ANTECEDENTES

Enfermedades Respiratorias y Gastrointestinales Las enfermedades respiratorias y gastrointestinales son las enfermedades más frecuentes en la población humana, su etiología depende de varios factores como lo son el microorganismo causal, la edad, o las condiciones medioambientales, entre otros (Eiros y col., 2008). En México, representan las principales causas de morbilidad, localizándose en las posiciones uno y dos respectivamente (INEGI, 2010). Las infecciones respiratorias generalmente afectan a las vías aéreas superiores (oídos, nariz, boca, laringe, faringe),y se consideran leves y de curso autolimitado. Entre los principales agentes etiológicos destacan los de origen viral como lo son: influenza virus A o B, Rinovirus, y los bacterianos, principalmente:

Streptococcus

pneumoniae,

Streptococcus

pyogenes,

Staphylococcus aureus, Moraxella catarrhalis, y Haemophilus influenzae. Sin embargo, las infecciones de las vías aéreas bajas (bronquios, bronquiolos y alvéolos)

por

alguno

de

estos

agentes

infecciosos

u

otros

como

Mycobactyerium tuberculosis o Pseudomona aeruginosa, son potencialmente graves y requieren en la mayoría de los casos hospitalización, las complicaciones aumentan cuando se presentan cepas resistentes a antibióticos (Eiros y col., 2008). Las infecciones gastrointestinales se caracterizan por un síndrome diarréico acuoso (secretora) o invasivo (disentería), acompañado o no de vómito y dolor abdominal, debido a un proceso de inflamación y/o disfunción intestinal causado por la presencia de un agente patógeno en el tracto gastrointestinal. Dentro de los principales patógenos tenemos a Escherichia coli, Vibrio cholerae, Shigella spp., Salmonella spp. Giardia lamblia y Entamoeba histolytica (Álvarez y col., 2008). 3

Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus es una bacteria, coagulasa, catalasa y Gram positiva, de forma esférica (cocos), que se le puede encontrar solo o agrupado en racimos, en pares, o en cadenas cortas, no móviles, aerobios facultativos y fermentadores de manitol. El color amarillo clásico de las colonias en cultivos sólidos se debe a la producción de carotenoides; sin embargo, se presentan frecuentemente variantes no pigmentadas en muchas cepas (Joklik y col., 1994; Gil, 2000; Brooks y col., 2002). Los estafilococos son parásitos humanos ubicuos, pudiendo causar una notable variedad de enfermedades, entre ellas: meningitis, endocarditis, impétigo, osteomielitis, bacteriemias y neumonía (Rodríguez y Vesga, 2005; Alday y Espinoza, 2008). Las principales fuentes de infección son las lesiones humanas que los diseminan, los fómites contaminados provenientes de estas lesiones, así como el aparato respiratorio y la piel de los humanos. Se estima que entre el 20 y el 40% de la población está colonizada en un momento dado y que, a lo largo del tiempo, el 30% de los individuos son portadores de forma prolongada, el 50% de forma intermitente y el 20% nunca llegan a ser colonizados (Koneman, 2001). En años recientes las infecciones por este microorganismo han reemergido debido a su capacidad de hacerse resistente a los antibióticos con los que normalmente se le combate, colocándolo como una de las bacterias patógenas más importantes a nivel global. Desde 1946 ya se habían reportado aislamientos de cepas resistentes a penicilinas con una prevalencia del 6%, y para el año 1948 el porcentaje era alrededor de 50%. (Rodríguez y Vesga, 2005). En el año 2006 se reportaba una resistencia a la penicilina del 80% al 93%, en cepas de aisladas de hospitales y de la comunidad (Bustos-Martínez, 2006).

