Artículo de investigación
Actividad farmacológica sobre el sistema nervioso central del extracto etanólico y de la fracción alcaloidal deValeriana pavonii
Pharmacological activity on central nervous system of the ethanolic extract and the alcaloidal fraction of Valeriana pavonii
Carmen T. Celis, Javier Rincón1, Mario F. Guerrero2
1 Departamento de Farmacia, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, A.A. 14490. Bogotá, D.C., Colombia.jrinconv@unal.edu.co
2 Departamento de Farmacia, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, A.A. 14490. Bogotá, D.C., Colombia.mfguerrerop@unal.edu.co.
Recibido para evaluación: 24 de julio de 2006 Aceptado para publicación: 12 de febrero de 2007
RESUMEN
Este trabajo estudia el efecto farmacológico ejercido sobre el sistema nervioso central de una fracción de compuestos de naturaleza alcaloidal obtenidos de Valeriana pavonii. Esta especie se utiliza indistintamente en nuestro medio para los mismos fines de V. officinalis, pese a que difieren en su composición química, particularmente en la presencia de compuestos de tipo alcaloidal, aspecto que puede implicar diferencias importantes en sus perfiles farmacodinámico y toxicológico.
]]> El estudio mostró que esta fracción posee efectos de tipo anticonvulsivante (modelo de convulsión por electrochoque) y antidepresivo (prueba de desesperación conductual inducida por nado forzado) con respuestas mayores que las provocadas por el extracto etanólico. Además, no evidenció actividad sedante, a diferencia del extracto etanólico, propiedad que se adjudica a otro grupo de constituyentes, como flavonoides y terpenoides. Estos resultados apoyan el uso etnobotánico de esta especie, y destacan el papel que metabolitos de tipo alcaloidal parecen desempeñar en los efectos que sobre el sistema nervioso central ejerce V. pavonii.Palabras clave: Valeriana pavonii, extracto etanólico, fracción alcaloidal, sedante, anticonvulsivante, antidepresivo.
SUMMARY
This work shows the pharmacological effect on the central nervous system induced by an alkaloid fraction obtained from Valeriana pavonii. Traditional medicine uses this specie in Colombia for the same purpose of Valeriana officinalis, although there are differences in their chemical structure, particularly in the presence of alkaloid compounds, fact that may imply important differences in their pharmacological and toxicological profiles.
The alkaloid fraction displays anticonvulsant (maximal electroshock seizure) and antidepressant (behavioral despair test) like effects, more pronounced than those induced by the ethanolic extract. The fraction did not show the sedative effects elicited by the ethanolic extract, fact that could be due to another group of constituents, like flavonoids and terpenoids. These results support the etnobotanical use of this specie and the role that compounds of alkaloid type seem to play in the effects elicited on the central nervous system by Valeriana pavonii.
Key words: Valeriana pavonii, ethanolic extract, alkaloids, sedative, anticonvulsant, antidepressant.
INTRODUCCIÓN
Varios de los miembros del género Valerinaceae se utilizan en la medicina tradicional de algunos países. En Colombia existen diversas especies reportadas, tales como, V. alophis, V. clematidis y V. pavonii, entre otras (6 [1]) De éstas, V. pavonii se comercializa en la actualidad con fines terapéuticos. Esta planta se caracteriza morfológicamente por poseer tallos largos y bejucosos. El bejuco se utiliza con fines terapéuticos, principalmente en casos de insomnio y de ansiedad (1), pero no existe suficiente información científica que soporte su uso etnobotánico.
Estudios fitoquímicos de V. pavonii evidencian la presencia de alcaloides, esteroles y terpenos, entre sus principales metabolitos (2, 3). La fracción alcaloidal se destaca por su relativa y significativa presencia (0,44%), a diferencia de varias especies del mismo género, incluida V. officinalis (0,05% - 0,1%). De manera interesante, esta fracción mostró efectos de tipo anticonvulsivante (3). Esto motivó la necesidad de ampliar el estudio del perfil farmacológico de la especie sobre el sistema nervioso central, utilizando otras pruebas de tamizado in vivo.
