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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA Unidad Iztapalapa D.C.B.S. IONOFOROS CARBOXIL COS: ' UNA REVISION, f $80 - 854 Por: /ELSA ANGELICA UEZ GOMEZ SEPTIEMBRE, 9

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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA Unidad Iztapalapa D.C.B.S.

IONOFOROS CARBOXIL COS: ' UNA REVISION, f $ 8 0 - 854

Por: /ELSA ANGELICA UEZ GOMEZ

SEPTIEMBRE, 9

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Este t r a b a j o se rea l i zó en el área de Bioqufmica

y B io f í s i ca (Labora tor ios S-251 y S-253) d e l De-

partamento de C ienc ias de l a Salud, m i v e r s i d a d

Autónoma Metropo l i tana - I z t a p a l a p , b a j o l a d i -

r e c c i ó n de:

Dra .L ig ia G. Toro Calzada- Departamento de C i enc ias - de l a Salud, UAM-I

T U T O R

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--

A Dios , que me di6

vida, salud e

ilumina mi. entendimiento.

A mis padres, por e l amor

con que me guiaron y

por su esfuerzo y sacr iL ic io

de todos estos años.

A m i t u t o r a , por enseñarme

a volar con mis propias

alas.

A mis t i o s , por su

gran apoyo y sus

sabios consejos.

A m i hermano, que a pesar

de su corta edad, me enseñó con e l ejemplo.

A m i esposo, por e l apoyo y l a compresión con los que impulsó mis ideales.

A esos seres queridos que de alguna manera

l e s debo gran parte

de l o que s o y .

.".

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. ____-

I

C O N T E N I D O

INTRODUCCXON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

A . Definicisn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 B . Historia C . Clasificacibn . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 D . Selectividad Ibnica . . . . . . . . . . . . . . . 12

E . Mecanismo del Transporte mediado p6~: Ionbforos . 16 F . Equilibrio del Transporte m e d i d o p r Ionóforos . 18

~

I1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 I11 METODOS CINETICOS EMPLEADOS PARA EL ESTCDm DE LOS

IONOFOROC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

A . Aspectos Generales . . . . . . . . . . . . . . . 23 B . Métodos de Perturbación . . . . . . . . . . . . . 24 C . Aspectos Experimentales . . . . . . . . . . . . . 25 D . Otros Métodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

IV MSULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1 . CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS I os

CARBOXILICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5

i . Clase l a . . Ion6foros Carboxllicos Xcmovalentes . . 35 A . Alborixina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 €3 . Antibiótico X-206 . . . . . . . . . . . . . . . . 37

C . Antibi6tico A-204 . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0

D. Grisorixina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 E . Lonomicina A . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 F . Monensina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

-. . . . . . I

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G . Mutalomicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 H . Narasina A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

I . Nigericina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 J . Noboritamicinas A y B . . . . . . . . . . . . . . 60

K . Calinomicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

ii . Clase lb . Gluc6sidos monova1ente.s . . . . . . . . . 65 A . Antibiótico K.41B . . . . . . . . . . . . . . . . 65

B . Dianemicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

C . Eteronicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

D . Lenoremicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3

E . Leuseramicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

F . Septamicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

iii . Clase 2A . IonÓforos Carboxllicoc divalentes . . . 75 A . Ionomicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 B . LasalÓcido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 C . BromolasalÓcido . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

D . Lisocelina . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 9 4

iv . Clase 2B . Glucósidos divalentes .. . . . . . . . . 98

A . AntibiBtico 6016 . . . . . . . . . . . . . . . . 98

v . Clase 3 . Eteres pirrólicos . . . . . . . . . . . . 100

A . Antibiótico A23187 . . . . . . . . . . . . . . - 1 0 0

B . Antibiótico X-14547A . . . . . . . - . . . . . . 113 C . Antibigtic0 X-141j85A . . . . . . . . . . . . . . . 114

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\ D . Cezomicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

vi . Clase 4. Derivados . . . . . . . . . . . . . . . . 117 A . Antibidticoc M139603 y Tetromicina . . . . . . . 117 ES . Derivados del A23187 . . . . . . . . . . . . . . 118

vii . IonÓforos no clasificados . . . . . . . . . . . . 121 A . Acido Okadaico . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 B . AntibiÓticos A-130 B y A-130 C . . . . . . . . . 122 C . Antibidtic0 McN-4308 . . . . . . . . . . . . . . 123 D . AntibiÓticos TM-531B y TM-531C . . . . . . . . . 124

AntibiÓticos X-14667A y X-1466713 . . . . . . . . . 3.25

F . AntibiQtico X-14766A . . . . . . . . . . . . . . 128 G . Antibiótico X-14868A . . . . . . . . . . . . . . 129

E .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H . Zincoforina 132

viii . Tablas . A . Coordinación y enlaces de hidr6yena en complejos

con iones metálicos de los ionóffoms carboxilicos monovalentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

B . Ionóforos carboxllicos divalentes: distancias de los enlaces en sus complejos I i m s metálicos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5

2 . APLICACIONES BIOLOGICAS DE LOS IONOFOR2S CARBOXILICOS . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 136

A . Efectos cardiovasculares de los idforos . . . . 136 B . Los ionóforosy el flujo coronarnio. . . . . . . . 1 3 8

C . Relación entre los ion6foros y el estado de shock . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 140

D . Papel de las catecolaminas en el e€ecto de los ionóforos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

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V.

+ E. Pape l del ??a en los efectos de los ionóforos. . . . . . . , . , . . . , . , . + .142

F. Interaccidn bi.ol6gica entre e l Na y el Ca . "144 + 24-

G. Efectos de los iontjforos sobre órganos y células. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146

H. Efectos de las altas concentraciones de los iondf oros. . . . . . . . . . . . .I . . . . . . .151

3. USO DE LOS IONOFOROS COMO ADITIVO ALIMENTICIO P A M EL GANADO . . . . . . . -. . . . . . . . . . . .153

A. Destino metabGlico de 10s ionbforos. . . . . . -154 B. Toxicidad de los ionóforos . . . a . . . . . . I S 5

DISCUSION . . . . . .157

VI. CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .159 VII. RESUMEN . . . e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 1

I

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I. INTRODUCCION

A. Definicih.

El término ionóforo (del griego, i6n, i6n: phone, aca -

rreador) fue introducido por Pressman (20), para describir va-

rias clases de antibióticos de peso molécular entre 200 - 2000, que forman complejos organosolubles estables con cationes alca - linos, tales como Na , K+, Ca+2, etc. y aminas biogénicas. +

Estos complejos son solubles en lípidos y dindmicamen - te reversibles, por lo cual actúan como vehículo para el trans -

porte de iones a través de barreras lipzdicas naturales o arti - ficiales (1, 103).

Los cambios en el gradiente idnico transmembranal y

en el potencial eléctrico frecuentemente producen alteraciones

en la función célular y el metabolismo, lo cual subraya la 6ni -

ca propiedad farmacológica de los ionóforos y los define como

una invaluable herramienta para estudios de la relación entre

el metabolismo y el transporte (l), así como el estudio de las

funciones mitocondriales y cloroplásticas (104).

Aunque l a s propiedades de los ionóforos como acarrea-

dores selectivos de cationes alcalinos (102) se han entendido.

estos compuestos atrajeron la atención de los investigadores,

siendo así elucidados muchos detalles de sus estructuras,

mación de complejos y actividades fisiológicas. Además de que

un considerable n6mero de compuestos modelo fueron sintetiza--

das, algunos de e l l o s llamados poliéteres no sólo ayudan al en -

for-

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tendimiento del mecanismo de accidn de los ionáforos natura--

les, sino que, dirigen el rápido desarrollo de las técnicas

de transferencia de fase en química orgánica, w r mencionar

una aplicacidn ( 6 2 ) .

Frecuentemente l os procesos de formaci6án del comple-

jo y de transporte son altamente específicos: mucbos de los

iondforos exhiben la habilidad de discriminar entre ionec al-

calinos de diferente tamaño (62 ) , esta cualidad junto con sus

efectos electrométricos en delgadas membranas artificiales,

han provisto las bases tecnológicas para una nueva serie de

electrodos idn-selectivos (37,42).

Todos los ion6foros en general pueden ser considera-

dos como moléculas con esqueletos de carbono de diversas es--

tructuras, que contienen átomos de oxígeno estratégicamente

localizados. El esqueleto es capaz de asumir conformaciones

críticas dirigiendo los oxígenos al espacio de una cavidad c

anillo dentro del cual un catión puede adaptarse m á s o menos

comodamente. Estos oxígenos consisten de varios grupos funcio -

nales tales como éteres, alcoholes, carboxilos y amidas (5).

B. Historia.

Historicamente la actividad biológica de los ionófo-

roc fue primero reconocida a través de su efecto sobre el meta -

bolismo de la mitocondria (320,3211, l a cual a h permanece como

una prueba valuable de comparaci6n para los nuevos ionóforos

(37). No obstante, el uso de los ionóforos se ha extendido a muydi -

8

, , . .. ... ."

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versos sistemas, donde pueden ser usados efectivamente para

perturbar gradientes de H o cationes monu o divalentes a tra - ves de membranas y as€ probar el papel de cada caüi6n en bio-

logia ( 3 7 ) .

+

Estudios flsicos indicaron que las ci6ticas de for-

mación y ruptura del complejo y las velocidades de difusión

de los iondforos y sus complejos por las barreras lipídicas,

alcanzan valores de miles por segundo (47) excedáendo el va--

lor de recambio de l a mayorfa de las enzimas slcxomolécula- - res, ésto unido a su gran selectividad catibniica hizo que se-

les considerara como modelos de acarreadores biológicos ( 5 ) .

Entre los primeros representantes de las ionbforos

naturales carboxílicos, se encuentran la nigericina y el lasa - lbcido, aislados en 1951 de cultivos de Streptcmyces ( 4 4 ) ,

sin embargo hasta los años sesentas se establece su función

como translocadores de iones alcalinos (3, 128, 129).

Actualmente, el área más activa e interesante de los

ionbforos se deriva de la habilidad de los Podforos carboxl-

licos X-537A y A23187 para transportar Ca” (elave del con- - trol biol6gico) a traves de l a s membranas biol6gicas (51, 5 2 ) .

Estos descubrimientos dirigen las investigaciones hacia la ad - ministración de los ionbforos a los animales intactos para

evaluar sus potenciales farmacológicos, obterai6ndose mayores

resultados en el Srea cardiovascular (190).

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C. Clasificación.

Es preferible restringir el término "ionbforos" a

los compuestos que forman complejos con cationes en solventes

orgánicos (o en cristales) y que catalizan un transporte efec __..

tivo de cationcs. Así definidos, los ion6foros pueden ser

agrupados convenientemente de acuerdo a su mecanismo de ac- - cidn como: ( 3 4 )

Neutros

\ Poliéteres carboxílicos

Acarreadores m6viles

Formadores de canales (los cuales Pressman llama- "cu.asi-ionbforos" ( 5 ) 1.

El concepto de acarreadorec agrupa generalmente a mo --

leculas lípido-solubles, a l a s cuales se les une un sustrato

de un lado de l a membrana, se difunden por l a bicapa lipídica

y se disocian del otro lado, liberando a l sustrato. Si un aca -

rrendor no tiene una particular orientation en l a membrana y

no interactcia especificanente con un l l p i d o , se le describe

como un verdadero acarreador m6vil (43).

Los canales son vías acuosas que atraviesan l a mem--

brana y presentan una alta selectfvldad ( 4 3 )

Dado que el t e m a de e s t a rev is i0n son los ionbforoc

c a r l m x í ~ i c o c , nos enfocaremos a ellos en particular.

A los ionóforos carboxllicos se les llama tambien an -

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tibi6ticos nigericina, debido a que l a nigericina fue el pri-

mer compuesto de esta familia en descubrirse (441, otra desig

naci6n es la de antibidticospoliéteres, que describe l a es- - tructura esencial de estas biomoléculas, las cuales son Gni--

cas entre los iondforos por su linearidad y porque contienen:

1. Un grupo carboxilo terminal

2. Uno o dos grupos hidroxilo en l a otra parte termi -

no1 de la molGcula, y

3 . Varios átomos de oxígeno de los éteres provistos

por los anillos tetrahidrofurano y tetrahidropira - no, los cuales pueden o no estar unidos por erila-

ces del tipo espiro (62).

En contraste con los acarreadores neutros los cuales

forman complejos cargados positivamente con cationes, los an-

tibioticos poliéteres forman sales neutras con iones metbli--

cos monobacicos, debido a que su grupo carboxilo se disocia a

pH fisiol6gico (621, sin embargo recientemente se ha encontra -

do que pueden actuar como ionaforos neutros para producir corn -_

p le jos cargados t a l e s como IHM+ ( 4 8 ) .

Algunos de los ionóforos carboxílicos son capaces de

formar complejos con cationes divalentes. De acuerdo con Wes-

t l e y ( 27 ) , aquellos ion6foros que no son capaces de transpor-

t a r cationes divalentes son llamados $cidos carboxílicos mono -_

valentes cono por ejemplo: monensina, nigericina, grisorixina

y dianemicina. Estos pueden ser además divididos en dos sub--

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grupos, la distinción entre ellos reside en si contienen una

mitad hexapiranosa ligada al esqueleto polickáko o no. Los

antibióticos coni0 dianemicina, lenoremicina y AZ04A son nom--

brados antibióticos monovalentes monoglucósidos poliéteres.

El azúcar está unido como/3-gluc6sido en el irpnbforo A204A y

como CX -glucÓsido en los otros miembros de esta clase (62).

Los antibióticos carboxílicos divalentes son mucho

menos que aquellos del primer grupo. Los representantes más

populares son el lasalócido, formalmente comcndo como anti--

biótico X-537A, y el A23187 (62). Ejemplos rabs recientes son

lisoeellina (1881, ionomicina (190, 191) y el antibiótico

X-14547A (259). Actualmente 105 ionóforos específicos para

Ca+2 A23187 y X-1454A son clasificados C O ~ Q éteres pirróliccs

(62)

D. Selectividad iónica

Los ion6foros son antibi6ticos que inducen el trans-

porte de ionec a través de membranas naturales y artificiales.

Su aplicación biológica depende de su eficiencia de transpor-

te y su selectividad i6nica (67). Las propiedades del trans--

porte están determinadas por l a afinidad cati6nica y dependen

de 1.a capacidad de los ionóforos de proteger al catión del

medio hidrcfgbico de l a membrana durante el transporte. La se _ _

lectividad iónica es parcialmente determinada por l a cnergka

de unión de los diferentes cationes, dicha energla depende

primariamente de factores; el primero es l a diferencia en l a

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energía de coordinación del catión con e l ionóforo re lat iva a l

solvente, y e l segundo es l a diferencia en l a energía de con--

formación de l ionóforo acomplejado y e l ácido l ib re . Los pars-

metros que determinan l a energla de unión incluyen: e l tamaño

del catiGn, l a carga, e l número, e l t ipo y l a distribución de

las licjaduras disponibles del ionóforo y l a f l ex ib i l idad de

éste. Puesto que l a f l ex ib i l idad de los ionóforos es l i m i t a d a ,

no son capaces de coordinar de igual manera a los diferentes

cationes, dando como resultado una selectividad de un ián ( 6 6 ) .

E l efecto de algunos de estos parsmetros sobre las propiedades

de unión del catión con e l ionóforo han sido objeto de varios

estudios.

Eisenman y Krosne ( 6 9 ) y Pul lman ( 7 0 ) toman en cuenta

e l efecto de l a diferencia en l a energía de unión del cati6n y

e l i.onÓforo; incluso Eisenman (191) en sus estudios de se lect i -

vidad iÓnica en membranas de v idr io , considera que l a movili--

dad iónica a través de estas membranas es una función combina-

da de l a rnovilidad del i6n e n e l c r i s t a l y de su hab i l i d ad pa-

r a ver t i rce en e l solvente y entrar a l c r i s ta l . Existe una i r n -

presionante correlación entre l a preferencia iánica de una se-

r i e de ionóforos y las predichas por e l análisis teórico elec-

tromecánico de Eicennan, sin embargo hay fundamentos para cues -

tionar l a analogía entre los sistemas. La estructura c r i s t a l i -

na es rígida, por l o tanto, provee de un campo negativo fijo,

controlado por 30s oxígenos del c r i s t a l . Los ionóforoc por

otro lado, son f l ex ib les . El los abren sus estructuras para per -

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mitir l a entrada de l os c a t i o n e s y su unión depende de l a ener -

gPa necesa r i a para l a con f i gurac i6n d e l esqudeto de carbono y

de l a bptima l o c a l i z a c i 6 n d e los ox fgenos a l r e d e d e l c a t i dn

( 6 7 )

En l a t a b l a I se presenta una l i s t a de las d i f e r e n t e s

s e l e c t i v i d a d e s de l os i onó f o r o s , l a mayoría de es tas s e r i e s es -

t án basadas en l a s t é cn i c a s d e e q u i l i b r i o en la farmación d e l -

comple jo en una s o i a fase (por e jemplo: OE.D, CD, f luorescenc ia ,

conduct iv idad, etc.) o en l a s t é c n i c a s de d i s t r í w c i c n en dos-

f a s e s ( 6 7 ) .

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1 5

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E. Mecanismo del transporte mediado por Isneiforos.

Los complejos de los ion6foros con ISS imes metálicos

pueden ser considerados como una relación "huésp~-hospedero",

en la cual la entidad "huesped" (catibn) tiene forma esférica y

está atrapada en una estructura semejante a ella, esto es en

una cavidad formada pow la cadena abierta o cerrada de la nolém - la "hospedero" (ionbforo), este sito en la cavidaa puede ser

preformado para aceptar el iÓn metálico sin mayores cambios, c

puede adoptar l a forma final durante la clatracillgm del catión,

mediante un rearreglo estructural. En ambos casos una alapta- - ción geométrica y topológica entre el catión y el ionóforo es

esericial para una comprobación estable. La relacaón existente

entre ambas noléculas es en general un complejo 1.1 para los

ionóforas carboxllicos ( 6 2 ) .

En el caco de un ión alcalino rnetblico %a estructura

complementaria óptima es una cavidad de su tamaño, alineada con

grupos polares para proveer una máxima interacción directa iÓn-

dipolo. Los grupos polares ligandos, usualmente contienen Sto--

mas electroneyativoc como oxígeno, nitrógeno Q rara vez azufre,

los cuales deben estar situados de tal manera que puedan paso a

paso reemplazar la esfera de solvatación del catlíón, durante la

formacion del complejo. El exterior de l a s moléculas ligando,

sin embargo, tiene que ser lipofflico para proporcionar una cu-

perficie apropiada al meciio no-polar del cual se transfiere el

iÓn met5lico ( 6 % ) .

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Estos caracteres estructurales son mantenidos nás o

menos por todos l os ion6foros en sus formas acomplejadas. S i n

embargo, se debe mencionar l a excepción a estos principios es-

tructurales generales, as í , en e l caso de algunos ionóforos se

han descrito complejos cationicos con una estequiometrla d i fe -

rente a 1:1, por ejemplo, l a formación de un complejo del t ipo

"Sandwich" (4) .

Los ionóforos considerados en esta revisión actúan

por e l mecafiicmo de transporte "acarreador". Ellos forman con-

plejos discretqs antibiótico-cati6n en una interfase de l a mem -

braria, después migran a través de l a membrana a l a otra inter-

fase, donde e l i6n metálico es liberado. Los complejos de es--

tos ionOforos con e l ión metálico son electricamente neutros

(62)

Aparte de l os iones metálicos, l os ion6foros son capa -

ces de formar complejos neutros o cargados con moléculas orgá-

nicas ( 8 6 , 8 7 ) , en estos complejos, l a interacción entre ca- - t ión e ionóforo se l leva a cabo principalmente mediante enla--

ces de hidrógeno y fuerzas dipolo inducidos ( 6 2 ) .

La relación entre l a afinidad y l a Selectividad de l a

conplejaci6n del catidn con l a cinética y Selectividad d e l

transporte del catión, involucra multifacéticac interconversio -

nes entre l a s diferentes conformaciones de un ionóforo dado 1

sus múltiples maneras de intcracción con e l catión transporta-

do. La selectividad idnica de l a complejación ionóforo-catibn

17

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bajo condiciones de equilibrio se refleja hasta cPerto punto,

en la selectividad iónica del transporte (5, as),

Para que l a s cinéticas de transporte sean óptimas, l a

afinidad de complejaci6n no debe ser tan baja que desfavorezc?

la complejación ni tan alta para dificultar l a liberación de

l a s especies iónicas transportadas. El comportamiento en cuan-

to a las conformaciones del ion6foro en lac distintas regiones

de la membrana son también críticas (6, 7 ) . CoqPicaciones adi - cionales surgen de la interacción del ion6fsro mn las bases

nitrogenadas de los fosfolípidos dentro de la mmbrana (7).

E. Equilibrio del transporte nediado pm ionóforos.

una propiedad de los ionóforos carboxlkicos en la

cual rara vez se enfatiza, es su habilidad de transportar sro-

tones como ácidos carboxllicos libres no disociados, a pH fi--

ciol6gicc. Dándoles tiempo suficiente, los ion6LEQros carboxili

cos establecerán en equilibrio para todos l o s kmes que puedan

transportar:

Los candidatos obvios e importantes en biología para

M y J!J+ son X y Na no obstante para algunos otlros ioiibfoxos f + +

serían los iones catecolarnonio y otras bases nitrogenadas. Er

general, con los yradientes transceiulares que prevalecen los

ionoforos adecuados promoverán un ingreso intracdular de Na

en intercambio por un egreso equivalente de K ( 5 8 ) .

+ 4-

1 8

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2+ 2+ Para Xn+ los candidatos son Ca y kEg I %in embargo, 2+

i ya que los gradientes de Mg en los tejidos scrn ercanos a uno

1 cambios met.íixbblieamente

significantes en la concentración de magnesio intmcelular son

poco probables,

valente bioloyicamente significante, se debe a l a entrada de

Ca a l a célula impulsado termodinámicamente por la actividad

c. 5 mM [Mg2+] iilt. Y r\J 5 mwg2+i ext.

por consiguiente el movimiento de cationes di-

2+

3 de un gradiente de 10 mM. Debe tenerse en mente, w e un aumento

intracelular en el Ca2' no es facilmente prdZ& de la canti--

dad de Ca2+ que entra a la célula; mucho del Cal4 que entra es-

secuestrado por un mecanismo intracelular existenkc. Alternati-

vamente, iin iondforo para Ca promover5 la actividad citosóli-

ca intracelular del Ca2+, liberándolo de la fuxt-nb donde estaba

encerrado, tal como lo es l a mitocondria ( 6 8 ) .

