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INVESTIGACIÓN ORIGINAL / ORIGINAL RESEARCH
Visionarios en ciencia y tecnología. 2024; 9:73-83. DOI: https://doi.org/10.47186/visct.v9i2.152
Esta obra está bajo
una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.
Objetivo: Evaluar el efecto antimicrobiano de extractos vegetales de plantas nativas de Moyobamba frente a microorganismos patógenos de relevancia clínica. Material y Métodos: Se recolectaron muestras de cinco especies y se obtuvieron extractos por maceración con solventes de diferente polaridad. Se realizó un análisis fitoquímico para identificar metabolitos secundarios y se evaluó la actividad antimicrobiana mediante difusión en pocillos y microdilución en caldo contra Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica, Staphylococcus aureus y Klebsiella pneumoniae. Resultados: Solo el extracto de corteza de Indano (Byrsonima crassifolia) mostró actividad antimicrobiana, inhibiendo exclusivamente a
S. aureus con una CMI de 0,195 mg/mL. Conclusiones: La corteza de Indano presentó actividad específica contra S. aureus, lo que respalda su uso tradicional y sugiere potencial terapéutico. Se recomienda continuar con estudios de aislamiento de compuestos activos.
pruebas de sensibilidad microbiana , noxas.
1 Universidad Privada de Huancayo Franklin Roosevelt. Huancayo, Perú.
a Docente, Magister. ORCID: 0000-0003-0333-7269
b Alumno
Objective: To evaluate the antimicrobial effect of plant extracts from native species of Moyobamba against clinically relevant pathogenic microorganisms. Material and Methods: Samples from five plant species were collected, and extracts were obtained through maceration with solvents of different polarities. A phytochemical analysis was performed to identify secondary metabolites, and antimicrobial activity was assessed using well diffusion and broth microdilution methods against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica, Staphylococcus aureus, and Klebsiella pneumoniae. Results: Only the bark extract of Indano (Byrsonima crassifolia) exhibited antimicrobial activity, inhibiting exclusively S. aureus with a minimum inhibitory concentration (MIC) of 0.195 mg/mL. Conclusions: The bark of B. crassifolia contains compounds with antibacterial potential against S. aureus, supporting its traditional use. Further studies are needed to isolate the active principles and evaluate their therapeutic application.
Las enfermedades infecciosas causadas por bacterias, virus y otros patógenos representan una de las principales amenazas para la salud pública a nivel mundial. En particular, la resistencia antimicrobiana ha emergido como un problema crítico debido al uso indiscriminado de antibióticos y la capacidad de los microorganismos para desarrollar mecanismos de defensa contra estos compuestos. Esta situación ha generado la necesidad de buscar nuevas alternativas terapéuticas, entre las cuales el uso de extractos vegetales con propiedades antimicrobianas ha cobrado gran interés (1,2,3).
Las plantas han sido utilizadas tradicionalmente por diversas culturas como fuente de compuestos bioactivos con propiedades medicinales, incluyendo efectos antibacterianos, antifúngicos y antivirales. Entre los metabolitos secundarios responsables de esta actividad se encuentran los alcaloides, flavonoides, taninos y compuestos fenólicos, los cuales han demostrado ser eficaces contra distintos patógenos (4,5,6).
Diversos estudios han explorado el potencial biocida y antimicrobiano de los extractos vegetales en diferentes aplicaciones. Palma y Darling 7 analizaron la calidad microbiológica de la resina de Croton lechleri (sangre de drago) (7), mientras que Sosa et al.,8 investigaron la
capacidad antimicrobiana de extractos de plantas nativas de Sonora contra patógenos en vacas con mastitis, resaltando su potencial en la sanidad animal (8).
Asimismo, Santamaría demostró el efecto conservante del extracto de Porophyllum ruderale en carne de res (9), mientras que Quezada et al., identificaron metabolitos secundarios con impacto antibacteriano en plantas medicinales del Amazonas (10); otros estudios, como el de Ñañez y Vivas, analizaron la actividad antibacteriana de extractos de Ficus citrifolia, mostrando eficacia variable frente a E. coli y P. aeruginosa
(11). En el ámbito agrícola, Giraldo y Mauricio documentaron el uso de plantas medicinales para el control de plagas (12), mientras que Ishuiza examinó la efectividad de extractos vegetales contra Hypsipyla grandella, plaga de la caoba (13), finalmente, Paredes estudió la actividad antibacteriana de Hedyosmum sp., observando efectos inhibitorios sobre diversas cepas bacterianas (14).
