INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
CENTRO DE INVESTIGACION EN BIOTECNOLOGÍA APLICADA
Estudio fitoquímico e identificación de compuestos antimicrobianos de dos
plantas de la familia Commelinaceae
TESIS
PARA OBTENER EL GRADO DE
MAESTRA EN CIENCIAS EN BIOTECNOLOGÍA APLICADA
PRESENTA
Q.F.B. QUETZALI NICTE MORALES RABANALES
DIRECTORAS DE TESIS
DRA. FABIOLA ELOISA JIMÉNEZ MONTEJO
DRA. MARÍA DE LOS ÁNGELES MARTÍNEZ RIVERA
AGRADECIMIENTOS
A mis padres
Nolberto Morales Jacinto y Marleny Rabanales López
Gracias por la confianza y por siempre creer en mí, por todo el apoyo brindado, por su amor, cariño y su completa comprensión, porque sé que este tiempo no ha sido nada fácil pero deben saber que ustedes han sido, son y siempre serán mi mayor inspiración para seguir en mi camino y cumplir mis sueños. Nunca olvidaré todas aquellas enseñanzas que para bien han marcado mi vida. Que a pesar de la distancia siempre están en mí en cada paso que doy. Por esto y muchas razones más, este logro es para ustedes y mis hermanos. Los amo.
A mis hermanos
Atzintly Marlene Morales Rabanales e Ivan Inti Morales Rabanales
El amor que ustedes me han dado a través de estos años, en sus palabras, sus actos y sus enseñanzas han contribuido a mi crecimiento como persona, por lo que, el resultado final de todo este inmenso apoyo ha sido el lograr concluir esta etapa de mi vida. Siempre estaré muy agradecida por tenerlos como mis hermanos pero sobretodo como mis mejores amigos. Gracias por ser mi luz en los días oscuros, por ser la voz interior que me impulsa a seguir y por usar las palabras correctas en los momentos adecuados. Por amor, su tiempo y comprensión. Los amo.
A mis amigos
Karen Linares Alvarado, Mariana Vázquez, Perla Portillo Arellano, Rafael Salinas, Janet Jara (Pacman), Susana Suarez, Adrián Díaz Pacheco, Shirley Tolibia. Por sus palabras motivacionales, su apoyo y por seguir siempre en mi vida. Los quiero.
A mis compañeros del grupo de investigación
Catalina Rugerio Escalona, Aarón Mendieta Moctezuma, Asiel Tabares Sánchez, Ricardo Tetlalmatzi Plata, María del Rosario Matamoros Palafox, Dolores Guadalupe Águila Muñoz, Yesenia Pacheco Hernández, por apoyarme de múltiples formas durante el desarrollo de esta tesis, por sus consejos, paciencia y cariño. Los quiero.
A mis directoras de tesis
Dra. Fabiola Eloisa Jiménez Montejo y Dra. María de los Ángeles Martínez Rivera
Gracias por brindarme su apoyo y compartir sus conocimientos. Por sus consejos, su tiempo, la confianza y amistad que han dado la oportunidad de lograr un sueño más en mi vida.
A mis sinodales
Dra. Fabiola Eloisa Jiménez Montejo, Dra. María de los Ángeles Martínez Rivera, Dra. María del Carmen Cruz López, Dr. Aarón Mendieta Moctezuma y Dr. Víctor Eric López y López
Gracias por el tiempo, la paciencia, las enseñanzas y la oportunidad de trabajar así como de formar nuevos conocimientos que me han permitido crecer en mi vida profesional.
ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ... 1 2. ANTECEDENTES ... 2 2.1.HONGOS ... 2 2.2.HONGOS OPORTUNISTAS ... 4 2.2.1. Género Candida. ... 4 2.2.2. Género Aspergillus. ... 7 2.2.3. Género Mucor. ... 9 2.2.4. Género Fusarium ... 10 2.3.BACTERIAS. ... 11 2.3.1. Familia Enterobacteriaceae ... 12 2.3.1.1. Género Escherichia ... 12 2.3.1.2. Género Salmonella ... 13
2.4.TRATAMIENTOS TERAPÉUTICOS CONTRA HONGOS Y BACTERIAS. ... 14
2.4.1 Hongos. ... 14
2.4.2. Bacterias... 15
2.5.PLANTAS MEDICINALES ... 15
2.5.1. Metabolitos secundarios ... 16
2.5.1.1. Clasificación de metabolitos secundarios ... 16
2.5.2. Familia Commelinaceae ... 17
2.5.2.1. Género Tradescantia. ... 18
2.5.2.1.2. Tradescantia fluminensis... 20
2.6.ANTECEDENTES DE LA FAMILIA COMMELINACEAE. ... 21
3. JUSTIFICACIÓN ... 25 4. HIPÓTESIS ... 26 5. OBJETIVOS ... 27 5.1OBJETIVO GENERAL. ... 27 5.2OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ... 27 6. ESTRATEGIA EXPERIMENTAL ... 28
6.1COLECTA DEL MATERIAL VEGETAL Y EXTRACCIÓN DE LOS METABOLITOS ... 29
6.2ESTUDIO FITOQUÍMICO CUALITATIVO ... 29
6.2.1. Cuantificación de fenoles totales y polifenoles. ... 29
6.2.2. Cuantificación de flavonoides. ... 30
6.2.4. Cuantificación de azúcares reductores. ... 31
6.2.5. Cuantificación de esteroles totales. ... 31
6.2.6. Cuantificación de saponinas. ... 32
6.2.7. Cuantificación de alcaloides. ... 32
6.3.EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE. ... 33
6.3.1. Método de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH) ... 33
6.4DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL ANTIMICROBIANO. ... 33
6.4.1. Bioensayo preliminar de la actividad antifúngica (Bioautografía). ... 33
6.4.2. Evaluación antifúngica con el método de alimento envenenado. ... 33
6.4.3. Evaluación microdilución de hongos. ... 33
6.4.4. Evaluación microdilución de bacterias. ... 33
6.5.EVALUACIÓN DE Α-GLUCOSIDASA. ... 33
7. RESULTADOS. ... 34
7.1.COLECTA DE DOS PLANTAS PERTENECIENTES AL GÉNERO TRADESCANTIA. ... 34
7.2.OBTENCIÓN DE EXTRACTOS A PARTIR TRADESCANTIA. ... 34
7.3.IDENTIFICACIÓN CUALITATIVA DE METABOLITOS SECUNDARIOS. ... 35
7.3.1. Cromatografía en capa fina ... 35
7.3.1.1 Identificación preliminar de tipos de metabolitos secundarios. ... 35
7.4.CUANTIFICACIÓN DE METABOLITOS SECUNDARIOS. ... 41
Tradescantia pallida ... 41
Tradescantia fluminensis ... 43
7.5.DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE... 44
7.6.EVALUACIÓN ANTIFÚNGICA. ... 46
7.6.1. Bioautografía. ... 46
7.6.2. Método de alimento envenenado. ... 48
7.6.3. Método de microdilución. ... 50
7.6.3.1. Candida. ... 50
7.6.3.2. Fusarium oxysporum. ... 52
7.6.3.3. Bacterias ... 53
7.7.AISLAMIENTO Y PURIFICACIÓN POR CROMATOGRAFÍA EN COLUMNA. ... 56
7.7.1 Fraccionamiento del extracto metanólico de T. fluminensis (C1) ... 56
7.6.7.1 Cromatografía en columna de la fracción C1F8 (C2) ... 58
7.6.7.1.1. Cromatografía en columna de la fracción C1F8- C2F30 (C3)... 61
7.8.ACTIVIDAD ENZIMÁTICA. ... 64
8. CONCLUSIONES ... 66
9. BIBLIOGRAFÍA ... 67
ANEXOS ... 77
ANEXO II.PRUEBAS CUANTITATIVAS DE METABOLITOS SECUNDARIOS. ... 78
Curva de calibración de flavonoides. ... 78
