiendo a R. serpentina, una especie arbórea igualmente autofecundada del mismo género y de la que se ha informado que exhibe altos niveles de diversidad . La variación genética entre las especies de plantas puede corresponder a la variación en la composición fitoquímica, afectando así a los niveles de abundancia de los compuestos bioactivos. La dificultad para predecir la composición fitoquímica, que puede variar significativamente, y que debido a la variación puede ser tomada en niveles tóxicos, hace que R. caffra sea inadecuada como extracto crudo como se practica actualmente. La mejor manera de explotar esta hierba es mediante la biotecnología moderna, que permite cuantificar y controlar la composición fitoquímica. Con los nuevos desarrollos en ingeniería genética, los fitoquímicos conocidos por tener importantes actividades biológicas relacionadas con la salud humana, como la acción antioxidante, los efectos antiinflamatorios y antimicrobianos, pueden ahora ser influenciados para el suministro continuo de metabolitos secundarios raros y costosos. El objetivo de la ingeniería metabólica es modificar la composición de los metabolitos celulares, de modo que se puedan producir nuevos compuestos, aumentar los existentes y/o eliminar los indeseables. Esto puede lograrse introduciendo nuevos genes o vías, y/o mejorando o eliminando la expresión de vías endógenas.