Study of the ethnopharmacological potential of Catasetum integerrimum Hook. In the Huasteca Potosina

Abstract

RESUMEN. Catasetum integerrimum Hook. es una orquídea epífita distribuida en zonas tropicales como la Huasteca Potosina. En esta región, la población utiliza esta orquídea para el tratamiento de enfermedades renales, gastrointestinales y diabetes mellitus. Esta investigación tuvo como objetivo evaluar y validar el potencial medicinal de C. integerrimum con un estudio comparativo entre plantas silvestres y plantas propagadas por cultivo in vitro. Además, esta investigación contribuye a actualizar el conocimiento científico sobre las orquídeas mexicanas con potencial medicinal y sus usos biotecnológicos. El logro de estos objetivos fue posible a través del desarrollo de seis etapas del proyecto que incluyen i) una revisión sistemática de las orquídeas endémicas de México, su distribución en el país y sus usos biotecnológicos, ii) una revisión sobre los usos biotecnológicos de las plantas medicinales a nivel mundial, iii) el aporte de la primera revisión sobre orquídeas mexicanas con potencial medicinal, iv) un aporte sobre las propiedades medicinales, fitoquímicas y uso biotecnológico de las orquídeas del género Catasetum, v) el establecimiento de un método in vitro para la propagación de material vegetal ilimitado y vi) pruebas farmacológicas para evaluar el potencial medicinal conferido a esta orquídea. Para cumplir con las etapas experimentales se realizaron entrevistas en cuatro municipios de la Huasteca Potosina, Cd. Valles, Axtla de Terrazas, Matlapa y Xilitla para registrar los usos medicinales que la población le confiere a esta orquídea. Posteriormente, se recolectaron las cápsulas de C. integerrimum antes de la dehiscencia y fueron transportadas al laboratorio para realizar un proceso aséptico. Las semillas se cultivaron en medio MS basal. Después de seis meses de cultivo, las vitroplantas se utilizaron como explantes para establecer un protocolo de micropropagación por organogénesis directa. Los resultados mostraron que el mejor explante fueron los pseudobulbos. Los pseudobulbos desarrollaron 1 brote por explante con 5,50 ± 0,18 hojas por brote y 4,37 ± 0,37 raíces por explante con una longitud de raíz de 4,88 ± 0,20 cm. Con suficiente material vegetal se realizó una extracción etanólica asistida por microondas de las vitroplantas (EEV) y los pseudobulbos obtenidos de orquídeas silvestres (EEP). Además, se realizó un perfil fitoquímico y ensayos de DPPH y ABTS para evaluar el potencial antioxidante de ambos extractos. El perfil fitoquímico registró la presencia de alcaloides de fitoesteroles, terpenoides, lactonas sesquiterpénicas, flavonas, cumarinas, hidroxilos fenólicos y glucósidos. Estos mismos fitoquímicos estaban presentes en el EEP. En cuanto al potencial antioxidante, EEP tuvo la mejor actividad antioxidante. El ensayo ABTS mostró un 78% de inhibición de radicales libres en presencia de la muestra a los 6 minutos. El ensayo DPPH mostró un 52% de inhibición de radicales libres en presencia de la muestra a los 20 minutos. Finalmente, para validar los usos medicinales reportados por la población náhuatl, se realizaron pruebas farmacológicas para evaluar la actividad diurética y antidiarreica. Los resultados mostraron que 100 mg/kg de EEP no mostraron un efecto diurético. EEP mostró efectividad al inhibir el proceso diarreico en un 76%. Asimismo, se observó que EEP retardó la aparición de diarrea en un 50% en comparación con el efecto provocado por el fármaco de referencia loperamida. EEP también redujo significativamente (p<0,05) el tránsito gastrointestinal. EEP a 10 mg/kg mostró la mejor disminución en la acumulación de líquido intestinal, en comparación con la actividad mostrada por 2,5 mg/kg de loperamida. La dosis efectiva media (DE50) de EEP, obtenida por regresión lineal, fue de 2 mg/Kg en la diarrea inducida por aceite de ricino. Estos resultados proporcionan el primer protocolo de micropropagación por organogénesis directa con una producción ilimitada de vitroplantas, que pueden contribuir a la conservación y estudio de esta especie. Además, esta investigación validó que el EEP de C. integerrimum tiene un alto potencial antidiarreico. Finalmente, es importante mencionar que este estudio es el primero en demostrar el potencial medicinal antidiarreico de esta orquídea.

