¿Alguna vez has pensado qué hay detrás cuando el médico te manda tomar suplementos de calcio, hierro o zinc, entre otros? Hoy nos centraremos en hablar de los llamados metalofármacos.
Todos estos son iones metálicos y juegan un papel fundamental en muchísimos procesos biológicos, como por ejemplo en el transporte de la sangre, la transmisión del impulso nervioso, la construcción y el mantenimiento de los huesos y los dientes, la producción del ADN y las proteínas, el funcionamiento de los músculos y del sistema inmunológico, etc.
Los avances científicos han permitido estudiar los iones metálicos en el campo de la medicina y de la farmacología, creando un campo de conocimiento llamado: química inorgánica médica. Sin embargo, hay registros históricos del uso de estos compuestos en “pociones curativas” que datan de siglos atrás en antiguas civilizaciones como Mesopotamia, Egipto, India y China.
Actualmente, estos iones metálicos utilizados en medicina, tanto con fines diagnósticos como terapéuticos, se conocen como metalofármacos. En este artículo vamos a ver algunos ejemplos de sus aplicaciones.
¿Qué es un ión metálico?
Para empezar, tenemos que entender qué es exactamente un ión.
Un ión es una partícula constituida por un átomo que está cargado eléctricamente. Es decir, que ha ganado o ha perdido electrones, proceso que en química se conoce como ionización. Si un átomo eléctricamente neutro —como por ejemplo, el cloro (Cl)— gana electrones (partícula subatómica con carga negativa), se formará un ión cargado negativamente (Cl–), que también se conoce como anión. Por el contrario, si el átomo eléctricamente neutro —por poner otro ejemplo, el sodio (Na)— pierde electrones, entonces quedará cargado positivamente (Na+), formando así un catión.
Los átomos metálicos tienen más facilidad de perder electrones, por lo que suelen encontrarse con carga positiva. Por tanto, los iones metálicos son cationes.
Figura 1. Tabla periódica con los elementos metálicos delimitados en rojo. Fuente: imagen obtenida de Pixabay
Metalofármacos en el diagnóstico de enfermedades
Como hemos comentado, los metalofármacos son iones metálicos utilizados en medicina, tanto con fines diagnósticos como terapéuticos. El uso principal de los metalofármacos en diagnóstico clínico es como agentes de contraste en pruebas de imagen, tales como las radiografías, la resonancia magnética (RMN), la tomografía por emisión de positrones (PET) o la tomografía computarizada (TAC).
Cuando existe una lesión o anormalidad en algún tejido u órgano, sus propiedades químicas y magnéticas pueden cambiar. Debido a estos cambios, los agentes de contraste pueden unirse más o menos a una zona y mejorar así la visualización de los distintos órganos, tejidos o anomalías en pruebas de imagen.
Dependiendo del tipo de prueba se utilizan unos metalofármacos u otros y el contraste se conseguirá por un mecanismo u otro, pero todos tienen su base en las propiedades eléctricas de los iones metálicos que hemos visto en la introducción.
Por ejemplo, en las radiografías se utilizan metalofármacos de contraste que son radiopacos, es decir, que incrementan la absorción de rayos X. De esta manera, se consigue una mayor diferenciación entre los tejidos del cuerpo. Por ejemplo, un tumor, que es más denso que los tejidos blandos (sangre, piel, grasa, músculo…), se verá de color blanco en la radiografía, mientras que los tejidos blandos se verán de color gris.
Figura 2. Imagen de una resonancia magnética en el cerebro. La imagen de la izquierda (Ig. 1) se ha realizado sin utilizar ningún agente de contraste y no se observa ningún tipo de anomalía en el cerebro. La imagen de la derecha (Ig. 2) se ha realizado utilizando un agente de contraste (el gadolinio) y se puede observar una anomalía en el hemisferio izquierdo del cerebro. Fuente: Blog El Mundo Resonancia Magnética.
Algunos ejemplos de metales utilizados en compuestos que sirven como agentes de contraste para el diagnóstico de enfermedades son los que se muestran en la siguiente tabla:
Figura 3. Ejemplos de metales utilizados en agentes de contraste en diferentes tipos de pruebas de imagen para diagnóstico de enfermedades.
Metalofármacos terapéuticos
Uno de los primeros metalofármacos terapéuticos fue la Arsfenamina o Salvarsan, que era una mezcla de compuestos entre los que estaban los metales mercurio y bismuto. Salió al mercado en la década de 1910 como tratamiento contra la sífilis, pero tras la Segunda Guerra Mundial fue reemplazado por la penicilina.
A continuación, vamos a ver algunos metalofármacos terapéuticos según la enfermedad o trastornos en los que se utilizan.
Metalofármacos contra el cáncer.
