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COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ACTIVIDAD BIOLÓGICA DE LOS ACEITES ESENCIALES DE LAMIACEAS,ASTERACEAS, VERVENACEAS: UNA REVISIÓN
infoANALÍTICA, vol.. 8, núm. Esp.2, 2020
Pontificia Universidad Católica del Ecuador

Artículos científicos

infoANALÍTICA
Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Ecuador
ISSN: 2602-8344
ISSN-e: 2477-8788
Periodicidad: Semestral
vol. 8, núm. Esp.2, 2020

Recepción: 16 Julio 2020

Aprobación: 23 Octubre 2020

Resumen: Desde tiempos muy remotos, las plantas y los aceites esenciales extraídos de ellas han cumplido un papel muy importante en el área terapéutica gracias a sus propiedades biológicas, como la acción larvicida, analgésica, antinflamatoria, antioxidante, fungicida entre otras. Se ha comprobado que los aceites esenciales exhiben actividad biológica, lo cual es extremadamente importante en el campo de la ciencia y la industria. Por esta razón en las últimas décadas ha ido tomando mayor importancia el estudio y desarrollo de técnicas analíticas que permitan la determinación e identificación de la composición química de los aceites esenciales ya que son una alternativa potencial a los compuestos sintéticos, debido a la resistencia que éstos han desarrollado frente a microorganismos patógenos. En este artículo se hace un análisis de la composición química de los aceites esenciales de algunas especies que pertenecen a las familias: Lamiaceas, Asteraceas y Vervenaceas y la relación con su actividad Biológica. Se concluye que la actividad antimicrobiana de los aceites esenciales depende de su composición química y de la cantidad de los componentes individuales.

Palabras clave: Aceites esenciales, Asteraceae, Lamiaceae, Verbenaceae.

Abstract: Since ancient times, both plants and essential oils extracted from them have had an important role in the therapy field because of their biological properties, such as larvicide, analgesic, anti-inflammatory, antioxidant and fungicide action, among others. It has been proved that essential oils have biological activity, which is extremely important in fields like science and industry. Therefore, in the last decades the importance of studying and developing new techniques for analysis, that would allow us to identify the chemical composition of essential oils, has taken a significantly priority. This is because essential oils have become a potential alternative to synthetic compounds due to high resistance to pathogenic microorganisms developed by the last ones. In this review it is analyzed the chemical composition of essential oils of some species that belong to families: Lamiaceas, Asteraceas and Vervenaceas and its relationship with its biological activity. It is concluded that the antimicrobial activity of essential oils depends on their chemical composition and the quantity of the individual components.

Keywords: Asteraceae, essential oils, Lamiaceae, Verbenaceae.

RESUMEN

Desde tiempos muy remotos, las plantas y los aceites esenciales extraídos de ellas han cumplido un papel muy importante en el área terapéutica gracias a sus propiedades biológicas, como la acción larvicida, analgésica, antinflamatoria, antioxidante, fungicida entre otras. Se ha comprobado que los aceites esenciales exhiben actividad biológica, lo cual es extremadamente importante en el campo de la ciencia y la industria. Por esta razón en las últimas décadas ha ido tomando mayor importancia el estudio y desarrollo de técnicas analíticas que permitan la determinación e identificación de la composición química de los aceites esenciales ya que son una alternativa potencial a los compuestos sintéticos, debido a la resistencia que éstos han desarrollado frente a microorganismos patógenos. En este artículo se hace un análisis de la composición química de los aceites esenciales de algunas especies que pertenecen a las familias: Lamiaceas, Asteraceas y Vervenaceas y la relación con su actividad Biológica. Se concluye que la actividad antimicrobiana de los aceites esenciales depende de su composición química y de la cantidad de los componentes individuales.

ABSTRACT

Since ancient times, both plants and essential oils extracted from them have had an important role in the therapy field because of their biological properties, such as larvicide, analgesic, anti-inflammatory, antioxidant and fungicide action, among others. It has been proved that essential oils have biological activity, which is extremely important in fields like science and industry. Therefore, in the last decades the importance of studying and developing new techniques for analysis, that would allow us to identify the chemical composition of essential oils, has taken a significantly priority. This is because essential oils have become a potential alternative to synthetic compounds due to high resistance to pathogenic microorganisms developed by the last ones. In this review it is analyzed the chemical composition of essential oils of some species that belong to families: Lamiaceas, Asteraceas and Vervenaceas and its relationship with its biological activity. It is concluded that the antimicrobial activity of essential oils depends on their chemical composition and the quantity of the individual components.

