http://dx.doi.org/10.12804/revsalud14.02.2016.04

Artículos de investigación científica

Avaliação da atividade antibacteriana e moduladora dos extratos metanólico e hexânico da folha de Allium cepa

Evaluation of the Antibacterial and Modulating Activity of Methanolic and Hexanic Extracts of the Allium Cepa

Evaluación de la actividad antibacteriana y moduladora de los extractos metanol y hexano de la hoja de Allium cepa

Ana J. F. Cruz MD¹, Israel P. Brito MD¹, Maria A. F. Sobral MD¹, Amanda T. L. Sousa MD¹, Erivania F. Alves MD¹, Raul S. Andreza MD¹, Sarah S. Ferreira MsC¹, Roberta O. Costa MsC¹, Fernando G. Figueredo MsC¹, Tássia Tam Guedes MsC¹, Rakel O. Macêdo MD¹, Tatianne R. G. Ribeiro PhD¹, Livia MG Leandro M. D.¹, Cícera D. M. Oliveira MsC², Saulo R. Tintino PhD², Maria S. Costa MD², Pedro E. A. Aquino MsC³

¹ Faculdade Leão Sampaio, Curso de Graduação em Biomedicina.
² Universidade Regional do Cariri (URCA), Brasil, Departamento de Química Biológica.
³ Universidade Federal do Ceará, Brasil, Departamento de Fisiologia e Farmacologia.

Para citar este artículo: Cruz FJA, Brito IP, Sobral FMA, Sousa LAT, Alves EF, Andreza RS, et al. Avaliação da atividade antibacteriana e moduladora dos extratos metanólico e hexânico da folha de Allium cepa. Rev Cienc Salud. 2016;14(2):191-200. doi: dx.doi.org/10.12804/revsalud14.02.2016.04

Recibido: 12 de marzo de 2015 • Aceptado:11 de septiembre de 2015

Resumo

Introdução: A resistência bacteriana tem crescido significativamente nos últimos tempos, tornando-se imprescindível a busca por novos alvos terapêuticos. Nesse contexto, compostos bioativos presentes em algumas plantas medicinais podem apresentar várias atividades biológicas, como ação antimicrobiana. Allium cepa conhecida popularmente como cebola é utilizada de maneira etnofarmacológica há muito tempo para o tratamento de diversas enfermidades: tuberculose, diabetes, hipertensão, reumatismo e assim por diante. Objetivo: O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade antimicrobiana e modulatória dos extratos metanólico e hexânicoda das folhas A. cepa frente às cepas de bactérias padrões e multirresistentes. Materiais e métodos: Pelos métodos e microdiluição e modulação com antibióticos. Resultados: Os resultados deste estudo demonstraram uma variação no CMI (Concentração Inibitória Mínima) de 128 a ≥ 1024 μg/mL dos extratos metanólico de A. cepa (EMAC) e hexânico de A. cepa (EHAC). Na modulação com os aminoglicosídeos (amicacina e gentamicina) observaram-se efeitos sinérgicos e antagônicos dos extratos EHAC e EMAC frente às cepas Escherichia coli e Staphylococcus aureus de linhagem multirresistente. Novas pesquisas são necessárias para uma possível utilização das plantas medicinais combinadas com os antimicrobianos frente às linhagens patogênicas. Conclusão: Através desses resultados sugere-se que os produtos naturais representam fontes promissoras no combate à resistência bacteriana.

Palavras-chave: Allium cepa, Atividade antimicrobiana, C.I.M., Efeito modulatório, Escherichia coli, Staphylococcus aureus.

Abstract

Introduction: Bacterial resistance has grown significantly in recent years, making the search for new antibiotics imperative. Bioactive compounds in some medicinal plants may exhibit various biological activities as antimicrobial activity. Allium cepa, popularly known as onion, is ethnopharmacologically used for treating various diseases, such as tuberculosis, diabetes, hypertension and rheumatism; it is also considered a powerful bactericide. Objective: The main objective of this study was to evaluate the antimicrobial and modulating activity of methanol and hexane extracts of A. cepa against the strains of multiresistant bacteria. Materials and methods: Microdilution and modulation of antibiotics. Results: The results showed a variation in the MIC (Minimum Inhibitory Concentration) from 128 to ≥ 1024μg / mL between A. cepa methanol (EMAC) and A. cepa hexane (EHAC) extracts. Modulation with aminoglycosides (gentamicin and amikacin) have proved to have antagonistic effects of the extracts sinérgicose EHAC and EMAC against strains of multiresistant Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Further research is needed related to the use of medicinal plants combined with antimicrobials against pathogenic strains. Conclusion: Through these results it can be inferred that natural products could constitute a promising source for combating bacterial resistance.

