Nimbin es un triterpenoide aislado del árbol de neem ( Azadirachta indica ). Se cree que la nimbina es responsable de gran parte de las actividades biológicas del aceite de neem y se dice que tiene propiedades antiinflamatorias , antipiréticas , fungicidas , antihistamínicas y antisépticas . [2] El árbol de neem se encuentra en varios países asiáticos como China, Tailandia e India. La nimbina forma parte de la familia química de los limonoides y los triterpenoides . Nimbin fue extraído por primera vez en 1942 de semillas de neem por Siddiqi et al . [ cita necesaria ] Su fórmula molecular se estableció mediante espectrometría de masas junto con salanina, un compuesto cuya fórmula química y propiedades son muy cercanas a las de la nimbina. La nimbina se puede extraer de diferentes partes del árbol de neem con un disolvente o dióxido de carbono supercrítico . [3] [4] Nimbin se utiliza para diferentes propósitos porque tiene múltiples propiedades como insecticida , [5] [6] antiviral , antimicrobiana , [7] antiinflamatoria , [8] y antifúngica . [9] Nimbin se usaba comúnmente en la medicina tradicional india y china . Por ejemplo, puede usarse para tratar afecciones de la piel como eczema y psoriasis . [ cita médica necesaria ]
Los estudios también han demostrado que puede usarse para tratar enfermedades causadas por virus como el SARS COV-2 [10] [11] o el virus del dengue . [12] [13] Sin embargo, eso no se ha demostrado en humanos y sólo en entornos de laboratorio. Era un derivado de la nimbina (llamado N2) que se usaba en laboratorios para el virus del dengue y otros usos como antimicrobiano. Nimbin es relativamente hidrófobo [14] y se ha realizado un estudio para hacerlo más hidrófilo con un complejo de inclusión que puede ser útil para permitir su uso directo.
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La nimbina se puede cuantificar en neem mediante espectrometría de masas avanzada [15] o técnicas de HPLC . [16] La concentración de esta sustancia química en la planta (entre otras sustancias químicas) puede verse afectada por varios factores, como las diferentes partes del árbol en las que se pueden encontrar o la edad del árbol. [15] La nimbina se puede encontrar en las hojas, semillas y corteza de neem. Esta molécula también se puede encontrar en el aceite de neem al 0,12%. [3] Entre los metabolitos presentes en el neem, la nimbina es el compuesto químico menos presente. [15]
La biosíntesis de nimbina no se ve influenciada por las condiciones ambientales [17] (temperatura, precipitaciones, humedad…) porque los árboles de neem de una misma zona agroclimática pueden tener concentraciones de nimbina muy diferentes. Por tanto, la genética puede explicar estas diferencias en la concentración de nimbina en los árboles de neem. [17]
Se pueden utilizar disolventes para extraer nimbina de los granos de semillas de neem. Las semillas se pulverizan y se desgrasan con hexano y metanol . A continuación se filtra el producto obtenido, se concentra bajo presión y se separa con acetato de etilo y agua. Luego, el crudo final se purifica repitiendo diferentes cromatografías en columna de gel de sílice con hexano y acetato de etilo (70:30) como disolvente . Este método puede obtener 600 mg de nimbina de 300 g de semillas de neem.
Para extraer nimbina de las semillas de neem, se puede utilizar dióxido de carbono supercrítico debido a su baja temperatura y presión críticas y su baja toxicidad, razón por la cual este método se utiliza principalmente en la industria. [4] [3] Incluso si el dióxido de carbono supercrítico a veces no logra extraer eficazmente compuestos orgánicos de un producto, los rendimientos de extracción de nimbina de las semillas de neem utilizando este método son relativamente altos. De hecho, en condiciones experimentales específicas (305 K, 23 MPa y un caudal de dióxido de carbono de 0,62 cm 3 /min) se puede obtener un rendimiento de extracción de aproximadamente el 85 % para 2 g de neem . [4] También se puede añadir un codisolvente al dióxido de carbono supercrítico para mejorar la extracción. En este caso, el metanol se puede utilizar como cosolvente porque es un donante sustancial de enlaces de hidrógeno, lo que es responsable de su alto poder disolvente. Sin embargo, el uso de metanol como cosolvente sólo aumentará el rendimiento de la extracción en un 5% (lo que da un rendimiento de aproximadamente el 90%). [4] Por lo tanto, no vale la pena utilizar un cosolvente debido al costo, la dificultad y la toxicidad de la manipulación.