METODOLOGÍA
]]> Material vegetalEl material vegetal fresco se obtuvo del municipio de San Antonio del Tequendama, departamento de Cundinamarca, Colombia. Dos ejemplares se encuentran en el Herbario Nacional Colombiano con los números de identificación taxonómica 495179 y 495756. Se escogieron los bejucos de la especie a partir de una recolección aproximada de 25 kg de material fresco.
Proceso de extracción
El bejuco se secó durante 48 horas a 40 °C y, posteriormente, se sometió a trituración en un molino de discos, hasta obtener el producto vegetal pulverizado. Parte de éste (1.446 g) se sometió a percolación hasta agotamiento con etanol al 96%. Después se retiró el solvente utilizando un evaporador rotatorio a presión reducida con una temperatura aproximada de 40 °C y a continuación se secó a temperatura ambiente en un desecador a vacío y protegido de la luz. El rendimiento fue del 10,3%.
Otra porción del material pulverizado (678,1 g) se sometió a percolación con una mezcla de hidróxido de amonio-cloroformo-etanol en proporciones de 0.8:1:0.2 hasta agotamiento, para obtener la fracción de alcaloides (1). La solución obtenida se concentró en un evaporador rotatorio hasta la eliminación del solvente. Posteriormente, se llevó a un pH de 2-3, añadiendo ácido clorhídrico (9,6%) y se filtró. Después se adicionó una solución de hidróxido de amonio hasta obtener un pH de 8-9 aproximadamente. A continuación se extrajo con diclorometano obteniéndose una fase orgánica y otra acuosa, que se separó en un embudo de decantación. La fase orgánica se filtró, se secó con sulfato de sodio, se concentró y se almacenó al vacío, protegida de la luz en una campana de desecación. El rendimiento en este caso fue del 0.44%. Se realizaron pruebas de precipitación para la detección de alcaloides con los reactivos de Dragendorff, Mayer, ácido pícrico y Valser. Además, se realizó cromatografía en capa delgada con la técnica de Dragendorff modificado donde se obtuvieron resultados positivos.
Reactivo biológico
Los experimentos se realizaron con ratones machos, ICR, con pesos de 25 a 35 gramos, suministrados por el Bioterio del Departamento de Farmacia (Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia). Se mantuvieron en condiciones constantes de temperatura (22 °C ‡ 1 °C), con ciclos de 12 horas luz/oscuridad, y con consumo de agua y alimento ad libitum.
Respecto a las consideraciones éticas, se tuvieron en cuenta las recomendaciones internacionales acerca del uso de animales, así como lo establecido en la ley 84 de 1989, capítulo sexto, y en las pautas del Bioterio de Farmacia (4).
Reactivos
En los ensayos se utilizaron los siguientes reactivos: diazepam (Valium-Roche), fenitoína sódica (Parker-Davis), imipramina (Sigma) y pentobarbital sódico (Invet). Se empleó como vehículo para la dilución del extracto etanólico, la fracción de alcaloides y la fenitoína sódico una mezcla de propilenglicol, glicerina y polisorbato-80, en concentraciones de 10%, 10% y 2% respectivamente. Imipramina y pentobarbital sódico se diluyeron en solución salina (0,9%), en tanto que diazepam en propilenglicol (30%). Las preparaciones se elaboraron inmediatamente antes de cada prueba y se administraron en un volumen de 0,01 mL/g de peso corporal. El grupo control recibió el vehículo mencionado.
]]> Ensayos farmacológicosModelo de convulsión máxima inducida por electrochoque
Esta prueba consiste en aplicar un estímulo eléctrico de características tales que generen una convulsión tónico clónico generalizada en el animal (5). Para ello se aplica vía corneal, previa instilación de solución salina normal como agente conductor, una descarga eléctrica de 50 mA, con corriente alterna de 60 Hz y 20 milisegundos de duración. El criterio de protección de una sustancia frente al estímulo eléctrico es la ausencia de extensión tónica de las extremidades posteriores.