Curva de calibración de azúcares reductores. ... 78
Curva de calibración de fenoles totales. ... 79
Curva de calibración de polifenoles totales. ... 79
Curva de calibración de esteroles. ... 80
Curva de calibración de taninos. ... 80
Curva de calibración de saponinas... 81
Curva de calibración de alcaloides ... 81
ANEXO III.ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE. ... 83
Ensayo con 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH) ... 83
ANEXO IV.BIOAUTOGRAFÍA. ... 84
Bioensayo preliminar de la actividad antifúngica (Bioautografía). ... 84
ANEXO V.ALIMENTOS ENVENENADO. ... 84
ANEXO VI.MICRODILUCIÓN DE HONGOS. ... 85
ANEXO VII.MICRODILUCIÓN DE BACTERIAS. ... 86
ANEXO VIII.ENSAYO DE Α-GLUCOSIDASA. ... 87
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Componentes de la pared celular fúngica. ...3
Figura 2. Morfología celular de células fúngicas. ...3
Figura 3. Morfología macroscópica (A) y microscópica (B y C) de C. albicans. ...5
Figura 4. Candidiasis. ...5
Figura 5. Cultivo de especies de Candida en medio CHROMagar-Candida ...6
Figura 6. C. tropicalis en Agar Sabouraud (A) y Agar Candida cromogénico (B) ...6
Figura 7. Características morfológicas de A. fumigatus. ...7
Figura 8. Cuadros clínicos de Aspergilosis. ...8
Figura 9. Identificacion de aspergilosis. ...8
Figura 10. Características morfológicas de Mucor hiemalis. ...9
Figura 11. Morfología de Fusarium sp. ...10
Figura 12. Estructura de la pared de bacterias Gram positivas y Gram negativas. ...11
Figura 13. Morfología microscopica de Escherichia coli. ...12
Figura 14. Salmonella spp morfología microscópica. ...13
Figura 15. Metabolitos secundarios y estrés abiótico. ...16
Figura 16. Grupos de metabolitos secundarios. ...17
Figura 17. Especies de la Familia Commelinaceae. ...17
Figura 18. Morfología macroscópica de Tradescantia pallida. ...19
Figura 19. Hojas y flor de Tradescantia fluminensis. ...21
Figura 20. Estructura de antocianina mayorita presente en Tradescantia pallida. ...22
Figura 21. Complejo formado con reactivo de Folin-Ciocalteu. ...29
Figura 22. Formación del complejo flavonoide-AlCl3 ...30
Figura 23. Reacción para la cuantificación de taninos ...30
Figura 24. Reacción de un azúcar reductor con DNS (A) y coloración del complejo (B) ...31
Figura 25. Esquema de reacción y complejo de color azul-verde del reactivo de LB. ...31
Figura 26. Reaccion para identificacion de saponinas ...32
Figura 27. Reacción de un alcaloide con verde de bromocresol. ...32
Figura 28. Proantocianidinas A y B. ...44
Figura 29. Estructura de espirostano B. ...44
Figura 30. Biografía del extracto metanólico contra C. albicans ...46
Figura 31. Columna cromatográfica y eluatos de EMT2 (C1). ...56
Figura 32. Placas cromatográficas de los eluatos obtenidos de C1. ...57
Figura 33. Placas cromatográficas de las fracciones de la columna C1. ...57
Figura 35. Perfil cromatográfico de las fracciones C1-F7 y C1-F8. ...58
Figura 36. Perfil cromatográfico de las fracciones F-1 a la F-19 de C1F8. ...59
Figura 37. Perfil cromatográfico de las fracciones reunidas F-16 a F-37 de C1F8. ...60
Figura 38. Lavados de solidos de las fracciones F-22 a F-25 de C1F8. ...60
Figura 39. Lavados de solidos obtenidos en la C1F8-F28. ...60
Figura 41. Compuestos ...63
obtenidosde C1F8- C2F30 (C3). ...63
Figura 42. Flavonoides apigenina y luteolina presentes en el género Tradescantia. ...63
Figura 43. Flavonoides presentes en el género Tradescantia. ...63
Figura 44. Actividad antioxidante de extractos de Trandescatia. ...83
Figura 45. Placa biautográfica. ...84
Figura 46. Metodologia de microdilucion en placa de 96 hongos para hongos ...85
Figura 47. Metodologia de microdilucion en placa de 96 hongos para bacterias ...86
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Características de los extractos obtenidos por maceración...34
Tabla 2. Placas cromatográficas de los extractos obtenidos. ...35
Tabla 3. Cromatografías en capa fina de extractos de Tradescantia empleando luz UV y visible. ...36
Tabla 4. Identificación de compuestos orgánicos con ácido sulfúrico. ...37
Tabla 5. Determinación de flavonoides en extractos de Tradescantia. ...37
Tabla 6. Identificación de saponinas con vainillina - ácido sulfúrico. ...39
Tabla 7. Identificación de esteroles con Liebermann-Burchard. ...39
Tabla 8. Identificación de terpenos con p-anisaldehído. ...40
Tabla 9. Placas cromatográficas de los extractos de Tradescantia reveladas con KMnO4. ...40
Tabla 10. Determinación de alcaloides con Dragendorff. ...41
Tabla 11. Cuantificación de los metabolitos secundarios en T. pallida (mg/g de planta). ...42
Tabla 12. Cuantificación de los metabolitos secundarios en T. fluminensis (mg/g de planta). ....43
Tabla 13. Resultado de la actividad antioxidante de especies de Tradescantia. ...45
Tabla 14. Bioautografía del extracto de T. pallida frente a hongos filamentosos. ...47
Tabla 15. Bioautografía del extracto de T. fluminensis frente a hongos filamentosos. ...47
Tabla 16. Efecto del extracto metanólico de T. pallida sobre el crecimiento de hogos. ...48
Tabla 17. Fases móviles empleadas en el fraccionamiento EMT2 ...56
Tabla 18. Fracciones reunidas de EMT2 (C1) ...56
Tabla 19. Fases móviles empleadas en el fraccionamiento C1F8 (C2) ...59
Tabla 20. Fracciones obtenidas de C1F8 (C2) ...59
Tabla 21. Resumen de compuestos obtenidos de C1F8. ...61
Tabla 22. Fases móviles empleadas para la columna C1F8- C2F30 (C3) ...61
Tabla 23. Fracciones reunidas de la columna cromatográfica de C1F8- C2F30 (C3) ...62
Tabla 24. Características físicas de C1F8- C2F30-C3F15 ...63
Tabla 25. Actividad enzimática de extractos de plantas del género Tradescantia ...64
Tabla 26. Estándares empleados para la cuantificación de metabolitos secundarios ...82
ÍNDICE DE GRAFICAS
Gráfica 1. Evaluación de la actividad antifúngica del extracto metanólico de T. pallida. ...48 Grafico 2. Evaluación de extractos de T. pallida (T1) y T. fluminensis (T2) contra especies de
Candida...51 Gráfica 3. Evaluación de extractos de T. pallida (T1) y T. fluminensis (T2) contra F.
