3 ANTECEDENTES Enfermedades Respiratorias y

ANTECEDENTES
Enfermedades Respiratorias y Gastrointestinales
Las enfermedades respiratorias y gastrointestinales son las enfermedades
más frecuentes en la población humana, su etiología depende de varios
factores como lo son el microorganismo causal, la edad, o las condiciones
medioambientales, entre otros (Eiros y col., 2008). En México, representan las
principales causas de morbilidad, localizándose en las posiciones uno y dos
respectivamente (INEGI, 2010).
Las infecciones respiratorias generalmente afectan a las vías aéreas
superiores (oídos, nariz, boca, laringe, faringe),y se consideran leves y de curso
autolimitado. Entre los principales agentes etiológicos destacan los de origen
viral como lo son: influenza virus A o B, Rinovirus, y los bacterianos,
principalmente:
Streptococcus
pneumoniae,
Streptococcus
pyogenes,
Staphylococcus aureus, Moraxella catarrhalis, y Haemophilus influenzae. Sin
embargo, las infecciones de las vías aéreas bajas (bronquios, bronquiolos y
alvéolos)
por
alguno
de
estos
agentes
infecciosos
u
otros
como
Mycobactyerium tuberculosis o Pseudomona aeruginosa, son potencialmente
graves y requieren en la mayoría de los casos hospitalización, las
complicaciones aumentan cuando se presentan cepas resistentes a antibióticos
(Eiros y col., 2008).
Las infecciones gastrointestinales se caracterizan por un síndrome diarréico
acuoso (secretora) o invasivo (disentería), acompañado o no de vómito y dolor
abdominal, debido a un proceso de inflamación y/o disfunción intestinal causado
por la presencia de un agente patógeno en el tracto gastrointestinal. Dentro de
los principales patógenos tenemos a Escherichia coli, Vibrio cholerae, Shigella
spp., Salmonella spp. Giardia lamblia y Entamoeba histolytica (Álvarez y col.,
2008).
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Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus es una bacteria, coagulasa, catalasa y Gram
positiva, de forma esférica (cocos), que se le puede encontrar solo o agrupado
en racimos, en pares, o en cadenas cortas, no móviles, aerobios facultativos y
fermentadores de manitol. El color amarillo clásico de las colonias en cultivos
sólidos se debe a la producción de carotenoides; sin embargo, se presentan
frecuentemente variantes no pigmentadas en muchas cepas (Joklik y col., 1994;
Gil, 2000; Brooks y col., 2002).
Los estafilococos son parásitos humanos ubicuos, pudiendo causar una
notable variedad de enfermedades, entre ellas: meningitis, endocarditis,
impétigo, osteomielitis, bacteriemias y neumonía (Rodríguez y Vesga, 2005;
Alday y Espinoza, 2008). Las principales fuentes de infección son las lesiones
humanas que los diseminan, los fómites contaminados provenientes de estas
lesiones, así como el aparato respiratorio y la piel de los humanos. Se estima
que entre el 20 y el 40% de la población está colonizada en un momento dado y
que, a lo largo del tiempo, el 30% de los individuos son portadores de forma
prolongada, el 50% de forma intermitente y el 20% nunca llegan a ser
colonizados (Koneman, 2001).
En años recientes las infecciones por este microorganismo han reemergido
debido a su capacidad de hacerse resistente a los antibióticos con los que
normalmente se le combate, colocándolo como una de las bacterias patógenas
más importantes a nivel global. Desde 1946 ya se habían reportado
aislamientos de cepas resistentes a penicilinas con una prevalencia del 6%, y
para el año 1948 el porcentaje era alrededor de 50%. (Rodríguez y Vesga,
2005). En el año 2006 se reportaba una resistencia a la penicilina del 80% al
93%, en cepas de aisladas de hospitales y de la comunidad (Bustos-Martínez,
2006).
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La introducción de cefalosporinas estables a penicilinasas y penicilinas
semisintéticas como la meticilina a inicio de la década de los 60, permitieron el
tratamiento y control de infecciones causadas por cepas de S. aureus resistente
a penicilinas. Sin embargo para 1961 se aisló la primera cepa resistente a
meticilina (MRSA) y desde entonces se han reportado la aparición de cepas
multiresistentes en todo el mundo (Rodríguez y Vesga, 2005; Bustos-Martínez,
2006).
