Composición y actividad biológica de los extractos de Ulomoides
Dermestoides (Tenebrionidae) procesados bajo diferentes condiciones
en Cumaná, estado Sucre
Shailili Moreno Morales
1*
, Oscar Crescente
1
, Beatriz Herrera Malaver
2
, José Vicente
Hernández
2
, Marielva Muñoz
3
y María José Oliveros
4
(Recibido: julio 23, Aceptado: octubre 29, 2019)
1
Lab. 310, Departamento de Química, Núcleo de Sucre, Universidad de Oriente, Venezuela.
2
Laboratorio de Ecología Química. Universidad Simón Bolívar, Venezuela.
3
Faces-Administración de Empresas, Universidad Nororiental Gran Mariscal de Ayacucho,
Cumaná, Estado Sucre, Venezuela.
4
Facultad de Odontología, Universidad Gran Mariscal de Ayacucho, Barcelona, Estado
Anzoátegui, Venezuela.
*Autor de correspondencia: shaililiko@yahoo.com
Resumen
Ulomoides dermestoides (Coleoptera: Tenebrionidae) (Fairm), conocidos como
“gorgojos chinos”, han sido usados con éxito como medicina en terapias no
convencionales. Los metabolitos de U. dermestoides fueron extraídos tanto a partir de
grupos de individuos vivos (UD1 hexano, acetona e isopropanol), como de individuos
previamente refrigerados por 72h (UD2 hexano, diclorometano, acetona y metanol). La
composición de estos extractos fue determinada mediante Cromatografia de Gases-
Espectrometría de Masas (CG-EM). El análisis químico preliminar mostró ausencia de
saponinas en todos los extractos y presencia de esteroles y triterpenos en el extracto
hexánico de ambas muestras. La prueba de alcaloides resultó positiva para UD2
diclorometano, acetona y metanol, y la de polifenoles para UD1 en isopropanol y UD2
acetona. También, resultaron positivas la prueba para flavonoides en UD1 isopropílico y
UD2 hexánico, cumarinas en todos los extractos UD2 y glicósidos cianogénicos en UD2
acetona. Los extractos alcohólicos resultaron inactivos en el ensayo de letalidad contra
Artemia salina; y ninguno mostró actividad antifúngica, mientras que UD1 isopropílico
mostró un efecto bacteriostático contra Klebsiella neumoneae. Los extractos de UD2
tienen un amplio espectro de acción antibacteriana, pues mostraron actividad frente a K.
neumoneae y Staphylococcus aureus. Dodecano es el componente mayoritario de UD1
hexano y para el UD2 hexano fue 1-pentadeceno, 1-cloroheptacosano, octacosano y
colestan-3-ol. En los otros extractos los componentes mayoritarios fueron 9,17 (Z)-
octadecadienal (UD1 y UD2 en acetona), heptadecano y colestan-5-en-3-ol (UD2 en
diclorometano). El análisis de FT-IR de los extractos confirmó grupos funcionales de los
compuestos identificados, posibles responsables de la actividad biológica observada.
Palabras claves: Gorgojos chinos, metabolitos de insectos, Ulomoides dermestoides.
Composition and Biological activity of extracts from Ulomoides
dermestoides (Tenebrionidae) processed under different conditions in
Cumana, Sucre State.
Abstract
Ulomoides dermestoides (Coleoptera: Tenebrionidae) (Fairm) known as chinese bettles,
are used as a medicine in no-conventional therapies. The metabolites of U. dermestoides
were extracted from two groups; live individuals (UD1 hexane, acetone and isopropanol)
and individuals previously cooled at 4C for 72h (UD2 hexane, dichloromethane, acetone
and methanol). The composition of these extracts was determined by Gas
Chromatography – Mass Spectrometry (GC-MS). The preliminary chemical analysis
shown not presence of saponins in the extracts. In hexanoic extracts were observed sterols
and triterpenes. The alkaloids were confirmed in extracts of UD2 prepared with
dichloromethane, acetone and methanol. For other hand, polyphenols were observed in
UD1 isopropanol and UD2 acetone extracts. Flavonoids were present in UD1 isopropanol
extract and hexanoic UD2 extracts. In all UD2 extracts were observed coumarins and in
UD2 acetone extract were detected cyanogenic glycosides. The hexanoic extracts were
inactive in the bioassays with Artemia salina; and none of them show antifungal activity.
However, UD1 isopropanol extract shown bacteriostatic effect against Klebsiella
neumoneae. The UD2 extracts have a wide antibacterial action. They demonstrated
activity against K. neumoneae and Staphylococcus aureus. Dodecane is the majority
compound in UD1 hexane extract and for UD2 hexane extract were 1-pentadecene, 1-
cloroheptacosane, octacosane and cholestan-3-ol. The principal constituents of the other
extracts were 9,17 (Z)-octadecadienal (UD1 and UD2 in acetone), heptadecane and
cholestan-5-en-3-ol (UD2 in dichloromethane). FT-IR analysis of the extracts confirmed
functional groups of the identified compounds, which can explain the observed biological
activity.
