Actividad antibacteriana y componentes fitoquímicos del extracto de hoja de Calpurnia aurea.

Jun 09, 2024

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 9767 (2023) Citar este artículo

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Los etíopes locales utilizan Calpurnia aurea para tratar infecciones de la piel. Sin embargo, no existe una confirmación científica adecuada. El objetivo de este estudio fue evaluar las actividades antibacterianas de los extractos crudos y fraccionados de hojas de C. aurea contra diferentes cepas bacterianas. El extracto crudo se elaboró ​​mediante maceración. Para la obtención de extractos fraccionados se utilizó el método de extracción Soxhlet. La actividad antibacteriana contra cepas grampositivas y gramnegativas de la American Type Culture Collection (ATCC) se realizó mediante la técnica de difusión en agar. La concentración mínima inhibidora se determinó mediante el método de dilución en caldo de microtitulación. La detección fitoquímica preliminar se realizó utilizando técnicas estándar. El mayor rendimiento se obtuvo a partir del extracto fraccionado en etanol. A excepción del cloroformo, que proporcionó un rendimiento relativamente bajo en comparación con el éter de petróleo, el aumento de la polaridad del disolvente de extracción mejoró el rendimiento. El extracto crudo, las fracciones de solvente y el control positivo mostraron un diámetro de zona inhibidora, mientras que el control negativo no. Cuando se usó en una concentración de 75 mg/ml, el extracto crudo tuvo efectos antibacterianos similares a los de la gentamicina (0,1 mg/ml) y la fracción de etanol. El extracto etanólico crudo de 2,5 mg/ml de C. aurea suprimió el crecimiento de Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus pneumoniae y Staphylococcus aureus, según los valores de CIM. El extracto de C. aurea fue más eficaz para inhibir P. aeruginosa que otras bacterias gramnegativas. El fraccionamiento mejoró el efecto antibacteriano del extracto. Todos los extractos fraccionados mostraron el mayor diámetro de la zona de inhibición contra S. aureus. El extracto de éter de petróleo tuvo el mayor diámetro de la zona de inhibición contra todas las cepas bacterianas. Los componentes no polares fueron más activos en comparación con las fracciones más polares. Los componentes fitoquímicos descubiertos en las hojas de C. aurea incluyen alcaloides, flavonoides, saponinas y taninos. Entre ellos, el contenido de taninos fue notablemente alto. Los resultados actuales podrían proporcionar un apoyo racional al uso tradicional de C. aurea para tratar infecciones de la piel.

Las plantas medicinales sirven como complemento o sustituto de los tratamientos médicos modernos1,2. Las plantas exhiben una amplia gama de diversidad estructural y biológica. Contienen fitoquímicos3,4. Estos fitoquímicos tienen un efecto inhibidor significativo sobre el crecimiento de patógenos5.

Un desafío importante en la atención sanitaria mundial es la necesidad de medicamentos novedosos, eficaces y asequibles para tratar las infecciones microbianas, especialmente en los países en desarrollo del mundo. Algunos Staphylococcus y Streptococcus spp. Están implicados en la patogénesis de infecciones respiratorias y cutáneas, junto con Pseudomonas y representantes de Enterobacteriaceae, provocando enfermedades gastrointestinales, urogenitales y contaminación de heridas. Estos microorganismos son prácticamente resistentes a los antibióticos más antiguos6. Para promover el uso de medicinas herbarias, existe una necesidad urgente de evaluar el potencial terapéutico de los medicamentos. Se ha trabajado poco para promover la medicina tradicional7,8.

Calpurnia aurea es una planta con flores de la familia Fabaceae. El género incluye arbustos o árboles pequeños en o a lo largo de los bordes de los bosques en muchas partes de Etiopía. Está muy extendido en África desde la provincia del Cabo hasta Eritrea. La parte sur de la India también es un hábitat adicional para la planta9.

Una revisión de la literatura revela que todas las partes de C. aurea se han utilizado para diversas enfermedades humanas y animales4. La planta se utiliza para tratar diferentes tipos de enfermedades como disentería amebiana, diarrea, sífilis, tenia, leishmaniasis, tracoma, herida, tiña de la cabeza, sarna, elefantiasis y diversas inflamaciones en el ser humano10,11,12,13. Se ha encontrado que tiene actividades antibacteriana14,15,16,17, antihiperlipidémica y antidiabética18,19, antioxidante20,21,22,23, antihipertensiva24, antiulcerosa25, antipalúdica26 y anticancerígena27.

