Cuantificación de compuestos bioactivos y evaluación de la actividad antioxidante de la planta silvestre y cultivos in vitro de Ageratina pichichensis - Motolinia Alcántara, Elizabeth Alejandra (Universidad Autónoma Metropolitana, 2023)
Las plantas han sido utilizadas desde tiempos prehistóricos hasta la actualidad para tratar y curar diversas afecciones y enfermedades, por lo que la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha denominado como “Sistema de Medicina Tradicional”, dicho potencial es gracias a la producción de compuestos bioactivos conocidos como metabolitos secundarios derivados de las plantas (MSDP). Los MSDP han sido clasificados según su estructura química en compuestos nitrogenados, terpenos, compuestos azufrados y compuestos fenólicos. Los compuestos fenólicos son uno de los MSDP más abundantes en las plantas, han sido reportados con diversas actividades biológicas como agentes antioxidantes, antimicrobianos y antiinflamatorios. Además de su uso como coadyuvantes en el tratamiento de enfermedades como la obesidad, el cáncer y la diabetes. La producción de los MSDP a partir de plantas silvestres, es decir, plantas que crecen bajo condiciones naturales y sin la intervención de cultivo controlado, representa un reto importante para asegurar la disponibilidad y producción sustentable y sostenible de estos compuestos bioactivos, debido a inconvenientes como el requerimiento de tiempos de cultivo largos para alcanzar el estado de madurez de la planta adecuado que permita maximizar la síntesis de dichos compuestos, aunado a la falta de control de las condiciones ambientales que permitan la viabilidad de las plantas y los bajos rendimientos de extracción alcanzados. a partir de los distintos tejidos de la planta. La práctica de estos tipos de procesos no controlados puede requerir de grandes cantidades de material vegetal para sostener una producción constante que satisfaga la necesidad de dichos compuestos bioactivos, conduciendo a la sobreexplotación y extinción de especies. Una de las alternativas a estos problemas resulta en el aprovechamiento de tecnologías biotecnológicas como el cultivo de tejidos vegetales (CTV), el cual ofrece ventajas significativas como la producción continua de MSDP bajo condiciones ambientales controladas, con requerimientos mínimos de agua y sin necesidad de utilizar. pesticidas y herbicidas, logrando una mejor calidad en el producto deseado. Existen diversos tipos de CTV, los cuales incluyen la producción de embriones, raíces, brotes, callos y cultivo de células en suspensión. El cultivo de callos (CC) es uno de los más utilizados para regenerar plantas o bien para producir compuestos bioactivos a través de la implementación de cultivos de células en suspensión (CCS). El CCS ofrece diversas ventajas para la producción de compuestos bioactivos, entre las que destacan la capacidad de establecer un proceso de producción continua con altos rendimientos, además de ser un proceso biológico simple y rentable para la síntesis a gran escala en biorreactores. Ageratina pichichensis conocida como “Axihuitl” es una de las especies más utilizadas en la medicina tradicional mexicana para tratar infecciones cutáneas, heridas, indigestión y gastritis, usos que han sido avalados mediante divesos estudios científicos que han demostrado que posee propiedades antimicrobianasm antifúngicas, antiinflamatorias. , antiulcerosas y cicatrizante. Debido a estas actividades farmacológicas se han realizado ensayos clínicos que han demostrado su eficiencia en el tratamiento de onicomicosis, úlceras crónicas en piernas, úlceras del pie diabético y candidiasis vulvovaginal. Teniendo como motivación principal, la producción de compuestos bioactivos a partir de cultivo de tejidos vegetales como CC y CCS, el presente trabajo se divide en 2 capítulos. El primer capítulo consta de la fase experimental en la cual se presenta la producción de compuestos fenólicos en la planta silvestre (PS) vs cultivos in vitro; planta in vitro (PI), CC y CCS de A. pichichensis, la identificación, cuantificación y evaluación de su actividad antioxidante, enfatizando las ventajas que éstos ofrecen respecto a la producción en plantas silvestres. En el segundo capítulo se presenta un resumen de la revisión bibliográfica, que engloba, las consideraciones de ingeniería para la producción de compuestos bioactivos a partir de cultivos en suspensión de células vegetales en biorreactores. Las plantas se han utilizado desde tiempos prehistóricos hasta nuestros días para tratar y curar diversas afecciones y enfermedades. La Organización Mundial de la Salud (OMS) los ha denominado "Sistema de Medicina Tradicional", gracias a la producción de compuestos bioactivos conocidos como metabolitos secundarios de origen vegetal (PDSM). Los PDSM se han clasificado según su estructura química en compuestos nitrogenados, terpenos, compuestos que contienen azufre y compuestos fenólicos. Los compuestos fenólicos son uno de los PDSM más abundantes en las plantas y se ha informado que tienen diversas actividades biológicas, como agentes antioxidantes, antimicrobianos y antiinflamatorios. Además de su uso como coadyuvantes en el tratamiento de enfermedades como la obesidad, el cáncer y la diabetes. La producción de PDSM a partir de plantas silvestres, es decir, plantas que crecen en condiciones naturales y sin la intervención de cultivos controlados, representa un gran desafío para asegurar la disponibilidad y producción sostenible de estos compuestos bioactivos debido a inconvenientes como la necesidad de largos tiempos de cultivo para alcanzar el etapa adecuada de madurez de las plantas para maximizar la síntesis de estos compuestos, aunado a la falta de control sobre las condiciones ambientales que permitan la viabilidad de las plantas y los bajos rendimientos de extracción obtenidos de los diferentes tejidos de la planta. La práctica de tales procesos incontrolados puede requerir grandes cantidades de material vegetal para mantener una producción continua que satisfaga la demanda de dichos compuestos bioactivos, lo que lleva a la sobreexplotación y la extinción de