Keywords: Ulomoides dermestoides. Chinese bettles, insect metabolites
INTRODUCCIÓN
Existen muchas fuentes naturales de sustancias (metabolitos) que no se han explotadas
profundamente; un ejemplo de ello, son los “gorgojos chinos”, también conocidos como
“gorgojos del maíz” o “bichito del amor”, los cuales son utilizados popularmente, para
tratar los síntomas de algunas enfermedades como, el asma, problemas gástricos, cáncer,
entre otras. Ellos se clasifican científicamente como Ulomoides dermestoides (Fairm)
(Coleoptera: tenebrionidae), y son comunes en todas las regiones templadas y tropicales
del mundo (1).
A pesar de que este insecto puede causar graves problemas en las cosechas y
almacenamiento de granos, como el maíz y el maní, también podría ser aprovechable
como una alternativa de alimentación de especies de interés doméstico y exótico (2). De
hecho, la práctica antropoentomofagia (uso de los insectos como recurso alimenticio de
seres humanos) ha sido infravalorada por los escasos estudios que existen hasta ahora, ya
que los insectos comestibles, son un potencial nutritivo, debido a los macro y
micronutrientes que albergan y a su abundancia (3). Una de las principales regiones del
mundo donde los insectos son consumidos es América tropical, ya que estos organismos
proveen una cantidad significativa de calorías y nutrimentos, que están disponibles para
todas las poblaciones (4). El mayor grupo de insectos comestibles, usado como alimento,
son los coleópteros con 468 especies. Los adultos de U. dermestoides se comen como
fortificante energético; este insecto aún es cultivado a nivel familiar como un recurso
nutracéutico, pues es consumido como un fortificante excelente (5).
Por otra parte, en la medicina tradicional de varios países latinoamericanos, se conoce
como “coleoterapia” o “coleopteroterapia” a la ingesta de escarabajos con fines
terapéuticos, para tratar los síntomas de una amplia gama de enfermedades (6, 7). Esta
terapia tan poco convencional exige que los gorgojos (que miden aproximadamente cinco
milímetros) se consuman vivos, sin morderlos, con agua o mezclados con yogur, leche,
miel, helados, gelatina o dentro de cápsulas vacías. La coleopteroterapia es un bien
complementario para la medicina humana, ya que al ingerir coleópteros vivos mejora la
calidad de vida de las personas que padecen diferentes enfermedades (8). En este sentido,
U. dermestoides ha sido ampliamente aplicado, en la medicina folclórica china y
japonesa, para el tratamiento de dolores, asma y otros desórdenes respiratorios. También
ha sido popularmente reportado en varias localidades de Brasil, como elemento efectivo
en el tratamiento del asma y su extracto acuoso (con proteínas concentradas), aplicado
intrapleuralmente en dosis de 12,5 mg/dl, ha demostrado su efectividad como agente
antiinflamatorio en ratas Wistar hembras con pleuritis inducida (7). Esta propiedad,
posiblemente, explica en parte el uso médico tradicional del escarabajo (9, 7).
Análogamente, U. dermestoides fue objeto de estudios, por ser un gorgojo cosmopolita
consumido en Argentina como una alternativa medicinal en el tratamiento del asma, mal
de Parkinson, diabetes, artritis, VIH y especialmente cáncer; razones por las cuales se le
evaluó la citotoxicidad y el daño al ADN provocado por los componentes volátiles
mayoritarios del gorgojo sobre la línea celular A549, correspondiente a un carcinoma
humano epitelial. Los compuestos fueron extraídos con diclorometano e identificados
como 1,4-dimetilbenzoquinona y 1,4-dietilbenzoquinona, mostrando una actividad
citotóxica de 0,26 a 0,34 equiv/ml (10). Otro estudio, sobre la composición química y la
capacidad anti-irritante de extractos de cuerpo entero de U. dermestoides, se determinó
que el extracto metanólico tiene un potencial efecto anti-irritante; en cambio, el extracto
hexánico no mostró actividad anti-irritante (11). Con respecto a la composición química
de U. dermestoides, se identificaron seis compuestos comunes en ambos extractos, del
tipo ácidos grasos y esteroidales; así como compuestos aromáticos, quinonas,
hidrocarburos saturados y alcoholes sólo en el extracto hexánico, mientras que en el
extracto metanólico se identificaron alcoholes y sustancias terpenoidales. Los resultados
de este estudio permitieron concluir que, el efecto anti-irritante de los extractos
metanólicos de U. dermestoides podrían atribuirse a compuestos con actividad anti-
inflamatoria, como el ácido oleico y el limoneno (11).
La relevancia de estos antecedentes sugiere que, los insectos del tipo coleópteros
producen una amplia variedad de metabolitos, los cuales representen sustancias
medicinales y/o precursores de las mismas, y a futuro pueden llegar a tener aplicaciones
médicas importantes; lo cual plantea la necesidad de realizar investigaciones profundas a
estas especies, más aún cuando están siendo cultivadas y consumidas localmente, con
efectividad en tratamientos médicos no convencionales. Por esta razón, se plantea un
estudio orientado a identificar los metabolitos presentes en extractos orgánicos de los
Gorgojos Chinos “Ulomoides dermestoides” (Coleóptera: Tenebrionidae), obtenidos
bajo diferentes condiciones y, determinar la actividad biológica de dichos extractos, con
el fin de detectar una posible aplicación biomédica.
