COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ACTIVIDADES BIOLÓGICAS DEL GÉNERO
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COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ACTIVIDADES BIOLÓGICAS DEL GÉNERO ZANTHOXYLUM: UNA REVISIÓN HERNANDO GUERRERO DURANGO UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE QUÍMICA MONTERÍA 2020
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COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ACTIVIDADES BIOLÓGICAS DEL GÉNERO
ZANTHOXYLUM: UNA REVISIÓN
HERNANDO GUERRERO DURANGO
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
PROGRAMA DE QUÍMICA
MONTERÍA
2020
COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ACTIVIDADES BIOLÓGICAS DEL GÉNERO
ZANTHOXYLUM: UNA REVISIÓN
Informe final de trabajo en modalidad de monografía como requisito para obtener
el título de Químico
HERNANDO GUERRERO DURANGO
DIRECTOR
ALBERTO ANGULO ORTIZ
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
PROGRAMA DE QUÍMICA
MONTERÍA – COLOMBIA
2020
NOTA DE ACEPTACIÓN
El informe de trabajo de grado en modalidad de monografía titulado “COMPOSICIÓN
QUÍMICA Y ACTIVIDADES BIOLÓGICAS DEL GÉNERO ZANTHOXYLUM:
UNA REVISIÓN” realizado por el estudiante HERNANDO JOSÉ GUERRERO
DURANGO, cumple con los requisitos exigidos por la facultad de Ciencias Básicas
para optar por el título de QUÍMICO y ha sido aprobado.
ALBERTO ANGULO ORTÍZ, M.Sc.
Director
MIGUEL GUZMÁN NAVAS, M.Sc.
Jurado
GILMAR SANTAFÉ PATIÑO, Ph.D.
Jurado
AGRADECIMIENTOS
Principalmente a Dios por darme la vida y la oportunidad de poder haber estudiado
esta carrera y permitirme llevarla a buen término; por darme la sabiduría, por
permitirme vivir esta experiencia de la cual he adquirido muchos conocimientos.
A mi familia, especialmente a mis padres, mis hermanos y mi abuela, que han sido mi
motivo de superación y han servido apoyo en todo mi proceso de formación como
profesional.
A mis compañeros del grupo Fusión, Ángela, Lucas, Thalía, María Angélica, Diany,
Diana, Lina, Alberto, Leandro, Samary, Karen, Vanessa, Manuela, Yargelis y Karina;
les agradezco de forma infinita por ser parte de mi formación profesional, por ser
excelentes compañeros e igualmente mentores y guías en mi formación y también por
las experiencias que compartimos en este tiempo.
Al profesor Alberto Angulo por permitirme la oportunidad de trabajar con él y por
todas las enseñanzas que me brindó en este período.
A los profesores del departamento de Química, por ser excelentes maestros, guías y
apoyo; por todas las enseñanzas y conocimientos que me brindaron y permitieron mi
formación.
A Jose Carlos Pérez por ser una persona incondicional, un gran apoyo en este tiempo,
por ser una excelente persona que me ha permitido crecer durante este tiempo, por
comprenderme y por estar siempre conmigo.
TABLA DE CONTENIDO
1. Resumen .................................................................................................................... 9
2. Abstract ................................................................................................................... 10
3. Planteamiento del problema .................................................................................... 11
4. Justificación ............................................................................................................. 12
5. Objetivos ................................................................................................................. 13
5.1. Objetivo general ............................................................................................... 13
5.2. Objetivos específicos ....................................................................................... 13
6. Metodología ............................................................................................................ 14
7. Marco teórico .......................................................................................................... 15
7.1. Caracterísiticas morfológicas del género ......................................................... 15
7.2. Distribución del género Zanthoxylum en colombia ......................................... 16
8. CAPÍTULO I: Fitoquímica del género Zanthoxylum .............................................. 18
8.1. Alcaloides ........................................................................................................ 21
8.2. Terpenos ........................................................................................................... 30
8.3. Lignanos ........................................................................................................... 32
8.4. Esteroides ......................................................................................................... 35
8.5. Cumarinas ........................................................................................................ 37
8.6. Flavonoides ...................................................................................................... 41
9. CAPÍTULO II: Actividad biológica para el género Zanthoxylum .......................... 45
9.1. Actividad antibacteriana .................................................................................. 47
9.2. Actividad antifúngica ....................................................................................... 50
9.3. Actividad citotóxica ......................................................................................... 52
9.4. Actividad antiparasitaria .................................................................................. 53
9.5. Actividad antioxidante ..................................................................................... 55
9.6. Actividad disuasora de la alimentación ........................................................... 56
9.7. Actividad antiinflamatoria ............................................................................... 57
9.8. Actividad antienzimática ................................................................................. 58
9.9. Otras actividades .............................................................................................. 59
10. CAPÍTULO III: Usos etnobotánicos del género Zanthoxylum ........................... 60
11. Conclusiones ........................................................................................................ 62
12. Referencias bibliográficas ................................................................................... 64
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Distribución geográfica del género Zanthoxylum en Colombia. .................... 16
Figura 2: Presencia de los metabolitos (%) en los diferentes órganos de la planta ....... 19
Figura 3: Formación de los alcaloides benzofenantridínicos ......................................... 22
Figura 4: Principales representantes de los alcaloides benzofenantridínicos. Fagaronina
1; nitidina 2; queleritrina 3; sanguinarina 4 .................................................................... 22
Figura 5: Alcaloides benzofenantridínicos aislados de Zanthoxylum quinduense. 8-
hidroxi-2,3-metilendioxi-9-metoxibenzofenantridina 5; nornitidina 6, norqueleritrina 7,
arnotianamida 8; acetonildihidroqueleritrina 9............................................................... 23
Figura 6: Ruta biosintética de los alcaloides berberínicos ............................................. 24
Figura 7: Alcaloides berberínicos encontrados en Zanthoxylum. Berberina 1;
jarratrozina 2; columbamina 3; palmatina 4 ................................................................... 25
Figura 8: Formación de alcaloides aporfirínicos ............................................................ 26
Figura 9: Alcaloides aporfirínicos encontrados en Zanthoxylum. Liriodenina 1; N -
acetildehidroanonaina 2; N - anonaina 3; Magnoflorina 4 ............................................. 27
Figura 10: Formación de alcaloides bencilisoquinolínicos ............................................ 28
Figura 11: Alcaloides bencilisoquinolínicos de Zanthoxylum. (-)-isotembetarina 1; (-)-
xylopinidina 2 ................................................................................................................. 28
Figura 12: Ruta de formación de alcaloides quinolínicos en Zanthoxylum .................. 29
Figura 13: Alcaloides isoquinolínicos de Zanthoxylum: γ-Fagarina 1; Kokusaginina 2;
Maculina 3; Teclaerverdoornina 4; Acromicina 5; Skimianina 6 .................................. 30
Figura 14: Monoterpenos representativos del género Zanthoxylum: α-Pineno 1; Linalool
2; E β-Ocimeno 3; Mirceno 4; p-cimeno 5; Limoneno 6 ............................................... 31
Figura 15: Sesquiterpenos representativos de Zanthoxylum: β-Elemeno 1; Germacreno
D 2; Biciclogermacreno 3; δ-Cadieno 4; 10α-metoxicadinan-4-en-3-ona 5; 10β-
metoximuurolan-4en-3-ona 6; α-Humuleno 7; Germacrona 8 ....................................... 31
Figura 16: Triterpenos representativos del género Zanthoxylum: β-Amirina 1; Lupeol 2;
Lupenona 3; Betulina 4 .................................................................................................. 32
Figura 17: Lignanos diarilbutirolactónicos encontrados en Zanthoxylum: Hinokinina 1;
Cubebina 2; Metil arctigenina 3; Gadaina 4; Meridinol 5 .............................................. 33
Figura 18: Formación de lignanos furofuránicos ........................................................... 34
Figura 19: Lignanos furofuránicos encontrados en Zanthoxylum: Asarinina 1; Sesamina
2; Eudesmina 3; (+)-Siringaresinol 4; Planispina A 5; Kobusina 6 .............................. 34
Figura 20: Esteroides encontrados en el género Zanthoxylum: β-Sitosterol 1; β-Amirina
2; Friedelina 3; Estigmasterol 4; 22-oxo-24-metilcolest-5-en-3β-ol 5 (Angulo & Cuca,
2002) ............................................................................................................................... 36
Figura 21: Ruta de formación de cumarinas ................................................................... 38
Figura 22: Principales cumarinas simples obtenidas del género Zanthoxylum. Cumarina
1; Isoscopoletina 2; Daftenina-7-metiléter 3; Umbeliferona 4; Escopoletina 5; 6,7-
dimetilesculetina 6; Herniarina 7; 4-metoxicumarina 8; Metilcumatina 9; 6-
metilcumarina 10; Lacirnatina 11 ................................................................................... 39
Figura 23: furocumarinas representativas del género Zanthoxylum. Psoraleno 1;
Xantotoxina 2; Bergapteno 3; isopimpinelina 4; Isobergapteno 5; Imperatonina 6;
Xantotoxol 7 ................................................................................................................... 40
Figura 24: Piranocumarinas representativas de Zanthoxylum. Dipetalina 1;
Alloxanthoxyletina 2; Xanthoxlyyletina 3; Xnatyletina 4; Tetrahidroxantyletina 5;
Braylina 6 ....................................................................................................................... 40
Figura 25: Formación de los flavonoides ....................................................................... 41
Figura 26: Flavonas representativas de Zanthoxylum: Vitexina 1; Isovitexina 2;
Apigenina 3; Diosmina 4 ................................................................................................ 42
Figura 27: Flavonoles encontrados en Zanthoxylum: Kaempferol 1; Hiperina 2;
Quercetina 3; Afzelina 4; Quercitrina 5; Triofolina 6; Quercetina 3-O-β-glucósido 7;
Isorhamnetina 3-O-α-L-ramnósido 8; Rutina 9 .............................................................. 43
Figura 28: Flavanonas representativas de Zanthoxylum: Catequina 1; 5-metoxy-7-
hidroxi flavanona 2; Hesperidina 3; Neohesperidina 4 .................................................. 44
LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Especies de Zanthoxylum encontradas en Colombia.. ...................................... 17
Tabla 2: Principales familias químicas en las especies de Zanthoxylum ....................... 18
Tabla 3: Porcentaje de presencia de metabolitos en distintos órganos ........................... 18
Tabla 4: Presencia de los metabolitos (%) en los diferentes órganos de la planta ........ 19
Tabla 5: Especies de Zanthoxylum y sus actividades biológicas .................................... 47
Tabla 6: Usos etnobotánicos de algunas especies de Zanthoxylum ................................ 60
9
1. RESUMEN
Zanthoxylum es un género de plantas perteneciente a la familia Rutaceae con gran
variedad de compuestos químicos que han sido utilizados por las personas en la
medicina folklórica desde mucho tiempo atrás y ahora, con los avances de la ciencia se
ha podido identificar y clasificar la gran variedad de compuestos químicos presentes en
su hojas, su corteza e incluso en su madera.
Debido a la gama de sustancias útiles presentes en la planta el ser humano ha podido
hacer frente a diferentes enfermedades como diarrea, resfriado, tos, reumatismo,
úlceras, entre otras y con los avances científicos se ha podido hacer ensayos de sus
diferentes actividades biológicas como antimicrobial, antiagregación plaquetaria,
citotóxica y antitumoral; todo esto es gracias a compuestos como lignanos, alcaloides,
flavonoides, cumarinas, terpenos, entre otros.
Con la realización de este trabajo se busca conocer todos aquellos avances y estudios
que se han realizado con respecto a las plantas del género y comprender cuán variada es
la composición de las mismas y la gran utilidad que pueden ofrecer al ser humano.
10
2. ABSTRACT
Zanthoxylum is a genus of plants in the family Rutaceae with a wide variety of chemical
compounds that have been used by people in folk medicine long ago and now, with
advances in science it has been possible to identify and classify the wide variety of
chemical compounds present in its leaves, its bark and even in its wood.
Due to the range of useful substances present in the plant, humans have been able to
cope with different diseases such as diarrhea, cold, cough, rheumatism, ulcers, among
others and with scientific advances it has been possible to test their different biological
activities such as antimicrobial, platelet antiaggregation, cytotoxic and antitumor; all
this is thanks to compounds such as lignans, alkaloids, flavonoids, coumarins, terpenes,
among others.
