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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Facultad De Estudios Superiores Zaragoza Efecto antimicrobiano y tóxico del extracto de Achillea millefolium L. T E S I S Que para obtener el titulo de B I Ó L O G A Presenta: Zepeda Avila Goretti Directora de tesis: M. en C. María De Jesús Sánchez Colín México D.F Marzo 2012 http://132.248.60.110:8081/fesz_website_2011/wp-content/logos/logo_fesz_color.jpg UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI Me quedo con la dicha de haber conocido, a la mujer, a la maestra, a la amiga, gracias por tu humildad, te vamos a extrañar, te quiero mamá chuy… En memoria a María de Jesús Sánchez Colín… Mamá chuy Maestra, es para ti este pequeño obsequio, lo traigo desde el fondo de mi alma repleto de cariño y de respeto. Encierro en él lo que no lleva el viento, pues con llaves de oro he guardado para ti un minúsculo tesoro: el más puro sentimiento y una palabra que extenderse quiere para llevarte mi agradecimiento. Quiero que sepas que aunque un día te marchaste, no olvidaré lo que sembraste en mí y al recordarte, caerá de mis ojos una lágrima inundada de luz y de cariño. Gracias querida maestra por ser el artesano de mis conocimientos, por tu paciencia y esmero, por el tiempo en un aula, esa aula donde tú moldeaste mi conocimiento donde seré el profesionista del mañana. Tiembla hoy mi voz, porque se siente humilde para poder decirte estas frases, siento que es poco todo lo que expreso, ¡no alcanzan las palabras todavía! y entonces ¡oh maestra, que guiaste con tu luz el paso nuevo, te dejo en esta estrofa tan sencilla, lo indecible, lo mucho que te debo… http://espacioliterario.obolog.com/poemas-maestro-15-mayo-252628 FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI =DEDICATORIA= Para mis padres por su interminable apoyo en todo momento, gracias por que con ustedes construí el sueño de mi vida, por sus enseñanzas, consejos, sabiduría para guiarme y por su eterna paciencia y perdón ante mis constantes errores. A mis hermanas Jadsili y Dennis por que siempre han estado a mi lado ayudándome a seguir adelante y no darme por vencida, gracias por que el estar a su lado hace que todo valga la pena. Para mis amigos que son las personas que han estado más cerca de mí en estos años de universidad impidiendo que me sienta sola en los momentos de tristeza, apoyándome y regañándome cuando era necesario y haciendo pasar momentos inolvidables en mi vida, pero sobre todo haciéndome sentir que la escuela es una doble moneda en la que no solo te juegas tu vida como profesionista, si no también tu formación como persona. Gracias por que ustedes llegaron para quedarse... =Rugby= Para mis abuelita Teodora por forjar mis primeros pasos y hacerme crecer como mujer, enseñándome que para triunfar se necesita empezar desde abajo y valorar lo poco o mucho que tengo. A mi abue Emma que aunque ya no está presente en cuerpo sigue presente en mi alma, lo prometido fue deuda termine mis estudios como te lo prometí, tomando en cuenta todos tus consejos, este reto superado va dedicado a ti. FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI =AGRADECIMIENTOS= Gracias a Dios por permitirme llegar tan lejos… A mi maestra María De Jesús Sánchez Colín por ayudarme a desarrollar mis cualidades y no simplemente mis capacidades, gracias por el apoyo brindado y por enseñarme con el ejemplo que… antes de ser un buen estudiante, debo ser un buen ser humano… Al profesor Armando Cervantes Sandoval por enseñarme cómo aprender y no qué aprender; enseñarme a pensar y no tan sólo qué debo pensar, por ayudarme a entender que debo desarrollar mi inteligencia y no simplemente mi memoria. FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI ÍNDICE GENERAL RESUMEN 1. INTRODUCCIÓN 1 1.1 JUSTIFICACIÓN 2 2. MARCO TEÓRICO 3 2.1 IMPORTANCIA DE LAS PLANTAS MEDICINALES. 3 2.2 POR QUÉ CURAN LAS PLANTAS 4 2.3 CONSIDERACIONES EN LA RECOLECTA DE LA PLANTA 8 2.4 SECADO Y CONSERVACIÓN 8 2.5 TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN 9 o 2.5.1 Extracción mecánica 9 o 2.5.2 Extracción con gases en condiciones supercríticas 9 o 2.5.3 Extracción con disolventes 9 o 2.5.4 Extracción discontinua o simultánea 10 2.6 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO DEL EXTRACTO 11 o 2.5.1 Espectroscopia de Infrarrojo 11 2.7 TOXICIDAD 11 o 2.7.1 Toxicidad aguda 12 2.8 PRUEBAS DE SENSIBILIDAD ANTIMICROBIANA 12 2.9 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE MICROORGANISMOS 13 o 2.9.1 Candida albicans 13 o 2.9.2 Candida stellatoidea 13 o 2.9.3 Cryptococcus neoformans 13 o 2.9.4 Escherichia coli 14 o 2.9.5 Bacillus subtilis 14 o 2.9.6 Streptococcus β hemolitico 14 o 2.9.7 klebsiella pneumoniae 14 o 2.9.8 Shigella flexneri15 o 2.9.9 Staphylococcus aureus 15 o 2.9.10 Corinobacterium xerosis 15 o 2.9. 11 Enterococcus faecalis 15 o 2.9.12 Salmonella typhi 15 FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI 3. ESPECIE ESTUDIADA Achillea millefolium L. 16 3.1 Nombres relacionados 16 3.2 Hábitat 17 3.3 Distribución altitudinal 17 3.4 Historia 17 3.5 Principios activos 18 3.6 Usos medicinales 18 4. ZONA DE MUESTREO 20 4.1 Parque Nacional Iztlacihuatl –Popocatepetl. 20 4.2 Vegetación 21 4.3 Clima 21 4.4 Tipos de suelo 21 5. HIPÓTESIS 23 6. OBJETIVOS 24 6.1 General 24 6.2 Particulares 24 7. MATERIAL Y MÉTODOS 25 7.1 FASE DE GABINETE 25 7.2 FASE DE CAMPO 25 o 7.2.1 Muestreo de Achillea millefollium L. 25 o 7.2.2 Muestreo del suelo 25 7.3 FASE DE LABORATORIO 26 o 7.3.1 Suelo 26 o 7.3.2 Obtención del extracto vegetativo 26 o 7.3.3 Preparación de los sensidiscos 27 o 7.3.4 Cepas utilizadas 27 o 7.3.5 Estandarización del inoculo microbiológico 27 o 7.3.6 Pruebas de sensibilidad 28 o 7.3.7 Análisis Estadístico 29 o 7.3.8 Pruebas de toxicidad 29 o 7.3.9 Espectroscopia de Infrarrojo 30 8. ANÁLISIS DE RESULTADOS 31 8.1 Rendimiento del peso seco de los extractos 31 8.2 Pruebas de sensibilidad antifúngicas y antibacterianas. 31 FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI 8.3 Análisis de los resultados de los antibiogramas de los extractos vegetales. 33 8.4 Análisis de toxicidad con Artemia salina Leach. 44 8.5 Resultados de la espectrofotometría 45 o 8.5. 1. Espectro del extracto de la inflorescencia 45 o 8.5.2. Espectro del extracto de tallo 46 o 8.5.3. Espectro del extracto de hoja 47 o 8.5.4. Espectro del extracto de raíz 48 8.6 Análisis de suelo 49 9. CONCLUSIONES 51 10. LITERATURA CITADA 52 11. APÉNDICE 61 FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA PAGINAS 1 Planta de estudio Achillea millefolium L. 16 2 Ubicación de la zona de muestreo. 20 3 Efecto del extracto de flor de Achillea millefolium L. sobre el cultivo de Bacillus subtilis. 34 4 Efecto del extracto de flor de Achillea millefolium L. sobre el cultivo de Staphylococcus aureus. 35 5 Efecto del extracto de flor de Achillea millefolium L. sobre el cultivo de Enterococcus faecalis. 37 6 Efecto del extracto de hoja de Achillea millefolium L. sobre el cultivo de Staphylococcus aureus. 38 7 Efecto del extracto de hoja de Achillea millefolium L. sobre el cultivo de Enterococcus faecalis. 40 8 Efecto del extracto de tallo de Achillea millefolium L. sobre el cultivo de Enterococcus faecalis. 41 9 Efecto del extracto de tallo de Achillea millefolium L. sobre el cultivo de Staphylococcus aureus. 42 10 Espectro de infrarrojo para el extracto etanolico de la inflorescencia de Achillea millefolium L. 4511 Espectro de infrarrojo para el extracto etanolico de tallo de Achillea millefolium L. 46 12 Espectro de infrarrojo para el extracto etanolico de hoja de Achillea millefolium L. 47 13 Espectro de infrarrojo para el extracto etanolico de raíz de Achillea millefolium L. 48 FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI ÍNDICE DE CUADROS CUADRO PAGINAS 1 Escala de McFarland. 28 2 Rendimiento del peso seco de Achillea millefolium L. 31 3 Bacterias y hongos que presentan inhibición frente a los extractos de flor, hoja, tallo y raíz de Achillea millefolium L. 32 4 Toxicidad de la CMI del extracto de flor, tallo, hoja y raíz frente Artemia salina Lench. 