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REVISTA CON-CIENCIA N°2/VOL. 7: 21-28. NOVIEMBRE 2019. ISSN: 2310-0265
Evaluación de los extractos de Amaranthus caudatus (Amaranto), Lupinus mutabilis (Tarwi) y Linum usitatissimum (Linaza), sobre la hiperglicemia inducida por aloxano en ratones
Evaluation of the extracts of Amaranthus caudatus (Amaranto), Lupinus mutabilis (Tarwi) and
Linum usitatissimum (Linaza), on the Alloxane-induced hyperglycemia in mice
FECHA DE RECEPCIÓN: 20 AGOSTO DE 2019 FECHA DE ACEPTACIÓN: 19 DE SEPTIEMBRE DE 2019
Abstract
The prevalence of diabetes mellitus in- creases worldwide reaching 592 million dia- betics in 2035; Likewise, the WHO projects that deaths due to diabetes double between the years 2005 and 2030 (WHO, 2016).
In Bolivia, traditional medicine reports medicinal plants to which hypoglycaemic properties have been attributed, however in many cases there are no scientific stud- ies to support these properties. This study was carried out with the purpose of evaluat- ing the effect of Amaranthus caudatus (am- aranth), Linum usitatissimum (Linseed) and Lupinus mutabilis (tarwi) on the hypergly- cemia induced by alloxan in experimental animals. Mice with hyperglycemia (glyce- mia>10 mmol/L) were administered a dose of 2000 mg/kg body weight orally of each hydro-ethanolic extract obtained from the
1. Area de Farmacología, Instituto de Investigaciones Fármaco Bioquímicas “Luis Enrique Terrazas Siles”. Universidad Mayor de San Andrés, Av. Saavedra 2224. La Paz, Bolivia.
* Correspondencia eduardo.gonzales@gmail.com
A. caudatus disminuyo la glucosa plasmáti- ca de 380 mg/dl a 260 mg/dl, el extracto de
L. mutabilis disminuyo la glucosa plasmática de 310 mg/dl a 167 mg/dl, y el extracto de L. usitatissimum disminuyo la glucosa plasmá- tica de 210,57 mg/dl a 168,14 mg/dl. Siendo el extracto de L. mutabilis el que presento mayor actividad sobre la hiperglicemia in- ducida por aloxano.
grains of A. caudatus, L. usitatissimum and
L. mutabilis. Glucose levels were measured before and after the administration of the extracts.
The hydro-ethanol extracts significant- ly decreased (p <0.05) the plasma glucose at four and two hours after its administra- tion. The extract of A. caudatus decreased the plasma glucose from 380 mg / dl to 260 mg / dl, the extract of L. mutabilis decreased the plasma glucose from 310 mg / dl to 167 mg / dl, and the extract of L. usitatissimum decreased Plasma glucose from 210.57 mg / dl to 168.14 mg / dl. The extract of L. muta- bilis was the one with the highest activity on the hyperglycemia induced by alloxan.
Hiperglicemia, aloxano, Amaranthus caudatus, Lupinus mutabilis, Linum usitatissimum
KEY WORDS
Hyperglycemia, alloxan, Amaranthus caudatus, Lupinus mutabilis, Linum usitatissimum
La inducción de la diabetes en animales de estudio se ha logrado por me- dio de diversas técnicas experimentales. EI uso de agentes químicos para pro- ducir diabetes, permite realizar estudios detallados de los eventos bioquí- micos y morfológicos que ocurren durante y después de la inducción de un estado diabético. Uno de los agentes más utilizados es el aloxano, análogo tó- xico de la glucosa, que destruye selectivamente las células pancreáticas pro- ductoras de insulina (células beta) cuando se administra a roedores y muchas otras especies de animales. Además los modelos animales han sido indispen- sables para la elucidación celular y bases moleculares de la diabetes tipo 1 y tipo 2 en la segunda mitad del siglo pasado.