C. aurea tiene una cantidad significativa de flavonoides, que han demostrado tener potentes efectos antibacterianos y antioxidantes21. El objetivo de este estudio fue evaluar la actividad antibacteriana de extractos crudos y fraccionados de hojas de C. aurea frente a diferentes cepas bacterianas.

Se recolectaron hojas frescas de C. aurea de una fuente silvestre en la subciudad de Yeka en Addis Abeba después de recibir el permiso del Instituto Etíope de Conservación de la Biodiversidad, Addis Abeba, Etiopía. La recolección de materiales vegetales cumple con las directrices y legislaciones nacionales e internacionales pertinentes. La identificación y autenticación de las plantas fue realizada por el profesor Ensermu Kelbessa de la Universidad de Addis Abeba en Etiopía. ID de comprobante CA. 2013/01 se conservó como espécimen de comprobante en el herbario de la Universidad de Addis Abeba, Etiopía. Se secaron hojas frescas de C. aurea en un cobertizo y se molieron con un molinillo eléctrico. Luego de ser tamizado utilizando el tamiz No. 45, el polvo se mantuvo en un recipiente hermético hasta su extracción.

El procedimiento de extracción se realizó mediante un método previo28. Los 100 g de las hojas pulverizadas se pesaron en una balanza analítica antes de macerarse con etanol al 70% en un matraz Erlenmeyer. El polvo se maceró completamente durante 9 días mientras se agitaba ocasionalmente en un agitador rotatorio (VWR DS-500; The Lab World Group, Boston, MA, EE. UU.). El material extraído se filtró a través de malla tamiz y Whatman no. 1. Se concentró un extracto filtrado en un evaporador rotatorio (Buchii modelo R-200, Suiza) a una temperatura de 40 °C y 40 revoluciones por minuto (rpm).

Se utilizaron éter de petróleo, cloroformo, acetona y etanol para fraccionar aún más el extracto en etanol. Para el fraccionamiento por disolventes se empleó un método científico29. Los 50 g de extracto crudo en etanol se pesaron en una balanza analítica y se disolvieron completamente en los 100 ml del vaso de precipitados de etanol al 70%. Para la partición del disolvente, se combinaron 100 ml de éter de petróleo y 100 ml de extracto crudo en etanol disuelto en un embudo de decantación de 250 ml. Una capa clara y distinta apareció entre los dos disolventes cuando la mezcla en el embudo de decantación se fijó al poste del escenario. Una vez que se desarrolló una capa transparente, se separó la porción de éter de petróleo y la porción de etanol se transfirió cuidadosamente a un vaso de precipitados. La partición de éter de petróleo se recogió para su futura concentración. Mientras que la solución del extracto en etanol crudo restante se sometió a evaporación en un evaporador rotatorio a 40 °C y 40 rpm. Luego, se añadieron 80 ml de agua al extracto etanólico bruto concentrado para formar una solución acuosa.

De manera similar, se mezclaron 100 ml de la solución acuosa del extracto etanólico bruto con 100 ml de cloroformo. Entre las soluciones acuosas de extracto etanólico bruto y cloroformo tuvo que formarse una capa transparente antes de poder fijar el embudo de decantación al poste del escenario. La porción de cloroformo se mantuvo en el fondo y se recogió primero en el recipiente, la porción de agua se recogió en otro recipiente. La parte cloroformo se separó para su posterior concentración. La parte acuosa residual del extracto etanólico bruto se concentró en un evaporador rotatorio.

En un embudo de decantación, se mezclaron 100 ml del componente acuoso concentrado del extracto etanólico bruto con 100 ml de acetona. Se formó una capa distinta entre la fracción acuosa y la fracción de acetona. Las fracciones acuosa y de acetona se recogieron en recipientes separados. La fracción de acetona se concentró en un rotavapor mientras la fracción acuosa se liofilizaba mediante un liofilizador (Operon, Korea Vacuum Limited, Corea).

Como control positivo, se trajo un disco de gentamicina de 10 μg de la Autoridad de Control y Administración de Medicamentos Veterinarios y Alimentos para Animales de Etiopía, Centro de Evaluación de la Calidad de Medicamentos Veterinarios y Alimentos para Animales, Etiopía. La sustancia etanol se utilizó como control negativo.

Los datos se ingresaron en una hoja de cálculo de Excel utilizando el Paquete Estadístico para Ciencias Sociales (SPSS) versión 23.

