Hombre, Ciencia y Tecnología ISSN:1028-0871 Vol. 28, No. 1, ene-mar, pp. 31-37, 2024

Euforbiáceas del macizo montañoso Nipe-Sagua-Baracoa como condición promisoria para el desarrollo de nuevos plaguicidas botánicos

Euphorbiaceae from the Nipe-Sagua-Baracoa mountain massif as a promising condition for the development of new botanical pesti cides

Autores:

Lic. Lázaro M. Cotilla-Pelier, https://orcid.org/0000-0003-1922- 8753

Ing. María B. Gallardo-López, https://orcid.org/0000-0001-9270-015 9

Filiación: Centro de Desarrollo de la Montaña (CDM), Limonar, El Salvador, Guantánamo, Cuba.

E-mail: lazaro@cdm.gtmo.inf.cu, maria@cdm.gtmo.inf.cu

Fecha de recibido: 25 oct. 2023 Fecha de aprobado: 3 dic. 2023

Resumen

Se realizó el estudio fitoquímico y de bioactividad de cuatro especies de Euforbiáceas, presentes en ecosistemas naturales del macizo montañoso Nipe - Sagua-Baracoa, con el objetivo de establecer sus potencialidades para el desarrollo de nuevos bioplaguicidas. Con este fin, se obtuvieron extractos crudos de las especies, los cuales se evaluaron mediante el ensayo de Artemia, un bioensayo de referencia que ofrece no solo criterio preliminar de actividad plaguicida sino además criterio toxicológico y

Abstract

The phytochemical and bioactivity study of four species of Euphorbiaceae, present in natural ecosystems of the Nipe-Sagua - Baracoa mountain massif, was carried out with the objective of establishing their potential for the development of new biopesticides. For this purpose, crude extracts of the species were obtained, which were evaluated using the Artemia assay, a reference bioassay that offers not only preliminary criteria for pesticide activity but also toxicological and ecotoxicological criteria. The hydroalcoholic extracts of the

ecotoxicológico. Los extractos four species evaluated showed significant

hidroalcohólicos de las cuatro especies activity on Artemia salina, which indicates

evaluadas, presentaron actividad their potential for obtaining bioactive

significativa sobre Artemia salina, lo que substances of phytosanitary interest. The

indica sus potencialidades para la presence of triterpenes/steroids,

obtención de sustancias bioactivas de interés fitosanitario. Se detectó la

phenols/tannins, carbohydr ates/glycosides and, less frequently, flavonoids, saponins,

presencia en las plantas de alkaloids, quinones and coumarins was

triterpenos/esteroides, fenoles/taninos, detected in plants; substances that may be

carbohidratos/glicósidos y, con menor associated with the observed effects.

frecuencia, flavonoides, saponinas, Keywords: Euphorbiaceae; Bioactivity;

alcaloides, quinonas y cumarinas; Artemia salina; Toxicological and

sustancias que pueden estar asociadas a los efectos observados.

ecotoxicological criteria

Palabras clave: Euforbiáceas ;

Bioactividad; Artemia salina; C riterio toxicológico y ecotoxicológico

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Hombre, Ciencia y Tecnología ISSN:1028-0871 Vol. 28, No. 1, ene-mar, pp. 31-37, 2024 Introducción

Las Euforbiáceas (Euphorbiaceae) constituyen una familia botánica que abarca 300 géneros y alrededor de 7.500 especies. La mayoría de ellas son hierbas, aunque, especialmente en los trópicos, también se incluyen árboles y arbustos; comprende especies monoicas o dioicas típicamente con látex. Algunas son suculentas y se asemejan a los cactus (Enrique & Vargas, 2022 ).

Esta familia se encuentra representada principalmente en los trópicos, con la mayoría de las especies distribuidas por la región Indo-malaya y la América tropical. Existe una amplia variedad en el África tropical, aunque no tan abundante ni variada como en las otras dos regiones. El género Euphorbia también tiene muchas especies en áreas no tropicales, como la Cuenca Mediterránea, el Oriente Medio, Sudáfrica y el sureste de Estados Unidos.

Un buen número de especies de esta familia botánica, se ha utilizado en medicina natural y tradicional; informándose una enorme variedad de categorías terapéuticas, entre ellas, antifúngicas, eméticas, catárticas, diuréticas, contra la impotencia sexual y trastornos del sistema inmunológico, entre otras.