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La introducción de cefalosporinas estables a penicilinasas y penicilinas semisintéticas como la meticilina a inicio de la década de los 60, permitieron el tratamiento y control de infecciones causadas por cepas de S. aureus resistente a penicilinas. Sin embargo para 1961 se aisló la primera cepa resistente a meticilina (MRSA) y desde entonces se han reportado la aparición de cepas multiresistentes en todo el mundo (Rodríguez y Vesga, 2005; Bustos-Martínez, 2006). En México existe un número limitado de estudios sobre prevalencia de cepas MRSA. Sin embargo, se cuenta con la Red Hospitalaria de Vigilancia Epidemiológica (RHOVE), la cual reportó que en el periodo de 1998-2003, S. aureus ocupó el tercer lugar en morbilidad y cuarto lugar en mortalidad. Hasta hace pocos años las infecciones por S. aureus meticilina resistentes generalmente se adquirían dentro de los hospitales. Sin embargo, a finales de los años 90, emergieron cepas MRSA en adultos y niños sanos en las comunidades (Bustos-Martínez, 2006).

Escherichia coli E. coli es una bacteria Gram negativa en forma de bacilo, flagelada, móvil, anaerobia facultativa, oxidasa negativo, indol positivo. A pesar de que es considerada como un microorganismo comensal de la microbiota intestinal del ser humano, existen cepas patógenas que pueden causar daño al huésped. Estas cepas patógenas se clasifican en base a su mecanismo de patogenicidad y cuadro clínico (principalmente diarrea) en seis grupos: E. coli enterotoxigénica (ETCE), enterohemorrágica (EHEC), enteroinvasiva (EIEC), enteropatógena (EPEC), enteroagregativa (EACE) y E. coli de adherencia difusa (DAEC) (Rodríguez-Angeles, 2002). En México se ha aislado E. coli como agente etiológico de diarrea, las cuales se adquieren por ingestión de alimentos y agua contaminada (Cortez-Ortiz y col., 2002).

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El tratamiento antimicrobiano de las infecciones diarreicas ocasionadas por las cepas patógenas de E. coli ha cambiado a través del tiempo debido a la resistencia de cepas a antibióticos de primera elección como tetraciclina, estreptomicina, amoxicilina, y al trimetoprim con sulfametoxazol (PaniaguaContreras y col., 2007). En 1980 fueron introducidas cefalosporinas de administración parenteral para combatir a este tipo de cepas resistentes a betalactámicos. Sin embargo uno de los mecanismos de resistencia de mayor relevancia

ha sido la aparición de cepas con betalactamasas de espectro

extendido (BLEE), expresadas principalmente por bacilos Gram negativos como Escherichia

coli,

Klepsiella

pneumoniae, Salmonella

sp.,

Proteus sp.,

Citrobacter sp., Shigella dysenteriae, Pseudomona aeruginosa. Las BLEE actualmente representan un problema terapéutico y epidemiológico de gran magnitud ya que su espectro de acción incluye a todas las penicilinas, la mayoría de las cefalosporinas y los monobactámicos, además son portadoras de genes que provocan resistencia cruzada a quinolonas, aminoglucósidos y cotrimoxazol (Yagüe y col., 2005; Lezameta y col., 2010). S. aureus y E. coli han sido aislados como microorganismo causales de enfermedades respiratorias y gastrointestinales respectivamente. La alta frecuencia con la que estos agentes se presentan en tales padecimientos y el uso constante de los mismos antibióticos ha hecho posible que en la actualidad algunas cepas sean de importancia clínica, debido a la creciente adquisición de factores genéticos de resistencia a los fármacos con los que se les combate.

Metabolitos Secundarios Las plantas, por su gran capacidad de sintetizar compuestos se han convertido en objeto de gran de interés para la búsqueda y desarrollo de nuevos fármacos que contribuyan al tratamiento de diferentes enfermedades (Joy y col., 1998; Souza-Fagundes y col., 2002) (Tabla I). En la actualidad se

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Tabla I. Fármacos obtenidos de plantas y sus usos. Fármaco Vinblastina Ajmalacina

Planta Catharanthusroseus Catharanthus roseus

Rescinamina Reserpina Quinina

Rauvolfia serpentina Rauvolfia serpentina Cinchonasp.

Pilocarpina Cocaína Morphina Codeina Atropina Atropina Glucósidos cardiacos

Pilocarpus jaborandi Erythroxylum coca Papaversomniferum Papaversomniferum Atropa belladonna Hyoscyamusniger Digitalissp.

