Paul Ehrlich y el azul de metileno: cómo un colorante ayudó a dar forma al descubrimiento de fármacos

La contribución de Paul Ehrlich a la medicina no fue un fármaco. Fue un argumento sobre cómo observar uno.

En 1878 presentó una tesis doctoral cuya sección inicial se titulaba "La concepción química de la tinción." Su argumento era que teñir un corte de tejido y teñir un trozo de tela siguen la misma lógica. En ambos casos, el color se une porque existe una afinidad química entre el colorante y el material, no porque el tejido sea absorbente, grasoso o tenga una forma que atrape un pigmento. Ehrlich había crecido observando a su primo, el patólogo Karl Weigert, preparar cortes teñidos, y lo que captó su atención no fueron las imágenes, sino el hecho de que el colorante elegía adónde ir.

La afirmación parece modesta. No lo es. Si un colorante se une a un tejido por razones químicas, entonces el patrón de tinción es un informe sobre la química de ese tejido. Un portaobjetos teñido deja de ser una ilustración y se convierte en una medición.

Desarrolló esta idea inmediatamente. En 1880 combinó azul de metileno con fucsina ácida y denominó a la mezcla una tinción neutra, un neutralen Farbkörper, que separaba los distintos tipos de glóbulos blancos allí donde los colorantes individuales utilizados entonces no podían hacerlo. Dos años después presentó un método con violeta de metilo para teñir bacilos tuberculosos, y Koch adoptó el procedimiento en su propio trabajo.

La teoría que posteriormente dio a estas prácticas una base común es un asunto separado, y su fecha suele simplificarse. La teoría de las cadenas laterales de Ehrlich, la idea de que una sustancia actúa sobre una célula porque ambas son químicamente compatibles, pertenece a la década de 1890, no a los años de los colorantes. Lo que aportó el trabajo anterior fue la convicción precedente: la selectividad es química y, por lo tanto, la selectividad puede buscarse en lugar de encontrarse por accidente.

El experimento que convirtió el colorante en un mapa

En 1885 Ehrlich publicó una monografía sobre las necesidades de oxígeno del organismo, subtitulada un estudio coloranalítico. Su método consistía en inyectar colorantes cuyo color depende del estado de oxidación y después comparar cómo distintos órganos los reducían o conservaban. El colorante se utilizaba como un instrumento, del mismo modo que se usa un termómetro: informaba sobre condiciones dentro del tejido que no podían examinarse directamente. La propia declaración de Ehrlich sobre el objetivo era determinar, con ayuda de colorantes específicos, el poder reductor de los órganos vivos.

El resultado con azul de metileno llegó en 1886, en un artículo sobre la reacción del colorante con sustancia nerviosa viva, leído ante una sociedad médica en diciembre del año anterior. El azul de metileno se introdujo en la circulación de un animal vivo, y después se extrajeron finas láminas de tejido y se expusieron al aire para que el colorante acumulado e incoloro se oxidara nuevamente a azul y mostrara dónde se había acumulado. Las células nerviosas y las fibras nerviosas absorbieron el color, y lo hicieron de forma suficientemente selectiva como para que la técnica se convirtiera en un método estándar para mostrar tejido nervioso. El compuesto ya no era solamente una materia colorante aplicada a una sección muerta sobre una mesa. Era un marcador que se distribuía dentro de un cuerpo vivo, y esa distribución podía interpretarse.

La propiedad subyacente a ambos experimentos merece explicarse claramente, porque todo lo demás en esta historia depende de ella. El azul de metileno es reversible. Su forma reducida, leucoazul de metileno, es incolora y, al entrar en contacto con oxígeno, vuelve al catión azul. Una solución de glucosa del colorante en un frasco cerrado es incolora; abra el frasco y se vuelve azul. Se ha informado que Ehrlich demostró directamente este punto tratando secciones teñidas con cloruro férrico además de aire y observando cómo regresaba el color. Un colorante que cambia de color con el estado redox de su entorno es una sonda para ese entorno.

Por lo tanto, dos propiedades estaban una junto a la otra. Un colorante podía distinguir un tejido de otro. Y un colorante podía activarse y desactivarse mediante un cambio en el estado de oxidación.

