Peruvian plants of traditional use as potential sources of molecules with activity against COVID-19

RESUMEN Introducción: La situación actual de la COVID-19 es un gran problema para la población humana. En la actualidad, no hay medicamentos curativos disponibles en el mercado. Los investigadores están haciendo todo lo posible para producir fármacos con que luchar contra la enfermedad. Se están considerando varios esfuerzos basados en diferentes orientaciones del conocimiento científico y en las tecnologías para el tratamiento de la enfermedad. Desafortunadamente, ninguno de estos medicamentos funciona absolutamente contra la corriente pandémica. Por lo tanto, las moléculas bioactivas de plantas, animales y microorganismos podrían ser una mejor opción para tratar la COVID-19. Objetivo: Revisar la literatura sobre especies de la flora del Perú utilizadas en el tratamiento de enfermedades respiratorias y destacar las plantas con posible producción de metabolitos secundarios y lectinas vegetales potencialmente útiles como alternativa frente a la COVID-19. Métodos: Se revisaron artículos de literatura científica relacionados con el uso de la medicina tradicional en Perú, China e India para el tratamiento de enfermedades respiratorias, así como la información sobre lectinas vegetales y metabolitos secundarios con potencial utilidad contra la COVID-19. Resultados: Se presenta una amplia relación de géneros y especies de la flora del Perú con gran potencial contra la COVID-19. La mayoría de estas especies pertenecen a las familias Asteraceae, Loranthaceae, Piperaceae, Viscaceae y Zingiberaceae. Numerosas especies son endémicas del Perú. Conclusiones: La flora del Perú tiene más de 22 000 especies de plantas. Muchas de estas especies se utilizan tradicionalmente en el tratamiento de enfermedades respiratorias y pueden ser potencialmente útiles en el tratamiento de la COVID-19.

ABSTRACT Introduction: The current situation of COVID-19 is a big issue for the human population. At present, no healing drug is available in the market. Researchers are doing their best to produce drugs to fight the disease. Various efforts are being considered based on different directions of scientific knowledge and technologies for the treatment of the disease. Unfortunately, none of these drugs works absolutely against the pandemic. Therefore, bioactive molecules from plants, animals and microorganisms could be a better option to treat COVID-19. Objective: Review the literature about species of the flora of Peru used for the treatment of respiratory diseases and highlight the plants with potential in the production of secondary metabolites and plant lectins as an alternative against COVID-19. Methods: A review was conducted of scientific articles related to the use of traditional medicine in Peru, China, and India for the treatment of respiratory diseases, as well as information about plant lectins and secondary metabolites potentially useful against COVID-19. Results: A long list is presented of genera and species of the flora of Peru with great potential against COVID-19. Most of these species belong to the Asteraceae, Loranthaceae, Piperaceae, Viscaceae and Zingiberaceae families. Numerous species are endemic to Peru. Conclusions: The flora of Peru has more than 22 000 plant species. Many of these species are traditionally used in the treatment of respiratory diseases and are potentially useful for the treatment of COVID-19.

Actividad tripanocida de Piper solmsianum C. DC. sobre formas epimastigota y tripomastigota de Trypanosoma cruzi / Trypanocidal activity of Piper solmsianum C. DC. against epimastigote and trypomastigote forms of Trypanosoma cruzi

Introducción: la infección por Trypanosoma cruzi, conocida como enfermedad de Chagas, es un problema importante de salud pública en países de América Central y Sudamérica.Objetivo: evaluar la actividad de extractos crudos de acetato de etilo de plantas in vitro de 6-8 meses y 10-12 meses de edad, de tallos leñosos y hojas de plantas silvestres maduras y el lignano tetrahidrofurano grandisina, aislados de Piper solmsianum, sobre las formas epimastigota y tripomastigota de T. cruzi in vitro.Métodos: en la evaluación del efecto de diversos extractos crudos de acetato de etilo y grandisina de P. solmsianum, sobre la viabilidad de las formas epimastigota y tripomastigota de T. cruzi, se utilizó el método MTT (3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolium bromuro).Resultados: en la forma epimastigota, el mejor resultado en la inhibición del crecimiento fue obtenido con 50 µg/mL de extracto de tallo y en la forma tripomastigota con 25 y 50 µg/mL de grandisina y plantas in vitro de 6-8 meses de edad, respectivamente. En todos los casos los valores de inhibición oscilaron entre 86 a 96 por ciento. Plantas in vitro de 6-8 meses de edad y grandisina fueron más activas sobre las formas epimastigota y tripomastigota de T. cruzi con valores de CI50 de 0,018 y 0,360 µg/mL, respectivamente.Conclusiones: se demuestra la actividad tripanocida de extractos de plantas silvestres y plantas in vitro de P. solmsianum(AU)