MATERIALES Y MÉTODOS
Colecta e identificación. Los diferentes ejemplares del insecto utilizado fueron
proporcionados por la familia del señor Gustavo Rodríguez, practicante de la
coleoterapia, en agosto de 2013, en Cumaná, estado Sucre. Ulomoides dermestoides
(Fairm) (Coleoptera: tenebronidae) fue identificado por Dr. Franklin Morillo en el
Laboratorio de Entomología del Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA),
estado Miranda, Venezuela. Muestras húmedas del insecto reposan en la Colección de
Insectos del INIA.
Cultivo y obtención de las muestras. Los ejemplares de U. dermestoides fueron
cultivados durante cuatro (4) meses a temperatura ambiente en el Lab. EC-310 del núcleo
de Sucre, de la Universidad de Oriente. Los insectos fueron colocados en un envase de
vidrio limpio y seco, con tapa de tela para permitir la aireación. El sustrato utilizado,
como medio alimenticio y de reproducción, fue una mezcla de afrecho y conchas de
cambur, la cual se renovó cada 48 h. Después del proceso de cultivo y crecimiento, los
individuos de U. dermestoides se separaron manualmente del medio alimenticio y se
dividieron en dos grupos : U. dermestoides 1 y U. dermestoides 2 (UD1 y UD2,
respectivamente) para posteriores análisis. La masa del material utilizado, para cada
muestra, fue cuantificada utilizando una balanza electrónica Citizen de 220g de
capacidad.
Tratamiento de las muestras y obtención de los extractos. La muestra UD1,
constituida por ~15g de individuos vivos, se dividió en tres grupos, de cada tercio se
obtuvo por separado un extracto orgánico diferente: UD1 en hexano, UD1 en acetona y
UD1 en alcohol isopropílico. Los extractos se prepararon colocando los individuos en
contacto con 250 ml del correspondiente solvente. Se realizaron extracciones sucesivas
hasta agotamiento, a temperatura ambiente. Luego se filtraron por gravedad sobre papel
de filtro. El solvente se eliminó en un rotaevaporador Buchi 461 a 35ºC, obteniéndose así
tres extractos crudos de la muestra viva.
La muestra UD2, constituida por ~11g de individuos previamente refrigerados por 72h a
5ºC, fue extraída sucesivamente, a temperatura ambiente y de manera exhaustiva, con n-
hexano, luego se filtró por gravedad sobre papel de filtro. El solvente se eliminó en un
rotaevaporador Buchi 461 a 35ºC, obteniéndose así el extracto UD2 en hexano.
Posteriormente, la muestra resultante fue extraída con diclorometano, y se repitió el
procedimiento hasta la obtención de UD2 en diclorometano. De igual forma, se procesó
la misma muestra para obtener UD2 en acetona y UD2 en metanol, resultando en cuatro
extractos crudos de la muestra previamente refrigerada.
Pruebas químicas preliminares. La evaluación química preliminar se realizó con
reactivos de clasificación en una serie de pruebas químicas cualitativas de coloración o
precipitación. Esto permitió detectar la posible presencia de diversas familias de
metabolitos (alcaloides, antraquinonas, cumarinas, esteroles insaturados y triterpenos
pentacíclicos, fenilpropanoides, flavonoides, glicósidos cianogénicos y cardiotónicos,
metilencetonas, saponinas, taninos y polifenoles, entre otros) de acuerdo a los protocolos
descritos en (12, 13) .
Evaluación de la bioactividad. La actividad biológica se refiere a cualquier efecto que
ejerce la muestra sobre los seres vivos, de modo que se realizarán una serie de ensayos de
letalidad (14, 15), actividad antimicrobiana (16) y antifúngica (17) con la finalidad de
determinar el posible efecto farmacológico que puedan presentar los extractos en estudio.
Identificación. Para realizar la identificación de los compuestos mayoritarios, los
extractos se analizaron en un Cromatógrafo de Gases, marca Agilent, modelo 7890A,
acoplado a un Espectrómetro de Masas (marca Agilent, modelo 5975) de impacto
electrónico (70 eV), operado en modo SCAN (rango de m/z 30 a 500), y fuente de
ionización a 250 ºC. Se inyectó un 1 µl de los extractos en modo splitless con tiempo de
apertura de válvula de 0,60 min, usando helio UAP como gas de arrastre, temperatura del
inyector a 260 ºC. Las corridas realizadas mediante CG-EM se analizaron empleando el
programa Chemstation (Agilent, versión A10.01.1) y se utilizó la librería de espectros
NIST (versión 2008) para la identificación de los constituyentes de los extractos UD1 y
UD2.