oxysporum ...53 Grafico 4. Resultados de la evaluación de extractos de Tradescantia frente E. coli. ...54 Grafico 5. Resultados de la evaluación de extractos de Tradescantia con Salmonella spp. ...54
ABREVIATURAS Abs Absorbancia
ABTS Ácido 2,2'-azinobis (3etilbenzotiazolín)-6-sulfónico AcOEt Acetato de etilo
AlCl3 Tricloruro de aluminio
ATCC American Type Culture Collection aw Actividad de agua BBP Benzatina Bencilpenicilina °C Grado Celsius C1 Cromatografía en Columna #1 C2 Cromatografía en Columna #2 C3 Cromatografía en Columna #3 CC Control de crecimiento CE Control de esterilidad CCF Cromatografía en capa fina
CLSI Clinical and Laboratory Standards Institute CMI Concentración mínima inhibitoria
Cm Centímetros
CuSO4 Sulfato de cobre (II)
DCM Diclorometano DMSO Dimetilsulfóxido
DNS Ácido 3,5-dinitrosalicilico DPPH 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo EAG Equivalentes de ácido gálico EAT Equivalentes de ácido tánico EC Equivalentes de catequina EC50 Concentración efectiva al 50%
ECol Equivalentes de colesterol ED Extracto diclorometánico
EDT1 Extracto diclorometánico de Tradescantia pallida
EDT2 Extracto diclorometánico de Tradescantia fluminensis
EGlu Equivalentes de glucosa EH Extracto hexánico
EHT1 Extracto hexánico de Tradescantia pallida
EM Extracto metanólico
EMT1 Extracto metanólico de Tradescantia pallida
EMT2 Extracto metanólico de Tradescantia fluminensis
EP Equivalentes de papaverina EQ Equivalentes de quercetina
F Fracción
FRS Captación de radicales libres
g Gramos
GAE Equivalentes de ácido gálico
H Hexano
h Hora
HCl Ácido clorhídrico H2SO4 Ácido sulfúrico
IC50 Concentración inhibitoria al 50%
IIAP Instituto de Investigación de la Amazonía Peruana
K Potasio
KMnO4 Permanganato de potasio
KOH Hidróxido de potasio LB Liebermann-Burchard MeOH Metanol mg Miligramo Min Minutos mL Mililitro mm Milímetro mM Milimolar
msnm Metros sobre el nivel del mar MTT Sales de tetrasolio
N Normalidad
Na Sodio
Na2CO3 Carbonato de sodio
NaOH Hidróxido de sodio
NAD Nicotinamida adenina dinucleótido
NADH Nicotinamida adenina dinucleótido reducida
R Referencia
RE Equivalentes de rutina Rf Factor de retención
ROS Especies reactivas de oxigeno SD Desviación estándar
TAE Equivalentes de ácido tánico µL Microlitros
µm Micrómetros
UFC Unidades formadoras de colonias VIH Virus de la Inmunodeficiencia Humana
RESUMEN
Actualmente el uso excesivo de antibióticos genera resistencia en microorganismos patógenos provocando que los tratamientos empleados sean ineficaces. Adicionalmente se tienen efectos secundarios graves como hepato y nefrototoxicidad. Es por ello, que el objetivo del presente trabajo fue realizar un perfil fitoquímico y evaluar la actividad antimicrobiana de los extractos de
Tradescantia pallida y Tradescantia fluminensis contra microorganismos de interés médico. El análisis fitoquímico se realizó con distintos métodos cromatográficos y colorimétricos. La evaluación antimicrobiana se realizó con las técnicas de microdilución en caldo y alimento envenenado; contra las especies de los géneros Candida, Aspergillus, Mucor, Fusarium,
Rhizopus y Trichosporum,Escherichia y Salmonella. El análisis del perfil químico de los distintos extractos reveló la presencia taninos, esteroles, azúcares reductores y saponinas como metabolitos mayoritarios. Respecto a la actividad antimicrobiana se encontró que los extractos presentan un porcentaje de inhibición en rangos variables para especies levaduriformes fue de 15-35%, para hongos filamentosos de 50-65% y finalmente para bacterias del 8-15%. El efecto antimicrobiano más significativo fue contra Fusarium oxysporum (65%). Adicionalmente, se purificaron seis compuestos del extracto metanólico de T. fluminensis cuya identidad química no fue determinada. En general, las plantas del género Tradescantia son una fuente potencial de antimicrobianos naturales y una posible alternativa terapéutica de bajo costo, accesible y efectiva. Palabras clave: antimicrobiano, metabolitos secundarios, infecciones nosocomiales
SUMMARY
Currently the excessive use of antibiotics generates resistance in pathogenic microorganisms, causing the treatments used to be ineffective. In addition, it has serious side effects such as hepatotoxicity and nephrotoxicity. That is why, the aim of the work was to carry out a phytochemical profile and to evaluate the antimicrobial activity of the effects of Tradescantia pallida and Tradescantia fluminensis against microorganisms of medical interest.
The phytochemical analysis was performed with different chromatographic and colorimetric methods. The antimicrobial evaluation was carried out with the techniques of microdilution in broth and poisoned food; against the species of the genera Candida, Aspergillus, Mucor, Fusarium,
Rhizopus and Trichosporum, Escherichia and Salmonella. The analysis of the chemical profile of the different extracts reveals the presence of tannins, sterols, reducing sugars and saponins as major metabolites. Regarding the antimicrobial activity, it was found that the results were a percentage of inhibition in variable ranges for yeast species was 15-35%, for filamentous fungi 50-65% and finally for bacteria of 8-15%. The most significant antimicrobial effect against
Fusarium oxysporum (65%). Additionally, six compounds of the methanolic extract of T. fluminensis were purified whose chemical identity was not determined. In general, the plants of the genus Tradescantia are a potential source of natural antimicrobials and a possible therapeutic alternative of low cost, accessible and effective.
1 1. INTRODUCCIÓN
Una de las problemáticas actuales que aqueja a la salud pública a nivel mundial es el aumento de personas cuyo sistema inmune se encuentra deficiente o comprometido, derivado de enfermedades como sida, diferentes tipos de cáncer, personas en tratamientos quimioterapéuticos y/o antimicrobianos de amplio espectro; o aquellos que tuvieron un trasplante de órgano sólido y pacientes en unidades de cuidados intensivos. Este tipo de pacientes, por su condición, son susceptibles a que microorganismos patógenos encontrados en el medio ambiente les generen una segunda enfermedad, como las infecciones bacterianas y fúngicas que propician una tasa de mortalidad en los pacientes de aproximadamente entre el 35 y el 75%.
Las enfermedades fúngicas afectan órganos como corazón, pulmones y piel, también produce afectaciones en tracto urinario, estomago, sangre etc. Dependiendo de la patología es el tratamiento indicado, entre los fármacos más frecuentemente utilizados se encuentran los azoles como itraconazol, voriconazol y fluconazol y en casos graves pueden ser empleadas caspofungina o anfotericina B. Sin embargo, su uso puede provocar efectos secundarios leves (fiebres dolor de cabeza, diarreas, nausea y vómitos) hasta graves dañando hígado y riñón. Por otro lado, estos medicamentos pueden no tener el efecto esperado con la dosis establecida hasta el punto de requerir mayores cantidades incluso volverse ineficaces, esta ineficacia de los tratamientos puede deberse a la resistencia microbiana, los microorganismos han creado formas de evadir y/o protegerse del ataque de los fármacos manteniéndose seguros ante estos.
Las plantas se han utilizado desde nuestros ancestros para el tratamiento de diversas afectaciones en el ser humano, como la manzanilla, el estáfate, la valeriana, hierbabuena, etc. estas son usadas para disminuir la inflamación, fiebre y tratar infecciones en diferentes partes del cuerpo (ojos, piel, vías urinarias, gastrointestinales) generados por bacterias y hongos. Por ello las plantas han sido objeto de diversos estudios, encaminados a determinar los compuestos activos, llamados metabolitos secundarios, que impiden el crecimiento o bien eliminan a estos microorganismos. Por lo antes mencionado deriva la importancia de buscar alternativas terapéuticas que puedan llegar a ser más efectivas, rápidas y económicas. Con base a lo anterior, en el presente trabajo de tesis se propone el estudio fitoquímico de dos plantas pertenecientes al género Tradescantia, su evaluación biológica como agentes antifúngicos y/o antibacterianos y finalmente la purificación y aislamiento de lo metabolitos secundarios mayoritarios presentes en una de ellas.
2. ANTECEDENTES
Actualmente existe un incremento en la resistencia a los antimicrobianos que comprometen la prevención y el tratamiento eficaz a un gran número de enfermedades causadas por hongos y bacterias. Esto se debe, tanto a que dichas enfermedades emergen y reemergen, posiblemente debido al uso indiscriminado de los medicamentos, provocando que las siguientes generaciones de las especies patógenas sean resistentes contra múltiples fármacos ya que el grado y velocidad de evolución de éstas es muy rápido. Hoy en día son más frecuentes los reportes que existen sobre dicha resistencia, siendo una amenaza creciente para la salud pública a nivel mundial, tal es el caso de levaduras del género Candida causantes de infecciones desde leves a sistémicas y de hongos filamentosos del género Aspergillus los cuales afectan a pacientes intrahospitalarios cuyo sistema inmunológico se encuentra comprometido por enfermedades debilitantes o crónico-degenerativas, así como tratamientos inmunosupresores o citotóxicos. Por otro lado, infecciones causadas por bacterias Gram negativas pertenecientes al género Escherichia y Salmonella son causa frecuente de enfermedades nosocomiales graves. Es por ello, que actualmente se buscan nuevas fuentes de moléculas como una alternativa terapéutica para enfrentar dichas necesidades médicas, incrementando el interés por el estudio de agentes naturales con la esperanza que estos sean más efectivos, más baratos y menos agresivos con el paciente y con el medio ambiente. En este sentido, es bien sabido que las plantas poseen sustancias activas, producto de su metabolismo secundario, que pueden resultar tóxicas sobre algunos tipos de microorganismos patógenos. Las plantas del género Tradescantia son plantas nativas de México que han sido poco estudiadas, son plantas ornamentales y también son encontradas como plantas arvenses. 2.1. Hongos
Los hongos pertenecen al reino Fungí y son organismos eucariotas por lo tanto sus células poseen núcleo, mitocondrias y sistema endomembranoso, sin embargo, se distinguen de otras por la presencia de una pared celular, la cual está conformada por quitina (N-acetilglucosamina), glucanas, mananas y derivados celuloides, compuestos que le dan rigidez a la misma (Figura 1), así como algunos glucopéptidos y manoproteínas; estos últimos le proporcionan cierto grado de flexibilidad y son de gran importancia para su taxonomía además entre sus funciones está el darle forma a la célula, controlar la permeabilidad celular y le confiere protección de los cambios osmóticos. Este componente celular tiene gran importancia ya que es el primer lugar de interacción con el hospedador jugando así un papel muy importante en el desarrollo de la acción patogénica. Las diferencias de la pared fúngica respecto de la de otros organismos esta que en las bacterias se encuentran formada por derivados de los ácidos N-acetilmurámico y N -acetilneuramínico, en los vegetales por celulosa y sus derivados y en los insectos y crustáceos
3 por quitina. Además, los hongos tienen una membrana celular bien organizada cuyo lípido principal es el ergosterol, siendo este similar a la presencia del colesterol en la célula humana y fitoesterol en las plantas (Bonifaz, 2012). Los hongos son organismos heterótrofos que se pueden alimentar de materia orgánica (saprofitos) o de materia viva (parásitos).
