UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA
UNIDAD IZTAPALAPA
CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE LA SALUD
EFECTO HIPOGLUCÉMICO DE DIFERENTES
PREPARACIONES DEL FRUTO DE Cucurbita
ficifolia Bouché EN RATONES SANOS.
ALUMNA: RIVERA NAVA MARÍA ELIZABETH
ASESOR: DR. FRANCISCO J. ALARCÓN AGUILAR
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EFECTO HIPOGLUCÉMICO DE DIFERENTES PREPARACIONES DEL FRUTO DE Cucurbita ficifolia Bouché EN RATONES SANOS.
INTRODUCCIÓN
La diabetes mellitus (DM) es un grupo de enfermedades metabólicas caracterizado por desordenes en el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas que se presenta debido a una insuficiencia en la secreción y/o acción de la insulina (ADA, 1997). Varios síntomas y signos caracteristicos tales como poliuria, polidipsia, polifagia, glucosuria, astenia, hiperglucemia y cetonemia son causados por estas anormalidades y pueden llevar al paciente a desarrollar complicaciones agudas o crónicas tales como: cetoácidosis, coma hiperosmolar, macroangiopatía, microangiopatía, nefropatía, neuropatía, retinopatía, e infecciones recurrentes. Estas complicaciones son las principales causas de la invalidez y mortalidad de los pacientes con DM (Comittee Report, 2000).
La DM se clasifica en 4 tipos (Comitte Report, 1997):
1. Diabetes tipo 1 (DM1). 2. Diabetes tipo 2 (DM2).
3. Otros tipos específicos, tales como: Defectos genéticos de la función de la célula β, defectos genéticos en la acción de la insulina, endocrinopatías, infecciones, otros síndromes genéticos algunos asociados con diabetes.
4. Diabetes mellitus gestacional.
Desde el punto de vista clínico, las dos primeras son las más importantes. Por esta razón a continuación nos referiremos únicamente a la DM1 y a la DM2. La DM tipo 1 es causada por la destrucción de las células beta, produciendo carencia de insulina y por ende hiperglucemia, requiriéndose de la
administración diaria de insulina exógena. La DM tipo 2 es causada por deficiencias metabólicas en la síntesis de insulina, ya sea en calidad o en cantidad, debido principalmente a la pérdida de receptores insulínicos sobre las membranas de las células (Islas, 1993).
A la fecha, la DM es una enfermedad incurable. Una vez manifestada, el paciente la padece durante toda su vida. Por lo tanto, quien la desarrolla tiene que aprender a controlarla y a sobrevivir con ella.
El control de la DM debe estar enfocado hacia remediar los síntomas y prevenir las complicaciones agudas y crónicas. La base en el control adecuado de la DM lo constituyen:
a) La educación del paciente en cuanto a la enfermedad, ya que se necesita la participación activa y la participación del paciente en el manejo de su padecimiento.
b) La dieta juega un papel fundamental en el control de la DM. Es importante que al prescribir una dieta ésta deba cumplir las necesidades energéticas de cada individuo de acuerdo al tipo de diabetes que padece.
c) El ejercicio físico es necesario para todas las personas y en especial para los pacientes diabéticos, gracias a la actividad muscular más o menos intensa, es posible metabolizar glucosa, ácidos grasos y cuerpos cetónicos circulantes en la sangre.
d) El uso de medicamentos hipoglucemiantes, se recomienda en aquellos casos de DM tipo 2, en los que la dieta y el ejercicio físico no resultan ser eficaces en el control de la glucemia y en todos los casos de DM tipo 1(Figuerola, 1997).
Dentro de los agentes hipoglucemiantes orales se encuentran las sulfonilureas estas causan hipoglucemia por estimulación de la liberación de insulina por las células β del páncreas y el aumento de la sesibilidad de los tejidos periféricos a esta hormona. En el grupo de las sulfonilureas incluye
tolbutamida, tolazamida, clorpropamida, glibenclamida, glipizida y glicazida. Las biguanidas inhiben la absorción y el metabolismo de la glucosa. Las sulfonilureas sólo pueden ser usadas en pacientes con DM tipo 2 (Goodman y Gilman, 1996).
En el grupo de las biguanidas está la metformina y fenformina, que se administran casi siempre en combinación con una sulfonilurea. Su mecanismo de acción es mediante la inhibición de la gluconeogénesis hepática e incremento de la disponibilidad de glucosa en músculo y tejido adiposo. Tiene la ventaja de que no causa hipoglucemia, pero en algunos casos provoca acidosis láctica, por lo que no debe administrarse cuando hay lesión hepática. La dosis habitual es de 500 mg al día que se incrementa hasta 3000 mg en caso de ser necesario (Goodman y Gilman, 1996).