Adicionalmente, los extractos fueron analizados en un espectrofotómetro Perkin Elmer
FTIR 16 PC. Los análisis se realizaron como muestra-KBR-aire con 24 barridos de
solución de 2cm
-1
. Las pastillas se compactaron en una prensa a 1,05x109 kg/m2 de
presión, disponible en las instalaciones del Instituto de Investigaciones de Biomedicina y
Ciencias Aplicadas (IIBCA) de la UDO.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La reproducción y el ciclo de vida de U. dermestoides son afectados por los cambios
climáticos, temperatura y alimento entre otros. Por ello, se deben emplear sustratos
adecuados en su crianza y mantenerlos bajo condiciones relativamente constantes de
temperatura y humedad, para lograr su reproducción. Con respecto al tipo de sustrato,
ellos no tienen diferencias significativas sobre sus preferencias de consumo, es decir, son
capaces de atacar gran diversidad de granos, independientemente del tipo de granero que
se use para su almacenamiento (2). Las condiciones de cultivo utilizadas en esta
investigación fueron favorables, ya que la población inicial de individuos totales en el
medio aumentó su masa, pasando de ~5g iniciales hasta ~30g para el final del tiempo de
cultivo, lo cual confirma la versatilidad que tiene este insecto para adaptarse a diferentes
condiciones climáticas y de alimentación.
Posteriormente, se separaron manualmente los individuos de las dos muestras a analizar,
para desarrollar con éxito el proceso de extracción. En general, los porcentajes de
rendimientos en la obtención de los extractos son bajos, menores del 20%, sin embargo
son aceptables dentro del campo de los productos naturales de organismos. Obteniendo
que, para la muestra UD1, el extracto en mayor cantidad es el de acetona, mientras que el
de menor masa es el de alcohol isopropílico (Tabla 1). En cambio, para la muestra UD2,
el extracto obtenido en mayor cantidad es el de metanol, mientras que el de menor masa
es el de diclorometano; lo cual evidencia que el hecho de variar el procesamiento de la
muestra tiene efecto significativo en la cantidad y tipo de metabolitos (polaridad),
segregados por los individuos de cada muestra. De acuerdo con el % rendimiento del
extracto hexánico y acetónico, para ambas muestras, existe una diferencia notable en la
cantidad de metabolitos segregados al solvente de extracción, al ser sometidos a procesos
distintos para la obtención del extracto; cuando se utiliza la muestra viva de individuos
inmediatamente separados del medio de cultivo (UD1), se obtiene mayor masa de estos
extractos, comparada con la obtenida cuando se utiliza la muestra previamente refrigerada
(UD2); esto sugiere que, el “stress” de la extracción directa provoca mayor activación del
metabolismo de los gorgojos y, por lo tanto, mayor segregación de metabolitos. Proceso
similar ocurre cuando estos coleópteros son utilizados en ingesta directa (coleoterapia) y
son sometidos a extracción de la muestra viva por la saliva y los jugos gástricos.
El primer aspecto característico, el color, sugiere que cada extracto tiene entre sus
constituyentes uno, o más, compuestos cuya estructura química posee cromóferos y/o
sistemas de dobles enlaces conjugados que, en general, son los que presentan coloraciones
específicas. El segundo aspecto, la textura, muestra la variabilidad de acuerdo al tipo de
compuestos que se extraen según el solvente utilizado y, el tercer aspecto, el olor, nos
permite inferir que dentro de los compuestos constituyentes de cada extracto, existen
sustancias lipófilas volátiles, que generalmente son de baja masa molar (<300g/mol) y
bajo punto de ebullición, por lo cual escapan de su estado fluido, o incluso sólido, pasando
con cierta facilidad a la fase de vapor y, de acuerdo a sus características estructurales,
impregnan su microambiente con un olor específico; cabe destacar que, los olores de los
extractos hexánicos sugieren la presencia de aldehídos y cetonas alifáticas en UD1 y de
ácidos n-alifáticos en UD2, ya que los grupos funcionales mencionados se pueden asociar
a los olores característicos de almendras y grasas respectivamente (18).
De acuerdo a los resultados de la Tabla 1, ninguno de los extractos contiene saponinas,
taninos, metilencetonas, fenilpropanoides, glicósidos cardiotónicos y antraquinonas
como constituyentes; sin embargo, un resultado negativo no necesariamente implica la
ausencia de este tipo de metabolitos, ya que puede ocurrir que el ensayo no sea lo
suficientemente sensible ante el tipo de estructura presente, o que al estar presentes
cantidades pequeñas del metabolito dentro del extracto, la prueba no los pueda detectar,
es por ello que aún no podemos descartar la presencia de este tipo de compuestos.
Tabla 1. Rendimiento del proceso de obtención, características y análisis químico preliminar de
los extractos de U. dermestoides.
