Análisis farmacobotánico, dinámica de polifenoles, alcaloides y actividad biológica de dos especies nativas: Ipomoea purpurea (L.) Roth (Convolvulaceae) y Datura ferox L. (Solanaceae)

Abstract

Las enfermedades neurodegenerativas (END), por su frecuencia, morbilidad y complejidad, suponen actualmente uno de los mayores retos terapéuticos de la medicina. Los productos herbarios son utilizados como terapia adyuvante del tratamiento convencional de algunas de ellas. Ipomoea purpurea y Datura ferox son dos especies que poseen antecedentes de uso etnobotánico con alguna actividad sobre el sistema nervioso central (SNC). Sin embargo, el potencial medicinal de estas especies en diferentes blancos terapéuticos de END no había sido abordado anteriormente. En la presente investigación se realizaron estudios multidisciplinarios basados en la identificación taxonómica de ambas especies, cultivo a campo y cultivo in vitro, caracterización morfoanatómica y análisis fitoquímicos, ensayos de citotoxicidad y evaluación de actividad biológica sobre diferentes blancos del SNC, implicados en procesos relacionados con END. Para los análisis orfoanatómicos se emplearon técnicas de disociados, pruebas histoquímicas, raspados de episperma, cortes histológicos e improntas de epidermis. Las observaciones se realizaron empleando microscopía de campo claro, contraste de fase (DIC) y luz polarizada. Para los estudios fitoquímicos se realizó un screening. Luego, se realizó una caracterización cualitativa de fenoles y alcaloides mediante cromatografía en capa fina (TLC). Se realizó la cuantificación espectrofotométrica de compuestos fenólicos en diferentes órganos en tres estados fenológicos. Los alcaloides en semillas se cuantificaron por cromatografía de alta resolución (HPLC-UV). Se determinó la capacidad antioxidante de los extractos de hojas y semillas utilizando el método de actividad eliminadora del radical libre 1,1- diphenyl-2- picrylhydrazyl (DPPH). Se evaluó la capacidad para inhibir a las enzimas colinesterasas, acetilcolinesterasa murina (mAChE) y butirilcolinesterasa humana recombinante (hBChE), mediante el método de Ellman. La capacidad de los extractos para inhibir la agregación del péptido β-amiloide (Aβ) se realizó con el método de tioflavina T. La capacidad para inhibir a las monoaminooxidasas (MAOs) recombinantes humanas (hMAO-A y hMAO-B), se evaluó empleando el método fluorométrico del Amplex Red. Se evaluó la capacidad de los extractos para unirse al sitio de unión a benzodiazepinas (su-BDZ) del receptor del ácido γ- aminobutírico A (GABAA) mediante la inhibición de la unión de flunitrazepam tritiado ([3H] FNZ) en membranas sinaptosomales de corteza cerebral de rata. La citotoxicidad de los extractos se evaluó en las líneas celulares BHK-21 y Neuro-2A mediante el método de reducción metabólica de 3-(4.5-dimetiltiazol-2-yl)-2.5-difeniltetrazolio bromuro (MTT). En los estudios morfoanatómicos se observaron variaciones anatómicas en relación a los estados fenológicos evaluados. Estas variaciones junto con algunas particularidades halladas en ambas especies, conforman caracteres diagnósticos farmacobotánicos. En el análisis fitoquímico se observó que para ambas especies la concentración de compuestos fenólicos presenta variaciones relacionadas a la etapa fenológica y que destinan el uso de los recursos priorizando los mecanismos de defensa y el éxito reproductivo por encima del desarrollo en biomasa. Los extractos hidroetanólicos de hojas (0,25 mg/ml) y semillas (1 mg/ml) de Datura ferox mostraron capacidad antioxidante (61 ± 1 % AAR y 66,6 ± 1,4 % AAR, respectivamente). Los extractos de hojas y semillas presentan mayor o menor actividad inhibidora de MAO dependiendo de la isoforma. Los extractos de semillas (1 mg/ml) inhibieron principalmente a la hMAO-A (74,7 ± 6,7 %) y la MAO B en homogenatos de cerebro de ratón (101,38 ± 0,02 %), mientras que los extractos de hojas (1mg/ml) inhibieron principalmente a la hMAO-B (64,8 ± 1,5 %). Los extractos de hojas (1 mg/ml) presentaron alta actividad sobre la mAChE y sobre la hBChE (71,2 ± 6,0 % y 73,8 ± 9,0 %, respectivamente). Los extractos de semillas (1 mg/ml) presentaron una mayor inhibición de la hBChE (80,5 ± 8,8 %). En cuanto al ensayo de inhibición de la agregación del péptido Aβ1-42, los extractos hidroetanólicos de semillas (1 mg/ml) demostraron una capacidad inhibitoria del 94,5 ± 13,4 %. En los ensayos de unión al su-BDZ del receptor GABAA, todos los extractos (1 mg/ml) fueron capaces de desplazar el radioligando, los que presentaron mayor capacidad fueron los extractos de hojas con un valor superior al 96 %. Los extractos de hojas (0,25 mg/ml) y semillas (1 mg/ml) de Ipomoea purpurea también demostraron tener capacidad antioxidante (61,82 ± 0,8 % actividad antirradicalaria, o AAR, y 63,38 ± 1,6 % AAR, respectivamente). Los extractos de esta especie, presentaron capacidad para inhibir ambas isoformas de MAO. Los extractos de semillas (1mg/ml) presentaron mayor actividad (inhibición, o inh., hMAO-A = 69,6 ± 0,2 %; inh. hMAO-B=87,7 ± 1,1 %). Además, los extractos de hojas y semillas (1 mg/ml) inhibieron a la MAO-B en homogenatos de cerebro de ratón (96,5 ± 0,07 % y 113,9 ± 0,29 %, respectivamente). En los ensayos de unión al su-BDZ del receptor GABAA, los extractos de hojas (1mg/ml) presentaron capacidad comprendida entre un 72 y un 76 % para desplazar al radioligando [3H]-FNZ del su-BDZ. En los ensayos de citotoxicidad, se observó que los extractos hidroetanólicos de hojas y de semillas de ambas especies, a las concentraciones ensayadas, no son citotóxicos en las líneas celulares evaluadas. La proliferación celular de la línea BHK-21 se vio beneficiada al ser tratada con bajas concentraciones de los extractos de semillas de D. ferox o con bajas concentraciones de los extractos de hojas de I. purpurea. La proliferación celular de la línea Neuro-2A se vio beneficiada al ser tratada con bajas concentraciones de los extractos de hojas y semillas de D. ferox. Los resultados de esta tesis sugieren que I. purpurea y D. ferox son fuentes potenciales de compuestos bioactivos con capacidad para actuar sobre diferentes objetivos terapéuticos en el tratamiento de la Enfermedad de Parkinson (EP) y de la Enfermedad de Alzheimer (EA).