Se utilizó la técnica de difusión en agar para probar la actividad antibacteriana contra microorganismos ATCC gram positivos y gram negativos. Se emplearon dos cepas bacterianas grampositivas (S. aureus y S. pneumoniae, ATCC55115 y ATCC53819) y dos cepas gramnegativas (E. coli y P. aeruginosa, ATCC56521 y ATCC57853, respectivamente). El medio completo de los microorganismos afectados se cultivó en placas de agar rojo sangre de oveja al cinco por ciento. La turbidez de la suspensión bacteriana en crecimiento se ajustó a 0,5 unidades McFarland combinando 0,5 ml de cloruro de bario deshidratado al 1,75% (p/v) con 99,5 ml de ácido sulfúrico al 1% (v/v)28. Los inóculos de las diversas bacterias se extendieron sobre el microscopio Mueller. Placas de agar Hinton para cubrir completamente las placas y volverse uniformes después de la incubación. Utilizando un perforador de corcho estéril, se hicieron pocillos de 10 mm de diámetro en placas de Mueller-Hinton. Cada pocillo se llenó con 100 µl de las sustancias de ensayo y las placas se dejaron a temperatura ambiente durante dos horas. Luego las placas se incubaron durante 24 h a 37 °C. Se utilizó el método de difusión en tubos para determinar la concentración mínima inhibitoria (CIM) de los extractos crudo y fraccionado. Los extractos crudos y fraccionados se prepararon a concentraciones de 25, 50, 75 y 100 mg/ml disolviendo los extractos secos en cloroformo (para fracciones de cloroformo y éter de petróleo) y etanol (para fracciones de acetona y etanol). Se utilizó gentamicina como control positivo a una concentración de 0,1 mg/ml. El etanol al 70% sirvió como control negativo. El diámetro de las zonas de inhibición se utilizó para calcular la actividad antibacteriana de todas las muestras29,30.

Los extractos de C. aurea se sometieron a un análisis fitoquímico preliminar utilizando las técnicas de análisis descritas anteriormente1,14. En un baño de vapor, se mezclaron 0,5 g de extracto crudo con 5 ml de HCl al 1% para comprobar la presencia de alcaloides. Se añadieron unas pocas gotas de reactivo de Mayer a 1 ml de filtrado y una cantidad comparable de reactivo de Dragendorff a otro. La evidencia preliminar de la presencia de alcaloides se tuvo en cuenta cuando hubo turbidez o precipitación con ambos reactivos31,32. Se mezclaron 0,5 g de extracto crudo de planta con agua en un tubo de ensayo empleando la fase móvil de cloroformo, ácido acético glacial, metanol y agua y el reactivo de pulverización de vainillina-ácido sulfúrico para la detección. Se consideró como indicador positivo de saponinas una zona de color azul, azul violeta, rojo o amarillo marrón32,33. Para los taninos, se mezclaron 10 ml de agua destilada y 0,5 g de extracto crudo antes de filtrar. La presencia de coloración o precipitación azul, azul-negro, verde o azul-verde después de agregar reactivo FeCl3 al filtrado se interpretó como un signo de presencia32,33. Se mezclaron 0,5 g de extracto de C. aurea con 10 ml de benceno y se filtraron para comprobar la presencia de antraquinonas. El filtrado se combinó con una solución de hidróxido de amonio al 10% (5 ml) y la mezcla se agitó. La presencia de un color rosa, rojo o violeta en la fase amoniacal fue un signo de antraquinonas. Para los polifenoles, se añadieron 3 gotas de una solución que contenía 1 ml de FeCl3 al 1% y 1 ml de C6N6FeK3 al 1% a 2 ml del extracto bruto. La formación de color verde-azul se interpretó como un signo de presencia32,33,34. Se agregaron 2 ml de la solución alcohólica del extracto crudo y 4 gotas de una solución de acetato de plomo al 2% para preparar una solución de flavonoides. La aparición de un tinte amarillo o naranja reveló la presencia de flavonoides31,32,33.

Antes de que comenzara el estudio, la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Addis Abeba en Etiopía dio su aprobación. Se otorgó una carta de autorización. La recolección de materiales vegetales cumple con las directrices y legislaciones nacionales e internacionales pertinentes.

La investigación actual demostró la actividad antibacteriana del extracto de hoja de C. aurea. Los rendimientos fueron suficientes; el mayor rendimiento se obtuvo a partir del extracto fraccionado en etanol. El rendimiento más bajo se obtuvo a partir del extracto fraccionado con cloroformo. A excepción del cloroformo, que proporcionó un rendimiento relativamente bajo en comparación con el éter de petróleo, el aumento de la polaridad del disolvente de extracción mejoró el rendimiento (Tabla 1).