With the realization of this work we seek to know all those advances and studies that
have been carried out with respect to the plants of the genus and understand how varied
the composition of them is and the great usefulness that they can offer to the human
being.
11
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Las necesidades terapéuticas de algunas enfermedades han abierto campo a nuevos
estudios para el desarrollo de nuevos tratamientos contra los agentes infecciosos
provenientes de distintos medios. Uno de estos campos de estudio y de obtención han
sido las plantas, ya que se sabe que éstas presentan gran capacidad en la síntesis de
metabolitos secundarios.
Además de esto, el desarrollo de resistencia por parte de los agentes infecciosos y la
insuficiencia de los compuestos utilizados actualmente para combatir los mismos hacen
necesario la búsqueda de nuevas sustancias que puedan combatir a éstos.
Teniendo en consideración la inaccesibilidad de síntesis de algunos compuestos para
combatir algunas enfermedades y las tasas de mortalidad (33100 personas fallecidas por
cáncer anualmente según el Instituto Nacional de cancerología; 13 de cada 100 muertes
corresponden a neumonía causada por Staphylococcus pneumoniae, Staphylococcus
aureus según MinSalud; según la Organización Mundial de la Salud, en Colombia la
prevalencia de tensión arterial en adultos fue de 16,9% en hombres y de 21,5% en
mujeres; el VIH/SIDA presentó para 2017 una tasa de mortalidad de 5,63 por cada
100000 personas de acuerdo a las estimaciones realizadas por el Instituto Nacional de
Salud) y resistencia de los organismos patógenos se hace necesario un estudio que
brinde información sobre aquellos recursos que puedan ser accesibles y de los cuales se
puedan obtener distintos metabolitos secundarios que hagan frente a las enfermedades y
resistencias causadas por los agentes infecciosos.
Es por esto que se realiza esta revisión bibliográfica, ya que trata de mostrar la gran
variedad de metabolitos que pueden ser obtenidos de un género de planta que es de fácil
acceso en el departamento; muestra además una recopilación, organización y análisis de
12
distintos trabajos realizados al género Zanthoxylum y los diferentes usos que se le dan,
haciendo mención de sus actividades biológicas, fitoquímica de la planta y usos
etnobotánicos.
4. JUSTIFICACIÓN
Actualmente las plantas son una fuente de nuevos compuestos cuyas moléculas pueden
ser usadas y/o modificadas dando lugar a nuevos medicamentos. Debido a la gran
cantidad de metabolitos que se encuentran presentes en el género Zanthoxylum, éste se
convierte en un objeto interesante de estudio. (Patiño & Cuca, 2007)
Numerosos compuestos químicos han sido aislados de las especies de este género en
todo el mundo. De igual manera, importantes acciones biológicas han sido demostradas
a partir de ellos (Diéguez, Rivas, Prieto-González, Garrido, & Torres, 2004).
Las plantas del género Zanthoxylum son de gran utilidad debido a que presentan gran
variedad de compuestos que ayudan al tratamiento de distintos desórdenes causados por
enfermedades humanas. Por ejemplo, dentro de este tipo de género se pueden destacar
algunos metabolitos como lo son los alcaloides benzofenantridínicos puesto que
presentan gran actividad farmacológica y fisiológica como anticáncer, antiviral,
antileucémica, antifúngica, efectos citotóxicos y cardiovasculares, entre otros. (Patiño &
Cuca, 2004)
Con la realización de la presente revisión bibliográfica se busca realizar una
caracterización general de la potencialidad de este género vegetal, la importancia
quimiotaxonómica, la importancia en medicina tradicional etnobotánica, las distintas
actividades biológicas presentes en el mismo.
13
5. OBJETIVOS
5.1. OBJETIVO GENERAL
Analizar la composición química del género Zanthoxylum y conocer los estudios
realizados a este género.
5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Dar a conocer los diferentes metabolitos presentes en el género Zanthoxylum y los
distintos usos que tienen.
Conocer las utilidades etnobotánicas y biológicas que pueden tener las plantas
pertenecientes a este género.
Analizar las plantas de este género por su gran variedad de compuestos útiles y sus
amplios usos.
Categorizar las distintas especies de Zanthoxylum por la presencia de metabolitos
secundarios, su actividad biológica y sus usos etnobotánicos.
14
6. METODOLOGÍA
Para llevar a cabo la monografía se realiza una recolección del material con el tema de
interés en las últimas dos décadas y posterior revisión del mismo en las diferentes bases
de datos y otros medios digitales, éstos son clasificados de acuerdo con los temas a
tratar en la monografía los cuales son características fisiológicas de las plantas del
género Zanthoxylum, su distribución dentro del país, la composición química del
género, sus actividades biológicas y sus usos etnobotánicos, posteriormente se realiza el
respectivo análisis del material bibliográfico verificando que dé a conocer la
información planteada como objetivo de la monografía para luego hacer la
correspondiente compilación de la información deseada.
15
7. MARCO TEÓRICO
7.1. CARACTERÍSITICAS MORFOLÓGICAS DEL GÉNERO
El género Zanthoxylum se encuentra como arbustos o arbolillo caducifolio de 4-6 m de
altura como máximo, de tallos espinosos y ramillas de color marrón. Hojas opuestas,
paripinnadas, con 3-11 folíolos ovados, opuestos, de 3,7-6,5 cm de longitud, con el
ápice agudo, de color verde fuerte en el haz y más claro en el envés; cuando jóvenes
pubescentes en el envés. Margen diminutamente dentado o entero. Pecíolo diminuto,
casi sésiles (Oggero, Arana, & Reinoso, 2016). Flores verdosas dispuestas en cimas
axilares sésiles que nacen después que las hojas. Carecen de cáliz y tienen 4-5 pétalos.
Fruto en folículo rojizo que se torna negruzco, fragante, elipsoide, de unos 5 mm de
diámetro. Semillas negras, brillantes. (Macías, Cuca, & Jiménez, 2007).
Muchas especies de Zanthoxylum son bien conocidas por su uso etnobotánico para tratar
varias enfermedades, tanto en humanos como en animales. Estudios fitoquímicos
realizados para este género revelaron que los metabolitos predominantemente son
alcaloides (principalmente benzofenantridinas), lignanos, cumarinas, flavonoides,
esteroles y terpenos. (Gonçalves, 2018).
16
7.2. DISTRIBUCIÓN DEL GÉNERO ZANTHOXYLUM EN COLOMBIA
En Colombia se encuentran reportadas hasta el momento 23 especies, repartidas en 23
de los 32 departamentos que conforman el territorio colombiano, siendo uno de los
géneros de mayor distribución en el país. Los Departamentos donde se encuentra el
género Zanthoxylum en Colombia son: Antioquia, Atlántico, Amazonas, Boyacá,
Bolívar, Cauca, Chocó, Caldas, Córdoba, Cundinamarca, Guajira, Huila, Magdalena,
Nariño, Norte de Santander, Putumayo, Quindío, Risaralda, Santander, San Andrés y
Providencia, Tolima, Valle y Vaupés. (Macías, Cuca, & Jiménez, 2007)
Figura 1: Distribución geográfica del género Zanthoxylum en Colombia. Tomado de: (Macías,
Cuca, & Jiménez, 2007)
Gracias a la posición geográfica de Colombia, el país posee una amplia variedad de
especies de Zanthoxylum lo cual hace que el país se ubique como una potencia para
realizar estudios multidisciplinarios que involucren áreas como la fitoquímica y
farmacología (Patiño, Moreno, Sarmiento, & Cuca, 2011).
17
Tabla 1: Especies de Zanthoxylum encontradas en Colombia. Tomado de (Reynel, C. 2015).
Nombre Regiones Biogeográficas Departamentos
Zanthoxylum acuminatum
Andes, Llanura del Caribe,
Pacífico, Valle del
Magdalena
Chocó, La Guajira, Tolima
Zanthoxylum brisasanum Andes Tolima, Valle
Zanthoxylum caribaeum Valle del Cauca
Antioquia, Atlántico,
Bolívar, Cundinamarca,
Norte de Santander, Valle
Zanthoxylum compactum Amazonia, Guayana y
Serranía de La Macarena
Amazonas, Guainía,
Guaviare
Zanthoxylum eliasii Andes, Pacífico Antioquia, Chocó
Zanthoxylum fagara
Andes, Islas Caribeñas,
Orinoquia, Valle del
Magdalena
Antioquia, Arauca,
Boyacá, Cauca,
Cundinamarca, Huila,
Magdalena, Norte de
Santander, Putumayo, San
Andrés, Providencia y
Santa Catalina, Valle
Zanthoxylum formiciferum Andes Antioquia, Valle
Zanthoxylum gentryi Andes Cauca, Valle
Zanthoxylum huberi Andes Putumayo
Zanthoxylum lenticulare Valle del Magdalena Antioquia
Zanthoxylum limoncello Andes Huila
Zanthoxylum martinicense Andes, Valle del Cauca,
Valle del Magdalena
Antioquia, Caldas, Cauca,
La Guajira, Valle
Zanthoxylum
melanostictum Andes
Antioquia, Cundinamarca,
La Guajira
Zanthoxylum mollissimum Llanura del Caribe Atlántico, La Guajira
Zanthoxylum pucro Pacífico Antioquia
Zanthoxylum quinduense Andes
Antioquia, Bolívar,
Boyacá, Cauca,
Cundinamarca, Nariño,
Norte de Santander,
Putumayo, Quindío,
Risaralda, Tolima, Valle
Zanthoxylum rhoifolium
Amazonia, Andes, Llanura
del Caribe, Valle del
Cauca, Valle del
Magdalena
Antioquia, Caquetá,
Córdoba, La Guajira,
Risaralda, Valle
Zanthoxylum riedelianum
Amazonia, Andes,
Pacífico, Sierra Nevada de
Santa Marta
Amazonas, Antioquia,
Cauca, Chocó, Magdalena,
Putumayo, Risaralda, Valle
Zanthoxylum rigidum Andes, Valle del Cauca, Cauca, Cundinamarca,
18
Valle del Magdalena Tolima, Valle
Zanthoxylum schreberi
Llanura del Caribe, Valle
del Cauca, Valle del
Magdalena
Cundinamarca, Magdalena,
Tolima, Valle
Zanthoxylum setulosum Amazonia, Andes, Llanura
del Caribe, Pacífico
Chocó, Córdoba, La
Guajira
Zanthoxylum verrucosum Andes Cauca, Quindío, Valle
Zanthoxylum campicola Andes Antioquia, Santander
8. CAPÍTULO I: FITOQUÍMICA DEL GÉNERO ZANTHOXYLUM
Dentro del género Zanthoxylum se presentan gran variedad de metabolitos secundarios,
siendo los alcaloides los que presentan mayor presencia. (Diéguez, Rivas, Prieto-
González, Garrido, & Torres, 2004)
Tabla 2: Principales familias químicas en las especies de Zanthoxylum. Tomado de: (Diéguez,
Rivas, Prieto-González, Garrido, & Torres, 2004)
Familia Química % de presencia
Alcaloides 89.5
Terpenos 54.7
Lignanos 51.6
Esteroides 42.1
Cumarinas 37.9
Flavonoides 23.2
Se ha podido observar que los niveles de metabolitos varían en función del órgano de la
planta, estableciendo un porcentaje de presencia en las mismas.
Tabla 3: Porcentaje de presencia de metabolitos en distintos órganos. Tomada de (Diéguez,
Rivas, Prieto-González, Garrido, & Torres, 2004)
Órgano vegetal % de mención
Corteza 38.6
Raíz 13.9
Hojas 10.4
Pericarpio 6.9
Madera 4.4
19
Frutos 4.0
Además de esto, es posible conocer el porcentaje de cada metabolito presente en los
distintos órganos diferenciándolos de entre alcaloides, terpenos, cumarinas, flavonoides,
lignanos y esteroides.