Moyobamba, una región de gran biodiversidad en el Perú, alberga diversas especies vegetales con potencial uso en la medicina tradicional (15), aunque muchas de ellas aún no han sido estudiadas científicamente en términos de su actividad antimicrobiana; entre estas especies se encuentran Byrsonima crassifolia (L.) Kunth,
Moringa oleifera Lam, Trema micranthum (L.) Blume, Passovia robusta (Rusby) Kuijt y Mansoa alliacea (Lam.) A.H. Gentry, las cuales han sido empleadas por comunidades locales para el tratamiento de diversas afecciones infecciosas, sin embargo, la validación científica de sus propiedades antimicrobianas sigue siendo limitada.
Los microorganismos patógenos de interés en esta investigación incluyen especies de importancia clínica como Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella sp. y Pseudomonas aeruginosa (16). Estas bacterias son responsables de múltiples infecciones en humanos y pueden transmitirse a través de diferentes vías, representando un desafío significativo para el control de enfermedades infecciosas (17,18).
La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto antimicrobiano de extractos vegetales obtenidos de plantas nativas de Moyobamba frente a microorganismos patógenos de relevancia clínica. Se plantea la hipótesis de que estos extractos poseen actividad antimicrobiana debido a la presencia de compuestos bioactivos. Para ello, se emplearán metodologías microbiológicas y químicas que permitan analizar su efectividad, con el fin de contribuir al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas y a la búsqueda de alternativas naturales para el control de infecciones.
Las muestras vegetales fueron recolectadas en los distritos de Jepelacio (provincia de Moyobamba) y Elías Soplín Vargas (provincia de Rioja), seleccionando especies con potencial antimicrobiano: Suelda con suelda (Passovia robusta (Rusby) Kuijt), Atadijo (Trema micranthum (L.) Blume), Moringa oleifera (Moringa oleifera Lam.), Ajo Sacha (Mansoa alliacea) e Indano (Byrsonima crassifolia (L.) Kunth) (Figura 1).
La recolección se realizó con guantes esterilizados y las muestras fueron almacenadas en bolsa de polietileno de primer uso para su transporte al laboratorio. Las especies fueron identificadas taxonómicamente por expertos en botánica.
Las muestras vegetales fueron secadas a temperatura ambiente en condiciones controladas y posteriormente trituradas con un mortero hasta obtener un polvo fino. La extracción de metabolitos bioactivos se realizó mediante maceración con solventes de diferente polaridad: agua, etanol y metanol. Cada muestra (200 g) se sometió a extracción secuencial con cada solvente en una proporción 1:5 (p/v).
Figura 1. Especies vegetales utilizadas en el estudio de actividad antimicrobiana
Con el objetivo de identificar metabolitos primarios y secundarios en los extractos vegetales, se realizó un análisis fitoquímico preliminar siguiendo la metodología propuesta por Olga Lock (19); se preparó un extracto etanólico al 2 % p/v con agua destilada según Miranda y Cuellar
(20). La detección de metabolitos se realizó
mediante pruebas específicas:
Azúcares reductores: pruebas de Fehling y Benedict.
Aminoácidos libres: reactivo de Ninhidrina. Compuestos fenólicos: prueba de cloruro férrico. Flavonoides: prueba de Shinoda y reacción con acetato de plomo .
Taninos: prueba de gelatina en NaOH al 1 % .
Antraquinonas: prueba de Borntrager. Triterpenos y esteroides: ensayo de Liebermann- Bouchard.
Alcaloides: reactivos de Dragendorff y Mayer.
