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 para ayudar en la caza en varias partes de Asia. Fue aislado por primera vez de Dioscorea hirsuta (sinónimo de Dioscorea hirsuta ) por Boorsma en 1894 y obtenido en forma cristalina por Schutte en 1897, y desde entonces se ha encontrado en otras especies de Dioscorea . La dioscorina es una neurotoxina que actúa bloqueando el receptor nicotínico de acetilcolina.. La dioscorina 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 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).
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido (1 R , 2 S , 4 R ) -4 ′, 8-Dimetil-8-azaespiro [biciclo [2.2.2] octano-2,2′-pirano] -6 ′ (3 ′ H ) -ona | |
Identificadores | |
ChemSpider | |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 13 H 19 N O 2 | |
Masa molar | 221.300 g · mol −1 |
Densidad | 1,155 g / cm 3 |
Punto de fusion | 54 ° C (129 ° F; 327 K) |
Rotación quiral ([α] D ) | -35 ° (en cloroformo al 3,4%) |
Índice de refracción ( n D ) | 1,555 |
Peligros | |
punto de inflamabilidad | 146,466 ° C (295,639 ° F; 419,616 K) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Origen y usos
La dioscorina fue aislada por primera vez de los tubérculos de Dioscorea hirsuta por Boorsma en 1894, [1] y los tubérculos de Dioscorea hispida por Levya y Gutiérrez en 1937. [2] Fue obtenida en estado cristalino por Schutte. [3] En tierras tropicales, se comen tubérculos de variedades de estas especies, pero las especies portadoras de alcaloides son de interés toxicológico debido a su capacidad de envenenamiento. [4] La dioscorina produce respuestas insecticidas y antialimentadoras en varias especies de insectos, pero tiene aplicaciones históricas más interesantes. [5] Estos dependen de la ubicación geográfica del tubérculo específico (Tabla 1). El envenenamiento por dioscorina apareció por primera vez por una intoxicación alimentaria accidental por el ñame, especialmente durante los períodos de sequía severa en muchas partes de África. Entonces, la gente comenzó a hacer la distinción entre plantas comestibles y tóxicas, y utilizó las toxinas en la caza. Se han reportado casos de intoxicación oficialmente desde la década de 1930, pero ya habían ocurrido antes.
Especies de tubérculo | Localización geográfica | Usos | Otras notas |
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D. dumetorum | África tropical y subtropical; partes tropicales de Java Oriental | Esquistosomiasis en Tanganica y tubérculo como veneno de mono por Zulus | Produce síntomas como embriaguez, pero es comestible después de sumergirse en agua durante varios días. |
D. hirsuta | Asia | Veneno para peces y flechas | Comestible cuando se cocina |
D. rupicola | Provincia del Cabo Oriental; Natal | Veneno de pescado | Comido cuando los zulúes lo hierven en tiempos de hambruna |
Propiedades químicas
La dioscorina es un alcaloide con un heterociclo que contiene nitrógeno de 6 miembros. Pinder discutió ampliamente el método de extracción y sustitución química de dioscorina (Figura 1). 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 deriva su naturaleza básica y nucleofilia de los grupos funcionales amina terciaria y carbonilo.
Especies (sal) de dioscorina | Punto de fusión (° C) |
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Base libre | 54 |
Clorhidrato | 204 |
Metioduro | 213 |
Picrato (2,4,6-trinitrofenolato) | 183 |
La dioscorina es completamente soluble en varios solventes hidrofílicos (agua, etanol, acetona) pero solo ligeramente soluble en solventes hidrofóbicos y principalmente polares (cloroformo, éter, benceno, éter de petróleo).
Los alcaloides son generalmente líquidos de color amarillo pálido con olor aromático. La dioscorina es opalescente, es decir, aparece rojo amarillento en la luz transmitida y azul en la luz dispersa perpendicular a la luz transmitida. [8]
Biosíntesis
La dioscorina es uno de los pocos alcaloides que posee un núcleo de isoquinúclido aislado que no forma parte de un sistema de anillo condensado, a diferencia de la catarantina u otros alcaloides indólicos . Su biosíntesis comienza con trigonelina (ácido nicotínico metilado en el nitrógeno). [9] La vía fue anticipada 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]
Efectos biológicos
Dioscorine es una neurotoxina . Actúa como un antagonista del receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR) bloqueando físicamente un canal iónico abierto, lo que conduce a la hiperpolarización de la neurona. Nagata y col. estudiaron los efectos de la dioscorina sobre el receptor nicotínico de acetilcolina en células de feoclomocitoma clonal de rata (mezcla de neuroblastos y eosinófilos). Descubrieron que la dioscorina a concentraciones de 0.45-450 μM aceleraba la desensibilización de la corriente inducida por acetilcolina 100 uM, suprimiendo la corriente de una manera dependiente de la dosis. La dioscorina en sí no indujo ninguna corriente a concentraciones entre 0,45 y 450 µM, lo que sugiere que podría actuar como un antagonista del nAChR (en contraposición al agonista o agonista inverso ). La co-aplicación de dioscorina y acetilcolina en la superficie del canal iónico disminuyó el tiempo medio abierto y el tiempo medio cerrado, así como la duración del estallido de corriente. Estos cambios en la cinética de un solo canal 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 con los receptores N-metil-D-aspartato ( NMDA ) y GABA que están modulados por iones Ca 2+ . Los iones Ca 2+ entran a través del nAChR en las membranas presipnáticas. Por lo tanto, además del bloqueo físico del canal iónico, la dioscorina también podría inhibir indirectamente la actividad de los canales iónicos a través del sistema mensajero secundario mediado por iones Ca 2+ y una cascada de varios eventos sinápticos. [11]
Efectos farmacológicos
Síntomas
En los seres humanos, las respuestas fisiológicas van desde mareos, náuseas, vómitos y somnolencia. En grandes dosis, se producen convulsiones y la muerte suele ocurrir en espasmos extensores. [4] La interacción de la dioscorina con el nAChR también produce efectos anestésicos locales: la dioscorina en una solución al 0,5% tiene aproximadamente la misma actividad que la cocaína al 0,05%. [4] La dioscorina también muestra actividad antidiurética y acciones depresoras. [4]
Toxicidad
Se informa que la dioscorina es una de las toxinas alcaloides más potentes aisladas del ñame. Tiene una LD 50 de 60 mg / kg en ratones a través de una vía de administración intraperitoneal. [4] Cuando se inyecta en monos, tiene una acción midriática (es decir, hace que las pupilas se dilaten) y se asemeja a la acción farmacológica de la picrotoxina y los glucósidos cardíacos .