2+

La expresión de equilibrio (A) no contiese términos de

la selectividad iónica de un ionóforo determixmcb. Sin embargo,

un ionóforo carboxílico no solamente tiene propidades caracte-

rísticas para transportar diferentes cationea almlinos, por

ejemplo: iVa y E; , sino que también para transgmrtar H (SO).

Esto se vuelve importante ai describir l a s cinEtiicsas del trans-

porte mediado por iongforoc específicos, por ej+mplo: la monen -

sina promueve un movimiento rcSpido d e l Na extraeelular hac ia

el interior de los eritrocitos, a s í corno un e g r a del K i n t r a -

celular. Para preservar l a electroneutralidad oci;ia+e un egreso

transitorio de H , con ur~ aumento temporal B e l p33 en el inte- a-

r i o r del eritrocito. Lo inverso ce obtiene con nkpericina, l a

4 f +

4-

e

i-

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cual produce una baja en e l pH del e r i t roc i to . S i bien, en un

análisis general los cambios de K y Na se balancean, l o s efec - tos d e l pH, aunque momentáneos, pueden tener consecuencias meta -

b6licas que deben ser revisadas ( 6 8 ) .

f f

20

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11. OBJETIVOS

Durante los últimos años se han pu lb lácah un gran nGme - ro de artículos referentes a los iondforos carhflicos, sin em -

bargo no se ha publicado una revisión que reuna d5cha informa--

ciÓn. D e ahí, que nace la necesidad de elaborar un estudio con-

dicho fin.

El objetivo de este proyecto de investigación biblio--

gráfica, es entonces, tratar de recopilar l a zec&ente informa--

c ión existente sobre l a s propiedades ffsicas, q y b i c a s , fisiold I

gicas y farmacológicas de los ioneiforos carboxZkkos, lo que

arrojará luz en la comprensión de estos antibi5tgcos de manera-

Sistemática.

A. El transporte de intercambic-difusih inducido por

los ionBforos carboxllicos es menos destructivo para los siste-

mas biológicos que el transporte producido por ionóforos ncu- - tros, de aquí que sean mejor tolerados y generen alteraciones

interesantes en las funciones de células aisladas, Organos y -- aún en organismos intactos (1-1. Consecuentemente, esta revicibn

le da importancia a las propiedades fisiol6gicac y farmacolóql-

cas de los ionóforos carboxllicoc.

B. La elucidación de las estructuras espaciales de los

ionóforos y sus complejos, es esencial para el detallado enten-

dimiento de los mecanismos de acci6n biológica, Desde este pun-

to de vista, la naturaleza de los arreglos confsrmacionalec que

acompañan a la formacion de los complejos, son de especial inte --

2 1

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rés, adernss, que de e l l o s depende l a selectividad i 6 n i c a . Por

estas razones se incluyen las conformaciones de a s diferentes

antibióticos, as5 como, de las propiedades fPlc;icas y qulmicas - de cada uno de ellos, con e l f i n de dar pauta a subsecuentes i n - vestigaciones.

Ya que esta revisión no t r a t a de ser enciclopedia, se

seleccionaron c iertas estructuras, las cuales se l e s considera

de mayor interés, sin embargo, se proporciona al lector de l a

bibliografza necesaria para profundizar en el "d-aaia.

22

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111. METODOS CINETICOS EMPLEADOS P A W LA INVESTIGACION DE LOS

ANTIBIOTICOS.

A. Aspectos Generales.

un número considerable de sustancias exhiben especifi-

cidad ibnica, los cuales caen dentro de varias clases de com- - puestos químicos; su especificidad catiónica se ha estudiado

por varios métodos químicos y físicos. Uno de ellos es la cris-

talografía de rayos X, que ha contribuido considerablemente al

entendimiento de estos antibiaticos y ha revelado algunas de

las características de los ionóforos no acomplejados, as9 como

de sus complejos con cationes (299).

Los métodos cinéticos son utilizados para el estudio

de las reacciones químicas en función del tiempo. Las técnicas

de cinéticas qulmicas rápi.das ofrecen un acercamiento experinen -

tal a l a extensión del tiempo de los ?asos elementales ( 2 9 9 ) .

seg. hacia arriba) Un amplio rango de tiempo (de cerca de 10

ha sido cubierto por varias técnicas experimentales, aparecien-

do un basto nfimero de monografias y otras publicaciones sobre

el tema (300-301) .

-11

La principal ventaja de los estudios cinéticos (ciinsrni - cos) sobre l o s estudios en el equilibria (estáticos) de l a s

reacciones químicas, es la posibilidad d e resolver a pasos fini-

cos e intermedios en una reacci6n qulmica, siguiendo su curso y

obteniendo datos termodinámicos de los pasos elementales. El

comportamiento dinámico de una reacci6n qulmica separa cliferen-

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tes tipos de acciones e interacciones molecuiarec, por ejemplo,

cambios conformacionales o procesos de solvataci¿h, transferen -

cia de protón, enlaces de hidrógeno y reacciones de asociaci6n.

El comportamiento estático representa solamente h suma total

de los pasos principales. Un mecanismo de reaccilín no puede

ser establecido concluyentemente por estudios de cinéticas, lo

cual puede proveer solamente evidencias contra o a favor de un

modelo sugerido ( 299 ) .

Todos los métodos de relajaciGn qu!hiá=a dependen del

hecho de que el equilibrio cambia debido a una perturbación ex -

terna, tal como un cambio en la temperatura, presión o una va-

riación en el campo eléctrico. El reajuste del. sistema químico

a las condiciones del nuevo equilibrio al observarse produce - información cinética. Dos clases de métodos de relajación qul -

mica pueden distinguirse (299) :

1. Métodos transitorios

2. Métodos estacionarios

Después de la perturbación de un equilibrio químico,

la concentración de l a s e5peci.e~ quf-micas involucradac var’lan

en función del tiempo (299).

B. Metodos de Perturbación.

1. Mgtodos transitorios.

Si. el equilibrio químico e s perturbado B.o cuficiente-

mente rápido, el nuevo equilibrio no se establece instantánea-

24

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mente pero se caracteriza por un retraso de .k&uparpo, por ejem--

plo, un cambio en la concentración puede ,ser

espectrofotometrSa (299) . 2. Métodos estacionarios.

Si e l equilibrio reversible de un sísbma qulmico es

perturbado por una función de forzamiento perrnico, por ejem-

plo una oscilación sinosoidal de presión o txmperatura, o una

onda ultrasGnica, la respuesta del equi1ibra;rP está en fase con

la perturbación para frecuencias de baja excXtaici6n. Para una

frecuencia de alta excitación, la respuesta phg ' * se acerca y

no puede alcanzar su amplitud total como la baja excitación

( 2 9 9 ) .

Para todos los métodos estacionarios, un amplio rango

de frecuencias para la excitación y deteccihde la respuesta

puede ser cubierto para revelar el espectro csnpleto de relaja -

ción ( 2 9 9 ) "

C . Aspectcs Experimentales.

1. Métodos transitorios.

Las técnicas de saltos en la temperatura alcanzan r b - -

pidamente temperaturas de Joules (cerca de 5°K en lusec), por

ejemplo con un pulso de corriente eléctrica I382). El subse- .-

cuente cambio en el equilibrio es observado con el uso de l a

fotometría. En la mayorla de los casos, l a mdic i6n de l a ab-

sorcien Óptica se lleva a cabo con un fotomultiplicador. La fi -

2 5

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gura 1 muestra un diagrama para l a medición de la densidad

óptica (OD) en un rango de U.V.

Figura 1 Diagrama en bloque de un espectrofotómetro

Rabl, C. (1973)

Para tener una conductancia suficiente para un rápido

calentamiento, se le añade a la solución un electrolito inerte.

El volúmen de l a celda es de cerca 6e 1 ml. dicho salto en l a

temperatura es inducido por l a descarga de un capacitador de

2 6

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a l t o v o l t a j e a la c e l da . E l subsecuente cambio en l a concentra .-

ciÓn se d e t e c t a empleando un a r t i c u l o s e n s i b l e a l a ahsorban--

c i a UV con una ldinpara de d e u t e r i o d e gran in tens idad . Detras

d e l monocromador, e l haz de IQZ es d i v i d i d o . Una p a r t e ??asa

por l a c e l d a a l pr imer f o t o m u l t i p l i c a d o r , l a o t r a p a r t e en t ra

a l segundo f o t o m u l t i p l i c a d o r para ba lancear Pas f l u c tuac i ones

d e s f a vo rab l e s en l a i n t ens idad de l a f u en t e C?e l u z . La señal

de respues ta es amp l i f i cada y exh ib ida por e l o s c i l o s c o p i o .

( 2 9 9 ) .

E l rango d e t iempo a c c e s i b l e e n este t i p o de t g cn i c a c 6 - 7

va desde 2 x 1 9 a 1 sec. A s í , UT\. t iempo cercano a 5 x 1 0

sec. puede ser alcanzado con un apara to e s p e c i a l con descarga

de c a b l e (3U3) en cond i c i ón donde una a l t a concentrac iSn de

e l e c t r o l i t o puede estar presente . I n c lu so con e l l a s e r Raman

se a l canza un tiempo de r e l a j a c i ó n de 1 0 sec. ( 3 0 4 ) . -8

Otras t e c n i c a s d e per turbac ión son aquellas que invo-

lucran cambios e n l a p r es i ón ( 3 0 5 ) donde e l tiempo de re la ja- . -

cibr; es de cerca d e SO sec .

Para l a i n v e c t i g a c i bn de r eacc i ones que muestran tiem I

pos de r e l a j a c i ó n más c o r t o s qu.e 1 s e c . , se han desarrollado

t é cn i c a s de de t e c c i ón de la ahcorc ibn con cambio en e:. campo

eléctrico. Grac ias al uso de estas t é c n i c a s , cons tantes de

t iempo de c e r ca de 1 0 sec. han sido medidas. O t r a metoc?olo--

q í a de gran va lo r para el estudio de los procesos de t ranspor-

t e a t r a v é s de membrana.^ l , ip€di .cas a r t i f i c i a l e s es l a t g cn i c a

- 9

2 7

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de cambio en e l campo e léctr ico con l a d e t e i b d e l a corrien -

t e (306, 307, 308) , en l a figura 2 se muestra amdiagrama es--

quemático. Donde un pulso con una amplitud de crcogca de 30mV es

aplicada a l a celda con una membrana entre dos mmpartimientos.

La corriente resultante del resistor R se sbcerwa en un osci--

loscopio y e l tiempo de resolución es de cerca de 1 sec.

Voltogc 4 ~

I I

I - Time t * o

Cwrrnt ' i ,

Figura 2

Mediciones de l a relajación de l a corriente e l g t r i c a en m e i n - -

branas de bicapas l ip ídicas con electrodos.

Stark, B ( 1 9 7 1 ) .

2 8

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2. Métodos estacionarios.

Para tiempos de relajación por debajo de 3proximadamen -

te 12 sec., los métodos estacionarios se vuelven insensitivos

y elaborados. Si el problema s e genera extremadamente rápido,

con perturbaciones bien definidas de suficiente amplitud, la

detección de la respuesta puede también ser extremadamente r%-

pida. Esto implica una amplia banda de deteccidn con un conse--

cuente deterioro de la señal, puesto que la fuerza del ruido es

proporcional a la amplitud de la banda (299 ) .

Los métodos estacionarios más ampliamente usados son

las mediciones ultrasónicas (309) y las mediciones dieléctri--

cas [absorción y dispersión). Aquí nos enfocaremos sobre dos

métodos de absorción ultrasónica, l a s cuales han sido aplica--

das a la investigación de las propiedades dinámicas de la espe -

cificidad del antibiótico por el catión. Para frecuencias con

un rango de 0.2 a 30 MHz, se ha desarrollado un resonador acÚs -

tito, el cual sólo necesita muestras de milititros (309, 310).

En l a figura 3 se muestra un diagrama en bloque del resonador-

ultrasónico.

29

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Sam Sample Cell

Frtqucncy Counter

"rl

Oscilloícope Vol~mrrer

Figura 3

Diagrama en b loque d e l método d e resonador u l t r a sbn i c o . Sklmin, H. ( 1 9 6 4 )

Un generador d e l ong i tud d e onda hace t r a b a j a r un

t ransductor d e cuarzo Q,, i n i c i ando l ong i tudes d e onda d e son i -

do en un l í q u i d o conten ido e n t r e Q1 y e l r e cep to r d e cuarzo

Q,. Los cuarzos jun to con e l l í q u i d o forman e l resonador . Cuan -

do una cond i c i ón resonante es ocupada a determinada f recuenc ia ,

Q, l i b e r a pronunciados p i c o s en e l v o l t a j e , los cua l e s son am-

p l i f i c a d o s en e l r e c ep t o r y medidos. La mitad d e l poder d e l a

30

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amplitud de la banda (HPB) A depende de la absorci6n del 11--

quido. Debido a que existe una pérdida de la energfa, por efec - tos de la difracción y de la reflexión imperfecta, una relati-

va medición de la absorción se lleva a cabo contra un liquido

de conveniente referencia. Esto elimina la "pérdida de la cel-

\

da" y produce el exceso de absorción por longitud de onda.

(muestra) A$ - F (referencia) 1

( " )exceso=* F J

De esta inanera, las mediciones, de absorción son redu -

cidas a mediciones de frecuencia.

La absorción ultrasónica de cerca de lOMHz posee gran -

des magnitudes de absorción, y puede ser realizada con técni--

cas de pulso, donde un pulso de ultrasonido atraviesael llquido

una o varias veces. El decrecimiento de la lonqitud de onda

del sonido facilita la generación de ondas planas. Para inves-

tigaciones bioqulmicas con celdas de milititros se ha desarro-

llado una técnica con una substitución especial (3101, la cual

produce mediciones de absorción de 15 a 150MHz. La presión

del sonido P para l a propagacidn de ondas planas en el líquido

está dada por

donde x es la distancia entre los transductores. En contraste

con la t6cnica de pulso anterior, x se mantiene constante. Es-

to permite diseñar las celdas con un volumen minimizado y con

31

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un mecanismo de construccidn relativamente simple-

La figura 4 muestra un diagrama en bloqise del método

de pulso. la señal de entrada RF (duración del pRso de alrede-

dor de 10 sec) con la frecuencia fijan uno de loscuarzos (FQ,

3FQ, 5FQ y así sucesivamente) llevando el Impulsode entrada a

la celda Q,. La señal del cuarzo de salida Qs seeompara con l a

señal del atenuador calibrado, alimentado por lamisma señal de

Q,. Ambas señales son amplificadas en un recepkcasrde selectiva

frecuencia y sus envolturas son detectadas y -idas en un

osciloscopio. Otra vez, se requieren dos medicicmec para obte--

ner el exceso de absorción por longitud de anda, La atenuación

de los valores a partir de una solución de refezencia son sus--

traidos a los valores de una solución simple, -más, estos va-

lores son multiplicados por Ax. Estas mediciones ultrasónicas producen diagramas dh, que pueden ser interpretados de acuerdo

a la ecuación (299)

u T, 1 OX A, + BU

1 + 2 (Ni ) I

Las mediciones ultrasónicas en general, necesitan rela -

tivamente altas concentraciones, por ejem. 10 Eiolar o mayores

dependiendo de la magnitud de A H y c’; V (2.913) - -a

3 2

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Sample Cell

Puisrnod Genrralor Rrcriver OsCiiloSCop. ,,

Calibrated Alf rnuator

Figura 4 Diagrama de bloque del método de pulso ultrasónico

Eggers, F. (1973)

D. Otros métodos.

Entre l a s posibilidades experimentales usadas para estu -

diar reacciones químicas rápidas son las mediciones Brillovin

(dispersión de la luz por un "phono" terma1 en un rango de fre--

cuencia de GHz (311) y las mediciones de fluorescencia con un

sec. (312). -12 rango de tiempo de aproximadamente de a 18

3 3

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Ciertas reacciones con tiempos de relajación tan lar--

gos como 10 sec. pueden ser estudiadas por polarografla (313)

el voltaje de la corriente, caracterlstico de una solución con-

ductiva se determina por dos electrodos de mercurio, permitien-

do l a evaluación de procesos de reducción y oxidación. Las téc-

nicas de resonancia magnética nuclear (NMR) (314) se han conver -

tido en herramientas invaluables para la investigación de l a se -

lectividad idnica de los antibióticos. La vida promedio de una

especie molecular en partícular tan grandes como 10 sec puede

ser determinada por esta técnica.

-4

- 3

Un considerable número de diferentes Gcnicasse em- -- plean para determinar las constantes de estabilidad de varios

de los complejos antibiÓticos-cati6n, dentro de los cuales es--

tdn: experimentos con solventes de extracción (315, 316, 317),

titulaciones empleando técnicas espectroscópicas como son UV,

(318) ORD (319, 321) y CD ( 3 1 8 ) .

34

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IV. RESULTADOS

Los ionóforos carboxflicos son moléculas lineales

que presentan un grupo carboxilo terminal, el cud se une al

grupo hidroxilo o al grupo NH del otro lado de lamolécula pa -

ra formar un ciclo. Un estudio de las estructuracquimicas co -

nocidas, indican la presencia de un gran número de mitades te - trahidrofuranos y tetrahidropiranos (de donde se deriva el

\

nombre de políeteres), además de una variedad de grupos que

contienen oxígeno (éter, hidroxilo, carbonilo y carboxilos),

los que se unen al catión para formar el compPejo (5, 22).

Estos ionóforos son una clase de m e W X i t o s nicro--

bianos secundarios, generalmente producidos p r Actinomicetos

del género Streptomices; estudios en años recientes han reve-

lado que otras clases de streptomices también producen anti--

bióticos (76, 7 7 , 78).

La clasificación utilizada en esta rev5siÓn fue suge -

rid2 por Westley (221, en la cual se reunen los Bonbforos car -

boxílicos por su estructura en varios grupos: im6foros rnono-

valentes, ionóforoc monovalentes rnonoglucósidoc, ionóforos

divalentes, ionóforos divalentes glucbcidos y éteres pirróli-

cos. Además, se adiciona un grupo más, en el cual se incluyen

aquellos ionóforos que no son clasificados en 10s grupos ante -

riores.

1. CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS IONOFORW CARBOXILICOS.

i. Clase 1A.: IonÓforos carboxllicos mrovalentes.

3 5

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A. Alborixina S14750A.

Farmula C48H84014

Streptomices albus

La estructura del ionóforo alborixina fue determina-

da por análisis de rayos X (figura 5), en ella es posible ob-

servar l a presencia de seis éteres clclicos, caracterlsticor

de la familia a l a que pertenece 1282)

Su espectro de 13C-RMN en CDC13 a 25.05 MHz revel6

los siguientes datos: cambios qulmicos en l a s señales de tres

carbonos hemiacetales ( d c C27:108.41, C15 6 C21: 97.86 y

99.57 ppm).Un nuevo análisis de los datos de rayos X indicó

que el c2* es un átomo estereoqulmico, como puede observarse

en l a figura 6 (282) .

Figura 5 - Estructura del Ionóforo Alborixina

Seto, H, et al. (1979)

36

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Figura 6 Estructura revisada del ionóforo aIborñxina

Seto, H. et al(1979)

B. Antibiótico X-206

Fórnula C47H82014

Streptomices sp. X-206

PM 871 (22) y 774 (39)

En la figura 7 se muestra la estru&uaamolecular

del X-206, l a cual presenta gran similitud con .%a estructura

de l a alborixina, l a diferencia radica en la adiici6n de un

37

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grupo metilo en el C6 de éste ultimo (242).

La estructura del X-206 le proporciona más flexibili - dad y mayor capacidad de ajustar su conformacibn, cuando es

requerido para la formaci6n del complejo con diferentes catio -

nes (242).

Datos obtenidos de espectro 13C-RMN en CDC13 a 25.05

MHz revelaron cambios químicos en las señales de los carbonos

hemiacetales: C27: 108.34, CI5 6 C2,-: 97.74 y 99.52 ppm (2821,

X206

?

Figura 7 Estructura molecular del Entibiótico X-206

Van Roey, P., et a l (1983)

La conformación y l a coordinación catiónica del ion6 -

foro X-206, el cual transporta selectivamente potacio sobre

sodio, fueron evaluados de tal manera que se correlacionó 10

estructura del ionóforo con su selectividad ibnica. Con este-

38

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fin, la estructura del cristal del complejo Ma' -=O6 se deter -...

minó por difracción de rayos X y se comparó con Ea forma del

ácido libre del X206, el complejo con Ag y el icaaplejo con

K . La conformación del ionóforo es similar en las cuatro es-- +

+

tructuras (242).

La similitud de la conformación de l a fama ácido li-

bre con los otros complejos se debe a la estnb9lizacibn de és-

ta conformación por tres enlaces intramoleculares de hidrógeno

y por la presencia de una molécula de agua ea Lacavidad cen--

tral, mimetizando la presencia de un catión, E1 fcido carboxí-

lico final de la molécula es esencialmente isrsTariiable en su

conformación, pero pequeños cambios de más de 2Q"en los bngu--

los de torcidn en el otro extremo de la molécula, combinados

con las diferencias en la posición de l os catioms dan como

resultado cambios en las geometrías para los catzones (242).

+ + La conformaci6n del complejo con Ag y bT asemejan la

conformación del ácido libre más estrechamente que el complejo

con Na (242). +

Estudios con eritrocitos fantasmas (29b revelan la se -

cuencia del transporte de cationes: + + Kf> Rb > Wa+> Cs 8 Li+

La secuencia de complejación de éste mtibibtico es: + 4- K Rb > Na+> Csf> Li'

además presenta una secuencia Eisenman de V.

La sal de sodio C46H79013Na presenta iapi punto de fu-

39

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sión de 1 8 5 O - 187O,el punto de fusibn de l a s a l de potasio

C46H79K es de 211° - 213', para la sal de plata el punto de

fusidn es de C46H,9013Ag y, para el complejo con bario

(C46H79013)SBa el punto de fusión es de 149.5' - 151.5' (295).

C. Antibiótico A-204

F igura 8

Representaci6n esquemática del antibiótico A-204

Seto, H. et a l , ( 1 9 8 0 )

4 0

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Este ácido monocarboxflico transporta preferencial--

mente potasio sobre sodio, ver la tabla I1 (26).

TABLA 11

Secuencia del transporte de cationes monovalentes.

Pressman, B.C. (1968)

Iondforo P.M. Ref. Secuencia del Transporte Ref.

"Monovalente" Monoglucósido

A-204 944 ( 5 ) + + 3. + K , Rb ,)Na , C s > Li ( 3 3 )

41

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D. Grisorixina

F6rrnula C40H68010

Streptomices griseus ATCC23345

La estructura de este producto fue elucidada a partir dE

datos fisicoqulmicos, en particular del espectro de 13C-RMN (61)

y de la cristalografla de rayos X de sus sales de plata y talio

( 2 8 9 ) .