La taxonomía clásica de los hongos se ha basado en la morfología y en la forma de producción de sus esporas; sin embargo, en la actualidad se toma en cuenta sus características ultraestructurales, bioquímicas y moleculares, las cuales modifican la designación taxonómica inicial. Los hongos pueden ser organismos unicelulares o pluricelulares, clasificándose morfológicamente de manera sencilla en levaduras y formas filamentosas como se muestra en la Figura 2 (Arenas, 2008).
Figura 1. Componentes de la pared celular fúngica.
Figura 2. Morfología celular de células fúngicas.
Fragmento de hifa (A) y levadura (B).
Una levadura es aquella que morfológicamente hablando se define como una célula esférica u ovoide, que se reproduce mediante gemación o fisión binaria. Las células hijas pueden alargarse para formar seudohifas y por lo general las levaduras son unicelulares y producen colonias cremosas, brillantes, redondeadas, pálidas o mucoides en placas de agar. Por otro lado, las formas filamentosas son organismos pluricelulares formados por estructuras tubulares semejantes a hebras conocidas como hifas cuyos extremos se alargan mediante un proceso denominado crecimiento apical. Las hifas pueden se cenocíticas o septadas. El conjunto de hifas se denomina micelio o talo.
A
2.2. Hongos Oportunistas
De acuerdo a su tamaño los hongos se clasifican en macromicetos, entre los que se encuentran los hongos comestibles como las setas, los champiñones y el huitlacoche; y los micromicetos entre los que se encuentran la mayoría de los hongos causantes de enfermedades en los seres humanos y en animales. En función del grado de patogenicidad, los hongos se clasifican en patógenos primarios (pueden causar infección en individuos sanos) y en oportunistas. Los hongos oportunistas, causan diversas enfermedades a los individuos que se encuentran inmunodeprimidos como son: pacientes con cáncer, sida, con enfermedades metabólicas, o son receptores de trasplante de órgano sólido o de médula ósea. El aumento de esta población aunado al desarrollo tecnológico en tratamientos para estas enfermedades tales como citotóxicos, radioterapia, el uso de antibióticos de amplio espectro, esteroides, etc. ha favorecido el padecimiento de enfermedades infecciosas generada por hongos, tal es el caso de hongos del género Candida, Aspergillus, Mucor, Fusarium y en muy raras ocasiones por hongos como
Rhizopus y Trichosporon (da Silva et al, 2006 y Silva et al, 2003). A nivel intrahospitalario estos agentes significan un enorme reto para el equipo de salud en términos de diagnóstico y tratamiento en personas que presentan alteraciones en su sistema inmune, con fallas en los mecanismos de defensa del huésped para enfrentar los procesos infecciosos produciéndose las denominadas infecciones oportunistas, las cuales han alcanzado un lugar cada vez más importante por su frecuencia y elevada mortalidad.
2.2.1. Género Candida. Taxonomía Clase Saccharomycetes Orden Saccharomyceteales Familia Saccharomycetaceae Género Candida Especies albicans tropicalis utilis glabrata parapsilosis dubliniensis
Las levaduras que integran este género, frecuentemente, se desarrollan como células levaduriformes ovaladas (3 a 5 µm) que forman yemas o blastoconidios. En condiciones in vitro
casi todas las especies de este género dan lugar a colonias suaves, lisas en forma de domo, de color blanco (Figura 3A), algunas especies también producen seudohifas e hifas verdaderas (Figura 3B).
5
C. albicans es considerada como una levadura polimórfica debido a la diversidad morfológica que presenta: blastoconidios, tubos germinativos, seudo-micelio, micelio verdadero y clamidoconidios. C. albicans (Figura 3C) en algunas ocasiones, esta especie puede sufrir modificaciones fenotípicas, en las que Candida se transforma de manera reversible de células levaduriformes de gemación a colonias muy “peludas” o “vellosas” compuestas fundamentalmente por seudohifas o hifas.
Figura 3. Morfología macroscópica (A) y microscópica (B y C) de C. albicans.
Estas levaduras se encuentran como parte de la microbiota en el cuerpo de los seres humanos, habitan en las mucosas como en tracto respiratorio superior, boca, faringe, laringe, tracto gastrointestinal y aparatos reproductores, piel y uñas. Generalmente son organismos comensales, pero en pacientes con inmunosupresión son patógenos que actúan como hongos oportunistas, provocando diversas micosis, desde superficiales hasta sistémicas. Entre las superficiales tenemos al denominado algodoncillo que se produce en la boca, candidosis intertriginosa, candidosis cutánea congénita (Figura 4A-C); entre las mucocutáneas se encuentra la orofaríngea, genital, broncopulmonar, y del tracto urinario; y entre las sistémicas candidemia, endocarditis y meningitis. Las imágenes fueron tomadas de (Sket et al, 2013 y Bonifaz, 2012). La candidiasis oro-faríngea se presenta con alta frecuencia en pacientes infectados con el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), considerando que hasta un 90% de los individuos infectados por VIH sufrieran al menos un episodio de candidiasis orofaríngea (Urizar, 2002).
Figura 4. Candidiasis.
A- Oral; B- Candidiasis intertriginosa; C- Candidiasis cutánea congénita.
A B C A B C Clamidoconidios Seudohifas Blastoconidios Micelio verdadero
Esta micosis es cosmopolita causada por diversas especies de levaduras oportunistas de este género, el agente etiológico principal es C. albicans, sin embargo, en los últimos años se ha observado el aumento en el aislamiento de especies no-albicans. Etiológicamente las especies más frecuentes en generar esta enfermedad son: C. albicans, C. tropicalis, C. glabrata, C. dubliniensis, C. parapsilosis, C. orthopsilosis, C. metapsilosis, C. krusei, C. famata, C. guilliermondii y C. lusitaniae. (Bonifaz, 2012).
Estas levaduras son fácilmente cultivadas en condiciones de laboratorio y pueden ser estudiadas
in vivo e in vitro. Son cultivadas en agar Sabouraud, gelosa sangre, extracto levadura, entre otros. Las técnicas empleadas para la identificación de Candida van desde examen directo observando blastoconidios, seudohifas y/o hifas. También se emplean diversas tinciones como Wright y PAS por mencionar algunas. Hasta medios selectivos como Biggy-Nickersin® donde se observan
colonias cafés y medios cromogénicos como CHROMagar-Candida®, Candiselect 4®,
Candida-ID® y Agar Candida Brilliance®, estos medios están hechos a bases de sales cromógenas y
enzimas que permiten el desarrollo de especies más comunes de este género mediante la formación de colonias coloridas. Como ejemplo se muestra en la Figura 5 (Bonifaz, 2012) la utilización del medio CHROMagar-Candida® para la identificación de especies como: A) C.
albicans cuyas colonias se ven de color verde claro; B) C. dubliniensis de color verde oscuro; C)
C. krusei colonias de color rosa con bordes esponjosos; D) C. glabrata color rosa intenso con bordes enteros; E) C. tropicalis de azul-gris; F) C. parapsilosis colonias blancas. En la Figura 6A se observa el crecimiento de la levadura C. tropicalis en agar Sabouraud y en la Figura 6B en agar Candida cromogénico®, otros estudios que permiten identificar a las especies son los perfiles
bioquímicos entre los que se encuentran zimograma y auxonograma.