INTRODUCCIÓN

Extensa es la lista de enfermedades infecciosas causadas por microorganismos, desde la era neolítica pasando por la edad media a la era colonial europea hasta llegar a la globalización actual; tuberculosis, malaria, disentería, lepra, fiebre amarilla, fiebre tifoidea, sífilis, viruela, VIH, ébola, SARS y ahora el COVID-19. Diversos factores han sido determinantes en la transmisión de éstas infecciones; asentamientos humanos, enfrentamientos militares, la migración de poblaciones, la explosión demográfica, la deforestación, el cambio climático, entre otros, han sido causantes de la caída en la economía mundial con graves consecuencias en la sociedad (Franco Paredes & Rodriguez Morales, 2020; Serrano Cumplido et al., 2020).

Los investigadores han buscado sustancias que eliminen parcial o totalmente infecciones causadas por microorganismos, el uso de antisépticos y desinfectantes han dado buenos resultados, considerando que los primeros pueden ser aplicados directamente sobre tejidos sin afectarlos y los otros sobre superficies inanimadas ya que son considerados tóxicos (Luque Gómez & Mareca Doñate, 2019; del Río-Carbajo & Vidal-Cortés, 2019).

Muchas de las sustancias y medicamentos usados para inhibir a microorganismos, han encontrado diferentes mecanismos de defensa y resistencia, provocando graves infecciones y contagios masivos que impiden controlar y combatir enfermedades en forma eficaz, con la amenaza de que estos agentes antimicrobianos se vuelvan inactivos, incrementándose la mortalidad en la población (Calderón & Aguilar, 2016). Según reporte de WHO (2014), se ha observado resistencia de bacterias como Escherichia coli, klebsiella pneumoniae, staphylococcus aureus, que causan infección en intestino, tracto urinario, heridas, torrente sanguíneo y pulmones. Se conoce que en el caso de las cepas de staphylococcus aureus apenas del 5 al 10 % son sensibles y en relación con la Escherichia coli y klebsiella son resistentes el 13 % y 16 % respectivamente (Alós, 2015; Saldarriaga Quintero et al., 2015; Blanco et al., 2016; Barbut et al., 2007; Osorio Fortich et al., 2017).

Un sinnúmero de investigaciones busca alternativas que permitan reemplazar los compuestos químicos y fármacos, usados como agentes antimicrobianos y calificados como resistentes por otros de origen natural que al cumplir igual función, sean seguros y eficaces para su uso y consumo y eviten sobre todo efectos secundarios (Argote-Vega et al., 2017; Acero-Godoy et al., 2019).

Según estudios cromatográficos, los aceites esenciales contendrían de 200 a 300 sustancias químicas diferentes lo que ha permitido establecer su actividad biológica bactericida, antimicótica, antiparasitaria, antiviral, insecticida y antioxidante, siendo utilizados en diferentes aplicaciones; conservación de alimentos, medicina, agricultura, cosméticos perfumes (Stashenko et al., 2014; Alzamora et al., 2001; Rojas et al., 2012; Osorio Fortich et al., 2017).

Los aceites esenciales son mezclas complejas de compuestos volátiles producidos por organismos que se extraen de una planta completa o una parte de ella y que son importantes en la industria cosmética, farmacéutica y de alimentos. Los compuestos químicos principales derivan de tres vías biosintéticas: la vía del mevalonato que conduce a sesquiterpenos, la vía del metil-eritrol que lleva a mono y diterpenos y la vía del ácido shikimico que lleva hacia fenilpropanoides (Schmidt, 2015).

RESULTADOS

Distribución en el reino vegetal

Existen innumerables especies vegetales con propiedades aromáticas, desde plantas superiores, hasta algas (Benfares et al., 2013) o líquenes. Algunas familias botánicas son tradicionalmente fuentes de productos aromáticos, como las Pináceas, Verbenáceas, Mirtáceas, Lamiáceas, Rutáceas, Lauráceas, Piperáceas, Apiáceas y Asteráceas (Arnoldo L. Bandoni, 2003).