Figura 9 Representación esquemática de la estructura del

antibiótico grisorixina. Cuer, A., et al (1982)

La grisorixina es un poliéter policíclico con una función

ácido, cuya estructura recuerda a l a nigericina, excepto por la

42

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p6rdida del grupo hidroxilo del -CH20H del anillo terminal

(53)

Es un sólido blanco muy soluble en solventes orgáni-

cos pero insolubles en agua, se aisla fácilmente como un pol-

vo amorfo con un punto de fusión de 8 0 ~ 85OC. Puede ser cris - talizado como un monohidrato a partir de una mezcla de agua - etanol, el producto tiene un punto de fusión de 110~113°C.

El pk determinado a 25OC en metano1 es de 10.02 (288).

El espectro de IR en KBr muestra funciones de OH

(banda ancha entre 3400 y 3100 cm-l) y un grupo carboxilo (ban -

da intensa a 1725 cm ) . Otras bandas aparecen entre 1120 y

1020 cm-' debido a los enlaces C-O-C (288).

-1

El espectro de RMN (CC14100MHz) presenta una única

señal a 3.33 ppm debido al grupo metoxi. Otra señal centrada

a 6.65 pprn está también presente y corresponde a los protones

de las €unciones carboxilo y hemiacetal, las cuales desapare-

cen cuando se añade D20 ( 288 ) .

El espectro de masa del antibiótico muestra una co--

p i a muy similar a la observada para la nigericina (287). Los

fragmentos principales se deben al rompimiento de l o s enlaces

C-C entre los anillos (figura 1 0 ) . Los picos iónicos son muy

débiles (0.6% de la base del pico) y la señal a m/e 690 se de -

be a la pérdida de moléculas de agua (288). En la tabla I11

se resumen algunas de las propiedades físico-qu4micas de la

grisorixina (61).

4 3

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Figura 10 Espectrometría de masas del antibiótico grisorixina.

Gachon, P., (1975)

Es considerada como un iondforo para cationes monova I

y T1+ (240, 241); + lentes (61), formando así complejos con Ag

es capaz de transportar potasio en mitocondrias (61)

La bioconversión de este ion6foro produce un compues -

to desprovisto de propiedades antibióticas y con una reduc- - ciÓn de las propiedades de transporte. Cabe notar que este

producto es ligeramente soluble en agua (61).

4 4

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La grisorixina e s un antibidtico activo contra bacte

rias gram positivas y hongos (61).

TABLA I11 Propiedades físico-químicas del ion6foro griisorixina.

Cuer., A., et al (1982) ~-

F6rmula

P.M.

Punto de fusión

Rotación óptica

C40H6801D 708

80 ry %8’

+ 1 6 O ,{C 6-04, Me2CO)

E. Lonomicina A, Emericida, A218, RP31559, DE3936

Fdrmula C44H76014

Streptomices ribosidificus TM-481

La absoluta configuración de la sal de P1 de este po-

liéter se determinó por análisis de rayos x, c m se muestra

en l a figura 11 (294).

Figura 11 Estructura d e l antibi6tico loasomicina A

Seto, H., et al (19809

4 5

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El espectro de I3C-RMN de la s a l de soidti0 de l a lono -

micina A en solución de CDC13, mostró 4 4 reconñM3ias, las que

son clasificadas en : un ácido carboxllico, tres carbones he-

miacetales, dos oxicarbonos cuaternarios, diez aximetanos,

ocho metanos, cinco metilenos, once metilos y Crpiatro carbonos

metoxi ( 2 9 4 ) .

Basándose en estudios conocidos de bioslntesis de a l -

gunos antibióticos poliéteres, se asumió qne la lonomicina A

se puede originar a partir de cinco moléculas &e acético y

diez moléculas de ácido propiónico, con la introducción de

cuatro grupos O-metilos de la metionina (figaxa 12) (294).

\

lo, I - - ' - Lononiycin A

Figura 1 2 VPa biosintética del antibiótico Po-cina A.

Seto, H., et a l (1980)

46

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F. Monensina A3823

Fórmula C36H62011

Streptomyces cinnamonensis ATC 15413

o *OH

Figura 13 Estructura de la monensina Anteunis, M.J.,et a l ( 1 9 7 8 )

La monensina es un complejo biolbgicmente activo,

que inhibe el transporte de cationes alcalinss en la mitocon-

dria (174).

Pose6 valores de Rf = 103 - 1 0 S 0 , ~ m 1 3 = 3 2 3 6 (OH)

y 1695 cm-l ( c=o) , un pka = 6.65 (66% DMF) y n~ exhibe absor-

47

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ción UV máxima cerca de 210 m (174).

La banda de 1 6 9 5 cm-' se atribuye al g-o carboxilo, el cual se mueve a 1563 cm-l en la sal de sodio, El espectro de RMN indica la presencia de un grupo metoxi a 83.37 ppm. Las sales ácidas y alcalinas de metales son ligaramente solu- bles en agua (ca. 0.1 mg/ml), y solubles en l a myorla de los solventes orgánicos (174).

La estructura completa de l a monensina se obtuvo por cristalografla de rayos X de sus sales de plata (figura 14) (176).

Es posible modificar la estructura de Pa monensina al tratar al ionóforo can diferentes compuestos, cuyos resul- tados sugieren que contiene grupos hidroxilo primario vecinal y terciario, l os cuales junto con los grupos carboxilo y me-- toxi cuentan para ICs seis de los once grupo migeno. Los

cinco restantes, se asume están presentes coma ésteres, ade-- más, se han encontrado que presenta una estabilidad en solu-- ci6n básica y es sensitiva al ácido (174).

Figura 14 f Estructura del complejo monensha-Ag

Agtarap, A., et al. (1967)

48

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A este antibidtico se le considera como an "típico

iondforo carboxllico", con un arreglo cuasi-iineaal de anillos

heterocíclicos y una tendencia a doblarse para fsmar un ani-

l l o estabilizado por enlaces de hidrógeno ( 9 ).

El análisis muestra que el complejo anihico forma

un macrociclo, debido a un par de enlaces de hidribgeno entre

los dtomos de oxígeno negativamente cargados del grupo car- - boxilato y los grupos hidroxilo de la otra parte terminal de

+ la molécula, el i6n Ag encerrado en la cavidad resultante,

está coordinado con seis átomos de oxígeno (cuatro éteres y

dos hidroxilo) en un arreglo irregular (1751, Los datos de

cristalograffa (176) para las sales de potasio y sodio indi--

can que sus estructuras son muy similares.

Un análisis posterior de la monensina cristalizada,

indica que la molécula puede existir en una conformación c í - -

clica similar a la de la s a l de plata, con algunas diferen- - cias importantes, principaimente en el número y arreglo de

los enlaces de hidróqeno (figura 1 5 ) y en la relativa posi- - ci6n de l os átomos de oxlyeno que rodean l a cavidad. Esto

muestra como la forma y la función de moléculas biologicarnen-

te importantes pueden sufrir alteraciones signifkantes por

el efecto combinado de un gran número de pequehs y cooperati -

vos cambios ectructurales,acociados con una varjéacibn mínima

en la energia conformacional (176).

49

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Figura 15 Representación esquemática de los enlaces de hidrógeno

en el modelo de monensina plata y la monensina ácido

libre. Lutz, w.K., e t al (1971)

Este antibiótico revierte l a translocación de meta--

les alcalinos a través de la membrana mitocondrial, causado

por una valinonicina y nonactina (178).

Es un acarreador bien definido para cationes alcali-

5 0

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no t e r r e o s y c a t i one s a l c a l i n o s (Tabla IV) (1760, Induce e l

f l u j o de p o t a s i o de un l ado a otro de menabranaseelulares, y

a l mismo tiempo mod i f i ca e l pH den t r o d e l a c b i d a ( 179 , 180),

s i n embargo, pa rece no a f e c t a r l a s propiedades e l é c t r i c a s de

l a s b icapas l i p l d i c a s . (181)

5 1

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Ei O s O H

h m

+*

f2 +sc

3

i2

U +*

.A

A + . +

52

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22 El flujo transmembranal de Na en membranas bimolecu -

lares lipldicas fue medido bajo dos condiciones experimenta--

les diferentes: a) a pH iguales y concentraciones de Na dife-

rentes y b) a concentraciones de Na idénticas pero a pH dife-

rentes. En ambos experimentos se encontró un flujo de carga

eléctrica pequeña, en base a lo cual se postuló un modelo de

transporte para el sodio (176).

+ +

c-

i: C- t

c M

-t

Figura 16 Representación esquemática d e l modelo de transporte bajo

dos condiciones diferentes (texto)

Sandeaux, R.et al (1982)

5 3

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G. Mutalomicina.

Fórmula C41H70012

Streptomices mutabilis NRZL 8088.

Este metabolito (ácido monocarboxllico), fue aislado

como sal de sodio C41H6gNaO12, l a cual cristaliza con 1 mol

de acetona y se funde a una temperatura de 150-163' C. Cuan-

do se cristaliza en metanol se obtienen l os simentes datos:

punto de fusión de 1 6 3 . ~ 1 7 1 ' C

metanol) y ( d )go + 106.2'

( d )io + 83.5 ' (c 1.0, en

(Ci, en cloroformo) (281).

La sal de sodio de este antibiótico, es practicamen-

te insoluble en agua, gero soluble en benceno, cloroformo,

acetona, netanos, etilacetato y éter ( 2 8 1 ) .

La fórmula propuesta C H Naol2 es apoyada por un 4 1 69 análisis elemental y por la determinación del p s o molecular

por espectrometría de masas (P.M. 776 ) (281) .

En metanol esta sal no posee un máximo característi-

co en UV, excepto en la absorción final. El espectro IR muec-

tra bandas típicas a 1583 cm de acuerdo con el iÓn carboxila -

to y a 1050/1150 cm-' indicando el carácter etllico de varios

Stomos de oxígeno. En el espectro de RMN, picos en el rango

ded0 .7 r\/ 1.6 indican la presencia de 1 0 ~ 1 1 gmpos C-metilos

y una señal a d 3 . 3 corresponde a un grupo rnetoxi ( 2 8 1 ) .

-1

La estructura de la mutalomicina se estableció por

cristalografía de rayos X a partir de l a sal de potasio de di -

tho antibiótico (figura 1.7).

5 4

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o

Figura 17 Fórmula estructural de l a sa l de potasio del

ionóforo mutalomícina Fehr. T. et al. (1977)

Como puede observarse en l a figura 27 &ste ionóforc

posee seis anillos heterocíclicos y está estructuralmente re-

lacionado con el ion6foro nigericina (2811.

La mutalomicina posee actívidad antiibstica contra

bacterias gram positivas, además de exhibir una actividad an-

ticccidial en pollos (281).

55

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H. N a r a s i n a A A28068A

Fdrmula C43H64014

S t r e p t o m y c e s a u r e o f a c i e n s NRRL 5758

F i g u r a 1 8

E s t r u c t u r a d e l i o n ó f o r o n a r a s i n a It

G r a f e , U. (1984 )

TABLA V

S e c u e n c i a s de s e l e c t i v i d a d d e l i o n ó f o r o n a r a s i n a Reed , P. ( 1979 )

-- i on6foro P.M. Ref. Secuencia d e l Transporte Ref.

"monovalente"

(27) + + + Narasina 765 (5) NH4 > Na > K , I&+> Cs+> Li+

56

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I. Nigericina, X-464, p o l e t e r i n a , a za l omic ina M, d m c i n a ,

K178

Fdrmula C40H68011

Streptomices v i o l a c e o n i g e r

NI G E R l CiN CH2OH 39

F igura 1 9

Estructura d e l i o n ó f o r o nigeric- Radios, N. A. e t a l (1980)

Esta e s t ruc tura est% estrechamente relaczonada con

l a moiiensina, excep to e n e l grupo c a r b o x i l a t o find donde

e x i s t e un a n i l l o , por e s t a d i f e r e n c i a se presenta una inver- -

s i ó n de l a a f i n i d a d , s i endo l a p r e f e r e n c i a de la mige r i c ina

5 7

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+ + por el K sobre el Na por un factor de 100 (43..

TABLA VI Selectividad cationica del iondforo nQericina

Reed, P. ( 1967 ) .

~ -~ -~

Ionóf oro P.M. Ref. Secuencia de Ref. Seb=&mncia del ccnrple jación Trarag>orte

Ref.

"mnovalente "

Nigericina 724 (5) K+) Rb? Na+) Cs+, Li+ (26) K+v Rb+> Na+> Cs+> Lis (28)

K* ~b+, Lit cs+ (29)

....- .-.

Este ionáforo tipifica el grupo err el xx~al el grupo

carboxilo participa directamente en la unión con el catión por

un enlace iónico, suplementado por cuatro enlaces ión dipolo

de oxlgeno (130).

1 Estudios de H-RMN de la nigericina en ñetanol, reve-

laron que este iondforo se encuentra con una conformación abier -

ta, en vez de una pseudocíclica, presumiblemente con cambios

estructurales en algunas regiones de su esquele- de carbono

(235), sin embargo estudios del estado sólido, establecen una

conformación pseudocíclica, por l a cual un.catiÓia puede ser

envuelto y transportado a través de l a región Sipfllica de la

membrana (236 ) .

Estudios de '€3-RMN de alta resolución confirmaron el

cercano parecido entre las estructuras tridhens3onales de la

nigericina como dcido libre y como complejo con Ea ( 2 3 6 ) . 4-

5 8

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La estructura tridimensional de l a sal deplata se

determina independientemente por Steinrauf, Pinkerton y Cahm-

berlin (237) y Shiron, N (238). Estos estudios mastran una

molécula esencialmente lineal con los anillos he-txrocíclicos

entrelazados, enrollándose alrededor del iÓn de @ata, con

cinco átomos de oxígeno (figura 20).

CH,

Figura 20

Estructura del complejo nigericka-plata Steinraul, L.K. et a l ( 1 9 6 8 ) y Shim X. et al (1970)

59

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+ El complejo nigericina-K difiere del anterior sólo

(ligeramente más gran + en detalles, pero el acomodo de i6n K

de que el i6n Ag ) trae como resultado un significante número

de cambios en los ángulos de torsión (232 )

+

J. Noboritomicinas A y B

Fórmula C43H64014

Streptomices noboritoensis NRRL 8123

Las noboritomicinas A y B en sus sales de sodio y

ácidos libres, son solubles en benceno, diclorometano y cloro -

formo, se disuelven moderadamente en metano, alc6hol y aceta-

no, debilmente en éter y practicamente insolubles en agua

( 2 9 7 ) .

La suma de sus propiedades flsico-químicas se encuen -

tran enlistadas en la Tabla VI1 (297)

TABLA VI1

Propiedades físico-químicas de las noboritomicinas A y B Keller -J. C. et al (1978)

Noboritcmicina A Noboritanicina B (sa l de Na) (sal de Na)

Naturaleza Cristales blancos Cristales blancos

punto de fusión ("C) 235' CJ 237" 220' /-d 222O

( d )io (CI-ICl3) -28.7 (C 1.029) -29.9' (C 0.972)

P .M. 8 26 840

FBrmula C43H63Na014 44 65 C H Naol4

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max 208nm log E 4.53

30Onm log E 3.56 244nm log E 3.61 (sh) 244m log E 3.56 (sh)

rmx 208m log E 4.54

301nm log E 3.55

3330 un'' OH

1737 an-' ester 1713 cm-' r 3 - 0

1593 an-' i6n carboxi -

3330 cm-' OH

1739 an-' ester 1715 un-' c=O 1590 an-' ión carbx i la to

l a t o

61

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Ambos antibióticos contienen los siguientt-s elementos:

un grupo ácido carboxllico libre, un éter, una f&ón cetona,

un metoxi, varios grupos OH, un anillo aromático y d e 9 10

grupos metil (297).

La fórmula molécular C43H63Ag014 de la ndhoritomicina

A se estableció por análisis elemental y por e s p e r o de masa

a partir de un complejo cristalino de plata con h q u e forma

un complejo 1:l figura 21 (297).

‘ I

R - Me Xoboiitom,cin A

R = Et N o b o r i t o r ~ y : ~ n B

Figura 21 Estructuras moleculares de l os ionóforos rioboritomicina A

Y B - Keller -Juslén, C. et a i 41978).

Noboritomicina A se distingue por ser el primer anti-

62

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bi6tico poliéter reportado por poseer dos funciones ácido car -

boxílica en su esqueleto de carbono, un ácido libre y un grup

et51 ester ácido carboxflico (297) .

Una comparación de los datos ffsico-qufmicos, en par - 1 ticular la interpretaci6n de los espectros H- y I3C-RMN, re-

velan que éstos iondforos est%n relacionados muy cercanamente,

la noboritomicina B contiene un substituyente e t l l en el ani-

tornicina A (297) .

Ambos antibi6ticos presentan una amplia actividad

contra bacterias gram positivas (297).

K. Salinomicina

Fórmula C42H70011

Streptomices albus ATCC21838

PO' ' O .=/ 'on M I

Figura 22

Estructura del ionáforo salinomicina Anteuris, M.J. et a l (1981).

6 3

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Ha sido se l e cc i onado a l i g u a l que su h d o g o na ra s i -

na, por su s e l e c t i v i d a d monovalente y su potencian d e s a r r o l l o

en l a a g r i c u l t u r a . S e d i s t i n g u e por sus 3 anillos consecuti--

vos (1)

E l e s t u d i o de rayos X d e l P - i o d o f e r n a c i k s t e r d e sa-

l i nomic ina demostr6 l a p r esenc ia d e un a n i l l o t r i c í c l i co e s p i - r o - a c e t a l ( 60 )

TABLA VI11 Secuencias d e s e l e c t i v i d a d d e l iondfolrs d i n o m i c i n a

Reed, P. ( 1979 ) .

IonSforo P.M. Ref. Secuencia de Ref, m e n c i a de Ref. com$ejaciÓn Tratasprte

Experimentos de b ioensayo y de d i s t r i imc i ón en dos

fases han r e v e l ado su s e l e c t i v i d a d hac ia cation- ( 6 0 ) .

Presenta una t í p i c a e s t ruc tura pseudoc íc l i ca como

ác i do y como comple jo ( 6 0 ) .

La conformación en s o lu c i ón d e este iombforo, o b t e n i -

da por 1€1-@!$4 r e v e l a que e s t a molQcula, posee una cons t i t u c i 6n

predest inada a tomar un iÓn y a c a r r e a r l o a itraw& de l a c b i c a I

pas l i p i d i c a s ( 6 0 ) .

6 4

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ii. Clase 1B. Gluc6sidos monovalentes.

A. Antibidtic0 K-4113

F6rmula C 5 4 H , 2 0 2 D

streptomices spec. K-41B.

Este ion6foro se aisla como un componente menor de

una alícuota del antibiótico K-41A, producido por una clase

del Streptomices higroscopicus ( 2 9 1 ) .

~l K-41B se purificó como sal de scx3.i~ &-41B-Na} ,

con un punto de fusión de 1 8 5 O w 186O C (descoarp-8 ( d )i6 4.3OC (MeOH). Su estructura se destableció paz mi6lisis de r a - yos X (290) figura 2 3 .

+

Figura 2 3 Estructura molecular del antá3p26tico K-41B

Teuji, N. et a l (197SO

El K-41B es e l primer ejemplo de un FLáéter digluc6 -

sido y el primer antibi6tico poliéter en desaxbxlrsele ocho

anillos en la molécula. Su peso molecular es 8~ 106i.28 (291).

6 5

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B, Dianemicina A16183

Formula C4,H7*O14

Streptomices hygroscopicus NRñL3444

Figura 24

Representación esquemática de la estructura de la dianemicina

Anteunis, M.N.O. (1977)

Es uno de los ionejforos carboxílicoc más grandes, con

un total de 7 oxzgenos de uni0n (54). Presenta una secuencia

VI1 de Eisenman ( 5 ) .

66

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TABLA IX Secuencias de selectividad del antibiótico dianemicina

Reed, P.W. (1979)

ionóf oro P.M. Ref. Secuencia de Ref. Secuencia del Ref. ample jaci8n Transprte

- ~ ~-

Extensos experimentos de RMN en el espectro de 300 1 MHz ( H-RMN) en diferentes solventes de la dianemicina, moctra -

ron la descripción conformacionai de este ionbfaro pseudocícli -

co. Además, por el análisis de rayos X se ha dekerminado la

1-4- 1. Así, las sa estructura y la esteroqulmica de sus sales ( - les de Na+, K+, T1' de valor 2 fueron también investigadas

(286).

C . Eteromicina, CP38295, C20-12, T40517

Fdrmula C48H82016

Streptomices hygroscopicus ATCC31050

La eteromicina es un antibiótico carboxflico natural,

cuya estructura se muestra ensla figura 25 ( 2 3 9 ) .

67

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on

Figura 25 Zepresentación esquemática de l a estructura de l a

eteromicina Grafe, U. (1984)

Usando como herramienta de estudio la resonancia mag- 34- nética nuclear 31 se determin6 que los cationec Pr son

transportados por este ion6for0, formando complejo con dos mo -

léculas de la base conjugada de l a eteromicina, siendo proba--

blemente 2:l la estequiometrla presente: mostrando una energía

P'

Ue activaci6n de Arrhenius de 120Kj. mol-' (86)

68

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Una comparacion del transporte catibniw de este corn -

puesto con el del lasaldcido demuestra que son m y similares

(26)

D. Lenoremicina Ro 21-6150

F6rmula C47H78013

Streptomices Hygroscopicus X-14836, ATCC21840

La estructura y absoluta configuraci6n de este ionb-

foro pseudocklico, se determinaron por anáLPsñs; de rayos x, -

(figura 26), tanto de las sales Na, K y T1 m la de Ag

(286).

Figura 26 Estructura del antibigtic0 lemremicina

Mizoues, K., et al. (1979)

Es capaz de transportar cationes mmwalentes a tra-

vés de membranas bioldgicas y artificiales ((26).

69

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E. Leuseramicina

Fbrmula C H O 41 68 12 Streptomices Hygroscopicus TM-531

Este ion6foro carboxllico es soluble en benceno, clo -

roformo y acetona, debilmente soluble en n-hexano, metano1 y

etanol y prácticamente insoluble en agua. Algunas de las pro-

piedades flsico-químicas se encuentran enlistadas en l a tabla

X (298) .

TABLA X Propiedades fisicoquírnicas de la leuseramicina

Mizutani, T. et al (1979).

NAIIuRAL;Em

PUNTO DE FUSION IaTrRcION ESPECIFICA

14D6 PESO mLEcuLAR

FORMULA ANALJSIS ELEMENTAL

ENCQNTRADO

cALcUulD0 ABSORCION w VZXQRES DE Rf EN GEL DE SILJCATü

POLVO BLANCY)

88 - 91°C + 81.2O (c 1, CHC13)

+ 43.6O (c 0.5, W H )

843 2 10*

'4 7H7 8'13 (851.1)

C: 66.40, H: 9.49, O: 24.25 C: 66.32, H: 9.24, O: 24.44

232 NM, E;& 177.6 (EtOH) hMAX 0.22 (ACETATD DE FTILQ)

7 0

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Tqnto l a s propiedades fPsico-quimicas cam el espec-

tro 'H-RE1N de la leuseramicina sugieren que eske antibibtico

es muy similar en l a estructura a la dianemicina ( 8 3 ) .