Figura 5. Cultivo de especies de Candida en
medio CHROMagar-Candida
Figura 6. C. tropicalis en Agar Sabouraud (A) y
Agar Candida cromogénico (B)
7 En el área clínica, los estudios de gabinete, sirven de apoyo para evaluar la gravedad y evolución de las infecciones, aunque estos estudios no son diagnósticos. Algunos de ellos son, radiografías y tomografías (para el caso de afectaciones en pulmones y meninges), biopsias y pruebas inmunológicas. 2.2.2. Género Aspergillus. Taxonomía Clase Eurotiomycetes Orden Eurotiales Familia Trichocomaceae Género Aspergillus Especies fumigatus flavus niger terreus nidulans
Este hongo pertenece a la familia Trichocomaceae, en la actualidad clasificada dentro de la clase
Euascomycetes (Guarro, 2012). Es un hongo filamentoso saprobio con micelio macrosifonado, tabicado, con cabezas aspergilares con conidióforos cortos (Figura 7A), puede tener reproducción sexual (con formación de ascosporas en el interior de ascas) y asexual (con formación de conidios). Las colonias crecen a 25 – 28 °C, son planas, compactas y tiene un aspecto aterciopelado y un color blanquecino que cambia a verde azulado o verde grisáceo (Figura 7B).
Figura 7. Características morfológicas de A. fumigatus.
A- Micromorfología; B- Macromorfología.
Algunas especies de este género son patógenas oportunistas, las especies más reportadas como causantes de cuadros patológicos son: A. fumigatus, en primer lugar, seguido de A. niger, A.
flavus, A. terreus, A. nidulans, A. glaucus, A. versicolor (Bonifaz, 2012). Este género provoca enfermedades cosmopolitas llamada aspergilosis, de la cual existen diferentes tipos, las más frecuentes son: infección pulmonar invasiva, aspergilosis diseminada, aspergilosis cutánea (Figura 8A), ótica, oftálmica, ulceras necróticas, saprofitación pulmonar (aspergilomas) (Figura 8B) y estadios de hipersensibilidad inmunológica (alergias). Aspergillus es el agente causal >80%
de todas las infecciones fúngicas en personas que tuvieron un trasplante de órgano sólido, además afecta a pacientes con leucemias y con corticoterapia. La tasa de mortalidad es elevada ya que oscila entre 40 - 50% (Pemána & Quindós, 2014 y Montejo, 2002).
Figura 8. Cuadros clínicos de Aspergilosis.
A- Aspergilosis cutánea en paladar; B- Aspergiloma observada por tomografía
Aspergillus crece en medios de cultivo como agar Sabouraud, agar papa dextrosa (PDA), algunas especies se inhiben con cicloheximida por lo que no es recomendable usar antibióticos, crece en 3 días a una temperatura que oscila entre 25 – 28 °C. La identificación se realiza de primera instancia un examen directo en donde a la muestra se le agrega KOH al 10% (Figura 9A), se utiliza la tinción con PAS, o de Giemsa para observar las hifas tabicadas y la cabeza aspergilar (Figura 9B), biopsias y pruebas inmunológicas como serología e identificación de exoantígenos como glucanos (1-3-β-D-glucano) y galactomananos por aglutinación directa con partículas de látex o ELISA y pruebas de gabinete como radiografías y tomografías como apoyo al diagnóstico.
Figura 9. Identificacion de aspergilosis.
A- Examen directo de aspergilosis pulmonar; B- Tinción de aspergilosis pulmonar, tinción con Giemsa.
A B
9 2.2.3. Género Mucor. Taxonomía Phylum Zygomycota Orden Mucorales Familia Mucoraceae Género Mucor Especies hiemalis circinelloides indicus
Estos hongos forman colonias de aspecto algodonoso, de color blanco a beige o gris debido al desarrollo de esporas (Figura 10A), son de crecimiento rápido, invaden toda la superficie del medio de cultivo y pueden llegar a crecer varios centímetros de altura. Crecen en medios Sabouraud dextrosa agar, gelosa sangre, agar papa dextrosa y son inhibidos por la cicloheximida. Se desarrollan entre 48 y 72 h a temperaturas de 25 – 28 °C y con un alto contenido de humedad del medio de cultivo (aw 0.93). Microscópicamente los mucorales tienen hifas macrosifonadas gruesas (10 a 20 μm) y cenocíticas, las cuales sostienen las formas de reproducción asexuada por medio de las denominadas esporangióforos, que terminan con un ensanchamiento llamado columela (Figura 10B).
Figura 10. Características morfológicas de Mucor hiemalis.
A-Macromorfología; B-Micromorfología.
El género Mucor causa graves infecciones fúngicas en personas inmunocomprometidas y en diabéticos descompensados. Son micosis que se caracterizan por dar cuadros agudos rinocerebrales y se caracterizan por una muy rápida progresión y con la destrucción del tejido fuerte y necrosis, además afecta a los pulmones que cursan con trombosis, invasión vascular e infartos, estas infecciones son llamadas mucormicosis. La destrucción del tejido se debe al hecho que este hongo crece principalmente en vaso sanguíneo, obstruyendo el suministro de nutrientes y de oxígeno a los tejidos, lo que provoca la muerte de las células y necrosis tisular (Bonifaz, 2012).
2.2.4. Género Fusarium Taxonomía Clase Sordariomycetes Orden Hypocreales Familia Nectriaceae Género Fusarium Especies oxysporum solani
Los hongos del género Fusarium son cosmopolitas y muy abundantes en las zonas tropicales y templadas del mundo. Fusarium sp, hongo cuyo micelio presenta un aspecto morado con una coloración blanca en la superficie (Figura 11A). En el aspecto microscópico presenta conidióforos alargados en forma de botella, con ramas a intervalos regulares o verticilados, septados, individuales o agrupados en esporodoquios; conidios de dos tipos: microconidios elípticos o piriformes y macroconidios fusiformes, en forma de media luna o elípticos, de dos a nueve septos y ápice puntiagudo (Figura 11B).
Figura 11. Morfología de Fusarium sp.
A- Macromorfología; B-micromorfología.
Este género es la segunda causa de infección por hongos filamentosos en pacientes inmunocomprometidos específicamente personas con leucemia, con neutropenia prolongada, quimioterapia o con trasplante hematopoyético (Sheelaa et al, 2017), ocasionando la queratitis postraumática y la onicomicosis que son las formas clínicas más habituales de fusariosis. La fusariosis diseminada es más frecuente en pacientes receptores de trasplantes hematopoyéticos y de trasplante pulmonar debido a la profunda inmunosupresión o la prolongada neutropenia a la que son sometidos. Entre las infecciones localizadas destacan la endoftalmitis, sinusitis alérgica o crónica, neumonía nodular y lesiones cutáneas. Las infecciones diseminadas son las fusariosis que afectan múltiples órganos como pulmones, piel, tubo digestivo, hígado, bazo, corazón, riñón y sistema nervioso central así como pueden generar lesiones metastásicas cutáneas como nódulos y ulceras que pueden llegar a evolucionar en necrosis central (Pemán & Salavert, 2014).
11 2.3. Bacterias.
Las bacterias son organismos procariontes formados por una sola célula en la cual su material genético se encuentra libre en el citoplasma, esto debido a que no tiene organelos definidos por una membrana celular como las células eucariontes. Sin embargo, cuenta con una pared celular que forma una malla y envuelve a la célula dándole estructura, protección y rigidez. Está constituida principalmente por peptidoglucano, compuesto estructural por el cual en 1884 Christian Gram fue capaz de desarrollar un método de detección y agrupación de las bacterias llamando así al método como: tinción de Gram, de esta manera se dividió a las bacterias en dos amplios grupos: bacterias Gram positivas y bacterias Gram negativas. Las diferencias entre ellas es que las Gram positivas cuentan con una pared gruesa de péptidoglucano y las Gram negativas tienen una delgada capa de peptidoglucano que representa tan solo un 5% a 10% del peso de la pared celular y se localiza en medio dedos membranas celulares como se observa en la Figura 12 (Tortura, Funke, & Case, 2007).
