Revista Cubana de Plantas Medicinales

Biodiversity and medicinal plant at risk

Comparative study of monoculture and association of cultures in several medicinal plant species

Fundamentación: resulta importante estudiar el potencial de los cultivos asociados dentro del agroecosistema como una alternativa para la agricultura de bajos insumos. Objetivos: investigar el efecto sobre el rendimiento de masa vegetal de la asociación de Aloe vera (L.) N. L. Burm. como cultivo permanente con las especies medicinales Ocimum gratissimum L., Ocimum tenuiflorum L., Ocimum basilicum L., Plecthranthus amboinicus (Lour.) Spreng. y la comparación con sus respectivos monocultivos. Métodos: se llevaron a cabo experimentos de campo en áreas de la Estación Experimental de Plantas Medicinales «Dr. Juan Tomás Roig» sobre suelo ferralítico rojo hidratado (Ferralsols) con las especies antes mencionadas. Como parámetros a evaluar se midieron la altura alcanzada por las plantas antes de la cosecha y el peso de masa verde fresca en 10 plantas seleccionadas al azar, los valores se analizaron mediante análisis de varianza y la prueba de rangos múltiples de Duncan; además, se hicieron muestreos de suelo y análisis de materia orgánica, nitrógeno total, fósforo y potasio asimilable al iniciar y al finalizar los experimentos. Resultados: se comprobó que en las especies estudiadas la asociación favoreció el incremento de los rendimientos y además que en las áreas de cultivo intercalado se encontró mayor contenido de nutrientes en el suelo. Conclusiones: los resultados obtenidos confirman que el intercalamiento de estas especies en plantaciones de Aloe vera pudiera resultar conveniente para su explotación, porque se puede obtener mayor producción por unidad de superficie que en un área equivalente plantada con un mismo cultivo.

Rationale: It is important to study the potentialities of associated cultures within the agricultural ecosystem as an alternative for low input agriculture. Objectives: to research into the effect on the plant mass throughput of Aloe Vera (L.) N.L.Burm. association, as permanent culture, with the medical species Ocimum gratissimum L., Ocimum tenuiflorum L., Ocimum basilicum L., Plecthranthus amboinicus (Lour.) Spreng. and the comparison with the respective monocultures. Methods: In-situ experiments were made with the above-mentioned plant species in «Dr Juan Tomás Roig» Experimental Medicinal Plant Center areas, particularly on hydrated red iron-containing soils (Ferrasols). The evaluated parameters were the plant´s height before collection and the weight of fresh green mass in 10 randomly selected plants; these values were estimated by variance analysis and Duncan´s multiple rank test. Also, soil sampling and analysis of organic matter, total nitrogen, assimilable phosphorus and potassium at the beginning and at the end of experiments were also performed. Results: It was proved that as far as the studied species are concerned, association favoured the increase of agricultural throughputs and that higher contents of nutrients on the soil was found in the interspersed culture areas. Conclusions: the achieved results confirmed that these interspersed species in Aloe vera plantations could be appropriate for their exploitation because higher production indexes per surface unit than in a similar area with only one culture can be achieved.

**Phytochemisty of genus Vaccinium (Ericaceae)**

Antecedentes: se revisó la fitoquímica del género Vaccinium (Ericaceae) Métodos: se consultaron las bases de datos: NAPRALERT y Phytochemical and Ethnobotanical Database y la literatura disponible. Resultados: se halló un elevado número de estudios y compuestos de 32 especies y 23 cultivares de algunas de ellas. Los metabolitos predominantes, principalmente en el fruto, fueron: benzenoides, flavonoides (cianidinas, hiperósido, epi-catequina y proantocianidinas) y fenilpropanoides. La distribución geográfica de los estudios indica que el elevado número de especies autóctonas de Latinoamérica, prácticamente no se ha investigado. Conclusiones: la potencialidad de compuestos biológicamente activos en este género representa un campo con probabilidades de éxito para la obtención de medicamentos herbarios o suplementos nutricionales.

Background: Phytochemistry of genus Vaccinium (Ericaceae) was reviewed. Methods: NAPRALERT and Phytochemical and Ethnobotanical Database as well as available literature were accessed. Results: A great number of research studies and compounds of 32 species and 23 cultivars were found. Predominant metabolites -mainly in the fruit- were benzenoids, flavonoids (cyanidines, hyperoside, epi-cathequine and proanthocyanidines) and phenylpropanoids. Geographic distribution of research studies showed that a high number of indigenous Latin-American species has not yet been studied as part of a research work. Conclusions: The potential of biologically active compounds of this genus represents a likely successful field to develop herbal medicines or nutritional supplements.

