Efecto antibacteriano de dos extractos de Erythroxylum coca frente a Streptococcus mutans y Lactobacillus acidophilus

Artículo de investigación

 

Efecto antibacteriano de dos extractos de Erythroxylum coca frente a Streptococcus mutans y Lactobacillus acidophilus

Antibacterial effect of two extracts of Erythroxylum coca against Streptococcus mutans and Lactobacillus acidophilus

 

Bryan Alexis Cossio-Alva1* https://orcid.org/0000-0003-1568-5324
Eliberto Ruiz-Ramirez1 https://orcid.org/0000-0002-5340-7168
Marco Sánchez-Tito2 https://orcid.org/0000-0001-5886-9372
Miguel Angel Ruiz-Barrueto3 https://orcid.org/0000-0002-3373-4671

 

1Universidad Científica del Sur. Lima, Perú.
2Universidad Privada de Tacna. Tacna, Perú.
3Universidad César Vallejo. Piura, Perú.

*Autor para la correspondencia. Correo electrónico: 100066171@cientifica.edu.pe

 

 

RESUMEN

Introducción: La hoja de Erythroxylum coca, se utiliza tradicionalmente en diversos países por sus bondades farmacológicas.
Objetivo: Comparar el efecto antibacteriano del extracto acuoso y alcohólico de hojas de Erythroxylum coca frente a Streptococcus mutans ATCC®35668™ y Lactobacillus acidophilus ATCC®4356™.
Métodos: Estudio experimental in vitro. Se obtuvo el extracto acuoso y alcohólico de E. coca. La muestra estuvo conformada por 20 placas petri para cada concentración y extracto evaluado. La media de los diámetros de los halos de inhibición, se expresaron en milímetros y se analizaron mediante la prueba de Kruskal-Wallis y el análisis post hoc de Dunn con ajuste de Bonferroni. La comparación de los efectos entre las 24 y 48 horas se realizó mediante el test Wilcoxon con un nivel de significancia del 5 %.
Resultados: La concentración alcohólica de 25 mg/mL fue más efectiva sobre S. mutans, al compararla con los otros grupos (p< 0,05). En el extracto alcohólico se observó diferencias con la concentración de 50 mg/mL a las 24 y 48 horas frente a S. mutans (p< 0,05). Se observaron diferencias significativas al comparar el efecto inhibitorio del extracto acuoso de 75 mg/mL y 50 mg/mL a las 24 y 48 horas frente a L. acidophilus (p< 0,05) y para el extracto alcohólico las diferencias fueron estadísticamente significativas con las concentraciones de 50 mg/mL y 25 mg/mL (p< 0,05).
Conclusión: Existen diferencias en el efecto antibacteriano del extracto acuoso y alcohólico de las hojas de E. coca frente a S. mutans y L. acidophilus.

Palabras clave: antibacterianos; coca; Streptococcus mutans; Lactobacillus acidophillus.

ABSTRACT

Introduction: The Erythroxylum coca leaf is traditionally used in various countries for its pharmacological benefits.
Objective: To compare the antibacterial effect of the aqueous and alcoholic extract of Erythroxylum coca leaves against Streptococcus mutans ATCC®35668™ and Lactobacillus acidophilus ATCC®4356™.
Methods: Experimental in vitro study. The aqueous and alcoholic extract of E. coca was obtained. The sample consisted of 20 petri dishes for each concentration and extract evaluated. The mean diameters of the inhibition halos were expressed in millimeters and analyzed using the Kruskal-Wallis test and Dunn's post hoc analysis with Bonferroni adjustment. The comparison of the effects between 24 and 48 hours was carried out using the Wilcoxon test with a significance level of 5 %.
Results: The alcoholic concentration of 25 mg/mL was more effective on S. mutans, when compared to the other groups (p< 0.05). In the alcoholic extract, differences were observed with the concentration of 50 mg/mL at 24 and 48 hours against S. mutans (p< 0.05). Significant differences were observed when comparing the inhibitory effect of the aqueous extract of 75 mg/mL and 50 mg/mL at 24 and 48 hours against L. acidophilus (p< 0.05) and for the alcoholic extract the differences were statistically significant with concentrations of 50 mg/mL and 25 mg/mL (p< 0.05).
Conclusion: There are differences in the antibacterial effect of the aqueous and alcoholic extract of E. coca leaves against S. mutans and L. acidophilus.