Figura 12. Estructura de la pared de bacterias Gram positivas y Gram negativas.
Otras características de estos organismos es que crecen en colonias y cada una de ellas equivaldría a una ciudad con un millón o más de organismos. La suma de sus características condiciona los rasgos que definen una colonia, como su color, tamaño, forma u olor. La capacidad de resistir frente a determinados antibióticos, de fermentar azucares específicos, de lisar los eritrocitos (capacidad hemolítica) o de hidrolizar los lípidos se puede determinar también mediante el uso de los medios de cultivo adecuados (Murray et al., 2009).
Algunas bacterias son patógenas las cuales han sido asociadas a infecciones intrahospitalarias, entre los principales agentes implicados tenemos: bacilos Gram negativos: Pseudomona aeruginosa y Enterobacterias (Shigella, Salmonella, Klebsiella, Escherichia coli). Entre las infecciones hospitalarias más frecuentes es la infección urinaria con un 40%; seguida por la infección de herida quirúrgica que representa un 25%; las infecciones respiratorias van de un 15 a 20%; y las infecciones asociadas al cateterismo representan un 10%; otras infecciones que se generan en piel o en el sistema gastrointestinal constituyen solo el 10% (Perez Montoya et al, 2010). Las bacterias como Salmonella generan infecciones gastrointestinales y Escherichia coli
producen infecciones gastrointestinales, respiratorias y urinarias.
Las bacterias poseen características que ayudan a superar las defensas de un hospedero como son: expresar receptores superficiales para su adhesión, movilidad, daño tisular con el fin de acceder a fuentes de nutrientes para su crecimiento y reproducción, entre otros (Cárdenas Perea
et al, 2014). Debido a las enfermedades que causan, los factores de virulencia que les ayudan generar daño en las personas, así como a la resistencia que han adquirido a los fármacos es de gran importancia seguir estudiando a estos microorganismos.
2.3.1. Familia Enterobacteriaceae
Esta familia está constituida por más de 20 géneros bacterianos, la mayoría con una gran importancia médica ya que son bacterias patógenas. Estas bacterias poseen características generales como: bacilos Gram negativos, anaerobios facultativos, no forman esporas, reducen los nitratos a nitritos, fermentan la glucosa y son oxidasa negativos. Los géneros con mayor importancia clínica son: Escherichia, Shigella, Salmonella, Citrobacter, Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Proteus, Yersinia y Morganella.
2.3.1.1. Género Escherichia
Son bacilos Gram negativos como se muestra en la Figura 13A por medio de una microscopia y con una tinción de Gram (Figura 13B), cuyas características son bacterias anaerobias facultativas que fermentan la glucosa, la arabinosa, el sorbitol y casi todas fermentan la lactosa, no suelen fermentar el arabinósido; son indol positivo y no forman esporas (Guentzel, 1996).
Figura 13. Morfología microscopica de Escherichia coli.
A-Bacilos; B- Tinción de Gram. B
G A
13 Este género se asocia a múltiples enfermedades, incluida las gastrointestinales que varía entre una simple diarrea hasta una disentería (diarrea del viajero) e infecciones extra-intestinales, como las infecciones del tracto urinario (ITU), meningitis, sepsis y bacteriemia. Además, puede causar cuadros de neumonías (Ronald, 2003 y Madigan & Martinko, 2005).
2.3.1.2. Género Salmonella
Son bacilos Gram negativos, generalmente móviles por flagelos perítricos (excepto Salmonella gallinarum), anaerobios facultativos no encapsulados y no esporulados (Figura 14).
La diferenciación entre las especies y subespecies se realiza tomando en cuenta diferentes propiedades bioquímicas. No fermentan la lactosa, excepto S. choleraesuis subespecie arizonae y S. choleraesuis, fermentan glucosa con producción de gas (excepto S. typhi), no producen indol, no degradan la urea, descarboxilan lisina y ornitina. Estas bacterias se desarrollan entre 8 y 45 °C y a un pH de 4 a 8; no sobreviven a temperaturas mayores de 70 °C (Lennette, 1982; Walker, 1999 y Flores, 2003).
Salmonella está ampliamente distribuida en la naturaleza, y se encuentra como comensal y patógeno en el tracto gastrointestinal de humanos, mamíferos domésticos y salvajes, reptiles, aves, insectos y roedores, causando un amplio espectro de enfermedades en el hombre y los animales.
La mayoría de las infecciones que son causadas por los miembros de este género son consecuencia de la ingestión de productos alimentarios contaminados, y de una transmisión directa por vía feco-oral. Las diferentes infecciones intestinales que pueden causar son conocidas como salmonelosis, que pueden dividirse en dos síndromes: “la fiebre entérica” (causada por S. typhi) y a “la fiebre paratifoidea” (causada por S. paratyphi A, S. paratyphi B o S. paratyphi C); y la gastroenteritis o envenenamiento por alimentos que es una infección restringida a la mucosa intestinal, causada por muchos serotipos, siendo los más comunes S. typhimurium y S. enteritidis.
2.4. Tratamientos terapéuticos contra hongos y bacterias.
2.4.1 Hongos.
El tratamiento de las enfermedades infecciosas fúngicas va a depender del agente etiológico. En el caso de enfermedades por el género Candida el tratamiento sugerido son equinocandinas (en candidemia), fluconazol (en ajuste de desescalada con conocimiento de especie) y anfotericina B (como alternativa o de rescate). Para los hongos filamentosos como Aspergillus se usa de primera elección el voriconazol, anfotericina B (es alternativo); caspofungina y otras equinocandinas se emplean en forma de rescate o en combinación con voriconazol; posoconazol e isavuconazol han mostrado ser eficientes. Y medicamentos combinados como azoles más equinocandinas; resistencia a polienos (A. terreus y A. alliaceus), equinocandinas (A. lentulus), azoles (A. calidoustus y A. fumigatus) (Renau et al, 2016 y Pemána & Quindós, 2014).
En enfermedades como Fusariosis diseminada se emplean los antifúngicos como el voriconazol, la anfotericina B y el posaconazol que han demostrado más actividad y eficacia como tratamiento aunque, en general, la respuesta clínica a los mismos debe considerarse como moderada y siempre en función del grado de neutropenia o situación de inmunosupresión de los pacientes. El género Fusarium es uno de los hongos filamentosos más resistentes, en ocasiones con resistencia a polienos, azoles y equinocandinas dependiendo de la especie; se tiene tendencia al uso de tratamientos combinados (Renau et al, 2016). Otro tratamiento terapéutico es con inmunoterapia usando factores de crecimiento o transfusión de granulocitos para pacientes neutrónicos e interferón-γ (Guarro, 2013).
El tratamiento de las mucormicosis debe basarse principalmente en el control de los factores predisponentes (hiperglucemia, acidosis, inmunosupresores, corticoides, etc.), la amplia extirpación y limpieza quirúrgica de las lesiones y el correcto empleo de antifúngicos. La sensibilidad in vitro de los mucorales a los antifúngicos es baja, únicamente la anfotericina B, el posoconazol e isavuconazol muestran actividad aceptable frente a la mayoría de estos hongos (Renau et al, 2016 y Pemán & Salavert, 2014).
El tratamiento con posaconazol solo puede utilizarse por vía oral y necesita administrarse con comidas de alto contenido graso, situación no siempre factible en los pacientes con mucormicosis graves, lo que dificulta alcanzar las concentraciones séricas y tisulares apropiadas (Pemán & Salavert, 2014). Es esencial el manejo quirúrgico enérgico y apropiado para control del foco y reducción de inoculo, con desbridamiento agresivo de las lesiones accesibles para la limpieza y eliminación de focos de necrosis y tejidos invadidos, este procedimiento sirve como adyuvante imprescindible en el tratamiento farmacológico (Kronen et al, 2017; Renau et al, 2016 y Pemán & Salavert, 2014). En ocasiones, también puede ser útil el empleo de interferón-γ y de oxigeno
15 hiperbárico también llamada oxigenoterapia hiperbárica, esta inhibe el crecimiento fúngico in vitro
y corrige la acidosis láctica favoreciendo la acción oxidativa de la anfotericina B; además, aumenta la fagocitosis, el factor de crecimiento y, por lo tanto, la respuesta terapéutica y la probabilidad de curación (Tragiannidis & Groll, 2009).