Artemisinina Taxol

Artemesiaannua Taxusbaccata T. brevifolia Berberis Celastruspaniculata Ailanthus Plumbago indica Diospyros montana Gossypiumsp. Alliumsativum Ricinuscommunis Cephaelisipecacuanha Glycyrrhizia glabra Azadirachta indica Acacia catechu Sophorasubprostrata Magnolia bark Coleusforskohlii

Berberina Pristimerina Quassinoides Plumbagina Diospyrina Gossypol Allicina Ricina Emetina Glycyrrhizina Nimbidina Catequina Soforadina Magnolol Forskolina

Fuente: Tomada y traducida de: Joy y col., 1998

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Uso Anticáncerigeno Anticáncerigeno, hipotensivo Tranquilizante Tranquilizante Antimalárico, disentería amoébica Antiglucoma Analgésico tópico Analgésico Contra tos Espasmolítico, resfriado Espasmolítico, resfriado Para la insuficiencia cardíaca congestiva Antimalárico Cáncer de mama y ovario antitumoral Contra leishmaniasis Antimalárico Contra protozoarios Antibacterial, antifúngico Antiespermatogenico Antifúngico, amoebiasis Amoebiasis Antiulcérico Antiulcérico Antiulcérico Antiulcérico Contra ulcera péptica Hipotensivo, cardiotonico

sabe que sustancias conocidas como metabolitos secundarios son las responsables de las propiedades bioactivas de las plantas (González, 2009). Estas se producen mediante vías metabólicas alternas al metabolismo primario; y no son de importancia nutricional para las mismas (Domingo y López-Brea., 2003), pero son necesarias para mantener el metabolismo básico y por consiguiente el buen desarrollo y estado de salud de la planta (Sepúlveda y col., 2003; García y col., 2006). La síntesis de los metabolitos secundarios es inducida por factores ambientales, principalmente como respuesta a condiciones adversas, entre ellos: Consumo de herbívoros (artrópodos y vertebrados), el ataque por microorganismos (virus, hongos y bacterias), la competencia por el suelo, luz y nutrientes con otras plantas, exposición de luz solar, y otros factores abióticos como temperatura, humedad, o química del suelo (Sepúlveda y col., 2003; García y col., 2006). Varios grupos de estos metabolitos se han reconocido, entre ellos: glucósidos, alcaloides, terpenos, flavonoides, fenoles y taninos; Todas estas familias presentan estructuras básicas cuya modificación por procesos de metilación,

hidroxilación,

esterificación,

malonilación,

glicosilación

o

intercalación con iones metálicos dan como resultado una amplia gama de sustancias químicas o biológicamente funcionales (Sepúlveda y col., 2003; Sánchez L. y col., 2000).

Alcaloides En general, los alcaloides son compuestos heterocíclicos nitrogenados, cristalinos, sólidos, incoloros y de naturaleza básica, son el grupo más grande y heterogéneo de metabolitos secundarios producidos por las plantas (Valencia, 1995; Sánchez L. y col., 2000; Domingo y López-Brea, 2003). Al ser agentes venenosos ofrecen cierta protección contra depredadores (Valencia, 1995), 8

poseen

efectos

vasodilatadores,

anti-inflamatorios,

anti-trombóticos,

antioxidantes y antimicrobianos, este último es atribuidos por la capacidad de intercalarse

con

la pared

celular, pero

principalmente

con

el ADN,

desencadenando la apoptosis por el entorpecimiento de los mecanismos de expresión genética (Domingo y López-Brea., 2003; Sepúlveda y col., 2003). Tanaka y col. (2006), han reportado propiedades antimicrobianas sobre Sthapylococcus aureus de dos alcaloides, la ramiflorina A y la ramiflorina B, los cuales purificó a partir del extracto metanólico de Aspidosperma ramiflorum.