Introduction: the infection by Trypanosoma cruzi, known as Chagas' disease, poses a major public health problem in Central and South America countries.Objective: to evaluate the activity of crude ethyl acetate extracts from in vitro plants of 6-8 and 10-12 months of age, stem barks and mature wild plant leaves and tetrahydrofuran lignin grandisin isolated from Piper solmsianum against the epimastigote and trypomastigote forms of T. cruzi in vitro.Methods: in the evaluation of the effect of various crude ethyl acetate extracts and grandisin from P. solmsianum on the viability of epimastigote and trypomastigote forms of T. cruzi, the MTT method (3-(4,5-dimethylthiazol-2-il)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) was used.Results: in the epimastigote form, the best results in growth inhibition was obtained with 50 µg/mL of stem extract, and in the trypomastigote form, with 25 and 50 µg/mL of grandisin and 6-8 months-old in vitro plants, respectively. The inhibition values in all cases ranged from 86 to 96 percent. 6-8 months old in vitro plants and grandisin were found to be active against the epimastigote and trypomastigote forms of T. cruzi with IC50 of 0.018 µg/mL and 0.360 µg/mL, respectively.Conclusions: the trypanocidal activity of extracts from wild plants and in vitro plants of P. solmsianum was proved(AU)

In Vitro Tissue Culture, Chemical Composition and Biological Activity of Plumbago Scandens L.

A protocol was developed for the micropropagation of Plumbago scandens L. from the shoot tip and node explants.The best response of shoot elongation (10.18±2.01 mm) was observed on MS basal medium supplemented with 0.02 mg/L IAA – 0.02 mg/L GA3. The maximum number of root induction (10.0±2.21) and shoot elongation (8.24±3.24 mm) was observed on medium containing 0.01 mg/L IBA and 0.01 mg/L GA3. The in vitro propagated plants were transferred to soil with 80% survival rate. Profuse compact callus was induced and proliferated from several explants (cotyledons, internodes, hypocotyls and roots) cultured on MS medium supplemented with all the combinations of 2,4-D – GA3 or 2,4-D alone and combinations of IAA – BAP or IAA alone, and the highest percentage of friable callus (90%) were induced in the sections of compact callus using 2.0 mg/L IAA – 0.02 mg/L BAP – 0.5 mg/L GA3.The qualitative determination of chemical constituents in the extracts was evaluated by a gas chromatography coupled to a mass spectrometry, and it was verified the presence of plumbagin only in root extracts but not in in vitro plantlets.The antibacterial activity of root extracts against various pathogenic bacteria, and the minimum inhibitory concentrations (MICs) was determined. Chloroform extracts showed good antibacterial activity against Neisseria gonorrhoeae between 0.4 to 1.0 mg/L with 20.4 to 30.0 mm (diameter zone of inhibition); inhibition against Staphylococcus aureus was moderate, and lower against Escherichia coli. Chloroform extracts had the lowest MICs for N. gonorrhoeae (<0.1 mg/mL per disc), and the activities against S. aureus (MIC 0.2 mg/mL) and E. coli (MIC 0.4 mg/mL) were less pronounced.

Suspensiones celulares y producción de metabolitos secundarios en cultivos in vitro de Piper sp / Cellular suspension and production of secondary metabolites in in vitro cultures of Piper sp

Piperaceae is an important family from neotropical American in which many biologically active compounds were identified. A survey of structural diversity and bioactivity reveals that groups of species specialize in the production of amides, phenylpropanoids, lignans and neolignans, benzoic acids and chromenes, alkaloids, polyketides, and a plethora of compounds of mixed biosynthetic origin. With this in mind, several explants obtained from in vitro plantlets were cultured in the presence of different plant growth regulator combinations (IAA, NAA, 2,4-D, DICAMBA, BAP and KIN). The callus induction was depended of Piper species, explant type and plant growth regulator combinations. From a callus culture, cell suspension cultures were established and their growth and metabolite accumulation studied. The achieve results may be useful for further characterization of the activated secondary metabolites pathways in in vitro systems of various Piper species.

Piperaceae es una familia importante de la América neotropical en la que muchos compuestos biológicamente activos han sido identificados. Un estudio general sobre la diversidad estructural y bioactividad reveló que grupos de especies se especializan en la producción de amidas, fenilpropanoides, lignanos y neolignanos, ácidos benzoicos y cromenes, alcaloides, policétidos y una diversidad de compuestos de origen biosintético mixto. Con este conocimiento, diversos explantes obtenidos de plántulas in vitro se cultivaron en presencia de diferentes combinaciones de reguladores de crecimiento (AIA, ANA, 2,4-D, DICAMBA, BAP y KIN). La inducción de callos dependió de la especie de Piper, tipo de explante y las combinaciones de los reguladores de crecimiento. Suspensiones celulares se establecieron a partir de callos y estudiadas en su crecimiento y acumulación de metabolitos. Los resultados alcanzados pueden utilizarse para caracterizar rutas de producción de metabolitos secundarios, en sistemas in vitro, en varias especies de Piper.