44 5 Análisis físico y químico del suelo de los sitios de muestreo donde crece Achullea millefolium L. 50 FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI ÍNDICE DE GRÁFICAS GRÁFICA PAGINAS 1 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de flor de Achillea millefolium frente a Bacillus subtilis. 33 2 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de flor de Achillea millefolium frente a Staphylococcus aureus. 34 3 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de flor de Achillea millefolium frente a Corinobacterium xerosis. 35 4 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de flor de Achillea millefolium frente a Enterococcus faecalis. 36 5 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de flor de Achillea millefolium frente a Streptococcus β-hemolítico. 37 6 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de hoja de Achillea millefolium frente a Staphylococcus aureus. 38 7 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de hoja de Achillea millefolium frente a Streptococcus β-hemolítico. 39 8 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de hoja de Achillea millefolium frente a Enterococcus faecalis. 40 9 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de tallo de Achillea millefolium frente a Enterococcus faecalis. 41 10 Diagrama de cajas del tamaño de los halos de inhibición en las diferentes concentraciones del extracto de tallo de Achillea millefolium frente a Staphylococcus aureus. 42 11 Interacción de las estructuras de Achillea millefolium contra la concentración sobre el tamaño promedio de los halos de inhibición. 44 FES-Zaragoza UNAM ZEPEDA AVILA GORETTI RESUMEN Se realizó un estudio del efecto antimicrobiano y toxico del extracto de Achillea millefolium L. frente a diferentes patógenos del hombre como son: Candida albicans, Candida stellatoidea, Criptococcus neoformans, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus β-hemolítico, Klebsiella pneumoniae, Shigella flexneri, Corinobacterium xerosis, Enterococcus faecalis, Salmonella typhi y Bacillus subtilis. Para ello se separó la planta por estructuras (raíz, tallo, inflorescencia y hoja), de las cuales se obtuvieron los extractos etanólicos y se realizaron pruebas de sensibilidad antimicrobianas a distintas concentraciones (30, 90 y 120 mg mL-1) utilizando los métodos de difusión en agar de Kirby-Bauer y la técnica de Barry. Se determinaron las concentraciones mínimas inhibitoria para cada microorganismo con los cuatro extractos probados. Se realizó una espectroscopía de infrarrojo al extracto de cada estructura de la planta, así mismo se hicieron pruebas de toxicidad con las concentraciones mínimas inhibitorias utilizando Artemia salina Leach y finalmente se realizaron los análisis físicos y químicos del suelo donde crece Achillea millefolium. Los resultados mostraron que Achillea millefolium, posee efecto antibacterial en S. aureus con el extracto de la inflorescencia, hoja y tallo a una concentración de 30 mg mL-1, B. subtilis presento efecto inhibitorio a la concentración de 30 mg mL-1 solo con la inflorescencia al igual que C. xerosis a una concentración de 90 mg mL-1, S. β-hemolítico en la concentración de 30 mg mL-1 con el extracto de la inflorescencia y hoja, E. faecalis fue la única bacteria que mostro efecto inhibitorio en los cuatro extractos, siendo la inflorescencia la que presenta mejor efecto inhibitorio; mientras que para los hongos probados no se presentaron halos de inhibición. Las pruebas de toxicidad nos muestran que el extracto de la inflorescencia es el único que no es tóxico a la concentración mínima inhibitoria de 30 mg mL-1, mientras que los extractos de de hoja, tallo y raíz si presentan toxicidad frente a Artemia salina Leach. En los espectros de los cuatro extractos se presenta una banda ancha con la presencia de alcoholes asociados intermolecularmente, dobles enlaces y alcoholes primarios, así como la huella del benceno indicándonos compuestos aromáticos con átomos de hidrógenos vecinales, lo que indica la presencia de algunos metabolitos secundarios como los flavonoides, los cuales se reportan con efecto antimicrobiano. El suelo donde crece Achillea millefolium, es ligeramente ácido, medio en contenido de materia orgánica y franco arenoso. FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 1 1. INTRODUCCIÓN Desde su origen el hombre ha mantenido intimo contacto con las plantas y los animales, pues de ello a dependido su subsistencia; esto le ha permitió acumular un rico acervo de conocimiento de las especies que utiliza (Martínez et al., 2006). Con la colonización de los españoles la cultura mexicana sufrió una gran transformación, debido al intercambio de especies animales y vegetales entre ambos continentes, este hecho permitió un enriquecimiento de la herbolaria medicinal de México y Europa. En el caso de Achillea millefolium L., es importante mencionar que es un ejemplo de las plantas que se intercambiaban en el viejo mundo, ya que es una especie originaria de Europa y se distribuye en Asia y América (Benetis et al., 2008). En México se estima que existen cerca de 30,000 especies de plantas de las cuales en 1997 el Instituto Nacional Indigenista documento 3,000 con usos medicinales, esto es el 10% del total de la riqueza florística del país (Gutiérrez y Betanco, 2005). A pesar de la práctica activa de la medicina tradicional, el conocimiento de la gente sobre las características curativas de las plantas, sólo se ha validado química y farmacológicamente del 1 al 5% (Rosales et al., 2007). Las plantas medicinales elaboran metabolitos secundarios llamados principios activos, al conjunto de estos se les conoce como extracto vegetal. El hecho de contener más de un principio activo hace que una planta medicinal pueda servir para aliviar diferentes afecciones o trastornos (Chiriani, 1986). Estas sustancias pueden ejercen una acción farmacológica, benéfica o perjudicial, sobre el organismo vivo, por ello es importante medir la toxicidad, se ha vistoque algunas personas son sensibles al contacto con Achillea millefolium (BDMTM, 2009), y solo se tienen reportes de sus aplicaciones farmacológicas y sus componentes químicos en países del continente europeo FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 2 1.1 JUSTIFICACIÓN En México, las plantas medicinales son un recurso importante en la búsqueda de nuevos compuestos con actividades biológicas y terapéuticas en el combate de las enfermedades, además considerando la heterogeneidad de las áreas donde crecen las especies vegetales medicinales y los factores edafoclimáticos que influyen en la producción de sus principios activos, así como sus efectos farmacológicos, es necesario realizar investigación de las especies que crecen en nuestro país y corroborar su actividad medicinal con la reportada en la literatura tal es el caso de Achillea millefolium L. la cual crece de manera silvestre en el Parque Nacional Izta-Popo. Por ello se estudió el efecto antimicrobiano y tóxico del extracto vegetal de está. Se tiene como antecedentes su utilización para tratar las manchas de la cara y la sarna en el manuscrito azteca de 1552 (De la Cruz, 1996). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 3 2. MARCO TEÓRICO Las plantas medicinales han formado parte importante de la historia y la cultura de los pueblos indígenas. Su uso y aplicación para el remedio de enfermedades constituye un conocimiento que aún se transmite en forma oral de generación en generación como parte de las tradiciones heredadas (Gutiérrez, 2001) y desde tiempos antiguos el hombre ha recurrido a las plantas en busca de curación para sus afecciones al conocer que las especies vegetales poseen propiedades medicinales necesarias para curar sus males. Las plantas medicinales han sido muy usadas por nuestros ancestros y se continúan usando con la misma confianza y frecuencia en muchas comunidades rurales de cualquier país. Sin embargo la medicina de patente ha evolucionado de manera imparable y en muchos sitios ha ido desplazando la medicina tradicional propiciando la perdida del conocimiento autóctono del uso de estas, por ello es importante señalar que muchos de los medicamentos (50% aproximadamente) están basados en los principios activos de las plantas medicinales (Cebrian et al., 2002). 