**Method for coumarin quantification in dry extracts from Justicia pectoralis Jacq.**

Fundamentos: Justicia pectoralis Jacq., especie de la familia Acantaceae, es una planta herbácea que se emplea como sedante tradicionalmente por la población cubana. Objetivos: desarrollar y validar un método de análisis por cromatografía líquida de alta resolución para la determinación de cumarina en el extracto seco obtenido a partir de extractos de J. pectoralis. Métodos: se desarrolla y valida un método de análisis por cromatografía líquida de alta resolución para la determinación de cumarina. Resultados: el método desarrollado es específico, preciso, exacto y lineal. Conclusiones: el método puede ser empleado para cuantificar cumarina, en muestras de polvo seco obtenidas mediante secado por aspersión a partir de extractos de J. pectoralis.

Rationale: Justicia pectoralis Jacq., an Acantaceae family species, is an herbaceous plant that is used as a traditional sedative by the Cuban population. Objectives: to develop and to validate a high performance liquid chromatography to determine coumarin in dry extract from J. pectoralis extracts. Methods: A high performance liquid chromatography method to determine coumarin was developed and validated. Results: The method was specific, accurate, precise and linear. Conclusions: This method may be used to quantify coumarin in dry power samples obtained through spraying drying from J. pectoralis extracts.

**Acute oral toxicity and irritation tests in aqueous hydroalcoholic extracts from Momordica charantia L.**

Fundamentación: los extractos de Momordica charantia L. poseen potencial terapéutico avalado científicamente que posibilita el empleo de esta planta en diversas enfermedades, sobre todo en la diabetes, por lo que caracterizar su potencial tóxico es de gran importancia para avalar el empleo de esta planta como agente terapéutico. Objetivos: realizar los estudios de toxicidad aguda oral e irritación ocular y dérmica a extractos acuoso e hidroalcohólico de M. charantia, con la finalidad de caracterizar su potencial toxicológico agudo. Métodos: el ensayo de toxicidad aguda oral se llevó a cabo en ratas Wistar hembras mediante el método de las clases tóxicas agudas, con la dosis máxima de 2 000 mg/kg. Los ensayos de irritación dérmica y ocular se llevaron a cabo en conejos Nueva Zelanda siguiendo los métodos descritos en las normas OECD 404 y 405. Resultados: la evaluación del extracto hidroalcohólico de M. charantia en el ensayo de toxicidad aguda mostró signos tóxicos por causa de la presencia de etanol en el extracto y una ligera disminución del peso corporal que no fue significativa. La administración del extracto acuoso no provocó signos tóxicos ni mortalidad. Ambos extractos se clasificaron en categoría 5 para ubicarse en el rango de toxicidad de una DL50> 2 000 mg/kg. En el ensayo de irritación dérmica y ocular se clasificaron los extractos como no irritantes. Conclusiones: los extractos evaluados mostraron un bajo potencial tóxico agudo tanto por vía oral como tópica.

Rationale: Momordica charantia L. extracts have scientifically-endorsed therapeutical potentialities that make the use of this plant possible in several diseases, mainly for diabetes, so characterizing its toxic potential is of great significance to support this plant as a therapeutical agent. Objectives: to conduct acute oral toxicity and ocular and dermal irritation studies on aqueous hydroalcoholic extracts from M. charantia, with the aim of characterizing its acute toxicological potential. Methods: Acute oral toxicity test was applied to female Wistar rats through acute toxic class method, with maximum dose of 2000 mg/kg. Ocular/dermal irritation tests were made in New Zealand rabbits, following the described methods in OECD standards 404 and 405. Results: the evaluation of M. charantia hydroalcoholic extract in the acute toxicity test showed toxic signs due to ethanol in the extract and a minimum bodyweight reduction that was not significant. The administration of water extract elicited neither toxic signs nor mortality. Both extracts were classified into category 5 within the range of toxicity of DL50> 2 000 mg/kg. The dermal/ocular irritation test indicated that the studied extracts were not irritating. Conclusions: The evaluated extracts showed low acute toxic potential for both oral and topical administration.