Keywords: Allium cepa, Antimicrobial activity, M.I.C., Modulatory effect, Escherichia coli, Staphylococcus aureus.

Resumen

Palabras clave: Allium Cepa, actividad antimicrobiana, M.I.C.,efecto modulador, Escherichia coli, Staphylococcus aureus.

Introdução

Diversas espécies de plantas medicinais são utilizadas como fitoterápicos pela população (1). Essa prática vem sendo passada por gerações há muito tempo, preservando o seu uso. Mesmo com a chegada dos fármacos sintetizados, a utilização dos fitoterápicos ainda ganham notoria atenção por parte dos pesquisadores e profissionais de saúde (2).

O uso indiscriminado dos antibióticos favoreceu a disseminação de bactérias resistentes (3). Alguns microrganismos como Staphylococcus aureus que são caracterizadas por serem causadores de infecção hospitalar, já apresentam um perfil de resistência a várias classes de antibióticos (4). Escherichia coli conhecida por propiciar infecções do trato urinário, também apresenta resistência aos antibióticos, como o grupo das quilononas (5).

Por conta desse problema de saúde pública, a busca por novos fármacos encontrou respaldo nas pesquisas de plantas medicinais com atividade antimicrobiana (6). Esse interesse por novos antibióticos provenientes das plantas apresenta alternativa que comporta menos custo e efeito eficaz, uma vez que o princípio ativo poderá retardar ou inibir a replicação bacteriana (7). Popularmente é comum a associação das plantas medicinais com os medicamentos convencionais; isso resulta na intensificação, ou inibição do efeito terapêutico, consequentemente, interferindo na reposta esperada.

A espécie vegetal Allium cepa, conhecida como cebola, é muito usada como condimento, sendo acompanhado em diversos preparos. Além disso, a cebola possui constituintes químicos que despertam o interesse da indústria farmacêutica, como a quercetina (8). A cebola é conhecida por ser utilizada de forma empírica, como alternativa terapêutica; auxiliando no tratamento de diversas enfermidades.

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade antibacteriana e moduladora dos extratos metanólico e hexânico da folha A. cepa, frente às cepas de bactérias padrõese multirresistentes (E. coli e S. aureus). Como também realizar a prospecção fitoquímica a fim de detectar os compostos bioativos presentes nos extratos.

Materiais e métodos

Material vegetal: As folhas de A. cepa foram coletadas no mês de setembro de 2014, no sítio Brejinho localizado no município de Barbalha-Ceará, Brasil, onde utilizou-se as folas frescas para preparação do extrato.

Preparação dos extratos metanólico e hexânico: Para preparação dos extratos, as folhas frescas que foram coletadas, foram submersas em solvente metanólico (teor de 99,8%) e hexânico (teor de 95%) separadamente por 72h. Após esse período, o efluente foi filtrado em papel filtro para separação dos resíduos sólidos e concentrado em condensador rotativo a vácuo e banho-maria (model Q-214M2. Quimis, Brazil), obtendo-se rendimentos dos extratos brutos apresentados (9). Para os testes foram utilizadas soluções preparadas a partir dos extratos sob uma concentração de 10 mg/mL, dissolvidos em DMSO (dimetil sulfóxido), em seguida diluídos com água destilada para uma concentração de 1024 μg/mL.

Teste de atividade antibacteriana: A CMI (concentração inibitória mínima) foi determinada em ensaio de microdiluição em caldo (NCCLS, 2003) utilizando-se um inóculo de 100 μL de cada linhagem, suspensas em caldo BHI que apresentara uma concentração de 105 UFC/mL em placas de microtitulação com 96 poços, com diluições em série ½. Em cada poço foi adicionado 100μL de solução de cada extrato. As concentrações finais dos extratos foram variadas entre 512 – 8 μg/mL. Para os controles serão utilizados os antibióticos padrões amicacina, gentamicina (Sigma) cujas concentrações finais variaram entre 512 μg/mL – 8,0 μg/mL.