2.1 IMPORTANCIA DE LAS PLANTAS MEDICINALES. Los principios activos que poseen las plantas medicinales, proporcionan importantes beneficios ambientales, económicos y sociales, además de constituir un amplio campo de aplicación de las industrias alimentaria, farmacéutica y perfumero-cosmética, por ejemplo la industria farmacéutica absorbe el 35% de la producción mundial de plantas aromáticas y comparte con la herbolaria el total de la producción de plantas medicinales (Nieto, 2000). En México se tiene estimado que existen cerca 30,000 especies de plantas de las cuales en 1997 el Instituto Nacional Indigenista documentó 3,000 con usos medicinales, esto es el 10% del total de la riqueza florística del país (Betancourt y Gutiérrez, 1999). Estudios realizados reportan que de manera cotidiana se comercializan en México plantas frescas y deshidratadas de aproximadamente de 250 especies, provenientes principalmente de las zonas centro y sur del país (Gutiérrez, 2006). En la actualidad ninguna de las grandes empresas mayoristas del país como las FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 4 herbolarias, la Red Mexicana de Plantas Medicinales y Aromáticas S.C.L. (REDMEXPLAM), Plantas Medicinales San Ildefonso S.A. de C.V., Centro Botánico Azteca S.A. de C.V. entre otros, manejan el total de estas especies, algunas incluso se dedican principalmente a comercializar plantas nacionales y otras tienen preferencia por las especies extranjeras (Acosta, 2006; Gutierrez y Betanco, 2005). 2.2 POR QUÉ CURAN LAS PLANTAS El efecto de las hierbas medicinales viene dada por una amplia variedad de metabolitos secundarios, que estas plantas son capaces de producir a partir de sustancias tan simples y tan comunes en el ambiente que nos rodea como el agua, el dióxido de carbono o el nitrógeno. Conocer a fondo cómo actúan estos componentes activos es indispensable para llegar a descubrir el comportamiento de los principios activos de las plantas en nuestro organismo y la manera en que inciden sobre el estado de la salud (Rigoni, 2008). Las plantas producen diversos compuestos químicos, como los metabolitos secundarios, de los cuales se han identificado más de 12 mil, y estos son los responsables directos de la propiedades curativas de las plantas (Cebrian, 2009). Los metabolitos secundarios más frecuentes en las plantas se agrupan en tres clases principales: Terpenos. Entre los que se encuentran hormonas, pigmentos o aceites esenciales, saponinas y cardiotónicos. Compuestos fenólicos. Cumarinas, flavonoides, lignina y taninos. Alcaloides. • Los terpenos, o terpenoides: constituyen el grupo más numeroso de metabolitos secundarios (más de 40,000 moléculas diferentes). La ruta biosintética de estos compuestos da lugar tanto a metabolitos primarios como secundarios de gran importancia para el crecimiento y supervivencia de las plantas. El grupo de los terpenos incluye hormonas (giberelinas y ácido abscísico), pigmentos carotenoides (carotenos y xantofilas), esteroles (ergosterol, sitosterol, colesterol), derivados de los esteroles (glicósidos cardiacos), látex y aceites FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 5 esenciales (proporcionan el olor y el sabor característico de las plantas). Aunque las citoquininas y las clorofilas no son terpenos, contienen en su estructura una cadena lateral que es un terpeno. Muchos terpenoides son comercialmente importantes por su uso medicinal debido a sus propiedades anticarcinogénicas, antiulcerosas, antimalariales, antimicrobianas, entre otras (Avalos y Pérez, 2009). Aceites volátiles: Son sustancias grasas líquidas que se extraen a presión en frío o bien por destilación al vapor para separar aceites esenciales. Actúan como antiinflamatorios, estimulantes, laxantes, sedantes y antisépticos, con capacidad para reducir los niveles de colesterol y son muy útiles como protectores de la piel (Feeds , 2005). Saponinas: son glucósidos y los hay de dos tipos, triterpénicos y esteroidales. Las saponinas esteroidales se encuentran por lo general en familias de la clase monocotiledónea, como son: Liliacea (Agavaceae), Dioscoreaceae y Amaryllidaceae. En las dicotiledóneas, se le ha encontrado en las familias de Solanaceae y Scrofulariaceae (Hernández et al., 2005). La extracción de las saponinas se lleva acabo en caliente o en frio, con agua o alcholes de bajo peso molecular como el etanol, butanol, metanol y agua. Tienen un efecto expectorante y diurético y se encuentran en muchas plantas, como el gordolobo, la polígala, la primavera, la regaliz y la saponaria (Tyler y Brady, 1979). Glucósidos cardíacos: En su estructura, la aglicona es un núcleo esteroideo. Estos glucósidos cardíacos se encuentran en plantas de los géneros Digitalis, Scilla y Strophanthus y de la familia Apocynaceae. Se utilizan en el tratamiento de las enfermedades cardíacas como arritmia y fallo cardiaco (Rodriguez,2011). Compuestos fenólicos Las plantas sintetizan una gran variedad de productos secundarios que contienen un grupo fenol. Estas sustancias reciben el nombre de compuestos fenólicos, polifenoles o fenilpropanoides y derivan todas ellas del fenol, un anillo aromático con un grupo hidroxilo. Desde el punto de vista de la estructura química, son un grupo muy diverso que comprende desde moléculas sencillas como los ácidos fenólicos hasta polímeros complejos como los taninos y la lignina (Avalos y Pérez, 2009). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 6 Taninos: son sustancias del grupo de los polifenoles que dan color amarillo, naranja y rojizo a los frutos y plantas. Unen proteínas entre sí de forma no específica. Son producidos por la mayoría de las plantas y se localizan en la corteza. Tienen un fuerte efecto astringente y antihemorrágico, favoreciendo la reducción de las inflamaciones y la cicatrización de las heridas. En dosis altas pueden llegar a impedir la absorción de las sales minerales, por lo que no deben tomarse plantas ricas en taninos durante largos periodos. Nogal, roble, castaño, bistorta, madroño, ulmaria, agrimonia uva y tormentila contienen abundantes taninos (Cebrian, 2009). Cumarina: es un compuesto químico que posee el esqueleto de un anillo bencénico unido a un solo oxígeno. Deriva de un fenilpropanoide al que se le adicionaron dos carbonos de la cadena propánica. Es biosintetizada por las plantas por la vía del ácido shikímico, a partir de fenilalanina. Hay de diversos tipos y son responsables de las virtudes anticoagulantes, venotónicas, antiespasmódicas y antibióticas de plantas como la bardana, el rusco, el castaño de indias, el viburno, el meliloto, el hinojo y el apio (Trease y Evans, 1998). La lignina: es un polímero altamente ramificado de fenilpropanoides. Después de la celulosa, es la sustancia orgánica más abundante en las plantas. Se encuentra covalentemente unida a la celulosa y a otros polisacáridos de la pared celular. Flavonoides: son una familia muy diversa de compuestos, aunque todos los productos finales se caracterizan por ser polifenólicos y solubles en agua. Los flavonoides que conservan su esqueleto (C6-C3-C6) pueden clasificarse, según las isomerizaciones y los grupos funcionales que les son adicionados, en 6 clases principales: las chalconas, las flavonas, los flavonoles, los flavandioles, las antocianinas, y los taninos condensados. La extracción de los flavonoides se realiza con solventes orgánicos de alta polaridad como el etanol. (el acetato de etilo se usa con bastante precaución ya que por calentamiento puede reaccionar con ciertos compuestos) (Martínez, 2005). Su función más destacada es la fuerza para reforzar la pared de los capilares, siendo muy útiles para mantener una buena circulación sanguínea. Son responsables de las propiedades antihemorrágicas, diuréticas, antimicrobiana, antiinflamatorias, antivirales entre otras. Se localizan en muchas plantas, como el espino blanco, la bolsa de pastor, el abrótano hembra, el castaño de indias y el hisopo (Avalos y Pérez, 2009). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 7 • Alcaloides: Son sustancias nitrogenadas -contienen una molécula de nitrógeno- que pueden mostrarse muy activas incluso a pequeñas dosis. Existen varios tipos de alcaloides, algunos con una determinada toxicidad, por lo que es preciso conocer las contraindicaciones de la planta en cada caso. Promueven diferentes funciones en nuestro organismo y muchas veces van asociados a ácidos orgánicos y taninos. Los alcaloides son responsables de la acción protectora sobre el hígado del boldo, o de la acción tonificante de la avena y el hidrastis (Domínguez et al., 2010). Dentro de los constituyentes químicos de las plantas se encuentran algunos metabolitos procedentes del metabolismo primario con importancia medicinal, los más relevantes son: • Glucósidos: los glucósidos son compuestos que por descomposición hidrolítica dan glucosa u otras sustancias, especialmente ciertos productos del metabolismo vegetal, como los glucósidos de la digital. Son venenos activos que pueden utilizarse en medicina en pequeñas dosis con una prudente administración. Los glucósidos se producen en el metabolismo secundario de las plantas. Se componen de dos partes; una inactiva consistente en un azúcar o glúcido (por ejemplo una glucosa), pero que tiene efectos favorables en la absorción y solubilidad del glucósido; y otra activa, denominada aglucón o genina que es la utilizada con carácter terapéutico, y que puede ser un alcohol u otro compuesto orgánico (Vázquez, 2001). Con base en su composición química se distinguen varios grupos de glucósidos: -Las antocianinas: ejercen una acción antiinflamatoria, antiséptica y vasoprotectora. -Las antraquinonas ejercen su acción sobre los intestinos, con un efecto laxante y purgante destacado, son digestivas y equilibran las funciones del hígado y la vesícula. Aloe y sen son especialmente ricas en esta sustancia. -Glucósidos cianogénicos: En pequeñas dosis tienen un efecto sedante y antiespasmódico, pero en dosis altas pueden ser tóxicos. Están presentes en el cerezo negro americano y el saúco. FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 8 2.3 CONSIDERACIONES EN LA RECOLECTA DE LA PLANTA El secado y almacenamiento de las plantas medicinales, hasta el momento de su utilización, requiere una serie de técnicas aplicables incluso a otro tipo de plantas, como las especias o las de uso industrial, pero especialmente importante en las medicinales, las cuales, dado el fin que se les va a dar, precisan conservar las sustancias activas en su máximo grado de efectividad (Hersch, 1996). La época de recolección de las plantas varía en función del contenido de las sustancias activas durante el ciclo vegetativo. Ese momento queda determinado por las características de la especie y las partes de la planta que se van a recoger, sean hojas, raíces, flores, frutos, entre otros. 2.4 SECADO Y CONSERVACIÓN El secado de una planta es el proceso de extraer la humedad que contiene, para evitar que se pudra, o pierda las sustancias activas, además de permitir su almacenamiento por un tiempo determinado antes de su utilización. Las partes recolectadas deben ponerse a secar inmediatamente, para evitar que se marchiten o requemen. Por esta misma razón, es necesario evitar el secado a la luz del sol, dado que las sustancias activas se reducen o alteran; así, las plantas ricas en aceites esenciales pueden llegar a perder entre una quinta y tercera parte de estos. Solamente en casos excepcionales se sitúan las plantas a los rayos del sol, pero siempre por períodos muy cortos y previos a situarlas en un lugar adecuadamente ventilado. Para el almacenamiento deben evitarse las bolsas y cajas de plástico. Si se trata de cantidades muy importantes se utilizarán sacos de papel, cajas forradas de papel tratado, o sacos de tela; siempre protegidos de la luz y la humedad. Periódicamente se deben revisar las plantas almacenadas, comprobando cualquier alteración en el nivel de humedad, moho, insectos, entre otras fuentes (Tyler y Brady, 1979). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 9 2.5 TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN Se realiza un proceso extractivopara obtener el extracto vegetal directamente a partir de la planta. Hay varios métodos extractivos (Kuklinski, 2003). 2.5.1.- Extracción mecánica: es una técnica que permite obtener los metabolitos secundarios disueltos en los fluidos propios de la planta. Los cuales una vez extraídos se denominan jugo. 2.5.2.- Extracción con gases en condiciones supercríticas: se trabaja con dispositivos especiales donde es posible controlar la presión y la temperatura y se trabaja a presión y temperaturas superiores a las críticas. Los gases más utilizados son el dióxido de carbono y el butano. Esta técnica es muy cara y es difícil encontrar las condiciones óptimas de presión y temperatura. 2.5.3.- Extracción con disolventes: consiste en poner en contacto la planta con un disolvente capaz de solubilizar los principios activos. Estos principios deben pasar de la planta al disolvente de manera que se obtenga un extracto líquido. Posteriormente dicho extracto se puede encontrar eliminando mayor o menor cantidad del disolvente. La extracción con disolventes es uno de los métodos que se emplea con más frecuencia (Kuklinski, 2003). Para que se lleve a cabo correctamente la extracción con disolventes se deben tener en cuenta diversos factores: Características de la planta: se debe trabajar con plantas desecadas y con un grado de división adecuado para facilitar el máximo contacto entre los metabolitos secundarios y disolvente. Naturaleza del disolvente: principalmente se utilizan en las extracciones de agua y las mezcla hidroalcohólicas en proporción variable. También es posible utilizar otros disolventes orgánicos como acetona, éter etílico. El agua es un buen disolvente de muchos metabolitos secundarios de las plantas pero por esta misma razón resulta generalmente poco selectivo. Temperatura: el aumento de la temperatura favorece la extracción de los metabolitos secundarios por que aumenta su solubilidad, pero a su vez puede FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 10 favorecer la degradación de dichos metabolitos secundarios, por ello es necesario controlarla. 2.5.4 Extracción discontinua o simultánea: Se sumerge la planta en el disolvente, por lo que la totalidad de la planta contacta con el disolvente utilizado para la extracción y la difusión de los metabolitos secundarios se producirá en todas direcciones hasta alcanzar el equilibrio. La extracción discontinua incluye varios procedimientos de extracción: Maceración: consiste en poner en contacto la planta seca con el disolvente utilizando para la extracción a temperatura ambiente, manteniendo todo en agitación durante un tiempo determinado que depende de las características de la planta y de la naturaleza de los principios activos (normalmente días). Se utiliza generalmente agua, glicerina o mezclas hidroalcohólicas. A continuación se decanta en conjunto obteniéndose por una parte el extracto líquido con los metabolitos secundarios y por otra un residuo de la planta denominado marco. Para mejorar el rendimiento de la extracción es habitual volver a realizar otra maceración con el marco. La maceración se utiliza cuando los metabolitos secundarios son muy solubles y la estructura de la planta es muy permeable al disolvente (hojas, flores poco compactas). Es útil principalmente para la extracción de metabolitos secundarios termolábiles, ya que se trabaja a temperatura ambiente. Tinturas: Son preparaciones líquidas obtenidas a temperatura ambiente mediante maceración o percolación o incluso por disolución de los extractos secos. La concentración del principio activo de las tinturas es inferior a la que posee la planta. En las tinturas vegetales el disolvente es, por norma general, una mezcla hidroalcohólica (Fernández, 2006). Digestión: es un método extractivo en el que se trabaja a temperaturas mas elevadas. Infusión: se trabaja con un disolvente (agua) a temperatura próxima a la ebullición, en el que se introduce la planta que se quiere extraer y a continuación se deja enfriar el conjunto hasta temperatura ambiente. Cocimiento: se pone en conjunto la planta con el disolvente y el conjunto se lleva hasta la temperatura de ebullición, manteniendo dicha ebullición durante 15 o 30 minutos. Una vez enfriado, se filtra y se exprime el residuo ( Kuklinski, 2003). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 11 Extracto: son preparados obtenidos por concentración parcial o total de los líquidos extractivos. Se pueden distinguir diferentes tipos de extractos según la concentración del principio activo respecto a la planta original y según su consistencia (Kuklinski 2003; Ortega et al., 2010). Extractos fluidos Extractos blandos Extractos secos Crioextractos 2.6 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO DEL EXTRACTO El análisis químico cualitativo muestra por medio de espectros de infrarrojo, las longitudes de onda en las cuales se observan las diferentes bandas que muestran los grupos funcionales presentes en los extracto. Para realizar un análisis cuantitativo es necesario usar diferentes técnicas en conjunto con la espectroscopía de infrarrojo como son: cromatografía en placa fina, cromatografía de columna, resonancia magnética nuclear de H y C13 y espectrometría de masa. 2.6.1 Espectroscopia de Infrarrojo Este análisis se emplea para determinar la presencia de grupos funcionales específicos en una mezcla de reacción. La información obtenida desde un espectro en el infrarrojo permite la identificación de los grupos funcionales presentes en las moléculas (Rius, 2007). 2.7 TOXICIDAD Los principios activos de las plantas no siempre son benéficos, ya que pueden contener sustancias nocivas que ocasionan trastornos al ser humano, los cuales van desde irritaciones, comezón y quemaduras en la piel, hasta vómitos, diarreas, e incluso la muerte. FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 12 Se les llama plantas tóxicas a aquellas que contienen alguna sustancia química capaz de producir algún tipo de trastorno al bienestar der humano. Debido a que se ha observado que algunas de las plantas de uso común en las poblaciones son plantas tóxicas, es importante tener un conocimiento científico y no solo empírico de cuales son y sus efectos secundarios en la salud (Flores et al., 2001). La toxicidad es la capacidad o la propiedad de una sustancia de causar efectos adversos sobre la salud. Una dosis tóxica es la cantidad determinada de una sustancia que podría esperarse que, en condiciones específicas, ocasionara daños a un organismo vivo determinado (Edwar y Charles, 1987). 2.7.1 Toxicidad aguda La toxicidad aguda tiene por objeto determinar los efectos de una dosis única y muy elevada de una sustancia. Usualmente, el punto final del estudio es la muerte del animal y la toxicidad aguda se expresa por la dosis letal 50, que viene a representar más o menos la dosis de la sustancia que produce la muerte en el 50% de los animales (Rodríguez, 2008). 2.8 PRUEBAS DE SENSIBILIDAD ANTIMICROBIANA La sensibilidad es la propiedad que tiene una sustancia antimicrobiana, está determina si es o no eficaz para eliminar o inhibir un patógeno determinado. En la época posterior al descubrimiento de las sulfonamidas y de la penicilina, rara vez se probaba la sensibilidad de los microorganismos a los metabolitos secundarios vegetales. Tras el surgimiento de las cepas resistentes, poco después de la introducciónde estos agentes, los microbiólogos comenzaron a probar la sensibilidad de un microorganismo infectante frente a los agentes antimicrobianos. La prueba de la sensibilidad mide el posible crecimiento del microorganismo cuando en el laboratorio se expone a una gran variedad de antimicrobianos (Lipsitch y Matthew, 2002). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 13 2.9 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE MICROORGANISMOS Durante muchos milenios de evolución, existe una relación íntima y compleja entre los seres humanos y los microorganismos. Desde el nacimiento hasta la muerte, nuestro cuerpo es habitado por cientos de especies bacterianas y de hongos. Algunos hacen del cuerpo humano su hogar permanente y otros residen en él solo temporalmente. Los microorganismos que mantienen una relación estable con los seres humanos constituyen nuestra biota normal. Las superficies corporales que poseen microorganismos incluyen la piel y la cubierta externa del ojo a si como las superficies internas de la nariz, la boca, el tracto intestinal, la vagina y la uretra. En la mayoría de los casos no causan enfermedades, pero cuando bajan las defensas, estos aumentan y pueden producir enfermedades y se consideran patógenos oportunistas (Ingraham, 1998). Dentro de los patógenos del hombre se encuentran una gran variedad de hongos y bacterias entre los más comunes se tienen los siguientes (Pérez, 1998). 2.9.1 Candida albicans: es un hongo que está presente en todos los humanos. Se encuentra en las membranas superficiales y en las mucosas. En cantidades pequeñas es inocua pero cuando su crecimiento aumenta drásticamente puede afectar la salud, este hongo causa micosis pulmonar (Lindsay, 1996; Bonifaz,1994; Gerald, 1997 ). 2.9.2 Candida stellatoidea: es un hongo que ha sido aislado frecuentemente de vías vaginales en mujeres embarazadas que presentan una enfermedad llamada vaginitis sintomática (Wickes et al., 1990). 2.9.3 Cryptococcus neoformans: es un hongo saprofito que se encuentra en el excremento de palomas el cual, está frecuentemente a la intemperie, por ello algunas de las enfermedades causadas por este hongo son adquiridas por inhalación del polvo cargado del hongo. Se ha asociado con infecciones que pueden afectar a diferentes individuos, pero con mayor frecuencia se presenta en personas inmunocomprometidos como infecciones oportunistas, siendo uno de los agentes micológicos que con mayor frecuencia se responsabiliza en la morbilidad y mortalidad de pacientes con Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA), ocupando el segundo lugar entre las infecciones que atacan a estos pacientes, FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 14 con un índice de afectación del 10%, sólo superada por la candidiasis (Batista, 2002). 2.9.4 Escherichia coli: es el nombre de un tipo de bacteria Gram negativa que vive en el intestino. La mayoría de las E. coli son inofensivas. Sin embargo, algunos tipos pueden producir enfermedades urinarias y causar diarrea (Pérez, 1998). Un tipo causa la diarrea del viajero. El peor tipo de E. coli causa una diarrea hemorrágica y a veces puede causar insuficiencia renal y hasta la muerte. Estos problemas tienen más probabilidades de ocurrir en niños y en adultos con sistemas inmunológicos debilitados (Reuters, 2010). 2.9.5 Bacillus subtilis: es una bacteria Gram positiva, Catalasa-positiva comúnmente encontrada en el suelo, se encuentra ampliamente distribuido en muy diversos hábitats, los cuales ha colonizado eficientemente. Un miembro del Género Bacillus, B. subtilis tiene la habilidad para formar una resistente, endospora protectora, permitiendo al organismo tolerar condiciones ambientales extremas (Calvo y Corcuera, 2010; Espinosa, 2005). B. subtilis presente en el aire y polvo, es un contaminante común que puede producir enfermedades en inmunodeprimidos (Macedo y Vola, 2002). 2.9.6 Streptococcus β hemolítico: es una bacteria Gram positiva con forma esférica (cocos), y mide más de 2 micras de diámetro tienen un crecimiento en cadena o como diplococos, puede ser aerobia y anaerobia facultativos. Crecen y producen beta-hemolisis, son catalasa negativa. Las infecciones más conocidas causadas por Streptococcus beta hemolitico son: Faringoamigdalitis aguda (faringitis estreptocóccica) e Impétigo o piodermia estreptocócica (Walter, 1994). 