ARTÍCULO ORIGINAL

Análisis fitoquímico preliminar y actividad antioxidante, antiinflamatoria y antiproliferativa del extracto etanólico de corteza de Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. (Rutaceae)

Preliminary phytochemical analysis and antioxidant, antiinflammatory and antiproliferative activities of the bark ethanol extracts of Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. (Rutaceae)

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Víctor Enrique Macías Villamizar,^I Ericsson David Coy Barrera,^II Luís Enrique Cuca Suárez^III

^I Magíster en Ciencias Químicas. Grupo de Fitoquímica. Universidad del Magdalena. Santa Marta, Magdalena, Colombia.
^II Doctor en Ciencias Químicas. Facultad de Ciencias Básicas, Universidad Militar Nueva Granada. Cundinamarca, Colombia.
^III Doctor en Ciencias Químicas. Grupo de Productos Naturales Vegetales. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, Colombia.

Introducción: la especie Z. fagara, que presenta múltiples usos etnobotánicos y diversidad de metabolitos secundarios, se convierte en objeto de estudio promisorio a nivel fitoquímico y(o) farmacológico.
Objetivo: detectar la posible presencia de ciertos grupos de metabolitos secundarios mediante análisis fitoquímico preliminar y evaluar la actividad antioxidante, antiinflamatoria y antiproliferativa del extracto etanólico de corteza de Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. (Rutaceae). ]]> Métodos: el extracto de corteza se sometió a un análisis fitoquímico preliminar, evaluándose mediante ensayos de actividad antioxidante (DPPH, TBARS y peroxidación inducida con FeSO₄), antiinflamatoria (edema de oreja de ratón inducido con TPA) y antiproliferativa (se trataron células tumorales, y se usó proteína sulforrodamina B [SRB] en ensayo de microcultivo, se midió viabilidad y crecimiento celular).
Resultados: en el extracto se detectó la presencia de alcaloides, flavonoides, taninos y terpenos, principalmente. La actividad antioxidante, a concentraciones de 10, 100 y 1 000 ppm, exhibió porcentajes de inhibición de 14,9; 84,5 y 92,5 %, respectivamente (frente al DPPH); de 92,8 % (a 1 000 ppm) (prueba TBARS), y de 4,2; 47,1 y 93,9 %, respectivamente, en la peroxidación inducida con FeSO₄. La actividad antiinflamatoria mostró 45,3 %, y en el caso de la antiproliferación fue moderadamente activo contra las líneas celulares cancerosas K562, con valor de 55,5 %. En otras líneas evaluadas (U251, PC-3, HCT-15, MCF-7, y SKUL) el porcentaje fue inferior a 50 %.
Conclusiones: se evidenció la presencia de alcaloides, flavonoides, taninos y terpenos. La capacidad antioxidante y antiinflamatoria fue representativa a concentraciones superiores a 100 ppm, mientras que la actividad antiproliferativa fue moderadamente efectiva contra líneas de células cancerosas leucémicas K562.

Palabras clave: análisis fitoquímico, actividad antioxidante, actividad antiproliferativa, actividad antiinflamatoria, Zanthoxylum, Rutaceae.

Introduction: the Z. fagara species having multiple ethnobotanical uses, and a variety of secondary metabolites becomes a promising object of study at phytochemical and/or pharmacological settings.
Objectives: to detect the possible presence of certain groups of secondary metabolites by means of a preliminary phytochemical analysis and to evaluate the antioxidant, anti-inflammatory and antiproliferative activities of the ethanolic extract from Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. (Rutaceae)bark.
Methods: the bark extract underwent preliminary phytochemical analysis using tests to evaluate antioxidant action (DPPH, TBARS test and FeSO₄-induced peroxidation), anti-inflammatory activity (using mouse ear edema induced by acetate 12-O-tetradecanoylphorbol, TPA) and antiproliferative property (in treating tumor cells, sulphorodamine B protein (SRB) in microculture assay was used in addition to measuring cell viability and growth).
Results: alkaloids, flavonoids, tannins and terpenes were found in the extract. The antioxidant activity at 10, 100 and 1000 ppm concentrations, exhibited inhibition percentages of 14.9; 84.5 and 92.5 % respectively [compared to DPPH]; 92.8 % (1 000 ppm) [TBARS test], and 4.2; 47.1; and 93.9 %, respectively, in the FeSO₄-induced peroxidation. The anti-inflammatory activity showed inhibition percentage of 45.3 %, and in the case of anti-proliferation, the extract was moderately active against cancer cell lines K562, being the inhibition percentage equals to 55.5 %. In the other tested lines (U251, PC-3, HCT-15, MCF-7, and Skule) the inhibition percentage was lower than 50 %. ]]> Conclusions: the preliminary phytochemical testing showed the presence of alkaloids, flavonoids, tannins and terpenes. Antioxidant and anti-inflammatory properties were observed at above 100 ppm extract concentrations, whereas the antiproliferative activity was moderately effective against leukemia cancer cell lines K562.