Keywords: anti-bacterial agents; coca; Streptococcus mutans; Lactobacillus acidophilus.

 

 

Recibido: 12/04/2022
Aprobado: 08/07/2022

 

 

INTRODUCCIÓN

La caries dental es considerada la enfermedad bucal más prevalente en el mundo. Según datos globales actuales, aproximadamente 2 400 millones de personas adultas y entre el 60 % y 90 % de los escolares padecen esta enfermedad.(1,2) Estos datos resaltan la relevancia de tomar acciones conjuntas y urgentes entre la comunidad científica y los integrantes del sistema de salud, no solo orientadas al control de la afección sino a promover prácticas preventivas que a mediano y largo plazo disminuyan su alta prevalencia.

La microbiota bucal alberga diversos géneros bacterianos en equilibrio, como los Streptococcus con sus diversas especies, entre las que destacan S. mutans, S. sanguis, S. salivarius, S. sobrinus, S. milleri, entre otros; también se encuentran representantes de los géneros Lactobacillus, Actinomyces y Bifidobacterium, en concomitancia con los Estreptococos, como los responsables de las lesiones cariosas en las superficies dentarias, al propiciar disbiosis en el ecosistema oral.(3,4)

El S. mutans tiene mayor capacidad de formar biopelículas, a diferencia de otros Streptococcus; además, se sabe que junto al Lactobacillus acidophilus y por su metabolismo fermentativo de los carbohidratos provenientes de la dieta, son altos productores de ácido láctico, lo que ocasiona la disminución del pH salival.(5,6) Estudios previos han reportado la presencia de L. acidophilus a nivel superficial y profundo de las lesiones de caries; favorecido principalmente por un polisacárido extracelular producido por Streptococcus, para formar la placa bacteriana.(7) Esta problemática, ha incrementado el interés actual en la búsqueda de nuevas alternativas de tratamientos derivados de productos naturales.

Reportes de la Organización Mundial de la Salud (OMS) establecen que aproximadamente el 80 % de la población mundial utiliza la medicina tradicional y complementaria para dar solución a sus principales problemas de salud. El estudio de derivados vegetales para usos curativos se le conoce como medicina herbolaria y es estudiada para conocer nuevos efectos terapéuticos más eficaces y con menor costo.(8,9,10) De hecho, la hoja de Erythroxylum coca (coca) es una de los recursos que se vienen estudiando para conocer sus diversos recursos fitogenéticos y farmacológicos.

E. coca es una planta utilizada en el Perú desde tiempos remotos. En su composición se han identificado metabolitos primarios tipo lípidos, proteínas, carbohidratos y secundarios, principalmente alcaloides, flavonoides y taninos. Se ha establecido que la cantidad de alcaloides depende de la variedad de E. coca; uno de los más estudiados es la cocaína.(11,12,13) Respecto al potencial antibacteriano de la planta, un estudio precedente ha demostrado que el 5,7-trihidroxi-flavona es el flavonoide más eficaz al inhibir la enzima glucosiltransferasa, determinante en la composición de glucano para la formación de la placa bacteriana oral.(14)

La utilización de los productos de E. coca por la población es principalmente empírica desde hace muchos años, mediante masticación de las hojas, apósito e infusiones. El potencial farmacológico de este vegetal radica en su capacidad analgésica, antibacteriana, antiinflamatoria y anestésica.(15,16) Al respecto, Loyola y otros,(17) evaluaron la actividad antibacteriana del extracto etanólico de Erythroxylum coca Lam y Schinus molle, a concentraciones de 50 % y 75 % frente a S. mutans ATCC 25175; establecieron que en ambos extractos la concentración más alta tuvo mayor eficacia antibacteriana; sin embargo, dicho efecto no superó al de la clorhexidina, utilizada como control.