Tabla 4: Presencia de los metabolitos (%) en los diferentes órganos de la planta. Tomada de
(Diéguez, Rivas, Prieto-González, Garrido, & Torres, 2004)
Parte útil Metabolitos encontrados
Alcaloides Lignanos Terpenos cumarinas Esteroides Flavonoides
Corteza 41.2 14.9 14.0 9.6 7.8 3.3
Fruto 25.7 5.7 14.3 14.3 5.7 11.4
Raíz 44.9 12.4 11.2 10.1 6.7 1.1
Hojas 36.7 13.3 14.4 1.1 13.3 7.8
Pericarpio 26.7 5.0 20.0 8.3 3.3 1.6
Madera 34.2 5.3 0.0 18.4 15.8 7.9
Figura 2: Presencia de los metabolitos (%) en los diferentes órganos de la planta
Es sabido que los metabolitos secundarios además de no presentar una función definida
en los procesos vitales de las plantas son sintetizados en pequeñas cantidades y no de
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Corteza Fruto Raíz Hojas Pericarpio Madera
Alcaloides
Lignanos
Terpenos
cumarinas
Esteroides
Flavonoides
20
forma generalizada; esta producción puede estar restringida en un género determinado
de plantas, una familia o incluso en algunas especies.
Las diferencias en los porcentajes de presencia y de familias de metabolitos dentro del
género Zanthoxylum se debe a que algunos de estos productos químicos cumplen con
ciertas funciones ecológicas específicas. Algunas de ellas pueden ser pigmentos de
flores y frutos, atrayentes o repelentes de animales, atrayentes de insectos para que
puedan facilitar el proceso de polinización o haciendo que los animales se alimenten de
sus frutos y de esta manera poder dispersar sus semillas. Otros metabolitos cumplen
funciones de protección al suministrales sabores amargos a las plantas y de esta forma
haciéndolas venenosas o indigestas. En adición, los metabolitos pueden participar como
agentes defensivos contra organismos patógenos actuando como pesticidas naturales.
La presencia de los alcaloides en gran proporción dentro de este género de plantas
puede deberse a que sirven como un medio de transporte y almacenamiento de
nitrógeno además, son usados como protectores contra ataques de microorganismos
patógenos y herbívoros. Los lignanos tienen función defensiva dentro de la planta, son
también responsables de las propiedades de durabilidad de la planta, su color, calidad y
textura de la madera.
Los terpenos tienen la función de atraer los insectos para que polinicen las flores de las
plantas también sirven como repelentes de los insectos depredadores, protegiendo a la
planta; se localizan en mayor proporción en las hojas, las flores y los frutos. Las
cumarinas actúan como agentes microbianos e inhibidores de germinación. Se
encuentran también los esteroides o esteroles, que forman parte de la membrana dando
viscosidad y estabilidad a la misma, algunos también poseen funciones defensivas. Se
encuentran también los flavonoides dentro del género Zanthoxylum, este tipo de
21
metabolitos cumple con funciones de defensa y pigmentación, en la planta cumple un
papel importante puesto que ayuda contra los fenómenos de daño oxidativo.
8.1. ALCALOIDES
Los alcaloides son la clase de compuestos químicos de mayor relevancia para el género
Zanthoxylum, pues están presentes en la mayoría de especies y han sido encontrados en
todos los órganos vegetales siendo las cortezas de tronco y raíz en donde son más
abundantes. Los alcaloides generalmente aislados en especies del género son de dos
tipos: isoquinolinícos (benzofenantridínicos, bencilisoquinolínicos, aporfínicos,
protoberberínicos y berberínicos) y quinolínicos.
Dentro de los diferentes tipos de alcaloides presentes los benzofenantridínicos son los
más reportados para el género Zanthoxylum, presentando una importante y variada
actividad biológica entre las que se pueden nombrar actividad antitumoral, antimalárica,
antileucémica, antioxidante, nematocida, anti – VIH, antibacteriana, antimicrobiana y
antifúngica. (Patiño, 2010)
Este tipo de alcaloides tiene su origen en la tirosina, que sufre una serie de reacciones y
condensaciones dando origen a un intermedio de reacción (1-
benciltetrahidroisoquinolina) que por medio de un arreglo espacial puede someterse a
ciclación oxidativa. Se producen modificaciones más complejas que requieren la fisión
oxidativa de un intermedio de tetrahidroprotoberberina (Fish & Waterman, 2014).
22
OHNH2
OH
O
OHNH2
OH
OHO
OH
O
OH
A
D
II III
IV
N
O
OH CH3
CH3
OH
OCH3
2
N6
11
OCH3
OCH3
R
R
2
N6
11
O
R
CH3
R
OCH3
V
VI
VII
R
RN
+
CH3
R
R
R
Figura 3: Formación de los alcaloides benzofenantridínicos
El más simple de estos, la fisión del enlace N-C-6, conduce directamente a los
protopinas. El segundo, la fisión que implica el enlace N-C-2, seguido de la
reorganización para vincular C-2 con C-11, produce las benzofenantridinas (VII).
N+
R4
R5
CH3
R1
R2
R3
1: R1 = OH; R
2 = OMe; R
3 = H; R
4 = R
5 = OMe
2: R1 + R
2 = OCH
2O; R
3 = H; R
4 = R
5 = OMe
3: R1 + R
2 = OCH
2O; R
3 = R
4 = OMe; R
5 = H
4: R1 + R
2 = R
3 + R
4 = OCH
2O; R
5 = H
Figura 4: Principales representantes de los alcaloides benzofenantridínicos. Fagaronina 1;
nitidina 2; queleritrina 3; sanguinarina 4
23
En su reporte (Patiño, 2010) da a conocer un nuevo alcaloide benzofenantridínico,
denominado 8‐hidroxi‐2,3‐metilenodioxi‐9‐metoxibenzofenantridina, junto con los
conocidos nornitidina, norqueleritrina, arnotianamida y acetonildihidroqueleritrina en la
especie Zanthoxylum quinduense.
O
O
NOH
O
CH3
O
O
NR2
R3
R1
O
O
NHOHOH
O
CH3
OCH3
O
H
5
6: R1 = H; R
2 = R
3 = OMe
7: R1 = R
2 = OMe; R
3 = H
8
O
O
NO CH3
CH3
OCH3
O
CH3
9
Figura 5: Alcaloides benzofenantridínicos aislados de Zanthoxylum quinduense. 8-hidroxi-2,3-
metilendioxi-9-metoxibenzofenantridina 5; nornitidina 6, norqueleritrina 7, arnotianamida 8;
acetonildihidroqueleritrina 9
En el género Zanthoxylum se han aislado varios alcaloides del tipo berberínicos. Éstos
son sintetizados a partir de la condensación de la dopamina y el ácido 3,4-dihidroxifenil
pirúvico que provienen de la tirosina. Estos dos compuestos se unen formando un
intermedio 1-benciltetrahidroisoquinolina, el cual puede sufrir un arreglo espacial
convirtiéndose en N-metil-1-benciltetrahidroisoquinolina, en este arreglo también puede
someterse a ciclación oxidativa que implica la incorporación del grupo N-metil en la
formación de un cuarto anillo. Esta reacción también puede ocurrir en orto o para en el
24
hidroxilo del anillo D para que la tetrahidroprotoberberina resultante pueda ser 2, 3, 9,
10 (VI) o 2, 3, o, 11 sustituida (V) (Fish & Waterman, 2014).
OHNH2
OH
O
OHNH2
OH
OHO
OH
O
OH
A
D
II III
IV
N
O
OH CH3
CH3
OH
OCH3
2
N6
11
OCH3
OCH3
R
R
2
N6
11
O
R
CH3
R
OCH3
N+
R
R
R
R
V
VI
VII
Figura 6: Ruta biosintética de los alcaloides berberínicos
La tetrahidroprotoberberina en sí puede sufrir un nuevo conjunto de modificaciones.
Los más simples de estos son la metilación directa N-metilación u oxidación directa que
produce N-metiltetrahidroprotoberberina y protoberberinas (VII), respectivamente.
Algunos alcaloides berberínicos encontrados son
25
O
O
N+
O
OCH3
CH3
CH3
OH
O
N+
O
OCH3
CH3
CH3
OH
O
N+
O
OCH3
CH3
CH3
O
O
N+
O
OCH3
CH3
CH3
12
34
Figura 7: Alcaloides berberínicos encontrados en Zanthoxylum. Berberina 1; jarratrozina 2;
columbamina 3; palmatina 4
De igual forma se han hallado alcaloides aporfirínicos pero no son los más
representativos del género. Estos son sintetizados a partir de la tirosina, que se
transforma en dopamina y ésta en ácido 3,4-dihidoxifenil pirúvico. La condensación de
éstos últimos genera el intermedio de reacción 1-benciltetrahidroisoquinolina; en el
intermedio 1-benciltetrahidroisoquinolina puede someterse a un acoplamiento oxidativo
entre los anillos A y D (Fish & Waterman, 2014).
26
OHNH2
OH
O
OHNH2
OH
OHO
OH
O
OH
N
OCH3
OH
O
OH CH3
CH3 A
D
II III
IV
N+
OCH3
O
R CH3
CH3
R
CH3A
D
N+
OCH3
O
R CH3
CH3
R
CH3A
D
IV
V
Figura 8: Formación de alcaloides aporfirínicos
La ciclación que se produce ya sea orto o para de cualquier función hidroxilo en el
anillo D. La sustitución para a la función hidroxilo en el anillo D produce aporfinas 1,
2, 9, o 10 sustitutivas (IV) u orto a ella, en cuyo caso el patrón de sustitución sería 1, 2,
o, 11 (V).
27
N
O
O
O
N
O
O
O
CH3
N
O
O
O
CH3
H
N+CH3
O
OH CH3
CH3
OH
OCH3
H
1 2
3 4
Figura 9: Alcaloides aporfirínicos encontrados en Zanthoxylum. Liriodenina 1; N -
acetildehidroanonaina 2; N - anonaina 3; Magnoflorina 4
Los alcaloides aporfirínicos dentro del género Zanthoxylum han demostrado un gran
potencial contra la tuberculosis, en especial los alcaloides de tipo aporfirínicos.
La formación de los alcaloides bencilisoquinolínicos ocurre mediante la conversión de
tirosina a dopamina (II) y luego a la formación del ácido 3,4-dihidroxifenil pirúvico
(III); los dos últimos luego se condensan para producir el núcleo 1-
benciltetrahidroisoquinolina. 1-Benciltetrahidroisoquinolina puede existir en una
segunda disposición espacial (V) N-metil-1-benciltetrahidroisoquinolinas (Fish &
Waterman, 2014).
28
OHNH2
OH
O
OHNH2
OH
OHO
OH
O
OH
N
OCH3
OH
O
OH CH3
CH3
NCH3OH
OCH3
A
D D
A
II III
IV
V
Figura 10: Formación de alcaloides bencilisoquinolínicos
Los alcaloides del tipo bencilisoquinolínicos presentan restricciones en algunas plantas
del género pero se han encontrado alcaloides de tipo cuaternario como es el caso de los
alcaloides cuaternarios (R)-(-)-isotembetarina y (S)-(-)-xylopinidina aislados de la
corteza de of Z. quinduense (Prieto, 2012).
N+
CH3
CH3
OH
O
CH3 OH
OCH3
OH
OCH3
N+
OH
OCH3
CH3
CH3
1
2
Figura 11: Alcaloides bencilisoquinolínicos de Zanthoxylum. (-)-isotembetarina 1; (-)-
xylopinidina 2
Incluyendo los alcaloides quinolínicos, los más representativos son las furoquinolinas y
las piranoquinolinas. La más simple de estas, las quinolinas oxigenadas en C-2 y C-4, se
29
derivan por la adición de una unidad de acetato al ácido antranílico con la retención del
grupo de ácido carboxílico de este último.
O OH
NH2
NH
OH
OH
3
2
4
NH
O
O
CH3
2
3
CH3
CH3
mon
NH
OCH3
O CH3
CH3OH
NH
OCH3
O
O
O–
CH3 '
'
II
III
IVV
Figura 12: Ruta de formación de alcaloides quinolínicos en Zanthoxylum
La presencia de (III) está de acuerdo con la hipótesis actual sobre la formación del
núcleo de furoquinolina en el que la oxigenación de una cadena lateral de isopreno C-3
en C-2' y C-3' es seguida por la ciclación entre el C-2 y C-2' para producir 2, 3-dihidro-
2-isopropillfuroquinalinas tales como platidesmina (IV). En Zanthoxylum esto parece
ser invariablemente seguido por la pérdida de la cadena lateral isopropilo para producir
el núcleo de furoquinolina insaturado (V). Se han notificado condensaciones
alternativas que implican el C-2 con el C-3' de la cadena lateral de isopreno para
producir piranoquinolinas, e involucrando el C-4 de la quinolina para producir
compuestos angulares (Fish & Waterman, 2014). Dentro de este tipo de alcaloides, los
más representativos son
30
N O
OCH3
OCH3
N O
OCH3
O
CH3
O
CH3
N O
OCH3
O
O
N O
OCH3
O
O
CH3CH3
OH
N O
OCH3
O
CH3
OCH3
OCH3
12 3
45
N O
OCH3
O
CH3 OCH3
6
Figura 13: Alcaloides isoquinolínicos de Zanthoxylum: γ-Fagarina 1; Kokusaginina 2;
Maculina 3; Teclaerverdoornina 4; Acromicina 5; Skimianina 6
Los alcaloides de este tipo presentan una marcada actividad antiespasmolítica sobre los
músculos lisos (Prieto, 2012).