En el grupo de las tiazolidinedionas se incluye una serie de nuevos fármacos muy interesantes en cuanto a su mecanismo de acción. A este grupo pertenece la troglitazona, rezulin, rosiglitazona y pioglitazona entre otras que están en etapa de investigación. Su posible efecto es a través de la disminución de la glucosa, ácidos grasos libres y triglicéridos en sangre, mediante la reducción de la resistencia a la insulina, incrementando la actividad del receptor. A pesar de las grandes expectativas iniciales en algunos de estos medicamentos, sus efectos secundarios adversos han sido motivo de que algunos sean retirados del mercado. A este grupo pertenece la rosiglitazona que se administra a dosis de 4 a 8 mg o dos veces al día (Goodman y Gilman, 1996).
Acarbosa: Este tipo de medicamento es también relativamente nuevo. Interfiere en la absorción de azúcar desde el intestino, después de una comida. Para algunos pacientes, esto significa una mejor alternativa en el control de su diabetes. En E.U. se le conoce como Precose
Aunque los agentes hipoglucemiantes orales han mostrado gran utilidad en el manejo del paciente con DM2, existe controversia considerable sobre sus mecanismos de acción, indicaciones terapéuticas y especialmente sobre su seguridad en el uso a largo plazo, ya que no logran disminuir la incidencia
de las complicaciones crónicas de la diabetes, principalmente las relacionadas con los problemas cardiovasculares (Goodman y Gilman, 1996).
Por su parte, la insulina es una proteína sintetizada en las células beta de los islotes de Langerhans y consiste en dos cadenas peptídicas ( A y B ) unidas por dos puentes disulfuro. En condiciones de hiperglucemia, promueve la captación y utilización de glucosa por células de los diferentes órganos, incluyendo hígado, músculo, tejido adiposo y huesos. Actualmente se produce insulina humana ya sea biosintéticamente a partir de insulina porcina o por tecnología genética (Velasco et al, 2003).
Por otro lado, en el control de la DM2 en México y otras partes del mundo también se utilizan plantas cuya composición química se desconoce, pero cuyas propiedades curativas han sido comprobadas empíricamente y en algunos casos se han podido identificar incluso los componentes activos.
Investigaciones etnobotánicas reportan la existencia en México de más de 250 plantas usadas empíricamente por la población mexicana en el control de la DM. Ya que estas plantas representan una alternativa viable, al alcance de la mayoría de la población mexicana para el control de la DM y que representan una fuente potencial de materia prima para la obtención de nuevos fármacos hipoglucemiantes orales, consideramos importante continuar con su investigación experimental y clínica (Alarcón, 1994; Alarcón, 2002). Sin embargo, en la mayoría de los casos aún siguen faltando estudios que permitan fundamentar su uso a nivel clínico en el control de la DM2.
ANTECEDENTES
Roman y colaboradores(1991;1995) realizaron estudios sobre el efecto hipoglucémico de algunas plantas consideradas antidiabéticas. Los estudios fueron realizados semanalmente en 27 conejos. En ellos se realizaron pruebas de tolerancia a la glucosa, después de la administración gástrica de agua, tolbutamida o una preparación de la planta. Los resultados mostraron que la tolbutamida y las plantas estudiadas, decrecen significativamente el área de la curva de tolerancia a la glucosa, en relación con el control. Los efectos más fuertes fueron producidos por Psacalium peltatum (27.9%) y Cucurbita ficifolia (26.4%).
Cucurbita ficifolia Bouché(Cucurbitaceae), llamada en México Chilacayote , es una planta cultivada, trepadora y su fruto puede ser usado de muchas maneras. El fruto inmaduro es usado como alimento (verdura) por la mayoría de la población mexicana. Es similar a una esfera de calabaza pequeña de 8-10 cm de diámetro. Por su parte, los frutos maduros tienen cáscara verde delgada, con manchas blancas. La pulpa del fruto es blanca, suave, jugosa, con agradable sabor dulce, múltiples semillas pequeñas de color negro (Acosta-Patiño et al., 2001).
En estudios previos en conejos y ratones el jugo fresco de la pulpa de los frutos maduros mostró importante actividad hipoglucemiante; mientras que un extracto crudo de los frutos inmaduros evaluado en pacientes con DM2, mostró también reducciones significativas de la glucemia (Acosta-Patiño, 2001; Roman y col, 1992; Roman y col, 1995; Alarcón y col, 2002).