Se evaluó el potencial antimicrobiano de los extractos frente a Escherichia coli (ATCC
25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027), Salmonella enterica subsp. enterica (ATCC 14028), Staphylococcus aureus (ATCC 25923) y Klebsiella pneumoniae (ATCC 13883), cepas obtenidas mediante el servicio de Bioconsultores SAC para la realización de pruebas de inhibición. Las cepas se inocularon en agar Tripticasa soya (TSA) y se incubaron en una incubadora de la marca Thermo Scientific a 37 °C. Posteriormente, se obtuvieron colonias aisladas y se inocularon en caldo Tripticasa soya (TSB) a 37 °C y 160 RPM. Las suspensiones se ajustaron a una D.O. de 0.8 en el espectrofotómetro con solución salina estéril al 0,85 %.
Se prepararon soluciones de 100 mg/mL en tubos Eppendorf con 1 mL de agua destilada estéril, utilizando vórtex para la disolución. Se realizaron diluciones hasta obtener concentraciones de 50 mg/mL y 25 mg/mL (figura 2).
La actividad antimicrobiana de los extractos fue evaluada mediante el método de difusión en pocillos sobre placas de agar Mueller-Hinton
Figura 2. Flujograma de trabajo para la extracción de compuestos
inoculadas con una suspensión bacteriana ajustada a 0.5 en la escala de McFarland (1,5 × 106 UFC/mL). Se realizaron pocillos de 6 mm y se dispensaron 80 μL de cada extracto. Las placas se incubaron en a 37 °C durante 3 días y se midieron los halos de inhibición con un vernier.
Adicionalmente, se determinó la concentración mínima inhibitoria (CMI) mediante el método de microdilución en caldo en placas de 96 pozos. Se realizaron diluciones seriadas desde 50 mg/ mL hasta 0,09 mg/mL, mezcladas en proporción 1:1 con una suspensión bacteriana ajustada a
106 UFC/mL. La lectura se realizó mediante comparación de la densidad óptica a 600 nm en espectofotometro KLAB MRX A2000, antes y después de la incubación.
Para la concentración mínima bactericida (CMB), se sembraron alícuotas de los pozos sin crecimiento en agar selectivo y se incubaron a 37
°C durante 18-24 h. La CMB se definió como la menor concentración de extracto sin crecimiento bacteriano.
El estudio fue aprobado por el Comité de Ética
de Investigación de la Universidad Privada de
Huancayo Franklin Roosevelt, asegurando el respeto por la biodiversidad y el conocimiento tradicional. Se cumplieron las normativas de bioseguridad y manejo de material biológico, establecidas por la Organización Mundial de la Salud (OMS).
Se realizó un análisis fitoquímico preliminar de los extractos obtenidos de cinco especies vegetales nativas de Moyobamba (figura 3), con el objetivo de identificar la presencia de metabolitos secundarios con potencial efecto antimicrobiano. Los resultados de las pruebas cualitativas se presentan en la tabla 1.
Además, se evaluó la presencia de flavonoides
y alcaloides mediante las pruebas de Gelatina
+ NaOH al 1% y Mayer, respectivamente. Los resultados indicaron que la Corteza de Indano, Hojas de Moringa y Hojas de Atadijo dieron positivo para flavonoides, mientras que ninguna de las muestras presentó alcaloides en la prueba de Mayer (tabla 2).
Figura 3. Resultados de las pruebas fitoquímicas. De izquierda a derecha se observan los resultados de las siguientes pruebas: Agua destilada, Molisch, Fehling A y B, Benedict, Ninhidrina, Cloruro férrico, Shinoda, Acetato de plomo, Gelatina+NaOH 1%, Liebermann-Bouchard, Bornträger, Dragendorff y Mayer. (A) Hoja de Suelda con Suelda (B) Hojas de Ajo Sacha (C) Corteza de Indano (D) Hojas de Moringa (E) Hojas de Atadijo
78
REACTIVOS
Agua Molish
destilada
Fehling A Benedict Ninhidrina FeCl3 Shinoda
y B
Acetato de
Lierbermann Borntrager Drangendorff
-Bouchard
plomo
Saponinas Carbohidratos Azúcares
reductores
Azúcares reductores
Grupos Aminos libres
Compuestos Flavonoides Taninos Triterpenos Antraquinonas Alcaloides fenólicos
Hoja de Suelda con Suelda (Passovia robusta)
- - + + + + - - - - +
Hojas de Ajo Sacha + - + - + + + - - - + (Mansoa alliacea)
CORTEZA DE INDANO
Visionarios en ciencia y tecnología. 2024; 9:73-83.