El diámetro de la zona inhibidora para los extractos crudos y fraccionados se midió mediante el ensayo de difusión en pozos de agar. El extracto crudo, las fracciones de solvente y el control positivo mostraron el diámetro de la zona inhibidora, mientras que el control negativo no. Todos los extractos fraccionados mostraron el mayor diámetro de la zona de inhibición contra S. aureus. El extracto de éter de petróleo tuvo el mayor diámetro de la zona de inhibición contra todas las cepas bacterianas. Cuando se usó en una concentración de 75 mg/ml, el extracto crudo tuvo efectos antibacterianos similares a los de la gentamicina (0,1 mg/ml) y la fracción de etanol. Las fracciones no polares mostraron más actividad antibacteriana que las fracciones polares (Tabla 2).

La CMI del extracto crudo contra P. aeruginosa, S. pneumoniae y S. aureus fue de 2,5 mg/ml (Tabla 3). La CIM para E. coli fue superior a 2,5 mg/ml. Entre los elementos fitoquímicos que se encuentran en las hojas de C. aurea se encuentran alcaloides, flavonoides, saponinas y taninos. Entre estos, el contenido de taninos fue notablemente alto (Tabla 4).

Este estudio demostró que los fitoquímicos del extracto de hoja de C. aurea tienen propiedades antibacterianas. A excepción del cloroformo, que produjo un rendimiento pobre en comparación con el éter de petróleo, el aumento de la polaridad aumentó el rendimiento. El etanol produjo el mayor rendimiento. Este hallazgo es consistente con Zelalem et al.23 y Mulatu8. Sin embargo, un estudio anterior observó un aumento en el rendimiento cuando la polaridad disminuía21. Del 20 al 95% de la mezcla acuosa de etanol se utiliza con frecuencia en la industria de la medicina herbaria para preparar extractos. La mayoría de los compuestos antibacterianos de origen vegetal conocidos son solubles en disolventes orgánicos como el etanol35.

Se comprobó la existencia de fitoquímicos con potencial terapéutico en las hojas de C. aurea. Durante las pruebas se encontraron alcaloides, saponinas, flavonoides, taninos pero no polifenoles. Entre ellos, el contenido de taninos fue notablemente alto. Mulatu Getachew también notó la presencia de alcaloides, taninos, flavonoides y saponinas8. Un análisis fitoquímico preliminar previo de los extractos etanólicos al 70% de semillas de C. aurea reveló la presencia de sustancias como taninos, flavonoides, terpenoides, saponinas, esteroides, glucósidos y alcaloides14. Según análisis fitoquímicos y evaluación cualitativa de las semillas y hojas de C. aurea, las semillas son más ricas en alcaloides y taninos que las hojas, pero las hojas son más ricas en flavonas y polifenoles36. El análisis fitoquímico anterior reveló que los fenoles y polifenoles estaban fuertemente presentes en el extracto de raíz de C. aurea, tanto en el extracto de etanol como en el de metanol37. A diferencia de los alcaloides y la antraquinona, se detectaron saponinas, taninos, flavonoides, esteroides y terpenoides en el análisis fitoquímico cualitativo de extractos acuosos de hojas de etanol, metanol y etanol de Jatropha tanjorensis38. Otra investigación cualitativa encontró que los extractos de hojas de Vernonia amygdalina, tanto en agua como en etanol, incluían taninos, saponinas, alcaloides, oxalato, filato, flavonoides, esteroides y fenoles. Los análisis fitoquímicos de los extractos acuosos de hojas y etanol de Lawsonia inermis mostraron que el extracto etanólico de hojas contenía glucosa, saponinas, esteroles y taninos, mientras que el extracto acuoso de hojas únicamente contenía flavonoides39.

Como resultado de los genotipos de las plantas, las fases de desarrollo, las variables bióticas (enemigos naturales, competidores o mutualistas), los tipos y componentes del suelo, la época del año de recolección y las ubicaciones geográficas, también puede existir una variación de compuestos secundarios dentro de una especie40,41 . El uso de diferentes métodos de extracción y disolventes, así como el error experimental, también pueden contribuir a esta disparidad.

Los organismos utilizados en esta prueba de actividad antibacteriana se asocian frecuentemente con problemas cutáneos infecciosos tanto primarios como secundarios6.