A pesar del auge de investigaciones en la búsqueda de nuevos fitoterapéuticos, aún existe un vacío del conocimiento respecto al potencial antimicrobiano de la hoja de E. coca sobre microorganismos de interés estomatológico. Al ser la caries dental unas de las enfermedades más prevalentes a nivel mundial, que afecta a todos los grupos etarios sin distinción, existe la necesidad de buscar nuevas alternativas terapéuticas con base en derivados naturales de menor costo, sin efectos colaterales y de fácil acceso para las poblaciones más necesitadas.

La presente investigación tiene como objetivo comparar el efecto antibacteriano del extracto acuoso y alcohólico de hojas secas de E. coca frente a S. mutans ATCC®35668™ y L. acidophilus ATCC®4356™.

 

 

MÉTODOS

Se realizó un estudio de enfoque cuantitativo, experimental in vitro, longitudinal y prospectivo, en el laboratorio de microbiología de la Universidad Científica del Sur, en el periodo comprendido entre el 12 de mayo del 2021 y el 28 de enero del 2022.

La investigación fue evaluada por el Comité Institucional de Ética en Investigación (CIEI) de la Universidad Científica del Sur (Código de registro: 695-2020-POS8).

 La población, estuvo constituida por placas petri sembradas con cepas estandarizadas de S. mutans ATCC®35668™ y L. acidophilus ATCC®4356™, obtenidas de la American Type Culture Collection (ATCC), importadas por la empresa Genlab S.A.C. Para la muestra se tomó como referencia investigaciones previas,(18,19) y estuvo conformada por 20 placas petri por cada concentración y tipo de extracto; resultaron 160 unidades experimentales.(20,21)

Recolección de las hojas e identificación de la planta E. coca

Las hojas de coca para la obtención de los extractos acuoso, alcohólico y su identificación taxonómica, fueron proporcionadas por la Empresa Nacional de la Coca (ENACO S.A), sede Trujillo. La caracterización taxonómica fue corroborada en el Herbarium Truxillense (HUT) de la Universidad Nacional de Trujillo (UNT), con código de registro N°60841.

Obtención y tamizaje fitoquímico de los extractos etanólico y acuoso de E. coca

La obtención de los extractos y su tamizaje fitoquímico fue realizado en el Centro de Control Analítico (CCA) de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (UNMSM). Las hojas fueron secadas en una estufa (Memmert) a 40 oC durante 5 días y trituradas con un molino común. El extracto acuoso de hoja de coca se obtuvo mediante el método de ebullición en agua destilada con 300 g del material vegetal y el extracto etanólico, por el método de maceración en solvente alcohólico 70 ° con la misma cantidad de material. Posterior a la maceración por 7 días, los preparados se filtraron 3 veces con papel filtro (Whatman N° 1). A partir de los extractos acuoso y etanólico secos obtenidos mediante bomba de vacío Vacuubrand® modelo ME 4RNT se prepararon las concentraciones de 25 mg/mL, 50 mg/mL y 75 mg/mL, al momento de la experimentación.

El tamizaje fitoquímico cuantitativo se realizó por espectrofotometría UV-VIS para fenoles, taninos y flavonoides. El análisis y cuantificación de alcaloides totales se obtuvo por el método volumétrico.

Reactivación y estandarización de las cepas de S. mutans ATCC®35668™ y L. acidophilus ATCC®4356™

Los cultivos bacterianos fueron reactivados 24 horas antes de la experimentación en caldo Mueller Hinton (Liofilchem®) y cultivadas en condiciones de aerobiosis a 36,5 oC en incubadora microbiológica ShelLab®.(22,23,24) La estandarización del inóculo de ambas bacterias se realizó por turbidimetría en Espectrofotómetro Thermo Scientific® Genesys 150 y fue equivalente a 1,5x108 UFC/mL.(25)