Extracto
UD1
UD2
hexano
i-propanol
hexano
CH
2
Cl
2
acetona
metanol
Rendimiento (% m-m)
7,18
6,06
1,02
0,63
1,46
11,31
Color
amarillo
rosa
pálido
amarillo
vino tinto
marrón
claro
marrón
oscuro
Textura
aceitosa
emulsión
cera
sólido
sólido
sólido
Olor
almendra
penetrante
grasa
penetrante
penetrante
penetrante
Familia de metabolitos
Saponinas
-
-
-
-
-
Taninos
-
-
-
-
-
Polifenoles
-
+
-
-
-
Cumarinas
-
-
+
+
+
Metilcetonas
-
-
-
-
-
Flavonides
-
+
-
-
-
Fenil-propanoides
-
-
-
-
-
Esteroles y triterpenos
+
-
+
+
+
Glucósidos cardiotónicos
-
-
-
-
-
Glucósidos cianogénicos
-
-
-
-
-
Alcaloides
-
-
-
+
+
Antraquinonas
-
-
-
-
-
Sin embargo, se obtuvo resultado positivo para flavonoides en el extracto UD1 en
isopropanol y UD2 en hexano. Este tipo de compuestos son comunes al metabolismo de
las plantas, no obstante se han reportado en otro tipo de organismos. Antiguamente se
consideraba que la síntesis de flavonoides era una actividad exclusiva de las plantas,
actualmente se conoce que microorganismos como Streptomyces griseus codifican una
proteína que tiene gran similitud con la de las plantas. Los modelos microbianos son una
herramienta excelente para la producción de metabolitos secundarios de plantas, pues se
sabe que los microorganismos mimetizan el metabolismo de mamíferos, plantas e
insectos. Además de poseer sistemas enzimáticos parecidos a éstos, catalizan reacciones
similares de importancia en el metabolismo (19). De allí que, los flavonoides
posiblemente presentes en los extractos de U. dermestoides pueden ser propios de su
metabolismo o adquiridos de la fuentes vegetales y/o bacterianas, con las que estaban en
contacto durante su proceso de reproducción y crecimiento.
Análogamente, los polifenoles posiblemente presentes en UD1 en isopropanol y UD2 en
acetona, son metabolitos comunes de las plantas, pero también es sabido que forman parte
de la exocutícula de los insectos, que es una capa gruesa muy compleja, formada por
varios tipos de quitinas, proteínas y polifenoles (20). De igual modo, se evidenció la
posible presencia de Esteroles y triterpenos en ambos extractos hexánicos, así como en el
extracto UD1 acetónico y UD2 diclorometánico. Los Esteroles encuentran en abundancia
en los organismos vivos, sobre todo en animales y en algunas algas rojas. Los hongos y
levaduras contienen esteroles tipo ergosterol, que son precursores de la vitamina D, y por
tanto es necesario ingerirlos en la dieta. Organismos marinos como las estrellas de mar
contienen esteroles muy característicos con insaturaciones, que los diferencian de los
esteroles terrestres de plantas y animales (21). Por otro lado, los triterpenos han sido
estudiados rigurosamente debido en parte a su relación con los esteroides, y se encuentran
ampliamente distribuidos en la naturaleza, tanto en el reino vegetal como en el reino
animal. En las plantas está generalizada su habilidad para biosintetizarlos, pero en el reino
animal el proceso parece ser más complicado y mucho menos conocido. Por ejemplo, los
vertebrados sintetizan esteroides a partir de precursores sencillos, pero los insectos solo
pueden acumularlos a partir de los ingeridos en su alimentación. Hay que tener en cuenta
la asociación con la microflora que generalmente acompaña a los insectos, en cuyo caso,
siendo un régimen no estéril, deben considerarse las contribuciones que hace tal
microflora al metabolismo de los insectos. También en las plantas superiores se han
encontrado unas 30 ecdisonas (fitoecdisonas) y se sospecha que su función es la de
interferir con el metabolismo hormonal de insectos fitófagos (12).
En la Tabla 1 también se puede observar que se obtuvo resultado positivo en la aplicación
de la prueba de glucósidos cianogénicos a UD2 en acetona y en la prueba de cumarinas
para todos los extractos UD2. Ambos tipos de metabolito son más comunes al
metabolismo de plantas que de animales; sin embargo existe una estrecha relación por las
interacciones planta-insecto que pueden llevar sustancias de un organismo a otro. Al igual
que con otros metabolitos secundarios, algunos animales se han adaptado a alimentarse
de plantas que contienen glucósidos cianogénicos y glucosinolatos, sin que les produzca
ningún daño. A pesar de la toxicidad de éstas sustancias, algunos insectos especializados
presentan adaptaciones biológicas similares, llegando a tolerar metabolitos de plantas con
propiedades defensivas, que incluyen furanocumarinas, glucosinolatos y glucósidos
cianogénicos; por ejemplo, la 2,4-dihidroxi-1,4-benzoxazin-3-ona (DIBOA),
correspondiente a una toxina encontrada en maíz, trigo y otras gramíneas expuestas a la
herviboría (22).
A pesar de haber obtenidos mayores porcentajes en masa para los extractos de UD1, con
respecto a los UD2, este análisis químico preliminar mostró mayor variedad de familias
de compuestos en los extractos UD2, obteniendo además un resultado positivo en las
pruebas de cumarinas y alcaloides aplicadas a UD2 en diclorometano, acetona y metanol,
contrario al resultado negativo observado para todos los extractos de UD1. La diversidad
estructural y la variedad en la actividad biológica de los alcaloides, hacen de este grupo,
uno de los más importantes entre las sustancias naturales de interés terapéutico. Un
número de insectos de diferentes especies han desarrollado adaptaciones para secuestrar,
almacenar y utilizar los alcaloides pirrolizidínicos como feromonas y como defensa frente
a predadores ya que estos alcaloides son hepatotóxicos (23). Con base en esto, es posible
que U. dermestoides sintetice alcaloides o que los adquiera a partir del medio en el que
se encontraba.
