Actividad insecticida de aceites esenciales de plantas nativas contra Aedes aegypti (Diptera: Culicidae)
Insecticidal activity of essential oils from native plants against Aedes aegypti (Diptera: Culicidae)
Jazmín Adriana Muñoz VI; Elena StaschenkoII; Clara Beatriz Ocampo DIII
IB. Sc. Centro Internacional de Entrenamiento e Investigaciones Médicas, CIDEIM. Cra. 125 #19-225. Cali, Colombia
IIPh. D. Universidad Industrial de Santander. Cra 27 Calle 9 Ciudad Universitaria. Bucaramanga, Colombia ]]>
IIIPh. D. Centro Internacional de Entrenamiento e Investigaciones Médicas, CIDEIM. Cra. 125 #19-225. Cali, Colombia claraocampo@cideim.org.co. Autor para correspondencia
RESUMEN
Se evaluó la actividad insecticida de ocho aceites esenciales obtenidos de plantas sobre larvas de tercer estadio y adultos de Aedes aegypti, cepa Rockefeller. Se determinó la línea base de susceptibilidad a través del método estandarizado de la OMS para larvas y los bioensayos en botellas del CDC para adultos. Cananga odorata, presentó la mejor actividad larvicida con una concentración letal media (CL50) de 64,9 ppm y CL99 de 119,8 ppm, seguido por Cymbopogon nardus, Lippia origanoides y Lippia alba con una CL50 de 106,3 ppm, 88,89 ppm y 110,1 ppm, y CL99 de 203,5 ppm, 205,9 ppm y 211,5 ppm, respectivamente. Los aceites con notable actividad adulticida contra A. aegypti correspondieron a C. nardus con una CL50 de 707,1 ppm y CL99 de 1.018 ppm y L. origanoides con una CL50 de 648,3 ppm, y CL99 de 1054 ppm. En conclusión, bajo condiciones de laboratorio, Ca. odorata es eficiente como larvicida. Además, C. nardus y L. origanoides son promisorios para el control tanto de larvas como adultos de A. aegypti. El uso de aceites esenciales de plantas podría ser útil para el control de poblaciones de A. aegypti y otros mosquitos, al tiempo que se constituyen en una alternativa ambientalmente favorable.
Palabras clave: Larvicida; Adulticida; Mosquitos; Concentración letal.
ABSTRACT
The insecticidal activity of eight essential oils from plants was assessed on third stage larvae and adults of Aedes aegypti Rockefeller strain. The baseline susceptibility was determined through the WHO standardized methods for larval bioassays and bottles of adult CDC. Cananga odorata was found that presented the best larvicidal activity with a lethal concentration (LC50) of 64.9 ppm and LC99 of 119.8 ppm, followed by Cymbopogon nardus, Lippia origanoides and Lippia alba with an LC50 of 106.3 ppm, 88.89 ppm and 110.1 ppm, and LC99 of 203.5 ppm, 205.9 ppm and 211.5 ppm, respectively. Oils with remarkable activity adulticide against A. aegypti were C. nardus with 707.1 ppm LC50 and LC99 of 1,018 ppm and L. origanoides with 648.3 ppm LC50 and LC99 of 1.054 ppm. In conclusion it was determined that under laboratory conditions, Ca. odorata is efficient as a larvicide. Additionally, C. nardus and L. origanoides are promising to control both larvae and adults of A. aegypti. The use of plant essential oils could be useful for controlling mosquito populations as A. aegypti, while constituting a favorable alternative to the environment.
Key words: Larvicide; Adulticide; Mosquitoes; Lethal concentration.
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Introducción
Los mosquitos son insectos de importancia médica por ser vectores de diversas enfermedades como malaria, dengue, fiebre amarilla, filariasis, entre otras, que producen una alta morbilidad y mortalidad especialmente en países tropicales y subtropicales (WHO 1996). Tales enfermedades representan un impedimento significativo para el desarrollo social y económico de los países afectados (WHO 1996) lo que hace necesario diseñar programas de control de vectores efectivos.
El control de vectores se ha realizado durante las últimas décadas empleando principalmente insecticidas químicos con alta efectividad. Sin embargo, su uso indiscriminado puede producir efectos notables en la biología del vector que provocan cambios de comportamiento y en las funciones vitales. Todo esto conlleva a la aparición de resistencia, además de los efectos negativos sobre el medio ambiente y a otros organismos (Georghiou y Taylor 1977). El uso de insecticidas botánicos basados en aceites esenciales obtenidos de plantas, se presenta como una alternativa promisoria debido a su efectividad, su rápida biodegradación y pocos efectos adversos con el medio ambiente (Conti et al. 2010). La selección de plantas con metabolitos secundarios capaces de ser utilizados como insecticidas naturales debe cumplir una serie de requisitos como son: estar ampliamente distribuida, de asequible obtención, con principios activos potentes, y alta estabilidad química (Leyva et al. 2009). Los aceites esenciales de plantas son bien conocidos por su actividad antibactericida, antifúngica, acaricida e insectidas (Cheng et al. 2003) y han ofrecido numerosos usos benéficos en el rango de aplicaciones desde farmacéuticas hasta insecticidas.
