El ácido betulínico es un triterpenoide pentacíclico natural que tiene propiedades antirretrovirales , antipalúdicas y antiinflamatorias , así como un potencial descubierto más recientemente como agente anticancerígeno, mediante la inhibición de la topoisomerasa . [1] Se encuentra en la corteza de varias especies de plantas, principalmente en el abedul blanco ( Betula pubescens ) [2] del que toma su nombre, pero también en el abedul ( Ziziphus mauritiana ), el autocurativo ( Prunella vulgaris ), el plantas carnívoras tropicales Triphyophyllum peltatum y Ancistrocladus heyneanus , Diospyros leucomelas , un miembro de la familia del caqui , Tetracera boiviniana , el jambul ( Syzygium formosanum ), [3] membrillo en flor ( Pseudocydonia sinensis , ex Chaenomeles sinensis KOEHNE ), [4] romero , [ 5] y Pulsatilla chinensis . [6]
En 1995, se informó que el ácido betulínico era un inhibidor selectivo del melanoma humano . [7] Luego se demostró que induce apoptosis en neuroblastoma humano in vitro e in vivo en sistemas modelo. [8] Hubo un tiempo en que se estaba desarrollando un fármaco con la ayuda del programa de Acceso Rápido al Desarrollo de Intervenciones del Instituto Nacional del Cáncer . [2] Además, se encontró que el ácido betulínico es activo in vitro contra tumores neuroectodérmicos ( neuroblastoma , meduloblastoma , sarcoma de Ewing [9] ) y tumores cerebrales malignos, [3] [10] carcinoma de ovario , [3] en células de leucemia humana HL-60 , [6] y líneas celulares de carcinoma de células escamosas maligno de cabeza y cuello SCC25 y SCC9. [11] Por el contrario, los tumores epiteliales, como los carcinomas de mama , colon , pulmón de células pequeñas y células renales , así como las células leucémicas de células T , no respondieron en absoluto al tratamiento con ácido betulínico. [9]
Se ha descubierto que los efectos del ácido betulínico como agente anticancerígeno en el cáncer de mama dependen de los receptores cannabinoides . El ácido betulínico se comporta como antagonista de CB 1 y agonista de CB 2 . [12]
En cuanto al modo de acción del ácido betulínico, se sabe poco sobre sus mecanismos antiproliferativos e inductores de apoptosis . En las células tumorales neuroectodérmicas, la apoptosis inducida por el ácido betulínico se acompaña de activación de caspasa , alteraciones de la membrana mitocondrial y fragmentación del ADN . [9] [11] Las caspasas se producen como proenzimas inactivas , que se procesan proteolíticamente hasta sus formas activas. Estas proteasas pueden cooperar en cascadas proteolíticas, en las que las caspasas se activan entre sí y entre sí. El inicio de la cascada de caspasas puede conducir a la activación de endonucleasas como la ADNasa activada por caspasa (CAD). Después de la activación, CAD contribuye a la degradación del ADN. [11] El ácido betulínico induce la apoptosis por efectos directos sobre las mitocondrias, lo que lleva a la liberación de citocromo c , que a su vez regula la activación de la caspasa "aguas abajo". [11] El ácido betulínico evita la resistencia a CD95 y la apoptosis mediada por doxorrubicina , debido al diferente mecanismo molecular de la apoptosis inducida por el ácido betulínico.