Leído hacia atrás, la segunda propiedad es el inicio de la quimioterapia. Si un compuesto se une a un tipo de tejido y no a otro, entonces el mismo compuesto podría alcanzar un tipo de organismo y no otro. Ehrlich expresó la inferencia directamente: si un patógeno pudiera teñirse selectivamente, la tinción podría indicar un daño específico para ese patógeno. Por lo tanto, un colorante podría utilizarse como fármaco, dirigido contra un invasor en lugar del paciente.

La primera prueba en un paciente no fue para la malaria. En 1890, junto con el psiquiatra Arthur Leppmann, Ehrlich informó que el azul de metileno aliviaba el dolor en afecciones neurálgicas y reumáticas de músculos, articulaciones y tendones. Ambos discutieron si el fármaco podría actuar sobre enfermedades mentales y decidieron no probarlo. Un médico italiano, Pietro Bodoni de Génova, lo hizo de todos modos. Su artículo de 1899 lleva como título una acción sedante en diversas formas de psicosis: describió calma en catorce pacientes agitados y señaló que otros médicos de Génova ya utilizaban el colorante con el mismo propósito. La sedación no es un efecto sobre la enfermedad, y la distinción es una que esta historia sigue produciendo.

El trabajo sobre malaria llegó en 1891, con el patólogo Paul Guttmann, en el hospital Moabit de Berlín. Se administró azul de metileno a dos pacientes, y el informe apareció en la Berliner klinische Wochenschrift del 28 de septiembre de 1891. En el primer caso, el paciente tomó 0,5 g del colorante de una vez la tarde del 29 de junio; el ataque que se esperaba no llegó completamente, y la única queja registrada después fue una ligera estranguria con orina azul. Los ataques febriles desaparecieron durante los primeros días y los parásitos habían desaparecido de la sangre como máximo al octavo día. El propio resumen de los autores fue que sus expectativas se habían cumplido completamente. Dos casos sin control no constituyen una demostración. El relato completo sobre azul de metileno y malaria, incluidos los ensayos modernos, pertenece a su propia página, y la pregunta interesante aquí es más limitada: cuánto del razonamiento de Ehrlich sobrevivió al contacto con el parásito.

Dónde funcionó el razonamiento y dónde falló

No mucho del mecanismo sobrevivió, al menos no en la forma propuesta por Ehrlich. La versión ordenada, en la que un catión tricíclico plano se desliza entre los pares de bases del ADN del parásito, no se sostiene frente a Plasmodium. El azul de metileno se reduce con tanta facilidad por un glóbulo rojo infectado que nunca llega al parásito como un catión plano, y la teoría de la intercalación que encaja con los colorantes acridínicos no encaja con este.

Lo que la evidencia sí respalda es más desordenado. El azul de metileno inhibe la glutatión reductasa del parásito en concentraciones que un paciente puede alcanzar. Bloquea la conversión del hemo en hemozoína, el pigmento inerte que el parásito construye para evitar ser intoxicado por su propia digestión de hemoglobina, con una eficacia aproximadamente igual a la cloroquina y muy superior a la quinina. Su ciclo redox también genera especies reactivas de oxígeno en una célula que ya las produce. Cuál de estos mecanismos es el verdadero, o si todos contribuyen, aún no está resuelto.

Existe una complicación adicional, y debería influir en cómo se lee cualquier afirmación histórica sobre este compuesto. El azul de metileno comercial de esa época no era una sola sustancia. Las muestras contenían azul de metileno B, el congénere monodesmetilado, y las soluciones antiguas acumulaban más cantidad. El azul de metileno B es un colorante metacromático con diferentes objetivos: tiñe el ADN de doble cadena de azul intenso y el ARN de verde. Una mezcla de dos colorantes con destinos diferentes, en proporciones que nadie registró, no puede respaldar una afirmación clara sobre lo que hacía el azul de metileno contenido en ella.