Lamiaceae (Labiatae)

La familia Lamiaceae incluye hierbas, arbustos y árboles, de tallos cuadrangulares y un olor característico a menta. Esta familia es de distribución cosmopolita pero su centro de diversidad está en las zonas templadas. En el Ecuador se han registrado aproximadamente 27 géneros y 219 especies, de las cuales 29 que equivalen al 13,24 % son endémicas. La mayor parte de las especies crecen en los bosques andinos, páramos y valles interandinos secos, sobre los 1000 m de altitud, con menor frecuencia en los bosques secos de la Costa, Galápagos y Amazonía (León Yánez et al., 2011).

Las Lamiaceas constituyen una gran familia de plantas con un alto contenido de aceites esenciales, poder antimicrobiano, antioxidante y valor medicinal (Sahu et al., 2019; Domínguez-Vázquez & Castro-Ramírez, 2002).

El orégano, la menta, albahaca, tomillo, lavanda, romero, son algunos ejemplos de esta familia, (Garcia et al., 2018). En esta revisión se ha tomado los datos de cinco plantas muy utilizadas en nuestro país tanto por sus propiedades culinarias como medicinales.

El orégano, (Origanum vulgare) planta nativa europea se la utiliza en todo el mundo en la industria de alimentos, también es usada sobre todo en medicina tradicional (Arcila-lozano et al., 2004). Diversos estudios señalan que su aceite esencial contiene un número significativo de componentes químicos entre los que destacan el carvacrol y el timol, no obstante, su contenido puede variar por ciertos factores como origen geográfico, clima, especie (Arcila-lozano et al., 2004).

Su actividad biológica, no solamente se verifica en relación a su poder antioxidante en la que los metabolitos secundarios favorecen la protección celular debido a la presencia de fenoles (timol, carvacrol) sino también a su capacidad de disminuir el desarrollo de microorganismos que a su vez está asociado a su composición química, dan seguridad al momento de usarlos, no producen efectos secundarios y está confirmado que no provocan resistencia como lo hacen productos químicos frente a distintos microbios (Carhuallanqui Pérez et al., 2020; Arcila-lozano et al., 2004).

En varias publicaciones se ha determinado que los aceites esenciales de orégano presentan actividad inhibitoria frente a bacterias Gram positivas como Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Listeria monocytogenes y Gram negativas como Escherichia coli, Klebsiella, salmonella, Campylobacter. (Argote-Vega et al., 2017; García-Díez et al., 2017).

Según ciertos autores, son varios los mecanismos que utilizan los aceites esenciales para eliminar bacterias; destrucción de enzimas que interrumpen la producción de energía, ruptura de la membrana bacteriana, destrucción del material genético de la bacteria (Torrenegra Alarcón et al., 2017; Gallegos-Flores et al., 2019; Hernández-hernández et al., 2014; Tariq et al., 2019).

Otra especie importante de la familia de las Lamiaceas es el romero (Rosmarinus officinalis) usada tanto en la medicina como en la cocina tradicional de varios países. Esta planta por poseer compuestos bioactivos y gracias a su composición química presenta propiedades antioxidantes antibacterianas, antifúngicas e incluso antivirales (Gachkar et al., 2007; Garcia et al., 2018).

Romeu et al.,(2007) en su estudio de caracterización fitoquímica, determina que el aceite esencial, ejerce control efectivo sobre el acaro del plátano Tetranychus tumidus, provocando su muerte.

Según Garcia et al.,( 2018) varios autores a lo largo de 30 años han realizado estudios de Rosmarinus officinalis, sobre todo de sus aceites esenciales, y compuestos fenólicos a los que se les atribuye propiedades farmacológicas anticancerígenas, antioxidantes, anti infecciosas, antidiabéticas, antiinflamatorias, antitumorales, antidepresivas, previene lesiones gástricas, interviene en la conservación de alimentos.

Según Coy Barrera & Eunice Acosta, (2013) el aceite esencial de romero actúa satisfactoriamente frente a Staphylococcus aureus inhibiéndolo en un 60 %, Enterococcus fecalis en un 42 % aproximadamente y frente a Escherichia coli y Salmonella tiphymurium en un 28 %.