**Antimicrobial activity of leaf and bark ethanol extracts from Polylepis australis Bitter (queñoa)**

Fundamentos: Polylepis australis Bitter recibe el nombre vulgar de queñoa o tabaquillo. Sus hojas y corteza son utilizados tradicionalmente para enfermedades infecciosas de vías respiratorias y otras enfermedades en Amaicha del Valle, Tucumán. Objetivos: evaluar la actividad antimicrobiana de extractos etanólicos de hojas y corteza secas de P. australis frente a Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa. Métodos: se maceraron hojas o cortezas secas en etanol 70 % por 5 d, se filtraron, secaron y esterilizaron. La actividad antimicrobiana se evaluó mediante el método de difusión en placas de agar. Se determinó el efecto del pH, cationes divalentes y temperatura en la actividad antibacteriana. Se establecieron las concentraciones mínimas: inhibitoria (CMI), bacteriostática (CBS) y bactericida (CMB). Se analizó el efecto del extracto etanólico sobre la morfología de S. aureus y P. aeruginosa por microscopia electrónica de transmisión. Se dilucidó la acción de los extractos sobre integridad estructural y viabilidad bacterianas por fluorescencia. Resultados: los extractos etanólicos de hojas y corteza secas de P. australis mostraron actividad antimicrobiana contra S. aureus y P. aeruginosa. El extracto etanólico de corteza presentó menos actividad antimicrobiana que el de hojas, el cual resultó bactericida contra S. aureus y bacteriostático contra P. aeruginosa. El extracto causó alteraciones en la permeabilidad de la membrana citoplasmática en S. aureus, pérdida de citosol y muerte celular. El cultivo tratado de P. aeruginosa mostró presencia de blebs y vesículas en la membrana externa. Conclusiones: esta investigación valida el uso popular como antimicrobiano, principalmente de la hoja.

Rationale: Polylepis australis Bitter has a popular name that is queñoa or tabaquillo. Its leaves and bark are traditionally used for infectious diseases in the respiratory pathways and other diseases in Amaicha´s Valley, in Tucumán,. Objectives: to evaluate the antimicrobial activity of ethanol extracts containing dry leaves and bark from P. australis against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. Methods: Dry leaves and bark were soaked into 70 % alcohol for 5 days; afterwards, they were filtered, dried and sterilized. Its antimicrobial activity was evaluated by agar plate diffusion method, and the effect of pH, bivalent cations and temperature on the antibacterial activity was determined. Minimal concentrations were set such as inhibitory (MIC), bacteriostatic (BSC) and bactericidal (MBC). The impact of ethanol extract on S aureus and P. aeruginosa morphology was analyzed by electronic transmission microscopy. The action of extracts on structural integrity and bacterial viability was elucidated through fluorescence. Results: Ethanol extract of dry leaves and bark from P. australis showed antimicrobial action against S. aureus and P. aeruginosa. The ethanol extract of bark presented with less antimicrobial activity than the leaf extract that was bactericidal against S. aureus and bacteriostatic against P. aeruginosa. The studied extract caused alterations in cytoplasmic membrane permeability of S. aureus, citosol loss and cell death. The treated P..aeruginosa culture showed blebs and vesicles in the outer membrane. Conclusions: This research study validated the common use of the extract as an antimicrobial agent, mainly leaf extract.

**Toxicological study of an aqueous extract from Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb. duramen**

Fundamentos: se reportó un efecto protector del extracto acuoso de madera de duramen de Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb en la madera de pino y se le atribuyó una acción antialimentaria y de repelencia en contra de la termita de madera seca Incisitermes marginipennis (Latreillé); se considera un potencial candidato para preservar madera seca perecedera del que se requiere conocer la toxicidad que pudiese causar. Objetivos: determinar la toxicidad de extracto acuoso de madera de duramen de E. cyclocarpum. Métodos: se determinaron las concentraciones inhibitorias y letales medias (CI50/CL50) de un extracto acuoso obtenido del duramen de E. cyclocarpum en organismos de diferentes niveles tróficos. Resultados: las CL50 para el crustáceo Artemia salina, la termita I. marginipennis y la rata Wistar fueron de 1,3; 2 mg/mL y > 2 000 mg/kg ind, respectivamente. En los aislados microbianos la CI50 fue >1 mg, mientras que en la bacteria Klebsiella pneumoniae la CI50 fue de 300 mg. En la línea celular tumoral MCF-7 la CI50 fue de 1,3 mg. Conclusiones: al comparar las CI50/CL50 observadas con los límites permisibles de toxicidad se concluye que el extracto no es tóxico para estos organismos.

Rationale: A protective effect of the aqueous extract from Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb duramen on pinewood was reported. It was also attributed anti-nutritional and repellent action against dry wood termites Incisitermes marginipennis (Latreillé); it is considered a potential candidate for perishable dry wood preservation, whose possible toxicity must be studied. Objectives: To determine the toxicity of aqueous extract from E. cyclocarpum duramen. Methods: Mean inhibitory and lethal concentrations (IC50/LC50) of an aqueous extract from E. cyclocarpum duramen in organisms from different trophic levels. Results: LC50 for Artemia salina crustacean, I. marginipennis termite and Wistar rat were 1,3; 2 mg/mL and over 2 000 mg/kg ind respectively. In microbial isolates, IC50 was 300 mg. In MCF-7 tumor cell line, IC50 was 1,3 mg. Conclusions: When comparing observed IC50/LC50 with allowable toxicity limits, it was concluded that the extract under study was not toxic for these organisms.