As CMI foram registradas como as menores concentrações para a inibição do crescimento. Para evidenciá-las, foi preparada uma solução indicadora de resazurina sódica (Sigma) em água destilada estéril na concentração de 0,01% (p/v). Após a incubação, 20 μL da solução indicadora foram adicionados em cada cavidade e as placas passarão por um período de incubação de 1 hora em temperatura ambiente. A mudança da coloração azul para rosa é devido à redução da resazurina, que indica o crescimento bacteriano, auxiliando a visualização da C.I.M (10). Esta é definida como a menor concentração capaz de inibir o crescimento microbiano, evidenciado pela cor azul inalterada.

Execução do teste de Modulação e Leitura dos Ensaios: Os extratos foram misturados em caldo BHI 10% em concentrações subinibitórias, obtidos e determinados após a realização de teste de avaliação da CIM, sendo que para o teste de modulação a concentração da solução de extrato foi reduzida 8 (oito) vezes (CIM/8). A preparação das soluções de antibióticos foi realizada com a adição de água destilada estéril em concentração dobrada (1024μg/mL) em relação à concentração inicial definida e volumes de 100μL diluídos seriadamente 1:1 em caldo BHI 10%. Em cada cavidade com 100μL do meio de cultura conteve suspensões bacteriana diluída (1:10). Os mesmos controles utilizados na avaliação da CMI para os extratos foram utilizados durante a modulação (11). As placas preenchidas foram incubadas a 35 ºC por 24 horas e após esse período a leitura foi evidenciada pelo uso da resazurina como citado anteriormente no teste de determinação da CIM.

Análise Estatística dos resultados de microbiologia: Os ensaios foram feitos em triplicata, e expressos em média geométrica, já que a leitura das amostras foi feita através de observação visual da mudança de coloração das mesmas. A análise estatística foi aplicada à análise de variância de duas vias seguida pelo teste de Bonferroni utilizando o software Graph Pad Prism 5.0.

Resultado s e discussão

Após a realização do teste de Concentração Inibitória Mínima (CIM) com as bactérias E. coli e Staphylococus aureus foram obtidos resultados CMI (≥ 1024 μg/mL) tanto nas cepas padrões como multirressistentes de E.coli. O mesmo aconteceu com as cepas multirresistente de S. aureus. Em relação à linhagem padrão S.aureus obteve-se resultados de 128 μg/mL para o extrato hexânico apresentando uma melhor C.I.M quando comparado com o extrato metanólico que obteve uma C.I.M de 256 μg/m (tabela 2).

No entanto houve antagonismo do EHAC para S. aureus 358 em ambos antibióticos e nenhum efeito observado com a associação da gentamicina para cepas de E. coli 27. O EMAC também mostrou antagonismo entre amicacina com a E. coli 27, e a gentamicina com a S. aureus 358.

Os testes fitoquímicos foram realizados segundo metodologia proposta por Matos, onde se verifica a partir de diluições dos extratos a presença ou ausência de metabólitos com a adição de regentes específicos (tabela 4) (12).

Dentre as classes de substâncias evidenciadas pela prospecção fitoquímicadestacou-se a presença de diferentes metabolitos secundários, sendo estes demonstrados na tabela 3. O conhecimento das substâncias químicas presentes nas plantas é essencial para o direcionamento de futuras pesquisas (13). Os metabolitos secundários apresentam várias classes sendo os principais terpenóides, compostos fenólicos e alcaloides (14).

A presença de compostos como flavonóides já foram evidenciadas nas folhas da A. cepa, tendo portando a confirmação deste assim como outras substâncias na prospecção fitoquímica realizada nesta pesquisa (15).

Os flavonóides são compostos que apresentam grande interesse para a indústria farmacêutica, por apresentarem várias atividades destacando ação antimicrobiana. Entre as subclasses presentes nos flavonóides encontrou-se alguns como flavonóis, flavonas e flavanononas. Sua atividade antibacteriana ocorre certamente pela sua aptidão de formar complexos com proteínas solúveis que se vinculam a parede celular bacteriana. Outra ação dos flavonóides é de também causar rompimento na membrana plasmática dos microrganismos com consequência lise e morte (16-19).