8.2. TERPENOS
Este tipo de metabolitos se han hallado como constituyentes de la corteza y la madera
de las plantas pertenecientes al género. Con el uso de estos metabolitos se ha podido
validar el uso etnobotánico de estas plantas gracias a la gran actividad biológica de este
tipo de metabolitos.
31
CH3
CH3
CH3CH2
OHCH3
CH3 CH3
CH3
CH2
CH3 CH3
CH3
CH2
CH3 CH3CH3
CH3CH3 CH3
CH3 CH2
1
23
4 5 6
Figura 14: Monoterpenos representativos del género Zanthoxylum: α-Pineno 1; Linalool 2; E β-
Ocimeno 3; Mirceno 4; p-cimeno 5; Limoneno 6
CH2
CH2
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH2
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3
O
CH3
CH3 CH3
CH3O CH3
CH2
CH3
CH3 CH3
O CH3CH3
CH3
CH3
CH3CH3
O
CH3
CH3
CH3
CH3
1 23
4 56
7 8
Figura 15: Sesquiterpenos representativos de Zanthoxylum: β-Elemeno 1; Germacreno D 2;
Biciclogermacreno 3; δ-Cadieno 4; 10α-metoxicadinan-4-en-3-ona 5; 10β-metoximuurolan-
4en-3-ona 6; α-Humuleno 7; Germacrona 8
32
CH3
H
CH3
CH3
OH
CH3CH3
CH3
CH3
HCH3
CH3
CH2
CH3CH3
CH3
H
CH3CH3
OH
H
CH3
H
H
CH3
CH2
CH3CH3
CH3
H
CH3CH3
O
H
CH3
H
H
CH3
CH2
CH3CH3
H
CH3CH3
OH
H
CH3
H
H
OH
1 2
34
Figura 16: Triterpenos representativos del género Zanthoxylum: β-Amirina 1; Lupeol 2;
Lupenona 3; Betulina 4
Algunos monoterpenos mostraron actividad inhibitoria contra S. epidermis. De igual
forma, los sesquiterpenos han mostrado una significativa actividad insecticida contra
Sitophilus oryzae.
8.3. LIGNANOS
Es bien sabido que los lignanos poseen diferentes actividades biológicas dentro de las
que se pueden destacar actividad antitumoral, antimitótica y antiviral e inhiben
específicamente ciertas enzimas.
Cabe destacar que dentro de Zanthoxylum igualmente se han encontrado algunos
lignanos. Dentro de este género se pueden destacar aquellos lignanos del tipo
diarilbutirolactónicos y furofuránicos. Estos compuestos tienen la característica de ser
buenos agentes antioxidantes. (Macías, Coy, & Cuca, 2011).
33
O
OH
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
OH
CH3O
CH3
CH3
O
O
O
O
O
O
1 2
3
4
O
O
O
O
O
O
OH
H
5
Figura 17: Lignanos diarilbutirolactónicos encontrados en Zanthoxylum: Hinokinina 1;
Cubebina 2; Metil arctigenina 3; Gadaina 4; Meridinol 5
Existe además, evidencia que este tipo de compuestos desempeñan un papel en las
interacciones entre plantas – hongos, plantas – plantas y plantas – insectos; siendo
igualmente tóxico para hongos e insectos.
Los lignanos del tipo furofuránico se obtienen por vía de grupos más pequeños de
derivados del ácido cinámico. El ácido cinámico se forma a partir del ácido corísmico
por la desaminación de fenilalanina. Del mismo modo, el ácido para-hidrocinámico
(ácido p-coumárico) se deriva por la desaminación de la tirosina. Se desconoce si el
proceso que se produce en Zanthoxylum es la desaminación directa de tirosina, o
implica la hidroxilación del ácido cinámico formado a partir de fenilalanina.
34
NH2
OH
O
OH
O
OHO
O
R
R
R
R
R
R
Figura 18: Formación de lignanos furofuránicos
Estos lignanos se cree que derivan del acoplamiento oxidativo de dos unidades de ácido
p-coumárico o unidades de ácido cinámico más altamente ornamentadas (Fish &
Waterman, 2014).
O
O
H HO
O
O
O
O
O
H H
R1
R2
R3
R4
O
O
H H OCH3
OCH3
OH
OH
OCH3
OCH3
O
O
H H
O
OCH3
OCH3
CH3
O
CH3 CH3
O
O
H H
O
O
O
O
CH3
CH3
2: R1 + R
2 = R
3 + R
4 = OCH
2O
3: R1 = R
2 = R
3 = R
4 = OMe
1
45
6
Figura 19: Lignanos furofuránicos encontrados en Zanthoxylum: Asarinina 1; Sesamina 2;
Eudesmina 3; (+)-Siringaresinol 4; Planispina A 5; Kobusina 6
35
Este tipo de sustancias pueden tener importantes propiedades como antitumorales,
antifúngicas, antibacterianas, antioxidantes, entre otras. (Barbosa, 2018)
8.4. ESTEROIDES
Las plantas de este género presentan igualmente esteroides. Estos compuestos tiene la
característica de ser útiles para ensayos biológicos correspondientes a la prueba de
actividad antituberculosis y antimalárica. (Macías, Cuca, & Jiménez, 2007), poseen
además actividad antiinflamatoria, antitumoral analgésica, hepatoprotectora, entre otras
(Espino, 2019)
36
OH
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3CH3
OH
CH3
CH3
CH3CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
O
CH3
CH3CH3
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3CH3
H H
H
OH
CH3
CH3
CH3
O
CH3
CH3
CH3
12
34
5
Figura 20: Esteroides encontrados en el género Zanthoxylum: β-Sitosterol 1; β-Amirina 2;
Friedelina 3; Estigmasterol 4; 22-oxo-24-metilcolest-5-en-3β-ol 5 (Angulo & Cuca, 2002)
Los esteroides han mostrado una variedad de propiedades farmacéuticas como
antitumoral, antiviral, anti hipertensión, y anti hiperglucemia.
37
8.5. CUMARINAS
El género Zanthoxylum se caracteriza por presentar diferentes tipos de cumarinas,
simples, lineares, dihidrofurocumarinas, furocumarinas y piranocumarinas. Dentro de
este grupo de cumarinas, se tiene que las furocumarinas presentan actividad citotóxica
frente a distintas líneas tumorales. Además de esto, las furocumarinas del tipo linear
están presentes en varias especies del género mientras que las del tipo angular están
restringidas para ciertas especies del mismo, lo que las convierte en marcadores
quimiotaxonómicos de gran valor para el género Zanthoxylum. (Patiño, Moreno,
Sarmiento, & Cuca, 2011).
Predominantemente entre los derivados del ácido cinámico de Zanthoxylum son las
cumarinas, furanocoumarinas y piranocoumarinas. Inicialmente el ácido p-coumárico se
cicla a través de la hidroxilación orto para producir las cumarinas simples oxigenadas en
C-8 (II); estos son entonces susceptibles a una mayor ornamentación del anillo
aromático. La formación de las furanocoumarinas más complejas (IV) y la
piranocoumarinas (V) se ha demostrado que ocurre mediante la adición de una unidad
de isopreno en C-9 a una cumarina oxigenada C-8.
38
NH2
OH
O
OH
O
OH
7
9
8
O O
R
R
R
7
9
8
O O
R
O
R
2
3CH3
CH3
'
'
O O
R
OCH3CH3
O O
R
O
I II
III
IV
V
Figura 21: Ruta de formación de cumarinas
La formación del anillo pirano de las piranocoumarinas puede preverse, a falta de
evidencia directa, que se produzca de la misma manera a través de la vinculación del C-
8 hidroxilo y el C-3' de la cadena lateral de isopreno. Aunque las piranoquinolinas
parecen estar ausentes de las especies de Zanthoxylum, se han encontrado las
piranocumarinas análogas. También están presentes cantidades apreciables de productos
intermedios en los que la ciclación se ha evitado mediante la metilación previa de C-8.
Se han observado vías idénticas que implican prenilación en la posición C-7 igualmente
activada de la cumarina. Este camino, que conduce a las furanocoumarinas angulares y
piranocoumarinas, aunque se conoce en las Rutaceae, aún no se ha observado en
Zanthoxylum (Fish & Waterman, 2014).
39
O O O O
OH
O
CH3
O OOCH3
OH
O OOH
O O
O
CH3
OH O O
O
CH3
O
CH3
O OO
CH3
O O
OCH3
O OCH3 O O
CH3
1 2 3 4
56 7
8
9 10
O OO
OCH3
CH3
CH3
11
Figura 22: Principales cumarinas simples obtenidas del género Zanthoxylum. Cumarina 1;
Isoscopoletina 2; Daftenina-7-metiléter 3; Umbeliferona 4; Escopoletina 5; 6,7-
dimetilesculetina 6; Herniarina 7; 4-metoxicumarina 8; Metilcumatina 9; 6-metilcumarina 10;
Lacirnatina 11
Desde un punto de vista biológico este tipo de metabolitos han sido de mucha utilidad y
muchos de ellos han mostrado actividades antitumorales, antibacterianas,
anticoagulantes y vasodilatadoras. Estos metabolitos no han mostrado efectos
secundarios tóxicos.
40
O OO O OO
OCH3
O OO
OCH3
O OO
OCH3
OCH3
OO
O
OCH3
O OO
O
CH3
CH3
O OO
OH
1
23
4
5
6
7
Figura 23: furocumarinas representativas del género Zanthoxylum. Psoraleno 1; Xantotoxina 2;
Bergapteno 3; isopimpinelina 4; Isobergapteno 5; Imperatonina 6; Xantotoxol 7
O
O OOCH3
CH3CH3
CH3 CH3
O
O
OOCH3
CH3CH3
O O OCH3 CH3
OCH3
O O OCH3 CH3
O O OCH3 CH3
OO O
CH3
CH3
O
CH3
1
2 3
4 56
Figura 24: Piranocumarinas representativas de Zanthoxylum. Dipetalina 1; Alloxanthoxyletina
2; Xanthoxlyyletina 3; Xnatyletina 4; Tetrahidroxantyletina 5; Braylina 6
41
8.6. FLAVONOIDES
En este género de plantas es posible encontrar flavonoides del tipo flavonas, flavonoles,
y flavanonas, presentes en formas de glicósidos. Éstos son usados como marcadores
quimiotaxonómicos dentro del género, se encuentran presentes en la corteza de las
plantas principalmente.
Los flavonoides, un grupo de pigmentos vegetales comunes han sido objeto de mucho
trabajo biosintético y se sabe que se derivan a través de la combinación de un ácido
cinámico y tres unidades de acetato. La mitad del ácido cinámico da lugar al anillo B y
la ciclación de las unidades de acetato produce el anillo A (Fish & Waterman, 2014).
NH2
OH
O
OH
O
O
O–
CH33
O
O
OH
O
O
H
O
O
H
A
B
A
B
A
B
Figura 25: Formación de los flavonoides
Dentro de este género es posible encontrar los flavonoides como glicósidos de flavonas,
flavonoles y flavanonas; éstos se caracterizan por ser compuestos polimetoxilados
(Espino, 2019).
42
O
OOH
OO
OCH3
OH
OH
OO
OH
OH
CH3
OH
OH OH
O
OH
OOH
OH
O
OH
OH
OH
OH
O
OH
OOH
OH
O
OH
O
O
OHOH
OHOH
OH
OH
12
3
4
Figura 26: Flavonas representativas de Zanthoxylum: Vitexina 1; Isovitexina 2; Apigenina 3;
Diosmina 4
Estos compuestos además de ser buenos agentes antioxidantes también poseen
propiedades de antiagregación plaquetaria, vasoprotector y tónico venenoso. Se ha
observado que ayudan a la circulación cerebral, circulación cerebral crónica y trastornos
vasculares periféricos.