2.9.7 Klebsiella pneumoniae: es una bacteria Gram negativa (Stojanovic et al., 2005) la cual es un patógeno oportunista colonizador de piel y mucosas de pacientes hospitalizados que pueden presentar infecciones invasoras como bacteriemias o septicemias (Andrade, 2004). Este patógeno es un agente causal de infecciones nosocomiales se asocia con altas tasas de morbilidad y mortalidad en pacientes pediátricos (Mantilla et al.,2006) FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 15 2.9.8 Shigella flexneri: es una especie de bacterias Gram negativa del género Shigella es la causa más frecuente de shigelosis en el mundo. La infección con esta bacteria causa diarrea (Mota et al., 2005). La infección ocurre usualmente a través de la vía fecal-oral (Patrick et al., 2006). 2.9.9 Staphylococcus aureus: es una bacteria Gram positiva capaz de sobrevivir en condiciones adversas, coloniza fácilmente las superficies cutáneas e invade los tejidos, por lo que los cuadros clínicos que se pueden encontrar más frecuentemente ocasionados por este microorganismo son infecciones de piel, anexos cutáneos y tejidos blandos, otitis, osteomielitis, artritis, neumonía y sepsis (Pérez, 1998). 2.9.10 Corinobacterium xerosis: es una bacteria Gram positiva que causa enfermedades en las humanos, se ha encontrado en los sacos conjuntivales, son considerados como microorganismos comensales de la piel y membranas mucosas de humanos y animales también son comunes en suelo y agua (Lawson et al., 1996; Melnick et al., 1999). 2.9.11 Enterococcus faecalis: es una bacteria Gram positiva que comunmente se localiza en la boca, detectado en las infecciones asintomáticas, persistente en tratamientos de endodoncia (Stuart et al., 2006). Las infecciones mas frecuentemente causadas por este microoaganismo son: infecciones urinarias e infecciones de heridas abdominales. Es especialmente grave la endocarditis por enterococos (Lode y Stahlmann, 2005). 2.9.12 Salmonella typhi: las infecciones causadas por esta bacteria Gram negativa son importantes problemas de salud pública para los países en desarrollo. Esta bacteria es endémica en muchas partes del mundo, causando la fiebre tifoidea (Iseri et al., 2009). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 16 3. ESPECIE ESTUDIADA Achillea millefolium L. Se le considera originaria de Europa, Asia y América, género nativo de las zonas templadas de todo el mundo, habita en climas cálido, semicálido, semiseco y templado entre los 260 y hasta 3700 msnm. (BDMTM, 2009). Esta especie es común en los prados, bosques y lugares perturbados de las partes altas de México (Fig. 2). Pertenece a un complejo de taxa con una distribución circumpolar (o sea, en todo el hemisferio norte). Es una planta aromática muy apreciada por sus cualidades medicinales. También hay variedades ornamentales, a veces con colores rosadas (CONABIO, 2009). 3.1 Nombresrelacionados Aquilea (castellano), Artemisa bastarda (castellano), Asteraceae (familia), Biranjâsif (hindi), Camamilla vera (catalán), Cientoenrama (castellano), Commonyarrow (inglés), Ervacarpinteira (gallego y/o portugués), Erva das cortadelas (gallego y/o portugués), Flor de la pluma (castellano), Herba de corder (catalán), Herba de talls (catalán), Hierba de tos (catalán), Hierba de las heridas (castellano), Hierba de los carpinteros (castellano), Hierba de San José (castellano), Macelão (gallego y/o portugués), Meona (castellano), Mil hojas (castellano), Milefólio (gallego y/o portugués), Milenrama (castellano), Milfoil (inglés), Milfolhas (gallego y/o portugués), Milfulles (catalán), Millaorriko (vasco), Millefeuille (francés), Millorri (vasco), Millosto (vasco), Percala (catalán), Pinkyarrow (var. rubra) (inglés), Punakärsämö (finlandés), Rojmari (hindi), Sabuda blanca (catalán), Schafgarbe (alemán), Yebricekobycajny (eslovaco )(Frank, 1999). Figura 1. Planta de estudio A. millefolium L. FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 17 Achillea millefolium tiene una larga historia como remedio herbal; se aplica en la piel para cicatrizar heridas, cortaduras y abrasiones. El nombre del género, Achillea, se deriva del personaje mítico griego Aquiles. Características botánicas: pertenece a la familia Asteraceae, es una planta herbácea perenne, de tallos erguidos, vellosos y rematados en corimbo o panículas muy apretadas de pequeñas cabezuelas de flores, entre blancas y rosáceas. Presenta hojas largas, lanceoladas, pinnadas y plumosas. Sus frutos son aquenios. 3.2 Hábitat Crece en claros del bosque de pino-encino, como ruderal, sobre todo en las orillas de parcelas, y ocasionalmente como arvense en partes altas. 3.3 Distribución altitudinal En el Valle de México está registrada hasta los 3700 m (Rzedowski y Calderon, 1997) 3.4 Historia Identificada en un yacimiento de restos de Neanderthal, podría haber formado parte de una primitiva farmacología de esta cultura. Los griegos le dieron el nombre de aquilea por Aquiles, famoso por su invulnerabilidad a las heridas, que según una leyenda curó con ella a su amigo Télefo. Los guerreros la llevaban como un remedio casi milagroso en sus mochilas, por lo que fue también conocida como hierba de los soldados (Frank, 1999). En el siglo XVI Martín de la Cruz relata su uso como ectoparasito, antipodágrico (ataca a la podagra el cual es un ataque agudo de gota que se da en el pie), para el condiloma y la dermatosis. En el mismo siglo el Códice Florentino la menciona útil en casos de dolor de pechos y espalda, para la tos, el "altito" y las "bubas" (granos). Francisco Hernández cita: es un poco amargo y parece ser caliente en segundo grado, combate el dolor de pecho y demás enfermedades del mismo. Posteriormente a finales del siglo XVIII, Vicente Cervantes la indica para los casos de atonía nerviosa, leucorreas rebeldes, cólicos y en la hipocondría. Eleuterio FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 18 González en el siglo XIX refiere: son astringentes y vulnerarios, su empleo para la hipocondría, en las almorranas, en la hemoptisis y para las heridas. Finalmente en el siglo XX, Maximino Martínez la consigna como antiespamódico, antiséptico, estimulante hemostático, para la hipocondría y como tónico (BDMTM, 2009). 3.5 Principios activos Las ramas y las flores de Achillea millefolium contienen un aceite esencial rico en mono y sesquiterpenos. Del primer grupo de compuestos se han encontrado la iso-cetona de artemisia, borneol, su acetato, delta-cadineno, camfeno, alcanfor, cineol (sólo en las ramas), cuminaldehído, paracimeno, limoneno, mentol, mirceno, ocimeno, alfa y β-pineno, sabineno, terpinenol, ά-terpineno, terpineol, terpinolena y ά-tuyona y tricicleno (sólo en las ramas). También se han identificado los sesquiterpenos azúlenos, cariofileno. cariofilenol y humuleno, y sólo en el aceite esencial de las ramas achillicín, achillín, su derivado hidroxilado, 8-acetoxi- artabsin. 8-angeloil-oxi-artabsín, austrín, balchanolido, su derivado acetilado, gamma-cadineno, chamazuleno, ácido chamazulen-carboxílico, farneseno, guaiazuleno, leucodín, dihidroxi-deacetoxi-matricín, milletín, millefolide y gama- muroleno. Los componentes fenílicos eugenol y ácido salícílico y ácido iso-valérico se han aislado de las ramas, y los flavonoides artemetín, casticín, el triterpeno arnidol, y el beta-sitosterol de la inflorescencia. En las hojas se han detectado los flavonoides apigenin, 3-metil-butulefol, centauredín, pectolinarigenín e iso-ramnetín y los lignanos ácidos clorogénico y cafeoil-quínico. De las ramas se han extraído el alcaloide estaquidrina; el diterpeno fitol, los triterpenos alfa y beta-amirina y taraxasterol; los esteroles campesterol, estigmasterol y beta-sitosterol; y el flavonoide glucósido de luteolín. (BDMTM, 2009). 