Sin embargo, en estudios realizados recientemente en ratas diabéticas se ha encontrado que después de 14 días de administración diaria de jugo liofilizado del fruto maduro de C. ficifolia, aunque produce una normalización de los niveles de glucosa en sangre, también produce toxicidad y letalidad. Esto ha sido corroborado en ratones, lo que ha permitido clasificar al jugo de esta
planta como una sustancia moderadamente tóxica con una LD50 ip de 625 mg/kg (Hernández, 2002).
Cabe señalar que el uso médico tradicional de C. ficifolia en México, para el tratamiento de la diabetes tipo 2, se refiere a la ingestión de un extracto acuoso crudo del fruto maduro, el cual se prepara de la siguiente manera: el fruto maduro se parte a la mitad y se remueven fibras y semillas. Se llenan con agua las mitades y se deja reposar durante 12 horas. Es importante mencionar que esta preparación aún no ha sido evaluada ni experimental ni clínicamente ( Alarcón y col, 2002).
JUSTIFICACIÓN
Cucurbita ficifolia es una planta cultivada en todo el país. Se trata de una planta comestible que es consumida por la población en general.
Se ha reportado que el jugo del fruto de esta planta posee actividad hipoglucemiante en conejos y ratones sanos y con diabetes experimental (Roman, 1991; Roman, 1995; Alarcón, 2002).
Sin embargo, en estudios realizados en ratas diabéticas se ha encontrado que el jugo liofilizado del fruto maduro después de la administración diaria durante 14 días, produce una normalización de los niveles de glucosa en sangre, también produce toxicidad y letalidad (Hernández, 2002).
Por otra parte, el fruto inmaduro de la planta ha mostrado reducciones significativas de la glucemia en pacientes con DM2 (Acosta-Patiño et al., 2001).
Resulta interesante por lo tanto evaluar diferentes tipos de preparaciones del fruto, con la finalidad de determinar si alguna de ellas conserva la actividad hipoglucemiante, sin producir efectos letales al ser administradas a dosis crecientes. Y debido a que aún se desconoce la naturaleza de la sustancia o sustancias responsables de la actividad hipoglucemiante reportada para esta planta, una preparación sin efectos letales, pero con actividad hipoglucemiante permitiria continuar con ella los estudios dirigidos hacia el aislamiento y caracterización química de la sustancia responsable de dicha actividad.
OBJETIVO GENERAL
Evaluar el efecto hipoglucémico de diferentes preparaciones del fruto de Cucurbita ficifolia en ratones sanos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Obtener extractos acuosos del fruto maduro e inmaduro de Cucurbita ficifolia.
2. Estudiar la influencia de estos extractos, sobre la glucemia de ratones sanos en ayuno.
MATERIAL Y MÉTODOS
Material vegetal.
Plantas completas con frutos maduros e inmaduros de C. ficifolia fueron recolectadas en Acolman Edo de México. Algunas ramas de la planta fueron seleccionadas para preparar muestras de herbario, las cuales fueron depositadas en el Herbario de Plantas Medicinales del Instituto Mexicano del Seguro Social (Herbario IMSSM, Número 11,119).
Tabla 1. Tipo de preparación utilizado a partir de frutos maduros e inmaduros.
Obtención del jugo del fruto inmaduro. Los frutos inmaduros de C. ficifolia fueron cortados en mitades removiendo las semillas y la fibra para usar sólo la pulpa. El jugo se obtuvo con ayuda de un extractor eléctrico y posteriormente fue liofilizado.
Obtención de las decocciones de los frutos maduro e inmaduro. La decocción de los frutos maduros e inmaduros se llevó a cabo de la siguiente manera: 400 g de los frutos frescos se pusieron a hervir en 1 litro de agua a fuego lento durante 10 minutos y se dejaron enfriar a temperatura ambiente. Estas preparaciones se filtraron y en ambos casos el sobrenadante fue liofilizado. Obtención de la preparación tradicional. Para la preparación tradicional del fruto maduro, éste fue cortado a la mitad, removiendo las semillas y fibra; se llenaron con agua las mitades y se dejó reposar por 24 hrs. El líquido resultante fue filtrado y liofilizado.
Las 4 diferentes preparaciones ya liofilizadas, fueron administradas a dosis de 125, 250, 500 y 1000 mg/kg de peso corporal, por vía intraperitoneal; y como control (Solución salina isotónica, 4 ml/kg).
Fruto Preparación
Inmaduro Jugo
Inmaduro Decocción
Maduro Decocción
ANIMALES DE EXPERIMENTACIÓN
Se utilizarón 25 ratones machos adultos (Cepa CD-1), con un peso que osciló de 25 a 35 g. Mantenidos en condiciones adecuadas en un bioterio y alimentados con nutricubos. Se hicieron 5 grupos a los cuales se les administró SSI y las 4 diferentes dosis de cada preparación.
