UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA
UNIDAD IZTAPALAPA
CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE LA SALUD
“EFECTO HIPOGLUCÉMICO PRODUCIDO POR LA
ADMINISTRACIÓN CRÓNICA DE LA RAÍZ DE Ibervillea
sonorae EN RATAS”.
ALUMNA: RUIZ ANGELES CRISTINA
ASESOR: DR. FRANCISCO J. ALARCÓN AGUILAR
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Vo.Bo.
Efecto hipoglucémico producido por la administración crónica de la
raíz de Ibervillea sonorae en ratas diabéticas.
INTRODUCCIÓN
La Diabetes mellitus (DM) es un grupo de enfermedades metabólicas caracterizado por desórdenes 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 característicos tales como poliuria, polidipsia, polifagia, glucosuria, astenia, hiperglucemia y cetonemia son causados por estas anormalidades y pueden llevar al paciente a desarrollar complicaciones agudas y crónicas tales como: cetoácidosis, coma hiperosmolar, macroangiopatías, microangiopatías, neuropatía, retinopatía e infecciones recurrentes. Estas complicaciones son las principales causas de invalidez y mortalidad de los pacientes con DM (Committee Report, 2000).
La DM se clasifica en 4 tipos (Committee Report, 1997): 1.- Diabetes tipo 1 (DM1)
2.- Diabetes tipo 2 (DM2)
3.-Otros tipos específicos de diabetes, tales como: defectos genéticos de la función de la célula ß, defectos genéticos en la acción de la insulina, endocrinopatías y otros síndromes genéticos asociados con diabetes.
4.- Diabetes mellitus gestacional.
Desde el punto de vista clínico las dos primeras son consideradas las más importantes. Por esta razón, a continuación nos referiremos únicamente a la DM1 y DM2.
La DM tipo 1 es causada por la destrucción de las células ß, resultando en carencia de insulina y por lo tanto hiperglucemia en el individuo que la padece, motivo por el cual necesita administración diaria de insulina exógena. En cambio, la DM tipo 2 es causada por deficiencias en la síntesis de insulina ya sea en calidad o en cantidad (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. La base en el control adecuado de la DM lo constituyen:
a) La educación y participación activa del paciente para manejar mejor su enfermedad.
b) La dieta juega un papel fundamental en el control de la DM. Es importante que al prescribir una dieta, ésta cumpla con 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 intensas es posible metabolizar ácidos grasos, glucosa 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, así como todos los casos de DM tipo 1 (Figuerola, 1997).
Entre los hipoglucemiantes orales se tienen principalmente a las sulfonilureas, que incrementan la sensibilidad de las células ß a la glucosa, induciéndolas a
incrementar la síntesis de insulina, las sulfonilureas sólo pueden ser usadas en pacientes con DM tipo 2 (Figuerola, 1997). Por su parte, las biguanidas, inhiben la absorción y el metabolismo de la glucosa. En este grupo se encuentra 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 la glucosa en músculo y tejido adiposo. Tienen la ventaja de que no producen hipoglucemia, pero en algunos casos provocan acidosis láctica, por lo que no se deben administrar cuando hay lesión hepática. La dosis habitual es de 500mg al día que se incrementa en caso de ser necesario (Figuerola, 1997).
El grupo de las tiazolidinedionas incluye una serie de nuevos fármacos muy interesantes en cuanto a su mecanismo de acción. A éste pertenece la desaparecida troglitazona (Rezulin), la roziglitazona y la pioglitazona, entre otras. 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 (Figuerola, 1997). La acarbosa es un medicamento que interfiere en la absorción de azúcar en el intestino, después de la comida. Para algunos pacientes, eso significa una mejor alternativa en el control de su diabetes. En Estados Unidos de Norteamérica se le conoce como Precose y en México es conocida como Glucobay. Sin embargo, el uso combinado con insulina o sulfonilureas aumenta la frecuencia de episodios de hipoglucemia (Figuerola, 1997).
Por otra parte, la insulina es una proteína sintetizada en las células ß 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 las células de los diferentes órganos incluyendo hígado, músculo, tejido adiposo y huesos. Actualmente se produce insulina humana ya sea biosintética a partir de insulina porcina o por tecnología genética (Velasco y col., 2003).
A pesar del amplio uso de estos medicamentos aún no se ha demostrado de manera concluyente que tengan un efecto protector a largo plazo contra las complicaciones cardiovasculares e inclusive, se ha llegado a asegurar que aumentan la incidencia de éstas (Figuerola, 1997).