Farmacológicamente, los flavonoides destacan por su baja toxicidad, presentando en
general actividad sobre el sistema vascular con acción vitamínica P (efecto protector de
la pared vascular, debido a la disminución de la permeabilidad y al aumento de la
resistencia de los capilares). Asimismo, tienen efecto antioxidante, pueden inhibir la
peroxidación lipídica, poseen efectos antimutagénicos y tienen la capacidad de inhibir
diversas enzimas (Luengo M. T., 2002).
43
O
OH
OH
O
O
OOH OH
OH
OH
OH
O
OH
OH
OOH
OH
O
R2
OH
O
O
R1OH
12
3: R1 = H; R
2 = OH
4: R1 = Ramnosa; R
2 = H
5: R1 = Ramnosa; R
2 = OH
6: R1 = Galactosa; R
2 = H
7: R1 = Glucosa; R
2 = OH
8: R1 = Ramnosa; R
2 = OCH
3
9: R1 = Rutinosa; R
2 = OH
Figura 27: Flavonoles encontrados en Zanthoxylum: Kaempferol 1; Hiperina 2; Quercetina 3;
Afzelina 4; Quercitrina 5; Triofolina 6; Quercetina 3-O-β-glucósido 7; Isorhamnetina 3-O-α-L-
ramnósido 8; Rutina 9
44
O
OH
OH
OH
OH
OH
OOH
OCH3
O
OOO
O
O
O
OH
OCH3
OH
OH
OH
OH
OH
CH3
OH
OH
O
OH
OCH3
OOH
OOO
CH3
OH
OH O
O
CH3
OH
OH
OH
1
2
3
4
Figura 28: Flavanonas representativas de Zanthoxylum: Catequina 1; 5-metoxy-7-hidroxi
flavanona 2; Hesperidina 3; Neohesperidina 4
45
9. CAPÍTULO II: ACTIVIDAD BIOLÓGICA PARA EL GÉNERO
ZANTHOXYLUM
Es bien sabido que entre el género Zanthoxylum existe una gran variedad de metabolitos
secundarios lo que hace que las plantas sean de gran interés y utilidad para el estudio de
sus diferentes actividades biológicas. El conocimiento quimiotaxonómico del mismo
denota la presencia de algunos metabolitos comunes y la diversidad de usos de éstos.
Cabe destacar que los estudios de las actividades biológicas del género se llevan a cabo
de extractos de diferentes partes de las plantas como pueden ser la corteza, la raíz, los
frutos y las hojas.
Se ha reportado que las mayores actividades estudiadas están relacionadas con la
actividad antibacteriana, antifúngica, insecticida, citotóxica, efectos cardiovasculares,
actividad antitumoral, actividad antiparasitaria, entre otras (Gomes, 2017).
De este género se pueden destacar algunos metabolitos con algunas actividades
biológicas, como lo pueden ser los alcaloides furoquinolínicos, que se utilizan en el
tratamiento del reumatismo, la ictericia, las enfermedades de la piel y la tos y presentan
actividad antifúngica. (Adamska-Szewczyk, Glowniak, & Baj, 2016). Es pertinente
hablar de los alcaloides benzofenantridínicos que son usados por su actividad
anticancerígena, antifúngica, antileucémica. (Patiño & Cuca, 2004). Algunas
furocumarinas encontradas en el género Zanthoxylum presentan actividad citotóxica.
La berberina y alcaloides análogos han mostrado actividades antimicrobiales,
antifúngicas, antiparasitaria y anticancerígenas, entre otras. Se ha visto además, su
actividad inhibidora de la enzima MAO (monoamino-oxidasa), que los hace
46
particularmente interesantes, ya que la enzima se correlaciona con los males de
Parkinson y Alzheimer. (Hasegawa, 2003)
A los terpenos en general, se les ha adjudicado efecto tóxico contra microorganismos,
mediante la ruptura celular e inhibición de los procesos de respiración y transporte
iónico (González, Aparicio, Araque, Velasco, & Usubillaga, 2017)
Los lignanos diarilbutirolactónicos han sido usados como sinergistas en algunos
insecticidas sintéticos conocidos, con otros insecticidas como las piretrinas. De
particular interés es el hecho de que el meridinol, la hinokinina son todos sinergistas
insecticidas (Adesina, 2005).
El β-Sitosterol se utiliza para tratar la hipertrofia prostática e inhibir la
dihidrotestosterona en trastornos de la próstata. La β-Amirina ha mostrado propiedades
antiinflamatorias y antioxidantes en dosis no tóxicas en estudios modelo. La Friedelina
ha demostrado actividad antitumoral, antifatiga y actividad antihipertensiva (Walker,
Tesis doctoral , 2011)
Algunas cumarinas simples como la Umbeliferona, Escopoletina y algunas del tipo
furocumarinas han exhibido actividad antifúngica y antibacteriana inhiben el
crecimiento de levaduras como Aspergillus niger y Penicillium glaucum (Adesina,
2005). Las cumarinas tienen actividades antileshmanial y antiparasitaria; se ha
demostrado que este tipo de metabolitos actuando sobre la enzima gliceraldehído-3-
fosfatodeshidrogenasa (GAPDH) en el procesos de glucólisis de los tripanosimátidos y
de esta forma inhiben el crecimiento y alteran la estructura de parásitos como L.
amazonesis (Costa, y otros, 2018). Algunos flavonoides reportados en Zanthoxylum
como la Rutina y Quercetina poseen propiedades anticancerígenas, quelantes
cardioprotectoras, entre otras además de su marcada actividad antioxidante. Se ha
47
reportado que la Afzelina es un inhibidor competitivo del cotransportador intestinal
SGLT1, y es muy eficaz en la reducción de la absorción intestinal de glucosa.
Quercitrina es un flavonoide bien conocido con actividad antidiarreica, actividad
sedante, efecto antiinflamatorio y actividad antifúngica. Vitexina, un flavonoide, ha sido
reportado para tener actividades antivirales, antimicrobianas, antioxidantes y de
radioprotección (Zhang, Wang, Yang, Zhou, & Zhang, 2014).
Tabla 5: Especies de Zanthoxylum y sus actividades biológicas. Tomado de: (Macías; Cuca &
Jiménez, 2007)
ESPECIE EFECTO
Zanthoxylum xanthoxyloide Actividad antimicrobial
Zanthoxylum budrunga Citotóxica
Zanthoxylum integrifoliolum Antiagregación plaquetaria
Zanthoxylum americanum Actividad antitumoral y letalidad hacia la
Artemia salina
Zanthoxylum syncarpum Antiplasmodial
Zanthoxylum simulans Antiagregación plaquetaria
Zanthoxylum chiloperone Actividad antileishmanicida
Zanthoxylum liebmanniaum Amebicida
Zanthoxylum chabyleum Actividad antibacterial y antiinflamatoria
Zanthoxylum hyemale Antipasmódica
Zanthoxylum fagara Antifúngico
Zanthoxylum leprieurii Antifúngico
9.1. ACTIVIDAD ANTIBACTERIANA
Cabe destacar que dentro de las actividades biológicas el género Zanthoxylum ha sido
un muy buen precursor de agentes y extractos con actividad antibacteriana que actúan
sobre una amplia variedad de estos microorganismos. Se puede mencionar que, gracias
al amplio espectro en este género de plantas se ha podido estudiar esta actividad en
aceites esenciales, extractos de raíces, hojas corteza y además de eso obteniéndose
48
diferentes valores de IC50, MIC con los que se puede atacar a este tipo de patógeno en
especial.
Tal es el caso del extracto de Z. limonella contra cepas de S. rissen dando un valor de
IC50 de 20mg/mL. De la especie Z. caribaeum se estudiaron diferentes extractos de
distintas partes de la planta dando como resultado que los extractos de metanol,
etanólico y acetona mostraron las mejores actividades contra distintos serotipos de S.
entérico con MIC y MBC que van de 200 a 25mg/mL correspondiente al extracto de sus
hojas; del aceite esencial en contra de la misma cepa se obtuvieron valores de MIC y
MBC que van desde 7000 a 437μg/mL. Se obtuvo además que del extracto acuoso,
hexánico y acetona obtenidos de la corteza del tallo de Z. caribaeum mostraron
actividad contra S. aureus con MIC entre 0.78 y 1.56μg/mL y E. coli con MIC entre 25
y >100μg/mL (Gomes, 2017). De igual manera se presenta la acción inhibitoria de
extractos etanólicos de hojas y corteza de la especie Z. setulosum, siendo probada contra
cepas de Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium y Plasmodium falciparum
(Angulo & Cuca, 2002).
Puesto a que es un género bastante amplio y la gran variedad de especies que este posee
es mucha la información que puede darse con respecto a la actividad antibacteriana.
Otras especies dentro del género Zanthoxylum que han manifestado este tipo de
actividad son Z. rhoifolium, en el cual sus extractos de metanol de las cortezas han sido
capaces de inhibir el crecimiento de varias cepas de bacterias (Bacillus subtilis, S.
aureus, Enterococcus spp, E. coli, Salmonella typhimurium), exhibiendo así un amplio
espectro de actividad, que van desde 12.5 a 100mg/ mL y 125 a 500mg/mL en
bioensayo de Microdilución. Por otra parte, se tiene que de la especie Z. budrunga se
inhibió el crecimiento de bacterias como B. cereus, B. subtilis, S. dysenteriae, S. boydii,
49
E. coli y S. aureus, con variación de inhibición entre 9 mm y 20 mm para estas especies,
esto a partir de extractos de sus hojas.
Bacterias como S. aureus y M. luteus mostraron ser inhibidas por extractos de raíz de Z.
stelligerum con halos de 14 y 19 mm respectivamente. Además de esto, se ha reportado
que de la corteza radicular de Z. chabyleum su extracto metanólico ha sido capaz de
inhibir el crecimiento de cepas de B. subtilise S. aureus con un valor de zona de
inhibición más alto de 0.53 ± 0.07 e 1.00 ± 0.14mg/mL, respectivamente. Por otra parte,
esta especie mostró además buena actividad contra Lactobacillus acidophyllus con un
valor de MIC de 1mg/mL (González, Aparicio, Araque, Velasco, & Usubillaga, 2017).
Otras cepas de bacterias de las cuales el género Zanthoxylum ha mostrado actividad
biológica son bacterias Gram-positivas S. aureus, Micrococcus luteus, E. coli,
Pseudomonas aeruginosa, S. cholerea-suis y dermatofitos esenciales Trichophytom
mentagrophytes; esto fue obtenido del estudio del extracto de Z. tingoassuiba dando
como resultado halos de inhibición de 6 mm impregnado con 5 o 10μL de aceite
esencial. Otras cepas de bacterias a las cuales se les ha medido cuánto son inhibidas
gracias a los extractos de Zanthoxylum son con la cepa estándar de S. aureus ATCC
25923 (American Type Culture Collection), y con cepas multirresistentes de S. aureus
aisladas de muestras clínicas, dando valores de MIC entre 120 y 480μg/mL con esta
misma especie.
Con respecto a la especie Z. quinduense se obtuvieron valores en los halos de inhibición
entre 8.5 y 10.3 mm para las cepas S. aureus ATCC 6538, E. faecalis ATCC 29212, E.
coli ATCC 25922, S. typhimurium ATCC 14028s y MS7953 y S. typhimurium ATCC
14028s, esto obtenido de extractos de corteza y madera de Z. quinduense (Saraiva,
2019)
50
Con respecto a los metabolitos aislados y purificados, se ha observado que los
alcaloides del tipo isoquinolínicos como la Skimianina y la Kokusaginina han sido
buenos agentes microbianos contra Plasmodium falciparum y Leishmania spp. Además
de esto, estos compuestos han mostrado actividad contra los siguientes
microorganismos: siete bacterias Gram(+): Bacillus subtilis, B. cereus, Staphylococcus
aureus, S. epidermidis, Streptococcus pyogenes, Enterobacter aerogenes, Enterococcus
spp; ocho bacterias Gram(-): Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Pseudomonas
aeruginosa, Enterobacter cloacae, Shigella sonnei, Salmonella typhimurium,
Burkholderia cepacia, Morganella (Adamska-Szewczyk, Glowniak, & Baj, 2016).