En México existe un número limitado de estudios sobre prevalencia de
cepas MRSA. Sin embargo, se cuenta con la Red Hospitalaria de Vigilancia
Epidemiológica (RHOVE), la cual reportó que en el periodo de 1998-2003, S.
aureus ocupó el tercer lugar en morbilidad y cuarto lugar en mortalidad. Hasta
hace pocos años las infecciones por S. aureus meticilina resistentes
generalmente se adquirían dentro de los hospitales. Sin embargo, a finales de
los años 90, emergieron cepas MRSA en adultos y niños sanos en las
comunidades (Bustos-Martínez, 2006).
Escherichia coli
E. coli es una bacteria Gram negativa en forma de bacilo, flagelada, móvil,
anaerobia facultativa, oxidasa negativo, indol positivo. A pesar de que es
considerada como un microorganismo comensal de la microbiota intestinal del
ser humano, existen cepas patógenas que pueden causar daño al huésped.
Estas cepas patógenas se clasifican en base a su mecanismo de patogenicidad
y cuadro clínico (principalmente diarrea) en seis grupos: E. coli enterotoxigénica
(ETCE), enterohemorrágica (EHEC), enteroinvasiva (EIEC), enteropatógena
(EPEC), enteroagregativa (EACE) y E. coli de adherencia difusa (DAEC)
(Rodríguez-Angeles, 2002). En México se ha aislado E. coli como agente
etiológico de diarrea, las cuales se adquieren por ingestión de alimentos y agua
contaminada (Cortez-Ortiz y col., 2002).
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El tratamiento antimicrobiano de las infecciones diarreicas ocasionadas por
las cepas patógenas de E. coli ha cambiado a través del tiempo debido a la
resistencia de cepas a antibióticos de primera elección como tetraciclina,
estreptomicina, amoxicilina, y al trimetoprim con sulfametoxazol (PaniaguaContreras y col., 2007). En 1980 fueron introducidas cefalosporinas de
administración parenteral para combatir a este tipo de cepas resistentes a
betalactámicos. Sin embargo uno de los mecanismos de resistencia de mayor
relevancia
ha sido la aparición de cepas con betalactamasas de espectro
extendido (BLEE), expresadas principalmente por bacilos Gram negativos como
Escherichia
coli,
Klepsiella
pneumoniae, Salmonella
sp.,
Proteus sp.,
Citrobacter sp., Shigella dysenteriae, Pseudomona aeruginosa. Las BLEE
actualmente representan un problema terapéutico y epidemiológico de gran
magnitud ya que su espectro de acción incluye a todas las penicilinas, la
mayoría de las cefalosporinas y los monobactámicos, además son portadoras
de genes que provocan resistencia cruzada a quinolonas, aminoglucósidos y
cotrimoxazol (Yagüe y col., 2005; Lezameta y col., 2010).
S. aureus y E. coli han sido aislados como microorganismo causales de
enfermedades respiratorias y gastrointestinales respectivamente. La alta
frecuencia con la que estos agentes se presentan en tales padecimientos y el
uso constante de los mismos antibióticos ha hecho posible que en la actualidad
algunas cepas sean de importancia clínica, debido a la creciente adquisición de
factores genéticos de resistencia a los fármacos con los que se les combate.
Metabolitos Secundarios
Las plantas, por su gran capacidad de sintetizar compuestos se han
convertido en objeto de gran de interés para la búsqueda y desarrollo de
nuevos fármacos que contribuyan al tratamiento de diferentes enfermedades
(Joy y col., 1998; Souza-Fagundes y col., 2002) (Tabla I). En la actualidad se
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Tabla I. Fármacos obtenidos de plantas y sus usos.
Fármaco
Vinblastina
Ajmalacina
Planta
Catharanthusroseus
Catharanthus roseus
Rescinamina
Reserpina
Quinina
Rauvolfia serpentina
Rauvolfia serpentina
Cinchonasp.
Pilocarpina
Cocaína
Morphina
Codeina
Atropina
Atropina
Glucósidos cardiacos
Pilocarpus jaborandi
Erythroxylum coca
Papaversomniferum
Papaversomniferum
Atropa belladonna
Hyoscyamusniger
Digitalissp.