La albahaca (Ocimum basilicum) gracias a sus propiedades antiinflamatorias, analgésicas y antisépticas es una planta muy utilizada en la elaboración de productos farmacéuticos y cosméticos, pero también alimenticios como condimento. (Rivas et al., 2015; Sam et al., 2002). Sus principios activos están presentes en la mayor parte de la planta, hojas flores, tallos, raíces, y se sabe que sus aceites esenciales poseen actividad inhibitoria frente a Staphylococcus aureus, Escherichia coli y Salmonella typhimurium a más de poseer propiedades antioxidantes y anti fúngicas (Beltrán et al., 2013).

El tomilllo (Thymus vulgaris) por los componentes de su aceite esencial, es usado en el tratamiento de resfriados, afecciones respiratorias, expulsa secreciones bronquiales y reduce la tos (López Luengo, 2008). Según varios estudios realizados, presenta actividad antioxidante y antimicrobiana frente al proceso de descomposición de alimentos y sobre la cepa de Staphylococcus aureus respectivamente (Cardona Henao & Mejía G., 2009; Montero Recalde et al., 2018).

Lavanda (Lavandula angustifolia) planta arbustiva cultivada en diferentes regiones del mundo, desde países de europeos, africanos, asiáticos hasta países americanos. Su uso es conocido desde siglos atrás sobre todo en medicina popular (Sallie Stoltz Denner, 2009). En infusión alivia dolores de cabeza, insomnio. Por su poder antibacteriano disminuye problemas inflamatorios como laringitis, faringitis, bronquitis, refriado común. Según estudios, el aceite esencial de esta planta presenta actividad anti fúngica y antibacteriana (D’Auria et al., 2005; Cavanagh & Wilkinson, 2005).

En la Tabla 1 se presentan los principales componentes químicos de los aceites esenciales de plantas seleccionadas de la familia Lamiaceae.

Tabla 1.
Componentes químicos mayoritarios de los aceites esenciales de Orégano, Romero, Albahaca, Tomillo, Lavanda de la familia Lamiaceae

Asteraceas (Asteraceae)

Las Astereraceas son una de las especies con mayor diversidad a nivel mundial. Representa 8-10 % de la flora global con 1620 géneros incluyendo algunos de los más numerosos como Senecio (c. 1250 especies), Hieracium (c. 1000) y Helichrysum (c. 600) (Del Vitto, Luis y Peternatti, 2009).

En el Ecuador, después de las orquídeas, la familia Asteraceae ocupa el segundo lugar en número de especies endémicas en las que arbustos y hierbas son los más comunes. Principalmente habitan en los Andes, aunque existen especies en la Costa, Amazonía y Galápagos (León Yánez et al., 2011; O’Leary et al., 2012).

Esta familia, debido a su amplia distribución, se ha convertido en una fuente de recursos alternativos y renovables para la humanidad particularmente por su uso en industria, agricultura, comercio, medicina, entre otros.

Los aceites esenciales de este grupo están caracterizados por la presencia de terpenoides (Del Vitto, Luis y Peternatti, 2009). La importancia de algunas especies de esta familia como antibacterial y antiséptico serán revisadas a continuación.

En el estudio químico y actividad biológica del género Libanothamnus realizado por (Aparicio-Zambrano et al., 2019), se caracterizó́ el aceite esencial obtenido de las hojas de la especie Libanothamnus neriifolius conocido como frailejón o tabacote y se evaluó́ su actividad antimicrobiana por el método de difusión en agar con discos frente a bacterias y hongos de referencia internacional. En el estudio realizado se demostró la acción antibacteriana contra Staphylococcus aureus ATCC 25923. Este resultado revela que el aceite esencial de esta especie vegetal posee buena actividad contra este microorganismo, su efecto se puede atribuir a los componentes α-pineno (13,57 %) y β-pineno (3,50 %). Al respecto, se determinó que los compuestos α-pineno, β-pineno y limoneno presentan actividad antibacteriana al ejercer efectos tóxicos sobre la membrana, debido a la interrupción del transporte de iones y la respiración, contra este tipo de microorganismos (Aparicio-Zambrano et al., 2019).