Algunos alcaloides como queleritrina y berberina presentan actividad antibacterial
contra bacterias Gram (+) y bacterias Gram (-) dando resultados de 8.5 a 10.3 mm en
los halos de inhibición para la queleritrina (Patiño, Moreno, Sarmiento, & Cuca, 2011).
Algunas cumarinas como Umbelliferona, Escopoletina, y furocumarinas tales como
Xantotoxina, Imperatonina, Bergapteno y marmesina, aisladas del Zanthoxylum, han
mostrado actividades antibacterianas (Adesina, 2005).
9.2. ACTIVIDAD ANTIFÚNGICA
Igualmente, el género Zanthoxylum se caracteriza por poseer actividad antifúngica. Esto
se ha observado en diferentes especies como en el extracto de corteza de Z.
monophyllum se observó que posee actividad antifúngica contra las especies hongos
Aspergillus terreus, A. flavus, Penicillium digitatum, P. citrinum, P. funiculosum, P.
aecilomyces y Candida albicans (Patiño, 2010).
Por otra parte se ha probado esta actividad en hongos como A. terreus, Aspergillus
flavus, Penicillium digitatum, Penicillium funiculosum, Penicillium citrinum,
Paecilomyces y C. albicans dando como resultado inhibiciones de 20 y 40 mm con
51
respecto al extracto de Z. monophyllum. De igual forma se obtuvo que del extracto de
acetato de etilo de esta parte de la planta se obtuvieron valores de MIC de >512, 128 y
32 contra A. flavus, P. digitatum y C. albicans, respectivamente. Así se demuestra que
el extracto de Z. monophyllum posee una fuerte actividad contra bacterias y puede
usarse como tratamiento complementario con los medicamentos usados en la actualidad
gracias a sus valores de IC50 contra S. aureus que oscilaban entre 1.0 y 8.0μM
(ciprofloxacina IC50 a 0.3 μM), A. fumigatus con IC50 entre 0.90 y 1.6μM (Anfotericina
B con IC50 a 0.75μM).
Otras especies que han mostrado ser precursores de esta actividad biológica han sido Z.
fagara mostró actividad antifúngica contra S. cerevisiae, M. canis y T. mentagrophytes
con valores de zona de inhibición 15, 12 y 11 mm, respectivamente; además de esto, se
encuentra que de esta misma especie se ha inhibido el crecimiento de S. aureus ATCC –
25923, E. coli ATCC – 25922, K. pneumoniae ATCC – 29665 y P. aeruginosa ATCC –
27853. Se encuentra también la especie Z. petiolare contra la AT. (LABMIC 5908) con
valores de 0.156 y 0.312mg/ml para MIC y CFM, respectivamente.
De la especie Z. caribaeum su extracto de acetona obtenido de la corteza ha sido
probado contra cepas de hongos dermatofitos Epidermophyton floccosum, M. canis, T.
mentagrophytes, T. rubrum y T. tonsurans, en el cual el uso de 2,5mg de este extracto
ha sido igualmente eficaz que 1mg/kg de Clotrimazol probado en ratones, obteniéndose
porcentajes de inhibición correspondientes a 56.7%, 26.7%, 40%, 20%, y 90% para las
especies estudiadas, esto con una concentración de 50μg/mL. Con respecto a la especie
Z. quinduense el extracto etanólico de su corteza fue testeada contra cepas de F.
oxysporum, F. spp lycopersici, donde sustancias como norqueleritrina están presentes
dando como resultado una actividad antifúngica a la concentración de 25μg (Saraiva,
2019).
52
Ahora bien, de aquellos metabolitos que se han encontrado en este género algunos como
Skimianina, Fagarina obtenidos de las raíces de Z. nitidum mostraron actividad
antifúngica contra Pyricularia oryzae, de los cuales se obtuvieron valores de MIC de
6.25μg/ml en el caso de la γ – Fagarina y la Skimianina tuvo una actividad débil con un
valor de MIC de 25mg/ml (Lu, Ma, Yang, Mo, Pu, & Li, 2020)
9.3. ACTIVIDAD CITOTÓXICA
De igual manera el género Zanthoxylum ha mostrado ser buen agente citotóxico contra
diferentes tipos de células, pudiéndose determinar aquellas plantas de este género que
presentan dicha actividad. Del extracto de corteza de Z. monophyllum se observó que
posee actividad citotóxica contra algunas líneas celulares arrojando valores de CL50 de
menos de 50μM (Patiño, 2010). Es posible destacar que realizados en la especie de
Zanthoxylum fagara mostró que este posee actividad antiproliferativa contra células de
Leucemia en una concentración de 20μM/mL dando a conocer que el extracto de esta
especie puede usarse como recurso contra esta enfermedad (Espino, 2019). Esta planta
además, demostró poseer esta actividad contra línea de células cancerosas de leucemia
(K562), sistema nervioso central (U251), próstata (PC-3), colon (HCT-15), mama
(MCF-7), y pulmón (SKUL) mostrando porcentajes de inhibición de 55.5%, 35.6%,
29.1%, 15.6%, 15.1% y 30% respectivamente; esto, para una concentración de 20μg/mL
de extracto de corteza de Zanthoxylum fagara. Este resultado abre la posibilidad
dirigida al uso potencial de este extracto en estudios posteriores en casos de leucemia,
con la finalidad de encontrar los principios activos responsables de la actividad.
(Macías, Coy, & Cuca, 2011)
Se pueden mencionar algunos metabolitos que poseen esta actividad y que han sido
encontrados en Zanthoxylum, como el Psoraleno, que posee actividad citotóxica; el
53
Lupeol, aislado de la corteza de Zanthoxylum setulosum ha demostrado tener un
potencial citotóxico contra células Hep – G2, A – 431 y H – 4IIE con un valor de IC50
de 100μg/mL (Walker, Vogler, Moriarity, Haber, & Setzer, 2011).
El aceite extraído de Zanthoxylum rhoifolium posee actividad citotóxica contra HeLa
(carcinoma cervical humano), células A – 59 (carcinoma pulmonar humano), HT – 29
(adenocarcinoma de colon humano). Además de esto ha mostrado valores de CD50 para
estas células tumorales con valores de 82.3, 90.7 y 113.6μg/mL respectivamente (Negi,
Bisht, Bhandari, Singh, & Sundriyal, 2011).
9.4. ACTIVIDAD ANTIPARASITARIA
El género zanthoxylum ha demostrado ser un buen agente antiparasitario contra la
leishmaniasis, como lo demuestran diferentes estudios al respecto. Extractos de
Zanthoxylum han sido probados para verificar su actividad antihelmíntica usando como
organismos de pruebas a nematodos y cestodos como Toxcara canis, Ascaris suum,
Ascaridia galli, Ancylostoma spp., Taenia solium (Diéguez, Rivas, Prieto-González,
Garrido, & Torres, 2004). Es así como se ha podido establecer que los extractos
etanólicos de zanthoxylum syncarpum posee esta actividad contra L. infantum chagasi
con valores de CE50 de 16.03μg/mL que es muy similar al valor que tiene el
medicamento usado contra este tipo de parásito, pentamidina con CE50 23.71μg/mL.
El extracto de Z. monophyllum posee una fuerte actividad contra parásitos y puede
usarse como tratamiento complementario con los medicamentos usados en la actualidad
gracias a sus valores de IC50 en los clones de P. falciparum (D6 y W2) con IC50 de 7.5 y
6.4μM, respectivamente (cloroquina IC50 a 0.05μM) (Saraiva, 2019).
54
Extractos etanólicos y su fracción n – hexánica de corteza de Z. rhoifolium han
mostrado actividad inhibitoria contra los promastigotes de Leishmania amazonensis con
valores de IC50 de 88.58, 16.41 y 9.57μg/mL para el extracto de metanol y valores de
19.24, 13.66 y 7.96μg/mL para tratamientos aplicados en períodos de 24, 48 y 72 horas.
De igual forma, algunos metabolitos han mostrado esta actividad dentro de este género
de plantas. El Siringaresinol, un lignano de tipo furofuránico, aislado de las raíces de Z.
tingoassuiba ha permitido inhibir el crecimiento del protozoos de Leishmania
amazonensis y Trypanosoma cruzi con concentraciones inhibitorias medias de 11.98 y
7.55μM correspondientemente (Saraiva, 2019).
Otros estudios han revelado que metabolitos como γ – Fagarina, Siringaresinol y
braylina han podido atacar a promastigotes de L. amazonensis con una concentración de
100μM dando como resultado porcentajes de inhibición de 77% para la γ – Fagarina,
para el Siringaresinol se obtuvo un porcentaje de inhibición del 80% a una
concentración de 80μM y con respecto a la braylina se pudo notar que con una
concentración de 200μM se inhibe el crecimiento en un 75% de los promastigotes. Estos
compuestos presentan niveles similares a los medicamentos como Benzonidazol y
Anfotericina B, actualmente usados para el tratamiento de las actividades
tripanomicidas y leishmanicidas. Es posible decir además que el Siringaresinol ha
mostrado actividad de inhibición contra la enzima arginasa dentro de este parásito, la
cual es una enzima clave que está involucrada en la síntesis de la glutamina y la
producción de NO; por otra parte la inhibición de esta enzima en esta especie de
parásito puede ser llevada a cabo por flavonoides de igual forma, en los cuales éstos
actúan de forma que realizan una desorganización del ADN mitocondrial y
desorganización del cinetoplasto. Otros parásitos en los cuales se ha probado este tipo
de actividad han sido promastigotes de L. infantum, L. braziliensis y L. tropica en los
55
cuales la γ – Fagarina ha mostrado valores de IC50 de 26.5, 22.2 y 0.37μM
respectivamente (Costa, y otros, 2018).
El Lupeol ha mostrado también se un agente antiparasitario contra parásitos que causan
malaria, triponosomiasis y leishmaniasis. Este esteroide ha mostrado efectos inhibitorios
contra los promastigotes de L. braziliensis, L. amazonensis y L. donovani con IC90 de
100 μg/mL, esto permite indicar que el Lupeol puede ser usado como biomarcador y
como tratamiento contra el patógeno puesto que ha mostrado una eficacia con un IC50
de 13.61μg/mL (Melo, y otros, 2016).
La Skimianina aislada de este género de plantas ha mostrado capacidad de inhibir las
cepas K – 1 resistentes a la cloroquina de P. falciparum con un valor de IC50 de 9.3μM
(Onguéné, Ntie-Kang, Lifongo, Ndom, Sippl, & Mbaze, 2013)
9.5. ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE
La actividad antioxidante se puede atribuir a metabolitos como los flavonoides. Algunas
planta como Z. fagara ha demostrado tener buena actividad antioxidante,
antimutagénica, así como puede reducir los efectos del Alzheimer gracias a su
contenido flavanonas y sus derivados aunque no son metabolitos de gran presencia
dentro de la planta (Espino, 2019). Esta especie ha demostrado poseer una buena
actividad antioxidante en concentraciones 10, 100 y 1000ppm con porcentajes de
inhibición de 14.9, 84.5 y 92.5% respectivamente.
Dentro de los flavonoides a los cuales se les puede atribuir esta actividad biológica es
posible mencionar a la Hiperina, Quercetina, Quercitrina, Isorhamnetina, Rutina. Sin
embargo esta actividad también se ha visto desarrollada sobre algunos lignanos como la
Cubebina y alcaloides del tipo quinolínico (Macías, Coy, & Cuca, 2011). Igualmente el
56
aceite esencial de Z. petiolare ha demostrado tener actividad antioxidante con un valor
de IC50 de 14.25μg/mL en comparación con el flavonoide Quercetina IC50 de
4.77μg/mL (Saraiva, 2019).
Metabolitos involucrados en este proceso, como lo son los flavonoides poseen una
actividad antioxidante muy potente; Quercetina y sus derivados glucosídicos como
Quercitrina, Quercetina 3-O-β-glucósido, Rutina demostraron poseer tener una
actividad muy potente con valores de IC50 de 0.0096 ± 0.001, 0.0116 ± 0.001, 0.0126 ±
0.001mM respectivamente. Los otros flavonoides, Isorhamnetina y Isorhamnetina 3-O-
α-L-ramnósido mostraron valores de IC50 de 0.0166 ± 0.001 y 0.0286 ± 0.001 mM
respectivamente. De otros flavonoides como el Kaempferol y sus derivados
glucosídicos como Afzelina y Triofolina se tiene que poseen actividad citotóxica
significativa, mientras que la Vitexina posee una actividad muy por debajo de lo
exhibido por el resto de flavonoides (Zhang, Wang, Yang, Zhou, & Zhang, 2014).