Apesar dos produtos metabólicos secundários exercerem uma atividade antibacteriana, a maior parte das moléculas apresenta apenas uma pequena ação antimicrobiana e um espectro de ação delimitado. Entretanto quando estes são associados com os antibióticos podem atuar modulando, potencializando ainda mais o efeito esperado do mecanismo de ação. Assim como alterando a resistência bacteriana frente a alguns antibióticos, consequentemente diminuindo a dose necessária da utilização dos antimicrobianos, tendo por fim um resultado efetivo (20).

A combinação entre os antibióticos podem acarretar em diferentes resultados, como o antagonismo que ocorre quando um antimicrobiano diminui a ação de outro. Consequentemente esse efeito atribui-se pelos compostos quelantes encontrados tanto nos antimicrobianos como nos princípios ativos dos extratos, podendo diminuir o efeito de um ou de outro. Relatos sobre antagonismo já foram descritos entre a associação de antibióticos e com produtos de origem naturais (21-23). Este efeito requer atenção, tendo em vista que o uso empírico de plantas medicinais correlacionado com o antibiótico eterapia pode causar uma interferência na eficácia do medicamento (24).

A atividade antibacteriana dos extratos aquoso das espécies A. sativum, A. fistulosum e A. cepa, frente a cinco cepas bacterianas de relevância na indústria alimentícia, dentre os resultados a A. cepa foi a que mais apresentou atividade antimicrobiana sobre as cepas E. coli, Salmonella spp., e Bacillus cereus. Resultados similares foram observados neste trabalho frente às cepas E. coli multirresistente em associação com os aminoglicosideos, amicacina e gentamicina (25).

Estudos relacionados com atividade antibacteriana com plantas medicinais e o sinergismo com fármacos vêm tornando-se cada vez mais frenquente. Já que esta associação pode servir de auxilio como uma nova estratégia para tratamento de quadros de infecções. Essa combinação pode ser feita em casos em que o antibiótico sozinho não apresenta uma boa eficácia sobre determinada linhagem bacteriana (26). Trabalhos sobre a combinação de produtos naturais com as drogas de escolha muitas vezes apresentam resultados gratificantes (27). Como foi observado o efeito sinérgico da combinação dos antibióticos cefalexina e norfloxacina com o extrato da goiabeira sobre as cepas de S. aureus proveniente de origem humana e bovina (28).

Muitas pesquisas ratificam que óleos essenciais assim como extratos podem atuar alterando a atividade antibacteriana, consequentemente essa modificação acarreta na diminuição da concentração necessária para a inibição do crescimento do microrganismo. Trabalhos com Costus arabicus, Croton campetris A., Ocimum gratissimum L., Cordia verbenaceae d.c., comprovam o que foi descrito a cima. Essa aptidão se dar pelo fato dos compostos naturais atuarem modificando a ação dos antimicrobianos, fato este que é comprovado nas pesquisas que correlacionam extratos de plantas com as drogas sintéticas; essa associação pode acarretar tanto na inibição da bomba de efluxo, revertendo à resistência bacteriana, assim como atuando na modificação da permeabilidade da membrana celular, facilitando a entrada do fitoterápico (22, 24, 29, 30).

Associação dos extratos de plantas com as drogas sintéticas podem atuar afetando apenas um único alvo, assim como vários outros alvos no microrganismo. Portanto a combinação dos diferentes compostos terapêuticos pode agir contribuindo de uma forma sinérgica agonista (31).

Conclusão

Através deste estudo foi demonstrado que o extrato hexânico e metanólico das folhas frescas da A. cepa apresenta atividade antibacteriana e moduladora de aminoglicosídeos, comprovando o uso empírico desta espécie, na medicina popular. Além disso, foram determinados os compostos Leucoantocianidas, Catequinas, Flavonas, Antocianinas, Flavonóides, Flavonóis, Flavanonóis, Antocianidinas, Flavanonas, Xantonas, Flavonóis, Fenóis e Taninos na análise fitoquímica, servindo como base para o desenvolvimento de novos experimentos que poderão verificar mais especificamente quais metabólitos em associação estão atuando em ação sinérgica ou antagônica.