Pruebas de diagnóstico
Van Itallie y Bylsma, en 1930, describieron las siguientes pruebas químicas para dioscorina: [12]
1) Una solución de este alcaloide en ácido sulfúrico se vuelve amarilla cuando se le agrega una pequeña cantidad de ácido yódico. Desde el borde, el color amarillo cambia lentamente a violeta rojizo. Que a su vez cambia a violeta azulado.
2) Cuando una gota de solución diluida de nitroprusiato de sodio y unas gotas de hidróxido de sodio se mezclan con dioscorina, aparece un color violeta rojizo al poco tiempo.
3) Si la dioscorina se calienta con ácido sulfúrico en un baño de agua, aparece lentamente un color violeta rojizo.
Tratamiento (antídoto)
Dado que la dioscorina es un ligando del receptor colinérgico, cualquier agonista más fuerte del nAChR puede servir como un antídoto válido de la dioscorina. Si se agrega en una concentración superior a la dioscorina, puede desplazar competitivamente a esta última del receptor. Varios antídotos desarrollados son derivados de amina bicíclica con puente aza. [13]
A menudo se administraba un anestésico, pentobarbital sódico, a ratones durante experimentos de toxicidad con dioscorina. Las convulsiones en humanos se pueden antagonizar fácilmente con este compuesto.
Referencias
- ^ Boorsma ,. Meded. vits Lands Plant 1894, 13.
- ^ Levya ,; Guttierez ,. J. Islas Filipinas. Medicina. Assoc 1937, 17.
- ^ Schutte ,. Nederl. Tijdschr. Pharm 1897, 9.
- ^ a b c d e Broadbent, JL; Schnieden, H. (1958). "Una comparación de algunas propiedades farmacológicas de Dioscorine y Dioscine" . Revista británica de farmacología y quimioterapia . 13 (3): 213–215. doi : 10.1111 / j.1476-5381.1958.tb00893.x . PMC 1481769 . PMID 13584719 .
- ^ Banaag, Alexie; Honda, Hiroshi; Shono, Toshio (1997). "Efectos de los alcaloides del ñame, Dioscorea hispida SCHLUSSEL, sobre la alimentación y el desarrollo de las larvas de la polilla Diamondback, Plutella xylostella (Lepidoptera: Yponomeutidae)" . Entomología y Zoología Aplicadas . 32 : 119-126. doi : 10.1303 / aez.32.119 .
- ^ Steyn, D. Una investigación sobre casos de presunto envenenamiento en africanos en Rhodesia del Norte. SA Tydskrif Vir Geneeskunde 1965.
- ^ Pinder, AR (1951). "Un alcaloide de Dioscorea hispida, Dennst". Naturaleza . 168 (4286): 1090. Bibcode : 1951Natur.168.1090P . doi : 10.1038 / 1681090a0 . PMID 14910652 .
- ^ a b Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov ,. DIOSCORINE | C13H19NO2 - PubChem https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/442635#section=Chemical-and-Physical-Properties (consultado el 15 de marzo de 2015).
- ^ a b Leete, Edward; Michelson, Robert H. (1988). "Biosíntesis de dioscorina a partir de trigonelina en Dioscorea hispida". Fitoquímica . 27 (12): 3793–3798. doi : 10.1016 / 0031-9422 (88) 83019-X .
- ^ Bradlow, H. Leon; Vanderwerf, Calvin A. (1951). "Reacciones de intercambio de piridinas α-halogenadas". La Revista de Química Orgánica . 16 (7): 1143-1152. doi : 10.1021 / jo50001a019 .
- ^ a b Nagata, Keiichi; Aistrup, Gary L .; Honda, Hiroshi; Shono, Toshio; Narahashi, Toshio (1999). "Modulación del receptor nicotínico de acetilcolina por Dioscorine en células de feoclomocitoma de rata clonal (PC12)". Bioquímica y fisiología de plaguicidas . 64 (3): 157-165. doi : 10.1006 / pest.1999.2423 .
- ↑ Itallie, V .; Blysma, U. Toxicologie En Gerechtelijke Scheikunde; 2ª ed .; Uilgevers de DB Centon: Amsterdam, 1930; pag. 483.
- ^ Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Derivados de amina bicíclica con puente aza para su uso como ligandos de receptores colinérgicos nuevos https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/patents/?id=US2005137225 (consultado el 15 de marzo de 2015).