3.6 Usos medicinales El azuleno le da propiedades como antiinflamatorio. Las lactonas sesquiterpénicas refuerzan ésta acción y son responsables del efecto aperitivo, eupéptico, colerético, hipoglucemiante suave y antimicrobiano. Los taninos, aunque presentes en baja proporción, tienen un efecto hemostático, cicatrizante. Los flavonoides, y sus heterósidos le dan propiedades de antiespasmódico. Se le FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 19 atribuye, además, una actividad como diurético y antipirético. Las hojas son más astringentes que las flores. Indicado para inapetencia, gastritis, dispepsias hiposecretoras, espasmos digestivos, náuseas, vómitos, disquinesias hepatobiliares, colecistitis, flebitis, varices, hemorroides. Coadyuvante en el tratamiento de la diabetes y dismenorrea. En uso tópico: heridas, úlceras dérmicas, quemaduras y hemorroides (Linneo, 2005; CONABIO, 2009). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 20 4. ZONA DE MUESTREO 4.1 Parque Nacional Iztlacihuatl –Popocatepetl. El Parque Nacional Izta- Popo se ubica en la Sierra Nevada, localizada en el Eje Neovolcánico transversal entre los estados de México, Tlaxcala, Morelos y Puebla dentro de la Reserva de la Biosfera “Los volcanes”. Los elementos que lo componen de norte a sur son: los cerros Tláloc y Telapón de 4150 m y 3996 m de altura respectivamente; el lztaccíhuatl de 5286 m de altura y el Popocatépetl de 5452 m. * Zona 1 Zona 2 19° 05´N 19° 05’ N 98°40´O 98° 38’ O 3470 msnm 3697 msnm Fig. 2 *Ubicacón de las zonas de muestreo. Mapa del Parque Nacional Izta-Popo obtenido de Skimountaineer, 2005. FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 21 4.2 Vegetación En la parte occidental del Izta, predominan las asociaciones constituidas por el género Pinus, que ocupan aproximadamente el 80% del área arbolada, en ocasiones puro o mezclas. En la base de la montaña se encuentran diversas asociaciones del género Quercus, su distribución altitudinal varía de los 2400 a 2500, con las siguientes especies: Q. laurina, Q. rugosa, Q. peduncularis, Q. reticulata, Q. crassipes y Q. frutex. Existen asociaciones de Pinus leiophilla, en combinación con Quercus, aproximadamentea 2600 msnm, además reporta asociaciones de Pinus montezumae con Pinus pseudostrobus o Pinus hartwegii a partir de los 2700 msnm. Las asociaciones de Abies religiosa, se localizan principalmente en las cañadas, barracas y partes bajas de las laderas, entre 3000 y 3500 msnm y ocupa los lugares más húmedos, abrigados o protegidos. En cambio las asociaciones de Pinus hartwegii, se encuentra a mayores altitudes, desde aproximadamente 3000 hasta 4000 m o un poco más (Vázquez, 2006). 4.3 Clima Es templado subhúmedo CB (w2) con régimen de lluvias de mayo a octubre. La temperatura media anual es de 14.1°C; el mes más frío es enero con 2.4° promedio, pero en febrero o diciembre la temperatura puede descender hasta -8°. El mes más caluroso es abril con 24°C en promedio. La precipitación anual es de 935.6 milímetros, febrero es el mes más seco (6.2 mm), seguido por diciembre (6.5 mm) y marzo (7.0mm). Julio es el más lluvioso (341 mm), le sigue agosto (338 mm) y junio (321.4 mm) ( López y García., 2005) 4.4 Tipos de suelo De acuerdo con la clasificación de la FAO, las unidades de suelo presentes en el área del parque son: Litosoles. Suelos someros, con menos de 0.1 m de espesor, formados sobre tepetates y que conservan las características del material parental. Regosoles, del griego rhegos, manto. Son suelos formados a partir de material suelto como arena, grava o piedra; en el parque se localizan a altitudes por debajo FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 22 de los 3,900 msnm y normalmente son pobres en contenido de materia orgánica y nutrimentos. Andisoles, del japonés an, oscuro y do, suelo. Se derivan de cenizas volcánicas recientes, por lo que son suelos ligeros con alta retención de humedad y buen contenido de nutrimentos, así como con un alto contenido de materia orgánica. Cambisoles, del latín cambiare, cambiar. Son suelos mejor desarrollados, con horizontes A y B bien definidos, pero pobres en contenido de nutrimentos. Fluvisoles, del latín fluvius, río. Son suelos formados en cañadas, escurrimientos y zonas de depósitos de material reciente; de textura gruesa, su fertilidad es baja debido al escaso contenido de nutrientes (CONANP, 2008). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 23 5. HIPÓTESIS Achillea millefolium L. es una planta que crece de manera silvestre en el Parque Nacional Izta-Popo, en la literatura se ha reportado con propiedades medicinales, como: antinflamatorio, para curar las manchas de la cara, sarna, gastritis, entre otras. Por ello el extracto vegetal presentará efecto inhibitorio frente algunos patógenos del ser humano y no será tóxica. FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 24 6. OBJETIVOS 6.1 General Evaluar el efecto antimicrobiano y tóxico del extracto de Achillea millefolium presente en el Parque Nacional Izta- Popo frente a diferentes patógenos del hombre. 6.2 Particulares Evaluar el rendimiento en peso seco del extracto de raíz, tallo, hoja y las inflorescencias de Achillea millefolium. Determinar el efecto antimicrobiano de los extractos de raíz, tallo, hoja y flor de Achillea millefolium,, frente a Candida albicans, Candida stellatoidea, Criptococcus neoformans, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, y Streptococcus β-hemoli tico, Klebsiella pneumoniae, Shigella flexneri, Corinobacterium xerosis, Enterococcus faecalis, Salmonella typhi y Bacillus subtilis, en las concentraciones de 30, 90, y 120 mg mL-1. Determinar la concentración mínima inhibitoria, del extracto vegetal. Determinar la toxicidad de la concentración minina inhibitoria del extracto de Achillea millefolium, utilizando Artemia salina Lench. Realizar un análisis cualitativo del extracto vegetal, mediante Espectroscopiá de Infrarrojo. Determinar las características físicas y químicas del suelo donde crece Achillea millefolium. FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 25 7. MATERIAL Y MÉTODOS El método se realizó en tres fases: gabinete, campo y laboratorio. 7.1 FASE DE GABINETE El trabajo de gabinete consistió fundamentalmente en la obtención y procesamiento de información, selección y uso de los diferentes métodos para la extracción de los principios activos, análisis de resultados y la elaboración del trabajo escrito final. 7.2 FASE DE CAMPO 7.2.1 Muestreo de Achillea millefolium L. Se recolectaron dos plantas completas (raíz, tallo, hoja e inflorescencia) para la herborización y determinación taxonómica de la planta en estudio, utilizando claves especializadas y la ayuda del personal del Herbario de FES-Z. Para la obtención del extracto, se colectaron plantas completas y se separaron por estructuras (inflorescencia, tallo, hoja y raíz) colocándolas en bolsas de papel estraza para posteriormente ser llevadas a laboratorio. Para realizar el muestreo de Achillea millefolium se hicieron recorridos para localizar los sitios donde se encuentra creciendo de manera silvestre, teniéndo así dos zonas, ambas en bosque de Pinus hartwegii en las siguientes coordenadas geográficas: zona 1, 19° 05’ 25.9’’ latitud norte y 98° 40’ 10.0’’ longitud oeste a una altitud de 3470 msnm, la zona 2 se localiza a los 19° 05’ 128’’ latitud norte y 98° 38’ 795’’ longitud oeste a una altitud de 3697 msnm. 7.2.1 Muestreo del suelo Es importante evaluar las propiedades del suelo donde crecen las plantas debido a que estas responden a las condiciones edafoclimaticas repercutiendo en la variación cualitativa y cuantitativa del contenido de metabolitos secundarios presentes en los vegetales (Santocoloma y Granados, 2010). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 26 El muestreo del suelo consistió en la toma una muestra de cada uno de los dos sitios donde se localizó a Achillea millefolium la cual se encuentra formando poblaciones segregadas dentro del Parque Nacional Izta- Popo. Las muestras se tomará con base al método del cuartil, el cual consiste en recolectar el material de diferentes puntos en forma de zig-zag (en este caso 5), a una profundidad de 20cm, para formar así una muestra compuesta homogénea de 1Kg aproximadamente, y ser llevada posteriormente al laboratorio para conocer las características físicas y químicas de este (Jackson, 1964). 