METODOLOGÍA
Los animales de experimentación fueron sometidos a un ayuno de 18 horas antes de cada estudio. Se hicieron 5 grupos de 5 ratones cada uno a los cuales se les administró por vía ip SSI y cada una de las 4 diferentes dosis de cada preparación.
Cada preparación se evaluó a intervalos de 7 días durante un mes. Es decir se realizaron 4 experimentos en total, como se muestra a continuación:
Tabla 2. Experimentos realizados semanalmente en 5 grupos de ratones.
Tratamientos
Experimento Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5
1 SSI Preparación tradicional fruto maduro Decocción fruto maduro Decocción fruto inmaduro Jugo fruto inmaduro 2 Decocción fruto maduro
SSI Decocción fruto inmaduro
Jugo fruto inmaduro Preparación tradicional fruto maduro 3 Jugo fruto inmaduro Decocción fruto maduro SSI Preparación tradicional fruto maduro Decocción fruto inmaduro 4 Decocción fruto inmaduro Jugo fruto inmaduro Preparación tradicional fruto maduro SSI Decocción fruto maduro ANÁLISIS ESTADÍSTICO
El análisis estadístico de los resultados se realizó mediante la prueba t-Sudent para muestras independientes de una sola cola. Las diferencias se consideraron estadísticamente significativas con una P< 0.05.
RESULTADOS
Los resultados obtenidos en ratones sanos se muestran en la Tabla 2. La glucemia basal del control fue de 66.46±4.24. No hubo diferencia estadística entre los niveles glucémicos de los grupos estudiados en el tiempo 0. No se presentaron diferencias estadísticamente significativas en la glucosa sanguínea entre el tiempo 120 y 360 después de la administración de SSI, al ser comparados con la glucemia basal. Después de la administración de la preparación tradicional del fruto maduro a una dosis de 1000 mg/kg en el minuto 360 se produjo una reducción importante de glucemia (p < 0.05) con respecto al control. Así mismo, el jugo del fruto inmaduro y la decocción del fruto maduro a dosis de 250, 500 y 1000 mg/kg provocaron reducción significativa de la glucemia en el minuto 360 (p < 0.05) al ser comparadas con el control.
Por otro lado, la decocción del fruto inmaduro no produjo disminución de la glucemia. También se observó que el efecto presentado por la preparación tradicional del fruto maduro es dosis-dependiente, al administrar dosis de 125, 250, 500 y 1000 mg/kg. El decremento de glucemia más importante fue el presentado por la preparación tradicional del fruto maduro a una dosis de 1000 mg/kg.
Después de la administración de la preparación tradicional del fruto maduro a dosis de 125, 250, 500 y 1000 mostraron decremento significativo de la glucemia a los 120, 240 y 360 minutos.
Cuando se administró la decocción del fruto maduro a diferentes dosis únicamente la dosis de 250, 500 y 1000 mostraron decremento significativo de la glucemia a los 120, 240 y 360 minutos.
En el caso de las preparaciones con el fruto inmaduro, el jugo mostró decremento significativo de la glucemia a los 240 y 360 minutos con las dosis de 250, 500 y 1000.
En cuanto a la decocción del fruto inmaduro el decremento de la glucemia fue significativo con las dosis de 500 y 1000.
GLUCEMIAS OBTENIDAS DESPUÉS DE LA ADMINISTRACIÓN DE CADA PREPARACIÓN Glucosa sanguínea mg/dl (promedio± error estándar) Tratamiento Dosis (mg/kg) en ayunas 120 min 240 min 360 min Control 4 ml/kg 66.46±4.24 63.26±5.36 58±5.41 56.46±4.47 Fruto Maduro (n=5) Prep. Trad. 125 58.6±4.33 57±3.57 50±5.83 44.3±7.50 250 50±2.30 60±6.35 43.3±3.75 35.3±10.17∗ 500 58.2±6.5 56.5±10.05∗ 40.5±8.20∗ 36±7.24∗+ 1000 52.2±6.84 23.5±1.56∗ 31.5±4.11∗ 22.5±8.93∗++ Decocción 125 59.5±5.36 60.2±4.47 57.4±4.47 50.6±2.50 250 59±2.44 45.36±4.08∗ 42±3.51∗ 38±4.49∗ 500 60.1±1.63 57.22±4.69 44.1±3.26∗ 40.03±3.26∗ 1000 66.6±2.99 52.2±10.11∗ 40.25±9.68∗ 33±5.59∗++ Fruto Inmaduro (n=5) Jugo 125 55.2±4.91 54±4.56 51.4±4.11 48±3.75 250 57.63±4.77 47.57±4.77 35.64±3.55∗ 32.7±3.67∗ 500 57.63±5.3 42.46±5.15 43±4.75 39.11±3.50∗ 1000 61±6.70 51.4±5.59 44.2±8.72 30±5.72∗ Decocción 125 56±5.94 48.6±7.73 46±4.91 41±5.09 250 58.5±8.5 57±8.5 55±8.25 51.7±9.20 500 66.2±1.98 50±5.99 47.3±4.02∗ 45±2.86∗ 1000 67±1.22 60±6.28∗ 46.3±3.47∗ 39.5±2.93∗
Experimento 1 ( Control y Preparación tradicional del fruto maduro a dosis crecientes ). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 0 120 240 360 Tiempo (min) Glucemia ( mg/dl) Control PTM 125 PTM 250 PTM 500 PTM 1000
Figura 1. Decremento de la glucemia en ratones sanos con administración de SSI y la preparación tradicional del fruto maduro.