Algunos parámetros experimentales pueden tener un impacto en el rendimiento de extracción de nimbina utilizando este método. [4] Un aumento de la presión o del caudal de dióxido de carbono aumentará el rendimiento de la extracción. Sin embargo, un aumento en la temperatura o en el tamaño promedio de las partículas de nimbina disminuirá el rendimiento de la extracción. Si se utiliza metanol como cosolvente, un aumento en su concentración mejorará el rendimiento de la extracción.
El mecanismo implica la coordinación del ion H + con el oxígeno etéreo del anillo C, seguida de la escisión para formar un carbocatión alilo más estable en el C-13 y la desprotonación del H-17 para formar un dieno . El ataque intramolecular sucesivo del H + sobre el carbocatión terciario conduce a una rotación de 180° del enlace entre C-8 y C-14 y al cierre del anillo para producir el producto reordenado con éter cíclico : isonimbina. Para obtener este producto, se tomó nimbina en un matraz de fondo redondo de una sola boca de 100 ml equipado con un tubo protector, seguido de 10 ml de acetonitrilo . La solución se enfría a 0ºC y se añaden lentamente 0,5 ml de ácido sulfúrico concentrado mientras se agita. La reacción se deja hasta alcanzar la temperatura ambiente y se mezcla nuevamente durante 6 horas.
La cromatografía en capa fina controló la finalización de la reacción. Una vez completado, el matraz se sumergió en un baño de hielo y se añadió amoniaco acuoso lentamente hasta que el pH alcanzó 7-8. La solución se concentró a presión reducida usando un rotavapor , se vertió en agua helada y se extrajo usando acetato de etilo . El extracto del producto bruto se purificó usando cromatografía en columna ultrarrápida (bajo nitrógeno) y el producto puro se eluyó con acetato de etilo al 16 % en hexano. (Isonimbina - Rendimiento: 62%). [ cita necesaria ]
La nimbolida, un compuesto natural, se aisló de las hojas de neem y se modificó semisintéticamente en una molécula derivada de nimbina para mejorar la bioeficacia del compuesto. [18]
Se ha formado un nuevo producto para inducir impedimento estérico mediante la transesterificación del grupo alquilo en la fracción –COOMe de nimbolida utilizando isopropóxido de titanio y etanol 6-homodesacetilnimbina que se ha identificado mediante métodos espectroscópicos y cristalográficos : banda IR a 1712 cm −1 para el producto y 1778 cm −1 para nimbolida, elución a 26,31 min para el producto y 20,76 min para nimbolida.
Se determinó la propiedad citotóxica de la 6-homodesacetilnimbina y se comparó con nimbolida, 6-desacetilnimbina y nimbina. La ausencia de actividad y la muy poca actividad presentada por la nimbina y la 6-desacetilnimbina muestra que el anillo de lactona en la nimbolida es crucial para la actividad anticancerígena.
Sin embargo, el valor DE50 para la 6-homodesacetilnimbina ilustra una actividad moderada. Por tanto, el impedimento estérico mediante la presencia de un grupo grande o un anillo de lactona sobre la posición C-28 puede ser crucial para transmitir la actividad citotóxica. [18]
El uso de nimbina como biopesticida o medicina herbaria está limitado por su baja solubilidad en agua y biodisponibilidad. Para aumentar su solubilidad en agua, la nimbina se introdujo en un complejo de inclusión con diferentes tipos de ciclodextrinas (también llamadas CD). Un complejo de inclusión es cuando una molécula forma una cavidad donde puede estar nuestra molécula objetivo. Los CD se utilizan porque tienen una superficie exterior hidrófila pero una cavidad central hidrófoba (donde estará la nimbina). [14]
La preparación de su solución saturada evaluó la solubilidad en agua del complejo nimbina/CD. Los resultados muestran que la solubilidad en agua de la nimbina en el complejo de inclusión, en comparación con la nimbina nativa, aumentó notablemente por los efectos solubilizantes de diferentes CD. [14]
Nimbin tiene propiedades antivirales. Podría impedir que el virus se adhiera a la célula, ya que la nimbina tiene una alta afinidad de unión con los virus estudiados hasta ahora. Otra posibilidad es que si el virus ya está unido a su célula huésped, la nimbina inhibiría su replicación dentro de la célula huésped. Sin embargo, la acción de la nimbina aún no está clara y también puede depender del tipo de virus.