Referências

1. Bagatini DM, Silva FCA, Tedesco BS. Uso do sistema teste de Allium cepa como bioindicador de genotoxicidade de infusões de plantas medicinais. Rev Bras Farmacogn. 2007;17(3):444-7.         [ Links ]

2. Costa CGF, Nunes PCF. Mapeamento etnofarmacológico e etnobotânico de espécies de cerrado, na microrregião de Patos de Minas. Rev Int. 2010;7(2):93-111.         [ Links ]

3. Kieny JM, Park YH. Novel multiplex PCR for the detection of the Staphylococcus aureussuperantigen and its application to raw meat isolates in Korea. Int J Food Microbiol. 2012;117(1):99-105.         [ Links ]

4. Morais MG, Costa GAF, Oliveira GT, Alves LF, Ferreira JMS, Lima LARS. Avaliação da atividade antibacteriana do extrato etanólico e das frações obtidas do fruto maduro de Solanumsp. Frente à bactéria gram positiva meticilina-resistente Staphylococcus aureus (MRSA). Rev. BBR. 2013;2(2):114-6.         [ Links ]

5. Trigo TES. Infecção do trato urinário e resistência aos antimicrobianos. [Dissertação requisito mestre]. [Aveiro]: Universidade de Aveiro, 2012.         [ Links ]

6. Garvil PM, Rosa AAG, Silva BR, Silveira PA. Ação Antimicrobiana do óleo de Melaleuca (Melaleucaalternifolia). Revista E-RAC. 2013;3(1):170-5.         [ Links ]

7. Santos CJ, Filho CDC, Barros FT, Guimarães GA. Atividade antimicrobiana in vitro dos óleos essenciais de orégano, alho, cravo e limão sobre bactérias patogênicas isoladas de Vôgole. Ciências Agrarias. 2011;32(4):1557-64.         [ Links ]

8. Almeida A, Suyenaga ES. Pharmacological effect of garlic (Allium sativumL.) and onion (Allium cepaL.) on the cardiovascular system: literature review. Nutrire Rev Soc Bras Aliment Nutr. 2009;34(1):185-97.         [ Links ]

9. Brasileiro BG, PizzioloVR, Raslan DS, Jamal CM. Antimicrobial and cytotoxic activities screening of some Brazilian medicinal plantsused in Governador Valadares district.Rev. Bras Cienc Farm.2006;42(2):195-202.         [ Links ]

10. Javadpour MM, Juban MM, Lo WC, Bishop SM, Alberty JB, Cowell SM, et al. De novo antimicrobial peptides with low mammalian cell toxicity. J Med Chem.n1996;39(16):3107-13.         [ Links ]

11. Coutinho MDH, Costa JGM, Lima EO, Falcão SVS, Siqueira JRJP. Herbal the rapy associated with antibiotic therapy: potentiation of the antibiotic activity against methicillin - resistant Staphylococcus aureus by Turnera ulmifolia L. BMC Complementary and Alternative Medicine. 2009;9(13):113-53.         [ Links ]

12. Matos FJA. Introdução à Fitoquímica Experimental. 2.º Ed. Fortaleza: Universidade Federal do Ceará; 1997.         [ Links ]

13. Dourado RS. Isolamento de compostos secundários em extratos de caules e folhas de Hypericum cordatum (Vell. Conc.) N. Robson (Clusiaceae). São Paulo: Instituto de Botânica da Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo; 2006.         [ Links ]

14. Berg JMT, Lubert J. Bioquímica, 6.º Ed. Río de Janeiro: Guanabara Koogan; 2008.         [ Links ]

15. Kumari K, Augusti K. Lipid lowering effect of S- methyl cysteine sulfoxide from Allium cepa Linn in high cholesterol diet fed rats. J Ethnopharmacol. 2007;109(3):367-71.         [ Links ]

16. Barnes J, Anderson LA, Phillipson JD. St John's worth (Hyperium perforatum L.): a review of chemistry, pharmacology and chemical properties. Pharmacology & Pharmacy. 2001;53(5):583-600.         [ Links ]