Cabe señalar que estas perspectivas pertenecen a una medicina que pone como requisito cierto nivel económico de los pacientes y no están al alcance de la población masiva de los países en desarrollo. Según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS), más del 70% de la población mundial tiene que recurrir a la medicina tradicional, como única alternativa a su alcance, para resolver sus principales problemas de salud (Farnsworth y col., 1995).
Esto ha motivado la realización de estudios experimentales y clínicos encaminados a la validación científica de las propiedades medicinales que la población en forma empírica atribuye a muchas plantas (Román y col., 1992). Existen plantas diuréticas, antimicrobianas, analgésicas y antidiabéticas entre muchas otras. Así, con la finalidad de fundamentar científicamente el uso de las plantas medicinales, es necesario profundizar en el conocimiento de su acción con estudios farmacológicos y químicos, sobretodo estudiando aquellas plantas que
han mostrado actividad notable, ya que éstas representan una fuente potencial de materia prima para la obtención de nuevos fármacos hipóglucemiantes orales (Alarcón et al., 1994 y 2002).
ANTECEDENTES
Muchos fármacos de origen vegetal fueron el resultado del estudio científico de plantas cuyas propiedades medicinales son consideradas en la herbolaria. En México se han realizado estudios sobre el efecto hipoglucémico de algunas plantas consideradas antidiabéticas y la mayoría de ellas tiene acción hipoglucemiante.
Ibervillea sonorae, conocida popularmente como wareque o guareque, es una
planta dioica perenne que pertenece a la familia Cucurbitacea; se encuentra distribuida en los estados de Sonora y Sinaloa. La planta ha sido usada tradicionalmente por los indígenas Mayo, Opata, Seri y Yaqui para tratar padecimientos de la piel desde el siglo XVIII (López-Hinojosa, 1988).
Además, desde hace aproximadamente doce años, la decocción de la raíz de
Ibervillea sonorae se ha convertido en una de las plantas más ampliamente
utilizadas en México para el control de la DM (Alpizar-Salazar y col., 1988). Se ha estudiado la actividad hipoglucemiante de la preparación tradicional de la raíz de
Ibervillea sonorae en ratas y ratones, sanos y diabéticos. La raíz de la planta no
mostró efecto hipoglucémico importante al ser administrada por vía oral. No obstante al administrarla por vía intraperitoneal causó disminución significativa de la glucemia tanto en ratones sanos como en ratones con diabetes inducida por
alloxana (Alarcón y col., 2002). Cabe señalar que también se están realizando estudios en nuestro laboratorio con esta planta para encontrar y aislar el principio activo, a través de pruebas químico-farmacológicas. En este sentido, cabe señalar que un extracto orgánico de Ibervillea sonorae (extracto diclorometánico) redujo la glucemia de manera significativa en ratas con diabetes moderada, pero no en ratas con diabetes severa y se ha detectado que la planta requiere la presencia de insulina para ejercer su acción. Estos resultados por lo tanto validan las propiedades antidiabéticas que la población en forma empírica le ha atribuido a esta planta medicinal (Alarcón y col., 1993), por lo que se considera importante continuar con la investigación químico-farmacológica y toxicológica de Ibervillea
sonorae, con la finalidad de fundamentar la necesidad de su estudio a nivel
clínico.
JUSTIFICACIÓN
Aún cuando se tienen buenas expectativas con los medicamentos utilizados actualmente en el control de la DM, sus problemas de dosificación y sus fallas secundarias hacen que todavía no se cuente con el medicamento ideal, por lo cual, se siguen buscando nuevas alternativas para el control de esta enfermedad. Ahora sabemos que existen varias plantas con actividad hipoglucemiante, entre las cuales encontramos a Psacalium peltatum, P. de compositum, Lepechinia
caulescens, Cucurbita ficifolia e Ibervillea sonorae, entre muchas otras. La
preparación tradicional de la raíz de I.sonorae ha mostrado actividad
aún no son suficientes para poder recomendarlo a los pacientes. Por lo tanto, es importante determinar si la administración diaria del extracto orgánico activo (diclorometánico) presenta efectos farmacológicos y toxicológicos, utilizando como modelo experimental ratas diabéticas.
OBJETIVO GENERAL
Estudiar el efecto hipoglucémico y determinar los probables efectos tóxicos producidos por la administración diaria de Ibervillea sonorae en ratas diabéticas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Obtener el extracto orgánico activo de la raíz de Ibervillea sonorae.
