domingo, 12 de diciembre de 2010

ALCALOIDES: CLAVICEPS PURPUREA


INTRODUCCION
Los alcaloides son compuestos nitrogenados, pueden ser sólidos, solubles en alcohol o insolubles en el agua. Se extraen mediante el agua, alcohol, con álcalis y con disolventes. Son el resultado del metabolismo de los aminoácidos. Su función es reguladora y protege a la planta contra los insectos y parásitos.
La información del presente escrito es con el fin de dar a conocer la identificación de alcaloides del hongo Claviceps spp en gramíneas.
Se describe el ciclo de vida de Claviceps purpúrea (ergot o cornezuelo), y su importancia económica que trae al infectar los cultivos alrededor del mundo.
Existen innumerables plantas y hongos que contienen alcaloides: opio, cafeto, té, cornezuelo del centeno, ruda, cicuta, belladona, etc.
Dentro de las alcaloides se encuentran los producidos por hongos, dentro de estos existen algunos de importancia agronómica y medica como los producidos por Claviceps spp.
Lo que hace especial a este hongo son sus características macroscópicas, toxicidad, número de esclerocios necesarios para inducir la intoxicación, efectos farmacológicos de los alcaloides (ergonovina y ergotamina) y sus signos clínicos

EL ERGOT (Claviceps purpurea)
El ergot es un hongo del grupo de los ascomicetos, parásito del centeno, pero también de otros cereales. El género Claviceps contiene más de cincuenta especies, todas ellas parásitas de cereales.
Este se conoce como el rey de los alucinógenos naturales, pues es la base del LSD y además posee una inusitada complejidad química.
El ergot puede llegar a contener hasta 300 alcaloides distintos , este puede tener una mezcla de alcaloides extremadamente variables de acuerdo con las condiciones geográficas. El ácido lisérgico, ergotamina, ergocristina, ergocriptina y ergometrina cada una de estas sustancias tiene unas acciones farmacológicas bien diferenciadas, estos son los principales alcaloides con propiedades psicoactivas. El estado esclerocial del hongo contiene una serie de alcaloides que por medio de la ingesta, provoca en el hombre y en los animales la enfermedad que se conoce como ergotismo.
El ergotismo se caracteriza por las fuertes convulsiones e incluso la muerte, Las toxinas, algunas de las cuales están relacionadas con el LSD, se acumulan en el organismo de manera tal que sus efectos nocivos se pueden llegar a manifestar después de largos períodos de ingestión de niveles reducidos, al contrario, en dosis controladas,
Claviceps spp posee aplicaciones médicas, empleándose para detener hemorragias, en el tratamiento de jaquecas( ergotamina ) y en la contracción pos-parto del útero ya en el año 400 a. de C., Hipócrates prescribía pociones a base de grano con Claviceps para adelantar el nacimiento, En el ganado los alcaloides pueden interferir funciones en el hígado, en la producción de leche, e incluso pueden causar abortos o defectos congénitos(esto se evita, ya que los animales herbívoros rechazan a las plantas infectadas por su sabor amargo.) La producción de alcaloides seria como defensa, no son sólo contra herbívoros; sino también contra algunas bacterias y para evitar la competencia con otros hongos
En los mamíferos, los alcaloides pueden interferir funciones en el hígado, en la producción de leche, e incluso pueden causar abortos o defectos congénitos. Los animales herbívoros rechazarían a las plantas que los contienen por su sabor amargo.

IMPORTANCIA HISTORICA
Aunque el cornezuelo causa reducciones en la productividad, la preocupación por la enfermedad viene dada ante todo por los diversos alcaloides tóxicos que presentan los esclerocios. Estos alcaloides pueden causar graves problemas de salud tanto en los seres humanos como en los animales.
En la Edad Media, una terrible enfermedad humana conocida como "fuego sagrado", "fuego de San Antonio" o “ergotismo” era común aunque imprevisible. Su historia resulta confusa porque los diagnósticos de entonces eran primitivos, por lo que los síntomas que provoca podrían achacarse a otras enfermedades. Los síntomas también variaban dependiendo de qué toxinas, llamadas alcaloides, estaban presentes en los cornezuelos ingeridos, y en qué concentración.
Los síntomas más frecuentes incluían extrañas aberraciones mentales, alucinaciones, una sensación de quemazón en la piel o como si los insectos se arrastraran bajo la piel. Las mujeres abortaban con frecuencia, y la fertilidad generalmente se redujo durante los brotes de la enfermedad. Algunas víctimas desarrollaron gangrena debidas a la constricción de los vasos sanguíneos en las extremidades; muchos afectados perdieron pies y manos. En los hospitales dedicados a San Antonio, los enfermos de ergotismo eran cuidados hasta que cesaban sus dolorosos y prolongados padecimientos.