especies. Una de las alternativas a estos problemas es el uso de tecnologías biotecnológicas como el cultivo de tejidos vegetales (PTC), que ofrece importantes ventajas como la producción continua de MSDP en condiciones ambientales controladas, con mínimos requerimientos de agua y sin necesidad de utilizar pesticidas y herbicidas, logrando una mejor calidad del producto deseado. Existen varios tipos de PTC, incluida la producción de embriones, raíces, brotes, callos y cultivos de células en suspensión. El cultivo de callos (CC) es uno de los más utilizados para regenerar plantas o producir compuestos bioactivos mediante la implementación de cultivos en suspensión celular (CSC). La CCS ofrece varias ventajas para producir compuestos bioactivos, incluida la capacidad de establecer un proceso de producción continuo con altos rendimientos, además de ser un proceso biológico simple y rentable para síntesis a gran escala en biorreactores. Ageratina pichichensis, comúnmente conocida como "Axihuitl", es una de las especies más utilizadas en la medicina tradicional mexicana para el tratamiento de infecciones de la piel, heridas, indigestiones y gastritis, usos que han sido respaldados por varios estudios científicos que han demostrado que Tiene propiedades antimicrobianas, antifúngicas, antiinflamatorias, antiulcerosas y cicatrizantes. Como resultado de estas actividades farmacológicas, los ensayos clínicos han demostrado su eficacia en el tratamiento de la onicomicosis, las úlceras crónicas de las piernas, las úlceras del pie diabético y la candidiasis vulvovaginal. Teniendo como principal motivación la producción de compuestos bioactivos a partir del cultivo de tejidos vegetales como CC y CSC, el presente trabajo se divide en 2 capítulos. El primer capítulo consta de la fase experimental en la que se analiza la producción de compuestos fenólicos en plantas silvestres (WP) vs. cultivos in vitro; Planta in vitro (IP), CC y CSC de A. pichichensis, se presenta la identificación, cuantificación y evaluación de su actividad antioxidante, enfatizando las ventajas que estas representan frente a la producción en plantas silvestres. El segundo capítulo presenta un resumen de la revisión de la literatura, incluidas consideraciones de ingeniería para producir compuestos bioactivos a partir de cultivos en suspensión de células vegetales en biorreactores.; Plants have been used from prehistoric times to the present day to treat and cure various conditions and diseases. The World Health Organization (WHO) has called them a "Traditional Medicine System", thanks to the production of bioactive compounds known as plant-derived secondary metabolites (PDSM). PDSM have been classified according to their chemical structure into nitrogen compounds, terpenes, sulphur containing compounds and phenolic compounds. Phenolic compounds are one of the most abundant PDSM in plants and have been reported to have diverse biological activities such as antioxidant, antimicrobial and anti-inflammatory agents. In addition to their use as adjuvants in the treatment of diseases such as obesity, cancer, and diabetes. The production of PDSM from wild plants, i.e. plants growing under natural conditions and without the intervention of controlled cultivation, represents a major challenge to ensure the availability and sustainable production of these bioactive compounds due to drawbacks such as the requirement long cultivation times to reach the appropriate stage of plant maturity to maximize the synthesis of these compounds, coupled with the lack of control over the environmental conditions that allow the viability of the plants and the low extraction yields obtained from the different tissues of the plant. The practice of such uncontrolled processes may require large quantities of plant material to maintain a continuous production to meet the demand for such bioactive compounds, leading to overexploitation and species extinction. One of the alternatives to these problems is the use of biotechnological technologies such as plant tissue culture (PTC), which offers significant advantages such as the continuous production of MSDP under controlled environmental conditions, with minimal water requirements and without the need to use pesticides and herbicides, achieving a better quality of the desired product. There are several types of PTC, including the production of embryos, roots, shoots, callus, and suspension cell culture. Callus culture (CC) is one of the most widely used to regenerate plants or to produce bioactive compounds through the implementation of cell suspension culture (CSC). CCS offers several advantages to produce bioactive compounds, including the ability to establish a continuous production process with high yields, as well as being a simple and cost-effective biological process for large-scale synthesis in bioreactors. Ageratina pichichensis, commonly known as "Axihuitl", is one of the most widely used species in traditional Mexican medicine for the treatment of skin infections, wounds, indigestion, and gastritis, uses that have been supported by several scientific studies that have shown that it has antimicrobial, antifungal, anti-inflammatory, anti-ulcer, and healing properties. As a result of these pharmacological activities, clinical trials have demonstrated its efficacy in the treatment of onychomycosis, chronic leg ulcers, diabetic foot ulcers and vulvovaginal candidiasis. Having as main motivation the production of bioactive compounds from plant tissue culture as CC and CSC, the present work is divided into 2 chapters. The first chapter consists of the experimental phase in which the production of phenolic compounds in wild plant (WP) vs. in vitro cultures; in vitro plant (IP), CC and CSC of A. pichichensis, the identification, quantification and evaluation of their antioxidant activity are presented, emphasizing the advantages that these represent compared to the production in wild plants. The second chapter presents a summary of the literature review, including engineering considerations to produce bioactive compounds from plant cell suspension cultures in bioreactors.