Terpenos Son un grupo de compuestos lipídicos de cadenas acíclicas y cíclicas muy numerosos, presentes en la mayoría de las plantas. Presentan una gran variedad estructural y derivan de la unión de unidades del 2-metil-butadieno (isopreno) (Valencia, 1995; Sepúlveda y col., 2003; Arias, 2008). Se clasifican de acuerdo a la cantidad de unidades de isopreno de la cual están compuestos; así tenemos a los monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos, sesterpenos, triterpenos, tetraterpenos o carotenoides, politerpenos (Valencia, 1995; Arias, 2008). A menudo el término aceites esenciales es asociado con los terpenos, debido a que la mayoría son mezclas de mono y sesquiterpenos, y por lo tanto representan su principal fuente de obtención (Sepúlveda y col., 2003; Valencia, 1995). En general, son varias las funciones que poseen los terpenos, regulan el crecimiento vegetal, proveen de color a las plantas, son pigmentos accesorios de la fotosíntesis (Valencia, 1995), entre otras, las cuales dependen específicamente del tipo de terpeno. Alzamora y col., (2001), reportaron el efecto antibacteriano de los aceites esenciales de Cymbopogon citratos (D.C) staff “Hierba Luisa” y Lapechinia meyenii (Walp) Epling “Salvia” sobre S. aureus.

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Flavonoides Los flavonoides son los pigmentos presentes en las plantas, abundan en las partes aéreas y jóvenes, son un amplio grupo de compuestos polifenólicos, de bajo peso molecular, cuyo principal sistema de arreglo es el C6-C3-C6, formando así el anillo flavano (2-fenilbenzopirano), un núcleo base a partir del cual derivan las demás estructuras (Valencia, 1995; Martínez y col., 2002; López, 2002; Martínez, 2005). Por lo común se presentan formando glucósidos, unidos con una o tres unidades de carbohidratos (glucosa principalmente, galactosa, arabinosa, ramnosa, y xilosa), mediante los sitios de los carbonos 3 y/o 7 (López, 2002; Martínez, 2005; Ballester y col., 2006, Lock y col., 2006), en esta forma, son más solubles en agua y menos reactivos ante radicales libres, sin embargo, los aglicones por su carácter fenólico son tóxicos para las células y normalmente se aíslan de tejidos muertos como las cortezas (Valencia, 1995; López, 2002). Se clasifican de acuerdo al grado de oxidación de sus anillos en: flavanos, flavonas,

flavanonas,

flavonoles,

antocianidinas,

o

leucoantocianidinas

(Martínez y col., 2002; Lock y col., 2006); añadiéndose grupos como las chalconas, dihidrochalconas, auronas e isoflavonas, por ser este último resultado de una variación estructural del núcleo 2-fenilbenzopirano (Valencia, 1995; López, 2002). Los flavonoides protegen a los vegetales contra la radiación, insectos, hongos, virus y bacterias, son atrayentes de polinizadores, participan en la regulación hormonal vegetal (Lock y col., 2006). Edwin y col. (2007), encontraron actividad antibacteriana en evaluaciones hechas a partir del extracto acuoso, acetónica y etanólico de la planta Bougainvillea glabra Choisy sobre el crecimiento de Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Klebsiella pneumonae y Proteus vulgaris. En pruebas de tamisaje fotoquímico hechas sobre dicha planta se encontraron flavonoides, saponinas y alcaloides. 10

Glucósidos Son compuestos orgánicos formados por un carbohidrato (generalmente glucosa) denominado glicón y un aglicón (parte activa), que por lo general es un alcohol o alguna sustancia orgánica que por sí misma resulta ser una sustancia muy tóxica, por lo que la combinación con el carbohidrato disminuye su toxicidad y puede así almacenarse. Tienen un sabor amargo, cuya función es el alejar a las plagas de las semillas, aunque se tornan dulces una vez que la planta se encuentra madura, se pueden aislar también de los frutos. Los glucósidos tienen como función la regulación de la vida y la protección de la planta (Valencia, 1995; Arrazola, 2002; García, 2008). Nadinic y col. (2002), aislaron dos glucósidos (El genciopicrósido y el swerósido) a partir del extracto metanólico de la planta Gentianella achalensis (Gilg) Ho & Liu (Gentianaceae), los cuales demostraron tener actividad antibacteriana solo en presencia de su respectiva glucosidasa, inhibiendo el crecimiento de S. aureus.