**Oral acute and sub-acute toxicity of dried aqueous extract from Rhizophora mangle L. in rats**

Fundamento: Rhizophora mangle L. es una planta de gran distribución en Cuba, de la cual se ha demostrado científicamente efectos sobre las úlceras gastroduodenales mediante diversos mecanismos de acción: citoprotección, antisecretor, inhibe la disminución de prostaglandina PGE2 y posee efectos cicatrizantes, sin embargo, no cuenta con estudios de toxicidad. Objetivos: determinar la toxicidad aguda y subaguda oral del extracto acuoso seco de las cortezas de R. mangle. Métodos: se realizó el estudio preclínico mediante la evaluación del efecto del extracto acuoso de R. mangle en modelos agudos a dosis única (2 000 mg/kg de masa corporal) y a dosis repetida diaria durante 14 d del extracto en la dosis terapéutica máxima de 500 mg/kg mc. Se emplearon ratas Sprague Dawley hembras y machos, divididas en grupo de 5 animales de cada sexo por cada grupo experimental. Se realizaron observaciones sistemáticas y el día 14 del experimento se procedió a la eutanasia de los animales. Resultados: el peso corporal se mostró característico para la especie, no hubo alteraciones en el peso de los órganos y no se manifestaron signos anatomopatológicos que evidenciaran efectos tóxicos. Conclusiones: la dosis tóxica del extracto acuoso seco de R. mangle es superior a 2 000 mg/kg en estudio de dosis única y no es tóxico a dosis repetida en la dosis máxima terapéutica en un período de 14 d, por lo que se garantiza un amplio margen de seguridad.

Rationale: Rhizophora mangle L. is a highly distributed plant in Cuba, whose effects on gastrointestinal ulcers by several mechanisms of action like cytoprotection, anti-secretion, prostaglandin PGE2 depletion inhibition and wound healing have been scientifically proved. However, no toxicity studies have been so far conducted Objectives: To determinate oral acute and sub-acute toxicity of dried aqueous extract from R. mangle bark. Methods: The preclinical study of the dried aqueous extract from R. mangle was performed in acute models at a single dose (2000 mg/Kg of body mass) and at daily repeated dose for 14 days at maximum therapeutic dose of 500 mg/Kg of body mass. Male and female Sprague Dawley rats divided into 5-rat groups of each sex per each experimental group. They were systematically observed until 14th day after the experiment when they were put away. Results: Their body weigh was the characteristic one corresponding to the species. There was no change in the organ weight and no anatomopathological signs with toxic effects were found. Conclusions: Toxic dose of the dried aqueous extract from R. mangle is over 2000 mg/Kg according to a study on single dose. It is not toxic either at repeated doses of maximum therapeutic effect for 14 days; therefore, a wide range of safety is warranted.

Strategies for the selection of medicinal plants to be studied

Antecedentes: las especies vegetales se calculan entre 250 000 y 500 000, el criterio en su selección para desarrollar medicamentos en ocasiones puede ser un problema; de no concebirse adecuadamente, los resultados pueden ser infructuosos. Objetivo: analizar diferentes estrategias que se pueden adoptar en este sentido. Métodos: se incluyen y valoran 7 criterios para el enfoque de estas investigaciones. Resultados: los criterios más empleados hoy día son: colecta al azar (sobre todo cuando hay intereses comerciales) y basados en el conocimiento etnomédico de los pueblos (máxime en el desempeño académico); otras disciplinas más recientes como la genómica y metabolómica tienen ya su aplicación en este campo. En la práctica, cuando procede, estos criterios se pueden combinar. Además, pueden ser esenciales en la selección elementos que en apariencia no se relacionan, como son las tecnologías de la información, bases de datos especializadas, aspectos conservacionistas y bioéticos. Conclusiones: los criterios para seleccionar especies del reino vegetal para desarrollar medicamentos pueden ser variados, los límites entre estos no siempre se mantienen y la combinación entre algunos es factible.

Background: Plant species are estimated to be 250 000 to 500 000, so the selection criteria for development of drugs may sometimes be a problem. If they are not properly designed, then the results may be useless. Objectives: to analyze several strategies for selection that can be adopted. Methods: Seven criteria were included and assessed for the research approach. Results: The most used current criteria were random collection (mainly influenced by commercial interests) and ethnomedical knowledge of peoples-based criteria (mainly academic performance considered); other recent disciplines like Genomics and Metabolomics are already been implemented in this field. When appropriate, these criteria may be combined. Furthermore, some elements that seem to have no relation with selection criteria may be essential in this regard such as information technologies, specialized database and conservation and bioethical aspects. Conclusions: the selection criteria of plant species to develop drugs may be varied, restrictions are not always kept and the combination of some of them is feasible.