2. Estudiar la influencia de la administración diaria del extracto sobre la glucemia de ratas diabéticas.
MATERIAL Y METÓDOS
Material vegetal
El material empleado consistió en raíces frescas de Ibervillea sonorae, las cuales fueron adquiridas en el mercado de Sonora de la Ciudad de México. La identificación de la planta se realizó, con ayuda de un especialista en la materia, usando reglas taxonómicas y comparando las muestras adquiridas con los ejemplares de I. sonorae del herbario MEXU. Un ejemplar de la muestra fue depositado en el herbario de plantas medicinales del IMSS, con número de registro 14,184.
Preparación del extracto orgánico de la raíz de Ibervillea sonorae.
La raíz fresca sin cáscara fue cortada en trozos delgados, los cuales fueron puestos a secar a la sombra a temperatura ambiente. Una vez secas fueron molidas en un molino tipo Wiley, modelo 4, usando una rejilla de 1mm de diámetro. A continuación, se tomaron 100g de la raíz triturada y se dejaron macerar durante dos semanas en 600 ml de diclorometano. Después de este tiempo se obtuvo el extracto diclorometánico libre de disolvente con ayuda de un rotavapor. El extracto fue administrado diariamente a razón de 600 mg/kg de peso corporal, por vía oral, disuelto en aceite de maíz; como control se usó aceite de maíz y como fármaco testigo tolbutamida.
Animales de experimentación
Se utilizarón 30 ratas machos Wistar con pesos de 250 a 300g. Los animales se alimentaron con nutricubos especiales para roedores y se mantuvieron en general bajo las condiciones especiales que se siguen en el Bioterio de la Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa .
Diseño experimental
La diabetes experimental fue inducida por 3 inyecciones intravenosas de alloxana a intervalos de 48 horas (75mg/kg cada una). El nivel de glucosa fue determinado 7 días después de la administración. Los animales con glucemias mayores a 200 mg/dl fueron considerados con diabetes experimental. Se formaron tres grupos de 10 ratas diabéticas cada uno. El extracto diclorometánico de la raíz de I.sonorae
(600mg/kg de peso corporal por día) se administró durante 41 días al primer grupo. Los otros dos grupos recibieron aceite de maíz (4ml/kg) y tolbutamida (150mg/kg) durante el mismo tiempo que el extracto. El peso corporal, los niveles de glucosa en sangre, colesterol, transaminasa glutámico oxalacética (TGO), transaminasa glutámico pirúvica (TGP), triglicéridos y niveles plasmáticos de ácido úrico fueron determinados los días 1,14, 28 y 42.
El extracto diclorometánico y la tobutamida fueron disueltos en aceite de maíz y se administraron a razón de 4 ml/kg de peso corporal. El peso corporal se determinó cada 7 días hasta finalizar el estudio.
Las muestras de sangre primero fueron obtenidas por la vena de la cola de cada rata para determinar la glucemia (n=10), usando un aparato Accutrend Sensor Comfort y tiras reactivas (Roche). Después, se eligieron 4 ratas al azar para la determinación de los otros parámetros bioquímicos. Las ratas fueron anestesiadas con éter, obteniendo 1 ml de sangre por punción cardiaca en viales con heparina. El plasma fue separado inmediatamente por centrifugación a 3000 RPM durante 10 minutos; posteriormente, los niveles de colesterol, TGO, TGP, triglicéridos y ácido úrico fueron cuantificados en un aparato Reflotrón (Roche)
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
El análisis estadístico de los resultados se realizó mediante la prueba t-Student con un nivel de significancia de P< 0.05.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el grupo control la glucemia se incrementó de manera significativa de 338.4±128.6 a 517.5±116.6 mg/dl a los 42 días de la administración (P<0.05). El peso se vio disminuido de 290.5±30.8 a 246.5±70.0 y no se observaron cambios notables en los niveles de colesterol, TGO y ácido úrico. En este grupo fue importante el aumento en los triglicéridos de 77.3±14.6 a 225.6±56.1 mg/dl y de manera moderada también se observa un incremento en el valor de TGP (Tabla1).
En el grupo tratado con tolbutamida se observó un incremento en la glucosa de 339.4±71.0 a 404.3 mg/dl (P<0.05) y de la misma manera los triglicéridos se incrementaron de 88.2±36.5 a 152.6±58.3 mg/dl (P<0.05). El peso fue ligeramente incrementado de 238.5±43.1 a 266.5±51.6g (P<0.05). En cuanto al colesterol, TGO y TGP no se encontraron cambios importantes y el ácido úrico no mostró ningún cambio después de los 42 días del tratamiento (Tabla 2).