Desde el descubrimiento de la insulina por Banting y Best en 1822 la dia- betes mellitus se considera una enfermedad paradigmática que en modelos animales han dado un gran avance terapéutico, además este avance dependía de estudios anteriores con la experimentación animal Claude Bernard (1849), Oskar Minkowki y Joseph Von Mehring (1889), lo que indica que la diabetes mellitus es un enfermedad del metabolismo causada principalmente por un mal funcionamiento del páncreas.
A pesar del enorme progreso de la investigación realizada hasta el mo- mento la diabetes sigue siendo una importante amenaza para la vida. Sin em-
bargo la mayoría de la experimentación necesaria para la invención y la prue- ba de nuevos enfoques terapéuticos se ve limitada en los seres humanos por ello se recurre a los modelos animales adecuados. (Hans y col., 2012).
En este trabajo se investiga la actividad de las especies vegetales Ama- ranthus caudatus (Amaranto), Lupinus mutabilis (Tarwi) y Linum usitatissi- mum (Linaza), sobre la hiperglicemia inducida con aloxano en ratones de ex- perimentación.
Amarantus caudatus: (amaranto grano entero) fue recolectado de la lo- calidad de Tomina, con la colaboración del Ing. Gonzales. La Provincia de To- mina se encuentra en el departamento de Chuquisaca a 2300 m.s.n.m. Lati- tud -192667, longitud -64,55, al Norte limita con Belisario Boeto y Zudañez, al Sur con Azurduy y Hernando Siles, al este con Luis Clavo y al oeste con Zu- dañez y Azurduy.
Lupinus mutabilis (tarwi grano entero) fue recolectado de la localidad de Ancoraimes capital de la segunda sección de la Provincia Omasuyos, está a una altura de 3812 m.s.n.m., ubicada cerca del Lago Titicaca Limita al norte con las provincias de Camacho, Ildefonso Estanislao de las Muñecas y Lare- caja, al oeste y al sur con el lago Titicaca y al este con la provincia de Los An- des. Los cultivos de Tarwi se encuentran a 2 Km de las orillas del Lago Titicaca (Coordenadas GPS: S15º55’19,3’’ y W 68º53’50,1’’).
Linum usitatissimum: (linaza grano entero) fue obtenida de la ciudad de La Paz procedente de la ciudad de Cochabamba de Aiquile, localidad de la región central de Bolivia, ubicada en el departamento de Cochabamba. Se si- túa a 217 km al sudeste de la ciudad de Cochabamba y es capital de la provin- cia de Campero, con una latitud de 18°12′15″S, y una longitud de 65°10′50″W. La altura que se registra en el centro del pueblo es de 2.250 msnm.
Los granos enteros de las especies vegetales fueron molidos y llevados a maceración por 24 horas en etanol al 70 %. El etanol fue evaporado a presión reducida en rotaevaporador (Heidolph Laborota 4000) y liofilizado en un lio- filizador (Christ Apha 2-4 LD).
El estudio se realizó con ratones machos Swiss con un peso de 15±2g ob- tenidos del Bioterio de la Facultad de Cs. Farmacéuticas y Bioquímicas UMSA. Todos los animales fueron mantenidos en cajas de polipropileno en una ha- bitación a temperatura controlada a 23±1ºC con un ciclo de 12 horas luz/12
horas oscuridad. Los animales fueron alimentados con una dieta normal libre, y aclimatados durante una semana antes de comenzar el experimento.
La diabetes fue inducida por la inyección de una sola dosis de 150 mg/Kg de aloxano vía intraperitoneal, en ratones con ayunas de 18 horas, previa- mente se midió el valor de la glicemia. Después de 3 días de haber recibido la inyección de aloxano, se procedió a medir la glicemia nuevamente, se tomó en cuenta para la experimentación los animales que presentaron una glice- mia mayor a 180.6 mg/dl (10 mmol/L). Se administraron los tratamientos a los ratones diabéticos y se tomaron las muestras a los 60, 120 y 240 minutos, des- pués de la administración de cada tratamiento.
Los animales fueron divididos en seis grupos de seis animales cada uno. Los extractos y la glibenclamida fueron disueltos en un vehículo que contiene agua destilada. El vehículo solo sirvió como control, la glibenclamida en una dosis de 5 mg/Kg se utilizó como control positivo.