Nimbin es una de las moléculas estudiadas para ver sus efectos sobre el SARS-COV-2 . Se utilizó por primera vez debido a su alta afinidad de unión hacia la glicoproteína de pico del SARS-COV-2. Nimbin puede unirse a ACE2 , el receptor celular del SARS-COV2 . El objetivo principal era que la nimbina se uniera al virus y que la unión fuera más fuerte que la que existe entre el virus y la célula huésped. [10] [11]
Nimbin proviene del extracto de corteza de neem, también llamado NBE. Se ha realizado un experimento in vitro en el que NBE podría inhibir los efectos patológicos de la infección por SARS-COV-2 en un modelo de células pulmonares humanas. Esto demuestra que, aunque no se trata de un experimento directo, podemos anticipar que los compuestos derivados de NBE, como la nimbina , también podrán prevenir la infección por SARS-COV-2 del tejido nasal y pulmonar in vivo. [10] [11]
Nimbin es uno de los medicamentos mejor clasificados entre los productos naturales seleccionados que muestra un efecto inhibidor de la glicoproteína de pico y ACE2 junto con la curcumina . [10] [11]
Nimbin es parte de la familia de los triterpenoides , subcategoría de terpenoides , que se sabe que tienen propiedades biológicas como las antivirales. Para la infección por el virus del dengue (también llamado DENV NS2B-NS3), muestra potencial solo in silico.
La envoltura del virus del dengue facilita la entrada del virus en la célula huésped. Nimbin actúa contra esta envoltura bloqueando la entrada del virus. Ha demostrado que es eficaz contra los cuatro tipos de virus del dengue (dengue 1-4) in silico. [12] [13]
Se ha demostrado un papel antiinflamatorio en modelos tanto in vitro como in vivo utilizando tetranortriterpenoide no esteroideo, nimbina (N1) y sus análogos (N2 y N3).
Pudieron mejorar la cicatrización de heridas mediante la proliferación celular y reducir las especies reactivas de oxígeno (un tipo de molécula inestable que contiene oxígeno y que reacciona fácilmente con otras moléculas en una célula).
Para las experiencias, todas las reacciones se produjeron con los materiales de partida disponibles comercialmente sin ninguna purificación adicional. La nimbina se aisló de la semilla de neem cruda mediante extracción cruda usando metanol (MeOH), fracción de neem enriquecida y se purificó mediante múltiples columnas para obtener nimbina (N1) pura. Para obtener los derivados N2 y N3, se ha desacetilado la nimbina (N1) utilizando 1,1 equiv de K 2 CO 3 /MeOH en condiciones ambientales. Luego ambos compuestos se purificaron usando una columna de gel de sílice.
Los efectos de la mimbina se probaron en líneas celulares y libres de células mediante la influencia del lipopolisacárido (LPS).
Se ha empleado la estabilización de la membrana de los glóbulos rojos humanos (HBRC) para evaluar la propiedad antiinflamatoria. La membrana HBRC se parece a los componentes de la membrana lisosomal. Por tanto, los efectos de la nimbina y sus derivados sobre la estabilización de la membrana HRBC podrían deducirse de la estabilización de la membrana lisosomal. La reacción de la nimbina se probó en la hemólisis de glóbulos rojos humanos inducida por calor e hipotonicidad.
Se realizaron cuatro experiencias in vitro con diferentes concentraciones de N1, N2 y N3 (25, 50, 100 y 150 μm) y luego se compararon con diclofenaco, un antiinflamatorio no esteroideo, a 100 μm:
- Hemólisis inducida por calor
- Hemólisis inducida por hipotonicidad
- Actividad inhibidora de la lipoxigenasa .
- Ensayo de inhibición de proteinasa.
Para todas las experiencias, N1, N2 y N3, de forma dependiente de la dosis, fueron eficaces para inhibir la hipotonicidad y la hemólisis, la lipoxigenasa y la proteinasa inducidas por el calor. Además, inhiben mejor y más eficazmente con una alta concentración.
Para detectar la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) intracelulares mediante inflamación inducida (LPS) en pez cebra, se utilizó una muestra de DCF-DA fluorescente sensible a la oxidación. Las larvas fueron tratadas con N1, N2 y N3 en diferentes concentraciones (25 y 100 μm). Como resultado, se ha demostrado que las larvas de pez cebra tratadas con N1, N2 y N3 reducen la inflamación al disminuir los niveles intracelulares de ROS.
Los resultados de la experiencia confirman que la nimbina y sus derivados N1, N2 y N3 tienen propiedades antiinflamatorias y fueron capaces de disminuir los niveles de ROS inducidos por LPS tanto in vivo como in vitro .