Cultivo de tejidos de Piper sp. (Piperaceae): Propagación, organogénesis y conservación de germoplasma in vitro / Tissue culture of Piper sp. (Piperaceae): in vitro propagation, organogenesis and germplasm conservation

En el Nuevo Mundo el género iPiper (Piperaceae) comprende al menos 500 especies en las que muchos compuestos biológicamente activos fueron identificados; es por ello que el estudio sobre la química y biosíntesis de los miembros de este género son de gran interés, donde el cultivo de tejidos in vitro juega un rol fundamental. El propósito de este trabajo fue desarrollar varios sistemas de cultivo in vitro, en diferentes especies de Piper, con la finalidad de propagarlas clonalmente y regenerarlas por organogénesis directa para el establecimiento de plantas en campo, y la conservación y transferencia internacional de germoplasma. La germinación de semillas alcanzó aproximadamente entre el 20 y el 99% después de 4 semanas de cultivo. La micropropagación fue realizada en medio de cultivo MS suplementado con sacarosa 3%, AIA 0,02 mg L-1 y AG3 0,02 mg L-1. El potencial morfogenético de explantes de raíz, peciolo, hoja, nudo y entrenudo fue investigado con la finalidad de desarrollar un protocolo confiable de regeneración de plantas. La conservación e intercambio internacional de germoplasma in vitro también fue realizado, entre Perú, Brasil y Ecuador.

In the New World the genus Piper (Piperaceae) contains at least 500 species in which many biologically active compounds were identified; is why the study of the chemistry and biosynthesis in members of this genus are of interest, and here techniques in vitro tissue culture plays a fundamental role. The aim of this work was to establish several in vitro culture systems in different Piper species in order to propagate clonally and regenerate by direct organogenesis for the establishment the field plants, the conservation and international germoplasm exchange. The seed germination achieved approximately 20 - 99% after 4 weeks of culture. The micropropagation was performed on MS culture medium supplemented with sucrose (3%), IAA (0,02 mg L-1) and GA3 (0,02 mg L-1). Callus induction and morphogenetic potential of root, petiole, leaf, node and internode explants was investigated to develop a reliable plant regeneration protocol. The in vitro germplasm conservation and international germplasm exchange also was realized, between Perú, Brazil and Ecuador.

Actividad biológica de Plumbago scandens L. sobre cepas multidrogoresistente de Mycobacterium tuberculosis / Biological activity of Plumbago scandens L. against multidrug-resistance strains of Mycobacterium tuberculosis

Tuberculosis control is a high priority for the Ministry of Health from Peru. In the present work the inhibitory effect of both metanolic (MeOH) and ethyl acetate (AcOEt) crude extracts and the minimum inhibitory concentration (MIC) of both wild plants and in vitro plantlets of Plumbago scandens L. -Plumbaginaceae- against multidrug-resistance (MDR) strains of Mycobacterium tuberculosis were determined. The plant material was constituted by roots and seeds, collected in the Motupe (Lambayeque) area. The in vitro plantlets were obtained from seedlings and micropropagated by shoot tips and nodal segments in Murashige and Skoog (MS) culture medium. The microbiological material consisting of one control strain and two strains of Mycobacterium tuberculosis resistant to isoniazid (INH) and rifampicin (RIF) was cultivated using the Lowenstein–Jensen culture medium. The MIC values varied from 0,65 to 1,3 mg/mL. Bacterial strains showed more sensitivite to the AcOEt crude extract. The GC analysis of the plant material showed the presence of the naphtoquinone plumbagin and other aromatic compounds. In conclusion, the MeOH y AcOEt crude extracts from roots of the wild plants and MeOH crude extract of in vitro plantlets of P. scandens showed a strong inhibitory activity against MDR strains of M. tuberculosis.

El control de la tuberculosis es un objetivo de alta prioridad para el Ministerio de Salud del Perú. En el presente trabajo se determinó el efecto inhibitorio de los extractos crudos metanólico (MeOH) y de acetato de etilo (AcOEt), expresados como concentración mínima inhibitoria (CMI) de plantas silvestres y plántulas in vitro de Plumbago scandens L. (Plumbaginaceae) sobre cepas multidrogoresistente (MDR) de Mycobacterium tuberculosis. El material vegetal estuvo constituido por raíces de plantas silvestres, en tanto que las plántulas in vitro fueron obtenidas de semillas y micropropagadas en medio de cultivo Murashige y Skoog (MS). El material microbiológico, constituido por una cepa control y dos cepas resistentes a isoniacida (INH) y rifampicina (RIF), fue cultivado en medio de cultivo Lowenstein-Jensen. Los valores CMI variaron entre 0,65 y 1,3 mg/mL, mostrándose más sensibles las cepas bacterianas frente al extracto crudo de AcOEt de plantas silvestres. El análisis cromatografía de gases (GC) determinó la presencia de la naftoquinona plumbagina y otros compuestos aromáticos. En conclusión, los extractos crudos de MeOH y AcOEt de raíces de plantas silvestres y extracto crudo de MeOH de plántulas in vitro de P. scandens ejercieron una fuerte acción inhibitoria sobre cepas MDR de M. tuberculosis.