Actividad biológica de los extractos
El ensayo de letalidad frente a Artemia salina se realizó sólo para los extractos alcohólicos
(UD1 en isopropanol y UD2 en metanol), por su buena solubilidad en el medio del ensayo
y disponibilidad de los materiales empleados. Después de 48 horas de exposición, ningún
nauplio resultó muerto. De allí que, los extractos alcohólicos no presentan efecto contra
A. salina a las concentraciones ensayadas. De igual modo, ninguno de los extractos
mostró actividad antifúngica.
Al evaluar la actividad antibacteriana, se evidenció que los extractos en hexano y acetona
de UD1 (a 50 mg/ml) no inhiben el crecimiento de las bacterias ensayadas. Sin embargo,
el extracto alcohólico mostró un pequeño halo de inhibición bacteriostático contra
Klebsiella neumonae, en cual el crecimiento de la bacteria es inhibido de forma parcial.
Los antibióticos bacteriostáticos limitan el crecimiento de las bacterias al interferir con la
producción de la proteína bacteriana, la replicación del ADN, u otros aspectos del
metabolismo celular bacteriana. Ellos deben trabajar en conjunto con el sistema inmune
para eliminar los microorganismos del cuerpo. Sin embargo, no siempre hay una
distinción precisa entre ellos y los antibióticos bactericidas; altas concentraciones de
algunos agentes bacteriostáticos también son bactericidas, mientras que concentraciones
bajas de algunos agentes bactericidas son bacteriostáticos. (24).
Este efecto resulta interesante, tomado en cuenta que el género Klebsiella agrupa bacterias
patógenas. Los organismos bacterianos del género Klebsiella pueden encabezar un
amplio rango de estados infecciosos, sobre todo neumonía. Entre ellos, cabe destacar los
siguientes: Klebsiella pneumoniae, responsable de infecciones del tracto urinario,
septicemia, e infecciones de tejidos blandos; Klebsiella ozaenae, causante frecuente de
rinitis atrófica; Klebsiella rhinoscleromatis, quien provoca infecciones en vías
respiratorias, causando rhinoescleroma o escleroma. Las especies del género Klebsiella
son fijadoras de nitrógeno y son ubicuas en la naturaleza (25).
En la evaluación de la actividad antibacteriana de los extractos UD2 a 40 mg/ml, se
evidenció que no presentaban ningún efecto sobre las cepas utilizadas y, al contar con
suficiente material, se repitió la evaluación a dos concentraciones más elevadas
Resultando que los extractos de UD2 tienen efecto antibacteriano frente a K. neumonae
y S. aureus. La primera cepa es sensible ante los extractos UD2 en hexano, en acetona y
en isopropanol, mientras que el crecimiento de la segunda es afectado por UD2 en hexano,
en cloroformo y en acetona. El espectro de acción biológica exhibido por los extractos
hexánico y acetónico es de amplio espectro, inhibiendo el crecimiento de una bacteria
Gram (+) y una bacteria Gram (-). Adicionalmente, se puede deducir que la concentración
mínima inhibitoria (CMI) de estos extractos está entre 60 y 80 mg/ml, ya que a
concentraciones menores no se observa ningún efecto sobre el crecimiento de las
bacterias utilizadas.
Esta evidencia indica que UD2 en hexano y en acetona podrían ser una fuente potencial
de metabolitos secundarios útiles para combatir los efectos a la salud, no sólo de K.
neumonae, sino también de S. aureus; la cual es responsable de algunos problemas
cutáneos e infecciones de la piel (26), efectos que, a futuro, podrían ser controlados por
las sustancias antibacterianas sintetizadas por U. dermestoides.
Identificación de los constituyentes mayoritarios
Con el objeto de identificar los grupos funcionales principales, presentes en cada extracto,
y establecer correspondencia entre estos grupos y las familias de metabolitos
evidenciadas previamente, se analizaron los espectros de FT-IR de cada extracto
obtenido, agrupando la información relevante en la Tabla 2.
El espectro de IR de UD1 en hexano presenta dos señales a 2950 y 2900 cm
-1
, asignables
al estiramiento de enlaces C-H sp3 (alcano) y sp2 (alqueno no conjugados), y sus
correspondientes sobretonos a 1490 y a 1200 cm
-1
respectivamente. Además, se observa
una banda de absorción a 1750 cm
-1
, de intensidad fuerte, correspondiente a un grupo
carbonilo (C=O). Estas señales son características de alcanos, alquenos y ácidos grasos,
generalmente presentes en los extractos hexánicos de diversos organismos, ya que son
miscibles en el solvente de extracción por su baja polaridad. Además, en este extracto se
obtuvo resultado positivo para compuestos esteroidales y triterpénicos, cuyas estructuras
generales contienen enlaces C-H sp3 (alcano) y sp2 (alqueno) no conjugados; e incluso
pueden contener el grupo carbonilo (C=O) en sus cadenas sustituyentes.
Tabla 2. Bandas representativas observadas en los IR de los extractos de U. dermestoides.