Las familias taxonómicas promisorias de diferentes orígenes del mundo que se han identificado con actividad insecticida y/o larvicida son Meliaceae, Rutaceae, Asteraceae, Annonaceae, Labiatae, Aristolochiaceae y Malvaceae (Regnault-Roger 1997). A su vez, otras plantas, como 52 especies del género Lippia spp. (Verbenaceae), han sido utilizadas para propósitos medicinales en muchos países de Centro y Sur América, y en África Tropical, por sus actividades biológicas antibacterianas, antiparasitarias, antivirales, antimicóticas, y podrían tener actividad insecticida por su composición química y farmacológica (Pascual et al. 2001).
En Colombia, se conocen pocos estudios acerca de la eficacia insecticida de aceites esenciales. Espitia (2011) evaluó la actividad insecticida de tres aceites Cymbopogon citratus Stapf, Lippia origanoides Kunth y Eucalyptus citriodora Hook sobre Tribolium castaneum Herbs. También, Niño et al. (2009) determinó actividad insecticida de plantas de la región cafetera de Colombia sobre Hypothenemus hampei Ferrari. Sin embargo, hay un vacío en el conocimiento de aceites esenciales para el control de insectos de importancia médica. Este estudio persiguió como objetivo evaluar la eficacia larvicida y adulticida de ocho aceites esenciales extraídos de plantas nativas colombianas en mosquitos.
Materiales y métodos
Se determinó la eficacia larvicida y adulticida sobre A. aegypti de aceites esenciales obtenidos de especies de plantas encontradas en Colombia. La colección, identificación y extracción de aceite esencial fue llevada a cabo por CENIVAM (Centro de Investigaciones en Enfermedades Tropicales, Universidad Industrial de Santander). Los aceites esenciales fueron extraídos por hidrodestilación asistida por microondas usando 400 g de tallos tiernos y hojas (Stashenko et al. 2004). En la tabla 1, se indica cada especie de planta de donde se obtuvieron los aceites esenciales, así como la parte de la misma que se utilizó en su extracción. Todos los análisis se realizaron con la cepa susceptible de A. aegypti (Rockefeller) en colonias en CIDEIM, Cali.
Actividad larvicida. Para la evaluación del efecto de los aceites esenciales en larvas a través de la metodología de World Health Organization (WHO 1981), se determinó la línea base de susceptibilidad a través de diluciones seriadas de cada aceite, utilizando DMSO (dimetil sulfóxido), por sus excelentes propiedades diluyentes en los aceites esenciales (GCC 2011). Se prepararon soluciones madre ("stock") de 10.000 mg/L que se conservaron a 4 ºC, protegidas de la luz, posteriormente se hicieron las diluciones requeridas. En cada bioensayo se utilizaron cuatro réplicas (vasos) por cada concentración y un control. En cada vaso se adicionaron 25 larvas de tercer instar o cuarto instar temprano. Se realizaron tres repeticiones de cada bioensayo con diferentes lotes de mosquitos. Los ensayos se iniciaron a partir de una solución 10 ppm y se fue aumentando progresivamente. Como control se usó agua y la misma cantidad de DMSO utilizada para cada concentración evaluada. El conteo de mortalidad se hizo luego de 24 horas de exposición. Se definió como larvas muertas aquellas sin movimiento luego de ser tocadas con una aguja en la región cervical o en el sifón. Si el 10% de las larvas control llegaba al estadio de pupa, la prueba se repetía. Para corregir la mortalidad en el control se utilizó la fórmula de Abbot (Abbott 1925).