Artemisinina
Taxol
Artemesiaannua
Taxusbaccata
T. brevifolia
Berberis
Celastruspaniculata
Ailanthus
Plumbago indica
Diospyros montana
Gossypiumsp.
Alliumsativum
Ricinuscommunis
Cephaelisipecacuanha
Glycyrrhizia glabra
Azadirachta indica
Acacia catechu
Sophorasubprostrata
Magnolia bark
Coleusforskohlii
Berberina
Pristimerina
Quassinoides
Plumbagina
Diospyrina
Gossypol
Allicina
Ricina
Emetina
Glycyrrhizina
Nimbidina
Catequina
Soforadina
Magnolol
Forskolina
Fuente: Tomada y traducida de: Joy y col., 1998
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Uso
Anticáncerigeno
Anticáncerigeno,
hipotensivo
Tranquilizante
Tranquilizante
Antimalárico, disentería
amoébica
Antiglucoma
Analgésico tópico
Analgésico
Contra tos
Espasmolítico, resfriado
Espasmolítico, resfriado
Para la insuficiencia
cardíaca congestiva
Antimalárico
Cáncer de mama y ovario
antitumoral
Contra leishmaniasis
Antimalárico
Contra protozoarios
Antibacterial, antifúngico
Antiespermatogenico
Antifúngico, amoebiasis
Amoebiasis
Antiulcérico
Antiulcérico
Antiulcérico
Antiulcérico
Contra ulcera péptica
Hipotensivo, cardiotonico
sabe que sustancias conocidas como metabolitos secundarios son las
responsables de las propiedades bioactivas de las plantas (González, 2009).
Estas se producen mediante vías metabólicas alternas al metabolismo
primario; y no son de importancia nutricional para las mismas (Domingo y
López-Brea., 2003), pero son necesarias para mantener el metabolismo básico
y por consiguiente el buen desarrollo y estado de salud de la planta (Sepúlveda
y col., 2003; García y col., 2006).
La síntesis de los metabolitos secundarios es inducida por factores
ambientales, principalmente como respuesta a condiciones adversas, entre
ellos: Consumo de herbívoros (artrópodos y vertebrados), el ataque por
microorganismos (virus, hongos y bacterias), la competencia por el suelo, luz y
nutrientes con otras plantas, exposición de luz solar, y otros factores abióticos
como temperatura, humedad, o química del suelo (Sepúlveda y col., 2003;
García y col., 2006).
Varios grupos de estos metabolitos se han reconocido, entre ellos:
glucósidos, alcaloides, terpenos, flavonoides, fenoles y taninos; Todas estas
familias presentan estructuras básicas cuya modificación por procesos de
metilación,
hidroxilación,
esterificación,
malonilación,
glicosilación
o
intercalación con iones metálicos dan como resultado una amplia gama de
sustancias químicas o biológicamente funcionales (Sepúlveda y col., 2003;
Sánchez L. y col., 2000).
Alcaloides
En general, los alcaloides son compuestos heterocíclicos nitrogenados,
cristalinos, sólidos, incoloros y de naturaleza básica, son el grupo más grande y
heterogéneo de metabolitos secundarios producidos por las plantas (Valencia,
1995; Sánchez L. y col., 2000; Domingo y López-Brea, 2003). Al ser agentes
venenosos ofrecen cierta protección contra depredadores (Valencia, 1995),
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poseen
efectos
vasodilatadores,
anti-inflamatorios,
anti-trombóticos,
antioxidantes y antimicrobianos, este último es atribuidos por la capacidad de
intercalarse
con
la pared
celular, pero
principalmente
con
el ADN,
desencadenando la apoptosis por el entorpecimiento de los mecanismos de
expresión genética (Domingo y López-Brea., 2003; Sepúlveda y col., 2003).
Tanaka y col. (2006), han reportado propiedades antimicrobianas sobre
Sthapylococcus aureus de dos alcaloides, la ramiflorina A y la ramiflorina B, los
cuales purificó a partir del extracto metanólico de Aspidosperma ramiflorum.