Extracto
λ (cm
-1
)
Asignable a:
λ (cm
-1
)
Asignable a:
λ (cm
-1
)
Asignable a:
UD1
Hexano
2950
Alcano
2900
Alqueno
1750
C=O
Acetona
2900 y 2850
Alcano y alqueno
3400
Alcohol
1750 y 1650
C=C
i-propanol
2900
Alcano
2850
Alqueno
3400
Alcohol
UD2
Hexano
2920 y 2850
Alcano y alqueno
1480 y 1380
Alcano y alqueno
3400
Alcohol
CH
2
Cl
2
2920 y 2850
Alcano y alqueno
1650
C-N sp2
3335
N-H
Acetona
2920 y 2850
Alcano y alqueno
1475 y 1380
Alcano y alqueno
3400
Alcohol
Metanol
2925 y 2800
Alcano y alqueno
1401 y 1261
Alcano y alqueno
3422 y 1634
N-H y C-N
sp2
De igual forma, el espectro de UD1 en acetona presenta dos señales a 2900 y 2850 cm
-1
,
asignables al estiramiento de enlaces C-H sp3 (alcano) y sp2 (alqueno) no conjugados.
Así como una banda de absorción a 1750 cm
-1
, de baja intensidad, correspondiente a un
grupo alqueno terminal (C=C). Además, se aprecia una señal intensa a 1650 cm
-1
asignable a enlaces dobles conjugados, característicos de anillos aromáticos. Por otra
parte, la señal ancha e intensa alrededor de 3400cm
-1
, podría indicar la presencia de un
grupo NH, pero se descarta con la ausencia de señales intensas C-N sp3 a 1200 cm
-1
, C-
N sp2 a 1660 cm
-1
y/o sp3 a 200cm
-1
, lo cual es lógico si tomamos en cuenta que no se
obtuvo resultado positivo para alcaloides, quienes tienen el grupo NH en su estructura.
Sin embargo, esta misma zona (~3200cm
-1
) corresponde al grupo OH alcohólico y/o
fenólico, confirmando el resultado positivo obtenido para esteroles.
De igual modo, se analizaron los FT-IR correspondientes UD1 en isopropanol y a los
extractos orgánicos de la muestra UD2 de U. dermestoides. Destacando el hecho de que
muestra bandas de absorción similares a los anteriores, pero los extractos UD2 en
diclorometano y en metanol tienen ligeras diferencias, como la disminución de la banda
de grupo hidroxilo, lo cual es lógico tomando en cuenta que este extracto mostró resultado
negativo en las pruebas de polifenoles y de flavonoides; sin embargo esta banda
(~3350cm
-1
) está en la zona de grupos NH, y también se aprecia señales agudas dobles,
de mediana intensidad a ~1640cm
-1
, que podría corresponder a un grupo C-N sp2
asignable a compuestos alcaloidales, ya que este extracto mostró resultado positivo en las
pruebas de alcaloides.
La información obtenida en estos análisis espectroscópicos confirma los resultados
obtenidos en el análisis químico preliminar. Sin embargo, una identificación más
específica, de los compuestos presentes en cada extracto, que podrían ser responsables de
la actividad biológica observada, se obtiene con el análisis espectrométrico detallado a
continuación.
El extracto en hexano de la muestra UD1 es una mezcla de más de 10 componentes
(Figura 1), de los cuales sólo fue identificado el dodecano (C
12
H
26
), ya que al compararlos
con los compuestos reportados en la base de datos NIST, presentó una alta similitud, de
850/1000, correlacionando el espectro de masas de la estructura a identificar y los
espectros de masas de la base de datos. Los demás constituyentes de la mezcla no se
lograron identificar con la base de datos. Este metabolito, constituyente mayoritario del
extracto, es un alcano de cadena larga, correspondiente a un hidrocarburo común en los
productos del metabolismo de las hembras de algunos insectos; de hecho ha sido utilizado
en trampas artificiales para atraer adultos machos del insecto; estas trampas se han
construido utilizando limoneno, dodecano, acetol, decanal, β-cariofileno y ácido
propiónico, ya que son compuestos asociados a la interacción planta-insecto e insecto-
insecto (27).
Figura 1. Cromatograma total de iones de UD1 en hexano.
Estudios previos han reportado la presencia de hidrocarburos saturados en el extracto
hexánico de cuerpo entero de U. dermestoides (11); así como también se encontraron
estructuras de cadena larga ramificadas de 13 a 43 carbonos, siendo los componentes más
abundantes n-pentacosano y 9,11-pentacosadieno, quienes representan el 40 de los
hidrocarburos cuticulares de U. dermestoides (28).
El análisis por CG/EM de los extractos UD1 acetona, UD2 hexano, UD2 diclorometano
y UD2 acetona permitió identificar los compuestos constituyentes mayoritarios,
mostrados en la Tabla 3. Por otra parte, los extractos alcohólicos (UD1 en isopropanol y
UD2 en metanol) no pudieron ser analizados mediante CG/EM por deficiencias técnicas
al momento de su obtención.