ABSTRACT. Catasetum integerrimum Hook. is an epiphytic orchid distributed in tropical areas such as the Huasteca Potosina. In this region, the population uses this orchid for treating kidney and gastrointestinal disease and diabetes mellitus. This research aimed to evaluate and validate the medicinal potential of C. integerrimum with a comparative study between wild plants and plants propagated by in vitro culture. Moreover, this research contributes to updating scientific knowledge about Mexican orchids with medicinal potential and their biotechnological uses. The achievement of these objectives was possible through the development of six stages of the project including i) a systematic review of the endemic orchids of Mexico, their distribution in the country, and their biotechnological uses, ii) a review concerning the biotechnological uses of the medicinal plants worldwide, iii) the contribution of the first review on Mexican orchids with medicinal potential, iv) a contribution on the medicinal properties, phytochemicals and biotechnological use of orchids of the Catasetum genus, v) the establishment of an in vitro method for biotechnological propagation of unlimited plant material and vi) pharmacological tests to evaluate the medicinal potential conferred on this orchid. To comply with the experimental stages, interviews were carried out in four municipalities of the Huasteca Potosina, Cd. Valles, Axtla de Terrazas, Matlapa, and Xilitla to record the medicinal uses that the population confers on this orchid. Subsequently, C. integerrimum capsules were collected before dehiscence and transported to the laboratory for performing an aseptic process. Seeds were cultivated in basal MS medium. After six months of culture, vitroplants were used as explants to establish a micropropagation protocol by direct organogenesis. The results showed that the best explant was the pseudobulbs. Pseudobulbs developed 1 shoot per explant with 5.50 ± 0.18 leaves per shoot and 4.37 ± 0.37 roots per explant with a root length of 4.88 ± 0.20 cm. With enough plant material, a microwave-assisted ethanolic extraction of the vitroplants (EEV) and the pseudobulbs obtained from wild orchids (EEP) was carried out. Furthermore, a phytochemical profile and DPPH and ABTS assays were performed to evaluate the antioxidant potential in both extracts. The phytochemical profile registered the presence of phytosterol alkaloids, terpenoids, sesquiterpene lactones, flavones, coumarins, phenolic hydroxyls, and glycosides. These same phytochemicals were present in the EEP. Regarding the antioxidant potential, EEP had the best antioxidant activity. The ABTS assay showed a 78% inhibition of free radicals in the presence of the sample at 6 minutes. The DPPH assay showed a 52% inhibition of free radicals in the presence of the sample at 20 minutes. Finally, to validate the medicinal uses reported by the Nahuatl population, pharmacological tests were carried out to evaluate the diuretic and antidiarrheal activity. The results showed that 100 mg/kg EEP did not show a diuretic effect. EEP showed effectiveness by inhibiting the diarrheal process by 76%. Likewise, it was observed that EEP retarded the onset of diarrhea by 50% compared to the effect caused by the reference drug loperamide. EEP also significantly (p<0.05) reduced gastrointestinal transit. EEP at 10 mg/kg showed the best decrease in intestinal fluid accumulation, compared to the activity shown by 2.5 mg/kg loperamide. The mean effective dose (ED50) of EEP, obtained by linear regression, was 2 mg/Kg in the castor oil-induced diarrhea. These results provide the first micropropagation protocol by direct organogenesis with an unlimited production of vitroplants, which can contribute to the conservation and study of this species. Moreover, this research validated that the EEP of C. integerrimum has a high antidiarrheal potential. Finally, it is important to mention that this study is the first to demonstrate the antidiarrheal medicinal potential of this orchid.