9.6. ACTIVIDAD DISUASORA DE LA ALIMENTACIÓN
Se ha observado que el Psoraleno, una furocumarina, posee actividad citotóxica y que
de igual manera algunos extractos de este género poseen la capacidad para inhibir la
alimentación del gorgojo del maíz, resultado expresado como IDA que es el índice de
disuasión alimentaria, el resultado fue expresado como porcentaje sobre S. seamaiz,
dando valores de 18.1, 68.9, 37.7, 60.9, 76.9% para las especies de Z. rhoifolium, Z.
monophyllum, Z. quinduense, Z. fagara y Z. rigidum respectivamente (Prieto, 2012).
Otros metabolitos que han demostrado poseer esta actividad son Isopimpinelina y la
Imperatonina, que mostraron actividad disuasoria contra adultos de Tribolium
castaneum con IDA de más del 80% con la concentración más alta de 2000ppm.
57
La actividad disuasoria alimenticia dentro de las cumarinas contra adultos de T.
castaneum puede deberse a su esqueleto básico; las cumarinas simples presentan menor
actividad disuasoria que aquellas furocumarinas. Tal es el caso de las cumarinas
Xantotoxina, Isopimpinelina e Imperatonina que mostraron tener valores de EC50 de
129.03, 123.59 y 73.0ppm respectivamente, pudiendo confirmar la relación entre el tipo
de esqueleto y su actividad biológica. Estos metabolitos presentan valores muy cercanos
a los que presenta el control positivo toosendanina (EC50 de 71.06ppm) (Zhang, y otros,
2019).
9.7. ACTIVIDAD ANTIINFLAMATORIA
Los extractos obtenidos de este género de plantas han demostrado ser moderadamente
efectivos en lo que se refiere a actividad antiinflamatoria; como es el extracto etanólico
de corteza de Z. fagara que ha demostrado un promedio del 45% en la inhibición de la
actividad antiinflamatoria probado con 1mg de extracto en células de oreja de rata. El
mecanismo de acción por medio del cual puede explicarse la acción antiinflamatoria de
este extracto puede ser debido a la inhibición de prostaglandinas y leucotrienos, los
cuales involucran la acción de las ciclooxigenasas (Macías, Coy, & Cuca, 2011).
De los metabolitos es pertinente hablar del β – Sitosterol, este metabolito ha demostrado
tener una actividad muy similar a medicamentos como la hidrocortisona y la
oxicofenobunazona cuando se administran intraperotonealmente. En igual medida se ha
demostrado su actividad en edemas inducidos por carragenina. De igual forma posee
actividad similar al ácido acetilsalicílico.
Este metabolito ha demostrado poseer un nivel de LD50 de 3μg/Kg en el caso de ratones
y una dosis mínima ulcerógena de 600mg/Kg en ratas; permitiendo así que pueda ser
usado como terapia debido a sus propiedades y su amplia seguridad (Adesina, 2005).
58
9.8. ACTIVIDAD ANTIENZIMÁTICA
Se conoce también que los extractos vegetales de este género poseen actividad
inhibitoria para ciertas enzimas como algunas biosintasas y diastasas, proteasas, sintasas
de prostaglandinas, Topoisomerasas y otras sobre las cuales la bioactividad es débil,
entre ellas la orinitina descarboxilasa, glutatión-S-transferasa, fosfodiesterasa,
monoaminoxidasa, tirosinasa y proteasa del VIH-1. Además, se reporta la influencia
sobre enzimas hepáticas responsables del metabolismo carcinogénico. Algunas
actividades inhibitorias enzimáticas pueden relacionarse con procesos de acción
antiviral como en el caso de la inhibición de la enzima proteasa de VIH – 1 (Diéguez,
Rivas, Prieto-González, Garrido, & Torres, 2004).
Algunos alcaloides quinolínicos, isoquinolínicos y furoquinolínicos han sido también
inhibidores contra la acetilcolinesterasa (AChE) y la butilcolinesterasa (BChE); la
Skimianina tuvo la actividad inhibitoria más alta hacia AChE (un valor IC50 de 69.1
μM). Los alcaloides del tipo isoquinolínicos podrían ser potencialmente utilizados en el
futuro para tratar la enfermedad de Alzheimer debido a su acción inhibitoria.
En adición, los alcaloides mencionados pueden ser usados en diversas enfermedades
relacionadas con la neurotransmisión de la serotonina ya que pueden actuar sobre los
receptores 5-HT2, inhibiendo su actividad (Adamska-Szewczyk, Glowniak, & Baj,
2016).
De igual forma el aceite esencial de Z. petiolare demostró la inhibición de la enzima
acetilcolinesterasa con un valor de IC50 de 13.98μg/mL comparado con el control de
fisostigmina con IC50 de 1.15μg/mL (Saraiva, 2019).
59
Algunos alcaloides pueden actuar inhibiendo otras enzimas, como la queleritrina, que
actúa sobre la oligomerización de la enzima Aβ1 – 40 con IC50 de 4.20μM. Otros
alcaloides del tipo benzofenantridinas inhiben la agregación de la enzima Aβ1 – 42 como
la berberina, presentando un IC50 de 43.84μM.
Otro tipo de metabolito que ha presentado este tipo de actividad han sido los
flavonoides como Catequina y Quercetina que actúan sobre los receptores neuronales,
inhibiendo la citotoxicidad Aβ permitiendo la viabilidad celular, sus valores de IC50 son
respectivamente 5.30 μM y 0.72μM.
Se ha observado también que algunos alcaloides del tipo benzofenantridínicos son
inhibidores selectivos de la Monoamino oxidasa con valores promedio de IC50 de 0.55
μM. Así de igual forma, se ha visto que la Apigenina, un flavonoide, actúa sobre esta
enzima dando como resultado un IC50 de 6.5 μM (plazas, Hagenow, Ávila, Stark, &
Cuca, 2020).
9.9. OTRAS ACTIVIDADES
Es posible considerar otras actividades biológicas en las cuales pueden actuar los
extractos obtenidos de este género o sus metabolitos obtenidos. Tal es el caso de la
actividad antiagregación plaquetaria, en el que se ha visto que el extracto de Z. nitidum
ha disminuido la aparición de la placa dental y mejorando la salud bucal (Negi, Bisht,
Bhandari, Singh, & Sundriyal, 2011). Además de esto, las furocumarinas obtenidas
dentro de este género han servido como agentes para el control de caracoles debido a su
actividad antimolusicida y se han usado como agentes contra la psoriasis y el vitíligo.
Dentro de este tipo de metabolitos se puede destacar la Escopoletina que se ha usado
como agente contra las convulsiones en los animales (Adesina, 2005).
60
10. CAPÍTULO III: USOS ETNOBOTÁNICOS DEL GÉNERO ZANTHOXYLUM
Este género de plantas está distribuido en diferentes partes del mundo, África, América,
Asia y desde tiempos remotos se ha utilizado en medicina tradicional debido a sus
amplias propiedades. Sus diferentes usos etnobotánicos van desde el control de
parásitos, analgésico, fungicidas, bactericidas.
Principalmente se usan la corteza, la raíz, las hojas y los frutos como tratamiento
tradicional de las enfermedades. El estudio de sus propiedades etnobotánicas ha sido un
poderoso instrumento que ha dado paso al desarrollo de investigaciones, caracterización
y utilidad de las plantas pertenecientes a Zanthoxylum con la finalidad de hallar nuevas
terapias debido a sus amplios y sus diferentes actividades biológicas.
Mediante las diferentes aplicaciones científicas y al conocimiento que se le ha dado en
la medicina tradicional se ha podido corroborar y comprobar las variedades de usos que
tiene el género Zanthoxylum.
Tabla 6: Usos etnobotánicos de algunas especies de Zanthoxylum. Tomado de: (Macías, Cuca,
& Jiménez, 2007)
ESPECIE USO ETNOBOTÁNICO
Zanthoxylum xanthoxyloide
Contra la tos, fiebre, dolor de muela,
mordedura de serpiente, enteritis,
disentería, diarrea, uretritis y contra la
estomatitis
Zanthoxylum chabyleum Contra la malaria, resfriados, tos, dolor de
muela, heridas, resfriados y neumonía
Zanthoxylum leprieurii Usado como tratamiento de la blenorragia,
esterilidad, ulceraciones, antibacterial
Zanthoxylum tetrasperum Contra la diarrea, reumatismo y dispepsia
Zanthoxylum integrifoliolum Remedio en la mordedura de serpiente,
dispepsia y tónico contra la fiebre
Zanthoxylum hyemale Antiespasmódico, astringente y agente
tónico
Zanthoxylum liebmanniaum Dolor de estómago, amibiasis, anestésico
local y parásitos de tipo intestinal
Zanthoxylum budrunga Contra el asma, bronquitis, hemorroides,
diarrea, dolor de cabeza, tos y dispepsia.
61
Zanthoxylum fagara
Analgésico, antidiarreico, fiebre,
enfermedades orales, enfermedades del
pecho
Zanthoxylum avicennae Tónico estomacal y contra la picadura de
serpientes
Zanthoxylum armantum Pesticida contra el Aphis cracccivora
Koch
Zanthoxylum culantillo Anestésico
Zanthoxylum dipetalum Ovicida e insecticida
Zanthoxylum coriaceum Diarrea, antihemorrágico, dolor de oído y
tratamiento contra la mordedura de
serpiente
Zanthoxylum usambarense Tratamiento del reumatismo
En cierta medida, los usos etnobotánicos de las plantas pertenecientes a este género se
han confirmado gracias a los estudios fitoquímicos y de esta manera se ha podido
determinar cuáles son los metabolitos que actúan sobre cada afectación y de igual
forma, las concentraciones necesarias para hacer frente a ellas.
Otras propiedades o usos médicos tradicionales que se han observado dentro de este
género de plantas son antihelmíntico, contra la amebiasis, antiespasmódico, para el
tratamiento de la malaria, contra enfermedades de la piel (efectivo en ensayos de
dermatitis crónica), útil contra la ictericia, efecto afrodisíaco, promotor de la concepción
y contra la infertilidad; actividad contra herpes virus, alivio de problemas dentarios,
caries y odontalgias; tratamiento de trastornos gastrointestinales, dolores estomacales o
abdominales, antidiarreico de uso en humanos y animales; acción emenagoga, efectivo
contra la amenorrea, dismenorrea e hipermenorrea; curación de enfermedades del
pecho, neumonía, tos y asma; efectivo contra el reumatismo y los dolores reumáticos;
efectivo en el tratamiento de infecciones genitourinarias, sífilis y gonorrea (Diéguez,
Rivas, Prieto-González, Garrido, & Torres, 2004).
62
11. CONCLUSIONES
La presente revisión bibliográfica permite dar a conocer que Zanthoxylum es un género
de plantas con amplia variedad de metabolitos que pueden ser utilizados en diversos
campos y diversas situaciones. Este género se ha caracterizado por la gran presencia de
alcaloides en todos sus órganos, los cuales pueden ser usados como tratamientos para
enfermedades como cáncer, Alzheimer, infecciones virales, entre otros. De igual forma
posee metabolitos como cumarinas con amplia actividad disuasoria alimenticia;
flavonoides con actividad antioxidante; terpenos con actividad antiinflamatoria
Se ha observado que tiene usos en la medicina tradicional así como usos en medicina
avanzada. Sus usos etnobotánicos van desde el tratamiento para dolor de estómago,
dolor de muelas, afectaciones pulmonares, infecciones de la piel y hasta afrodisiaco.
Estos usos han podido corroborarse científicamente permitiendo conocer aquellos
metabolitos involucrados en estos procesos. Dada su amplia variedad de especímenes
son varios los nuevos metabolitos que se encuentran en este género y a su vez pueden
usarse en contra de los patógenos que puedan atraer afectaciones en los que se vea
involucrado el bienestar de las personas o bien, como tratamiento para aquellos
patógenos que han adquirido resistencia a los tratamientos ya conocidos.
La gran variedad de especies pertenecientes al género Zanthoxylum permite la obtención
de diferentes tipos de metabolitos con posibilidad de uso por sus actividades biológicas.