Evaluación del efecto antibacteriano

El efecto antibacteriano de los extractos fue determinado por el método estandarizado de difusión en disco según el Clinical and Laboratory Standard Institute (CLSI). Para el caso de L. acidophilus ATCC®4356™ la evaluación se realizó en Agar Mueller Hinton (Merck®) mientras que para S. mutans ATCC®35668™ se efectuó en Agar Mitis Salivarius (Liofilchem®). Se utilizó como control positivo para ambos microoganismos a gluconato de clorhexidina al 0,12 %.(22,23,24,25) Las condiciones microbiológicas fueron; incubación en aerobiosis a 36,5 oC durante 24-48 horas en incubadora microbiológica ShelLab®. Los resultados fueron reportados como diámetros de las zonas (halos) de inhibición en milímetros (mm) medidos con un vernier mecánico marca Kamasa®.

La variable dependiente fue el efecto antibacteriano, expresado por el diámetro del halo de inhibición mediante el método de Kirby Bauer. Las variables independientes fueron: el tipo de extracto (acuoso o alcohólico), la concentración del extracto (25 mg/mL, 50 mg/mL o 75 mg/mL), el microorganismo (S. mutans ATCC®35668™ o L. acidophilus ATCC®4356™) y el tiempo (24 o 48 horas).

Análisis estadístico

La caries dental es una de las enfermedades más prevalentes en el mundo, su ocurrencia tiene consecuencias funcionales, psicológicas y sociales nefastas en la población. Se ha establecido, que Streptococcus mutans y Lactobacillus acidophilus participan de manera activa en el inicio y progresión de la lesión de caries. En los últimos años, existe mayor interés en desarrollar nuevas alternativas de tratamientos derivados de productos naturales. Al respecto, Erythroxylum coca (coca) es una planta considerada medicinal debido a la gran cantidad de compuestos bioactivos que presenta y que diversas investigaciones han corroborado su potencial terapéutico.

Las hojas de coca contienen grandes cantidades de alcaloides y tropanos; el contenido total de estos compuestos difiere según su variedad y clima. A ese respecto, los estudios reportan que los niveles más altos del alcaloide de cocaína se obtienen de la especie E. coca novogranatense, entre 0,72 % y 0,77 %, diferente de las variedades Ipadu y boliviana, con valores entre 0,11 % y 0,63 % respectivamente.(11) También contienen mayor cantidad de otros alcaloides, flavonoides, fenoles y taninos, a diferencia de E. coca Lam.(12,13) Investigaciones precedentes(17,20,21,26,27) coinciden con lo determinado en el tamizaje fitoquímico cuantitativo de la presente investigación, en la cual se obtuvo que el extracto acuoso de E. coca contenía 51,5 mg/mL de alcaloides, 124,3 mg/mL de flavonoides, 94 900 µg de ácido gálico/ mL de fenoles totales y 0,0031 mg/mL de taninos.

Respecto al extracto alcohólico de E. coca, este contenía 72,5 mg/mL de alcaloides, 245,9 mg/mL de flavonoides, 152 584 µg de ácido gálico/ mL de fenoles totales y 0,0041 mg/mL de taninos. Estos últimos compuestos son considerados importantes debido a que se les considera responsables del potencial antibacteriano de diversas plantas, incluidas E. coca novogranatense var. Truxillense, a los que se les puede relacionar sus propiedades antibacterianas.

Loyola D y otros,(17) reportan el efecto antibacteriano del extracto etanólico de E. coca Lam en las concentraciones de 50 % y 75 % sobre S. mutans, formando halos de inhibición a las 24 horas de 10,1 ± 0,7 mm y 11,2 ± 0,7 mm, respectivamente; el efecto se incrementa a las 48 horas, con halos inhibitorios de 10,5 ± 0,6 mm y 11,3 ± 0,7 mm en cada concentración. Estos resultados son semejantes a los obtenidos en la presente investigación y los comunicados por Salcedo,(26) en el cual las concentraciones de 50 % y 100 % de E. coca novogranatense var. Truxillense y E. coca var. Coca, presentaron mayor efecto antibacteriano frente a S. mutans. Lo antes mencionado, tiene consistencia debido a que, teóricamente se ha establecido que a mayor cantidad de principios activos, mayor efecto antibacteriano.