Otros estudios han demostrado la actividad biológica de especies de esta familia sobre organismos de interés agrobiológico, por lo que se perfilan como una condición promisoria para el desarrollo de bioplaguicidas, bioestimuladores o inductores de mecanismos bioquímicos de resistencia para la protección de cultivos de importancia económica, en sustitución de agroquímicos de síntesis (Kemboi, et al., 2020; Kone, Bello & Onifade, 2020) . Estas propiedades, algunas de las cuales han sido avaladas por numerosos estudios, se consideran asociadas a determinados principios activos presentes en la composición de muchas de estas plantas, entre ellos glucosinolatos, glicósidos cianogénicos, saponinas, compuestos fenólicos y terpenoides, entre otros (Kathare et al., 2021) .

Como parte de los estudios de bioprospección de la flora del Macizo Montañoso Nipe - Sagua–Baracoa, en busca de nuevas fuentes de compuestos bioactivos, el presente trabajo tuvo como objetivo determinar la composición fitoquímica cualitativa, así como la actividad biológica sobre Artemia salina Leach de varias especies de Euforbiáceas ampliamente representadas en esta zona de la región oriental de Cuba .

Materiales y métodos

Para la realización de la investigación se seleccionaron las siguientes especies :

Tabla 1. Especies seleccionadas para la investigación

No. Nombre científico Nombre (s) vulgar (es)

1 Phyllanthus acidus, Lin. Grosella

2 Euphorbia heterophylla, Lin. Lechero, Yerba lechera

3 Hura crepitans, Lin. Salvadera

4 Jatropha urens, Lin. Chaya

De todas las plantas se y se prepararon muestras para su depósito en herbario.

Colecta y procesamiento del material vegetal: el material vegetal se recolectó en horas de la mañana, en diferentes zonas del Macizo Montañoso Nipe–Sagua–Baracoa. Cada muestra se dividió en dos partes, una de las cuales se depositó en la colección biológica del C entro de Desarrollo de la Montaña, en tanto que la otra se envió al Centro Oriental de Ecosistemas y Biodiversidad (BIOECO), para su clasificación taxonómica y depósito en el herbario de referencia BSC “Jorge Sierra Calzado" de dicha institución .

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Obtención de la droga cruda: se seleccionó el material, separándose las partes en mal estado, los restos de otras plantas y otras materias extrañas; se lavó y se secó en estufa con circulación de aire a 40 ºC. Posteriormente, se pulverizó en un molino de cuchillas (diámetro de partícula) y se conservó la droga cruda de las diferentes especies en bolsas de nylon de polietileno, a una temperatura de 20 ºC.

Obtención de los extractos: se partió de 40 g de cada muestra de material vegetal, los cuales se maceraron en 150 mL de disolución etanol: agua (95:5), agitándose en zaranda orbital durante 48 horas, a temperatura de 30 ºC. Posteriormente se filtraron y se concentraron a vacío hasta sequedad. Finalmente se colocaron los extractos en frascos de vidrio de color ámbar y se conservaron en refrigeración hasta el momento de realizar los bioensayos.

Pesquisaje fitoquímico cualitativo: se realizó según la metodología descrita por López y Ortiz (2003), determinándose la presencia o no de los siguientes grupos de compuestos: alcaloides, triterpenos/esteroides, saponinas, fenoles/taninos, quinonas, flavonoides, cumarinas, aceites esenciales, resinas, antocianinas, aminoácidos libres/aminas, azú cares reductores, carbohidratos/glicósidos y mucílagos.

Evaluación de la actividad biológica sobre Artemia salina: se realizó según l a metodología descrita por Meyer et al. (1982). Se utilizaron placas plásticas de 96 pocillos, a los cuales se le adicionó sucesivamente 200μL de agua de mar conteniendo 5-10 larvas de A. salina, y 50μL de una disolución de la muestra a evaluar disuelta en una mezcla de acetona: Tween 20: solución de sal marina .

Los extractos se evaluaron a la concentración de 1000μg.mL-1 considerándose activos aquellos que provocaron porcentajes de muertes mayores de 50% (Meyer et al., 1982, McLaughlin, Rogers & Anderson, 1998). Se utilizó un total de 8 pozos (réplicas) para cada concentración. Se evaluó la mortalidad de las larvas a las 6 y 24 horas. Como criterio de muerte se estableció la falta total de movimientos durante 10 segundos de observación bajo el microscopio estéreo. Se utilizaron dos controles negativos: disolución de sal marina y la mezcla acetona: Tween 20: disolución de sal marina. El bioensayo se consideró válido si el porcentaje de mortalidad en el control no excedió el 10% (McLaughlin, Rogers & Anderson , 1998). Como plaguicida de referencia (control positivo) se utilizó la rotenona. Los datos de mortalidad se compararon a través de una Comparación Múltiple de Proporciones utilizando el software CompaProWin 2.0.