La mayoría de los metabolitos identificados son hidrocarburos, representados por alcanos
de cadena larga, alquenos, y dos compuestos con funciones oxigenadas, como el ácido
carboxílico y el aldehído, que son productos comunes del metabolismo de insectos; de
hecho, el ácido n-hexadecanoico corresponde al ácido palmítico (C16) y ya había sido
reportado como metabolito de U dermestoides (11); además, ácidos como el mirístico
(C14) y derivados del ácido linoléico (C19) son comúnmente encontrados en animales
que pueden sintetizarlo, colocando enlaces dobles entre C2 y C6. Adicionalmente, se han
reportado los ácidos palmítico, linoleico y esteárico, junto al metil linoleato, como
compuestos más abundantes en la cutícula de algunos insectos, la cual corresponde a una
parte del esqueleto que tiene función de soporte para los músculos y otras estructuras (29).
Cabe destacar que, dentro de la mezcla de compuestos, el 9,17 (Z) octadecadienal, y el
1,11-dodecadieno son los constituyentes mayoritarios de UD1 en acetona, representando
el 80% de la mezcla de constituyentes del extracto. Este resultado es similar al del estudio
realizado por Villaverde (28), quien identificó 1-trideceno y 1-pentadeceno ocupando casi
el 90% de la mezcla de volátiles; y también encontró entre los componentes más
abundantes n-pentacosano y 9,11-pentacosadieno, representando buena parte de los
hidrocarburos cuticulares de U. dermestoides.
Tabla 3. Constituyentes identificados en los extractos de U. dermestoides.
Compuesto
UD1 acetona
Tiempo de
retención (min)
Área (%)
Similitud (en
base a 1000)
Undecano
5,303
2,4122
850
1-pentadeceno
15,265
54,6392
990
Ácido n-hexadecanoico
26,234
4,2622
970
9,16 (Z)-octadecadienal
29,610
13,7788
950
Heptadecano
31,916
1,3069
910
Pentacosano
35,263
4,1181
950
1,13-tetradecadieno
35,457
1,5826
980
1,11-dodecadieno
35,972
12,2642
920
9-metilnonadecano
38,347
4,1618
950
Hexadecano
41,220
1,4740
940
Compuesto
UD2 hexano
4-etil-5-metilnonano
9,357
2,97
870
1-pentadeceno
19,216
13,05
950
1-cloroheptacosano
39,077
11,45
920
Octacosano
42,167
24,60
950
Colestan-3-ol
48,255
11,51
990
Compuesto
UD2 diclorometano
10-metilnonadecano
39,003
7,42
900
1,13-tetradecadieno
39,707
4,08
890
Heptadecano
42,070
15,61
950
Eicosano
47,575
2,07
930
Colestan-5-en-3-ol
48,210
21,41
990
Colestan-3-ol
48,324
4,65
920
Compuesto
UD2 acetona
1-pentadeceno
15,265
54,64
990
9,16 (Z)-octadecadienal
29,610
13,78
950
1,11-dodecadieno
35,972
12,26
920
Hexadecano
41,2195
1,47
940
De la mezcla compleja correspondiente al UD2 hexano, sólo se logran identificar 5 de los
constituyentes mayoritarios (63,58%). Se puede observar que, además de la ocurrencia
de hidrocarburos saturados y alquenos, también se identifican un hidrocarburo saturado
ramificado de cadena larga y un hidrocarburo clorado; esto resulta interesante ya que es
poco común que estos alcanos ocurran halogenados en el metabolismo de los insectos
(30); de hecho, el heptacosano ya había sido reportado como metabolito de U.
dermestoides (11) pero el hecho de aparecer clorado sugiere nuevamente que proviene de
la interacción con su microambiente, ya que le ecología química ha demostrado que
muchos metabolitos secundarios de las plantas poseen actividad biológica sobre los
insectos y, en la actualidad, es aceptado el papel que estos compuestos, también llamados
aleloquímicos, desempeñan en la interacción planta-insecto (31).
Por otra parte, se identifica también el Colestan-3-ol, estableciendo correspondencia con
el resultado positivo obtenido para esteroles en UD2 diclometano; lo cual es lógico ya
que estas sustancias se encuentran en abundancia en los organismos vivos, sobre todo en
animales y en algunas algas rojas; de hecho el ejemplo más común es el colesterol,
presente también en plantas pero en cantidades trazas.
Cabe destacar que el 1-pentadeceno es de ocurrencia constante en la mayoría de los
extractos, por lo que podría tratarse de un metabolito primario característico de esta
especie. Adicionalmente, identificamos un dialdehído de cadena larga; otros aldehídos
como el decanal son compuestos volátiles asociados a algunas relaciones de interacción
planta-insecto (27).
CONCLUSIONES
El sustrato de afrecho y conchas de cambur es adecuado para la crianza y manutención
de U. dermestoides, logrando una buena reproducción en cuatro meses a temperatura
ambiente. La segregación de metabolitos, por parte de U. dermestoides, varía en cantidad
y tipo de sustancias, según el manejo que reciba la muestra antes del proceso de
extracción. Así, la extracción directa de la muestra viva genera mayor cantidad y
variabilidad de compuestos; algunos de ellos con actividad antibacteriana de amplio
espectro. Este estudio constituye un primer reporte comparativo, que sienta las bases para
el estudio local de los gorgojos del maíz Ulomoides dermestoides.
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