Se ha mencionado que la técnica de extracción y el solvente seleccionado, para la obtención de los metabolitos primarios y secundarios, en plantas medicinales, son importantes en la evaluación del efecto terapéutico de un producto vegetal, pues influirían en la captación de la mayor o menor cantidad de los compuestos bioactivos que puede corroborarse mediante el tamizaje fitoquímico cuantitativo. Alvarado y otros,(27) identificaron la actividad antibacteriana del extracto hidroalcohólico de E. coca novogranatense var Truxillense frente a S. mutans y L. acidophilus, en concentraciones de 25 µg/mL y 50 µg/mL. La inhibición reportada sobre S. mutans fue de 8,8 mm y 10,4 mm para ambas concentraciones respectivamente y para L. acidophilus la inhibición fue de 9,8 mm y 10 mm, respectivamente. Estos resultados difieren de los reportados en el presente estudio y podrían deberse al tipo de extracto utilizado (acuoso y alcohólico) y las características botánicas del vegetal.

Luna-Vílchez y otros,(28) evaluaron el potencial antimicrobiano de los extractos; acuoso, ácido y alcohólico de E. coca var coca. Determinaron que solo el extracto alcohólico mostró efectividad antifúngica, pero todos los extractos disminuyeron la velocidad de crecimiento de los hongos estudiados. Al respecto, en la presente investigación se encontró que el extracto alcohólico presentó mayor efecto antibacteriano, en comparación con el extracto acuoso frente a ambas bacterias. Esto se fundamenta en que se ha comunicado que los solventes orgánicos permiten mejor recuperación de compuestos bioactivos presentes en materiales vegetales secos.

A pesar de los resultados prometedores de esta investigación, es importante precisar que al ser un estudio experimental se requieren más investigaciones, para considerar el uso seguro de los extractos de coca por la población de manera directa o incorporada en productos orales dentro de los protocolos de terapia cariogénica.

Existen diferencias en el efecto antibacteriano del extracto acuoso y el extracto alcohólico de hojas de Erythroxylum coca (coca) frente a Streptococcus mutans ATCC®35668™ y Lactobacillus acidophilus ATCC®4356™.

 

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Conflictos de interés

Los autores declaran que no tienen conflicto de intereses.

 

Contribuciones de los autores

Conceptualización: Bryan Alexis Cossio-Alva.
Curación de datos: Marco Sánchez-Tito, Bryan Alexis Cossio-Alva.
Análisis formal: Bryan Alexis Cossio-Alva, Miguel Angel Ruiz-Barrueto, Eliberto Ruiz-Ramirez.
Investigación: Bryan Alexis Cossio-Alva, Eliberto Ruiz-Ramirez, Miguel Angel Ruiz-Barrueto.
Metodología: Miguel Angel Ruiz-Barrueto, Bryan Alexis Cossio-Alva.
Administración del proyecto: Bryan Alexis Cossio-Alva, Eliberto Ruiz-Ramirez.
Recursos: Bryan Alexis Cossio-Alva, Eliberto Ruiz-Ramirez, Miguel Angel Ruiz-Barrueto, Marco Sánchez-Tito.
Supervisión: Eliberto Ruiz-Ramirez.
Validación: Bryan Alexis Cossio-Alva, Miguel Angel Ruiz-Barrueto, Eliberto Ruiz-Ramirez.
Visualización: Bryan Alexis Cossio-Alva, Eliberto Ruiz-Ramirez, Miguel Angel Ruiz-Barrueto, Marco Sánchez-Tito.
Redacción – borrador original: Bryan Alexis Cossio-Alva, Miguel Angel Ruiz-Barrueto, Eliberto Ruiz-Ramirez, Marco Sánchez-Tito.
Redacción: - revisión y edición: Bryan Alexis Cossio-Alva, Miguel Angel Ruiz-Barrueto, Eliberto Ruiz-Ramirez, Marco Sánchez-Tito.

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