Por estudios de espectrometrfa de 13C-NM3 se obtuvo

l a estructura de este ionbforo, figura 27 (298 ) -

Figura 27 Estructura del iondforo leuserdmicina

Mizutani, T. et ai (1979)

La leuseramicina presenta actividad contra bacterias

gram positivas y ciertos hongos f$topatbgenos (298).

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F. Septamicina A28695, B1-580a.

SOLVENTES

Fórmula C48H82016

Streptomices hygroscopicus NRRL5678

VALORES DE R f ---

SEPTALI'ICINA (SAL DE SODIO)

Este metabolito fue aislado como sal de sodio

ISOPROPANOL-BENCENO

(2 :98 )

CLOROFORMO-ACETONA (80: 20)

ACETATO DE E T I L O

c Naoló l a cual 5e funde sin descomposición a una tempera-

2o + 14.41' ( C i , MeCtEB}. E s sólo li tura de 164 ° -1660C ; ( d )D

geramente soluble en agua, pero se disuelve facihente en ben-

H 48 8 1

-

0.56

0 . 3 4

0.64

ceno, cloroformo, acetona y metanol, en la Tabla X I se mues- - tran los diferentes valores del Rf en dictiatms solventes

( 2 8 3 ) .

TABLA X I

Valores del Rf de la sal de sodio del ion6foro septamicina. Juslen - K . r S. (1975)

72

. ~

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La fórmula empírica propuesta por Jusl_eni<., S. et

al: C48H81NaO16, está apoyada por el análisis elmental y por

la determinacidn del peso molecular por presión vapor osmo -

métrica. P.M. 987 en CH2C12 (283).

La sal de sodio de septamicina no poseeun UV máximo

característico en metanol, excepto en la absorbamcia final.

El espectro IR muestra bandas típicas a 1609 cm"' correspon--

diente al i6n carboxilato y a 1165/1100 cm que indican el

carácter etíllico de varios átomos de oxígeno i[

-1

En el espectro ILcN los picos en el raaqss d 0.7 1.7

indican l a presencia de 9 N 10 grupos C-rnetHbsy l a señal a

3.32 3.51 corresponde a 4 grupos metax5 (283) .

Este antibiótico es muy sensitivo a losácidos; sin

embargo la forma ácida puede ser obtenida como an polvo blan-

co amorfo, con un punto de fusión a 100 i03DC; ( d )io +

24.4O (c 1.24, en metanol). La metilaci6n d e l &ido libre

con un exceso de éter diazometano produce un mealester amor-

fo, con un punto de fusión de 78

0.76, en cloroformo) (283).

83°C; ( &): + 2.3 (c

Su espectro IR en CH2C12 muestra absorcS6n a 1755/1700

cm . El espectro RMN (CDC13) sugiere l a presentía. de 10 gru-

pos C-metilos a c 0.8 rv 1.4, 4 grupos metoxi ad3.28, 3.35 y

3.55 y un metilester a d 3.81 (283).

-1

Su estructura y su absoluta confitparad& se estable - ciÓ por anSilisic de rayos X a partir de un derlmado p-bromo--

73

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fenaci l (figura 2 8 ) como puede observarse, estecompuesto con -

tiene s i e te eteres c l c l i cos ( 2 8 3 ) .

Figura 28

Fórmula estructural del antibiót ico septaiiicina

Keller-J, C . ( 1 9 7 5 )

La septamicina posee actividad antibaculerial, as í co - mo una substancial actividad contra l o s virus Newcastle y

Herpes (virus simple) ( 2 8 3 ) .

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Clase 2a. Ion6foros carboxllicos divalentes.

A. ionomicina

Fdrmula C41H7209

Streptomices conglobatus ATCC31005

su estructura (figura 29) se determinó por análisis

de rayos X (46).

Figura 29 ci

Estructura molecular del iondforo ionomicina

it Hilgenfeld, R. (1982)

Basándose en los efectos que este ionóforo presenta

en la respiración mitocondrial, s e clasificó como un ionóforo

selectivo para Ca ( 4 5 ) - 2+

2+ Con respecto al Mg , este antibidtico cataiiza su

eflujo en una proporción comparable con aquellas observadas

7 5

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con el A23l.87; además se midi6 el e f lu jo de Kf cuando l a s mi-

tocondrias son depletadas de los iones metSlicos divalentes

enddgenos (45) .

Figura 30 2r Representación esquemática de la estereoestructura Ca

Ionomicina, con indicaciones de plausibles torsiones

( sinperiplanar; + sincinal; -anticinal; L ortogonal;$ y = cinal; - antiperiplanar). Anteunis, M.J.P. (1981). .t

7 6

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En contraste con otros ionóforos divalentes, ionomi-

cina es un Crcido dibásico con un fragmento acíclico de 23 car -

bonos, conteniendo 2 éteres cfclicos sin funcidn hemiacetal y

un grupo /3 -dicetona enolizado (461, lo que explica la forma -

ción del complejo 1:l eléctricamente neutro, con cationes di-

valentes (1).

2+ La conformacidn en solucidn del complejo Ca -iono-

micina en CDCl

casi idéntica a la observada en el cristal. Solamente diferen - se reveló por espectroscopla 'H-RMN , siendo 3'

cias menores (por ejemplo: el estado conformacional del pen61 -

timo anillo) fueron observadas ( 7 9 1.

El complejo ea2+ -ionomicina presenta 21 ángulos de-

rotación (78 ) , si los ángulos son afectados por cambios de

60°, mas de 1014 conformaciones pueden ser obtenidas, no obs-

tante estudios del análisis confornacional produjeron tres

conformaciones con probabilidades de 63%, 138 y 3% ( 7 7 ) .

Otros estudios de cristalografla de las sales de

( 3 0 4 ) revelaron una coordinación octahédrica del +2 2+ Cu y Ca

ión metálico, provista por uno de los átomos de oxígeno del

carboxilato, ambos oxígenos del grupo -dicetonato, dos oxí3ge-

nos del grupo hidroxi y un oxígeno del éter de uno de los ani -

110s tetrahidrofuranos (figura 31). En el estado cristalino,

el complejo es ensamblado por dos enlaces de hidrógeno (32 1 .

Además, este antibiótico exhibe un interesante rango

de propiedades biológicas como es la liberación de catecolami -

7 7

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nas de c é l u l a s teocromocitomas (303) y l a activli l lad an t im ic ro - biana ( 7 7 1-

Figura 3 1 21- Estructura d e l complejo Ca -ionomicina, aonde l o s

Cttomos de hídsóqeno han sido omitMas.

7 8

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E. LasalÓcido (X-537, RO-2-2985)

Fórmula C341i5408

Streptomices Lasaliensis NIiRL 3383 ( 1 4 5 )

Fiqura 32 24 Estructura del LasalÓcido formando un ccmplejo con M

Hilnefield. R. (1982)

El lacalócido es Droducido como un cmwlejo de horn610 -

gas, usualmente presentes en la siguiente relación: lacalócido

A (96%) y lasalócidos B, C, D y E (1%); estos dltimos difieren

de A en l a substitución de un qrupo etil por un metil en varias

posiciones (22). Estas moleculas con relativamente peaueñas

comparadas con el lasalócido A, adends contienen un anillo aro --

mático que puede sufrir bromación, acetilacidn del hidróxilo

fenblico o reducción del carbonilo cet6nic0, yara producir una

serie de ionóforos con una roodigicada y mejorada selectividad

catiónica ( 1 2 , 1 3 )

79

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El X-537A posee varias propiedades moieculares que

lo distinguen significativamente de otros ion6foros conocidos.

Fue el primero en caracterizarse por cristalografía de rayos

X en sus sales de bario, as€ se determinf3 que das moléculas

del iondforo se un€an asimétricamente al bario (134). Una par -

te se une al catih con 6 átomos de oxigeno, en una configura -

ción que recuerda los complejos de cationes monovalentes (fi-

gura 3 3 ) ; probablemente la mayorla de los complejos de catio-

nes monovalentes y el X-537A la presenten. La otra parte en

el complejo es más inusual, envuelve solamente un carboxilo y

un hidroxilo del antibiótico, con una tercera ligadura al

puente de oxígeno del agua (figura 3 3 ) (52). Can estos resul-

tados se concluyó que el transporte de cationes divalentes es

eiéctricamente silencioso, ésto es, que son comglejos neutros

2:l o sea ionÓforos-M ( 1 2 ) . 2+

Fiqura 3 3

Estructura de los complejos d e l ionljfoso X-537A, como lo 2+ indica la cristaloqrafla de rayos X del complejo de Ba

Pressman, B.C.

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El X-537A tiene varios rasgos que lo -en particular --

mente sensible a su estudio por una variedad de técnicas. El

anillo aromático derivado de los salicilatos, pmvee de crom6-

foros Qtiles para estudios de conformaci6n por Ea técnica de

dicroismo circular (DC). Un cromdforo a 310-320 nm se origina

de la interaccih del hidroxilo fendlico con el anillo aromáti -

co. Un segundo cromdforo a 245-250 nm esta asociado con el car I

boxilo aromático y es particularmente susceptme a cambios de

pH. Un tercer crombforo intrínseco al aniazo mmático a más o

menos 210 nm, posee una baja longitud de onda para estudios de

DC. El sistema aromático también constituye fluorbforo con

excitaci6n a 310-320 m y emisi8n a 420 nm 19, 521, la fluo- - rescencia presenta un valor caracterlstico para cada cati6n

con el cual forma complejo ( 5 4 , 5 5 ) .

La presencia de estos grupos estratgqkamente locali-

zados hace posible monitorear perturbaciones conformacionales

en distintos lugares del ionáforo simultáneamte (173). Por

otro lado, se ha demostrado ( 1 5 8 ) que el enface del ionóforo

con la membrana puede ser lefdo por cambios en su señal fluo--

rescente, ya que el ácido salicflico residual contribuye a l

centro de complejación ( 1 5 9 ) .

Nediciones de l a fluorescencia d e l estado estaciona--

rio, muestran que l a unión del iondforo a ~ Q S fosfolípidos de

la membrana aumentan su fluorescencia (15’8$,

La reactividad qufmica del anillo ardtico facilita

81

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la prepsracibn de una serie de derivados (553, lims cuales son

ionbforos activos (51 , 52, 661, A s e , grupos el-onegativos

se insertan en posicidn para el hidroxilo del amiillo libre,

por ejemplo: Br, C1, I o NO2 (1621, con l a retemibn de la ac-

tividad ionoforética. El prot6n fenólico puede str removido

por acetilacidn produciendo acetil-X-537A, aquí se destruye la

útil propiedad fluorescente. Finalmente el carhilo cetdriico

puede ser reducido a dihidro-X-537At la fluoresencia de este

último e s casi la misma caracterfstica dei X-§33A, mientras

l a producida por los derivados del bromo e d abajo jor un fac

tor de cerca de 20 (52). En la tabla XI1 se mestran las veloci

dades de transporte del X.-537A y sus derivados t52).

.-

-

TABLA XI1 Velocidad del transjorte del X-537A y sus derivados

Pressman, B.C. (1973) -

Catiíjn Sr-X-537A Velocidad del transprte 5-537A inicial X.-.537A ml/hr

+ Na Rb+

ca2+

Ea2+ m3+

+ cs

2+ Sr

Etanolamina

Norepinefrina minetrina Isoproterenol

46

132

128 57 88

47

34 45 118 119

54

89 17 55 29

9

6

1.4 2.1 3.1

m4 62

65

5.6

1.2

O. 5

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Entre los iones alcalinos la velocidad del transporte f f + mediada por el X-537A sigue las series liotrdpicas C s )Rb> Na ,

la etanolamina es tambign transportada, al iqual que norepine-

frina pero en menos eficiencia, esto es, presumiblemente en

funcidn de su gran tamaño y/o polaridad ( 5 2 ) .

Gracias a los estudios qulmicos en solucidn (145) y

estudios de cristalografla de rayos X (146) se ha podido eluci -

dar la estructura, y la absoluta configuracidn del X-537A. Así

como el camino hacia su total slntesis (150), estas investiga-

ciones se han extendido al aislamiento de homblogos (1471,

isómeros (148) y como ya se menciona anteriormente a los deri-

vados con modificaciones químicas (1491, que incluyen degrada-

ciones, sustituciones electrofilicas y algunas transformacio--

nes de grupos funcionales (161).

Se han propuesto varios mecanismos para tratar de ex-

plicar la bioslntesis del X-537A, sin embargo el más plausible

parece ser el propuesto por Hutehinson, et al. donde un con--

trol estereo-químico durante la reducción de los grupos carbo-

n i l o en los intermediarios parece ser lo más probable, lo que

requiere una sola enzima capaz de promover las reducciones es-

tereoquímicas divergentes o la presencia de dos reductasas con

diferente estereoespecificidad ( 1 6 3 ) .

Recientemente se ha explorado el resultado de la reac

c i d n de Mannich con el lasalbcido, bajo estas condiciones (die I

tilamina y formaldehido en tolueno bajo reflujo) el X-537A su-

-

a 3

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fre una única reaccidn en la cual el qrupo carboxilo es reem---

ilazado por un grupo dietilaminometilo, posteriormente este

compuesto es reconvertido a lasalócido (160).

El X-537A es un iondforo relativamente simple, el más

pequeño de los carboxflicos (1651, su esqueleto de carbono con

tiene 20 átomos (145, 159). Forma complejos con todos l o s cab--

tiones conocidos, incluyendo lanthidos, el torio tetravalente

y aminas orgánicas (1, 12, 13 , 39, 51, 52, 56, 151, 165, 167,-

168, 169, 170, 171). Los cationes que muestran menos afinidad

por el ion8foro son aquellos que están fuertemente obstruidos-

por aminas, por ejemplo: trietanolamina ( 56 ) .

-

En cuanto al transporte, este antibiótico es capaz de

transportar metales alcalinos, cationes divalentes, trivalen--

tes, así como protones a través de membranas naturales y mode-

los (136, 137, 138).

2+ El flujo de Ca mediado por X-537A en membranas bio-

lbgicac ha sido adscrito a la habilidad del antibiótico para

formar complejos móviles con los cationes divalentes (51, 139).

En el siguiente diagrama se puede observar el mecanismo de

transporte del Ca propuesto -or Haynes, Fit a l . , ellos encon -

traron que la amplitud d e l proceso presenta una dependencia

del K+ (157).

2+

Como puede observarse, e1 transi>oxte da Ca2+ tiene

ufia reaccian que limita su veiocidad; el paso 3 en el cual el

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+ comple2o !Ca-X) se combina con el XI' para formarun complejo

neutro (157) a

m m

I 1

Figura 34 Mecanismo cíclico del transporte de Ca +2 XES. 2Xf

ca.talizado por X-537A. Haynes, et ai. (1980)

No obstante, si existen distintos sitios de unión pa-

ra el complejo (K-X) en cada lado de la membrana, no se han TO

dido distinguir en base a sus cinéticas de ocuparci6n (157) . Un

análisis de los datos de titulaci6n de Ca , indican que corn-- ?lejos 1:l (Ca-X) son las especies predominanfxs al equili- -

brio, sin embargo, complejos neu%ros son necesarios para un

transporte neto, debido a l a ausencia de otro mecanismo de pe-

netración para anionec o cationes en el sistema (157).

-

2+

+

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Otro mecanismo propone simplemente la formación de

una concha, con enlaces del hidrdgeno del grupo carboxilo des-

potonado, con el grupo hidroxilo del final opuesto de la mo--

lécula; el ionóforo quela al catión por los.oxígenos etllicos,

carbonilos e hidroxilos, dando como resultado un complejo neu-

tro (155) con exterior hidrofóbico, transportándose así a tra-

vés de barreras apolares ( 1 6 5 ) . Sin embargo, la relación 2:l

puede cambiar cuando se usan bajas concentraciones de ionaforo

( 2 4 ) produciéndose un complejo cargado.

Recientes estudios comprobaron que efectivamente el

X-537A transloca Ca+2 de una solucibn acuosa a una orgánica, a

una concentración de no saturación catiónica donde cada átomo

de calcio reacciona con dos moléculas de ionóforo, en el mismo

sistema un átomo de Na aparentemente reacciona con solamente

una molécula de X-537A (1:l) (75). Cuando el Na es atrapado

por el X-537A se presentan solamente cambios menores en la for

+ +

- ma total del antibiótico y pequeñas rotaciones de algunos enla

ces, esto se descubrió gracias a los estudios detenidos por

'H-RMN a 300 Mc

Ca2+ es competitivo y ambos son inhibidos cuando el pH de la

fase acuosa decrece ( 1 3 6 ) .

-

+ (153). El fenómeno de translocación Na y

De l a s mediciones del potencial de membrana, conduc-

tancia de l a membrana y número de transferencia iónica emerge

la idea de que este ionejforo es un quasi-translocador ideal

para el Ca ( 1 3 5 ) . 2+

86

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+ + Por otra parte, movimientos de H y X son cataliza--

dos por el X-537A simulando entrada de calcio y fosfato en mi-

tocondrias intactas (1401, además muestra una considerable ha-

bilidad para transportar H+ sobre cationes divalentes (Ca2+ > Sr2+> Mg2+> Pin

Na > Li ) a traves de bicapas lipldicas (141). Esta propiedad

es suficiente para explicar su capacidad de desacoplar l a fos -

forilacidn oxidativa en mitocondrias intactas o en SMSP en au-

sencia de cationes añadidos (135).

2+ + + + o cationes monovalentes (Cs ) Iib > K > + +

Transporta carga neta a través de bicapas, aparente-

mente como (HA2)-, donde A denota un monómero de X-537A (141),

así, el efecto desacoplante es el resultado de la neta translo

caciÓn de H , los cuales colapsan el potencial de membrana y

abolen el gradiente de H a traves de la membrana (97, 142).

, -

+ +

NO obstante, estudios en medio no polar favorecen la formación

de complejos con estequiometría (M A ) (62). + -

2

87

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Los estudios de cineticas del transportxde iones man

ganeso mediado por este antibidtico en pequeñas aeslculas uni-

lamerales, se realizaron gracias al efecto paramqnético del

iÓn en las señales de 'H-RMN, de aquí se concluyd que el manga

neso es transportado dentro de las vesículas víados complejos:

1:l y 2 : l con el ionbforo, mostrando una dependencia de la con

centracidn del X-537A (164).

I

-

-

3+ El transporte de Pr presenta por c-ctimetrla

( 8 7 ) una estequiometrla de 2 : l (88 , 1 4 3 ) cm una secuencia de-

( 135 ) . Transportándose este ca&i6n por un sic

tema de tipo sinérgico al unirse el X-537A cor). m ionóforo ax-

tif icial (éter corona) (74) .

2+ H+> pr3+> Ca -

Las estructuras moleculares de las saks de plata

(153) y sodio ( 1 5 4 ) en cristal se determinaron ?or cristaloara

fía de rayos X ( 1 5 2 ) ; de estas mismas sales ea soluciones no - polares, se obtuvo información estructural por aMIil, encontrán-

dose el lasalócido A en forma de mondmero y la sal de sodio en

dímero, con similitud en l os enlaces de hidrdgeno y del esque-

leto de carbono (144).

-

El orden de la selectividad para aminas biogénicas se

determinó por una comparación de los coeficientes de permeabi-

lidad en membranas de bicapas linídicas (1721,

p-tiramina wfl-feniletlilarzina r ~ 1 amfeltaniina > metaan- fetamina > dopamina > fenilcfrina w metanefrba > norepinefrina > epinefrina.

8 9

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Esta selectividad puede ser debida a;

1) El número de grupos hidroxilo en la amina.

Si el iondforo solvata la amina como prerrequisito en la

~formacibn del complejo en la interfase membrana/fase acuosa,

entonces el incremento en el número de grupos hidroxilo decre-

ce la afinidad de l a amina por el iondforo (172).

2) El número y la posición de los substituyentes metálicos.

LOS grupos N-metálicos decrecen la maunitud de la interac--

cidn electrostática entre las aminas y el ionóforo (172).

Se ha propuesto un mecanismo general para este t i p o

de transporte:

a) Formación del complejo amina-acarreador en la interfase men

brana-solución.

b) Transporte del complejo dentro y a través de la membrana.

c ) Liberacibn de la amina en l a interfase opuesta.

d) Regreso del comnlejo para completar el ciclo.

-

El transporte de aminas se dividen en tres clases de-

pendiendo de la naturaleza del complejo formado (165).

a) Complejos que contienen dos ionbforos (fenilefrina, metane-

frina y anfetamina).

b) Complejos cargados que involucran tres ionbforos (dopamina,

norepinefrina y epinefrina).

c) Complejos no cargadas (tiramina y /3 -feniletilamina) . La diidmica conformacional del lasalbcido A en solven -

90

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tes con diferente polaridad asume diversas conformaciones:

a) En solventes con alta polaridaü el iondforo anidnico (no

complejado) muestra una conformación aclclica (figura 35).

I 4 2

:?\

Conformación aclciic Figura 35

del anión las lócido, la cual predomina bajo condiciones de alta polaridad.

Painter, G.D. (1982)

=\

Figura 3 6 Conformaci6n clclica del anión lasal6cido mina en medio ambientes apolares.

la cual predo -

Painter, G.R. (1982) a

91

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Estas observaciones sugieren un escenario para el

iondforo mediando el transporte transmembranal de un catión mo -

novalente donde:

E l catión se encuentra con un ionóforo acíciico en la interfa-

se de la membrana donde se aparea con el carboxilato terminal,

iniciándose l a formacien del complejo cfclico, El complejo y¿

no forzado sor la interface polar, se difunde a través del in-

terior de la membrana hacia la fase opuesta, ahí se reequili--

bra con el medio polar, reasumiendo la conformación acfclica

de baja energía y concomitantemente libera el catión. El ion6-

foro acfclico libre es confinado a la interfase po lar opuesta

donde esparará la captura de un nuevo catiÓn ?ara comnletar su

ciclo de transporte catalltico (173).

C . Rr-X-537A

P.14. 1 8 0 0 ( 6 5 ) .

Este antibiótico es ampliamente usado en estudios de

transporte en membranas biolóqicas debido a sus yropiedades ya

ra transnortar Ca , K y catecolaminas, además se ha demostra

do que es capaz de transnortar ancstésicos locales como la te-

- 2+ +

-

- tracaina cuyo complejo es TX a pH >/ 7 ( 6 3 ) . 2

Es posible que algunos de los efectos biol6-ricos del

Br-X537A sean debidos a cambios en el potencial de ci~-~.rficie

cie la merrtbrana ( 6 3 ) .