El papel de p53 en la apoptosis inducida por ácido betulínico es controvertido. Fulda sugirió un mecanismo de apoptosis independiente de p53, basado en la ausencia de acumulación de p53 de tipo salvaje detectada tras el tratamiento con ácido betulínico, mientras que la proteína p53 de tipo salvaje aumentó fuertemente después del tratamiento con doxorrubicina. [9] La sugerencia está respaldada por el estudio de Raisova. [13] Alternativamente, Rieber sugirió que el ácido betulínico ejerce su efecto inhibidor sobre el melanoma metastásico humano en parte al aumentar p53. [14]
El estudio también demostró el efecto apoptótico preferencial del ácido betulínico en las células de melanoma metastásico C8161, con mayor fragmentación del ADN y detención del crecimiento y pérdida más temprana de viabilidad que su contraparte no metastásica C8161/neo 6.3. [14] Al comparar el ácido betulínico con otros modos de tratamiento, Zuco demostró que era menos del 10% tan potente como la doxorrubicina y mostró una actividad antiproliferativa in vitro contra líneas celulares de melanoma y no melanoma, incluidas aquellas resistentes a la doxorrubicina. En la línea celular de dermatoblastos humanos normales, el ácido betulínico era entre la mitad y una quinta parte más tóxico que la doxorrubicina. [3] La capacidad del ácido betulínico para inducir dos efectos diferentes (citotóxico y citostático) en dos clones derivados de la misma metástasis de melanoma humano sugiere que el desarrollo de clones resistentes a este agente será más improbable que a los fármacos citotóxicos convencionales. Además, a pesar de su menor potencia en comparación con la doxorrubicina, el ácido betulínico parece ser selectivo para las células tumorales con una toxicidad mínima frente a las células normales. [3] El efecto del ácido betulínico en las líneas celulares de melanoma es más fuerte que su efecto inhibidor del crecimiento en los melanocitos primarios. [15] Un estudio de una combinación de ácido betulínico con irradiación γ mostró efectos claramente aditivos e indicó que difieren en sus modos de acción. [15]
La esterificación C-3 del ácido betulínico condujo al descubrimiento del bevirimat , un inhibidor de la maduración del VIH-1 patentado por Rhone-Poulenc (ahora Sanofi-Aventis). Sin embargo, el desarrollo clínico se detuvo debido a propiedades farmacodinámicas deficientes . [dieciséis]
Se ha puesto gran énfasis en el uso del ácido betulínico como aditivo antioxidante. Se ha demostrado que las cremas que contienen ácido betulínico ayudan contra los radicales altamente reactivos que podrían dañar el ADN de la piel. Además, el ácido betulínico pudo contrarrestar los efectos de las radiaciones ionizantes como los rayos UV. Esto hace que el ácido betulínico sea un excelente aditivo para protectores solares y bloqueadores solares y también para cremas con fines antienvejecimiento. [17]
Saccharomyces cerevisiae ha sido diseñado para producir ácido betulínico a partir de la vía del mevalonato , con 2,3-epóxido de escualeno como intermediario. El acetil-CoA se convierte en escualeno mediante el uso de la 3-hidroxil-3-metilglutaril-CoA reductasa (HMGR) y la farnesil-difosfato farnesiltransferasa bifuncional y escualeno sintasa (ERG9) y la oxidación de NADPH a NADP + . Luego, la escualeno monooxigenasa (ERG1) la oxigena aún más hasta obtener escualeno 2,3-epóxido. Este es ciclado a lupeol por la lupeol sintasa de Arabidopsis thaliana (AtLUP1). Finalmente, el lupeol se convierte en ácido betulínico a través de la monooxigenasa P450 (CrAO) de Catharanthus roseus con la oxidación de NADPH a NADP + . [18]
Un inconveniente importante para el futuro desarrollo clínico del ácido betulínico y sus análogos reside en su escasa solubilidad en medios acuosos como el suero sanguíneo y los disolventes polares utilizados para bioensayos. Para evitar este problema de hidrosolubilidad y mejorar las propiedades farmacológicas, se sintetizaron y evaluaron muchos derivados para determinar su actividad citotóxica. Un estudio demostró que las modificaciones del C-20 implican la pérdida de citotoxicidad. Otro estudio demostró la importancia de la presencia del grupo -COOH, ya que los compuestos sustituidos en esta posición, como el lupeol y el metil betulinato, eran menos activos sobre el melanoma humano que el ácido betulínico. Además, algunos aminoácidos C-28 y derivados de ftalatos C-3 exhibieron una mayor actividad citotóxica contra líneas celulares cancerosas con toxicidad selectiva y solubilidad en agua mejoradas. Chatterjee et al. obtuvieron el 28-O-β-D-glucopiranósido del ácido betulínico mediante transformación microbiana con especies de Cunninghamella , mientras que Baglin et al. lo obtuvo por síntesis orgánica. Este glucósido no mostró ninguna actividad in vitro significativa en líneas celulares de melanoma humano (MEL-2) y adenocarcinoma colorrectal humano (HT-29), lo que confirma la importancia de la función del ácido carboxílico para preservar la citotoxicidad. Recientemente, Gauthier et al. sintetizó una serie de 3- O- glucósidos de ácido betulínico que exhibieron una potente actividad anticancerígena in vitro contra líneas celulares de cáncer humano. [19]