Microhongos, fuente potencial de moléculas antidiabéticas

Como el hongo Penicillium (especie P. chrysogenum) que permitió el descubrimiento de la penicilina, otros microorganismos fúngicos producen moléculas con potencial farmacológico, como las descubiertas en la UNAM por el doctor José Alberto Rivera Chávez para diabetes e infecciones bacterianas multirresistentes.

Por su diversidad, su potencial realmente es enorme. Tan solo entre 1981 y 2019 se aprobaron aproximadamente mil 800 fármacos. De estos, el 50% son compuestos derivados de alguna fuente natural. Y de ese 50%, 25% provienen de hongos microscópicos y de bacterias.

Pese a su gran potencial como fuente de moléculas para el desarrollo de fármacos con aplicación en la terapia de cáncer, diabetes, infecciones bacterianas y virales, se conoce muy poco de los microorganismos fúngicos, advierte el investigador del Instituto de Química.

Existen en la Tierra 3.8 millones de especies: taxonómicamente se han estudiado cerca de 200 mil y con un enfoque químico o de bioprospección, alrededor de diez mil.

En México, su estudio químico no rebasa las mil especies. En el país, tan solo cinco o seis grupos de investigación se dedican al estudio de la química, bioquímica y farmacología de moléculas producidas por microhongos.

Ascomicetos en condiciones extremas

Un grupo del IQUNAM, lidereado por el doctor Rivera Chávez, estudia microhongos que habitan en humedales o manglares, hormigueros y en zonas con condiciones extremas.

Humedales y manglares. Porque al estar expuestos a dos microambientes distintos (agua dulce y salada del mar), desarrollan capacidades para adaptarse a condiciones cambiantes extremas, las cuales se ven reflejadas en la diversidad química de las moléculas que producen.

Hormigueros. Porque en esos nichos donde convergen diferentes micro hábitats (hojas, heces, animales muertos y otros sustratos acarreados por las hormigas), los microhongos, para adaptarse y sobrevivir, desarrollan moléculas con actividad antibiótica con la finalidad de eliminar a los microorganismos con los que compiten.

Zonas poco perturbadas. Porque son áreas cercanas a urbes donde los microhongos se han adaptado a los contaminantes (CO2, partículas suspendidas, lluvia ácida como en la CDMX). Adaptación que para sobrevivir, les llevó a producir moléculas con estructuras químicas sin precedentes en la naturaleza.

Rivera y sus colaboradores han explorado y colectado ascomicetos en manglares y humedales de Tamiahua, El Ídolo y Zontecomapan, Veracruz, así como en el Pacífico centro (costas de Guerrero y Oaxaca); en regiones áridas de SLP e Hidalgo (Valle del Mezquital) y en zonas poco perturbadas como la Sierra de Guadalupe en la Ciudad de México.

Prototipos estructurales

En casi dos años, el grupo del IQUNAM ha estudiado 25 microorganismos fúngicos (géneros Asperguillus, Penicillium, Paecilomyces y Pestalotiopsis) y han encontrado algunas moléculas con potencial para el tratamiento de Diabetes Mellitus II.

Son moléculas que se unen de manera específica a una de las principales proteínas involucradas en la regulación de los niveles de glucosa en la sangre. Estas proteínas quitan un grupo fosfato de los receptores de insulina, con lo que inactivan la cascada de señalización para la expresión de receptores de la glucosa en las células.

Las moléculas descubiertas por Rivera Cávez extienden el tiempo de expresión de los receptores de la glucosa y aumentan significativamente la captación de esta molécula.

—¿Cómo se manifiesta este efecto en la sintomatología del diabético?

Además de que se reflejaría en una reducción considerable de los niveles de glucosa en sangre, reduciría la alta ingesta de alimentos, ya que nuestras moléculas también actúan sobre una vía de señalización que regula el apetito. Así que también podrían contribuir a una disminución de la obesidad, uno de los principales factores de riesgo para el desarrollo de diabetes.

En la Sierra de Guadalupe encontramos una molécula nunca antes descrita, con una estructura carbonada sin precedentes y con actividad moderada como inhibidor de las enzimas alfa glucosidasas, un grupo de proteínas involucradas también en la regulación de los niveles de glucosa en los diabéticos.

Por su potencial comprobado, las moléculas descubiertas por Rivera Chávez y colaboradores son prototipos estructurales que podrían ser una alternativa para el desarrollo de fármacos útiles para tratar la diabetes.

Adicionalmente, a partir de hongos microscópicos también han encontrado moléculas con actividad antibiótica contra bacterias multirresistentes aisladas de muestras intrahospitalarias.

Son moléculas capaces de inhibir el crecimiento de esos patógenos y podrían ser candidatas para el desarrollo de algún fármaco con aplicación en el tratamiento de infecciones causadas por bacterias multirresistentes.

Falta más validación en pez cebra

Rivera y colaboradores exploran la diversidad química que producen los ascomicetos, principalmente de los géneros Asperguillus, Penicillium y Pestalotiopsis.

Sus resultados son producto de ensayos antibacterianos y de evaluaciones in vitro de moléculas inhibidoras de las enzimas alfa glucosidasas y de la proteína que regula la defosforilación en el receptor de insulina. Algunos inhibidores también con potencial antidiabético se prueban en un modelo in vivo de pez cebra, que —aclara Rivera— aún falta validarlo al 100 por ciento para tener resultados más confiables.

El siguiente paso es corroborar los resultados en ensayos de organismos superiores (ratones, ratas), así como determinar, mediante pruebas de toxicidad y eficacia, que las moléculas inhibidoras son seguras y no causarán efectos secundarios al administrarlas en humanos.

Finalmente, el doctor José Alberto Rivera Chávez, con apenas dos años en el IQUNAM, considera relevante las contribuciones sobre el conocimiento de la diversidad química y biológica de microorganismos fúngicos de México, ya que se cuenta con “moléculas candidatas” para el desarrollo de algún fármaco, ya sea para diabetes mellitus o infecciones bacterianas causadas por microorganismos multirresistentes.

Hongos microscópicos

Proteína que regula la defosforilación del receptor de inulina (Proteína tirosina fosfatasa 1B -PTP1B-).