7.3 FASE DE LABORATORIO 7.3.1 Suelo La muestra compuesta del suelo obtenida en campo se dejo secar por 5 días y posteriormente se tamizo con un tamiz con una malla de 2 mm. Se toman 5g para la determinación de las propiedades físicas y químicas (Chapman, 1988). Las pruebas físicas y químicas que se realizaron son: Físicas (Chapman et al., 1988) Textura: Método de Bouyoucos Densidades real y aparente: Método de probeta y picnómetro Humedad: Método gravimétrico (Delgadillo y Alcalá, 2006) Químicas: Determinación del porcentaje de materia orgánica por el método de Walkley y Black (Díaz y Hunter, 1978), pH acuoso y potencial utilizando un potenciómetro (Jackson, 1964; Chapman et al., 1988) 7.3.2 Obtención del extracto vegetativoLa planta se desinfecta con una solución de hipoclorito de sodio al 10%. Posteriormente se separa cada una de sus estructuras (raíz, tallo, hoja y flor), se deja secar en un lapso de 5 a 8 días. Ya que están secas se fragmentan a un tamaño menor a .5 cm aproximadamente a modo de que estás, reduzcan su volumen y se pesan cada una de las estructuras (Sincholle et al., 1987; Alfaro et al., 2000). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 27 Una vez pesadas se colocan en etanol al 96 % asegurándose de que éste, cubra en su totalidad la planta, se dejan 15 días en un lugar oscuro y a temperatura ambiente agitando cada tercer día (Domínguez, 1992), por filtrado se obtiene la tintura de cada una de las estructuras de la planta y se deposita en frascos ámbar de plástico con boca ancha. El peso seco del extracto de cada estructura se obtiene a través de la destilación, para lo cual se utiliza un rotavapor, una canastilla de calentamiento y un reóstato, la temperatura a la cual se destila (600C), con una presión de vacío de 10-4 bares (Richard, 2002). El extracto que se obtiene se coloca en cajas Petri estériles, se deja secar y se pesa para obtener el rendimiento neto de cada estructura de la planta 7.3.3 Preparación de los sensidiscos Se preparan las diferentes concentraciones (30, 90 y 120 mg mL-1) con el extracto vegetal obtenido, usando como diluyente alcohol, esto para cada estructura de la planta. Los sensidiscos se hacen con papel Whatman número 41 con un diámetro de 6 mm previamente esterilizado en la autoclave, estos se impregnan con la disolución preparada anteriormente con las diferentes concentraciones (Collins y Lyne, 1989). 7.3.4 Cepas utilizadas Las cepas de bacterias y hongos que se utilizan en las pruebas de inhibición antimicrobiana, se obtuvieron del banco de cepas de la Facultad de Estudios Superiores Zaragoza, de la Universidad Nacional Autónoma de México. 7.3.5 Estandarización del inóculo microbiológico Para la siembra del inóculo se utiliza los medios de cultivos Agar Mueller-Hinton para bacterias y Agar Sabouraud para hongos (Koneman et al., 1992). La estandarización se hace utilizando la escala de Mc. Faland que se muestra en el cuadro1 (Finegold y Martín, 1983). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 28 Cuadro 1. Escala de Mc Farland (Montiel y Guzmán, 1997) No. De tubo BaCl2 1.0% mL H2SO4 1.0% mL No. aprox. de bacterias Representadas X106/mL 1 0.1 9.9 300 2 0.2 9.8 600 3 0.3 9.7 900 4 0.4 9.6 1,200 5 0.5 9.5 1,500 6 0.6 9.4 1,800 7 0.7 9.3 2,100 8 0.8 9.2 2,400 9 0.9 9.1 2,700 10 1.0 9.0 3,000 Se vierte un mililitro de solución salina a un tubo de ensaye y se le agrega el microorganismo, generando así una turbidez blanquecina la cual se compara con el tubo uno de la escala de Mc Faland que corresponde a 3*108 UFC/mL. La turbidez del microorganismo debe ser la misma que la del tubo uno de la escala de Mc Faland (Koneman et al., 1992). 7.3.6 Pruebas de sensibilidad Se colocan los sensidiscos impregnados del extracto a diferentes concentraciones (30, 90 y 120 mg/mL), con unas pinzas estériles sobre el medio de cultivo en cada caja Petri inoculada. FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 29 Se utilizan sensidiscos impregnados con alcohol de 96º para el testigo cero. Se cierran las cajas Petri y se incuban en la estufa, a una temperatura de 28ºC por 24 horas para bacterias y 48 horas para hongos (Ingraham, 1998). Después del tiempo determinado de incubación de las cajas Petri con los microorganismos, se miden con una regla Vernier los halos de inhibición de hongos y bacterias. 7.3.7 Análisis Estadístico Después de obtener los resultados de los halos de inhibición se realizan las pruebas de ANDEVA (análisis de varianza), seguida de las prueba de Tukey para comparar las medias obtenidas, con una confianza del 95% (Cervantes et al., 2006). 7.3.8 Pruebas de toxicidad Las pruebas de toxicidad se evaluaron utilizando los nauplios de Artemia salina Leach en las primeras 24 horas de vida, para ello se preparo una solución salina acuosa al 35% utilizando sal de mar. Se tomaron 50 mL de la solución y se vertió en un frasco estéril, posteriormente se colocaron 50 nauplios de Artemias. En otro vial estéril se coloca la concentración mínima inhibitoria del extracto seco de cada parte de Achillea millefolium, y se agrega 1 mL de agua destilada (se agita hasta que se homogenice) y se le agrega al frasco que contiene las Artemias con la solución salina (González, 2003). Se hacen 5 repeticiones para cada concentración mínima inhibitoria de cada estructura incluyendo el testigo, en el cual solo se agrego la solución salina y las Artemias (González et al., 2001). Posteriormente se anotan los resultados después de 24 horas, anotando la posible muerte de las Artemias. La dosis letal media, se determina mediante el porcentaje de mortandad después de las 24 horas. %M= Artemias muertas en el extracto *100 Artemias vivas en el blanco FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 30 7.3.9 Espectroscopia de Infrarrojo Se obtuvieron los espectros de infrarrojo para los extractos de cada una de las estructuras (raíz, tallo, hoja, e inflorescencias) de Achillea millefolium, en un espectrofotómetro con trasformados de fourier para obtener los grupos funcionales de los que esta constituido el extracto (González et al., 2006). FES-Zaragoza UNAM Laboratorio de Biología de suelos ZEPEDA AVILA GORETTI Página 31 8. ANÁLISIS DE RESULTADOS 8.1 Rendimiento del peso seco de los extractos En el cuadro 2 se muestra la información del rendimiento en peso seco del extracto obtenido de las inflorescencias, hoja, tallo y raíz de Achillea millefolium, se encontró un mayor rendimiento en hoja y raíz con 2.5%, seguido de la flor con 2.1% y por último el tallo con 1.1%. Esto permite conocer la cantidad de material vegetal a utilizar para obtener el principio activo que se requiere, así como conocer la dosificación adecuada para tener la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI) y no tener posibles problemas de toxicidad. Cuadro 2. Rendimiento del peso seco de Achillea millefolium L. ESTRUCTURA PESO DE LA ESTRUCTURA PESO SECO DEL EXTRACTO RENDIMIENTO (g) (g) (%) Inflorescencia 420 9 2.1 Hoja 971.17 24.71 2.5 Tallo 431.5 5 1.1 Raíz 280 7 2.5 8.2 Pruebas de sensibilidad antifúngicas y antibacterianas. En el cuadro 3 se muestra el tamaño de los halos de inhibición, que resultaron de las pruebas de sensibilidad, para las nueve cepas de bacterias y tres cepas de hongos, frente a los extractos de Achillea millefolium (inflorescencias, hoja, tallo y raíz), fueron probados en tres concentraciones, 30, 90 y 120 mg mL-1. Se observa que no hubo respuesta positiva o formación de halos de inhibición en ninguna de las cepas de hongos, se puede decir que el extracto de Achillea millefolium no tiene efecto antimicótico, esto en comparación con lo reportado por Ferda y colaboradores en el 2003 en Sivas Turquía en el estudio “Actividad antioxidante y antimicrobiana del aceite esencial y el extracto
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