Rhizophora mangle L. Rhizophora mangle L. (mangle rojo) es una planta perteneciente a la familia Rhizophoraceae (Figura 1). Es un árbol nativo, que puede llegar a medir hasta 25 metros de altura, corteza grisácea, delgada o de color café claro, someramente surcada o casi lisa en los tallos, hojas opuestas, laminas elípticas a obovadas de 5 a 15 cm de largo, color verde obscuro; La flor posee cuatro pétalos blanco amarillentos, lineares, más o menos igualando los lóbulos del cáliz, pubescentes con pelos crispados blancos; ocho estambres, de 5-6 mm de largo, anteras igualando o ligeramente excediendo los filamentos carnosos; fruto vacado, cónico, de 2-2.5 cm de largo, color café y la plántula y creciendo hacia abajo 2-3 dm (Johnson y col., 1996).

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Figura 1. Ejemplar de Rhizophora mangle L. (mangle rojo). Bahía de Yavaros, Sonora.

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Dentro del estado de Sonora se le puede encontrar en esteros y playas del golfo de California, y lugares lodosos de bahías, florece de marzo a noviembre. Las hojas, el fruto seco y la raíz se colectan en las playas para elaborar un té; Se utiliza para infecciones de garganta y gastrointestinales (Johnson y col., 1996). El género Rhizophora ha sido sujeto de varias investigaciones. Lim y col., (2006), determinaron la actividad antimicrobiana de taninos extraídos de Rhizophora apiculata BARKS, encontrando que de las mezclas de taninos, los taninos hidrolizables tuvieron un mayor efecto inhibitorio, no solo contra hongos como Candida albicans, sino también contra S. aureus, con una Concentración Mínima Inhibitoria (MIC) de 6.25 mg/mL. En contraste, Sánchez y col., (2005), reportaron al determinar la presencia de taninos y fenoles del extracto acuoso de Rhizophora mangle y su relación con actividad antibacteriana contra S. aureus, que no necesariamente la presencia de taninos está relacionada con una alta actividad antibacteriana. Romero y Zamora (2010) encontraron actividad antimicrobiana contra S. aureus del extracto metanólico (crudo) de la corteza de Rhizophora mangle L. a una concentración de 400 µg/mL, que en contraste con lo reportado por otras investigaciones es menor. Por ejemplo, De Paula y Martins, 2000, evaluando la planta Rubus urticaefollius reporto inhibición a partir de una concentración de 680 µg/mL; Tanaka y col. (2006), con Aspidosperma ramoflorum se obtuvo inhibición del crecimiento a una concentración de 500 µg/mL, y Avello y col. (2009), la obtuvo a 4000 µg/mL al trabajar con la planta Ungi molinae. Cabe destacar que en todos estos estudios se evaluó la actividad antimicrobiana de extractos crudos contra S. aureus. Las investigaciones anteriores muestran efectos inhibitorios significativos a concentraciones altas, y esto se debe principalmente al hecho de que los extractos “crudos”, metanólicos u acuosos, sean mezclas burdas de cientos y 13

hasta miles de compuestos. Entre las principales causas que pueden conducir a observar una actividad antimicrobiana tan reducida, tenemos que el compuesto, o los compuestos activos se encuentren en muy pequeñas proporciones en la mezcla con respecto a la cantidad total de la misma, o la posibilidad de reacciones de antagonismo. Sin embargo, se ha demostrado que la purificación de estos extractos primarios, resulta en un aumento en la actividad a una menor concentración. Así por ejemplo, el fraccionamiento del extracto etanólico (crudo) de Diplostephium tolimense cuatrec. por Ávila y col, 2006 resultó en un aumento en la actividad antibacteriana contra S. aureus. Lo cual solo se puede explicar desde el hecho de que la cantidad de compuestos en cada fracción obtenida se redujo, permitiendo una mejor interacción con el sistema evaluado.

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