Los glucósidos cardíacos son una clase de compuestos orgánicos que aumentan la fuerza de salida del corazón y disminuyen su velocidad de contracciones al inhibir la bomba celular de ATPasa de sodio y potasio . [1] Sus usos médicos beneficiosos son como tratamientos para la insuficiencia cardíaca congestiva y las arritmias cardíacas ; sin embargo, su relativa toxicidad impide que se utilicen ampliamente. [2] Estos compuestos , que se encuentran más comúnmente como metabolitos secundarios en varias plantas, como la dedalera , tienen una amplia gama de efectos bioquímicos relacionados con la función de las células cardíacas y también se ha sugerido su uso en el tratamiento del cáncer. [3]
La estructura general de un glucósido cardíaco consta de una molécula esteroide unida a un azúcar ( glucósido ) y un grupo R. [4] El núcleo esteroide consta de cuatro anillos fusionados a los que se pueden unir otros grupos funcionales como metilo , hidroxilo y aldehído para influir en la actividad biológica general de la molécula. [4] Los glucósidos cardíacos también varían en los grupos unidos a cada extremo del esteroide. Específicamente, diferentes grupos de azúcar unidos al extremo del azúcar del esteroide pueden alterar la solubilidad y la cinética de la molécula; sin embargo, el resto lactona en el extremo del grupo R sólo cumple una función estructural. [5]
En particular, la estructura del anillo unido al extremo R de la molécula permite clasificarla como cardenólido o bufadienólido. Los cardenólidos se diferencian de los bufadienólidos debido a la presencia de un "enólido", un anillo de cinco miembros con un doble enlace sencillo, en el extremo lactona. Las bufadienólidas, por otro lado, contienen una "dienólida", un anillo de seis miembros con dos dobles enlaces, en el extremo lactona. [5] Si bien los compuestos de ambos grupos se pueden usar para influir en el gasto cardíaco del corazón, los cardenólidos se usan más comúnmente con fines medicinales, principalmente debido a la amplia disponibilidad de las plantas de las que se derivan.
Los glucósidos cardíacos se pueden clasificar más específicamente según la planta de la que derivan, como se muestra en la siguiente lista. Por ejemplo, los cardenólidos se han derivado principalmente de las plantas dedalera Digitalis purpurea y Digitalis lanata , mientras que los bufadienólidos se han derivado del veneno del sapo de caña Rhinella marina (anteriormente conocido como Bufo marinus ), del cual reciben la porción "bufo" de su nombre. [6] A continuación se muestra una lista de organismos de los cuales se pueden derivar glucósidos cardíacos.
Los glucósidos cardíacos afectan la bomba ATPasa de sodio y potasio en las células del músculo cardíaco para alterar su función. [1] Normalmente, estas bombas de sodio y potasio mueven los iones de potasio hacia adentro y los iones de sodio hacia afuera. Los glucósidos cardíacos, sin embargo, inhiben esta bomba estabilizándola en el estado de transición E2-P, de modo que el sodio no puede ser extruido: por lo tanto, la concentración de sodio intracelular aumenta. Con respecto al movimiento del ion potasio, debido a que tanto los glucósidos cardíacos como el potasio compiten por unirse a la bomba ATPasa, los cambios en la concentración extracelular de potasio pueden alterar la eficacia del fármaco. [11] Sin embargo, controlando cuidadosamente la dosis, se pueden evitar tales efectos adversos. Siguiendo con el mecanismo, los niveles elevados de sodio intracelular inhiben la función de un segundo intercambiador de iones de membrana, NCX , que se encarga de bombear iones de calcio fuera de la célula y iones de sodio en una proporción de 3Na.+
/ Ca2+
. Por lo tanto, los iones de calcio tampoco se extruyen y también comenzarán a acumularse dentro de la célula. [12] [13]
La alteración de la homeostasis del calcio y el aumento de las concentraciones citoplasmáticas de calcio provocan una mayor absorción de calcio en el retículo sarcoplásmico (SR) a través del transportador SERCA2. Las reservas elevadas de calcio en el SR permiten una mayor liberación de calcio tras la estimulación, por lo que el miocito puede lograr una contracción más rápida y potente mediante el ciclo de puentes cruzados. [1] El período refractario del nódulo AV aumenta, por lo que los glucósidos cardíacos también funcionan para disminuir la frecuencia cardíaca. Por ejemplo, la ingestión de digoxina provoca un aumento del gasto cardíaco y una disminución de la frecuencia cardíaca sin cambios significativos en la presión arterial; esta cualidad le permite ser ampliamente utilizado con fines medicinales en el tratamiento de arritmias cardíacas. [1]