A partir de los resultados obtenidos en el bioensayo frente a A. salina, se seleccionó la planta cuyo extracto provocó el mayor porcentaje de mortalidad y se le realizó la extracción con tres sistemas de disolventes de diferente polaridad en orden creciente de la misma: n- hexano, cloroformo: acetato de etilo (1:1) y metanol: agua (9:1). Se obtuvieron los extractos secos correspondientes y se evaluaron frente a A. salina a las concentraciones finales de 1000, 100 y 10µg.mL-1, considerándose activos aquellos con valores de LC50<1000 µg. mL-1 (Meyer et al., 1982).

Los valores de LC50 a un intervalo de confianza del 95% se calcularon con el empleo del método de análisis estadístico Probit descrito por Finney (1985).

Resultados y discusión

Pesquisaje fitoquímico cualitativo

El pesquizaje fitoquímico, evidenció la presencia, en todas las especies, de triterpenos/esteroides, fenoles/taninos y carbohidratos/glicósidos, por lo que constituyen los grupos de metabolitos dominantes. Las saponinas, flavonoides y los azúcares reductores, se presentaron como los segundos grupos de metabolitos más frecuentes, al detectarse la

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presencia de cada uno en tres de las cuatro especies pesquizadas. Los restantes grupos de compuestos se detectaron con menor frecuencia (tabla 2 ).

Tabla 2. Metabolitos detectados en el pesquizaje fitoquímico realizado a las plantas

Especies Metabolitos ensayados *

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

P. acidus ++ ++ ++ ++ +++

E. heterofila +++ ++ + +++ ++ +++ +++

H. crepitans + ++ ++ +++ ++ ++

J. urens ++ ++ ++ ++ ++ ++ +++ ++ ++

Leyenda: 1-alcaloides, 2-triterpenos y esteroides, 3-quinonas, 4-aceites esenciales, 5-saponinas, 6 - fenoles y taninos, 7-flavonoides, 8- cumarinas, 9-resinas, 10-antocianidinas, 11-aminoácidos libres y aminas, 12-azúcares reductores, 13-carbohidratos y/o glicósidos y 14- mucílagos.

De manera general, los tres grandes grupos de metabolitos cuya presencia se detectó en todas las especies (triterpenos y esteroides, fenoles y taninos, carbohidratos y/o glicósidos) , se encuentran frecuentemente asociados a un amplio espectro de actividades biológicas según estudios desarrollados por numerosos autores (Salazar, 2019) .

Cabe destacar que la bioactividad de estas moléculas está estrechamente relacionada con su estructura química, por ejemplo, entre grupos la diferencia puede estar dada por hidroxilaciones, glucosilaciones, metilaciones, esterificaciones y otras conjugaciones de sus estructuras básicas (Sánchez, Galván & Pitre, 2019) .

Así, los compuestos terpenoides, se derivan del isopreno, molécula de cinco carbonos con propiedad antioxidante que al conjugarse sintetiza moléculas más complejas como β - caroteno (antioxidante), 1-mentol (antimicrobiano), Curcurbitacina A (nematicida) y Casbeno (antifúngico). Los compuestos fenólicos se distinguen por el anillo aromático que los caracteriza y que al hidroxilarse una o más veces da origen a compuestos como Ácido caféico, Ácido clorogénico, Cianidina (antioxidantes), Magnolol (antifúngico), Ácido felúrico y Naringenina (antimicrobiano). Los glicósidos, por su parte son moléculas en la cual un glúcido (glicoina) se enlaza a través de su carbono anomérico a otro compuesto de diferente naturaleza química (aglicona), mediante un enlace O-glucosídico o un enlace S-glucosídico . Ofrecen una gran diversidad en dependencia de la estructura de la glicona y de la aglicona, donde la última, es la más importante desde el punto de vista de su actividad biológica (Meneses, 2021 ).

Los compuestos bioactivos resultan de gran interés debido a que se sintetizan por vías metabólicas complejas y sus mecanismos de regulación son muy sofisticados. Por tanto, el poder comprenderlos representa una gran oportunidad para el aprovechamiento de los beneficios que pueden ofrecer para la salud humana, animal y vegetal.