9 2

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Estudios sobre los complejos formados par el Br-X537A

revelaron que estSn cargados negativamente y que su peso mlecu

lar es cerca de 1800, por lo que se propone q u e t k e s moléculas

-

de Br-537A forman el complejo con la especie trasportada (65).

La conductancia cationica inducida por el Br-X537A se

y Ca2+ a diferentes pH. de los remltados se con - +

+ midió para K

cluyó que dos complejos transportan K : a pH ?I el complejo

es K2X3 y a pH < 5 el complejo es KHX;, paria el caso del

Ca solamente se encontrd un complejo CaX- {a).

- 2+

3

Para estimar la secuencia de perme.bgUdad del Rr-

X537A ?ara cationes monovalentes y divalentes, se midi6 el go-

tencial bii6nico. Los datos se muestran en lasyablas XIV y

XV, en donde se demuestra que el H

valentes más permeables y que el Ca es el mSs permeable en

+ y K+ son las cationes mono -

27

el caso Ü e los cationes divalentes ( 6 3 ) .

TABLAS XIV Y XV Potenciales biiónicos para cationes monovalmtes y divalen tes respectivamente, en precencia de Br-X53?&

-

Roy, et a l . (1981). ~ - - I _ ~

Electrolitos

M+ I’ M+ Potencial (mV)

H+ Li -164 + K+ Li+ -123

N H ~ Li+ -117 + + f

Iib Li -116

CS Li -114

93

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+ Na Tris + K+

Li

+ L i

Li' + +

Na Na Li+

-104 - 83 - 13 - 10

O

I .I -- A- Electrolitos

M2+" M2+ '

ca2+ Mg2+ - 2 5

r4g2+ - 2 0

Mg2+

Potencial (mV) - ---

2+

2+ 2+

2+ 2+

L+ 2+

tia

Sr Mg - 15 - 14 - 8 Mc!

Mg2+ - 8

O

Mn CO Ni

2+ Mg2+ Mg

Recientes estudios han revelado que elBr-X537A y el 2+ A 2 3 1 8 7 son capaces de transportar Ca de una fase acuosa z

una fase orgánica en forma sinérgica, esto es, formando un com -

plejo híbrido con el catión (64).

D. Lisocelina, X-14537, R-561G.

Fórmula C34H60010

Streptomires cacaoi va. aspensis K-9 Met-

PM 6 2 8 (57).

Es un poliéter monocarboxllico, cuya estructura quími -

ca y su absoluta configuración se estab1ecier.m por análisis -

9 4

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tridimensional de rayos X (figurq 37 ) (255)

Figura 37

Representación esquemática del antibiótico lisocelina. Mitani, M. et al. ( 1977 ) .

SUS constantes de asociación para varios cationes se

determinan por experimentos de distribución en dos fases,

terminándose complejos 1:l con cationes monovalentes o aminas

y complejos 2:l con cationes divalentes (255).

de--

Este antibiótico forma complejos Ifpido-solubles con

aminas biogénicas como la serotonina, AB -norepinefrina e hist.a mina (255).

-

La secuencia de selectividad catidnica de este ionófo - ro es (252):

9 5

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+ + + + + 4- Rb > K > Na > NH4 > Li > Cs

Ba 2+ 4 Mg 2+ Mn 2+ Sr 2+ > Ca 2+

El iondforo lisocelina se obtiene como an cristal in-

coloro con un punto de fusion de 159u16O0C, una rotación Ópti \

- ca de ( d 1:' +. 11.5O (cl, metanol) y una absorcibn máxima de

baja intensidad a 292 nm (Elcm 0.68) en ctanol (287).

El espectro infrarrojo (KBr) presenka &andas caracte-

rfsticas: a 3450.~3300 cm-l correspondiente al grupo hidroxilo,

a 2960 y 2930 correspondientes a los gruposmetilo y metileno

respectivamente y a 1710 y 1590 correspondientes a grupos car-

bonilo (287).

El análisis elemental y la determinacldn del peso mo-

lecular (656) indican la siguiente f6rmula molecular C34H56010.

1/2 H O para la sal de lisocelina (287). 2

La lisocelina es un ionóforo con un pEa' de 6.6 (66%-

de dimetilformamida), su s a l de sodio es soluble en metanol,

etanol, n-butanol, etilacetato, acetona, bencem y cloroformo,

y es insoluble en agua. El antibiótico es estable en solución-

neutra pero labil en solución ácida (287).

Produce una reaccidn positiva con el 2,4-dinitrofe-

nilhidracina y se vuelve castaña con el ácido sulfúrico concen

trado. Presenta una reaccidn negativa con panmanganato de pota -

si0 y reacciones de Molisch. En cromatografía de capa fina de

-

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gel de silicato, se obtuvieron los siguientes vzaSiores Rf: 0.54

con acetato etilo, 0.30 con benceno-metano1 (9~1% y 0.63 con

cloroformo-metano1 (9:l) (287)

La lisocelina es un antibiótico activo contra bacte--

rias gram-positivas, Staphylococus aureus e inchso contra al-

gunos hongos (287).

Este iondforo forma complejos hidrof6Mco.s con catio-

nec monovalentes y cataliza intercambios tlcímsamnbranales por

protonec (296).

97

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iv,,Clase 2b: Glucbsidos divalent.es,

. A . Antibiótico 6016

Fórmula C46H,8016

Streptomyces albus 6016

A la luz de las actividades biol6gicasP así como de

las características espectrales derivadas de 1- estudios de

13C-RMN y de la espectrometrfa de masas, es corn este compues-

to es clasificado dentro de l a familia de 1.0s Fliéteres ( 9 2 ) .

El antibiótico-6016 exhibe una acc5iSY1 inhibitoria con -

tra bacterias Gram-positivas, micobacterias y hongos, incluso

es efectivo en el tratamiento de infecciones mcidiales en po -

110s ( 9 2 ) .

La estructura y la absoluta configuración del antibió -

tico-6016 se muestran en l a s figuras 3 8 y 3 9 .

Figura 38

Estructura del antibiÓti~o-i6~4$?6 Ogita, T. (1979).

98

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,. i c

8 0

F i g u r a 39

Proyecc Sn de la estructura del antibP6t2.om~-óOl6 a 10 largo del "C axis!'

Ogita, T. (1979).

Este compuesto está cercanamente relacionado con los

ionóforos septamicina, A204A y carriomicina, miertbros todos de

la clase de poliéteres glucSsidos (92).

contiene siete anillos (figura 3 8 ) ; tres de ellos (C,

D y E) son de cinco carbonos, mientras que los matro restan--

tes tienen seis carbonos (A, B, E y G) y adoptan la configura-

ci6n de silla (92).

Como se muestra en l a figura 39 la m o l k u l a completa

toma una conformación circular donde el i6n tal- está locali-

zado en la cavidad central. El átomo de t a l i o est5 coordinado

con los seis Stomos de oxfgeno, con una distanc-ña talio-oxíge-

no de 2.81 a 2.94 A. En consecuencia, l a mayorEade los átomos

de oxígeno restantes estCin localizados hacia d e r 0 de l a no--

lecula, exhibiendo una suyrficie exterior hidmfóbica (92).

O

99

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Es de gran interés el hecho de que este antibiGtico

es el primer ionaforo polieter en el q u e se reconoció una re- 2+ marcada preferencia por Mg (92).

v. Clase B: Eteres pirr6licos

A. A23187 (calcimicina)

Fórmula C29H3,Lq303

Streptomices chartreusis NRRL3882 (107).

Me

Figura 40 Estructura d e l A23187 Kilgenfield, R. (1982)

~l ~ 2 3 1 2 7 e s un á c i d o monocarboxíiico, el más pequeño

d e l os ionóforos carhoxílicos y el único en mostrar un a l t o

grado de r i g i d e z en su conformación; presenta anillos heterocl - clicos con tres Stornos de nitrógeno, uno de los cuales SE? une

al catibr? ( 1 3 ) .

Su estructura (figura 4 0 ) se caracteriz6 por cristal0 ._

1 0 0

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g ra f í a de rayos X de su complejo con bario ( 5 ) . Como el lasal8

cido posee dos mitades aromaticas las cuales suxgen como crorn6

foro y fluordforo (10). Los cromáforos son los grupos con ban-

das de absorci6n localizadas a una longitud de onda de 200-250

nm y 206-400 nm respectivamente (126). Esta fluorescencia in-

trrinaica del antibi6tico ha mostrado ser una prueba sensitiva

de la polaridad del medio ambiente del iondforo (1261, provee

un medio conveniente para examinar sus interacciones con l a s

bicapas lipldicas y el estado de compiejacidn ( 3 6 1 , asf como

sus transiciones dentro de membranas bioldgicas y artificiales.

- -

La fluorescencia se incrementa al decrecer l a polari-

dad del solvente y decrece al formar el complejo con el catifin

( 1 2 5 ) , pudiéndose determinar que la forma Deutra del ionbforo

se une fuertemente a l a membrana y l a forma cargada negativa--

mente lo hace con menos fuerza y no se mueve a través de l a

membrana ( 125 ) .

Hasta ei presente este antibi6tico e.; el ionóforo más

específico para cationes divalentes (Ca 2-t b Mg2+) (35, 37, 3 8 ,

100). Pos lo que es capaz de estimular varias reacciones bio26

g icas dependientes de Ca sin perturbar e l balance pre-exis--

- 24-

+ tente de Na

de l a s membranas biológicas rara vez participan en el control-

biolSgico. (Tabla XW) ( 5 ) .

y Kf. En el caso del Mg2+, sus gradientcs a trav6s

1 0 1

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UJ

.A n

1 0 2

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E s t e ionáforo fo rma complejos e n una r e l a g i o n 2:í

( 37 , 361, ademas se ha p r e s e n t a d o e v i d e n c i a de q u e m e d i a un i n

t e r c a m b i o e l e c t r o n e u t r o M por M 6 2H+ ( 3 8 , 1219;), e v i d e n t e -

mente l a s especies p e r m e a n t e s f o r m a r o n complejos m u t r o s H+ -

A23187 y Ca - (A23187 )2 . E s t a U l t i m a con formac i t jn p r e s e n t e e n

una i n t e r f a c e s imu l ada de I f p i d o - a g u a f u e predicha por una va -

r i a n t e d e l m6todo de a n g l i s i s c o n f o r m a c i o n a l , e l c u a l toma e n

c u e n t a ademds de l a e n e r g l a de Van der Waals , las i n t e r a c c i o - -

n e s e l e c t r o s t á t i c a s y e l p o t e n c i a l de torci&., las f u e r z a s üe

a l t e r a c i ó n e l e c t r o c t á t i c a a t r i b u i b l e s a cambsos en l a c onc t an -

t e d ie léc tr ica e n l a i n t e r f a c e y l a eriergfa &e t r a n s f e r e n c i a

p a r a c ada p a r t e d e l comglejo, m i e n t r a s se muewe por l a i n t e r f a

- 2+ 2+

2+

-

se l l p i d o - a g u a . La c o n f o r m a c i ó n mds p r o b a b l e fue c a r a c t e r i z a d a

c o n una c i m e t r i a a x i a l ( 1 0 0 ) .

F i g u r a 41

ComparaciOn d e l complejo i n t e r f a c i a l A‘123 J l a c o n f i q u

r a c i ón del. complejo Ca-A23187 derivado del análisis de

r a y o s X.

-

B r a s s e u r , 2 . et a l . .(1.’9%2).

103

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Estudios del F 2 3 1 8 7 en solución de cloroformo han pro - puesto una estructura que se cree responsable de su actividad

como ionoforo de Ca (94). Ulteriores estudios examinaron la 2+

estructuras derivadas de los datos de rayos X difieren en deta

lles de l a s deducidas de los datos de WIN (941, los mismos gru

-

-

pos de unión para cationes y el mismo esquema de enlace fueron

encontrados en l a soluciOn y en l a forma cristalina, as€, el

ca'2 es acomplejado por el carboxilato del benzosazol, por l o s

dtcmos de oxrgeno del qrupo cetopirrófico y los átomos de ni--

trogerio del anillo benzosazol de cada una de las doc moléculas

de ionóforo invclucradas (figura 4 2 ) , fcrmando así, un comple-

jo con una geometría octahédrica (94). Ya que ambas moleculas

están unidas equivalentemente, el complejo presenta una pseiicio

simetría "axial" en la cual pasa perfectamente el catión ( 9 5 ) .

Esta estructura dimétrica está estabilizada por dos enlaces

-

equivalentes intramoleculares entre el hidrógeno del cetopi- - rrol y el oxígeno d e l carboxilato no imido de la molécula d e l

ionóforo opuesto ( 9 3 ) .

104

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O ?!- .-

lis

CH3- HI,

P

Figura 42 Fórmula estructural de A23187. Los Stoms marcados por un asterisco intervienen en el complejo dimé-- rico con los cationes divalentes.

Pfeiffer, D.R. et al. (1979)

Se podrían predecir un amplio rango de conformaciones

de los complejos del A23187 con 1.0s cationes divalentes, con r a - O a dios que varían desde 0.66 A (Mg 2+ ) hasta 1.34 3k (Ba 2+ 1. Sin

embargo, los espectros de absorbencia UV y de fluorescencia de

los complejos de varios cationes divalentes con el ionóforo se

muestran similares ( 9 7 ) . El espectro infrarrojo registrado en

solución de cloroformo para una serie de compleJos del A23187

(A2Sr , A2Ca, A2Zn, A2Co, AsNi, A2Mg y A2Mn), reveló una v a r i a -

ciQn insignificante en l a s regiones carbonilsr 6931. Estas obser

vaciones se verificaron con estudios de RMN y @D {espectrosco--

pla de dicroismo circular). La inflexible integridad confor- -

-

105

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macionql de los complejos con metales divalentes nos dan un

interesante contraste con aquellos ionbforos que presentan di-

ferentes estructuras para cada complejo con enlaces fuertes o

débiles ( 9 3 ) .

Tanto e l A23187 como e l brorriolasalócido no solamente

forman complejos don2e intervienen dos molGculas del a n t i b i ó t i

co por una del catidn (105 ) sino que tambien presentan corngle-

-

jos formados por doc ionóforos diferentes (111, 1 1 2 ) .

Mucho se ha especulado acerca del posible transporte

+ de por e l 242318.7, sin embargo, Duszynsky y Wostczak conclu-

yen que dicho ionóforo t iene una acci6n indirecta, v i a una de-

pleciGn de Mg para descargar e l K endógeno un mecanismo

de intercambio, proponiendo un Tosible pa-el r e y l a t o r i o para

e l MíJ donde e l cati6n divalente l ib re en l a matr i z actúa co-

mo un freno del acarreador f( /H y provee un volumen homeostá-

2-t +

2+

f +

t i c o con un mínimo de energía exoedida ( 9 9 ) . Mbs tarde Dordick

e t a l ( 9 8 ) confirman esto,, postulando sdemás un im-ocible na-

p e l reculatorio pasa e l caso del Ca . 2+

En 1 9 7 2 se r e ~ o r t b que altas concentraciones de A23187

en er i troci toc de r a t a , usando un medio de incubaci6n con 2nM

calc io , producían l a entrada de C a en Ir; célula con una r%?i

da salida ae protonec 57 cotacio a l medio externo (l05), tanto

l a entrada de Ca como l a salida de B dependen do l a concen-

tración de ca lc io externo a altas concentraciones del antibió-

= 0 . 8 - 1 . 3 ) ( 1 0 5 ) . En e l caco de l a s nierribra

L+ -

2 -t. i-

t l c o (A I - I + / ~ C ~ * ' . -.

1 0 6

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nas del esierma epididinal bovino, el A23187 medh un intercam

bio Ca /H acompañado por una ler.ta perdida del jotasio intra

celular, sin embargo, a h después de que los esDeormas son de--

pletados de potasio, se produce el intercambio lo cual es simi

lar a lo que ocurre en eritrocitos (105)

- 2+ 1.

-

--

Usando el método de 'H-RMX se determina que el A23187

es casa2 de transportar Pr+3 a traves de menibranas de vesiculas

de dii3almitoiS de fosfatidilcolina (DPPC), si vsna velocidad di-

rectamente proporcional a la concentracicjn de .&23187, lo que

suljiere que 12s esnecies involucradas forman wn complejo

(Pr-A23187 ) 2+

(105) e incluso complejos trivalentes con La y tetravalentes 4+

con ilf (1.) -

( 1 0 7 ) . Además puede formar cornpkjos con Li 3+

Tomando como modelo de estudio liposomas unilamelares,

los cuales se encuentran libres de -roteinas que constribuyen

a las reacciones de uniport o de intercambio, y en ausencia de

cationes divalentes, se encontró que e l A23187 sostiene en ba-

jas proporciones, un flujo de cationes monovalentes (Na > K ) ,

mostrándose óntimo cuando se aplica un qradaerite de pH (inte--

rior alcalino) (101). Para el caso de K existe una relación

+ +

+

lineal con la concentracidn del A23187, dando una velocidad

promedio de efl-ujo de 0.56 nqion K , min . naaufe . Al adicio - nar Ca o Mq a l sistema linosomal se inhibe ei eflujo tanto

de Na como de f< ( 1 0 1 ) . No obstante ya se reportaron los com-

plejos de este ionóforo con los catinnes monovalentes, Na y

+ -1 -1

2+ 2+

I- f

4-

107

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K+ ( 3 6 , 3 6 , 1 2 7 )

Con vesfculas de lec i t ina que contengan diferentes ca I

tiones y e n presencia de A23187 se midió e l f lu j ; r r de cationes

y las velocidades de transnorte, obteniéndose l a siguiente se-

cuencia (100 ) :

2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ f f Zn >Mn >Ca > M 3 > S r ).s> B a r r : L i > W n

La tabla siguiente muestra l a diferencia en las velo-

2+ cidades de transporte de Me :

TABLA XVII 2+ Velocidades re lat ivas d e l transporte para Me

(vesfculas preparadas con C .$e 3mM, Cm3= 1 . 5 x 10 Y ,

T= 25 C ) .

-7 O

P o h l , W.G. e t a l . (1980)

2+ FH Ba2+ Sr Ca2+ Ng2+ m2+ Zn 2+

1 0. 25 - - 8 < 0.005 O. 070

7 < 0.001 0.40 O. 4 O. 15 0.4 -

6 < 0.001 0.002 0.2 - O, 4 0.6

Constante del control (6)

Todas l a s estructuras del complejo A Me SOR crobable-

mente muy similares, solamente ei ~a’+ forma un complejo ines-

table ( 1 0 0 ) .

2

108

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V a r i o s au t o r e s han suge r ido un intercambio e l e c t r oneu 24- 4- t ro de Me por 2 fI (106, 1 0 8 , 1 0 9 ) v f a l a formaci6n d e u n m

F l e j o neutro :

-

I

Durante e l t r anspo r t e de Me2+ de un l ado de a l t a con-

c en t r a c i on a otro de baja concent rac i6nr los pro tones Fueden

ser t ranspor tados en l a o t r a d i r e c c i 6 n ( 1 0 0 ) . La mayoría de

los exper imentos soportan este punto d e v i s t a , aunque l a este-

qu iometr ía es m8s cercana a H /Ca = 1 y no a un valor de 2

( 1 0 9 ) .

+ L+

En e s t u d i o s con membranas de Muller-Rudin no f u e po-

s i b l e d e t e c t a r algGn cambio en e l pH durante e l t ransnor t e de

Ca (loo), l o nismo sucede en v e s í c u l a s s i n e l buffer HEPES.

No obs tan te , en v e s i c u l a s con "YDTA se d e t e c t ó un decremento en

e l pH bajo cond i c i ones d e i n f l u j o d e M e . La proporc ión d e l

cambio en e l pH denende d e l i 6n M e usado, como lo i n d i c a l a

s i qu i en t e secuenc ia ( 1 0 0 ) :

2+

2+

2+

Cuando e l pH i n i c i a l es d e 6 .7 l a s v e l o c i dades del t r anspo r t e

son ( 1 0 0 ) : Ca 1; Mr2+ 0 , 3 ; Mn 0.8; Zn 1.2; Cd2+ 3 ; Ba y

Sr no ?,resentan cambios de GH c i j n i f i c a t i v a m e n t e ( 1 0 0 ) .

2+ 2+ 2+ 2+

2+

Las prop iedades bcido-base d e l ionbfoso A23187 en so-

lución de metanol-aqua (6 -953 W/W) y unido a v e s i c u l a s unilame -

109

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l a r e s d e DMCP (L- 4 - d i n i r i s t o i l f o s f a t i d i l c o l l nag se examina--

ron por espec t rosco- las üV de f l u o r e s c e n c i a , Para una soiu--

cion de 65% de me tano l - aya se observaron dos q x i l i b r l o s de

protonac i6n, de los cua les , e l m%s b6s i c o muestraun v a l o r pa-

r a e l l o ga r i tmo d e 13 c o m t a n t e d e s ro tonac i6n (3.03- KII} de

7 . 19 - 0.05 a 25°C y una fu e r z a i 8 n i c a d e 0 .05 I ( i l . 3 ) .

+ 4-

La i n e s t a b i l i d a d d e l A23187 se encuentra a un p1-I aba-

j o de 4; s i n embargo, l a descomposicidn fue h s b a n t e l e n t a ,

dando un v a l o r log IC para e l e q u i l i b r i o mCLs $ixz&o de 1 , 2 8 . Eri

lsase a una eomparacidn de estos rr isu i ta6os EWE Jas obtensdos

con el éter metil d e l A23187 (log KH = 1 3 2 ) y losva lores de l a

l i t e r a t u r a para otros modelos, se l e s a s i gne e l e q u i l i b r i o rnbc

bás i c o a l a mi tad d e l Ac ido c a r b o x l l i c o y e l mCisácido al c j ru-

po hl-metil amino d e l a n i l l o benzosazo l . E l valm del. Loq K

d e l Sc ido c a r b o x í l i c o se incrementa de 5 . 6 9 - D,OS hasta 9 . 3 7

+ - 0.05 sobre e l rango d e l solvente en una c o l u c s n de 958 de

metanol-agua ( 1 1 3 ) .