(Byrsonima crassifolia)
Evaluación de la calidad fisicoquímica y microbiológica de una formulación gelificada elaborada con colágeno a base de escamas de pescado
+ + + + - + + + - + +
HOJAS DE MORINGA
(Moringa oleifera)
- - + - + + + - - - +
HOJAS DE
ATADIJO (Trema micranthum)
Palomino-Huarcaya R. et al.
+ - + + + + + - - - +
para las muestras (Continuación… Tabla 1).
Gelatina+NaOH 1% Mayer Flavonoides Alcaloides
Hoja de Suelda con 0 - Suelda
Hojas de Ajo Sacha 0 -
La determinación de la concentración mínima inhibitoria (CMI) (Figura 5) se realizó exclusivamente para el extracto de Indano frente a S. aureus, dado que fue el único extracto que presentó halos de inhibición (figura 4).
CORTEZA DE INDANO
HOJAS DE MORINGA
HOJAS DE
Los resultados indicaron que en la concentración
+ 0 de 6.25 mg/mL se produjo un ligero aumento
en la densidad óptica, lo que sugiere un posible
+ 0 crecimiento bacteriano. No obstante, a partir
de la concentración de 0.195 mg/mL (195 µg/
ATADIJO + 0
Nota: 0 = No se realizó prueba fitoquímica
Los resultados obtenidos evidenciaron la ausencia de actividad antibacteriana en los extractos de Moringa, Atadijo, Suelda con Suelda y Ajo Sacha. En contraste, el extracto de Indano mostró actividad antibacteriana exclusiva contra Staphylococcus aureus, la única cepa Gram- positiva evaluada en este estudio.
La actividad antimicrobiana del extracto de Indano se observó en todas las concentraciones evaluadas, desde la más alta (100 mg/mL) hasta la más baja (25 mg/mL), presentando halos de inhibición en cada caso (Figura 4).
Figura 4. Actividad antimicrobiana del extracto de Indano frente a
Staphylococcus aureus
mL) se observó un incremento significativo en la carga bacteriana en comparación con las concentraciones superiores. Este fenómeno se determinó mediante la comparación de la densidad óptica antes y después de la incubación (tabla 3).
Figura 5. Concentración mínima inhibitoria del extracto de Indano frente a S. aureus
Los resultados del análisis fitoquímico mostraron que sólo la corteza de Indano (Byrsonima crassifolia) contiene metabolitos con potencial actividad antimicrobiana. Se detectaron flavonoides, taninos, compuestos fenólicos, saponinas y antraquinonas, compuestos asociados con actividad bactericida. Estudios previos han reportado que flavonoides como quercetina e isoquercetina presentan actividad contra
Concentración 50 25 | 12,5 | 6,25 | 3,125 | 1,56 | 0,78 0,39 | 0,195 | 0,09 |
x̄ de R -0,16 -0,777 | -0,419 | -0,045 | 0,179 | 0,163 | 0,075 0,081 | 0,691 | 0,693 |
x̄ de C- 0,9417
x̄ de C+ 0,0027
Nota: R: Repeticiones, C-: Control negativo, C+: Control positivo
bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, mientras que los taninos y saponinas pueden alterar la permeabilidad de la membrana celular bacteriana, generando un efecto inhibitorio (21). Además, las antraquinonas identificadas podrían estar relacionadas con mecanismos antifúngicos descritos en otras especies de Byrsonima (22) .