Actividad biológica frente a Artemia salina

En los bioensayos desarrollados con A. salina los extractos de las cuatro especies evaluadas causaron mortalidades mayores del 50%, a las 24 horas de aplicados los tratamientos; por lo que, según el criterio de actividad establecido, las cuatro especies se consideraron activa s (tabla 3). El mayor porcentaje de mortalidad se observó al aplicar extracto correspondiente a la especie E. heterophylla que provocó la muerte del 100% de los organismos considerándose la planta de mayor actividad.

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Tabla 3. Actividad biológica sobre A. salina a las 24 horas de los extractos etanólicos a 1000 µg.ml-1 .

Especies % Muertes (24h)

P. acidus 71

E. heterophylla 100

H. crepitans. 90

J. urens 95

Rotenona 100

Disolución de sal marina 0

Acetona: Tween 20 0

Los extractos de E. heterophylla, obtenidos con los sistemas de disolventes de diferentes polaridades, evidenciaron actividad frente a A. salina al obtenerse, en todos los casos, valores de LC50 <1000 µg.mL-1 (Tabla 4 ).

Tabla 4. Actividad biológica de los extractos de diferentes polaridades de E. heterophylla frente a A. salina .

% de Muertos

Extracto 10 µg.ml-1 100 µg.ml-1 1000 µg.ml-1 LC 50

n – Hexano 71.73 75.00 80.00 5.47

Cloroformo : acetato de etilo 54.00 54.16 64.44 96.94

Metano l: agua 0.00 61.00 88.00 115.12

El menor valor de la LC50 correspondió al extracto obtenido con n-hexano. Este extracto no exhibió el mayor porcentaje de mortalidad a la máxima concentración evaluada (valor que correspondió al extracto obtenido con el sistema metanol: agua); sin embargo, a concentraciones inferiores (10 µg.ml-1 y 100 µg.ml-1) mostró porcentajes de mortalidad superiores al 50% y mayores que los obtenidos con los restantes extractos. De esta manera, dicho extracto fue el que mejor comportamiento mostró en su actividad biológica frente a A. salina, al exhibir valores elevados de los porcentajes de mortalidad a las tres concentraciones evaluadas y el menor valor de la LC50 .

Este efecto puede estar asociado a la menor polaridad del extracto. Numerosos estudios plantean que los compuestos de baja polaridad pueden atravesar membranas biológicas y alcanzar los órganos u otros componentes dianas de los organismos vivos sobre los cuales actúan, con mayor facilidad que las sustancias de polaridad media y alta (Quezada, 2020) . Esto permite que una sustancia capaz de producir determinado efecto sobre un s istema biológico, pueda provocarlo más fácilmente, aún a bajas concentraciones, si su polaridad es baja .

Se informan numerosos estudios que demuestran varios tipos de efectos biológicos de euforbiáceas sobre organismos plagas. Así, por ejemplo, del género Phyllanthus, se demostró la actividad de Phyllanthus niruri frente a hongos fitopatógenos de importancia económica (Bustamante, 2018). Del género Jatropha, se informan especies como Jatropha dioica con efectos antimicrobianos y Jatropha curcas, Lin informada como efectiva por su efecto de repelencia frente a larvas del insecto Rhynchophorus palmarum considerado una plaga de interés económico en algunas regiones del planeta (Tabares et al., 2017). Del género Euphorbia, por otra parte, se informa de las potencialidades de algunas especies como Euphorbia hirta para el control de la moniliasis (Moniliophthora roreri) del cacao ( Díaz, 2021 ).

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Todos estos resultados, conjuntamente con los obtenidos en la presente investigación, demuestran el potencial de la familia Euphorbiaceae como fuente de sustancias bioactivas que pueden servir de punto de partida para el desarrollo de nuevos plaguicidas botánicos.

Conclusiones

El pesquisaje fotoquímico cualitativo realizado a las plantas estudiadas evidenció la presencia, en todas las especies, de triterpenos/esteroides, fenoles/taninos y carbohidratos/glicósidos, cuyos grupos de metabolitos se encuentran frecuentemente asociados a un amplio espectro de actividades biológicas .

Los extractos de todas las especies mostraron actividad significativa frente a A. salina , correspondiendo la mayor actividad a los extractos de la especie E. heterophylla, los cuales provocaron los mayores niveles de mortalidad, además de exhibir la menor LC50 al aplicarse el extracto obtenido con n–Hexano .

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