4- rj

3-

4-

R 4-

E l l o ga r i tmo de l a cons tante d e protonación del ionó-

foro l i g a d o a l a membrana, medido b a j o condicrhomps donde e l PO

t e n c i a l d e s u p e r f i c i e generado por l a ion izac la in no a f e c t a c i g

n i f i c a t i v a m e n t e e l e q u i l i b r i o , es de 7 . 85 - 0.05 a 25OC y con

una fu e r z a i dn i c a de 0.05 E4 en l a f a s e acuosa l A i 3 ) ,

--

-. f

LJn a n d l i s i s comparativo d e l a s conatamees de e q u i l i - -

b r i o para l a protonacidn y compl-ejaci6n muestra que e l A23187

y sus comple jos meta l - i onb foro se unen c e r ca &e fa interfase

1 L O

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aguamembrana en Las cqbezas polwes de la reg#Jh lipfdica,

Las reacciones interfaciales ocurren r¿lpidzqmente, comparadas

con las reacciones transmembranales, de este mot% estan en

equilibrio durante el transporte, El ciclo del transporte pue-

de ser descrito como sigues un complejo 1;l es 3krinado entre

la membrana ligada al A 2 3 1 8 7 - y el catidn divaimte acuoso,

con una constante de disociacidn K1 n~ 4,6 x 10

en equilibrio con un complejo 1:2 (rnetal-ion639om) con un

K , w 3 . 0 x que es responsable del t r a n s p m de cationes

divalentes a travgs de la membranav La con~kante de velocidad

para la translocacidn del complejo y la prca'tonacibn ocurren rá

pidamente, siendo la constante de velocidad parat la transloca-

ci6n de H - A 2 3 1 8 7 de 2 8 8 - 1 ( 125 ) .

-4 M. Este, est6

L

-

+

Estudios realizados por Poskin et 31. indican que el

Ca2+ y los complejos del A23187 son realmente secuestrados en

la porción hidrofdbica de la bicapa lipfdica. pero debido a

que solamente los llmites superiores de los reFectivos coefi-

cientes de particidn lipfdica fueron obtenidos, permanece sin

aclararse cual complejo es actualmente más Iípido-soluble. Sin

embargo, parece ser que el paso limitante en lavelocidad del

transporte catalizado por el A23187: Ca2+/2€i+ puede ser de

"flip-flop" donde el I3 y el Ca pueden ser inRercambiados

( 1 2 8 ) .

+ 2+

La viscosidad de l a bicap-a liplidica f i iposomal) juega

un importante papel en la velocidad del transpmxte mediado por

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e l A23187 (131)

crementa cuando l a temperatura aumenta, S i n e&zqo, l a i n - -- f l u e n c i a d e 1.a temperatura sobre e l t r anspo r t e s a t i dn i c o depen

d e d e f a c t o r e s t a l e s como: t i p o d e i onb f o r o , cmcen t rac ibn en

l a ma t r i z l iposomal y e s p e c i e c a t i d n i c a en estu3io ( 1 3 0 ) .

en e l caso de los cqtxoneli 45r=aib 22 Na se in-

I

Los l iposomas r e l a t i v amen t e r f g i d o s l i a i t a n e l t rans-

p o r t e d e Ca , cons i s t en t e en l a mov i l i d ad l a t m a l de l a m l & u

l a i o n o f o r S t i c a , as2 que, un incremento en la B u i d e z f a c i l i t a

l a cercana aproximacibn de dos moldczulac d& &mnGforo en e l n i

t i o de formacibn d e un comple jo i n t e r f a c i a l , 3% obstante , cuan

do l a mov i l i dad l a t e r a l a l canza sus Óptimos vahres, un decre-

c im i en to en l a v i s c o s i dad f a c i l i t a r á e l t r a n s p r t e c a t i ó n i c o ,

aumentando l a mov i l i dad t r ansv e r sa l d e l compleja ca t i bn - i on6 fo

ro ( 1 3 0 ) .

24- -

-

I

-

D e 1.0s e s tud i o s r e a l i z a d o s con A23187 en timocitos de

r a t a , se p o s t u l ó que e l i onó f o ro se une a l Ca para formar un

comple jo A23187-Ca2" e l cua l se une a aceptores e s p e c í f i c o s s i

tuados eri l a membrana. Cuando t a l e s s i t i o s si013 ocupados l o su-

f i c i e n t e por e l comple jo , una per turbac ión c i g B i f i c a t i v a de l a

membrana toma luqar, esto permi te a los ionec & Ca f l u i r

l i b remente por l a rnembrana, a l o l a r g o d e su grad iente electro

químico. De acuerdo con este modelo, e l A23á183 no conduce a l

Ca por s i mismo a troves de l a membrana, y par cons i gu i en t e

no es un verdadero iondforo, s i n o un cuac i -%od f o r o para ca l - -

@io ( 1 2 4 ) .

24

-

2-r-

I

2+

112

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Hyono et a l , (126) encantr6 un qcoplm&nto energé-

tico débil entre el triptofano y el A23187 con una distancia

crítica de 52 ps, de l a energla de transferencia & lo cual 61 0

dedujo, que el A23187 transporta iones de Ca2+ c h perturbar

las protefnas de membrana.

B. X-14547A

Ftjrmula C31H43N04

Streptomices antibi6ticos NRRL8167

El X-14547A posee la habilidad de Lsmsportar tanto

cationes monovalentes como divalentes, as€ cc3mc3, una actividad

biolbgica que incluye propiedades antibacterial=, antitumora

les y antihipertensivas (84). -

llsando una estrategia sintética convergente se ha PO

dido sintetizar este ionbforo, en su forma úptimmente acti--

va (84).

--

Figura 43

Grdfe, U. (1984) Estructura molecxlar del iondforo X - 1 4 5 4 7 A

113

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La secuencia de selectividad cati6nirr.a qxe presenta

este ionáforo es la siguiente (47):

t + 2+ 24- 2+ 2+ Rb+, Cs , K+>Li+, Na Mg I Ca 3 Sr > Ba

C. X-14885A.

Fdrmula C27H2707

Streptomyces sp. X-14885

EL antibiBtico X-14885 es 1x1 eter pi.sx&#ico ( f i g u r a - I estructuralmente relacionado con el A231237 $80)

Figura 44 Estructura del antibiótico X-1480'94

Liu, C.M. ( 1 9 8 3 )

Este antibi6tico es activo contra backerias gram-posi -

tivas y hongos ( 8 0 ) .

114

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Basándose en la s i m i l i t u d e s t r u c t u r a l cas e l A23187,

se esperaba que e l ion8foro X-14885A t u v i e r a p r e f e r enc i a por

l o s c a t i o n e s d i v a l e n t e s , en e s tud i o s d e uni6n ccm e l c a t i o n y

d e l a s prop iedades de t r anspo r t e de este a n t i b i e i c o (Tabla

x v i ~ i ) i nd i c an que realmente ese e r a e l caso. La secuencia d e

unión d e l c a t i b n con X-14805A se encontrd ser (800):

2+ 2+ 2+ + #. + Mg2+> Ca , Sr > Ba )>> Li+, Na , Rb+, K , C s

.. TABLA XVIII

Desplazamiento d e l 45Ca2t del complejo X-14WSA-ca-ti6n

pos otros ca t iones .

L i v , C.M. (1983)

permanente Radio de l 45ca2+ c a t i o n Desplazado Catibri (A) en e l cmplejo ( % )

O

Ninguno

Mg2+ 2+

2+

2+

Ca

Sr

I3a

L i

N a

+ +

K+

Rb+ + cs

- 0.82

1 .18

1 . 1 2

1 . 3 4

0.68

0 .97

1.33

l.47

1.67

100

56

65.5

6 6 . 5

7 4 . 5

89

93.3

98

93.3

98

1 1 5

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D. Cezomicinq (dimetilamino 423187)

F6rnuia C28H3406

Biosfntesis controlada,

La cezomicina es un an41ogo del A23187, preparado por

un metodo de bioshtesis controlado (figura 4 5 ) , la diferencia

con el A23187 estriba en que el primero pierde el grupo 3-meti - lamino (80).

Figura 45 Estructura del antibiótico Cezomicina

David, L. (1982)

La formación d e l complejo cezomicina-la en metano1 se

estudió por el método de espectroccopla de üV (80).

116

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VA, Clase 4: Derivados,

A . M139603 y Tetromicina,

H O respectivamente. Fbrmula C33H5208 y '33 54 8

Streptomices s.p.

La naturaleza nos ofrece numerosas sorpresas: una de

ellas es la recarcable similitud estructural entre estos dos

ionbforos, (figura 46), el M139603 y l a tetromicina (243). Tie - nen una constitución muy similar, pero presentan una configura - ción opuesta en cada uno de los doce centros quirales (2441,

la fdrmula de la figura 45 representa l a configuración de v a r i o s

carbonos asimétricoc del M139603 (243).

[ I , - k. = bs2; F. = R3 = CH3 2

Figura 46 Estructuras moleculares de los ionbforos M139603 y

tetromicina. Grandjean, et a l (1983).

Ademds, se ha descubierto que e s t o s ion6foroc exhiben

un marcado sinergismo para transportar Pr a través de bica--

pas lipfdicas, cuando s e usan juntamente con lasaldcido (245).

37

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Se han determinado las constantes de-n&n, en compe- + tencia con Na , para el caso del antibidtico P1í39603 ( 2431 ,

como puede observarse en ia siguiente tabla:

TABLA X I X

Constantes de unibn d e l antibi6tico M139503 en mezclas binarias de metanol-aqua a 305 k . Grandjleapl, et al (1983)

-1 CATION Constante de Vn5Sn jt$; tl : l , M , Ia) --

muy pequeño. + +

Li

i?i a + 5 0 0 - 50 + K+ 3 4 0 - 30

Rb+ 54 - 6

MyL+ 1 , 3 0 0 - 150

+ +

C a 24- l o 4 + L-norepinef rina 40 - 4

En soiventes que imitan el medio ambiate lipofllico

de l a rner:i>rana, estos antibigticos presentan urna selectividad

para Na y Ca 1243). + 2+

B. Derivados del A23187

Streptanices Chartreusis NRRL, 3882

Parte de l a diversidad de los ionhD%oras disponibles

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es provista por la modificacidn qu5'mica de los compuestos cono -

cidos, esta fuente tiene el potencial de proveer series homólo -

Gas de compuestos, donde la variación estructural entre sus

miembros es sistemática, poseyendo la ventaja de que l a rela-

ción estructural y funcional puede ser entendida en gran deta-

lle (114).

Una serie de derivados halogenados del ionóforo A23187

han sido preparados, archivándose una selectiva bromacidn o

cloracidn de l a parte del "benzosazol" y una bromación o yoda-

ciÓn del anillo pirrljlico (figura 4 7 ) ( 1 1 4 ) .

Figura 47 Sistema numérico y estructuras del A23187 y l os deri- vados halogenados. Las designaciones 1-9 nos muestran los cinco átomos (grupos R) las cuales varlan en cada derivado.

Debono, e t a l . (198i).

1 1 9

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Los derivados obtenidos son los siguientes (114):

1. Acido

2. Acido

3. Acido

4. Acido

5. Acido

6. Acido

7. Acido

8. Acido

9. Acido

libre del A23187.

libre del 4-bromo-A23187.

libre del 23-bromo-A23187.

libre del 23,24-dibromo-A23187.

libre del 4,23-dibromo-A23187.

libre del 4,22,23,24-tetrabromo-A23187,

libre del 4-cloro-A23187.

libre del 23-yado-A23187.

libre del 23,24-diyodo-A23187.

b

1 Estudios del RNN ( €I y I3C) y del espectro UV indican

que los caracteres estructurales distintivos de los complejos

A23187-catión son mantenidos por varios de los 3erivados (114).

Las propiedades de uni6n del 4-bromo-A23187 con catio -

nes divalentes se estudiaron por la técnica de extracción en

dos fases. Las afinidades de este compuesto conCa y Mg 2+ 2+

son cerca de cuatro veces más grandes que las del A23187. Sin

embargo, en mitocondrias aisladas y en esperrnatrsrzoides intac-

tos de bovino, la relativa selectividad de transporte del deri -

vado, para Ca2+ sobre Mg2+ f u e mucho mSs grande que la observa -

da con el A23187 ( 1 1 4 ) .

120

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vii Ionóforos no clasificados.

A. Acido okadaico

Fórmula C44H66013

Halichondira okadai.

El ácido okadaico es un Cicido monocarbodlico relati-

vamente nuevo, con una estructura molecular Gnica de C44H66013

(figura 48) (911, fue aislado de una esponja negza llamada ha-

lichondria okadai (90) y presenta una toxicidad &D5*) en ra-

t b n de 192 g/Kgr. (91).

Figura 48 Estructura química del á c i d ~ okaico

Tachibana, et a l (19811

Una serie de experimentos recientes, imdican que este

ácido presenta una Única accih contráctil en el músculo liso,

mostrando resistencia a l a deffciencia de Ca (91). ;E+

121

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B. Antibibticos A-130B y A-i30C

Fdrmula C41H,00i1

Streptomices Higroscopicus A-130

Estos antibidticos son producidos por e l mismo strep -

tomices higroscopicuc que produce e l iondforo A-l30A, como

componentes en menor proporción. Ambos poseen función cetona

A , /3-insaturada, l a cual se determind por sus valores de

IR (1655 cm-’) y uv 1 ~ ~ ~ ~ 2 3 5 nm) ( 8 5 ) .

No producen cr ista les convenientes para !.in análisis

de rayos X, mientras que e l espectro 17C m1 de sus sales de

sodio se obtieneuna valuable información; as$. e l espectro 13

estructuras ( 85 ) :

C RiiN se examinó en C D y CDC13, mostrando l a s siguientes 6 6

Figura 49

Xstructuras de l o s antibiót icos A-130B y A-130C.

Txuji, i\3. ( 1 9 8 0 ) .

122

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C, Ant ih iBtLco McN-4308

Ac ido Ack2tico (2- (4- ( d i f e n i l m e t i l ) - lp fper id ln&%} -2-oxoetoxy)

F i gura 50

Fórmula e s t r u c t u r a l d e l McN-43m

Umen, Y.J. ( 1 9 7 8 )

E l McN-4308 es un simple Sicido o r gán i c oque se presen -

t a como un i o n 6 f o r o e fec t ivo , t ransportando ealriia a t r a v é s de

capas de cloroformo en proporc ibn comparable a la presentada

por e l A-23187. S e observó tambign, que t i e n e una a l t a se l ec t i -

v idad para calcio sobre magnesio, mient ras que es incapaz de

transpcrt,-ir sodio. Por otro l ado , l a a d i c i ó n (se p i c r a t o no in -

f l u y e en l a proporc ión d e l t r anspo r t e de calcio, ind icada como

1: 2 c a l c i o - i o n á f o r o

Estudios de

su comple jo con c a l c

7 2 ) .

l a e s t ruc tura del c r i s t a L

o muestran que e l complejo en es tado s Ó 1 i -

da e x i s t e cono dímero c en t r o s imé t r i c o , e l c u a l p s e e dos c a t i u -

1 2 3

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nes d e calcio, cuatro iondforos aniétnicos y dos mol6culas de

agua (71).

D, Antibióticos TM-531B y TM-531C

Streptomices hygroscopicus TM-531.

Estos antibióticos poliéteres fueron aislados de la

fermentación del mismo organismo (Streptomices hygroscopicus

TM-531 ( 8 1 ) ) , que produce los ionóforos leuseramicina (82) y

dianemicina (83).Cus propiedades fisicoqulinicas revelan que

ambos están estrechamente relacionados con l a dianemicina (81. j .

'La ahcorcibn de UV a 232 nm y l a banda IR a 1655 cm-l

indican l a presencia en el ionóforo TM531B (I) del mismo siste -

ma cetona insaturado que contiene la dianemicina ( I I I ) , ade --

más un análisis elemental revela que I contiene un átomo de

carbono y dos 6tomos de hidrógeno menos que TI1 (81).

La elucidación estructural está principalmente basada

en los estudios de espectroscopla " C F " (figura 51) ( 8 1 ) .

Figura 51 Estructuras moleculares de l os antibi6ticos TM-533.B

y TM-531.-C.

Mizutani, T. ( 1 9 8 1 ) .

1 2 4

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E. Antibloticos X-146674 y X-14667B . .

Streptomics cinnamonensis subsp. urethanofaciiens.

Son antibigticos polieteres monovalentes, estrechamen -

te relacionados con el primer antibidtico carbodlico en ser

definido estructuralmente, la monensina ( 3 ) - CQRD otros anti--

bibticos, son principalmente activos contra bacterias gram-po-

sitivas y solamente poco activas contra ciertos hongos y leva-

duras. Además, ambos con efectivos en la ew aci6n de la

producción de propionato en ls fermentacidn &e l as rumiantes

in vitro ( 8 9 ) .

Puesto que el X-14667A y el X-1466733 9011 derivados

uretanos de la monensina (figura 5 2 ) las psopiedades ionoforé-

ticas de estos antibiQticos son comparados COP ella ( 8 9 ) .

HO Ve M e

Figura 52

Westley, i.W, (1981) Estructura de los iondforos X-14667A y X-P4667B.

La afinidad de los antibidticos con algunos cationes

monovalentes y divalentes f u e examinada por experimentos en

125

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competenciq catibnica (Tabla XX)

TABLA XX

Desplazamiento del 8 6 ~ b + y 45Ca2+ de los ion6aros X-14667A y X-14667B y monensina por otros &io -

nes. Liu, C.M. ( 1 9 8 1 ) .

reinanente en el mnplejo (%) RADIO DEL 86%+ 45ca2+ CATICN

DESPLAZADO CATION ( A ) o

X-14667A X-l4@&7B

86Pb+ 45 24- ca 4 5,2+

nUiguilo

ca2+

w2+

m2i-

2+ Sr

2+

+ Li

Na

K+

%+

+ cs

- 67.3 62.5 68 -3 58.4

O. 82 66.0 38.7 67, O 36.0

1.18 68.0 41. O 66.0 39. O

1 .12 67.5 49.9 67-Q 41.. O

1 .34 68.5 46.3 66.5 37.7

O. 68 45.6 17.3 41-6 11.6

0.97

1.33

1.47

1.67

En contraste con la monensina, l a cual Porma complejo

más fuertes con Na el X-14667A y e l X-1466719 &o hacen con K . La afinidad de estos antibidticos pox cation- =novalentes es

mucho más fuerte que por cationes divalentes.. &as secuencias

+ f

1 2 6

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de selectividad para X-14667A y X-14667B ( 8 9 ) .

+ + + X-14667A : K > F&+> Li Na' , C s

2+ 2+ 2+ I Sr

Li', Na+ , Cs

2+ ,> Ca >/ Mg 2 Ba + + X-14667B : K + > Rb

2+ 2+ 24- gCa > Mg Ba2+ I Sr

Por una combinaci6n de microanálisis, espectrometrla

de masas y I3CFWN, se encontró que estos antibi6ticos X-14667A

y B, contenían los grupos 2-fenetfluretanos de las monensinas

B y A respectivamente, esto se comprob6 al reaccionar la monen - sins apropiada con 2-fenetllisoclanato, para producir compues-

tos semisintéticos idénticos a los product& naturales (79).

En estudios de espectrometrla de masas se obtuvo la

estructura del complejo X-14667A G B con l a s a l de sodio (figu -

ra 5 3 ) ( 7 9 ) .

Figura 53 Complejos de la s a l de sodio con los antibióticos

X-14667R (R=Me) y X-14667B (R=Et).

Westley, J.W. (1981).

127

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La-espectrometrPa de masas del antibidtic0 X-14667A

en su sal de sodio revel6 la fórmula molecular igual a

C44H68

F. Antibiótico X-14766A

NOI2Na (826.02) (27).

Streptomices Malachitofuscus subsp. downeyi.

Como un ionóforo, el X-14766A (figura 54) es capaz de

extraer cationes metálicos divalentes y monovalentes de una so -

luciÓn acuosa hacia un solvente orgánico no misible ( 1 2 ) . Su

secuencia de selectividad cati6nica fue determinada por experi --

mentoc de competencia i6nica en su sistema de d o s faces (385):

K + > Na+> Rb + ) Cs+) Li+ Ba2+$ Sr 2+ , Ca 2+ > ~ g ~ +

2+ 2+ 2+ 2+ + X+) Na') Rb+) Cs+ , Ba ,> Sr , Ca Mg > Li +

El X-14766A transporta Ca2+ y Rb a través de una ba-

rrera de solvente (CHC13) de una fase acuosa a otra, como se

demuestra en el experimento usando un sistema de tubo -U(284).

Estas observaciones indican que el X-i4766A es un verdadero

ionóforo selectivo para cationes (284).

Figura 54 Estructura del ion6for's X-11766A

Liv, C.-M. (1980)

128

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41 igual que otros antibióticos polis.teres el X-14766~

es principalmente activo contra bacterias gram-pcmitivas y al-

gunas anaerobias, presenta actividad contra varias clases de

treponema hyodysenteriae es también efectivo en La estimula- - cidn de l a producción de ácido propionic0 in vi tm en la fer--

mentacidn de rumiantes (76).

G. Antibiótico X-14868A

Fórmula C47H80017

Nocardia X-14368 (76)

Nocardia X-14868 produce un complejo de antibióticos,

de los cuales el X-14868A es el más abundante, UE segundo com-

ponente, el X-14868B es un artefacto qukmico dergvado del

X-14868A durante el proceso de aislamiento. Otros componentes

menores que han sida aislados del mismo cultivo con el X-14868C

y el X-14868D (76).

La estructura de cada uno de estos antfiióticos se de -

terminó por análisis cristalográfico de rayos X y se muestra

en la figura 55 (76).

__ __ -~ -

R1 Rr RC hie" H ?ríe" H Me'? H Me" hle H H MeZ1 H Me" Mea1 H ]E-l

~ _ _ -_-- -- - - - X-14S6SA X-148688 X-14868C X-14868D - -

Fiqura 5 5

Estructura de los antibióticoc X-l4868A, B. C y D. Liu, C.-M. (1982).

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La actividad antimicrobiana de estos zmtibidticos se

presenta principalmente activa contra bacterias qram-positi--

vas, siendo también activa contra treponema hydysenterias.

Los antibióticos X-14868A y X-14868B son p t e n t l ~ c agentes an-

ticocidios (763.

Estudios de las propiedades de los iodforos X-14868A

y X-14868B revelaron su afinidad para catienes setálicos mono -

valentes y divalentes, la cual se presenta en la Tabla XXI. - Los resultados muestran que el antibidtico ;-1ñ-l4$868A tierie

gran afinidad por el i6n potasio y que el K--Xd36:?3 se une más

fuertemente con el catión divalente, magnesio, Basdndoce en

estos resultados, l a secuencia de la selectiviihd catidnica

de estos antibióticos puede resumirse como si- ( 7 6 ) :

1 3 0

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TABLA XXX

Desplazam$ento del 86Rb+ y 45Ca2+ de los [email protected]

con X-14868A y X-14868B por otros cationes,

Liu, C.-M. ( 1 9 8 2 )

catión ~ a d i o 8 6 ~ C, 45c, remanente en el camp- Desplazado del

=t,iGn X-14 86 8A X-UB68B

ti 1 86%+ 4 5=2+ 45=2+

N i n g w i o

-2.1.