El colorante nunca desplazó a la quinina. El método sí tuvo mayor impacto. El alumno de Ehrlich Wilhelm Roehl, trabajando para la combinación de colorantes y fármacos IG Farben, continuó impulsando derivados de colorantes como medicamentos tropicales y proporcionó la herramienta que faltaba: el canario, infectado con una malaria aviar, como prueba rutinaria para compuestos candidatos. Werner Schulemann modificó después la cadena lateral, y la sal fenotiazinio resultante curó la infección experimental. Aun así, seguía volviendo azules a los pacientes.

El resultado duradero no fue ni el colorante ni el sistema de anillos, sino la cadena lateral. Añadir un grupo dialquilaminoalquilamino cambió el comportamiento de la molécula, y el fragmento sobrevivió a todos los rediseños posteriores. Mantenga ese grupo y cambie el anillo fenotiazinio por una acridina, y el resultado es quinacrina. Sustitúyalo por una quinolina, y el resultado es cloroquina. Pamaquina, primaquina y amodiaquina, todas todavía en el catálogo de antipalúdicos, contienen el mismo grupo. El compuesto que fracasó como tratamiento proporcionó la pieza que tuvo éxito.

La conexión con los antipsicóticos pasa por el anillo, no por el fármaco. La elucidación de la estructura del azul de metileno fue lo que llevó a Heinrich August Bernthsen al núcleo de fenotiazina en 1883, y esa estructura base, sustituida de diferentes formas, es sobre la que trabajaban los químicos de Rhône-Poulenc en la década de 1940 mientras buscaban antihistamínicos. Uno de esos compuestos fue sintetizado alrededor de finales de 1950 y probado por el cirujano Henri Laborit, quien observó que dejaba a los pacientes tranquilos e indiferentes. Su primer uso psiquiátrico publicado, en un paciente con manía, llegó en enero de 1952. El primer antipsicótico no es tanto un descendiente del antipalúdico de Ehrlich como un pariente lejano del colorante con el que comenzó.

Tres hábitos de este episodio que vale la pena conservar

1. "Primer fármaco sintético utilizado en medicina" describe una categoría, y las condiciones son más amplias de lo que sugiere la frase. La frase se ha convertido en habitual; una revisión muy citada de Schirmer y colegas en Neurobiology of Aging denomina al azul de metileno el primer fármaco totalmente sintético utilizado en medicina. El hidrato de cloral se introdujo como sedante sintético en 1869, más de veinte años antes. El propio artículo de 1891 proporciona parte de la respuesta, porque sus autores mencionan los antipiréticos sintéticos que ya habían fracasado contra la malaria, entre ellos quinolina, antipirina y antifebrina. El propio compuesto arsenical de Ehrlich para la sífilis llegó todavía más tarde. La versión defendible de la afirmación trata sobre el método más que sobre la prioridad: el azul de metileno está entre los primeros compuestos sintéticos elegidos para actuar contra un organismo específico basándose en una teoría química de selectividad.
2. La distribución selectiva no es un beneficio selectivo. El resultado de Ehrlich de 1886 fue que el colorante llega al tejido nervioso. Dónde llega un compuesto y qué hace al llegar son dos mediciones diferentes, y la primera es mucho más fácil de realizar. Esa brecha es donde han vivido la mayoría de las afirmaciones sobre el azul de metileno y el cerebro desde entonces.
3. La pureza pertenece a la evidencia, no al marketing. El registro histórico es ambiguo precisamente por esta razón. Pequeñas diferencias estructurales cambian dónde llega este compuesto, por lo que un certificado de análisis debe estar vinculado a un lote específico en lugar de presentarse como una declaración de que un producto ha sido probado. Un vendedor que afirma cumplir con la monografía farmacopéica mientras analiza únicamente metales pesados está afirmando más de lo que respalda el informe. Blupreme obtiene azul de metileno de un fabricante farmacéutico y prueba la especificación completa establecida por la monografía: identidad, pureza, impurezas orgánicas, disolventes residuales, impurezas elementales, residuo de ignición, límites microbianos y endotoxinas bacterianas. El informe se publica junto al producto, y la página de azul de metileno grado USP explica esos límites y por qué el resultado de azure B es el primero que se debe revisar.

Una cronología de fuentes fechadas