La kava (Piper methysticum) también conocida como kava kava o kawa kawa es una planta nativa de la Polinesia que se ha usado para preparar una bebida calmante del mismo nombre que se utilizaba en rituales culturales y religiosos durante miles de años.
La tradición de cultivar kava y beberla en reuniones importantes es una piedra angular de la cultura de la Polinesia. Se utiliza en Hawai, Vanuatu, Melanesia y algunas partes de Micronesia por sus efectos sedantes.
Es compartida en gran parte de la Polinesia aunque las costumbres específicas y las variedades de kava varían de una isla a otra.
Un interés creciente
En las últimas décadas, la kava ha estado ganando interés fuera de las islas por sus propiedades de alivio del dolor y contra la ansiedad como una alternativa potencialmente atractiva a los medicamentos como los opioides y las benzodiacepinas. Las kavalactonas, las moléculas de interés medicinal en la kava, utilizan mecanismos diferentes para actuar sobre el sistema nervioso central que parecen no ser adictivos.
Una revisión sistemática de Cochrane ha concluido que tiene más efecto que el placebo en el tratamiento de la ansiedad a corto plazo.
Los bares de kava han estado surgiendo en los Estados Unidos, los suplementos de kava y los tés que llenan los estantes de tiendas como Walmart, y las figuras deportivas que necesitan alivio para el dolor están promocionando sus beneficios.
El uso creciente sugiere que puede haber un gran mercado para las terapias médicas basadas en la kavalactona pero hay obstáculos para su desarrollo, el más importante, las dificultades de cultivo fuera de los trópicos.
¿Cómo es la kava?
Es un arbusto perenne de sotobosque que puede llegar a alcanzar los 3 metros de altura con tallos gruesos y suculentos. Las hojas son grandes llegando a alcanzar los 20 cm de longitud. Su forma es cordiforme acabando en punta.
Las inflorescencias son pequeñas espigas axilares, con flores estériles por lo que se propaga por reproducción asexual de las plantas: división del rizoma y echando zarcillos.
El sustrato debe ser un suelo suelto que esté bien drenado, en zonas de precipitaciones abundantes (más de 2000 mm/año) con temperaturas entre 21 y 35ºC y humedad relativa del 70 al 100%. No debe recibir demasiada luz solar, sobre todo cuando en las primeras etapas de su crecimiento. Su cultivo por tanto no es fácil.
La kava tarda años en alcanzar la madurez y, dado que ya no produce semillas, puede dificultar que los investigadores obtengan una cantidad suficientemente grande de kavalactona para investigaciones o ensayos clínicos.
¿Cómo se toma la kava?
La kava se toma en una bebida preparada a partir de la fermentación de su rizoma. Éste debe lavarse muy bien para a continuación se fermenta en agua caliente dando lugar a una bebida de color chocolate con sabor amargo.
Dado que tienen propiedades reales sedantes es recomendable utilizarla bajo la supervisión médica ya que según la patología puede estar recomendada o no. Además, se piensa que puede tener efecto hepatotóxico ya que algunos estudios han sugerido este punto.
Sin embargo, las críticas a éstos muestran que la muestra escogida estaba compuesta con personas que tenían cuadro de consumo de alcohol y otras personas con consumo de medicamentos ya hepatotóxicos. Además, como es habitual conviene que embarazadas o niños lo tomen por sus posibles efectos adversos.
La producción de kavalactona de forma sintética
Debido a las peculiares características de su hábitat, el cultivo de la kava es difícil aunque muy deseable por las propiedades calmantes y sedantes que posee.
Una investigación del Instituto Whitehead y del profesor asociado del MIT, Jing-Ke Weng y el investigador post doctoral Tomáš Pluskal publicada en Nature Plants da con la forma de solucionar este problema. Han sido capaces de crear variantes de la kavalactona que no se encuentran en la naturaleza que pueden ser más efectivas o seguras médicamente.
