β-carbolina
Compuesto químico también conocido como norharmane

β-carbolina
Estructura química de la β-carbolina
Nombres
Nombre IUPAC preferido
9 H -Pirido[3,4- b ]indol
Otros nombres
  • Norharmane
  • Norharman
  • Carbazolina
  • 2-Azacarbazol
  • 2,9-Diazafluoreno
Identificadores
  • 244-63-3 controlarY
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
128414
EBICh
  • CHEBI:109895 controlarY
Química biológica
  • ChEMBL275224 controlarY
Araña química
  • 58486 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.005.418
Número CE
  • 205-959-0
  • 8222
BARRIL
  • C20157
MallaNorharman
Identificador de centro de PubChem
  • 64961
UNIVERSIDAD
  • 94HMA1I78O controlarY
  • DTXSID2021070
  • InChI=1S/C11H8N2/c1-2-4-10-8(3-1)9-5-6-12-7-11(9)13-10/h1-7,13H controlarY
    Clave: AIFRHYZBTHREPW-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • InChI=1/C11H8N2/c1-2-4-10-8(3-1)9-5-6-12-7-11(9)13-10/h1-7,13H
    Clave: AIFRHYZBTHREPW-UHFFFAOYAG
  • c1ccc3c(c1)[nH]c2cnccc23
Propiedades
C11H8N2​​​​​
Masa molar168,20 g/mol
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Compuesto químico

La β-carbolina (9 H - pirido [3,4- b ] indol ) representa la estructura química básica de más de cien alcaloides y compuestos sintéticos. Los efectos de estas sustancias dependen de su respectivo sustituyente . Las β-carbolinas naturales influyen principalmente en las funciones cerebrales , pero también pueden exhibir efectos antioxidantes [1] . Recientemente se ha demostrado que los derivados de β-carbolina diseñados sintéticamente tienen propiedades neuroprotectoras [2] , de mejora cognitiva y anticancerígenas . [ 3]

Farmacología

Los efectos farmacológicos de β-carbolinas específicas dependen de sus sustituyentes . Por ejemplo, la β-carbolina natural harmina tiene sustituyentes en la posición 7 y 1. Por lo tanto, actúa como un inhibidor selectivo de la proteína quinasa DYRK1A , una molécula necesaria para el desarrollo neurológico . [4] [5] También exhibe varios efectos similares a los antidepresivos en ratas al interactuar con el receptor de serotonina 2A . [6] [7] Además, aumenta los niveles del factor neurotrófico derivado del cerebro ( BDNF ) en el hipocampo de la rata . [7] [8] Un nivel disminuido de BDNF se ha asociado con depresión mayor en humanos. El efecto antidepresivo de la harmina también podría deberse a su función como inhibidor de la MAO-A al reducir la descomposición de la serotonina y la noradrenalina . [8] [9]

Un derivado sintético , la 9-metil-β-carbolina , ha mostrado efectos neuroprotectores, incluyendo una mayor expresión de factores neurotróficos y una mayor actividad de la cadena respiratoria . [10] [11] También se ha demostrado que este derivado mejora la función cognitiva , [12] aumenta el recuento de neuronas dopaminérgicas y facilita la proliferación sináptica y dendrítica . [13] [14] También mostró efectos terapéuticos en modelos animales para la enfermedad de Parkinson y otros procesos neurodegenerativos . [11]

Sin embargo, las β-carbolinas con sustituyentes en la posición 3 reducen el efecto de la benzodiazepina sobre los receptores GABA-A y, por lo tanto, pueden tener efectos convulsivos , ansiogénicos y de mejora de la memoria. [15] Además, la 3-hidroximetil-beta-carbolina bloquea el efecto promotor del sueño del flurazepam en roedores y, por sí sola, puede disminuir el sueño de manera dependiente de la dosis. [16] Otro derivado, el metil-β-carbolina-3-carboxilato, estimula el aprendizaje y la memoria en dosis bajas , pero puede promover la ansiedad y las convulsiones en dosis altas. [15] Con la modificación en la posición 9, se han observado efectos positivos similares para el aprendizaje y la memoria sin promover la ansiedad o las convulsiones. [12]

Los derivados de β-carbolina también mejoran la producción del antibiótico reveromicina A en especies de Streptomyces que viven en el suelo. [17] [18] Específicamente, la expresión de genes biosintéticos se facilita mediante la unión de la β-carbolina a un gran regulador de unión a ATP de la familia LuxR .