17. Tsuchiya H, Sato M, Miyazaki T, Fujiwara S, Tannigaki S, Ohyama M, et al. Comparative study on the antibacterial Activity of phytochemical flavanones against methiciliin-resistant Staphylococcus aureus. J Ethnopharmacol .1996;50(1):27-34.         [ Links ]

18. Trueba GP. Los flavonoides: antioxidants o proxidantes. Rev Cubana Invest Bioméd. 2003;22(1):112-20.         [ Links ]

19. Ho KY, Tsai CC, Huang JS, Chen CP, Lin TC, Lin CC. Antimicrobial activity of tannin components from Vaccinium vitis-idaea L. J Pharm Pharmacol. 2001;53(2):187-91.         [ Links ]

20. Simões M, Bennett RN, Rosa EAS. Understanding antimicrobial activities of phytochemicals against multidrug resistant bacteria and biofilms. Nat Prod Rep. 2009;26(6):746-57.         [ Links ]

21. Ferreira FS, Brito SV, Costa JGM, Alves RRN, Coutinho HDM, Almeida WO. Is the body fat of lizard Tupinambis merianae effective against bacterial infections. J Ethnopharmacol. 2009;126(2):233-7.         [ Links ]

22. Matias FFE, Santos AK, Almeida ST, Costa MGJ, Coutinho MDH. Atividade antibacteriana In vitro de Croton campestres A., Ocimum gratissimum L. E Cordia verbenácea DC. Rev Bras Biociênc. 2010;8(3):294-8.         [ Links ]

23. Veras HNH, Santos IJM, Santos ACB, Fernandes CN, Matias EFF, Leite GO et al. Comparative evaluation of antibiotic and antibiotic modifying activity of quercetin and isoquercetin in vitro. Current Topics in Nutraceutical Research. 2011;9(1/2):25-30.         [ Links ]

24. Coutinho MDH, Silva I, Freitas AM, Gondim LFNC, Andrade CJ. Análise físico-química e avaliação antimicrobiana do fruto cambuí Myrciamultiflora. Revista Biol Farm. 2013;9(1):96-103.         [ Links ]

25. Herrera AFC, Garcia RRO. Evaluación de la inhibición del crecimiento de cinco cepas bacterianas patógenas por extracto acuosos de: Allium sativum, Allium fistulosum y Allium cepa: estudio preliminar in vitro. Revista Bistua. 2007;5(2):68-79.         [ Links ]

26. Betoni JEC, Mantovani RP, Barbosa LN, Distasi LC, Fernandes JA. Synergism between plant extract and antimicrobial drugs used on Staphylococcus aureus diseases. Revista Memórias Instituto Oswaldo Cruz. 2006;110(4):387-90.         [ Links ]

27. Kumar AS, Venkateshwaran K, Vanith J, Saravanan VS, Ganesh M, Vasudevan M, et al. Synergistic activity of methanolic extract of Thespesiapopulnea (Malvaceae) flowers with oxytetracycline Bangladesh.J Ethnopharmacol. 2009;4(28):13-6.         [ Links ]

28. Maia RR, Pereira SVM, Alburquerque LCA, Pereira FP, Costa MRM. Estudos do Efeito Antimicrobiano do Extrato da Goiabeira (Psidium guajava LINN) sobre Staphylococcus aureus Multirresistente. Rev. ACSA. 2009;5(1):36-40.         [ Links ]

29. Tintino RS, Guedes MMG, Cunha BAF, Santos AKK, Matias FFE, Braga MBFM, et al. Avaliação in vitro da Atividade Antimicrobiana e Moduladora Dos Extratos Metanólico e Hexânico De Bulbo Costus arabicus. Biosci. J. 2013;29(3):732-8.         [ Links ]

30. Helander IM, Alakom IHL, Latva KK, Mattila ST, Pol I, Smid EJ, et al. Characterization of the Action of Selected Essential Oil Components of Gram-Negative Bacteria. J. Agric. Food Chem. 1998;46(9):3590-95.         [ Links ]

31. Wagner H, Ulrich GM. Synergy research: approaching a new gener-ation of phytopharmaceuticals. Phytomedicine. 2009;16(2-3):97-10.         [ Links ]