Terpenos
Son un grupo de compuestos lipídicos de cadenas acíclicas y cíclicas muy
numerosos, presentes en la mayoría de las plantas. Presentan una gran
variedad estructural y derivan de la unión de unidades del 2-metil-butadieno
(isopreno) (Valencia, 1995; Sepúlveda y col., 2003; Arias, 2008). Se clasifican
de acuerdo a la cantidad de unidades de isopreno de la cual están compuestos;
así tenemos a los monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos, sesterpenos,
triterpenos, tetraterpenos o carotenoides, politerpenos (Valencia, 1995; Arias,
2008).
A menudo el término aceites esenciales es asociado con los terpenos,
debido a que la mayoría son mezclas de mono y sesquiterpenos, y por lo tanto
representan su principal fuente de obtención (Sepúlveda y col., 2003; Valencia,
1995). En general, son varias las funciones que poseen los terpenos, regulan el
crecimiento vegetal, proveen de color a las plantas, son pigmentos accesorios
de la fotosíntesis (Valencia, 1995), entre otras, las cuales dependen
específicamente del tipo de terpeno. Alzamora y col., (2001), reportaron el
efecto antibacteriano de los aceites esenciales de Cymbopogon citratos (D.C)
staff “Hierba Luisa” y Lapechinia meyenii (Walp) Epling “Salvia” sobre S. aureus.
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Flavonoides
Los flavonoides son los pigmentos presentes en las plantas, abundan en las
partes aéreas y jóvenes, son un amplio grupo de compuestos polifenólicos, de
bajo peso molecular, cuyo principal sistema de arreglo es el C6-C3-C6,
formando así el anillo flavano (2-fenilbenzopirano), un núcleo base a partir del
cual derivan las demás estructuras (Valencia, 1995; Martínez y col., 2002;
López, 2002; Martínez, 2005).
Por lo común se presentan formando glucósidos, unidos con una o tres
unidades de carbohidratos (glucosa principalmente, galactosa, arabinosa,
ramnosa, y xilosa), mediante los sitios de los carbonos 3 y/o 7 (López, 2002;
Martínez, 2005; Ballester y col., 2006, Lock y col., 2006), en esta forma, son
más solubles en agua y menos reactivos ante radicales libres, sin embargo, los
aglicones por su carácter fenólico son tóxicos para las células y normalmente se
aíslan de tejidos muertos como las cortezas (Valencia, 1995; López, 2002).
Se clasifican de acuerdo al grado de oxidación de sus anillos en: flavanos,
flavonas,
flavanonas,
flavonoles,
antocianidinas,
o
leucoantocianidinas
(Martínez y col., 2002; Lock y col., 2006); añadiéndose grupos como las
chalconas, dihidrochalconas, auronas e isoflavonas, por ser este último
resultado de una variación estructural del núcleo 2-fenilbenzopirano (Valencia,
1995; López, 2002). Los flavonoides protegen a los vegetales contra la
radiación, insectos, hongos, virus y bacterias, son atrayentes de polinizadores,
participan en la regulación hormonal vegetal (Lock y col., 2006). Edwin y col.
(2007), encontraron actividad antibacteriana en evaluaciones hechas a partir del
extracto acuoso, acetónica y etanólico de la planta Bougainvillea glabra Choisy
sobre el crecimiento de Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Bacillus
subtilis, Klebsiella pneumonae y Proteus vulgaris. En pruebas de tamisaje
fotoquímico hechas sobre dicha planta se encontraron flavonoides, saponinas y
alcaloides.
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Glucósidos
Son compuestos orgánicos formados por un carbohidrato (generalmente
glucosa) denominado glicón y un aglicón (parte activa), que por lo general es un
alcohol o alguna sustancia orgánica que por sí misma resulta ser una sustancia
muy tóxica, por lo que la combinación con el carbohidrato disminuye su
toxicidad y puede así almacenarse. Tienen un sabor amargo, cuya función es el
alejar a las plagas de las semillas, aunque se tornan dulces una vez que la
planta se encuentra madura, se pueden aislar también de los frutos.
Los glucósidos tienen como función la regulación de la vida y la protección
de la planta (Valencia, 1995; Arrazola, 2002; García, 2008). Nadinic y col.