Los investigadores descubrieron los genes que hay detrás de la kavalactona, tras lo que los clonaron y los insertaron en especies como levaduras y bacterias que crecen rápidamente y son más fáciles de mantener en un rango variable de ambientes más amplios que los de una planta tropical. Los microbios se convierten así en una fábrica industrial del compuesto de la kava.
Identificando cómo se sintetizan las kavalactonas
Hasta llegar a este punto, primero había que identificar cómo la kava produce las kavalactonas. En este caso, no había un gen directo si no que estos metabolitos tan complejos se crean a través de una serie de pasos que utilizan moléculas intermediarias. Y este era el punto más complicado.
Las células pueden combinar estos intermediarios, cortar partes de ellos y agregarles otros para crear la molécula final. La mayoría de estos pasos se realizan con la ayuda de enzimas. Para recrear esta producción de kavalactona, los investigadores tuvieron que identificar la ruta completa que usan las kavas para sintetizarla, incluidos los genes de todas las enzimas involucradas.
Una característica particular de la kava es que su genoma es muy grande, tiene 130 cromosomas en comparación con los 46 de los seres humanos. Utilizar la secuenciación genética para identificar los enzimas es muy difícil.
Lo que hicieron fue utilizar otros métodos, incluyendo la secuenciación del ARN para identificar los genes que se expresaban y la ruta biosintética para las kavalactonas.
Un buen punto de partida
Weng y Pluskal tuvieron su parte de suerte que se convirtió en un buen punto de partida: reconocieron que las kavalactonas tenían un esqueleto estructural similar al de las chalconas, metabolitos compartidos por todas las plantas terrestres.
A raíz de esto plantearon la hipótesis de que una de las enzimas involucradas en la producción de kavalactonas debe estar relacionada con la enzima involucrada en la producción de chalconas, la chalcona sintasa (CHS).
Buscaron genes que codifican enzimas similares y encontraron dos sintasas que habían evolucionado a partir de un gen CHS más antiguo. Estas sintasas, que llaman PmSPS1 y PmSPS2, ayudan a dar forma al andamiaje básico de las moléculas de kavalactonas.
Después, con algunas pruebas y errores, Pluskal encontró los genes que codifican varias enzimas adaptativas que se modifican y se agregan a la columna vertebral de las moléculas para crear una variedad de kavalactonas específicas.
Para probar que había identificado las enzimas correctas, Pluskal clonó los genes relevantes y confirmó que las enzimas que codifican producían las moléculas esperadas. El equipo también identificó enzimas clave en la ruta biosintética de flavokavinas, moléculas de la kava que están relacionadas estructuralmente con las kavalactonas y se ha demostrado en estudios que tienen propiedades contra el cáncer.
Fabricando kavalactonas
Una vez los investigadores tenían los genes de la kavalactona, los insertaron en bacterias y levaduras para empezar a producir las moléculas. Esta para su modelo de biofábrica microbiana demostró que usar microbios podría proporcionar una producción más eficiente y escalable para las kavalactonas. Posiblemente también, más sostenible.
Este modelo permitió también producir nuevas moléculas modificadas combinando los genes de la kava con otros genes para que los microorganismos produjeran kavalactonas modificadas. Esto podría permitir a los investigadores optimizar las moléculas para eficiencia y seguridad para terapias médicas.
Weng, explica que «hay una necesidad urgente para terapias que traten desórdenes mentales y por opciones más seguras para aliviar el dolor. Nuestro modelo elimina mucho de los cuellos de botella en el desarrollo de medicamentos basados en plantas, incrementando el acceso a moléculas naturales medicinales y permitiendo modificarlas para crear nuevas moléculas».
La kava es sólo una de las muchas plantas en el mundo que contienen moléculas que pueden tener valor medicinal. Los investigadores esperan que su modelo, combinando el uso del descubrimiento de medicamentos procedentes de plantas en la medicina tradicional, la genómica, la biología sintética y la producción de microbios, podrían ser utilizados para aprovechar la gran diversidad de la química vegetal alrededor del mundo para ayudar a los pacientes que lo necesitan.