Key words: Phytochemical analysis, antioxidant action, antiproliferative activity, anti-inflammatory activity, Zanthoxylum, Rutaceae.

INTRODUCCIÓN

El género Zanthoxylum presenta un hábitat como arbustos o arbolillo caducifolio, de 4 a 6 m de altura como máximo, de tallos espinosos y ramillas de color marrón.¹ A nivel mundial, el género Zanthoxylum se encuentra distribuido en el continente americano y asiático; mantiene una elevada distribución en Colombia, con reportes de su presencia en 23 de los 32 departamentos que conforman su división política.²

En la medicina folclórica el género Zanthoxylum es muy usado, se citan algunos ejemplos: Zanthoxylum xanthoxyloide, que reporta usos contra la tos, fiebre, dolor de muela, mordedura de serpiente, enteritis, disentería, diarrea, uretritis y contra la estomatitis;^3,4 Zanthoxylum chalybeum, con usos contra la malaria, resfriados, tos, dolor de muela, heridas, resfriados y neumonía;⁵ Zanthoxylum usambarense (tratamiento del reumatismo);⁵ Zanthoxylum tetraspermun contra la diarrea, reumatismo y dispepsia;^6,7 Zanthoxylum integrifoliolum que se utiliza como remedio en la mordedura de serpiente, dispepsia y tónico contra la fiebre;⁸ Zanthoxylum hyemale como antiespasmódico, astringente y agente tónico;⁹ y Zanthoxylum liebmannianum frecuentemente usado contra el dolor de estómago, amebiasis, anestésico local y parásitos de tipo intestinal.^6,10 Algunos ejemplos de actividades biológicas comprobadas pueden ser mencionadas, las cuales se soportan por el gran uso que tienen estos en la medicina folklórica, a saber: Zanthoxylum xanthoxyloides (actividad antimicrobial);^3,4,11 Zanthoxylum budrunga (citotóxica);^12,13 Zanthoxylum integrifoliolum (antiagregación plaquetaria);⁶ Zanthoxylum americanum (actividad antitumoral y de letalidad hacia la Artemia salina);¹⁴ Zanthoxylum syncarpum (antiplasmodial);⁷ Zanthoxylum simulans (antiagregación plaquetaria);¹⁵ Zanthoxylum chiloperone (actividad leishmanicida);¹⁶ Zanthoxylum liebmannianum (amebicida);^10,17 y Zanthoxylum chalibeam (actividad antibacterial y antiinflamatoria).^18,19 ]]> Los metabolitos secundarios más representativos del género Zanthoxylum son alcaloides, lignanos, amidas, cumarinas, terpenos, flavonoides, pero también pueden hallarse esteroles y cromonas.²⁰ De la especie Z. fagara se han encontrado metabolitos como: sinefrina,²¹ meridinol,²² escopoletina y skimmianina.²³ Así mismo, en su aceite esencial se ha encontrado citronellol, cis-3-hexenol, y el citronellal, como metabolitos mayoritarios entre otros.²⁴ De Z. fagara se reporta actividad antifúngica contra los microorganismos Saccharomyces cerevisiae, Microsporum canis y Trichophyton mentagrophytes.²⁵

MÉTODOS

Material vegetal

La muestra de la especie Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. (Rutaceae) fue recolectada en los Montes de María, del Departamento de Bolívar, por Giovanni Montes Arrieta y Olimpo García. Una muestra de herbario se encuentra en el Herbario de la Universidad del Magdalena bajo la codificación: "Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. Colombia. Bolívar. Montes de María, marzo de 2007.Y Montes y O. García No 04 (UTMC)".

