Chiara Carazzone

Los anfibios exhiben una alta diversidad de compuestos naturales. Aminas biogénicas, péptidos, proteínas, bufadienolidas y más de 900 alcaloides han sido hallados en la piel de distintas especies. Estos alcaloides son de tipo lipofílico, hidrofílico o derivados de aminas biogénicas. La familia Dendrobatidae, exclusiva de la región del neotrópico, es el grupo de anfibios con mayor abundancia de alcaloides. Más de 523 de ellos son lipofílicos y tres son hidrofílicos. Los lipofílicos están presentes en la mayoría de las especies de la familia, mientras que los hidrofílicos únicamente se han encontrado en dos especies del género Colostethus. En la familia Bufonidae, se ha encontrado una menor diversidad de alcaloides, siendo la mayoría de ellos derivados de aminas biogénicas como la bufotenina, presentes en especies de América, Europa y Africa. Los compuestos de mayor toxicidad en bufónidos son esteroides cardiotóxicos como bufogeninas y bufotoxinas, pero los alcaloides también presentan una función defensiva. El género Melanophryniscus es el único de la familia Bufonidae en el que se ha reportado la presencia de alcaloides lipofílicos y alcaloides derivados de amigas biogénicas de forma simultánea. Relativamente pocos estudios han analizado la variación inter-individual en los perfiles de alcaloides de especies de las familias Dendrobatidae y Bufonidae. La mayoría de las investigaciones emplean mezclas de pieles de decenas o incluso miles de individuos, cuando caracterizan su composición química, para garantizar su detectabilidad mediante diferentes técnicas analíticas. Los estudios hechos con especímenes individuales han mostrado que a gran escala la distancia geográfica suele asociarse con la similaridad en los perfiles de alcaloides, incluso en otras familias, como la Mantellidae. Sin embargo, no existe una tendencia generalizable. Pues, aunque dos especies diferentes que coexisten en un mismo hábitat compartan algunos alcaloides, como ocurre con Oophaga pumilio y O. granulifera, o con Mantella baroni y M. madagascariensis, el perfil multivariado de cada especie sigue siendo diferenciable del de otra especie. La similaridad/disimilaridad del perfil probablemente depende mucho de las especies que se estén comparando, el hábitat y las presiones de selección. De esta forma, la existencia de esta variación no debería ser ignorada y siempre que se requiera hacer comparaciones que involucren las defensas químicas de las especies que poseen alcaloides debe hacerse un esfuerzo por reducir la escala de análisis hasta especímenes individuales. Hoy en día, gracias a la existencia de técnicas analíticas cada vez más sensibles, se puede reducir la unidad de análisis a categorías inferiores al individuo, como órganos, tejidos e incluso células. Solo que estas técnicas han sido ampliamente usadas para el análisis de plantas, bacterias o humanos, y menos empleadas para el análisis de metabolitos de anfibios.De esta forma, con el objetivo de comprender cual es la composición química de la piel de anfibios de las familias Dendrobatidae y Bufonidae, y estimar la toxicidad de estos compuestos, se requiere estudiar la variación en los perfiles empleando distintas aproximaciones en las cuales los individuos o escalas incluso inferiores (órgano, tejido, célula) sean las unidades de análisis. El estudio de la composición química desde esta perspectiva permitirá que en el futuro se comprendan mejor los mecanismos metabólicos asociados con la ingesta, digestión, transporte y acumulación de compuestos tóxicos en este tipo de organismos o de otro tipo de moléculas tóxicas.