Además , Lactobacillus spp. secreta una β-carbolina (1-acetil-β-carbolina) que impide que el hongo patógeno Candida albicans cambie a una forma de crecimiento más virulenta (transición de levadura a filamento). De este modo, la β-carbolina revierte los desequilibrios en la composición del microbioma que provocan patologías que van desde la candidiasis vaginal hasta la sepsis fúngica. [19]

Dado que las β-carbolinas también interactúan con varias moléculas relacionadas con el cáncer , como el ADN , las enzimas ( GPX4 , quinasas , etc.) y las proteínas ( ABCG2 /BRCP1, etc.), también se las analiza como posibles agentes anticancerígenos. [3]

Estudios exploratorios en humanos para el uso médico de las β-carbolinas

El extracto de la liana Banisteriopsis caapi ha sido utilizado por las tribus del Amazonas como enteógeno y fue descrito como alucinógeno a mediados del siglo XIX. [20] A principios del siglo XX, los farmacéuticos europeos identificaron la harmina como el principio activo. [21] Este descubrimiento estimuló el interés por investigar más a fondo su potencial como medicamento. Por ejemplo, Louis Lewin , un destacado farmacólogo, demostró un beneficio dramático en los deterioros neurológicos después de las inyecciones de B. caapi en pacientes con parkinsonismo postencefalítico . [20] En 1930, se acordó en general que la hipocinesia , el babeo , el estado de ánimo y, a veces, la rigidez mejoraban con el tratamiento con harmina. En total, se habían publicado 25 estudios en las décadas de 1920 y 1930 sobre pacientes con enfermedad de Parkinson y parkinsonismo postencefalítico. Los efectos farmacológicos de la harmina se han atribuido principalmente a sus propiedades inhibidoras de la monoaminooxidasa central (MAO). Estudios in vivo y en roedores han demostrado que los extractos de Banisteriopsis caapi y también de Peganum harmala conducen a la liberación de dopamina estriatal . [22] [23] [24] Además, la harmina apoya la supervivencia de las neuronas dopaminérgicas en ratones tratados con MPTP . [25] Dado que la harmina también antagoniza los receptores N -metil-d-aspartato (NMDA), [26] algunos investigadores atribuyeron especulativamente la rápida mejoría en pacientes con enfermedad de Parkinson a estos efectos antiglutamatérgicos. [20] Sin embargo, la llegada de fármacos anticolinérgicos sintéticos en ese momento condujo al abandono total de la harmina. [20]

Estructura

Las β-carbolinas pertenecen al grupo de los alcaloides indólicos y consisten en un anillo de piridina que está fusionado a un esqueleto indólico . [27] La ​​estructura de la β-carbolina es similar a la de la triptamina , con la cadena de etilamina reconectada al anillo indólico a través de un átomo de carbono adicional , para producir una estructura de tres anillos. Se cree que la biosíntesis de las β-carbolinas sigue esta ruta a partir de triptaminas análogas. [28] Son posibles diferentes niveles de saturación en el tercer anillo, que se indica aquí en la fórmula estructural coloreando los enlaces dobles opcionales en rojo y azul:

Beta-carbolinas sustituidas (fórmula estructural)
Beta-carbolinas sustituidas (fórmula estructural)

Ejemplos de β-carbolinas

A continuación se enumeran en una tabla algunas de las β-carbolinas más importantes según su estructura. Sus estructuras pueden contener los enlaces antes mencionados, marcados en rojo o azul.

Nombre cortoR1R6R7R9Estructura
β-carbolinayoyoyoyoβ-carbolina
TriptolinayoyoyoyoTriptolina
PinolinayoOCH3​yoyoPinolina
HarmanCapítulo 3yoyoyoHarman
HarminaCapítulo 3yoOCH3​yoHarmina
HarmalinaCapítulo 3yoOCH3​yoHarmalina
HarmalolCapítulo 3yoOHyoHarmalol
TetrahidroharminaCapítulo 3yoOCH3​yoTetrahidroharmina
9-Metil-β-carbolinayoyoyoCapítulo 39-Yo-BC
3-Carboxi-TetrahidrononharmanH/CH3 / COOHyoyoyo

Ocurrencia natural

Un escorpión Paruroctonus fluorescente bajo luz negra

Los alcaloides β-carbolínicos están muy extendidos en procariotas , plantas y animales . Algunas β-carbolinas, en particular las tetrahidro-β-carbolinas, pueden formarse de forma natural en plantas y en el cuerpo humano con triptófano , serotonina y triptamina como precursores .

Véase también

Referencias

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