]]> Actividad adulticida. Los bioensayos en adultos se hicieron siguiendo el método de botellas impregnadas establecida por CDC (Centers for Disease Control and Prevention) (CDC 2002). Cada bioensayo consistió en cuatro réplicas (botellas) impregnadas con la misma concentración y una botella control. Se realizaron tres repeticiones por cada bioensayo. Para la impregnación de botellas, se empleó como solvente acetona, ya que no tiene efectos negativos en mosquitos adultos y permite conservar la actividad biológica del aceite. Se evaluaron diferentes concentraciones desde 100 hasta 5.000 ppm, dosis límite recomendada por la GTZ (Agencia de Cooperación Técnica Alemana GTZ) (Hellpap 1993). Las soluciones madre del aceite se prepararon con la acetona y se homogenizaron por medio de vórtex. Para la impregnación, se tomó 1 ml de la solución y se agregó a cada botella. Como control se usó una botella con 1ml de acetona. En cada botella se transfirieron 20 mosquitos y se expusieron durante una hora al aceite impregnado en las botellas. El efecto "knockdown" fue evaluado cada 15 min durante los 60 minutos de exposición. Posteriormente, los mosquitos se trasladaron a una jaula sin impregnar para evaluar la mortalidad a las 24 h. Si se observaba una mortalidad <10% durante el bioensayo, los datos se corregían con la fórmula Abbott (Abbott 1925).Análisis de datos. Se utilizó la función Probit para determinar las concentraciones letal 50 y 99% (CL50 y CL99) con sus respectivos intervalos de confianza. Se calcularon las concentraciones diagnósticas recomendadas para cada grupo de vectores como el doble de la concentración mínima que causa el 99,9% de mortalidad (WHO 1970) y se graficaron las concentraciones letales 50 y 99 (CL50 y CL99).
Resultados
Aceites esenciales. Los componentes mayoritarios encontrados en los diferentes aceites esenciales se describen en la tabla 2. Se observa que las plantas presentan diferentes componentes, sin embargo hay algunos en más de una planta como el limoneno, γ-terpineno, citroneol y geraniol.
Actividad larvicida. Los resultados obtenidos al evaluar ocho aceites esenciales contra larvas se muestran en la tabla 3. El aceite de Ca. odorata fue el que mostró mejor actividad insecticida por tener las concentraciones letales más bajas del estudio con una CL50 de 64,9 ppm y una CL99 de 119,8 ppm, seguido de Cy. nardus, L. origanoides y L. alba con CL50 de 106,3 ppm, 88,8 ppm y 110,1ppm, respectivamente. El resto de los aceites presentaron una menor actividad larvicida. Los valores de las dosis diagnósticas se presentan en la tabla 3.
]]> Actividad adulticida. Los resultados se encuentran en la tabla 3. Los aceites que presentaron una notable actividad insecticida contra A. aegypti son Cy. nardus con un CL99 de 1.018 ppm y L. origanoides con un CL99 de 1.054 ppm, igualmente se encontró que estos aceites tuvieron un mejor potencial larvicida. No se determinaron las concentraciones letales CL50 y CL99 para el aceite esencial de Ci. sinensis debido a que no se encontraron mortalidades por encima del 50% en los mosquitos expuestos a una concentración máxima de 5.000 ppm (Tabla 3).
Discusión
Se encontró que los mejores aceites con actividad larvicida en orden de efectividad correspondieron a Ca. odorata (Annonaceae), Cy. nardus (Poaeceae) y L. origanoides (Verbenaceae).
El aceite esencial Ca. odorata presentó mejor potencial larvicida contra A. aegypti en comparación con los demás. Dentro de los componentes principales de Ca. odorata se encuentran el benzoato de bencilo (14,4) y el linalool (15,8) (Archila 2008) con demostrada eficacia insecticida sobre larvas de mosquitos (Jaenson et al. 2006) (Tabla 2). Por otra parte, Ca. odorata sólo presentó especificidad en estadios inmaduros y actividad biológica disminuida al ser evaluado en adultos. Este es el primer reporte para Colombia de la actividad larvicida de Ca. odorata sobre A. aegypti. Además, Ca. odorata ha demostrado presentar actividad ovicida. Phasomkusolsil y Soonwera (2012) reportaron que el aceite de sus flores, tuvo una mejor actividad ovicida sobre tres especies de mosquitos, entre ellas, A. aegypti tras ser comparado con seis aceites esenciales, que incluían cuatro aceites utilizados en el presente estudio: Ci. sinensis, Cy. citratus , Cy. nardus y E. citriodora. Nuestro trabajo corrobora la efectividad de Ca. odorata para generar posibles estrategias de control de mosquitos.
Para el aceite esencial Cy. nardus se ha reportado actividad larvicida (Green et al. 1991, Mansour et al. 2000), fungicida (Sánchez et al. 2007), insecticida (Jiang 2012) y repelencia (Phasomkusolsil y Soonwera 2010). En el presente estudio Cy. nardus requirió una concentración alrededor de 10 veces menor que la reportada por Tennyson et al. (2013) en donde el aceite extraído del tallo de plantas de Cy. nardus de la India, tuvo un CL50 de 1.374,5 ppm. Las diferencias en las concentraciones pueden estar asociadas al tipo de extracción, al origen de las plantas y los solventes utilizados (Mansour 2000). La actividad larvicida y adulticida de Cy. nardus se presentó posiblemente debido a sus constituyentes principales, los monoterpenos como el citronelal (23,2%) y geraniol (16%) de reconocida actividad insecticida (Vargas y Bottia 2008) (Tabla 2).