Obtención del extracto

La corteza seca y molida (700 g) se sometió a extracción por percolación con etanol a 96 %; el extracto fue concentrado por remoción del solvente en un rotaevaporador Laborata 4000 (Heidolph) a presión reducida; se obtuvieron 28 g de extracto.

Ensayo fitoquímico preliminar ]]> 1,02 g del extracto etanólico de la corteza de Zanthoxylum fagara se utilizó para la determinación fitoquímica preliminar de acuerdo con lo descrito por Siddiqui y otros.²⁶

Ensayo de actividad antioxidante

Para la reducción del radical libre 2,2-difenil-1-picrilhidracilo (DPPH) se siguieron los protocolos propuestos por Gámez²⁷ y Cavin,²⁸ donde se tomaron 50 mL de extracto etanólico de corteza de Zanthoxylum fagara y se ensayaron a concentraciones de 10, 100 y 1 000 ppm. La prueba de peroxidación de lípidos en cerebro de rata (TBARS) se basó en el protocolo propuesto por Barrier y otros,²⁹ así como el de Floid y Hensley.³⁰

Ensayo de actividad antiinflamatoria

El ensayo de actividad antiinflamatoria se realizó siguiendo el protocolo de Payá y otros,³¹ en el cual el edema de oreja de ratón es inducido con acetato de 12-O-tetradecanoilforbol (TPA), con el empleo de ratones hembras con peso de 20 a 30 g; el incremento de peso de la muestra derecha con respecto a la de la izquierda representa el edema.

Ensayo de actividad antiproliferativa de células tumorales

Se llevó a cabo utilizando el ensayo de actividad antiproliferativa de Monks y otros,³² en el cual los ensayos de inhibición se determinaron después del tratamiento de las células tumorales (U251 [sistema nervioso central], PC-3 [próstata], K562 [leucemia], HCT-15 [colon], MCF-7 [mama] y SKUL [pulmón], provistas por el Instituto Nacional del Cáncer de los EE. UU.); se usó como control positivo doxorrubicina (sigma). ]]>

RESULTADOS

Análisis fitoquímico preliminar

Se representan los resultados con signo positivo (+) para aquellas sustancias que están presentes, y con signo negativo (-) aquellas ausentes (tabla 1).

Actividad antioxidante

Los valores de porcentaje de reducción del DPPH se presentan en la tabla 2. Los resultados de la peroxidación de lípidos de cerebro de rata (TBARS), utilizando como vehículo 25 mL de DMSO, se muestran en la tabla 3. Los resultados de la peroxidación inducida con FeSO₄ se muestran en la tabla 4. ]]>

Actividad antiinflamatoria

Los resultados de la actividad antiinflamatoria usando el modelo de edema de oreja de ratón, se relacionan en la tabla 5.

Actividad antiproliferativa de células tumorales

Los resultados del ensayo antiproliferativo con un panel de 6 líneas celulares tumorales se puede observar en la tabla 6. ]]>