Para los hongos filamentosos como Fusarium y mucorales (Mucor y Rhizopus), se aconseja la combinación de medicamentos como anfotericina B más caspofungina, anfotericina B liposómica (AmB-L) con equinocandinas y/o posoconazol o voriconazol (Pozo Laderas et al, 2014).
Dada la gravedad y mal pronóstico de todas estas micosis más la elevada tasa de mortalidad y la ausencia de un tratamiento antifúngico óptimo debido a la resistencia microbiana, hace que aumente el interés por la búsqueda y obtención de nuevas moléculas que sirvan como fármacos antifúngicos especialmente en pacientes inmunodeprimidos.
2.4.2. Bacterias
El tratamiento de enfermedades generadas por enterobacterias son los antibióticos sintéticos, se sabe que Escherichia coli es susceptible a cefalosporinas, ampicilina, aminoglucúsidos, trimetroprima-sulfametazol, nitrofurantoina y como alternativas se puede usar quinolonas (ciprofloxacino) e imipenem (Perez Montoya et al, 2010).
En el caso de Salmonella el tratamiento de elección para pacientes que sufren de fiebre tifoidea es ceftriaxona, cloranfenicol, cotrimoxazol, ampicilina, ciprofloxacino, fluoroquinolonas, azitromicina y cefalosporinas. No obstante, cada vez es mayor el número de especies con resistencia a ciprofloxacino, cloranfenicol o cotrimoxazol, lo cual ocasiona reincidencias frecuentes (5 - 20%) por no erradicar la infección (García et al, 2014 y Terrier & Martinez, 2006). 2.5. Plantas medicinales
Las plantas son una fuente potencial de metabolitos con actividad farmacológica, que han sido utilizadas desde tiempos muy remotos por nuestros antepasados como medicina tradicional. Sin embargo, se estima que de las 250,000 - 500,000 especies encontradas en el mundo solo el 1% han sido estudiadas por sus propiedades farmacológicas y solo unas 150 especies han sido utilizadas en terapéutica por medio de la extracción de sus principios activos puros (Ramírez et al, 2013 y Mélendez & Capriles, 2006). En México existe una amplia variedad de especies debido a su diversidad climática, el 10% de las 250 mil especies registradas en el mundo crecen en nuestro país, lo cual le otorga el cuarto lugar a nivel mundial (INEGI) 2013. Se han reconocido 24,042 especies de plantas, de las cuales la Comisión Nacional para el Desarrollo de los Pueblos Indígenas (CDI) registro alrededor de 4000 con aplicaciones medicinales (Sarukán et al, 2009),
lo que equivale al 12.5% de ellas del total de la riqueza florística del país, no obstante, solo el 5% se ha estudiado de forma detallada (Royo et al, 2013 y Ocegueda et al, 2005). Las plantas además de su metabolismo primario, por medio del cual obtienen moléculas como carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos que son componentes necesarios para su desarrollo, reproducción y demás funciones esenciales, también producen metabolitos secundarios (Dewick, 2002).
2.5.1. Metabolitos secundarios
Los metabolitos secundarios son compuestos de bajo peso molecular que no solo tienen una gran importancia ecológica ya que participan en los procesos de adaptación de las plantas a su ambiente, como es el establecimiento de la simbiosis con otros organismos, algunos metabolitos son pigmentos que proporcionan color a las flores y frutos y también ejercen funciones ecológicas como en la atracción de insectos polinizadores y dispersores de las semillas y frutos. Además, se induce, una síntesis activa de metabolitos secundarios cuando las plantas son expuestas a condiciones adversas tales como: a) el consumo por herbívoros (artrópodos y vertebrados) proporcionando a la planta sabores amargos o sustancias venenosas que las hacen indigestas, b) el ataque por microorganismos: virus, bacterias y hongos, actuando como pesticidas, c) la competencia por el espacio de suelo, la luz y los nutrientes entre las diferentes especies de plantas y d) la exposición a la luz solar u otros tipos de estrés abiótico (Figura 15) (Lincoln, 2006 y Claramunt, 2013).
Figura 15. Metabolitos secundarios y estrés abiótico.
2.5.1.1. Clasificación de metabolitos secundarios
Los metabolitos secundarios pueden clasificarse de acuerdo a sus estructuras, a su bioformación, a la fuente de producción o a su acción biológica, así que principalmente se agrupan en cuatro clases a) terpenos: entre los que se encuentran hormonas, pigmentos y aceites esenciales; b)
17 compuestos fenólicos: cumarinas, flavonoides, lignina y taninos; c) glucósidos: saponinas, glucósidos cardiacos, glucósidos cianogénicos y glucosinolatos; y d) alcaloides: quinina, teobromina. En la Figura 16 se muestran ejemplos estructurales de metabolitos secundarios (Niniska, 2006; Díaz, 200 y Claramunt, 2013).
Terpenos Compuestos fenólicos
Digitoxina
Glucósidos Alcaloides
Figura 16. Grupos de metabolitos secundarios.
2.5.2. Familia Commelinaceae
La familia Commelinaceae consta de 40 a 45 géneros y cerca de 650 especies distribuidas en las regiones templadas y cálidas de ambos hemisferios. Algunas de ellas son de amplio uso como plantas ornamentales, principalmente por su follaje colorido y por su fácil propagación vegetativa (Figura 17). En México se conocen 118 especies nativas (Espejo & López-Ferrari, 1995).
Figura 17. Especies de la Familia Commelinaceae.
A- Hojas de Tradescantia cerinthoides; B- Flor de Tripogandra purpurascens; C- Flor de Tradescantia
gibasis.
Esta familia abarca a plantas herbáceas perennes de vida corta o anuales, por lo común algo suculentas, acaules o con un tallo bien desarrollado, erectas, postradas, decumbentes o
escandentes; raíces fibrosas y/o carnosas; hojas simples, envainantes en la base, a menudo coloreadas con pigmentos rojizos o morados; inflorescencias terminales y/o axilares, cimosas, constituidas por cincinos helicoidales que llevan una a muchas flores; flores actinomorfas a zigomorfas, bisexuales, hipóginas, efímeras y delicuescentes; cáliz y corola claramente distintos (Espejo, 2009).
Géneros de la Familia Commelinaceae
Aetheolirion Coleotrype Gibasoides Spatholirion
Amischotolype Commelina Matudanthus Stanfieldiella
Aneilema Cyanotis Murdannia Streptolirion
Anthericopsis Dichorisandra Palisota Tinantia
Belosynapsis Dictyospermum Pollia Tradescantia
Buforrestia Elasis Pseudoparis Tricarpelema
Callisia Floscopa Rhopalephora Triceratella
Cartonema Geogenanthus Sauvallea Tripogandra
Cochliostema Gibasis Siderasis Weldenia
2.5.2.1. Género Tradescantia. Clasificación taxonómica Reino:Plantae División:Magnoliophyta Clasificación:Liliopsida Subclase:Monocotiledonea Orden: Commelinales Familia:Commelinaceae Género: Tradescantia (IBUNAM:MEXU:OAX52, 2011) 2.5.2.1.1 Tradescantia pallida.
T. pallida es una planta de gran importancia económica en el comercio de viveros y el paisaje. Es ampliamente comercializada como ornamental y se utiliza como cobertura del suelo en las regiones tropicales y subtropicales (Duever, 2006). Se planta comúnmente para cubrir áreas abiertas y bordes en jardines y patios.