El metalofármaco más importante hasta la actualidad es el anticancerígeno compuesto por el elemento platino. Actualmente, la terapia con platino se considera parte del tratamiento estándar contra muchos tipos de cáncer. Si quieres saber más sobre este fármaco puedes consultar el artículo “El Platino: un elemento de amplio espectro antitumoral” (https://www.quimicaysociedad.org/el-platino-un-elemento-de-amplio-espectro-antitumoral/).
Además de este, se han estudiado otros fármacos contra el cáncer como por ejemplo los complejos de galio, los de rutenio y los de paladio, ya aprobados en fases avanzadas de ensayos clínicos. Los más destacados serían los agentes anticancerígenos a base de rutenio, ya que tienen una gran eficacia contra la metástasis y, al igual que en el caso del platino, son potentes en diferentes tipos de tumores.
Metalofármacos antivirales.
Actualmente no hay metalofármacos aprobados para el tratamiento de enfermedades virales, pero en clínica se ha demostrado que sí existen compuestos que son efectivos contra virus. Estos compuestos son el llamado Doxovir y el tiomersal de sodio.
El tiomersal de sodio, cuyos componentes metálicos son el sodio y el mercurio, se ha utilizado como adyuvante de vacunas en la terapia antiviral (al igual que los componentes con aluminio), porque ayuda a estimular la respuesta inmunitaria pero con un excelente perfil de seguridad. Además, es importante tener en cuenta que, a pesar de contener mercurio, es una forma del mismo que no causa neurotoxicidad.
Por otro lado, los estudios in vitro han demostrado que el Doxovir, cuyo componente metálico es el cobalto, es activo contra el virus del Herpes Simple tipo 1 (causante del herpes labial) ya que previene la entrada del virus en las células.
Metalofármacos en deficiencias.
Los metales esenciales presentan un intervalo de concentración en el cual ejercen su función biológica de forma adecuada en los sistemas vivos, de modo que concentraciones inferiores o superiores originan anomalías metabólicas. Si las deficiencias son leves, pueden tratarse con suplementos dietéticos que contengan un ión metálico o una mezcla de varios, hasta que se alcancen los niveles normales. Esto es lo que suele hacerse con la deficiencia más común: la de hierro.
Figura 4. Diagrama de Bertrand para elementos esenciales. Para obtener una respuesta biológica adecuada, la dosis del elemento se tiene que encontrar en un rango óptimo de concentración. Si la concentración es más baja, se producen deficiencias, y si es más alta, se produce toxicidad.
Sin embargo, ciertas deficiencias de metales resultan de trastornos metabólicos genéticos, como es el caso de la acrodermatitis enteropática y de la enfermedad de Menkes.
La acrodermatitis enteropática es un trastorno metabólico genético que afecta a la absorción de zinc debido a un defecto en su transportador intestinal. Por tanto, el tratamiento es la suplementación de por vida con zinc.
En el caso de la enfermedad de Menkes, existe una disfunción de varias enzimas dependientes de cobre además de una deficiencia general de cobre. El tratamiento debe ser precoz (en los primeros 2-3 meses de vida) para evitar daño cerebral, y se basa en la inyección de cobre directamente en el cuerpo.
Otros ejemplos de metalofármacos.
La osteoporosis es una enfermedad caracterizada por una masa ósea baja y un deterioro del tejido óseo, lo que conduce a una mayor fragilidad ósea y, en consecuencia, a un mayor riesgo de fracturas óseas. El tratamiento de esta enfermedad crónica se basa en terapia hormonal, pero también con medicamentos a base de metales, tales como los suplementos de calcio (por ejemplo, Calcitrate) y el ranelato de estroncio.
Por último, otros ejemplos de metalofármacos utilizados para el tratamiento de enfermedades son el litio, en el tratamiento de depresión y del trastorno bipolar; la plata, como agente antimicrobiano de amplio espectro; el bismuto, como antiulceroso; el cobalto para el tratamiento de la anemia perniciosa por falta de vitamina B12; entre muchos otros.
CONCLUSIÓN
Como hemos visto, la aplicación de los iones metálicos en medicina tiene una gran importancia. Los metalofármacos en diagnóstico son esenciales para detectar de manera precoz no solo tumores, sino trastornos cardiológicos, anomalías renales o hepáticas, aterosclerosis, trastornos neurológicos e incluso infecciones, todo esto a través de imágenes del cuerpo.
Pero además de emplearse como agentes de contraste de imágenes, los metalofármacos tienen una gran utilidad en el tratamiento de diversas enfermedades y tienen funciones antimicrobianas, antivirales, antiartríticas, etc.
En definitiva, es muy importante seguir investigando e invirtiendo en el desarrollo de nuevos metalofármacos ya que tienen un gran potencial de aplicación en la clínica y pueden mejorar nuestra calidad de vida.
Este artículo ha sido redactado por el equipo de Microbacterium.es de forma exclusiva para (Foro Química y Sociedad). Artículo redactado por Ángela Marín López y editado por Cristina Zamorano.
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