DISCUSIÓN

El análisis fitoquímico preliminar del extracto etanólico de la corteza de Z. fagara evidenció la posible presencia de alcaloides, lo que es muy común en especies del género Zanthoxylum. También se encontraron resultados positivos para flavonoides (que mostraron una tonalidad violeta, propia de la n-pirona), taninos (que se evidenciaron por la coloración de un precipitado azul) y terpenos (lactonas terpénicas), por la tonalidad rojiza y azul-verdosa observada. La actividad antioxidante concuerda con la presencia de metabolitos detectada, en la que el antioxidante puede donar un electrón al radical peroxilo o a cualquier otra especie oxidante, formando entre los productos un catión radical del antioxidante (ArO•+).³³ Dicha actividad presenta valores comprendidos entre 15 y 93 % (indicando que la actividad es dependiente de la dosis utilizada) para el ensayo DPPH; 93 % y 4-94 % para el ensayo TBARS y para la peroxidación inducida repectivamente; se encuentrra una muy buena correlación entre los 3 ensayos con diferencias absolutas menores que 2 %. Esta actividad puede deberse a la presencia de algunos metabolitos de tipo flavonoide, que al reaccionar con el radical (por ejemplo el DPPH), el grupo hidroxi del anillo aromático del flavonoide estabiliza el radical resultante por donación de electrones y aumenta por tanto la capacidad antioxidante.³⁴ Dentro de estos flavonoides se pueden citar hiperina,^35,10 quercetrina,³⁶ 3,5-diacetiltambulina,³⁷ (2S)-naringenina,³⁸ quercetina, foeniculina, isorhamnetina o rutina,³⁵ entre otros flavonoides comunes en el género, los cuales han presentado buena actividad antioxidante. No obstante, la capacidad antioxidante puede deberse también a la presencia de lignanos, como por ejemplo la cubebina; o lignanos tipo butirolactonas^39,40 e incluso alcaloides, especialmente del tipo quinolínico como la schinifolina.⁴¹

En la actividad biológica antiinflamatoria, se mostro una acción moderadamente efectiva contra la inflamación con un valor promedio de 45,3 % de inhibición. Una vía de acción podría ser mediante la inhibición de la biosíntesis de prostaglandinas y leucotrienos, que involucra la acción de las ciclooxigenasas,^42-45 lo cual podría ser confirmado en ensayos de actividad de inhibición enzimática. La actividad antiinflamatoria mostró un valor comparable al reportado en la literatura (77,7 %), cuando se utilizó en una dosis doble.⁴⁶

En la actividad biológica antiproliferativa, el extracto resultó razonablemente eficiente a la concentración utilizada (20 mg/mL) en la inhibición del crecimiento de células de leucemia K562 con porcentaje de inhibición de 55,5 %, que mostró una selectividad marcada, puesto que para otras líneas celulares se obtuvo un porcentaje de inhibición inferior a 50 %, en un intervalo de 15 a 36 %. Este resultado abre la posibilidad dirigida al uso potencial de este extracto en estudios posteriores en casos de leucemia, con la finalidaf de encontrar los principios activos responsables de la actividad. ]]>

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Recibido: 6 de agosto de 2010.
Aprobado. 30 de diciembre de 2010.

Víctor Enrique Macías Villamizar. Facultad de Ciencias Básicas. Universidad del Magdalena. Carrera 32 No 22-08. PBX: 4217940-4301292. AP 2-1-21630. Santa Marta D.T.C.H., Colombia. Correo electrónico: vemaciasv@unal.edu.co ]]> 1 2004 18 73-90 2 1988 551-60 3 2000 70 335-42 4 2003 74 469-72 5 2003 87 35-41 6 2001 56 857-61 7 2004 67 88-90 8 2000 47 571-4 9 2002 68 534-8 10 2001 72 295-7 11 2000 78 155-60 12 2001 72 428-30 13 2003 74 191-3 14 1999 4 216-9 15 2002 61 567-72 16 2002 80 199-202 17 1996 62 250-1 18 1989 3 165-9 19 1996 59 316-9 20 1983 301-8 21 1980 19 1469-72 22 1988 27 3933-5 23 1980 19 935-9 24 2005 9 3-13 25 2003 74 384-6 26 2009 3 188-95 27 1998 61 706-8 28 1998 64 393-6 29 1998 28 411-22 30 2002 23 795-807 31 1996 312 97-105 32 1991 83 757-66 33 2008 15 173-81 34 2007 100 171-7 35 1997 46 1123-6 36 1998 47 1437-9 37 1999 62 833-7 38 2002 31 87-92 39 1999 65 541-544 40 2004 67 1980-4 41 2001 64 1579-80 42 2003 87 35-41 43 2003 10 544-51 44 1995 116-126 45 2005 76 1953-64 46 2005 24 325-30