Grupo I C (-): ratones normales tratados con el vehículo (agua destilada). Grupo II C (d): ratones diabéticos tratados solo con el vehículo.
Grupo III (Am): ratones diabéticos tratados con extracto de Amaranthus caudatus (2000 mg/Kg).
Grupo IV (Ln): ratones diabéticos tratados con extracto de Lupinus muta- bilis (2000 mg/Kg).
Grupo V (Tw): ratones diabéticos tratados con extracto de Linum usitatis- simum (2000 mg/Kg).
GrupoVI C (+): ratones diabéticos tratados con glibenclamida (5 mg/kg)
La medición de valores de glicemia fue realizada mediante el uso de tiras reactivas, tomando la muestra de sangre de la cola del animal de experimen- tación. Todos los tratamientos fueron administrados por vía oral.
Los resultados se presentan como media ± SEM. La diferencia estadística entre los grupos se realizó mediante análisis de una vía de la varianza (ANO- VA). La diferencia en los valores de p<0,01 fueron considerados significativos. Los datos fueron analizados utilizando Graph Pad Instat Software (CA, EE.UU.).
La inducción de diabetes con aloxano provoco reacciones adversas en los ra- tones como ser hiperglicemia (polidipsia, poliuria) y pérdida de peso. Los resul-
tados muestran una elevación significativa (p<0.01) de glucosa plasmática del grupo control diabético respecto del grupo control negativo. En el caso de la Li- naza (Linum usitatissimum) hubo diferencia significativa (p<0.01) a las 2 y 4 horas respecto del mismo grupo a la hora después del tratamiento a una dosis de 2000 mg/kg de peso corporal. El extracto de Tarwi (Lupinus mutabilis) solo presento una diferencia significativa a la cuarta hora después de su administración de la misma manera que el extracto de Amaranto (Amaranthus caudatus) (Figura 1).
Figura 1. Evaluación de los extractos hidro-etanólicos de Tarwi (Lupinus mutabilis), Amaranto (Amaranthus caudatus), Linaza (Linum usitatissimum) en la inducción de diabetes con aloxano en ratones
Según los resultados obtenidos se puede observar que después de la ad-
ministración por vía oral de los extractos hidro-etanólicos de los granos de A. caudatus, L. mutabilis y L. usitatissimum los niveles de glucosa plasmática con relación al valor de la glucosa después de la inducción de la diabetes dismi- nuyeron. Sin embargo, este efecto es más evidente a las 2 y 4 horas después del tratamiento con el extracto hidro-etanólico de L. mutabilis (p < 0,01). El extracto hidro-etanólico de Amaranthus caudatus solo presentó significancia a las 4 horas con un valor (p<0,01). Por otra parte el extracto hidro-etanólico de L. usitatissimum presentó una diferencia significativa (p<0,01) a la segunda y cuarta hora después de su administración. El grupo control positivo (gliben- clamida 5mg/kg) presento disminución de la glicemia de manera significativa desde la segunda hora después de su administración.
Aloxano es uno de los compuestos orgánicos más antiguos con nombre que existen. El modelo de inducción de la diabetes con aloxano fue descrito por pri- mera vez en conejos por Dunn, Sheehan y Mcletchie en 1943. (Dunn y col., 1943).
Aloxano y STZ son análogos tóxicos de la glucosa que se acumulan prefe- rentemente en las células beta del páncreas a través del transportador de glu- cosa GLUT2 en presencia de tioles intracelulares especialmente el glutatión. Aloxano genera especies reactivas (ROS) de oxígeno en una reacción redox cíclica con su producto de reacción que es el ácido dialúrico. La autooxida- ción del ácido dialúrico genera radicales superóxido, peroxido de hidrógeno y en una etapa de la reacción catalizada por Fe genera radicales hidroxilo, es- tos radicales son los responsables de la muerte de las células beta. Como un reactivo de tiol, aloxano también inhibe selectivamente la secreción de insu- lina inducida por glucosa a través de su capacidad para inhibir la célula beta. La respuesta clínica a una dosis diabetogénica de aloxano tiene 3 respuestas:
La primera se presenta dos o tres horas después y se caracteriza por un estado hiperglicémico asociado a la glucogenólisis inducida por adrenalina.