Los hallazgos actuales mostraron que C. aurea tiene actividad antibacteriana contra todas las cepas comparable a la gentamicina en una concentración de 75 mg/ml. Según Tadeg et al., C. aurea tiene los mismos efectos antibacterianos que la gentamicina a una concentración de 100 mg/ml16. Cuando se utilizó C. aurea contra S. aureus en comparación con el control positivo, las actividades antibacterianas fueron mayores, lo que concuerda con los hallazgos de Adedapo et al.22. La actividad antibacteriana de la planta analizada mostró una correlación positiva entre la concentración y la zona de inhibición. Este resultado está en línea con investigaciones anteriores8,9,10,11.

En el estudio actual, C. aurea exhibió una acción antibacteriana más fuerte contra las bacterias grampositivas que contra las gramnegativas. S. aureus fue la cepa bacteriana de prueba más sensible. La menos susceptible, sin embargo, fue la E. coli. Esto contradice el argumento presentado por Umer et al., en13. Según Umer et al., el extracto de C. aurea tuvo la mayor actividad antibacteriana contra S. typhi y E. coli entre las bacterias investigadas.

Según los informes, E. coli se vuelve resistente a muchos antibióticos. La diferencia de sensibilidad entre las bacterias grampositivas y gramnegativas puede atribuirse a su diferente composición morfológica. En comparación con las bacterias grampositivas, las bacterias gramnegativas suelen presentar niveles más altos de resistencia42,43.

Los componentes no polares fueron más activos en nuestra investigación en comparación con las fracciones más polares. Se observó que los efectos antibacterianos disminuían a medida que aumentaba la polaridad, lo que indica que los ingredientes activos del extracto se concentran más en las partes no polares.

El extracto etanólico crudo de C. aurea a 2,5 mg/ml suprimió el crecimiento de P. aeruginosa, S. pneumoniae y S. aureus, según los valores de CIM. El extracto de C. aurea fue eficaz para inhibir P. aeruginosa que las otras bacterias gramnegativas a 2,5 mg/ml. El extracto tenía un valor de CIM superior a 2,5 mg/ml frente a E. coli. Meles et al.5, Elisha et al.6, Mulatu8, Bogale9 y otros han informado sobre las actividades antibacterianas de C. aurea.

Los hallazgos actuales sugieren el uso potencial de C. aurea para el tratamiento de infecciones cutáneas y sistémicas.

Calpurnia aurea mostró diferentes perfiles de actividad antibacteriana frente a las cepas analizadas. S. aureus fue el más vulnerable. Siendo E. coli la menos sensible. La planta dio positivo en alcaloides, saponinas, flavonoides y taninos en un análisis de detección fitoquímico preliminar. El resultado de este estudio ha demostrado el potencial de la planta para tratar infecciones cutáneas y sistémicas. Se podrán realizar más investigaciones en plantas respecto al análisis fitoquímico cuantitativo del extracto fraccionado más antibacteriano para taninos, alcaloides, flavonoides, saponinas, etc., para un estudio comparativo integral; o caracterización química del extracto fraccional más activo mediante análisis LC-MS/MS, y/o aislamiento cromatográfico guiado por actividad de compuestos del extracto fraccional más activo, seguido de caracterización por RMN y MS para identificar los compuestos antibacterianos. Además, es necesaria una investigación sobre la seguridad de los extractos de plantas tanto en animales como en humanos.

Todos los datos están contenidos en este documento. Kassahun Dires Ayenew, el autor correspondiente de este manuscrito, proporcionará más información previa solicitud razonable. Correo electrónico: [email protected].

Colección de cultura tipo americana.

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Pseudomonas aeruginosa

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Descargar referencias

El uso de las instalaciones del laboratorio fue proporcionado gentilmente por la Universidad de Addis Abeba en Addis Abeba, Etiopía, y los autores lo agradecen.

Departamento de Medicina Interna, Ras Desta Damtew Memorial Hospital, Addis Abeba, Etiopía

Yared Wasihun

Departamento de Farmacia, Campus de Ciencias de la Salud Asrat Woldeyes, Universidad Debre Berhan, Debre Berhan, Etiopía

Habtemariam Alekaw Habteweld - Lo Mejor De Habtemariam Alekaw Habteweld

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YW: Diseñó el estudio, realizó el estudio y revisó el manuscrito, HAH revisó el manuscrito, KDA realizó el estudio y escribió el manuscrito. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Kassahun Dires Ayenew.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Wasihun, Y., Alekaw Habteweld, H. & Dires Ayenew, K. Actividad antibacteriana y componentes fitoquímicos del extracto de hoja de Calpurnia aurea. Informe científico 13, 9767 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-36837-3

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Recibido: 17 de enero de 2023

Aceptado: 11 de junio de 2023

Publicado: 16 de junio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-36837-3

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Investigación sobre intermedios químicos (2023)

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