Experimento 2 ( Control y Decocción del fruto maduro a dosis crecientes ).
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 0 120 240 360 Tiempo (min) Glucemia (mg/dl) Control DFM 125 DFM 250 DFM 500 DFM 1000
Figura 2. Decremento de la glucemia en ratones sanos con administración de SSI y la decocción del fruto maduro.
Experimento 3 (Control y Jugo del fruto inmaduro a dosis crecientes). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 0 120 240 360 Tiempo (min) G lucemia (mg/dl) Control JFI 125 JFI 250 JFI 500 JFI 1000
Figura 3. Decremento de la glucemia en ratones sanos con administración de SSI y el jugo del fruto inmaduro.
Experimento 4 (Control y Decocción del fruto inmaduro a dosis crecientes).
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 0 120 240 360 Tiempo (min) Glucemia (mg/dl) Control DFI 125 DFI 250 DFI 500 DFI 1000
Figura 4. Decremento de la glucemia en ratones sanos con administración de SSI y la decocción del fruto inmaduro.
DISCUSIÓN
La glucemia basal en ratones sanos obtenida en este trabajo es similar a la reportada previamente en otras investigaciones. Los decrementos de la glucemia producidos por el control no fueron significativos con respecto a la glucemia inicial. Uno de los objetivos de este trabajo fue determinar el efecto hipoglucémico de Cucurbita ficifolia en ratones sanos, con la finalidad de validar su uso en la prevención de DM y comparar su efectividad con los resultados obtenidos previamente. Los resultados de este trabajo revelan que las dos preparaciones del fruto maduro de C. ficifolia tienen efecto hipiglucémico. Estas dos preparaciones provocaron disminución estadísticamente significativa (p<0.05) con dosis de 250, 500 y 1000 mg/kg a los 120, 240 y 360 minutos. Con respecto a la decocción y la preparación tradicional del fruto maduro presentaron efectos letales con dosis de 500 y 1000 mg/kg a los 360 minutos respectivamente; estos resultados validan el efecto letal que presenta el jugo del fruto maduro reportado previamente.
Las diferentes preparaciones de Cucurbita ficifolia causaron efecto hipoglucémico en ratones sanos.
En esos animales el efecto hipoglucémico valida el modelo experimental empleado. Estos resultados confirman la actividad hipoglucémica observada previamente de Cucurbita ficifolia en ratones sanos y con diabetes experimental.
Con respecto al jugo y decocción del fruto inmaduro presentaron un decremento en los niveles de glucemia pero a los 120, 240 y 360 minutos con dosis de 250, 500 y 1000 mg/kg respectivamente fueron significativas. Estas dos preparaciones no mostraron efectos letales.
Todas las preparaciones presentaron un mayor decremento significativo a los 360 minutos.
Es importante continuar con el estudio toxicológico de las preparaciones que no presentaron efectos letales , iniciar el aislamiento y caracterización química de las sustancias activas, como una posible alternativa en el control de la DM.
CONCLUSIONES
ρ Las cuatro preparaciones de Cucurbita ficifolia mostraron un efecto hipoglucémico en ratones sanos.
ρ La preparación que mostró mayor efecto hipoglucémico fue la preparación tradicional del fruto maduro.
ρ La preparación tradicional y la decocción del fruto maduro a dosis altas mostraron efectos letales.
ρ Las preparaciones del fruto inmaduro tienen efecto hipoglucémico sin aparentes efectos tóxicos a dosis de 1000 mg/kg. Sin embargo se considera importante continuar con la investigación farmacológica de la planta, especialmente de su evaluación toxicológica.
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