Determinación de los efectos antidiabético, antihipertensivo y toxicológico de Eryngium heterophyllum

RESUMEN Desde la antigüedad se ha mencionado el uso de las plantas medicinales para el tratamiento de distintas enfermedades, es por ello que la obtención de metabolitos secundarios bioactivos a partir de extractos herbolarios ha dado paso al descubrimiento de novedosas entidades químicas con potencial uso en la terapéutica de diferentes enfermedades. En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo determinar el potencial efecto antidiabético y antihipertensivo, así como determinar la seguridad en su uso (toxicología) de los extractos orgánicos obtenidos de Eryngium heterophyllum, planta muy conocida empíricamente y usada en medicina tradicional debido a que se le atribuyen diversos usos, entre los que destacan, propiedades terapéuticas en el tratamiento de la diabetes, hipertensión arterial (HTA), artritis, disminución de colesterol y triglicéridos en sangre, venas y arterias, cálculos biliares y renales, la arterosclerosis y otras enfermedades crónico-degenerativas (Estrada., 2012). Inicialmente se realizó la obtención de los extractos orgánicos (Hexánico, Diclorometánico y Metanólico) de Eryngium heterophyllum a partir de los cuales se realizaron todos los ensayos posteriores. Se evaluó ex vivo cada uno de los extractos, con el objetivo de determinar su efecto vasorrelajante en anillos de aorta de rata, resultando el extracto hexánico el más activo de los evaluados (~ 86.21 % de relajación, CE50 μg/mL337.05 ± 6.00 μg/mL). Debido a los resultados obtenidos del primer ensayo, se procedió a determinar el efecto vasorrelajante del extracto hexánico (EHeEh) en anillos de aorta aislada de rata en presencia (86.21 ±6.68 % CE50 337.05 ± 6.00 μg/mL) y ausencia de endotelio (69.78 ± 3.88 % CE50 329.11 ± 2.35 μg/mL) pre-contraídos con noradrenalina (NA) [0.1 μM], en dicho ensayo pudimos determinar que el efecto del EHeEh es independiente de la presencia de endotelio. Con base en los resultados obtenidos del extracto referido y para finalizar la parte ex vivo, se seleccionó el EHeEh para determinar su mecanismo de acción, los resultados obtenidos mostraron que el EHeEh induce una relajación en anillos de aorta aislada de rata a través de una posible vía de señalización independiente de endotelio por medio del bloqueo de los canales de Ca2+. Así mismo, se evaluó in vivo el extracto hexánico debido al efecto determinado previamente en los ensayos in vitro, por lo que se llevó a cabo un ensayo antihipertensivo agudo en ratas macho de la cepa SHR espontáneamente hipertensas, las cuales fueron administradas por vía intragastrica (i.g) y se monitorearon los registros de diferentes horas post-administración de la presión arterial sistólica (PSIS), diastólica (PDIA) y frecuencia cardiaca (FC), resultados que mostraron una disminución significativa (p<0.001) de la PDIA obteniendo un efecto sostenido hasta la séptima hora. Por otro lado, se determinó el potencial efecto antihiperglicémico de los extractos orgánicos de Eryngium heterophyllum mediante curvas de tolerancia a la glucosa (CTG) en ratas Wistar normoglucémicas a una dosis de 100 mg/kg con la finalidad de evaluar el comportamiento metabólico y la absorción de la glucosa. Los resultados obtenidos mostraron que los extractos orgánicos de Eryngium heterophyllum disminuían el pico hiperglucémico, siendo el EHeEh el extracto con un mayor efecto estadísticamente significativo respecto al control a los tiempos 0,5, 1 y 3 h. post administración vía oral. De esta manera se seleccionó al EHeEh para el ensayo antidiabético agudo y subagudo en un modelo DENID generado por la administración de Nicotidamda (ND) y estreptozotocina (STZ). Los resultados obtenidos el ensayo antidiabético agudo mostraron que el EHeEh fue capaz de mantener los niveles plasmáticos de glucosa a la baja comparados con el grupo control del vehículo (tween 80 al 10%) y el grupo control positivo administrado con glibenclamida (10 mg/kg). Dicho efecto se mantuvo así durante todo el estudio, mostrando una clara disminución respecto al tiempo de manera significativa. Adicionalmente, en el ensayo de toxicidad aguda del EHeEh no hubo muertes registradas ni cambios conductuales aparentes en las concentraciones evaluadas (5, 50, 300 y 2000 mg/kg/) de acuerdo a lo establecido por la OCDE. Finalmente, se evaluó la toxicidad a largo plazo mediante un ensayo subcrónico (28 días), el cual no mostró toxicidad aparente a una dosis de 100 mg/kg en ratones de la cepa CD1. No se determinó diferencia significativa en la cuantificación de transaminasas evaluadas (Aspartato Amino Trasnferasa y Alanino Aminotrasnferasa), y de igual forma se comprobó la seguridad del extracto al evaluarlo histopatológicamente en diferentes tejidos involucrados en el metabolismo de las sustancias y que son vitales para el organismo (corazón, hígado, riñón y pulmón). En conclusión, el extracto hexánico de Eryngium heterophyllum (EHeEh) fue el extracto más eficaz y potente al inducir una relajación significativa dependiente de la concentración e independiente de endotelio en los ensayos ex vivo, así como un posible mecanismo mediado por un bloqueo de canales de calcio, al cual se le atribuye el efecto en la disminución es la presión arterial diastólica del ensayo antihipertensivo agudo en ratas de la cepa SHR administradas a una sola dosis (312 mg/Kg) con el EHeEh. Mientras que en la parte antidiabética, el EHeEh mostró efectos antihiperglcémicos y antidiabéticos significativos en los modelos animales empleados, sugiriendo la participación de un posible mecanismo insulinosensibilizador. Por otra parte, el EHeEh no mostró toxicidad aparente con base a los estudios toxicológicos realizados.