Los glucósidos cardíacos fueron identificados como senolíticos : pueden eliminar selectivamente las células senescentes que son más sensibles a la acción inhibidora de la ATPasa debido a cambios en la membrana celular. [14] [15] [16]
Los glucósidos cardíacos han servido durante mucho tiempo como el principal tratamiento médico para la insuficiencia cardíaca congestiva y la arritmia cardíaca , debido a sus efectos de aumentar la fuerza de contracción muscular al mismo tiempo que reducen la frecuencia cardíaca. La insuficiencia cardíaca se caracteriza por la incapacidad de bombear suficiente sangre para sustentar el cuerpo, posiblemente debido a una disminución en el volumen de sangre o su fuerza contráctil . [17] Por lo tanto, los tratamientos para la afección se centran en reducir la presión arterial , de modo que el corazón no tenga que ejercer tanta fuerza para bombear la sangre, o en aumentar directamente la fuerza contráctil del corazón, de modo que el corazón pueda superar la presión arterial más alta. Los glucósidos cardíacos, como la digoxina y la digitoxina, de uso común, se ocupan de esta última debido a su actividad inotrópica positiva . Por otro lado, las arritmias cardíacas son cambios en el ritmo cardíaco, ya sea más rápido ( taquicardia ) o más lento ( bradicardia ). Los tratamientos medicinales para esta afección funcionan principalmente para contrarrestar la taquicardia o la fibrilación auricular al disminuir la frecuencia cardíaca, como lo hacen los glucósidos cardíacos. [11]
Sin embargo, debido a cuestiones de toxicidad y dosis, los glucósidos cardíacos han sido reemplazados por fármacos sintéticos como inhibidores de la ECA y betabloqueantes y ya no se utilizan como tratamiento médico primario para tales afecciones. Sin embargo, dependiendo de la gravedad de la afección, aún se pueden usar junto con otros tratamientos. [11]
Desde la antigüedad, el hombre ha utilizado plantas que contienen glucósidos cardíacos y sus extractos crudos como recubrimientos para flechas, ayudas homicidas o suicidas, veneno para ratas, tónicos para el corazón, diuréticos y eméticos, principalmente debido a la naturaleza tóxica de estos compuestos. [6] Por lo tanto, aunque los glucósidos cardíacos se han utilizado por su función medicinal, también debe reconocerse su toxicidad. Por ejemplo, en 2008 los centros toxicológicos de EE. UU. informaron 2.632 casos de toxicidad por digoxina y 17 casos de muertes relacionadas con la digoxina. [18] Debido a que los glucósidos cardíacos afectan los sistemas cardiovascular, neurológico y gastrointestinal, estos tres sistemas pueden usarse para determinar los efectos de la toxicidad. El efecto de estos compuestos sobre el sistema cardiovascular es motivo de preocupación, ya que pueden afectar directamente la función del corazón a través de sus efectos inotrópicos y cronotrópicos. En términos de actividad inotrópica, una dosis excesiva de glucósidos cardíacos produce contracciones cardíacas con mayor fuerza, a medida que se libera más calcio del SR de las células del músculo cardíaco. La toxicidad también produce cambios en la actividad cronotrópica del corazón, lo que resulta en múltiples tipos de arritmia y taquicardia ventricular potencialmente fatal . Estas arritmias son un efecto de la entrada de sodio y la disminución del umbral del potencial de membrana en reposo en las células del músculo cardíaco. Cuando se toman más allá de un rango de dosis estrecho y específico para cada glucósido cardíaco en particular, estos compuestos pueden volverse peligrosos rápidamente. En resumen, interfieren con procesos fundamentales que regulan el potencial de membrana . Son tóxicos para el corazón, el cerebro y el intestino en dosis que no son difíciles de alcanzar. En el corazón, el efecto negativo más común es la contracción ventricular prematura . [6] [19]
Medios relacionados con los glucósidos cardíacos en Wikimedia Commons