La primera serie de experimentos tuvo como fin determinar el tiempo de acción máxima del extracto. Para ello se utilizaron seis grupos de animales (n: 8-10, c/u) tomados de manera aleatoria. A cuatro de ellos se les dosificó con el extracto (0,5 g/kg, vo) y luego se sometieron a la descarga eléctrica 30, 60, 120 y 240 minutos después de la administración. Un quinto grupo recibió fenitoína sódica (20 mg/kg, vo) dos horas antes de la descarga (tiempo de acción máxima de este fármaco) y el sexto grupo recibió el vehículo mencionado (0,01 mL/g, vo) como tratamiento de control.
La segunda serie de experimentos de convulsión inducida eléctricamente se destinó a evaluar el efecto de la fracción alcaloidal tras administraciones sucesivas. Para ello se tomaron tres grupos distintos de animales (n: 8-10, c/u) que se dosificaron por vía oral durante tres días consecutivos a dosis de 100, 200 y 400 mg/kg, vo, respectivamente. La descarga eléctrica se les aplicó una hora después de la última dosificación, una vez determinado el tiempo de acción máxima en la serie anterior de experimentos.
Modelo sueño inducido por barbitúrico
Modelo de desesperación conductual
Se emplearon cinco grupos de ratones (n: 8-10, c/u) a los que se les administró uno de los siguientes tratamientos: extracto etanólico (500 mg/kg, vo), fracción alcaloidal (100, 200 y 400 mg/kg, vo), vehículo e imipramina (sustancia patrón, 15 mg/kg, ip). Una hora después de cada administración los animales se colocaron en cilindros plásticos que contenían agua hasta un nivel de 13 cm. La variable de medición fue el tiempo de inmovilidad (entendido como los movimientos que apenas realiza el animal para mantener la cabeza fuera del agua) por espacio de cinco minutos (7).
Análisis de datos
Todos los individuos se distribuyeron al azar en los diferentes grupos. En las pruebas de sueño inducido por pentobarbital y de desesperación conductual se aplicó un análisis de varianza (Anova) de una vía, seguido de la prueba de Tukey de diferencias múltiples. Los datos reportados representan la media ‡ e.m.s. En las pruebas de convulsión por electrochoque, por tratarse de una variable de tipo cuantal, se aplicó la prueba estadística de X2. El procesamiento de los datos se efectuó a través de los programas Excel y SPSS-12. El nivel de significancia estadística adoptado fue de ≤0,05%
RESULTADOS
Convulsión máxima inducida por electrochoque
El tiempo de protección máxima conferido por el extracto (500 mg/kg, vo) fue de una hora, alcanzando niveles de 50%. Posteriormente, el efecto tiende a desaparecer (figura 1). Por su parte, la fracción alcaloidal arrojó resultados positivos, tras la administración sucesiva, durante tres días, de las tres dosis utilizadas, 100, 200 y 500 mg/kg, mejorando los índices de protección observados con el extracto en función de la dosis, entre el 75% y el 100% de protección, similar ésta última a la conferida por el patrón, fenitoína sódica (figura 2).
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Modelo de desesperación conductual
La fracción alcaloidal (100 mg/kg, vo) mostró efectos significativos, similares a los conferidos por imipramina (15 mg/kg, vo), en la disminución del tiempo de inmovilidad. Sin embargo, no se observaron efectos significativos con las dosis mayores de la fracción (figura 3).
Modelo de inducción de sueño con barbitúricos
Se observaron diferencias tras la administración de dosis única, tanto con el extracto como con diazepam, en el caso de las variables tiempo de latencia y duración total de sueño (figura 4). No obstante, en la administración repetida durante tres días, la fracción alcaloidal no arrojó diferencias respecto al control para ninguna de las dos variables. En este caso, diazepam mostró diferencias en cuanto al tiempo de sueño, mas no en relación con el tiempo de latencia (figura 5).
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DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos destacan los efectos centrales de la fracción alcaloidal obtenida de V. pavonii, en particular de tipo anticonvulsivante y, posiblemente, de tipo antidepresivo. Aunque está por determinarse qué papel desempeñan los metabolitos de tipo flavonoide y terpénico en los efectos farmacológicos sobre el sistema nervioso central de esta especie, sin duda la fracción alcaloidal desempeña un papel crucial. Teniendo en cuenta su relativa alta proporción comparada con otras especies de Valeriana, por ejemplo frente a V. officinalis (0,44% y 0,05%, respectivamente), esto podría marcar diferencias notables en su perfil farmacológico (3, 8-10).