&Y2+

Ba2+

2-k Sr

+ +

Li

Na

K+

86

O. 82 84

1.18 83

1.12 85

1.34 83

O. 68 54

O . 97 52

1.33 32

-

Rb+ 1.47 44

CS+ 1.67 67

72

44

44

57

52

11

6

1

79

49

43

59

60

67

74

72

4 28 74

20 31 74

Es interesante notar la gran diferenciaen la unión

del catión y las propiedades de transporte idlie 10s antibióticos

X-14868A y X-14868B en vista de que estos cmqmestos sólo di--

fieren en un simple grupo metilo. Este ligero cambio en l a es-

tructura conduce a un inarcado cambio confommcñneraal, que se ve

reflejado en l a inusual estequiometrla 2:l emxmtrada para el

131

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complejo X-14868B:Na (76).

H. Zincoforina (Mi44255)

Fdrmula C33H5907

Streptomices griseus NClB 11504

Este ion6foro del tipo de los $cidos momcarboxllicos,

presenta una gran afinidad por los cationes dfvahntes, espe--

cialmente por el zinc, por 10 cual se le ha & d o e l nombre de

zincoforina. Su estructura molecular y esteqaima&rfa absoluta

(figura 56) fueron determinados por análisis Qbeo rayos X, a par -

tir de una mezcla de sales ds zinc-magnesio I 2 9 E Y , como puede

observarse tiene una estructura similar a l a grigeochelina

(293).

Figura 56 Configuración absoluta del antibiótico ebmforina.

Brooks, H . A . et a l . (13849

~l complejo zincoforina (1:l) con zñnc-eeagnesio presen -

ta los siguientes datos: punto de fusi6n de 2214.222' ( d I D 4 +

17.9O ( ~ 2 , CHC13)r IF$max (Nujol) 3370, 3250, 2700 W 2600 y - 132

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-1 en l a última absorcidn solamente ( 292 ) . 1S8Ocm 'Xmax

El ácido libre de este compuesto es un sdlido crista-

lino con un punto de fusión de 66 N 7OoC, i%max (Nujol) 3400,

3240 y 1735 cm-'. La zincoforina y sus sales son solubles en

l a mayoría de los solventes organices e insolubles en agua

( 292 ) .

La reacci6n de l a zincoforina como Eicido libre con el

diazornetano etereal produce un ester monometilico y la hidroge - nación catalltica del 5cido libre produce un derivado dihidro

(292) .

Este compuesto presenta actividad contra bacterias

gram-positivas y Clostridium welchii ( 292 ) .

137

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vii. Tablas

TABLA A

Coordinación y enlaces de hidrógeno en knplejos con iones metdlicos de los ' /

Ionóforos Carboxílicos EJlonavalentes (62)

Antibiótico CatiÓn No. Total Oxígenos que se unen a los &xrxx No. y longi mentarios Ref. de coordi - naciones. E t a flidroxi Carbxi lato Solvente enlaces H-

tud de los-

flcabeza-cola" -_.___ -

L + Na

4- Na

+ Na

As'

Na+

As+

K+

As+

TIf

+ Na

As+

T1*

As+

K+

N$+ K

c * T1*

k.

2 2.51,2. 64

2 2.58,2.62

2 2.73,2.76

2 2.51,2.65

2 2.55,2.75

Se refiere a l a (246) sal de sodio hidratada

mnensina

Se refiere a l a (247) forma anhidra - de l a sal de Na'

Se refiere a l (248) wmplejo NaBr

Estructura que (249) contiene dos mo (248) l b l a s de H20- (250) .

!;

- 6 4 2 2.41-2.53 2.35-2.38

- 6 4 2 2.35-2.50 2.37-2.42

6 4 2 2.40-2.69 2.43-2.45

Nigericina 1 - 4 2.38-2.52 2.25

1 -' 4 2.47-2.66 2.26

1 2.59

2 2.63,2.73

1 2.64

1 2.73

1 2.66

1 2.73

1

1 2.69 1' 2.64

Dos de los ox€ (252)

túan sólo debil t. gems interac- c

mente con el KT (253) (253)

5 1 1 2.67-3.09 3.06 2.513

Gri.sorixina 1 - 4 2.4 -2.7 2.20

una mlécula de (254) agua se unen a l grupo carboxi - por enlaces de hidr6qmD.

1 - 4 2.6 -3.0

L0mci.M (enaericida,

D.F.-3936)

6 2 - 4 2 . 4 -2.51 2.38,2.45

6 2 - 4 2.50-2.77 2.41,2.65

2 - 4 6

- 2 1 X-206

Aibrixina

6

8 3 4 1 2.76-3.07 2.69-2.98 2.98

Una mlécula de (262) agua se inserta (262) en e l enlace hi (262) dr6geno cabeza-

l 1 -

Dianemicina 7 7 7

- 4 2 4 2 4 2

- - 1 (H20)

mremicina &I+ E l oxígeno pira (263) noso se coordir (264) na con e l catión

8 - 6 2 2.46-2.88 2.38-3.01

2 2.60,2.67

A204A +

Na 2 - 4 2.72-2.85 2.71,2.97

1 2.69

6

Carricmicwa T1+ 6 2 ... 4 2.82-3.00 2.76,3.CN

1 2.76

E l anillo de (266) azúcar no inW+(267) actúa con e l T1

+ Na

T1+

6

6

2 - 4 1 K-41

to16 2 - 4 1 La parte del (269) glucósido no i n teractúa con eT catión.

1 3 4

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/ / I

' IonÓfoms carboxllicos Divalentes: distancias de los enlaces en sus ccrrrplejos con iones metáiicos

En el caso de complejos 2: 1, las mol6culas de los ionóforos sori referidas earru "A" y "B" ( 1

O

tibiótims CatiÓn No.Total A t m s que se unen y distancias del enlace ( A) N0.y lon Canentarios REf. gitud de Nitr6geno Solven - lac in-- traliga- del benzoxa te.

lone duras de H "Cabe- za-cola"

Eta Hidroxi carboxilato Ceto de mor- dinacio- nes

I -

salócido

socellina

ncmicina

13187

+ Na

Na'

Na'

Na+

JYa+

Rs+

Ba2+

As+

Ca2+

cd2+

Ca2+

ca2+

- A: 2 2 B: - 1 -

- 2 - r+\ A: 2 B: - -

2

A: - 2 2.42,2.67 2.56,2.67 - - B:-

- - A: -

- B: 2 2 2.4O,2.44 2.47,2.72

- A: 2 2

- - B: -

A: 2 2 1

B: - 1 1 2.86,2.98 2.71,3.08 2.81

2.84 2.64

2 2 1 2.38,2.46 2.45,2.55 2.55

1 2 1 2.45 2.44,2.44 2.28

1 2 1 2.38 2.38,2.40 2.30

A: - - a) 1 2.01

3:- a) 1

A: - a) 1 1.92

2.27

3:- a) 1 2.28

1 -

1 1

1

1 2.67 1 2.41

-

-

1

-

1 A.

2.80 -

1 2.99

2 2.26,2.28

2 a) 2.25, 2.25

1 1

- -

1 1

- -

I

4

1 (Me 1 OH 1

1 (H20) 2.45 -

1 (H20) 2.37

1 (H20) 2.40

1 2.60 1 2.64

1 2.72

1 (H20) 1 2.74 2.77

1 2.62

1 2.66

1 2.69

- -

-

-

-

-

- - 1 1 2.02 2.22 1 1 1 (H20) - 2.37 2.69 2.38

- - 1 2 2.38 2.58

Se refiere a+ (270). la sal de Na cristalizada a partir de solventes 110

polares; ia estructu- (270) ra es un dí- mero 2:2 iic¿i

beza" que - se refiere a+ la sal de Na cristalizada a partir de solventes po lares.

2

-

- (271)'

2:2:2 9- (272) plejo Na - lasalócid0 agua, cristalizada de - una sal. 95% de - etaml. IL)s+dos - ion- de Na mues t r a n diferente -- coordinación.

i3Sinero 2:2 (2731 "cabeza-oola" Ir

-

Estructura (274) 2 : 1 "cabeza-cola" (GM)

(275)

Chplejo 1:l (276: (2771

(278

Dfmero 2:1 (279 (L :M) "c&eZa-CO la".

-

Dhwo 2:1 (280) (L:M) "cabeza-co la I'

I

no se aplica, I;= ligadura, M= ión metálico.

* 1 3 5

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2, Aplicaciones biológicas de los IocrnbSkros Carboxíli - cos.

Los iondforos neutros ocasionan carnbdcm capaces de

distorcionar las membranas biologicas y los pobmciales de ac-

ción, lo cual presumiblemente explica su alta Wxicidad, en

cambio el transporte inducido por los ionbfoms carboxílicos

es menos destructivo para los sistemas biolf5gicms, por lo que,

son mejor tolerados y generan alteraciones dlateresantes en l a s

funciones de celulas aisladas, Órganos y a h em organismos in-

tactos (1).

A. Efectos cardiovasculares de los ionóforos.

Estudios de los espectros de afinidad catiónica de

los ionóforos, han revelado cuáles de ellos paden transportar

al Cad' (catiÓn biológicamente importante); u m de ellos es el

lasalócido (1).

En vista del importante papel del Ca"* en el ciclo de

contracción miocardial, el sistema cardiovascular mostrará una

respuesta interesante al lasalócido, de heelm, este antibibti-

co produce efectos inotrópico y cronotrópim positivos en el

corazón de conejo perfundido (12).

La respuesta del coraz6n de perro Xn&acto al lasalbci - do es considerablemente más grande que en el loaaaaz6n aislado

deconejo. Con una dosis de 0.75 mgJKg. la v d a c i d a d del movi-

136

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miento del coraz6n permqnece constante, l a pre~ssn adrtica sis

tl3lica y díast6lica aumentan asf cono el rriJaaWmto cardiaco,

mientras la presión diastdlica del ventrñcuio izquierdo y la

resistencia periferica decaen ( 13 ) .

-

Debido al incremento en el trabajo casco inducido por el lasalocido, la sangre removida desde e.1 seno coronario

incrementa cuatro veces su contenido de ox2geno, Esto implica

que el f lu jo coronario se incremente despropomonadamente más

que el rendimiento cardiaco total, esto se rm6 por su me-

dición directa con una prueba de f l u j o eleckm-magnético. El

incremento en el consumo de oxfgeno miocardlal fue marcadarnen-

te pequeño ( 3 ) .

Las propiedades cardiovasculares del 3asalÓcido debi-

das a su habilidad de transportar cationes fanmcológicamente

activos, CaC2 y catecolaminas, se han encontra& en otros ionó

foros carboxílicos monovalentes, los cuales smm mas potentes

al evocar efectos cardiovasculares similares :(i!.i. Se incluyen,

nigericina, diancmicina, X-206, y A-204 (133, además de la sa-

linomicina ( 1 4 ) , grisarixina (15) y alborixha (15).

-

El ionóforo X-537A emerge como un ;artgee inotrópico,

cuyas respuestas, en muchos aspectos, son idealmente convenien - tes para s u aplicación terapéutica (52)

En el caso de la monensina, sus eE<m.z&ms cardiovascula - res son extremadamente potentes en una amplna wariedad de ani-

137

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males (185, 186 , 1871, En pequeñqs dosis, producean efecto va

sodilatador cwonqrio se lect ivo y en grandes dos&s produce

efectos cronotrdpicos e inotrdpico posit ivo (185, 1 8 6 , 1 8 7 )

además de elevar e l nive l de glucosa en sangre (MIS).

-

B. Ionóforos y f l u j o coronario.

Los efectos de los ion6foros carboxll ims sobre e l

flujo coronario en animales intactos, parecen estar separados

y son dist intos de l os efectos sobre e l m í o ch5a (1). E l flu-

j o coronario aumenta de manera previa a l a m.arsii€orstaciÓn de

l a s respuestas contrdctiles, alcanzándose en un t iempo de 1 0

min. después de l a administración del lasalbcido y posterior--

mente desciende (13, 192).

La separación de l os efectos coronarioo y miocardia--

l e s de los ionóforos carboxílicos se marca en e l caso de l o s

ion6foros monovalentes, por ejemplo: monensina y salinomicina.

Con estos ionóforos l a respuesta coronaria deccgende considera

blemente después de los 1 0 min. de la i nyecc lh del antibi6ti-

co, mientras l a relación L'J dp/dt se alcanza a las 1 5 min. (1).

-

A bajas dosis de monensina, 2-25mg/Kg., su efecto es

casi enteramente coronario; en ausencia de un incremento en l a

presión aórtica, rendimiento coronario y LV dpJdt, el aumento

en e l f l u j o coronario puede ser debido a la caida de l a resis-

tencia coronaria (13, 1 6 , 1 9 3 ) .

138

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En contradiccibn con los efectos miocardiales de los

ionbforos carboxtlicos, las respuestas coronarias no son inhi-

bidas por bloquedoresfi-adrentkgicos, por ejemplo: propanol01

(13, 16). La distribuci6n de microesferas marcadas indican,

que la monensina induce un incremento en el flujo coronario,

el cual está dividido entre el epicardio y el endocardio (17).

a. Mecanismo de accibn.

Si la aumentada actividad citosblica del Ca” por el

ionóforo induce o refuerza la contractilidad, ¿cómo pueden ex-

plicarse las propiedades vasodilatadoras de los ionóforos car-

boxílicos?; la hipótesis más favorecida es la que dice que l os

iondforos estimulan la salida de sustancias humorales de va--

rios tipos de células de la vesfcula coronaria, lac cuales ac-

tivan l a relajación de las células del músculo liso (1). Press

man y Lattanzio reportaron la liberaci6n de adenosina en cora-

zón perfundido de conejo, lo cual podría estimular los recepto

res adenosinérgicos de l a relajación en las vesiculas corona- - rias (1). Recientemente se observó en corazones perfundidos y

marcados una inhibicidn parcial de la salida de metabolitos me

diada por ionóforos. Así como una inhibición parcial de la va-

sodilatacidn coronaria, inducida por salinomicina y producida

por la indometacina, un inhibidor de la prostaglandin cinteta

za, esto supone que los ionGforos carboxllicos, actúan, al me-

nos en parte, estimulando la liberación de prostaglandinas (1).

-

-

I

-

1 3 9

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La prostaciclina es un conocido relajqnte demfi-10 liso

(1941, su produccibn puede ser i n i c i a d a por un amento en l a

ac t i v i dad c i tosbl ica de l Ca+2, l a c u a l estímu9afila activa- - ci6n de l a fosfolipasa A*, l a que a su vez l i h a a l ácido ara

quidánico de l os fosfol fpidos. Este mecanismo X ~ ~ u g i e r e e l r e

porte de Knapp e t a l . , quien ha observado la es%irnulación de

l a liberacidn de prostaglandinas por e l A23187 (395). Así, l a

adenosina y l a prostaciclina son candidatos pasamediar l a re-

lajación inducida por los iondforos carbox5ÍBXcnsen e l músculo

coronario l i s o (1).

- -

C. Relación entre los ionóforos y e l estado de Sock.

D e Guzmán & Pressman reportaron q u e daa~perros con

shock cardiogénico inducido a l l i g a r una ramificaci6n in fer ior

de l a arter ia coronaria anterior izquierda, se xestauraron del

estado de pre-shock hemodinámico con ImgpKg. de lasalócido

( 1 3 ) . E l lasal6cido sostiene l a presibn en 90 perros que pre--

sentan un estado de shock hemorrágico, mientrassólo uno de

los diez animales tratados sobrevive sin l a aamleiistración del

ionóforo ( 8 ) . En e l caso de 1 0 perros con shock producido por

l a endofoxina comercial de E. Col i y t ra tados mxn 0.15 mg/Kg.

de salinomicina, sobreviven por espacio de 4 Imms, teniendo

restaurados sus pardmetros hemodinámicos a Lo marmal, mien- -- tras que t res de e l l o s no sobreviven sin eí á m ~ i 6 t i c o (14).

Mecaiy & R a r r a t t reportaron que rnomems&aa no es efec -

140

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tiva en el reyertimiento del shock p m endotox5,tms en cinco

gatos (139); sin embargo se han obtenido resplaa&as hemodiná-

micas típicas con monensina en perros y conejosconcientes,

ovejas anesteciadas y un cerdo. Esto sugiere qwexísten nar-

cadas diferencias en las respuestas a la msn&na en las di-

ferentes especies (1).

D. Papel de las catecolaminas en el efecto de h s ionbforos.

A pesar de que la inhibicih por ei b%queador/j-adre

~BrgLco de la estimulacibn contráctil inducSagor los ionófo

ros, claramente implica que el antibiBtico medk l a salida de

catecolaminas, el nivel plasmático de cateeokzm&nas promovi--

das por salinomicina alcanza solamente l a rn5tad del nivel re-

querido para una estimulacibn equivalente de mmtractilidad

p o r infusi6n directa de epinefsina. Por otro M o , debido a

la modesta estimulación del consumo de o x f g e n ~ ventricular

por salinomicina, la eficiencia mecánica del %bajo h i d r z ú l i

co del ventrlculo izquierdo se duplicd (18). 'mi incremento si - milar en la eficiencia del trabajo hidraúliccs se presenta con

monensina (17).

- I

-

Las respuestas de 3.0s animales int-5 a los ionófo

ros carboxflicos tienen su contraparte en brrpmms y prepara--

clones subcelulares. As$, el transporte de -*' inducido por

el lasalócido y el A23187 a través de mernbr2amas biológicas,

se verific6 a l estudiar su habilidad de l.ihw.mar Ca"2 de las

-

141

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preparaciones de vesllculas cargadqs

copl6smico (10, 196).

Las primeras observaciones

lasalbcido se obtuvieron en corazdn

derivadas del reticulo car -_

del efecto inotrópico del

perfundido de gallina gui-

nea y se extendieron a l corazdn perfundido de rata (197). Ade-

más el lasalbcido restaura l a contractilidad de un corazón

inhibido por una baja concentracidn de Ca"' (0.1 nM) , en estos experimentos no ~810 el trabajo del corazón, sino también el

flujo coronario fue inhibido por reserpina y propanolol, por

lo que la dilatación coronaria no parece ser mediada por cate-

colaminas (1).

Con el A23187 se obtiene un pequeño incremento del

trabajo y del flujo coronario. Ambos resultados se interpreta-

ron en términos de la habi.lidad del A23187 y del lasalócido de

mediar en transporte directo de Ca"2 a través de las membranas,

acoplado en el caso del lasalócido al transporte de catecolami

nas ( 197 ) .

-

Levy et al. report6 que el lasal6cido estimula la

contractilidad del músculo estriado en preparaciones con o sin

estimulación eléctrica, además observ6 que mientras niveles ba

jos d e l lasalócido (4.6 nM) estimulan la contractilidad del

músculo aislado de conejo, niveles a l t o s (13.8 nM) inducen un

aumento en la tensidn de reposo ( 198 ) .

-

+ E. Papel del Na en los efectos de los ion6foroc.

142

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Estudlos de 14 actividad biolagica del ksalócido, re - lacionan sus efectos can su habflidiid de trassspmtar Ca +2 y cs

tecolaminas (10, 192, 197). Sin embargo la capacidad de los

ionóforos monovalentes de producir efectos card&wasculares

comparables a concentraciones bajas, necesita qm se asuma la

implicación de un aumento del Na

esencial (5, 13).

+ intracelular mmo proceso

Devoro & Nastuk ( 5 ) concluyen lo anterzor, basándose

en la habilidad del lasalócido de reducir el pkencial de repo

so del mGsculo "pectoris cutaneus" de rana y de la hiperpolari I

I

zaciÓn del músculo, remplazando el Na + del m e d a por colina + .

ionQforo fue el vehículo para el ingreso del %a + más que la de La tetrodotoxina no bloquea el efecto, lo que &dica que el

- pendencia del voltaje de los canales de sodio-

Nejer et al. comparan l os efectos de la monensina,

el lasalócido y el A23187 sobre el potencia de acción de fi--

bras de Purkinji, concluyendo que la monensina y el lasalócido

incrementan el Na intracelular, mientras gue el A23187 no lo

hace ( 1 9 9 ) . Sutko et al. confirma los resultados de monensina

y extiende estos descubrimientos a la nigericha, observando

una caida de 9mV en el potencial de reposo c m migericina pero

no con monensina (200 ) . Por otro lado se reporta que el lasaló

cid0 hiperpolariza el potencial de reposo en tzbias caninas de

Purkinje (201).

+

-

Con un periodo de incubacibn de 20 m h , con 10'' mo--

143

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nensina el músculo ventricular de gato presenta un incremento

en la contracción inducida por K + , aGn en presencia de bloquea - dores adrenérgicos dl y/o fi . Este efecto requiere del Na + en el medio de incubación, por lo que un incremento del Na + intra - celular aumenta el ea+* intracelular disponible para la depola

rización de l a s protelnas contráctiles (202). Esta habilidad - del ion6foro de mediar el aumento del Na + intracelular incre--

mentando el Caf2 intracelular disponible se verifica con el he

tho de que un incremento progresivo de la concentraci6n de mo-

nensina estimula primero la contractilidad del corazón perfun-

dido de conejo (203).

-

F. InteracciÓn biológica entre el Na + y el Ca +2

El Ca+2 o sus complejos con la calmodulina son el ac-

tivador inmediato de un Considerable nGmero de procesos intra-

celulares. Entre ellos se encuentra la exocitosis de los gránu

los de almacenamiento, la contractilidad, la secreci6n, etc.

En general, las células activables son inactivadas a una con--

centracidn de 10 M de Ca+2 y se estimulan en función del au-

mento en la actividad del Ca+2 de 10-6M a

fuente de Caf2 como activador es el alto nivel de Ca+2 extrace

lular (low3 M) lo cual so10 necesita un aumento en la permeabi

lidad de la membrana para entrar a la célula. Una fuente exter

na de Ca+2 para la activacidn existe dentro de la misma; las

cglulas contienen una concentración 10c3M de Ca+2 total, sin

-

-7

- 10-4M. Una

- -

-

144

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embargo, solamente una concentración de 1.0 -7 fl o menos se marl--

tiene a c t X w a ya que el resto se encuentra secuestrado dentro

de varim cEep6sitos (204).