El grupo tratado con el extracto diclorometánico mostró un decremento en la glucemia de 355.9±118.7 a 307.5±130.8 mg/dl y un importante aumento de peso corporal de 285.2±61.2 a 334.5±47.1g ambos significativos (P<0.05). En este grupo los triglicéridos, colesterol, TGO, TGP y ácido úrico no mostraron cambios importantes a los 42 días del tratamiento (Tabla 3).
Tabla 1. Niveles de glucosa, peso corporal, niveles plasmáticos de ácido úrico,
transaminasa glutámico oxalacética (TGO), transaminasa glutámico pirúvica (TGP),
colesterol y triglicéridos después de la administración diaria de aceite de maíz
(control) en ratas con diabetes inducida por alloxana (media±D.E).
* Diferencia significativa con respecto a los valores iniciales (P< 0.05).
Tiempo Glucemia (mg/dl) Peso corporal(g) Ácido úrico (mg/dl) TGO (U/l) TGP (U/l) Colesterol (mg/dl) Triglicéridos (mg/dl) Día 0 n=10 338.4±128.6 290.5±39.8 2.0 126.5±60.2 85.3±77.5 101.5±1.9 77.3±14.6 Día 14 n=6 460.8±169.7 270.7±31.5 <2.0 136.6±47.1 50.5±17.3 116.3±9.5 75.7±4.0 Día 28 n=6 494.2±103.8* 261.7±45.0 2.6±0.5 71.1±4.9 113.9±24.3 102.6±4.6 449±89.8* Día 42 n=6 517.5±116.6* 246.5±70.0 2.3±0.7 93.5±14.6 169.5±41.7 100.7±1.5 225.6±56.4*
Tabla 2
.Niveles de glucosa, peso corporal, niveles plasmáticos de ácido úrico,
transaminasa glutámico oxalacética (TGO), transaminasa glutámico pirúvica (TGP),
colesterol y triglicéridos después de la administración diaria de tolbutamida (testigo)
en ratas con diabetes inducida por alloxana (media±D.E).
Tiempo Glucemia (mg/dl) Peso corporal (g) Ácido Úrico (mg/dl) TGO (U/l) TGP (U/l) Colesterol (mg/dl) Triglicéridos (mg/dl) Día 0 n=10 339.4±71.0 238.5±43.1 <2.0 76.2±16.8 77.4±31.2 <100 88.2±36.5 Día 14 n=7 338.1±54.5 250.8±41.9 <2.0 67.5±26.0 53.8±21.2 <100 64.6±40.6 Día 28 n=5 424±97.7* 234.1±54.1 <2.0 60.7±40.5 38.7±45.8 <100 79.7±3.2 Día 42 n=5 404.3±64.9* 260.3±51.6 <2.0 47±1.4 65.4±5.7 <100 152.6±58.3*
Tabla 3. Niveles de glucosa, peso corporal, niveles plasmáticos de ácido úrico,
transaminasa glutámico oxalacética (TGO), transaminasa glutámico pirúvica (TGP),
colesterol y triglicéridos
después de la administración diaria del extracto
diclorometánico de la raíz de Ibervillea sonorae en ratas con diabetes inducida por
alloxana (media±D.E).
Tiempo Glucemia (mg/dl) Peso corporal (g) Ácido úrico (mg/dl) TGO (U/l) TGP (U/l) Colesterol (mg/dl) Triglicéridos (mg/dl) Día 0 n=10 355.9±118.7 285.2±61.2 <2.0 68.1±11.9 140.1±119.7 108.3±14.4 108.2±99.9 Día 14 n=7 324.4±113.9 318.7±50.7 <2.0 93.1±65.7 71.1±26.7 <100 67.5±44.4 Día 28 n=5 368.5±96.5 325.8±59.3 2.1±0.2 62±13 51.8±22.4 <100 82.1±14 Día 42 n=5 307.5±130.8* 334.5±47.1* 2.7±1.0 41.5±1.2 55.6±23.6* <100 76.5±28.6*Uno de los objetivos de este trabajo fue determinar el efecto hipoglucémico y los probables efectos tóxicos producidos por la administración diaria de la raíz de I.
sonorae en ratas con diabetes experimental, con la finalidad de fundamentar su
uso en el control de la DM y comparar su efectividad con los resultados obtenidos previamente. En estudios anteriores el efecto hipoglucémico de la raíz de I.
sonorae fue validado usando una preparación tradicional (decocción acuosa),
administrada por vía intraperitoneal, mostrando reducciones altamente significativas tanto en ratones sanos como en ratones diabéticos (Alarcón et al., 2002). En estudios agudos previos realizados en el laboratorio un extracto diclorometánico redujo los niveles de glucemia en ratas con diabetes modera.