Los cornezuelos se asocian con tanta frecuencia al centeno que fueron incluidos en los primeros dibujos botánicos de esta especie vegetal. Ésta puede ser una de las razones que llevaron a que se tardara tanto tiempo en asociar el fuego de San Antonio y la ingestión de los cornezuelos. El descubrimiento de la causa del ergotismo en 1670 se atribuye a un médico francés, el Dr. Thuillier. El ergotismo se pudo entonces combatir separando los cornezuelos de los granos sanos antes de molerlos.
La fascinación por C. purpurea ha dado lugar a su aparición en varias obras de ficción. En 1994, Robin Cook basó su novela "Los archivos de Salem" (en inglés, Acceptable Risk) en un hongo similar al cornezuelo del centeno aislado en Salem (Massachussets). Un personaje en un episodio de la serie televisiva "Expediente X" (en inglés, X-Files) desarrolla comportamientos extraños después de que le hagan un tatuaje coloreado con un extracto de centeno.

Manifestación del hongo

Claviceps se presenta en casi todo el mundo en el trigo, cebada, avena, sorgo y otras gramíneas cultivadas y silvestres. El centeno es el huésped principal desde el punto de vista económico.
Claviceps purpúrea produce tres estados morfológicos distintos (estado conidial, estado esclerocial y estado ascógeno). El signo más característico de esta patología es la aparición de los esclerocios de color negro-púrpura, en forma de cuerno, reemplazando a una o más semillas en la espiga. A medida que el trigo madura sobresalen de las glumas y son hasta cuatro veces más grandes que la semilla normal. En este estado esclerocial se produce una secreción dulce durante la floración.
Las florecillas infectadas exudan un mucílago azucarado que se acumula en forma de gotas amarillas y viscosas. Los insectos, atraídos por el exudado, se congregan alrededor de las espigas infectadas. No todas las infecciones progresan al estado de secreción dulce, de manera tal que el único signo de la infección de la flor es la esterilidad.
Claviceps purpurea sólo infecta los ovarios de cereales y otras gramíneas; no afecta a ninguna otra parte de la planta. En los primeros estadios del desarrollo de la enfermedad, aparece a menudo un exudado pegajoso (néctar, melaza o ligamaza) que se compone de la savia del hospedante y los conidios ).
El ovario infectado es reemplazado por un esclerocio negro purpúreo, denominado en español “cornezuelo” (en referencia a su aspecto de cuerno diminuto). En inglés se emplea el término francés ergot, que significa espolón. Antiguamente, la gente de Francia observó una cierta semejanza entre los esclerocios y los espolones de las patas de los gallos.
El tamaño del esclerocio depende de la planta hospedante, y suele ser de 1 a 5 veces mayor que las semillas del hospedante. Así, los mayores cornezuelos (1-5 cm; 0,5-2 pulgadas) se encuentran en plantas con grandes semillas, tales como el centeno. La gama de hospedantes de C. purpurea se limita mayormente a las gramíneas de la subfamilia Pooideae que se emplean como pastos de estación fría, como los agróstides (Agrostis spp.), las poas (Poa spp.), las festucas o cañuelas (Festuca spp.) o los ballicos o lolium (Lolium spp.).

Este inconfundible Ascomyceto es conocido generalmente en su forma de esclerocio (estructura de resistencia que destaca por el aspecto más o menos cilíndrico y alargado, ligeramente curvado y con costillas longitudinales bastante patentes, consistencia dura, color negruzco-violáceo y que no supera los 4 centímetros normalmente, del cual, surgirán una serie de fructificaciones en forma de pequeñas "setitas", cuando las condiciones sean adecuadas, normalmente a partir de esclerocios desprendidos y enterrados.
Hoy en día estos esclerocios tienen una gran aplicación en farmacología, ya que contienen en su interior gran cantidad de alcaloides de los que se obtienen diferentes medicamentos, y los cuales, en tiempos pasados generaron grandes epidemias.

Ciclo del hongo
Los esclerocios permanecen viables en el suelo o en el almacén con el grano hasta un año. Estos esclerocios germinan en primavera produciendo estromas y ascosporas, constituyendo éstas el inóculo primario de la infección. Las ascosporas se dispersan con el viento y con las salpicaduras de la lluvia y las que entran en contacto con un estigma floral, germinan y penetran en el ovario.
En cinco días se forman los conidios en la superficie del ovario (secreción dulce), actuando como inóculo secundario. Posteriormente, estos conidios difunden hacia otras florecillas y con el tiempo la producción conidial disminuye y los ovarios agrandados y necrosados aumentan aún más su tamaño y se convierten progresivamente en esclerocios desde la base hacia la punta.

Mecanismos de control:
El cornezuelo puede evitarse con el uso de semillas libres de esclerocios, eligiendo la rotación de cultivos, mediante un laboreo profundo del suelo y logrando un cultivo limpio (eliminación de malas hierbas, restos de cosechas anteriores…).
El equipo moderno de limpieza de granos puede eliminar la mayoría de los esclerocios de la semilla. Las operaciones de laboreo deben sepultar a los esclerocios a profundidades mayores de cuatro centímetros para así evitar que formen estromas o que éstos no alcancen la superficie para liberar ascosporas. De la misma manera, la rotación de cultivos reducirá los esclerocios del suelo a niveles insignificantes (su período de latencia viable está en torno a 1 año).
Es aconsejable eliminar las malas hierbas de los caminos cercanos, ya que éstas son reservorio del hongo.
Algunos cultivares de diversas gramíneas escapan mecánicamente a la infección ya que sus flores se abren sólo durante breves períodos de tiempo en la época de la polinización.

