Metabolitos secundarios con actividad antiparasitaria de actinobacterias de manglar de la costa ecuatoriana

Resumen

Dado el creciente interés por la búsqueda de productos naturales bioactivos de origen marino, el trabajo de esta tesis doctoral se orientó al estudio de microorganismos procedentes de ecosistemas singulares de la costa ecuatoriana. Este estudio parte de la bioprospección de actinobacterias marinas aisladas del manglar del archipiélago de Jambelí. La cepa identificada como PBLC04 e identificada preliminarmente por sus características morfológicas como perteneciente al género Streptomyces, fue seleccionada para su estudio fitoquímico bajo un esquema de fraccionamiento bioguiado, empleando Acanthamoeba castellanii como modelo biológico guía en base a las potentes actividades antiparasitarias y antiproliferativas que mostraban sus extractos iniciales. La identidad taxonómica de la cepa PBLC04 se confirmó mediante análisis de su secuencia genética (Genbank MK639686) y los estudios filogenéticos permitieron incluir a la cepa PBLC04 en un solo clado conteniendo la secuencia tipo 219820 Streptomyces sanyensis. El escalado y fermentación de esta cepa en medio marino hasta un volumen de 30 litros permitió obtener una biomasa de 12.64 g que representa un rendimiento del 0.042% p/v. Mediante un fraccionamiento bioguiado, empleando geles de filtración como Sephadex LH-20, cromatografía flash en RP18 y gel de sílice, y HPLC permitió el aislamiento de los siguientes indolocarbazoles (ICZs): estaurosporina (STS), con un peso total de 134 mg (1.06% p/p), 7-oxo-estaurosporina (7OSTS, 1.01 mg - 0.008%), 4’-desmetilamino- 4’-oxo-estaurosporina (4’D4’OSTS, 1.13 mg - 0.009%) y streptocarbazol B (SCZ-B, 0.91 mg – 0.007%), cuyas estructuras fueron determinadas mediante un exhaustivo análisis espectroscópico. Todos estos compuestos se evaluaron frente a las amebas Acanthamoeba castellanii Neff, A. griffini, A. polyphaga y Naegleria fowlerii, así como frente a parásitos kinetoplástidos causantes de leishmaniasis y tripanosomiasis (Leishmania amazonensis, L. donovani y Trypanosoma cruzi). Los estudios realizados se describen de manera amplia en cuatro artículos científicos publicados en diferentes revistas internacionales de alto impacto donde se detallan sus mecanismos de acción, estableciendo correlaciones entre la actividad biológica observada y la estructura química de los metabolitos. Este grupo de ICZs interacciona fuertemente con proteinquinasas (PKs), enzimas involucradas en el control del ciclo celular y otras funciones esenciales para la supervivencia de los parásitos, lo que justifica las potentes actividades encontradas. De la investigación realizada se desprende que el mecanismo de toxicidad observado para Acanthamoeba castellani y Naegleria fowlerii está íntimamente relacionado con la activación de mecanismos de muerte celular programada (PCD) sobre todo con los derivados STS y 7OSTS que presentaron una mayor capacidad amoebicida. Estos efectos se pudieron justificar por la posible formación de enlaces de hidrógeno en el sitio activo de PKs. La funcionalización en el anillo de lactama y en el residuo glucosídico presentes en STS y 7OSTS podrían forzar una conformación adecuada de los ICZs que facilita una mayor interacción con las PKs. Este hecho justificaría que los derivados minoritarios 4’D4’OSTS y SCZ-B así como los ICZs comerciales K252c (STS aglicona) y arcyriaflavin A (7OSTS aglicona) presenten una menor actividad antiparasitaria. Finalmente, los estudios sobre Leishmania y Trypanosoma ponen de manifiesto toxicidades selectivas. Así, los amastigotes de L. amazonensis fueron más sensibles a 7OSTS que a STS. Además, 7OSTS generó daño mitocondrial sobre L. amazonensis que no fue observado en L. donovani y T. cruzi. En conclusión, se ha establecido una clara correlación entre las potentes actividades antiparasitarias observadas y los elementos estructurales de los indolocarbazoles, poniendo de relieve este tipo de estructuras como cabezas de serie para el desarrollo de futuros fármacos para el tratamiento de infecciones causadas por amebas y kinetoplástidos.