ABSTRACT Since ancient times, it was mentioned the use of medicinal plants for the treatment of different diseases, being one of most important source for the discovery of new bioactive secondary metabolites as novel chemical entities with potential uses in the treatment of different diseases. In this context, the objective of this study is to determine the antidiabetic and antihypertensive effects, as well as to determine the safety in its use (toxicology) of the organic extracts obtained from Eryngium heterophyllum, a plant well known used empirically in traditional medicine for the treatment of Diabetes, Arterial hypertension, arthritis, decreased cholesterol and triglycerides in blood, veins and arteries, gallstones and kidney stones, atherosclerosis and other chronic degenerative diseases (Estrada., 2012). The organic extracts (Hexanic, Dichloromethanic and Metanolic) of Eryngium heterophyllum were obtained initially, from which all subsequent trials were carried out. Each of the extracts was evaluated ex vivo, with the aim of determining its vasorelaxant effect on rat aorta rings, being the hexanic extract the most active of those evaluated (Emax= 86.21 % relaxation, EC50 μg/mL337.05 ± 6.00 μg/mL). Due to the results obtained from the first study, the vasorelaxant effect of the hexanic extract (EHeEh) was determined on isolated aorta rat rings in the presence (Emax= 86.21 ±6.68 % EC50 337.05 ± 6.00 μg/mL) and absence of endothelium (Emax= 69.78 ± 3.88 % EC50 329.11 ± 2.35 μg/mL) pre-contracted with noradrenaline (NA) [0.1 μM], in this experiment we determined that the effect of EHeEh was endothelium independent. Based on relaxant effect obtained from the extract assayed, the EHeEh was selected to determine its mechanism of action. Results indicate that EHeEh induces its relaxation through a possible signaling pathway independent of vascular endothelium by Ca2+ channels blockade. In vivo antihypertensive effect of the hexanic extract was determined due to the effect previously showed, and therefore an acute antihypertensive assay was performed in male SHR strain. These were administered intravagastric (i.g) and records of different post-administration hours of systolic (PSIS), diastolic (PDIA) and heart rate (HR) were monitored, showing a significant diastolic pressure decrease. On the other hand, the potential antihyperglycemic effect of organic extracts of Eryngium heterophyllum was assayed by glucose tolerance curves (GTC) in normoglycemic Wistar rats at a dose of 100 mg/kg in order to evaluate the metabolic behavior and glucose absorption. Results showed that the organic extracts of Eryngium heterophyllum decreased the hyperglycemic peak, being EHeEh the extract with a greater statistical effect regarding control at time 0,5, 1 and 3 post-oral administration. Thus, EHeEh was selected for the acute and subacute antidiabetic studies in a non-insulin diabetic mice model (NIDMM) generated by the administration of Nicotinamide (ND) and streptozotocin (STZ). The acute antidiabetic trials showed that EHeEh was able to maintain plasma glucose levels down compared with the control (tween 80 at 10%) and positive control (glibenclamide, 10 mg/kg). The antidiabetic effect remains through the entire experiment. In addition, there were no recorded deaths or apparent behavioral changes in the concentrations evaluated (5, 50, 300 and 2000 mg/kg/) as established by the OECD in the acute toxicity test for EHeEh. Finally, long-term toxicity was evaluated by a subchronic assay (28 days), which showed no apparent toxicity at a dose of 100 mg/kg in mice of the CD1 strain. No significant difference was determined in the quantification of evaluated transaminases ( aspartate amino transnferase and alanine aminotrasnferase), and the safety of the extract was also verified by histopathologically evaluating different tissues involved in the metabolism of substances (heart, liver, kidney and lung). In conclusion, the hexane extract of Eryngium heterophyllum (EHeEh) was the most effective and potent extract in inducing significant concentration-dependent and endothelium-independent relaxation in in in vitro assays, as well as a possible mechanism mediated by a calcium channel block to which the effect on the decrease is attributed is the diastolic blood pressure of the acute antihypertensive trial in rats of the SHR strain administered at a single dose (312 mg/kg) with EHeEh. Whereas in the antidiabetic part, EHeEh showed significant antihyperglycemic and antidiabetic effects in the animal models used, suggesting the participation of a possible insulin-sensitizing mechanism. Furthermore, EHeEh showed no apparent toxicity based on toxicological studies.