Aplicaciones medicas
La ergotamina y sus derivados semi-sintéticos (en particular la dihidroergotamina) son vasoconstrictores arteriolares interesantes. Se utilizan para el tratamiento de la hipotensión arterial y las crisis de migraña.
La bromocriptina, derivado semisintético es un agonista dopaminérgico que actúa sobre el eje hipotálamo-hipofisiario bloqueando la producción de prolactica. La prolactica, como es sabido, es una hormona que desencadena e inicia la lactancia. La bromocriptina se utiliza en las mujeres que no desean o no pueden alimentar a sus bebés.
Otra aplicación de la bromocriptina es el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, asociada a la levodopa.
En el pasado, el cornezuelo de centeno se utilizó durante el parto por sus propiedades uterotónicas. Sin embargo hoy día se prefiere utilizar la oxitocina o análogos sintéticos de esta hormona. Sin embargo, la metilergometrina (derivado semisintético de la ergomatina) se sigue empleando para reducir las hemorragias uterina después del parto o de un raspado.

Mecanismo de acción de la ergotamina
El mecanismo de acción de la ergotamina es complejo. La molécula comparte similitud con neurotransmisores como la serotonina la dopamina, y la adrenalina; de este modo se puede ligar a varios receptores actuando como agonista y antagonista en diferentes circuitos neuronales. Los efectos anti-jaquecosos se deben a la vasoconstricción de las arterias que rodean el cerebro mediante la unión al receptor 5-HT1B presente en ellas, y por inhibición de la capacidad de transmisión nerviosa del V par (o nervio trigémino) encargado de transmitir las señales dolorosas procedentes de la cavidad craneal, gracias a los receptores 5-HT1D. La ergotamina también posee efectos sobre los receptores de la dopamina y la noradrenalina. Su acción sobre el receptor D2 de dopamina y el receptor 5-HT1A pueden provocar efectos indeseables.

Relevancia actual
Los alcaloides pueden causar serios problemas de salud tanto en seres humanos como en animales. Antes de que se comprendiera esta enfermedad, los cornezuelos fueron molidos junto con los granos del centeno y consumidos cuando la harina se utilizó para hornear pan. En la Edad Media, esto condujo a una terrible enfermedad en los seres humanos conocida como el «fuego sagrado» o «fuego de San Antonio». Hoy, el envenenamiento por el cornezuelo del centeno es sobre todo una preocupación para los animales que puedan recibir una alimentación contaminada o pastar donde las hierbas silvestres estén severamente infectadas con el cornezuelo.
El cornezuelo reduce la producción porque las semillas o granos son sustituidos por los esclerocios. La enfermedad es más relevante debido a los alcaloides tóxicos producidos por el hongo. Los métodos modernos de limpieza separan los cornezuelos del grano antes de molerse o de que se utilice para la preparación de alimentos para el ganado, pero el proceso es costoso y puede dejar residuos tóxicos.
El límite legal del cornezuelo es de 0,3% en peso para el centeno y el trigo y de 0,1% para la cebada y la avena. El grano se clasifica como “ergótico” si sobrepasa este nivel y, en ese caso, su valor disminuye. Las toxinas del cornezuelo no se destruyen con la cocción.
Las modernas prácticas de manejo reducen las infecciones del cornezuelo en la mayoría de los cultivos de cereales. De vez en cuando, los animales que se dejan pastar en el campo se envenenan con el cornezuelo presente en las hierbas silvestres, sobre todo después de un clima fresco y húmedo prolongado en primavera. El cornezuelo también puede ser un problema allí donde los ganaderos confían en el heno para la alimentación durante el invierno. Cuando sirve de alimento al ganado, los niveles de cornezuelo mayores de 0,3% en peso pueden provocar la pérdida de las puntas de las orejas y otras extremidades cuando el tiempo es muy frío.
El cornezuelo sigue siendo un problema significativo para la producción de semillas de gramíneas por las mermas de producción, creando problemas en la cosecha por culpa de los residuos del néctar, y causando restricciones en el envío de la semilla contaminada a otros países.
Durante siglos, comadronas y doctores han utilizado el extracto del cornezuelo para acelerar el parto o provocar abortos. En la actualidad, el cornezuelo se cultiva deliberadamente en el campo y el laboratorio con propósitos medicinales. Los químicos han estudiado en profundidad los más de 40 alcaloides que produce este hongo, incluida la infame dietilamida del ácido lisérgico (el alucinógeno LSD), sintetizada en 1938. También se han aislado y modificado diversos compuestos para poder aplicarlos como medicamentos en el tratamiento de migrañas

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