Sinonimia
Setcreasea pallida Rose o Setcreasea purpurea Boom. Nombre común
19 Descripción
Planta herbácea perenne, robusta, de hasta 50 cm de alto, más o menos densamente vilosa, con pelos largos y suaves; tallo generalmente simple a poco ramificado; hojas elípticas a oblongo-elípticas, carnosas, vainas laxas, de 1.7 a 2.3 mm de largo, láminas de 5 a 15 cm de largo, de 2.2 a 4.2 cm de ancho, agudas en el ápice, atenuadas en la base, pilosas en la haz, densamente pilosas en el envés y en los márgenes; inflorescencias terminales o algunas veces presentes también en las axilas de las hojas superiores, pedunculadas, los pedúnculos de 3 a 8.5 cm de largo, brácteas espatáceas, pareadas, desiguales, algo falciformes, de 2.5 a 5.2 cm de largo, de 2.2 a 3.2 de ancho, acuminadas, pedicelos de menos de 3 mm de largo, con un mechón de pelos largos en su porción distal; flores de 2 a 2.5 cm de diámetro; sépalos oblongos a oblongo-espatulados, libres, de 7 a 10 mm de largo, de 2 a 4 mm de ancho, membranáceos, verdes con tintes rosados; pétalos ampliamente elípticos, unguiculados y cortamente conniventes en la base, de 15 a 20 mm de largo y 10 mm de ancho, rosados, raramente blancos; seis estambres, fértiles, filamentos de 9 a 15 mm de largo, rosados, barbados, anteras amarillas, semiorbicularis, de 1 mm de largo, el conectivo amarillo, rectangular, conspicuo, de 1 mm de alto por 1.5 mm de ancho; ovario verde, oblongo, de 5 mm de largo y 2 mm de diámetro, piloso a glabro, estilo de 7.5 a 8 mm de largo, estigma capitado; cápsula triquetra, esparcidamente pilosa sobre todo hacia el ápice, 5 mm de largo, de 3.5 a 4 mm de diámetro; semillas oblongas, truncadas, de 2 a 3 mm de largo, pardas oscuras.
Este tipo de plantas habitan el bosque tropical caducifolio y florecen en agosto (Espejo, 2009). En la Figura 18A se observan las hojas de color morada y en la Figura 18B la flor de color rosa, (Forest & Kim Starr Images, 2011).
Figura 18. Morfología macroscópica de Tradescantia pallida.
A- Hojas; B-Flor
Distribución
Es una planta nativa del continente Americano, al norte de México la encontramos en el estado de Tamaulipas y al sur desde Veracruz hasta Yucatán y al sur de América (Floridata, 2016).
2.5.2.1.2. Tradescantia fluminensis.
En América Tradescantia fluminensis es una planta empleada como ornamental, sin embargo, en otros países como Australia, España y Nueva Zelanda se considera una especie invasora (maleza) que amenaza a las especies autóctonas del lugar. Tanto que la especie ha sido incluida en el Catálogo Español de Especies Exóticas Invasoras en el 2013. Dicha planta comparte su nombre común con Tradescantia zebrina y Tradescantia pallida.
Sinonimia
Tradescantia albiflora (TA) Kunth
Tradescantia decora W. Bull.
Tradescantia fluminensis var. pubescens C. B. Clarke
Tradescantia fluminensis var. tenella (Kunth) C. B. Clarke
Tradescantia fluminensis forma tenella (Kunth) Voss
Tradescantia laekenensis L. H. Bailey & E. Z. Bailey
Tradescantia mundula Kunth
Tradescantia mundula var. scabrida Seub.
Tradescantia tenella Kunth Nombre común
Amor de hombre, oreja de gato. Descripción
Es una planta herbácea, perenne, rizomatosa, de 30 - 50 cm, con tallos decumbentes y enraizantes en los nudos, muy ramificados. Florece de marzo a septiembre y su flor es de color blanca (Figura 19). Se reproduce por semilla y por medio de sus tallos con gran capacidad de emitir raíces en los nudos. Fragmentos de tallo con un único nudo pueden permanecer viables cierto tiempo y enraizar muy fácilmente. Poseen además una excelente flotabilidad, por lo que pueden ser dispersados corriente abajo por ríos y canales.
Presenta un crecimiento muy rápido, sobre todo con iluminación media. Es muy termófila, vulnerable a las heladas. Necesita niveles de iluminación ni muy bajos ni muy altos, resultando sensible tanto a la insolación directa como al sombreado total. Su óptimo de sombreado parece encontrarse en un 10 % de la plena luz. Requiere una elevada humedad edáfica. Prefiere los substratos ricos en materia orgánica, aunque es capaz de sobrevivir en suelos muy arenosos si tiene asegurado el aporte hídrico. Indiferente a la naturaleza mineralógica del terreno (Saez-Elorza et al, 2004).
21
Figura 19. Hojas y flor de Tradescantia fluminensis.
2.6. Antecedentes de la familia Commelinaceae.
Esta familia ha sido estudiada de la cual diversos géneros como Commelina, Tripogandra y
Tradescantia se le han encontrado varias propiedades tales como colorantes, antiinflamatorios o antimicrobianos. Austin y Bourne en 1992 reportan que las hojas de T. zebrina (comúnmente llamada hierba morada), son utilizadas como té para limpiar la sangre y como tratamiento contra la influenza. En el mismo año Shi, Lin y Francis desarrollaron un método de identificación de antocianinas con el cual determinaron la presencia de cianidin-3,7,3’-triglucósido con una molécula de ácido ferúlico sobre cada azúcar, esta antocianina fue mayoritaria en T. pallida, dicho compuesto podría servir como potencial colorante en el ámbito alimenticio. Al año siguiente Del Pero y Martínez realizaron un estudio para ver la distribución de flavonoides en el género
Tradescantia y observaron que existían tres grupos mayoritario de especies relacionado a su distribución geográfica, el primer grupo son especies relacionadas a T. fluminensis y son nativas del Sur de América, el segundo grupo están relacionadas a T. virginiana que se encuentra en Norte América y el tercer grupo de especies pertenecen a T. crassifolia en México. Especies pertenecientes a Norte América constan de ácidos fenólicos sulfatados, en México glucósidos de 6-hidroxiluteolina y en Sur América predominan C-glucósidos. Esto puede ser debido a la adaptación ecológica y a las condiciones de cada región en la que crecieron.
Baublis & Berber Jiménez en 1995 determinaron la conformacion estructural de una antocianina estable a partir de Tradescatia pallida, emplearon espectrometria de masas y resonancia magnetica de proton. La antocianina mayoritaria fue caracterizada como 3-O-[6-O-[2,5-di-O-(E )-α-L-arabinofuranosil]-β-D-glucopiranosil]-7,3’-di-O-[6-O-(E)-ferrulil-β-D-glucopiranosil]-cianidina,
Figura 20. Estructura de antocianina mayorita presente en Tradescantia pallida.
El género Commelina fue estudiado en el 2001 por Cerdeiras, quién utilizó C. erecta y otras dos especies de ésta familia (T. fluminensis y T. pallida); de ellas obtuvo extractos por la técnica de maceración con diferentes disolventes; agua, etanol/agua 70:30, etanol, acetona o cloroformo por 48 horas. Una vez obtenidos los extractos, los evaporo y liofilizó. Por último, determinó la actividad antimicrobiana de los extractos por la técnica de difusión en agar usando cilindros, contra
Escherichia coli, Bacillus subtilis, P. aeruginosa, Micrococcus luteus, S. typhimurium y
Mycobacterium smegmatis. Además, calculó la CMI por el método de microdilución. Los resultados que obtuvieron mostraron que el extracto de cloroformo de C. erecta tiene una CMI de 156 mg/L para S. aureus y 600 mg/L para K. pneumoniae, mientras que para los extractos de agua y cloroformo de T. pallida y T. fluminense tuvieron menos actividad contra P. aeruginosa, S. aureus y B. subtilis.
En el 2010 el Instituto de Investigación de la Amazonía Peruana (IIAP) por medio del programa de investigación de biodiversidad amazónica realizó por medio de entrevistas, una base de datos de plantas medicinales que se usan tradicionalmente por hombres y mujeres que viven en la zona geográfica amazónica. Encontrando que la planta Tripogandra serrulata, llamada comúnmente como Sacha árnica, la utilizan para tratar hernias, fracturas, golpes, hinchazones, infecciones urinarias, lumbalgias, refuerza el sistema inmunológico.
Tripogandra purpurascens fue estudiada por Martínez en el 2011 junto con otras arvenses en donde realizo la determinacion de la calidad nutritiva, fermentación in vitro y los metabolitos secundarios. Además, se encontro un porcentaje de 2.24% de fenoles totales y 2.07% de taninos fenolicos en dicha planta. La cuantificación de los metabolitos secundarios lo realizaron mediante los siguentes metodos: 1) cantidad de fenoles totales, evaluado como el equivalente de ácido tánico con una curva de calibración; 2) cantidad de taninos fenólicos, lo determino utilizando polivinil polipilirridone (PVPP) a través de una curva de calibracion.
En el 2014, Lee y colaboradores realizaron el estudio del contenido de antioxidantes, actividad antioxidante y antibacteriana de cinco plantas provenientes de esta familia, entre ellas T. zebrina y T. pallida; hallando que T. zebrina tiene un alto contenido antioxidantes: fenoles 620.9 ± 39.7