El árbol de neem tiene valiosas propiedades para la salud y se utiliza a menudo en medicina como antiinflamatorio , anticancerígeno o antioxidante . [19] Su toxicidad para los mamíferos es muy baja, insignificante y no está dirigida a otros seres vivos. La nimbina se puede utilizar en personas con diabetes porque tiene un efecto antidiabético , especialmente cuando se modifica y transforma en moléculas seminaturales como N2 (análogo semisintético de nimbina N2) o N3 (desacetilnimbina N3). Esta eficacia no está verificada para la molécula de N2. Sin embargo, su efecto hipoglucemiante sobre las células β ha sido evaluado con insulina . Las células β anormales en personas con diabetes son una de las causas de la disfunción del sistema insulínico . Un estudio sobre embriones de pez cebra ha permitido evaluar los efectos citotóxicos de las moléculas de nimbina sobre las larvas de estos peces. El N2 actúa entonces como protección antioxidante contra las células β y como actividad antihiperglucémica . Luego se restablece el sistema de insulina . Este estudio demostró que el N2 no tenía ningún impacto tóxico en la salud y el desarrollo de estos individuos. [20] Pero una concentración alta podría ser peligrosa si se usa en exceso.
Existen algunos estudios sobre la actividad antimicrobiana de la nimbina. Sin embargo, Nimbin tiene actividad antimicrobiana sólo contra unas pocas especies de bacterias. Los efectos antimicrobianos de los metabolitos del neem pueden estudiarse mediante la caracterización con HCL. Una prueba de difusión en agar nos permite estudiar esta actividad frente a bacterias como Bacillus cereus o Escherichia coli . Estas bacterias presentes en el suelo tienen la propiedad de inducir en muchas plantas cultivadas una resistencia sistémica contra diversos agentes fitopatógenos . Por eso se elige el neem para luchar contra estas bacterias . Los cultivos de estas bacterias en placas de Petri se cubren luego con agar nutritivo. Se pueden observar zonas de inhibición en ciertas partes del agar , lo que caracteriza el lado antimicrobiano de la nimbina . La concentración de azadiractina en los extractos de neem es mucho más importante que la de nimbina y salanina y, por lo tanto, podría ser el metabolito de neem más potente contra las bacterias. [7] Sin embargo, según otro estudio, el efecto antimicrobiano del neem depende también en gran medida de otros metabolitos del neem (incluida la nimbina), pero se deben realizar más investigaciones sobre este tema. [7]
Nimbin es uno de los compuestos insecticidas activos presentes naturalmente en el neem. Justifica su presencia en productos pesticidas y farmacológicos . Este pesticida natural tiene un potencial significativo debido a la necesidad real de un pesticida natural para proteger las plantas de contaminaciones e insectos. [15] Los endófitos , cuya función es proteger el árbol de los insectos herbívoros , también pueden producir nimbina en el árbol de neem. [5]
La nimbina se puede fotooxidar en condiciones de laboratorio para obtener nimbinolida e isonimbinolida. [6] Según se informa, estos productos tienen algunos efectos insecticidas contra algunas especies de plagas . La isonimbolida es más antialimentaria e insecticida que la nimbina y la nimbinolida. Por tanto, estos productos de fotooxidación previenen el desarrollo de insectos en el neem. Sin embargo, se deben realizar más investigaciones para estudiar su actividad contra otras especies de plagas.
Nimbin tiene una actividad antifúngica como otros compuestos de neem. Aceite de neem utilizado contra hongos fitopatógenos como Fusarium oxysporum o Sclerotinia . Contra los patógenos de la roya, el aceite de neem se extrae a 1000 ppm en frío para mantener la actividad antifúngica . debido a la presencia de sus principales compuestos, incluida la nimbina en su forma más pura. Una alta concentración de aceite de neem aumenta la acción de la nimbina sobre los hongos y, por tanto, su actividad antifúngica . Un estudio demostró que al mezclar aceite de neem con n -hexano o con metanol al 90% , se podía distinguir la actividad antifúngica de la nimbina. De hecho, sólo se observa contra algunos hongos fitopatógenos cuando se utiliza el extracto mezclado con 90% de metanol, donde tiene una actividad inhibidora marginal. Sin embargo, para el extracto mezclado con n -hexano no se detecta actividad contra los otros hongos. [9] Otro estudio demostró que cuando el aceite se mezcla con etanol , los compuestos de neem como la nimbina actuaban como inhibidores de las colonias de hongos. Esto se observa cuando la concentración de nimbina es muy alta, para que los hongos no se propaguen en el medio ambiente. Por tanto, la nimbina tiene actividad antifúngica, pero se necesita una cierta cantidad de neem para que tenga un impacto real sobre los hongos. [7]
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