En contraste, los análisis fitoquímicos de Moringa oleifera, Trema micranthum, Passovia robusta y Mansoa alliacea mostraron la presencia de diversos metabolitos secundarios sin evidencia de actividad antimicrobiana en este estudio. Moringa oleifera presentó flavonoides, taninos y compuestos fenólicos, asociados a propiedades antioxidantes y reguladoras del estrés oxidativo celular (23). Trema micranthum mostró triterpenos, esteroides y derivados de ácido cinámico, compuestos con potencial bioactivo en aplicaciones terapéuticas y cosméticas (24). Por su parte, Passovia robusta contenía compuestos fenólicos y aceites esenciales, como carvacril acetato y linalol, que han sido estudiados por sus propiedades antiinflamatorias y analgésicas
(25). Finalmente, Mansoa alliacea mostró una alta concentración de compuestos fenólicos y flavonoides con potencial antioxidante, pero sin actividad antimicrobiana destacable, lo que sugiere que su acción está más orientada a la protección contra el estrés ambiental (26).
La actividad antimicrobiana del extracto de Indano contra S. aureus es consistente con estudios previos que resaltan el papel de los flavonoides y compuestos fenólicos en la inhibición del crecimiento bacteriano. Nascimento et al., reportaron que extractos metanólicos
de Byrsonima crassifolia mostraron actividad contra S. aureus con valores de CMI entre 125 y 500 µg/mL (27), mientras que en este estudio se obtuvo una CMI de 6.25 mg/mL, lo que indica una actividad moderada en comparación con extractos más purificados. De manera similar, Pío-León et al., encontraron que extractos de frutos silvestres como el arrayán inhibieron S. aureus y Enterococcus faecalis con CMI entre 2 y 8 mg/mL (28), lo que sugiere que el Indano posee una actividad antimicrobiana comparable a otras plantas estudiadas. Este efecto podría atribuirse a la presencia de flavonoides y taninos hidrolizables, los cuales han demostrado alterar la membrana celular bacteriana e interferir en procesos metabólicos esenciales (29).
Asimismo, estudios como el de Gellen y Silva reportan actividad de extractos de raíces de B. crassifolia frente a S. aureus, pero no frente a E. coli (30), lo cual refuerza la selectividad observada en este estudio hacia bacterias Gram- positivas. De igual forma, los resultados de Vázquez-Cahuich et al., mostraron que los aceites esenciales de B. crassifolia presentan efecto antimicrobiano sobre S. aureus y S. Typhimurium, aunque con variaciones atribuibles al tipo de extracto (esencial vs. metanólico) y al contenido de eugenol y otros compuestos volátiles (31).
Por otro lado, el hecho de que el extracto de Indano haya sido efectivo contra S. aureus pero no contra bacterias Gram-negativas como E. coli y S. Typhimurium sugiere que su mecanismo de acción puede estar influenciado por la estructura de la pared celular bacteriana, ya que la membrana externa de las Gram-negativas suele actuar como barrera protectora contra muchos compuestos antimicrobianos (32). Este patrón ha sido observado también en otros estudios, como el de
Jung et al., quienes demostraron que fracciones ricas en flavonoides muestran mayor eficacia contra Gram-positivos, probablemente por una mayor accesibilidad a dianas celulares (33).
La ausencia de actividad en los extractos de Moringa, Atadijo, Suelda con Suelda y Ajo Sacha podría deberse a la baja concentración de compuestos bioactivos en las fracciones evaluadas, o a la falta de fraccionamiento selectivo. En línea con ello, Akinduti et al., reportaron que los extractos acuosos de Moringa oleifera solo presentaron actividad antibacteriana significativa a concentraciones elevadas (≥75 mg/mL) (34), lo cual podría explicar la nula actividad observada en este estudio en condiciones no optimizadas.
El extracto etanólico de la corteza de Byrsonima crassifolia mostró actividad antimicrobiana específica frente a Staphylococcus aureus, con una CMI de 6,25 mg/mL, atribuida a la presencia de flavonoides, taninos y otros compuestos fenólicos identificados en el análisis fitoquímico. En contraste, los extractos de Moringa oleifera, Trema micranthum, Passovia robusta y Mansoa alliacea no evidenciaron efecto antibacteriano bajo las condiciones evaluadas, posiblemente por baja concentración de metabolitos activos. Los resultados refuerzan la eficacia de compuestos vegetales frente a bacterias Gram-positivas y respaldan el uso tradicional de B. crassifolia, destacando su potencial como fuente de agentes antimicrobianos naturales.
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Recibido: 12/08/2024
Aceptado: 14/12/2024