Los resultados obtenidos con el extracto etanólico en el modelo de convulsión máxima inducida por electrochoque son similares a los reportados por Arévalo y Martínez (3). Es destacable que la fracción alcaloidal mejore la respuesta anticonvulsivante a niveles de protección similares a los conferidos al patrón utilizado, fenitoína sódica. Es probable, por tanto, que en compuestos de naturaleza alcaloidal se concentre esta propiedad, así como se evidencia el efecto acumulativo de la administración de dosis repetidas.
A juzgar por estos resultados, los compuestos presentes en la fracción alcaloidal tendrían algún potencial terapéutico para el tratamiento de las crisis tónicas clónicas en el humano, dada la alta correlación que existe entre el modelo de convulsión máxima inducido eléctricamente y las crisis generalizadas de tipo tónico clónico, en el humano. Es el caso de fármacos tales como fenitoína, carbamazepina, ácido valproico y fenobarbital, entre otros (11).
También llaman la atención los efectos de tipo antidepresivo mostrados por la fracción alcaloidal, según la prueba de desesperación conductual inducida por nado forzado. Si bien, los antidepresivos utilizados en clínica, como los pertenecientes a la familia de los tricíclicos, muestran efectos positivos incluso con administraciones únicas en esta prueba, la administración repetida parece ser una buena estrategia para mejorar la sensibilidad de la técnica, lo que, por lo demás, guarda correlación con lo observado en clínica, en donde los efectos terapéuticos no se ponen en evidencia sino tras la administración repetida del fármaco, cuando menos de tres semanas. Parece ser ése el caso visto con la fracción alcaloidal.
Si bien, con la fracción alcaloidal se observó un efecto dosis–respuesta en la prueba de convulsión por electrochoque, no fue así en el caso de la prueba de nado forzado. Ensayos posteriores habrán de determinar si las dosis mayores de 100 mg/kg de esta fracción ejercen ya efectos tóxicos que disminuyen el rendimiento en la prueba de desesperación conductual.
]]> Aunque otras especies de Valeriana han mostrado efectos centrales interesantes, entre ellas, V. fauriei, de tipo antidepresivo (12), parece ser que únicamente V. officinalis se ha llevado a pruebas clínicas. Entre éstas, adicionado al extracto de San Juan, ha mostrado efectos antidepresivos en individuos con desórdenes de ansiedad asociados (13).También es interesante observar que los efectos sedantes se observaron con el extracto etanólico, mas no con la fracción alcaloidal. Es posible, por tanto, que la acción sedante de V. pavonii se deba a metabolitos diferentes de los alcaloides. Esto no sorprende, si se tiene en cuenta que esteres terpenoides, y derivados del ácido valerénico, son los responsables del efecto hipnótico de V. officinalis y V. edulis (12, 14, 15). Tal perfil habrá de examinarse en metabolitos de tipo flavonoides, esteroides o terpenos presentes en V. pavonii (3).
No sorprende tampoco la ausencia de efecto diazepam tras la administración repetida, en cuanto al tiempo de latencia de sueño en la prueba de potenciación del barbitúrico. Esto sugiere el desarrollo de un fenómeno de tolerancia, propio de compuestos de tipo benzodiazepínico, por lo demás descrito en este tipo de pruebas (16).
En conclusión, el extracto etanólico y la fracción alcaloidal de V. pavonii muestran un perfil de actividad farmacológica sobre el sistema nervioso central, caracterizada por su efecto principalmente de tipo anticonvulsivante; además de efectos de tipo sedativo y antidepresivo, respectivamente. Se requieren estudios adicionales para aislar e identificar los alcaloides presentes en V. pavonii, así como precisar su mecanismo de acción.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad Nacional de Colombia, al Grupo de Investigación: "Búsqueda de Principios Bioactivos en Plantas y al Departamento de Farmacia, Facultad de Ciencias.
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