En la investigación realizada por (Araujo Baptista et al., 2020) se evaluó́ la composición química y la actividad antimicrobiana de la especie Lasiocephalus ovatus nombre común “Arquitecta” usada en la medicina tradicional ecuatoriana. La determinación de los componentes químicos, que complementa la información publicada hasta el momento, revela que el alcanfor es el compuesto mayoritario. Se logró determinar que este aceite posee actividad antibacteriana considerable frente a Staphylococcus aureus y Escherichia coli. El aceite de esta especie podría constituir una fuente natural de antibacterianos que sea aprovechada en el desarrollo de fármacos anti infecciosos (Araujo Baptista et al., 2020).

(Kahriman et al., 2011), en su estudio de la composición química y actividad antimicrobiana de los aceites esenciales de la flores, hojas y tallo de Senecio pandurifolius, revelaron la presencia de los hidrocarburos sesquiterpénicos (flor: 42,4 %, hoja: 43,4 %, tallo: 52,3 %). Los componentes más importantes de los aceites esenciales propios de Senecio pandurifolius fueron α-cuprenene (30,7 %) en flor, α-zingiberene (16,1 %) en hoja y γ curcumene (14,9 %) en tallo. En relación con la acción antimicrobiana mostraron actividad contra bacterias Gram positivas, micobacterias y hongos, pero no bacterias Gram negativas. Concluyendo que el aceite esencial extraído de la hoja expresó alta actividad antimicótica y bacteriana (Blanco-Olano et al., 2020).

En la Tabla 2 se presentan los principales componentes químicos de los aceites esenciales de plantas seleccionadas de la familia Asteraceae.

Tabla 2
Componentes químicos mayoritarios de los aceites esenciales del género Libanothamnus, Lasiocephalus, Seneci, Tanacetum y Achillea de la familia Asteraceae.

Verbenaceas (Verbenaceae)

La familia Verbenaceae incluye 2600 especies agrupadas en 100 géneros con distribución pantropical. El número más significativo de especies se encuentra en las regiones cálidas y tropicales de América, donde están distribuidas en una amplia gama de ecosistemas. Esta familia involucra hierbas, arbustos y algunos árboles (O’Leary et al., 2012).

El Ecuador cuenta con 141 especies de Verbenaceae dentro de 22 géneros y un total de 23 especies endémicas (excluidos tres híbridos endémicos). La mitad de las endémicas, que incluyen hierbas, arbustos y árboles, pertenecen a los géneros Aegiphila (7 especies) y Citharexylum (5) (León Yánez et al., 2011).

La Verbenaceas comprenden varias especies con usos medicinales y ornamentales y son conocidas en medicina popular por sus propiedades digestivas, carminativas, antipiréticas, antitusivas y antisépticas (Pérez Zamora et al., 2018).

En la Tabla 3 se presentan los principales componentes químicos de los aceites esenciales de plantas seleccionadas de la familia Verbenaceae .

Tabla 3
Componentes químicos mayoritarios de los aceites esenciales del género Aloysia, Lantana y Lippia de la familia Verbenaceae

Los aceites esenciales de plantas la familia Verbenaceae contienen como sus principales componentes monoterpenos y sesquiterpenos, tales como timol, β-cariofileno, citral, 1,8-cineol, carvona y limoneno. La presencia de estos compuestos, que aumentan o alteran la permeabilidad de membranas bacterianas, podrían explicar su acción antimicrobiana y su efecto sinérgico con antibióticos (Pérez Zamora et al., 2018).

CONCLUSIÓN

Los aceites esenciales son mezclas heterogéneas que pueden contener muchos compuestos químicos a diferentes concentraciones, que son los que determinan las propiedades físicas, químicas y biológicas. Los estudios realizados demuestran que los aceites esenciales inhiben el crecimiento de gran variedad de microorganismos, y lo más importante, no provocan efectos secundarios lo que sugeriría su uso con fines médicos como coadyuvantes antibióticos y antivirales.

La actividad antioxidante y antibacteriana de los aceites esenciales de la presente revisión se debe fundamentalmente a la presencia de terpenos fenólicos como: alcanfor, limoneno, eucaliptol, α-pineno, linalool, carvacrol, borneol, β-pineno que trabajan sinérgicamente entre sí para producir mecanismos de defensa frente a radicales libre o microorganismos patógenos.

Referencias

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