En el presente estudio, el extracto diclorometánico de I. sonorae fue administrado diariamente por vía oral a ratas con diabetes inducida por alloxana, causando reducciones importantes de la glucemia con respecto al estudio control (P<0.05). Las ratas control mostraron niveles de glucemia de 338.4 al inicio y 517.5 mg/dl al final del estudio; mientras que en el grupo tratado con tolbutamida la glucemia osciló entre 339.4 al inicio y 404.3 mg/dl al final del estudio; el grupo tratado con el extracto diclorometánico mostró valores de 355.5 al iniciar y 307.5 mg/dl al final del estudio. Con respecto al peso, el grupo control presentó una disminución de 290.5 al inicio a 246.5g al final del estudio; el grupo tratado con tolbutamida mostró un ligero aumento y con respecto al grupo tratado con diclorometano se observó un aumento estadísticamente significativo con respecto al control en el peso de 285.2 al inicio a 334.5g al final del estudio (P<0.05).
En el grupo control y en el grupo tratado con tolbutamida se observó un incremento en los niveles de triglicéridos; por su parte, el grupo que recibió el extracto diclorometánico presentó descensos importantes en este parámetro, los cuales fueron también significativos con respecto al control (P<0.05). El grupo tratado con tolbutamida y el grupo tratado con el extracto activo no mostraron cambios importantes en los niveles de TGP; en cambio en el grupo control se observó un incremento moderado, siendo las diferencias estadísticamente significativas (P<0.05). En cuanto a los niveles de colesterol, TGO y ácido úrico no se observaron cambios importantes a los 42 días del tratamiento en ninguno de los grupos estudiados.
Cabe señalar que después de 7 días de iniciado el estudio algunos animales mostraron diarreas continuas y disminución en su actividad motora. Además, los animales de los tres grupos mostraron inflamación del colón, probablemente inducido por el estrés provocado por el sondeo intragástrico al que fueron sometidos todos los animales. Aparte de esto, no se observaron efectos tóxicos importantes en ninguno de los animales tratados.
Así, la administración diaria del extracto diclorometánico a ratas diabéticas no produce efectos tóxicos notables, pero si causa reducción de la glucemia y disminución de los triglicéridos .
Es importante mencionar que existen varias especies de la familia Cucurbitaceae que son consideradas como remedios antidiabéticos. Algunas de ellas, además de causar efecto hipoglucémico producen efectos tóxicos, tanto por vía oral como por vía intraperitoneal. Un ejemplo importante es el fruto maduro de Cucurbita ficifolia, el cual produce normalización de los niveles de glucosa en sangre en ratas con
diabetes experimental después de 14 días de ser administrada diariamente, sin embargo también produce efectos tóxicos y letales en estos animales (Alarcón et al., 2002). En ratones sanos la DL50 reportada por vía intraperitoneal es de 625
mg/kg de peso corporal, mientras que por vía oral es de 3, 689 mg/kg de peso. Así, el jugo del fruto maduro de C. ficifolia se considera moderadamente toxicó (Hernádez et al., 2002). En el caso de I. sonorae, se ha determinado en estudios agudos previos que aún a dosis tan altas como 800 mg/kg por vía intraperitoneal, o bien 2000 mg/kg por vía oral, no producen efectos tóxicos ni letales en ratones sanos (Alarcón et al., 2002).
Por lo tanto, la planta no presenta efectos tóxicos notables ni en estudios agudos ni en estudios crónicos, como fue corroborado en el presente trabajo.
CONCLUSIÓN
1) La administración diaria del extracto diclorometánico de la raíz de I. sonorae (42 días, p.o.) produce reducciones significativas de la glucemia, niveles plasmáticos de triglicéridos y TGP con respecto al control, sin efectos tóxicos notables en ratas con diabetes inducida por alloxana.
2) Los niveles plasmáticos de ácido úrico, TGO y colesterol no mostraron modificaciones importantes en ninguno de los grupos estudiados.
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