La segunda se presenta de seis a doce horas se distingue hipoglicimia por liberación de insulina preformada en las células beta.
Por último, después de 18 a 24 horas con pérdida total de las células beta que conlleva a una hiperglucemia.
Las lesiones extrapancreáticas producidas por aloxano incluyen alteracio- nes en los riñones, glándulas suprarrenales tiroides, hipófisis e hígado. Estas se relacionan con las dosis aplicadas. Tales cambios se observan con diversos grados de inflamación, vacuolinización y necrosis en túbulos contorneados, estos cambios son reversibles en los animales que sobreviven (Lenzen, 2008).
La especie vegetal Amaranthus caudatus es una hierba que se usa amplia- mente en la medicina tradicional, sus usos medicinales bien conocidos son como antihelmíntico, astringente, diurético. In vitro se reportó que las semi- llas poseen un efecto antioxidante y produjeron la inhibición de la enzima β-amilasa (Gian y col., 2005). A. caudatus mostró también propiedades antia- terosclerótica (Kabiri y col., 2010) y antihelmíntico (Ashok y col., 2010).
La reducción de la glicemia podría deberse a la presencia de 20% de pro- teína, los ocho aminoácidos esenciales (alta en lisina, treonina y triptófano), vitaminas, calcio y minerales (Raj y col., 2003) en el extracto hidro-etanóli- co de A. caudatus. Los flavonoides son uno de los grupos más numerosos de compuestos presentes en las especies vegetales y de amplia propagación en- tre los compuestos fenólicos en plantas superiores (Carini y col., 2001). Algu- nos de ellos, debido a su estructura fenólica, se sabe que están implicados en el proceso de terapia de las enfermedades mediadas por radicales libres como la diabetes (Czinner y col., 2000).
La linaza es la fuente más rica en lignanos dietéticos (secoisolariciresinol diglucósido), que ha demostrado que retrasa el desarrollo de la diabetes me- llitus tipo 2 en modelos animales, pudiendo deberse a la acción que implica la inhibición de la α-amilasa pancreática por los lignanos derivados de la linaza que, por lo tanto podrían constituir un prometedor nutracéutico para la pre- vención y el tratamiento de la DM2 (Christophe y col, 2013).
Investigaciones previas in vivo demostraron que compuestos presentes en Lupinis spp., como la γ-conglutina y alcaloides causan importantes efectos metabólicos, uno de estos compuestos es una proteína que ha demostrado unirse de forma específica a la insulina y provocar efectos hipoglucémicos en ratas sometidas a una sobrecarga de glucosa (Chiara y col., 2004). Otras in- vestigaciones reportaron que los alcaloides quinozolidínicos de Lupinus in- ducen el incremento de insulina desde las células pancreáticas de ratas nor- males (García y col., 2004; Zambrana y col.,2018).
Varias investigaciones con los extractos de estas especies vegetales infor- man que tienen muchos efectos, tales como reducir el colesterol, efectos in- munopotenciadores, antitumorales, antioxidantes, y efecto hipoglicémicos.
Este estudio mostró que la inducción de diabetes con aloxano en ratones produce hiperglicemia. La administración de los diferentes extractos dismi- nuyo los valores de glicemia respecto de los grupos inducidos con diabetes, pero no llegaron a alcanzar valores normales comparados con el grupo an- tes de la inducción.
El presente trabajo se realizó gracias al financiamiento otorgado al proyec- to UMSA-IDH 2016 “Investigación de propiedades medicinales de productos nutracéuticos como tratamiento coadyuvante en diabéticos y/u obesos, La Paz” desarrollado en el Instituto de Investigaciones Fármaco Bioquímicas de la Universidad Mayor de San Andrés y el Proyecto Diabetes tipo 2: nuevas te- rapias UMSA-ASDI.
Organización Mundial de la Salud (2016). betes mellitus type 2 Nutrients,10, 94. http://www.who.int/diabetes/es/