+ E1 cinergismo biológico entre el Ca+2 y el Na fue ha

ce tiempa reconocido empíricamente, pero ahora tiene un signi-

ficado real, ya que existen bases experimentales de que el au-

mento del Ra

receptores intracelulares, por ejemplo: la calmodulina y la

troponin& C esto es, desplazando el Ca intracelular secues-

trado (2@5) o conduciendo el Caf2 extracelular dentro de la

célula vlia un transporte de difusibn-intercambio (206). Un buen

ejemplo dle este tipo de sinergismo es el mecanismo del efecto

inotrópim de la gluc6lisis cardiaca, el cual se atribuye al

aumento &E E&’ intracelular debido a la inhibici6n de la bomba

de Na (2071,

-

i intracelular hace al Ca+’ más disponibles a 105

+2

+

El iondforo carboxilico especf fico para Caf2 (ionomi-

cina) pwde ímitar al translocador fisiológico del Ca+2 (acti-

vador ceitular) , incrementando as€ l a permeabilidad al Ca”. Si

el Ca+2 zxtraeelular es requerido para la activación, presumi-

blemente Iir membrana celular seria el paso crftico para el io-

nóforo. Si, por otro lado, el Ca” extracelular no es requeri-

do en LB activación (208, 209) , el blanco sería muy probable--

mente las membranas que rodean los depósitos intracelulares de

Ca , pras e-jemplo, l a mitocondria o el retículo sarcopl6smico +2

(1)

145

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La a c t i v a c i 6 n c e l u l a r por i onó f o r o s monovalentes pue- +

de ser a t r i b u i d a a su hab i l i d ad d e promover l a entrada de Na

en in te rcambio po r e l K i n t r a c e l u l a r ( 2 1 0 ) . -I-

+ Debido a que l a a c t i v i d a d d e l Na i n t r a c e l u l a r es ba-

j a , c e r ca d e 1 0 nM, un in te rcambio termodinámicamente espontá-

neo d e K i n t r a c e l u l a r po r e l Na e x t r a c e l u l a r causar ía un au-

mento r e l a t i v amen t e grande d e l Na i n t r a c e l u l a r , mayor que e l

dec r ec im ien to d e l K i n t r a c e l u l a r . Esto imp l i ca que e l a m e n t o

en e l Na i n t r a c e l u l a r es f i s i o l ó g i c a m e n t e más s i g n i f i c c t i v o

* + *

+ +

que l a disminución d e l K + . A s í , e l aumento d e l Na + in trace lu--

l a r i n d u c i r í a un aumento en l a a c t i v i d a d d e l Ca+* i n t r a c e lu l a r ,

po r l o t a n t o l a ac tuac ión d e l a célula (210 ) <)

En e l caso de l a s c é l u l a s adrena les , l a s a l i d a d e ca-

t eco laminas por monensina no r e q u i e r e d e l ca+* e x t r a c e l u l a r ;

ya que en este caso l a f u en t e d e Ca+* para l a a c t i v a c i ó n de l a

s e c r e c i ó n es i n t r a c e l u l a r (2101 .

G. Efecto de l os i onó f o r o s en 6rganos y cél.ulas.

Los i ond f o r o s c a r b o x í l i c o s monovalentes a c t i v a n a l a s

c é l u l a s d e una manera i n d i r e c t a , a l aumentar e l Na + c i t o s b l i - -

co; s i endo este efecto de c a r á c t e r selectivo y con un gran po

t e n c i a l f a rmaco lóg i co . Se cree que estos i o n ó f o r o s son capaces

de produc i r muchos, p e r o no todos , los efectos a d s c r i t o s a l

1923187. Como se mencionó antes , l a h a b i l i d a d d e l l a s a l ó c i d o pa

r a t r anspo r t a r t a n t o Ca+2 como Na+ de manera e f i c i e n t e , compl i

-

-

-

146

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ca l a deterrqinqcibn de cuál de estos iones es el responsable

primario de muchos de los efectos descritos antes para este

ionóforo (1) ,

Monensina ha mostrado duplicar los efectos del A23187

y del lasaldcido en cuanto a la liberación de la amilasa en

l a s células achares de l a parótida de ratbn (19). Este efecto

se asocia con un incremento en la entrada de Na y con un eflu

jo neto de Ga+2; indicativo de un aumento en la actividad del

+ -

intracelular derivada del Ca+2 almacenado intracelularmen - te.

Knapp et al. descubrid que la monensina y la nigeri-

sina imitan al A23187 en la liberacidn de protaglandinas de

preparaciones renales. Dicha liberación es dependiente de la

presencia de Ca+2 en el medio; además se encontró que la monen

sina y la nigericina son incapaces de subsistir a l A23187 en

cuanto a la estimulacibn de la producción de prostaglandinas

en las plaquetas (41).

-

Por otro lado, una concentración de M de monensi

na y nigericina inhiben la secreción de precolagena y fibronec

tina en cultivos de fibroblastoc humanos, dicho efecto no se

obtiene con A23187. Esta inhibición está asociada con anormali

dades morfológicas en el complejo de Golgi (211). Se han repor -

tad0 inhibiciones similares en la secreción de inmunoglobuli--

nas (212) y de acetilcolinesterasas (213).

-

-

147

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Aunque los ionóforos mQnovalentes pueden estimular la

liberación exocitótica de los productos de los gránulos de se-

creción dependiente de ca+*, algunos autores deducen a partir

de observaciones morfol6gicas, que l os ionóforos carboxllicos

monovalentes interfieren con la formación de tales grsnulos en

el complejo Golgi. Otros autores concluyen, que la monensina

inhibe la secreción de las células acinales pancreáticas, impi

diendo el tránsito de las protefnas del aparato de Golgi a los

grsnulos de almacenamiento (214).

I

Como se mencionb anteriormente, el calcio es conside-

rado como uno de l os factores importantes en la regulación de

una gran variedad de procesos celulares, incluyendo la regula-

ción del transporte de sodio y agua en epitelios (115) , se le

noinbra "segundo mensajero" ya que dispara una serie de eventos

celulares como parte de una respuesta hormonal. Por consiguien

te, alteraciones en l a concentración del i6n Ca+2 muestran una

influencia en los efectos hidro-osmáticos del ADH ( 1 1 6 ) .

-

Recientes estudios han revelado que el iondforo para

Ca" el A23187, inhibe la hormona antidiurética (ADH), respon-

sable de la respuesta hidro-osmbtica en la vejiga urinaria de

sapo, pero carece de efecto sobre l a transferencia de agua en

ausencia de la hormona; un inhibidor de l a síntesis de prosta-

glandinas, la indometacina, previene la acciBn inhibitoria del

A23187 sobre la respuesta mediada por ADH, estas observaciones

sugíeren al Ca+2 como modulador de la acción de la hormona an-

148

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tidiuretica, lo cual e5 consistente con la hi@tesis en la

cual se asevera que el iondforo carboxílico, pormedio de un

incremento del Ca+2 intracelular, estimula l a chtesis de pros

taglandinas, las cuales presentan una retr~aliamtaci6n negati

va sobre la adenilciclasa (115).

-

-

Otros estudios han revelado que el A23987 posee mGlti

pies efectos sobre la Eunci6n de los sinaptosaztrais (117), entre

ellos tenemos: a) la entrada neta de Ca+2, cuyavelocidad se

incrementa con la concentracldn del ion6fom; el aparente

eflujo de Ca+2, cuando la entrada del catidn es limitada por

EGTA; c) el decrecimiento del potencial de marhana; d) la li-.

beraci6n de ( H) noradrenalina y e) el increaemto sincronizado

de la respuesta sinaptosomal, todos los procesas mencionados

requieren de la presencia de Ca+2 externo (117)-

3

En cultivos de células corticales adrmérgicas funcio

nales (y-1) responsables de la slntesis de l a 20 & -dihidro -- progesterona ( 1191 , se ha descubierto que el i0náforo A23187

inhibe un segmento de dicha vía sintética, esto es, entre la

generación del AMPc y la pregnenolona (1201, estos resultados

se interpretan como una inhibición de la formación de esteroi-

des, causada por la pérdida del Ca +2 intraceldar ( 1 1 8 ) .

-

Por otro lado, el transporte de hexorcap en eritrocitos

de pichdn asemeja a l presente en el mQscuPob ea el cual la e s -

timulación del transporte es paralelo a un aamento en el nivel

citoplásinatico de Ca+2 (i21), esta habilidad dell antibidtico

149

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de estimular el transporte de hexosa en ausencia de Ca+2 extra

celular, se debe a su capacidad de entrar en las células (122),

e incrementar l a permeabilidad del Ca+2 en las membranas de

l a s estructuras internas, causando la salida de Ca+2 de los si

tios de almacenamiento intracelular (124) .

I

-

Otro de los sistemas estimulados por el ionóforo car-

boxílico 2423187, es l a reaccibn acrosomal de los espermatozoi-

des de conejos, carneros y seres humanos, dicha reacción es ir,

ducida por el antibiótico en presencia de Caf2 y dependiente

de La especie estudiada ( 1 3 1 ) . Este compuesto también ha sido

usado para determinar el papel que juega el Caf2 en la rela- - ción que existe entre la activación de las fosfolipasas y la

liberación de histamina por las células basófilas de rata

(132).

"...

Como se ha podido observar, el antibiótico A23187 de-

bido a su alta afinidad por el calcio es considerado como una

prueba potencialmente útil en e1 estudio del papel del c a l c i o

en l a regulación de los sistemas biológicos ( 37 ) .

En cuanto a otros ionaforos, Eiiesh ( 1 8 0 ) ha demostra

do que tanto la nigericina como la monensina, estimulan la fos

forilaciBn eri clsroplastos, efecto relacionado con e1 i.ntercam

<-

-

- + bio H" - K , también report6 que monensina induce la hiperpala

rización de lac células del neuroblatoma NG108-15. Además am-

bos antibióticos causan un cambio en la forma de las plaquetas,

que en el caso de la inonensiria es pH dependiente (184).

-

1 5 0

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La monensina es capqz de inhibir la secreción de ma--

cramoléculqs de una gran variedad de células eucariontes (181,

1821, extendiendo su efecto sobre la translocación intracelu--

lar en la región del Golgi, sin embargo, su mecanismo de ac- - ciÓn permanece desconocido, dicha accidn es reversible y pre--

senta un efecto mfnimo sobre la sfntesis de proteínas (183).

H.Efectos de las altas concentraciones de los ionbforos.

I

La mayoría de los reportes sobre la activaciún celu--

lar por el A23187 requieren de una concentraci6n de loe6 -lo-’

M (l), mientras que monensina actGa en el rango de

M, por ejemplo: en las células adrenales (215), este iondforo

incrementa el Ca+2 intracelular de manera indirecta, siendo

considerado como un antibiótico más potente en l a actuación ce

lular, que el iondforo selectivo para Ca+2, el A 2 3 1 8 7 .

-

La monensina es capaz de producir efectos notablemen-

te diferentes en un rango de concentración de

estimulación de los linfocitos por diferentes niveles de monen

sina, es presumiblemente una función de l a excitación del

Ca+2 del citoesqueleto de los linfocitoc, la cual tiene un

mdximo a M de monensina y es menor aparentemente a M,

niveles más altos de lo-* M causan dafios en l a superficie de

la membrana (216).

-lO-’M. La

I

Se cree que la facilidad con 1.a cual se incrementa el

Na citosólico y se libera suficiente Ca para activar las c6- + +

151

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lulas, tlene un significado fisiol6gico, qunque ya se ha suge-

rido anteriormente que los activadores fisiolbgicm de la célu

la actúan dispersando una repentina entrada de Ma per se,

otros factores de control, por ejemplo: las hormaras pueden

causar alteraciones en el Na intracelular (11,

- -4k

I-

Todos los iondforos naturales tienen una polaridad in - termedia, que les permite ser compatibles con la región polar

de la membrana biológica, donde se lleva a cabo la compleja- - ción y la decomplejación as€ como con la baja polaridad del in -

terior de la membrana que atraviesa el complejo, esto asegura

que todos los ionóforos son anfipáticos y que azectan las mem-

branas biológicas en virtud de su propiedad deteogente, parti-

cularmente a altas concentraciones. Por ejemplo; las altas con

centraciones de A23187 usualmente empleadas en la literatura

para activar las células, son la causa de la actividad del

Ca+ ya que producen una alteración en la estructura y en la

integridad de la membrana celular, y no se debe a transporte

mediado por un ionóforo (1).

-

152

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3 , Uso de los iondforos como Aditlvo Alimenticio para

et Ganado,

La monensina se ha usado ampliamente como aditivo ali

menticio para controlar la coccidiosis, enfermedad endémica en

-

aves ( 2 1 8 , 2 2 1 ) .

Más recientemente se ha empleado en el alimento para

el ganado vacuno, donde se incrementa l a eficiencia de la con-

verci6n de alimento a carne (221, 223 ) . Esta Gltima actividad,

SinizCz surge de la habilidad del ionóforo de cambiar l a fermen-

taci6n del rumiante de un camino energéticamente menos eficien

te, vla el acetatobitirato a uno más eficiente, via propionato

(224, 2 2 6 ) .

I

El efecto de la monensina contra la coccidiosis es

compartida por otros ionóforos carboxílicos, incluyendo el la-

salócido, la salinomicina, l a narasina, l a dianemicina y el

A-204 (220, 227) , de lo cual se podría concluir, que es una

propiedad general de los ionóforos carboxslicos monovalentes

junto con sus efectos cardiovasculares (1).

La práctica de la alimentacibn de los animales de

granja con ionóforos toma un particular significado, ya que in

traduce agentes farmacol6gicaínente poderosos en el suministro

alimenticio del hombre (1).

-

El nivel de monensina con el que normalmente se ali--

menta al ganado vacuno y a las aves es de 30 y 120 ppm. respec -

153

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tivamente. Estimaciones razonables para e l consumo diario pue-

den ser de 2% y 6 % del peso del cuerpo, por animal (1); a s í el

consumo neto de monensina/Kgs. podría considerarse más alto en

pollos, cerca de 7 0 0 0 , ~ g/Kg que en el ganado vacuno, cerca de

600 ,A g/Kg.

Para proveer de un marco de referencia para las dosis,

es necesario tener en mente que la inyeccibn de una concentra-

cien de monensina tan pequeña como son 2 ~ g / K g en un perro, es

suficiente para producir una marcada dilatación de las arte- - rias coronarias (14).

Si l a monensina es absorvida apreciablemente por el

tracto digestivo (como se confirmó en perro, conejo y oveja),

Y residuos o metabolitos activos permanecen en los tejidos, es

muy posible que el hombre esté ingiriendo niveles farmacol6gi-

camente significantes de ionóforos en sus alimentos, partlcu--

larmente en aves de corral (1).

A . Destino metabólico de los ionóforos.

Herberg & Van Duyn reportaron que pollos alimentados

con monensina tritiada (por procedimiento de Wilzbach) rete- - nían cerca de 2 ppm de monensina (equivalentes de radioactivi-

dad) en músculo y cerca de 7.7 ppm en hígado. Estos valores de

caen aproximadamente a 1 y 1.5 ppm. respectivamente después de

4 8 hrs. y a 0.7 y 0.7 ppm después de 96 hrs. La mayor parte de

l a radioactividad recobrada despuss de 4 8 hrs. f u e obtenida

-

154

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coma agua, pero sin embargo un gran porcentaje de ella, fue

excretada en las heces mas que en la orina (217). Esta apari--

ciQn de tritio como agua en las heces es aún inexplicado.

Más tarde, estudios en novillos y ratas con monensina

marcada con l4C indicaron que virtualmente toda la radioactivi

dad es expulsada en las heces, aunque convertida en varios me-

tabolitos (217).

-

Los estudios realizados hasta la fecha, nos llevan a

preguntarnos ¿cuál es la seguridad de los metabolitos encontra

dos er, tejidos comestibles? los cuales presentan un fragmento

espectográfico de masa de m/e23 (217).

-

La monensina - I 4 c con ia que se alimentó ai novillo,

se acumula en el hfgado con una extensión de 0.59 ppm. niveles

no comparables se encontraron en otros tejidos (217).

B. Toxicidad de los Ion6foros.

Los ionóforos carboxllicos representan una espada de

dos filos para el hombre. Por un lado, tienen un estable valor

económico. Sus propiedades hemodinámicas e inotrópicac y su ha

bilidad para incrementar l a eficiencia en trabajo del corazón,

los sugiere como una valiosa ayuda terapeútica para varios ti-

pos de enfermedades. Por otro lado, las consecuencias d e l dis-

paro de los procesos afectados por un aumento en el Na intra-

celular es un limitante para su uso farmacológico. Esta consi-

-

+

155

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deración es particularmente aplicable a l a intr.&hcción de mo-

nensina y otros ionóforos al suministro de carnes a la pobla--

cidn (1).

La monensina es comunmente aceptada c m un ionóforo

especialmente tóxico en caballos (228, 229) y la literatura

promueve el uso de este antibiótico en ganado vacuno (Rumensin,

Bli Lilly). Matxuoka report6 que la monensina aP nivel con el

que se alimenta al ganado vacuno, 31 ppm., tiene poco efecto,

mientras que 125 ppm causan anorexia y muerte em uno de cada

tres animales: 279 ppm son fatales para todos h s animales tra

tados (228). El nivel LDS0 de monensina para el caso de los ca

ballos es cerca de 2-3mg/Kg (2291, mientras que para ganado va

cuna es de diez veces el nivel anterior (1).

--

-

-

Aparentemente, bajo las condiciones prevalecientes

asociadas con la alimentacidn comercial de animales con iondfo

ros, ocurren un número significativo de errores en las dosis

--

Varios reportes confirman l a toxicidad de la monensi-

na en trabajadores asociados con su manufactura, estos inclu--

yen dolor de cabeza, nauseas, hemorragias nasales, picazón en

l a piel y mareos (230 ) .

La incubación de ojos de ratón con M de nigeríci -

na por espacio de 4 horas, reportó una induce&& de la opaci--

dad, lo que sugiere que tanto cataratas como otros peligros

pueden estar asociados con el uso industrial de ion6foros (231) .

156

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V. DISCUSION

El fen6meno de transporte de iones a t.l;;ivés de membra I

nas l ip fdicas esta recibiendo una gran atenci6n.. E l nhe ro de

ionóforos naturales y sintét icos ha aumentado ~misiderablemente,

e incluso han hecho posible un Único y c r í t i c o mercamiento ex-

perimental a l estudio de los gradientes de prcstb y catión en

varios sistemas conservadores de l a energía, En particular, fue

posible preguntarse, s i e l efecto de los ion&-s en l a mito-

condria podría ser razonable con l a estrucharade ia teoria q u i

miosmotica de Mitchell, y además cuestionaice, que soporte, s i

l o hay podría ser derivado de l os estudios con Sonbforos, debido

a este Gltimo punto es que estos compuestos hantenido un gran

impacto sobre l o s estudios en l a bioenergetica,

-

Para obtener mayor conocimiento acerca de l o s mecanis-

mos por los cuales l os cationes metálicos son transportados a

través de las membranas biológicas se ha hecho un extensivo uso

de l a s moleculas acarreadoras conocidas como imdforos. S i n em-

bargo, un detallado conocimiento del mecanismo ,pr e l cual e l

ionóforo media e l transporte, aún en sistemas GCPAT membranas no-

delo, es def ic iente y ex iste discrepancia respecto a l a este-

quiometrla de las especies involucradas. Po r otm lado, existen

numerosas áreas donde a l mejorarse e l entendiaei6ento de las pro-

piedades f isicoqulmicas de estos ionóforos, faucálitarla l a in - -

terpretación de sus efectos biológicos, siendo entonces u t i l i z a

dos como prospectos de agentes farmacol0gicos, y se adoptarla

.-

157

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el uso de estos compuestos como modelo del sistema de transpor

te. No obstante, es necesaria más informacidn respecto a los

pasos de velocidad limitantes en el proceso de transporte y a

, l a secuencia de dicho transporte. Además, poco se conoce res-

pecto a la forma de como el compuesto interactua con las mem-

branas y como estas interacciones lfpido-ionóforo influyen con

las propiedades del transporte.

-

Recientemente, se han hecho estudios acerca de la pro - piedad de los iongforos de actuar de manera sinérgica con

otros compuestos en el transporte de cationes.

158

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VI. CONCLUSIONES.

Cuando los iondforos carboxllicos son lasados juiciosa - mente se manifiestan como herramientas únicas e importantes

para probar el papel de los cationes en los sistemas biológicos.

Los estudios revisados en este trabaja indican los di-

versos efectos que estos antibióticos pueden tewr sobre dife-

rentes tipos celulares, pero también sugieren SPpe pueden ser

encontrados mecanismos bioqulmicos comunesS paza explicar estos

fenómenos aparentemente separados.

Los ionóforos transportadores de ea&cSo, en particular

la calcimicina ha acumulado la más amplia aplZcacibn en estu-

dios de función celular, hasta la fecha.

Dado que actualmente se realizan observaciones novedo - sas en efectos de ciertos cationes sobre las &lulas, la uti-

lidad de los ionóforos carboxllicos como prueba de la función

iónica se expandirá a futuro e incluso su uso continuo, indica

rá nuevas áreas de la bioqulmica y fisiologh celular con las

que pueda ocurrir regulación por medio de iones.

I

Una intensa investigación ha revelado que este tipo

de antibióticos presentan l a propiedad de ser agentes activos

contra cocc€dos, bacterias gram (+) y algunas bacterias anaero

bias e incluso contra hongos, micoplasma y v i m animales. Sin

embargo exhiben una alta toxicidad y carencia &e actividad in

vivo contra infecciones bacterianas sistématicas. Así, con el

-

159

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descubrimiento de l a monensina y otros antilol6ficms, como agen

tes anticocc€diales y como promotores del cr iecmnto del gana

do, gran cantidad de trabajos se han enfocado piam dicho fin.

-

-

1 6 0

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VII. RE5%3"

Gran variedad de antibióticos han sido aislados de cul

tivos de varias especies de Streptomices, dentro de ellos se en

cuentran los dcidos carboxílicos, los cuales inducen la permea-

bilidad a Pos iones alcalinos, tanto a traves de las barreras

lipzdicas de las mitocondrias como en otros sistemas -como com-

plejos neutros-, por ello se les denomina ionóforos, ejemplos

de esta chse de antibióticos son 1.a nigericina,

na, la mmnerssina, etc.

I

-

la grisorixi-

SU estruct.ura química posee múltiples centros asimétri - cos, así corno varios centros cíclicos.

La mayor contribución a la elucidación de los ion6fo-

ros, ha $,ido l a crictalografía de rayos X, la causa es idealmen

te útil EXI ei. caso de los dcidos carboxílicos, debido a su habi

lidad pami farmar complejos cristalinos con cationes inorgáni-

cos y aminas. La espectrometrla de masas, así como la resonancia

-

-

magnética nuclear de 1 H y I3C, se proponen como una herramienta

alternativa para la determinación de l a s estructuras moleculares.

Esta G l h a , es de gran ayuda para la detallada comprensibn d e l

modo de acci6n de este versátil grupo de productos naturales.

La aplicación comercial más importante se sitúa en el

campo elf. l a medicina veterinaria, sin embargo varios de ellos

han demtrado poseer actividad farmacol6gica, particularmente

como agmtes cardiovasculares; as%, sus contribuciones no se re

sumen aX crizmpo de l a biología sino que también juegan un impor-

tante 3, en e l progreso de l a bioqufmica y la quimiottn-.:-t:ia.

-

161

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