Los anfibios exhiben una alta diversidad de compuestos naturales. Aminas biogénicas, péptidos, proteínas, bufadienolidas y más de 900 alcaloides han sido hallados en la piel de distintas especies. Estos alcaloides son de tipo lipofílico, hidrofílico o derivados de aminas biogénicas. La familia Dendrobatidae, exclusiva de la región del neotrópico, es el grupo de anfibios con mayor abundancia de alcaloides. Más de 523 de ellos son lipofílicos y tres son hidrofílicos. Los lipofílicos están presentes en la mayoría de las especies de la familia, mientras que los hidrofílicos únicamente se han encontrado en dos especies del género Colostethus. En la familia Bufonidae, se ha encontrado una menor diversidad de alcaloides, siendo la mayoría de ellos derivados de aminas biogénicas como la bufotenina, presentes en especies de América, Europa y Africa. Los compuestos de mayor toxicidad en bufónidos son esteroides cardiotóxicos como bufogeninas y bufotoxinas, pero los alcaloides también presentan una función defensiva. El género Melanophryniscus es el único de la familia Bufonidae en el que se ha reportado la presencia de alcaloides lipofílicos y alcaloides derivados de amigas biogénicas de forma simultánea. Relativamente pocos estudios han analizado la variación inter-individual en los perfiles de alcaloides de especies de las familias Dendrobatidae y Bufonidae. La mayoría de las investigaciones emplean mezclas de pieles de decenas o incluso miles de individuos, cuando caracterizan su composición química, para garantizar su detectabilidad mediante diferentes técnicas analíticas. Los estudios hechos con especímenes individuales han mostrado que a gran escala la distancia geográfica suele asociarse con la similaridad en los perfiles de alcaloides, incluso en otras familias, como la Mantellidae. Sin embargo, no existe una tendencia generalizable. Pues, aunque dos especies diferentes que coexisten en un mismo hábitat compartan algunos alcaloides, como ocurre con Oophaga pumilio y O. granulifera, o con Mantella baroni y M. madagascariensis, el perfil multivariado de cada especie sigue siendo diferenciable del de otra especie. La similaridad/disimilaridad del perfil probablemente depende mucho de las especies que se estén comparando, el hábitat y las presiones de selección. De esta forma, la existencia de esta variación no debería ser ignorada y siempre que se requiera hacer comparaciones que involucren las defensas químicas de las especies que poseen alcaloides debe hacerse un esfuerzo por reducir la escala de análisis hasta especímenes individuales. Hoy en día, gracias a la existencia de técnicas analíticas cada vez más sensibles, se puede reducir la unidad de análisis a categorías inferiores al individuo, como órganos, tejidos e incluso células. Solo que estas técnicas han sido ampliamente usadas para el análisis de plantas, bacterias o humanos, y menos empleadas para el análisis de metabolitos de anfibios.De esta forma, con el objetivo de comprender cual es la composición química de la piel de anfibios de las familias Dendrobatidae y Bufonidae, y estimar la toxicidad de estos compuestos, se requiere estudiar la variación en los perfiles empleando distintas aproximaciones en las cuales los individuos o escalas incluso inferiores (órgano, tejido, célula) sean las unidades de análisis. El estudio de la composición química desde esta perspectiva permitirá que en el futuro se comprendan mejor los mecanismos metabólicos asociados con la ingesta, digestión, transporte y acumulación de compuestos tóxicos en este tipo de organismos o de otro tipo de moléculas tóxicas.

La familia Dendrobatidae, que posee distribución Neotropical, es una de las fuentes más diversas de compuestos naturales que existen. La mayoría de estos compuestos son alcaloides lipofílicos, hidrofílicos o derivados de aminas biogénicas. Sin embargo, la mayoría de los estudios de caracterización de toxinas en esta familia se ha restringido a especies de colores llamativos, y existe un amplio desconocimiento sobre las defensas químicas de los géneros menos coloridos. Colostethus imbricolus, una de las 22 especies de ranas que componen actualmente el género Colostethus, es un buen modelo para comenzar el estudio de los perfiles de alcaloides en ranas “menos coloridas” debido que análisis preliminares en bioensayos con ratones han demostrado la presencia de alcaloides tóxicos/dañinos en la piel que provocan parálisis por más de 25 minutos. Con el objetivo de caracterizar la(s) defensa(s) químicas en esta especie se debe orientar la investigación a rastrear alcaloides lipofílicos e hidrofílicos. Los alcaloides lipofílicos serán rastreados porque es el tipo más común en la familia Dendrobatidae y los hidrofílicos porque dos de las especies del mismo genero, Colostethus panamensis y C. ucumari, presentan este tipo de alcaloides. El objetivo de este proyecto, se enfoca en identificar y cuantificar el(los) alcaloides responsables de la parálisis observada en los ratones y determinar como varia su concentración entre individuos. Para responder esta pregunta se realizaran análisis de GC-MS para los alcaloides lipofílicos y HPLC-ESI-MS/MS, para los hidrofílicos. Los resultados de esta investigación serán el primer paso en la creación de una línea de investigación orientada a analizar las toxinas de ranas venenosas en la Universidad de los Andes y será de gran importancia para ampliar la comprensión de la evolución de la toxicidad en la familia Dendrobatidae.