Es posible mencionar especies como Zanthoxylum fagara, de la cual se han obtenido
metabolitos como alcaloides, cumarinas, flavonoides y además de esto, los extractos de
esta especie han demostrado poseer diferentes actividades biológicas como lo son
antibacteriana, antifúngica, citotóxica, antiinflamatoria, antioxidante. También es
posible mencionar a otras especies como Z. petiolare, Z. rhoifolium, Z. setulosum, Z.
63
quinduense que poseen gran cantidad de metabolitos y a las cuales se les ha conocido
diferente actividades biológicas.
Este género de plantas es ampliamente utilizado puesto que todas sus partes han
demostrado poseer distintos usos que han sido de gran utilidad para las personas. Sus
distintos órganos poseen diferentes metabolitos que pueden ser valorados por su
actividad biológica y ser de utilidad en diferentes campos de la farmacología. Dado la
gran cantidad de especies encontradas en el territorio nacional el país puede llegar a ser
un líder en investigaciones biológicas, químicas y farmacológicas realizadas a este
género de plantas.
64
12. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Adamska-Szewczyk, A., Glowniak, K., & Baj, T. (2016). Furochinoline alkaloids in
plants from Rutaceae family – a review. Current Issues in Pharmacy and Medical
Sciences, 33 - 38.
Adesina, S. K. (2005). The nigerian Zanthoxylum; Chemical and Biological Values.
African Journal Tradicional: Complementary and Alternative Medicines, 282- 305.
Adou, A. D., Kabran, G. R., Olivier, N. A., Kablan, A. L., Mamyrbekova-Békro, J.
A., & Békro, Y.-A. (2019). Analyse phytochimique d’un extrait coumarinique de
feuilles de Zanthoxylum gilletii de Côte d’Ivoire. Journal society Ouest - Afric
Chemist, 26 - 31.
Angulo, A. A., & Cuca, L. E. (2002). Nuevo Esterol y otros constituyentes de
Zanthoxylum Setulosum. Revista Colombiana de Química, 87 - 93.
Barbosa, C. R. (18 de Noviembre de 2018). Tesis de grado. Caracterizaçao química
das folhas e avaliaçâo in silico dos metabolitos isolados de Zanthoxylum caribaeum
LAM (Rutaceae). Feira de Santana, Brasil.
Bhatt, V., Sharma, S., Kumar, N., Sharma, U., & Singh, B. (2016). Simultaneous
quantification and identification of flavonoids, lignans, coumarin and amides in
leaves of Zanthoxylum armatum using UPLC-DAD-ESI-QTOF–MS/MS. Journal of
Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 1 - 23.
Costa, R., Souza, O. P., Dias, O. C., Silva, J. J., Hyaric, M. L., Santos, M. A., y
otros. (2018). In vitro antileishmanial and antitrypanosomal activity of compounds.
Revista Brasileira de Farmacognosia, 551 - 558.
Diéguez, R., Rivas, Y., Prieto-González, S., Garrido, G., & Torres, J. M. (2004).
Potencialidad del Género Zanthoxylum como fuente de actividades Biológicas. Acta
farmacológica Bonaerense, 243 - 251.
Espino, E. M. (2019). Trabajo de grado. Evaluación fitoquímica y perfil
cromatográfico de las hojas de la Shapilloja (Zanthoxylum fagara). Tarapoto, Perú:
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN - TARAPOTO.
Fish, F., & Waterman, P. G. (2014). Chemosystematics in the Rutaceae II. The
Chemosystematics of the Zanthoxylum/Fagara. Taxon, 177 - 203.
Gomes, J. d. (Febrero de 2017). Tesis de postgrado. Composiçao Química,
Atividade Antioxidante, Acaricida e Antimicrobiana de Extratos Vegetais e do Óleo
Essencial das Folhas de Zanthoxylum caribaeum l. Frente a Sorotipos de
Salmonella de Origem Avícola. Cascavel, Paraná, Brasil: UNIVERSIDADE
ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ.
65
Gonçalves, M. A. (noviembre de 2018). Tesis de grado. Micromorphology and in
vitro antibacterial evaluation of Zanthoxylum and Hymenocardia species. Lisboa,
Portugal: Universidade de Lisboa.
González, N., Aparicio, R., Araque, C., Velasco, J., & Usubillaga, A. (2017).
Composición química y actividad antibacterianadel aceite esencial de los frutos de
una nuevaespecie del género Zanthoxylum (Sección Tobinia-Rutaceae) de
Venezuela. Revista Facultad de Agronomía (LUZ), 158-174.
Hasegawa, M. (2003). Berberina y sus análogos con actividad biológica. Berberina
y sus análogos con actividad biológica (pág. 2). Caracas: Universidad Central de
Venezuela.
Hohlemwerger, S. V., Sales, E. M., Costa, R. d., & Velozo, E. d. (2012). Alcaloides
das cascas das raízes de Zanthoxylum spp. . Química Nova , 2173 - 2176.
Lu, Q., Ma, R., Yang, Y., Mo, Z., Pu, X., & Li, C. (2020). Zanthoxylum nitidum
(Roxb.) DC: Traditional uses, phytochemistry, pharmacological activities and
toxicology. Journal of Ethnopharmacology, 1 - 21.
Luengo, M. T. (2002). Flavonoides. FITOTERAPIA, 108 - 113.
Macías, V. E., Coy, E. D., & Cuca, L. E. (2011). Análisis fitoquímico preliminar y
actividad antioxidante, antiinflamatoria y antiproliferativa del extracto etanólico de
corteza de Zanthoxylum fagara (L.) Sarg.(Rutaceae). Revista Cubana de Plantas
Medicinales, 43 - 53.
Macías, V. E., Cuca, L. E., & Jiménez, K. (2007). Usos en medicina folclórica,
actividad biológica y fitoquímica de metabolitos secundarios de algunas especies del
géneroZanthoxylum. Revista de la Facultad de Ciencias de la Salud, 140 - 159.
Melo, B. N., Leitão, J. M., Oliveira, L. G., Santos, S. E., Carneiro, S. M., Rodrigues,
K. A., y otros. (2016). Inhibitory effects of Zanthoxylum rhoifolium Lam. (Rutaceae)
against the infection and infectivity of macrophages by Leishmania amazonensis.
Anais da Academia Brasileira de Ciências, 1851-1861.
Muñoz, M., Cassels, B. K., & Torres, R. (1984). Reestudio de Zanthoxylum Coco
Gill. Contribuciones Científicas y Tecnológicas , 29 - 35.
Negi, J. S., Bisht, V. K., Bhandari, A. K., Singh, P., & Sundriyal, R. C. (2011).
Chemical constituents and biological activities of the genus Zanthoxylum: A review.
African Journal of Pure and Applied Chemistry, 412 - 416.
Nogueira, J. A. (24 de Febrero de 2014). Tesis de maestría . Avaliação da
bioatividade e estudo da composição química do óleo essencial das folhas de
Zanthoxylum tingoassuiba A. ST. HIL. Niterói, Rio de Janeiro, Brasil: Universidade
Federal Fluminense.
66
Oggero, A. J., Arana, M. D., & Reinoso, H. E. (2016). Comparative morphology
and anatomy of the leaf and stem of species of Zanthoxylum (Rutaceae) from central
Argentina. Polibotánica, 121 - 136.
Onguéné, P. A., Ntie-Kang, F., Lifongo, L. L., Ndom, J. C., Sippl, W., & Mbaze, L.
M. (2013). The potential of anti-malarial compounds derived from African
medicinal plants, part I: a pharmacological evaluation of alkaloids and terpenoids.
Malaria Journal, 1 - 25.
Patiño, O. J. (Junio de 2010). Tesis doctoral. Aislamiento y caraterización de
alcaloides presentes en dos especies del género Zanthoxylum (Rutceae), Sínesis de
análogos benzofenantridínicos y evaluaciónde actividadantifúngica y antibacterial.
Bogotá, Cundinamarca, Colombia.
Patiño, O. J., & Cuca, L. E. (2004). Alcaloides Benzofenantridínicos de
Zanthoxylum quinduensis. REVISTA COLOMBIANA DE QUÍMICA, 13 - 20.
Patiño, O. J., & Cuca, L. E. (2007). Estudio Fitoquímico de la especie Zanthoxylum
quinduense (Rutaceae). Scientia et Technica Año XIII, 171 - 172.
Patiño, O. J., Moreno, J. M., Sarmiento, L. L., & Cuca, L. E. (2011). Propiedades
antibacterianas in vitro de metabolitos secundarios aislados de dos especies del
género Zanthoxylum (Rutaceae). Revista Cubana de Farmacia, 431 - 438.
plazas, E. G., Hagenow, S., Ávila, M. M., Stark, H., & Cuca, L. S. (2020).
Isoquinoline alkaloids from the roots of Zanthoxylum rigidum as multi-target
inhibitors of cholinesterase, monoamine oxidase A and Aβ1-42 aggregation.
Bioorganic Chemistry, 98 - 108.
Prieto, J. A. (2012). Tesis de grado. Estudio fitoquímico de Compsoneura
capitellata (Myristicaceae), Zanthoxylum rigidum (Rutaceae) y Ocotea longifolia
(Lauraceae) y evaluación de su posible aplicación como biocontroladores de
Sitophilus sp. Bogotá, Cundinamarca, Colombia: Universidad nacional de
Colombia.
Reynel, C. (2015). Zanthoxylum. En R. S. Bernal, Catálogo de plantas y líquenes de
Colombia. (págs. 8 - 31). Bogotá, D.C: Instituto de Ciencias Naturales, Universidad
Nacional de Colombia.
Saraiva, D. E. (20 de Diciembre de 2019). Tesis de posgrado. Composição química,
atividade antioxidante, antifúngica, modulatória e anticolinesterásica do óelo
essencial de Zanthoxylum petiolare a.st.-hil. & tul. (Rutaceae). Fortaleza, Ceará,
Brasil: Universidade Estadual do Ceará.
Silva, J. C., Azevedo, P. S., Souza, F. d., Aragão, K. K., Sabino, C. K., Carvalho, G.
D., y otros. (2019). Vasorelaxant activity and acute toxicity of the ethanolic extract
67
of Zanthoxylum rhoifolium Lam leaves. Brazilian Journal of Pharmaceutical
Sciences, 1 - 9.
Singh, T. D., Meitei, H. T., Sharma, A. L., Robinson, A., Singh, L. S., & Singh, T.
R. (2015). Anticancer properties and enhancement of therapeutic potential of
cisplatin by leaf extract of Zanthoxylum armatum DC. Biological Research , 1 - 9.
Tine, Y., Renucci, F., Costa, J., Wélé, A., & Paolini, J. (2017). A Method for LC-
MS/MS Profiling of Coumarins in Zanthoxylum zanthoxyloides (Lam.) B. Zepernich
and Timler Extracts and Essential Oils. Molecules, 174 - 186.
Walker, T. M. (28 de Junio de 2011). Tesis doctoral . Isolation and characterization
of compounds from Zanthoxylum setulosum in the development of novel structures
for chemotherapeutic drugs . Huntsville, Alabama, Estado Unidos .
Walker, T. M., Vogler, B., Moriarity, D. M., Haber, W. A., & Setzer, W. N. (2011).
A Phytochemical Investigation of Zanthoxylum setulosum. Natural Product
Communications, 1807 - 1808.
Wang, Y.-r., Maia, S.-y., Lia, Y.-h., Lia, H.-l., Guoc, T., Jiab, A., y otros. (2020).
Extraction Optimization of Six Alkaloids and Four Lignans in Zanthoxylum
armatum by Orthogonal Design and Ultra-Fast Liquid Chromatography–Tandem
Quadrupole Mass Spectrometry. Journal of Analytical Chemistry, 459 - 467.
Zhang, W.-j., Guan, W., Geng, Z.-f., Wang, Y., Pang, X., You, C.-x., y otros.
(2019). Two new coumarins from Zanthoxylum dimorphophyllum spinifolium and
theirfeeding deterrent activities against Tribolium castaneum. Industrial Crops &
Products, 1 - 5.
Zhang, Y., Wang, D., Yang, L., Zhou, D., & Zhang, J. (2014). Purification and
Characterization of Flavonoids from the Leaves of Zanthoxylum bungeanum and
Correlation between Their Structure and Antioxidant Activity. PLOS ONE, 1- 11.
