Acción insecticida del aceite esencial de hojas de Schinus areira.

VALERIA TAPIA MATTAR; JOSÉ LUIS BORIONI; AXEL HOLLMANN; RODRÍGUEZ, SERGIO A.

Jornada; XV JORNADAS DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE FACULTADES DE INGENIERÍA DEL NOA (CODINOA).; 2022

CODINOA

Prosopis Alba Griseb. (Algarrobo blanco) es una de las especies nativas más importantes de nuestro país y tiene una extensa área de distribución que incluye los ecosistemas forestales de toda la Región Chaqueña de Argentina. Además está presente en Brasil, Paraguay y Bolivia. Su fruto, la algarroba, constituye una fuente muy importante de carbohidratos y de proteínas. Es por esto que se utiliza principalmente como aporte nutricional para el ganado y actualmente como recurso alimenticio humano en la elaboración de productos con valor agregado como alfajores, budines, café o cacao, entre otros.Los insectos de la familia Bruchinae, conocidos comúnmente como brúquidos, se alimentan de las semillas presentes en al fruto de los algarrobos afectando de manera significativa la calidad nutricional de la algarroba y por consiguiente produciendo pérdidas económicas muy grandes a los productores de harinas de algarrobo y subproductos derivados [1]. El control de estos insectos depende principalmente de la aplicación continua de insecticidas sintéticos, los cuales producen perturbaciones en el medio ambiente, aumentando los efectos letales sobre organismos no objetivos, además de la toxicidad directa para los usuarios [2]. Así, los riesgos asociados al uso de estos productos han llevado al crecimiento de alternativas ambientalmente sostenibles. Los aceites esenciales de las plantas son metabolitos secundarios valiosos, de gran aplicación en la industria farmacéutica, sanitaria, cosmética y agrícola. Estos compuestos representan una importante fuente de insecticidas ecológicos, ya que son biodegradables y no presentan efectos tóxicos contra humanos y animales. Además, son ambientalmente inocuos comparados con los insecticidas convencionales.Schinus areira L. (Anacardiaceae) es una árbol conocido comúnmente como “aguaribay”, siendo una especie nativa del Noroeste Argentino. Los aceites esenciales derivados de sus hojas y frutos han sido empleados con diversos propósitos.3 Previamente se determinó que el aceite esencial de sus hojas posee actividad insecticida frente al principal insecto plaga de sus semillas, el brúquido Rhipibruchus picturatus K. [4]. El objetivo principal de este trabajo es estudiar el mecanismo de acción insecticida del aceite esencial de las hojas de S. areira y de su principal componente, 1-epicadinol. Se evaluó la inhibición in vitro de la acetilcolinesterasa (AChE) de Rhipibruchus picturatus por el AE y el 1-epicadinol. Luego, se estudió la energía de unión de los principales compuestos del AE mediante ensayos de Docking molecular empleando como enzimas modelo Acetilcolinesterasa de Torpedo california (TcAChE) y de Anopheles gambiae (AgAChE).Materiales y MétodosInhibición in vitro de AChE: La inhibición se estimó siguiendo el método modificado de Ellman et al., 1961. Los extractos con enzima AChE se prepararon macerando 10 insectos brúquidos en buffer Tris-HCl (pH 8). La muestra se centrifugó a 8000 rpm, 12 minutos y se utilizó el sobrenadante. Luego, diferentes cantidades de AE de hojas de S. areira se incubaron con el extracto a 37°C. Después de la incubación, la reacción se realizó en una microplaca de 96 viales a 37 °C. La mezcla de reacción, contenía el extracto con AChE, AE de S. areira, DTNB en buffer Tris-HCl (pH 8) y yoduro de acetilcolina (52,8 mM). El control contenía lo mismo sin el AE. Luego se controló durante 30 min, registrando la absorbancia a 405 nm. El porcentaje de inhibición de AChE debido al AE se calculó de acuerdo con la siguiente fórmula: La naturaleza de la inhibición se determinó a partir del gráfico de Lineweaver-Burk obtenido con diferentes cantidades de sustrato y de AE de hojas de S. areira.Docking molecular: Para establecer los posibles compuestos responsables de la inhibición enzimática se realizó un análisis de acoplamiento molecular. TcAChE y AgAChE fueron seleccionados como receptores. El último está presente en los mosquitos y es usado como modelo de estudio para las familias de insectos. Como ligandos de AChE se utilizaron los principales compuestos presentes en los AE de S. areira.ResultadosEl AE de las hojas de S. areira demuestra una inhibición in vitro de la AChE de insectos, dependiente de la dosis, con un valor de IC50 de 0,62 mg/ml (Figura 1A). Para comprender el tipo de inhibición de AChE se obtuvieron gráficos recíprocos a diferentes concentraciones de sustrato (Figura 1B), en los cuales se observó que la inhibición enzimática debida al AE disminuye cuando aumenta la concentración de sustrato. Además, la Km se desplazó con el aumento de la concentración del inhibidor, indicando que la inhibición fue competitiva. Figura 1. Inhibición in vitrode AChE por el AE de hojas de S. areira. A) Efecto inhibitorio de la actividad de AChE en función de la concentración del AE. B) Gráfico de doble recíprocas a diferentes concentraciones de AE (Lineweaver-Burk). Los estudios de Docking molecular con ambas AChE sugieren que los componentes principales de los AE de S. areira, con 1-epi-cadinol como uno de los mayoritarios, se unen al sitio activo de la enzima. El 1-epi-cadinol, fue determinado previamente como componente mayoritario, representando el 34,06 % de la masa total del aceite de S. areira. Este componente fue aislado mediante cromatografía en columna y se evaluó la inhibición frente a AChE, siguiendo la misma metodología empleada para el AE de hojas de S. areira. Teniendo en cuenta que el 1-epi-cadinol a la concentración ensayada corresponde a unos 0,24 mg/ml de EO podemos confirmar que este componente es el responsable de la inhibición enzimática.ConclusionesEl ensayo de inhibición in vitro de AChE demuestra que el AE de las hojas reduce la actividad de AChE de R. picturatus de forma competitiva. Esto significa que el inhibidor se une a los sitios activos en AChE y previene las uniones de Ach (acetilcolina).Además, el estudio de Docking molecular permite concluir que uno de los mejores ligandos para la enzima AChE es el sesquiterpenoide 1-epi-cadinol. Finalmente, mediante el uso de 1-epi-cadinol purificado se confirmó que este componente es responsable de la inhibición de la AChE.AgradecimientosMINCYT (PICT 2017-0327), UNSE (PI-UNSE 23A/244 y PI-UNSE 23A/249)Referencias1. Zimmermann, H.G. (1991). Biological control of mesquite, Prosopis spp. (Fabaceae), in South Africa. Agric. Ecosyst. Environ., 37, 175-186. https://doi.org/10.1016/0167-8809(91)90145-N.2. Koul, O., Walia, S., & Dhaliwal, G. (2008). Biopestic Int, 4, 63.3. Andrea Cutró, Manuel Rosales, Anike Ferreyra Maillard, Axel Hollmann & Sergio A. Rodriguez (2021). Aportes de la Faya para el desarrollo. Investigaciones para la valorización integral y el aprovechamiento de nuestros recursos naturales. Santiago del Estero: Bellas Alas Editorial.4. Cutro, A. C., Castelli, M. V., López, S. N., Rosales, M. A., Hollmann, A., & Rodriguez, S. A. (2021). Chemical composition of Schinus areira essential oil and antimicrobial action against Staphylococcus aureus. Natural Product Research, 17, 2931–2936. https://doi.org/10.1080/14786419.2019.1675065.