También, dentro de los aceites esenciales evaluados, Lippia origanoides correspondió al tercero con mejor actividad larvicida y el segundo mejor adulticida. No existen reportes en la literatura acerca de la actividad larvicida o adulticida de L. origanoides sobre A. aegypti. Sin embargo, han sido evaluadas otras especies del mismo género como L. sidoides con una CL50 de 63 ppm (Cavalcanti et al. 2004). Sus propiedades larvicidas, podrían estar relacionadas con uno de los componentes principales de L. origanoides que es el timol (9,9%), acaricida (Cagnolo et al. 2010), además ha sido reconocido por su actividad antibacteriana y antifúngica, y para uso en la industria en la preparación de desinfectantes de uso humano (Rota et al. 2008; Winward et al. 2008). Los aceites obtenidos de esta planta han sido evaluados contra diversos microorganismos patógenos con resultados promisorios, puesto que inhiben el crecimiento de los microorganismos de una manera comparable con la de medicamentos control (Hernández et al. 2003; Pascual et al. 2001; Borboa et al. 2010). Además, su citotoxicidad ha sido evaluada en células Vero, concluyéndose que es un aceite esencial no tóxico (Celis 2007), permitiendo así que sus componentes puedan ser usados para diversos productos de uso humano.
Finalmente, en Cy. citratus, su CL50 de 102 ppm, fue mayor que la determinada por Mgbemena (2010) de 34,5 ppm, y que la de Cavalcanti et al. (2004) de 100 ppm en larvas de A. aegypti. Esta variación en los resultados puede ser atribuida a diferencias en los porcentajes de los componentes principales de este aceite, como el nerol y geraniol (Vargas y Bottia, 2008). Lo anterior también puede estar asociado a las partes de las plantas utilizadas para la extracción de los aceites, ya que en Cavalcanti et al. (2004), se usaron hojas y ramas mientras que en Mgbemena (2010) y en el presente estudio se emplearon hojas.
La mayoría de los estudios realizados con aceites extraídos de plantas para demostrar sus propiedades insecticidas se han realizado en larvas y muy poco en adultos. En este estudio se evidenció que siete de los ocho aceites evaluados presentaron también actividad adulticida, con CL50 dentro de las recomendaciones de la GTZ que permiten dosis inferiores a 5.000 ppm, demostrando que son promisorios para el control de adultos. Tres de los cuatro mejores aceites con actividad adulticida correspondieron a especies del género Cymbopogon spp. (i.e. Cy. nardus, Cy. flexuosus y Cy. Citratus). Se ha demostrado variación en los porcentajes de compuestos monoterpénicos como el geraniol, b-mirceno y nerol entre las diferentes especies de Cymbopogon spp. (Martínez et al. 2002).
]]> Conclusiones
Los resultados de este estudio revelan que existen plantas nativas en Colombia que podrían explorarse para la producción de insecticidas orgánicos a partir de sus aceites esenciales. Sin embargo, se debe tener en cuenta que los resultados en la eficacia entre aceites de la misma especie, pueden ser modificados por diversas variables, entre ellas se pueden destacar, la parte de la planta de donde se realiza la extracción, los métodos empleados en la extracción del aceite, y el origen y condiciones ambientales en donde se desarrolla la planta (Zaridah et al. 2003; Vargas y Bottia 2008). Futuros estudios podrían evaluar estos aceites esenciales en cepas de A aegypti colectadas en campo, posiblemente con resistencia a insecticidas utilizados en salud pública y/o con otros aceites esenciales extraídos de las mismas plantas pero colectadas en diferentes regiones del país.
Agradecimientos
Agradecemos a CENIVAM, por otorgar los aceites esenciales utilizados en el desarrollo de este estudio. Agradecemos también a Luis Ernesto Ramírez por su apoyo técnico y al equipo del laboratorio de Biología y Control de Vectores del Centro Internacional de entrenamiento e Investigaciones Médicas CIDEIM. Este proyecto fue financiado por el programa de Jóvenes Investigadores e Innovadores "Virginia Gutiérrez de Pineda" Convenio 797- 2009 del Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación COLCIENCIAS.
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Recibido: 5-abr-2013
Aceptado: 11-nov-2014