(2002), aislaron dos glucósidos (El genciopicrósido y el swerósido) a partir del
extracto metanólico de la planta Gentianella achalensis (Gilg) Ho & Liu
(Gentianaceae), los cuales demostraron tener actividad antibacteriana solo en
presencia de su respectiva glucosidasa, inhibiendo el crecimiento de S. aureus.
Rhizophora mangle L.
Rhizophora mangle L. (mangle rojo) es una planta perteneciente a la familia
Rhizophoraceae (Figura 1). Es un árbol nativo, que puede llegar a medir hasta
25 metros de altura, corteza grisácea, delgada o de color café claro,
someramente surcada o casi lisa en los tallos, hojas opuestas, laminas elípticas
a obovadas de 5 a 15 cm de largo, color verde obscuro; La flor posee cuatro
pétalos blanco amarillentos, lineares, más o menos igualando los lóbulos del
cáliz, pubescentes con pelos crispados blancos; ocho estambres, de 5-6 mm de
largo, anteras igualando o ligeramente excediendo los filamentos carnosos;
fruto vacado, cónico, de 2-2.5 cm de largo, color café y la plántula y creciendo
hacia abajo 2-3 dm (Johnson y col., 1996).
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Figura 1. Ejemplar de Rhizophora mangle L. (mangle rojo). Bahía de Yavaros,
Sonora.
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Dentro del estado de Sonora se le puede encontrar en esteros y playas del
golfo de California, y lugares lodosos de bahías, florece de marzo a noviembre.
Las hojas, el fruto seco y la raíz se colectan en las playas para elaborar un té;
Se utiliza para infecciones de garganta y gastrointestinales (Johnson y col.,
1996).
El género Rhizophora ha sido sujeto de varias investigaciones. Lim y col.,
(2006), determinaron la actividad antimicrobiana de taninos extraídos de
Rhizophora apiculata BARKS, encontrando que de las mezclas de taninos, los
taninos hidrolizables tuvieron un mayor efecto inhibitorio, no solo contra hongos
como Candida albicans, sino también contra S. aureus, con una Concentración
Mínima Inhibitoria (MIC) de 6.25 mg/mL. En contraste, Sánchez y col., (2005),
reportaron al determinar la presencia de taninos y fenoles del extracto acuoso
de Rhizophora mangle y su relación con actividad antibacteriana contra S.
aureus, que no necesariamente la presencia de taninos está relacionada con
una alta actividad antibacteriana.
Romero y Zamora (2010) encontraron actividad antimicrobiana contra S.
aureus del extracto metanólico (crudo) de la corteza de Rhizophora mangle L. a
una concentración de 400 µg/mL, que en contraste con lo reportado por otras
investigaciones es menor. Por ejemplo, De Paula y Martins, 2000, evaluando la
planta Rubus urticaefollius reporto inhibición a partir de una concentración de
680 µg/mL; Tanaka y col. (2006), con Aspidosperma ramoflorum se obtuvo
inhibición del crecimiento a una concentración de 500 µg/mL, y Avello y col.
(2009), la obtuvo a 4000 µg/mL al trabajar con la planta Ungi molinae. Cabe
destacar que en todos estos estudios se evaluó la actividad antimicrobiana de
extractos crudos contra S. aureus.
Las investigaciones anteriores muestran efectos inhibitorios significativos a
concentraciones altas, y esto se debe principalmente al hecho de que los
extractos “crudos”, metanólicos u acuosos, sean mezclas burdas de cientos y
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hasta miles de compuestos. Entre las principales causas que pueden conducir a
observar una actividad antimicrobiana tan reducida, tenemos que el compuesto,
o los compuestos activos se encuentren en muy pequeñas proporciones en la
mezcla con respecto a la cantidad total de la misma, o la posibilidad de
reacciones de antagonismo. Sin embargo, se ha demostrado que la purificación
de estos extractos primarios, resulta en un aumento en la actividad a una menor
concentración. Así por ejemplo, el fraccionamiento del extracto etanólico (crudo)
de Diplostephium tolimense cuatrec. por Ávila y col, 2006 resultó en un aumento
en la actividad antibacteriana contra S. aureus. Lo cual solo se puede explicar
desde el hecho de que la cantidad de compuestos en cada fracción obtenida se
redujo, permitiendo una mejor interacción con el sistema evaluado.
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