Los terpenos y aceites esenciales (AcEs) poseen un amplio espectro de actividades biológicas que pueden ser exploradas en las ciencias veterinarias. En este sentido, su uso ha sido propuesto como una estrategia para enfrentar las crecientes poblaciones de nematodos gastrointestinales (NGI) resistentes a los antihelmínticos (AH) tradicionales. En la presente revisión analizamos 11 manuscritos científicos que, mediante la utilización del enfoque in vivo, evaluaron el potencial AH de plantas ricas en terpenos (PRT) o AcEs en pequeños rumiantes. La especie ovina fue utilizada en el 81% de los trabajos. Brasil es el país que lidera esta línea de investigación seguido de los Estados Unidos de América y la República de Benín. Todos los manuscritos analizados utilizaron la prueba de reducción del conteo fecal de huevos de NGI, mientras que cinco manuscritos emplearon la metodología del test —o prueba— controlado(a). La actividad de las PRT y los AcEs sobre la excreción de huevos de NGI en las heces fue variable, reportándose valores que oscilaron desde un efecto nulo hasta un 97%. Dos trabajos reportaron una reducción en el tamaño de los NGI machos adultos y en la fecundidad de las hembras tras la administración de AcEs. Resulta necesario generar más trabajos que se dirijan a entender las interacciones entre las plantas, sus metabolitos secundarios y los rumiantes que las consumen. Comprender dichas interacciones nos permitirá utilizar estos productos naturales como elementos que ayuden a mejorar la nutrición y la sanidad de ovinos y caprinos en diferentes sistemas productivos.

Cualquier sistema de producción de ovinos y/o caprinos cuya fuente de alimentación esté basada en la utilización de pasturas se enfrenta invariablemente a la presencia de nematodos gastrointestinales (NGI). En la actualidad, la infección ocasionada por los NGI sigue siendo considerada como la mayor amenaza sanitaria para los rebaños de ovinos y caprinos, lo cual repercute negativamente en la viabilidad y la rentabilidad de dichos sistemas de producción (1,2). Esta situación se ve potenciada por la aparición de cepas de NGI resistentes a los antihelmínticos (AH) convencionales (3,4) e incluso, a los principios activos de más reciente introducción en el mercado (5,6,7,8). Se estima que las pérdidas ocasionadas por la infección con NGI y sus costos asociados son —en promedio— de 151, 206 y 86 millones de euros en ovinos lecheros, de carne y caprinos lecheros, respectivamente (9). Asimismo, en la Unión Europea se han estimado unas pérdidas aproximadas de 1.8 billones de euros como consecuencia de la resistencia a los AH (10). Con la intención de generar alternativas no-farmacológicas para hacer frente a los altos índices de resistencia de los NGI hacia los AH, se han propuesto diversas estrategias, las cuales se han encasillado bajo el término de control integrado de nematodos gastrointestinales. Este compendio de estrategias es de naturaleza complementaria (otorgando la posibilidad de adoptar varias a nivel de granja) y está dirigido a favorecer el control de las poblaciones de NGI por encima de su erradicación. Dentro de este abanico de estrategias se puede mencionar el uso racional de AH (11,12), la suplementación nutricional (13,14), la selección genética (15,16), la inmunización (17,18), el uso de agujas de óxido de cobre (19,20), la rotación de praderas (21), el bio-control (22,23) y el estudio de las propiedades AH de algunas especies de plantas (24,25,26).

Invariablemente, todas las especies de plantas producen diferentes cantidades y concentraciones de ciertos elementos que poseen múltiples funciones biológicas documentadas hasta la fecha. Estos elementos han recibido diversas denominaciones en la literatura (27) tales como factores antinutricionales, compuestos secundarios de las plantas, metabolitos especializados o metabolitos secundarios de las plantas (MSP). Los MSP son compuestos químicos altamente especializados, producidos por las células de las plantas a través de diferentes vías metabólicas derivadas del metabolismo primario (28) e incluso su aparición se debe a las condiciones estresantes del medio ambiente, lo cual se ha denominado epigenética de plantas (29). La producción de MSP depende de la exposición de la planta a la luz, temperatura, estrés y características específicas del suelo como la salinidad y el pH (30,31).

En las ciencias veterinarias, la visión tradicional ha considerado a los MSP como sustancias producidas con la finalidad de controlar y repeler la herbivoría (32). No obstante, desde una perspectiva ecológica, la producción de MSP representa adaptaciones a situaciones específicas que mejoran la resiliencia, plasticidad y las interacciones entre las plantas y su ambiente (33,34). Asimismo, es necesario considerar que el término herbívoro incluye algunas especies animales como los insectos, los cuales han coexistido con los MSP desde hace unos 350 millones de años (35), o los rumiantes, cuyas familias ingresaron en la cronología de los ecosistemas hace unos 18-23 millones de años (36). Por lo tanto, las relaciones entre animales y MSP necesariamente involucran una respuesta adaptativa mutua. Como consecuencia, se ha documentado que el consumo de MSP puede representar beneficios de tipo sanitario mediante varios mecanismos, dentro de los que se destacan sus propiedades bioactivas contra los NGI de los pequeños rumiantes (24,25,26). Actualmente se han identificado unos 200,000 MSP (37), aunque se cree que esta cifra podría representar una subestimación (38). Debido a la heterogeneidad en su composición química, existen muchos métodos de clasificación, sin embargo, de manera muy general se han establecido tres grandes grupos funcionales:

i.) Alcaloides: Con los cuales se dio el inicio formal al estudio de los MSP cuando el farmacéutico alemán Friedrich Sertürner aisló la morfina en el año 1806 (32). Esta familia de MSP posee unas 20,000 estructuras identificadas (39) y sus propiedades AH son materia actual de estudio (40,41).

ii.) Compuestos fenólicos: De los cuales se han identificado 8,000 estructuras (42) y que representan el grupo de MSP más estudiados en lo que se refiere a las propiedades bioactivas en contra de los NGI en pequeños rumiantes. Dentro de este grupo, los taninos condensados han recibido una atención especial debido a su actividad AH y su presencia en varias especies de plantas presentes en sistemas de vegetación nativa a nivel mundial (43,44,45).

iii.) Terpenos: Que representan el grupo más numeroso de MSP con unas 80,000 estructuras identificadas hasta la fecha (46) y cuya actividad AH es el motivo de la presente revisión.

Estos MSP hacen parte del grupo más diverso y complejo desde el punto de vista químico y estructural. También hacen parte de esta numerosa familia los esteroides y carotenoides. Se estima que una tercera parte de los compuestos actualmente caracterizados en el diccionario de productos naturales (http://dnp.chemnetbase.com) pertenecen al denominado terpenoma. Este grupo de MSP está caracterizado por una gran diversidad, cuya estructura básica sigue el principio de las unidades de isopreno (C.)n, o también conocido como 2-metil butano y, que dependiendo de su número de subunidades (n) se clasifican como hemiterpenos (C.), monoterpenos (C10), sesquiterpenos (C15), diterpenos (C20), sesterterpenos (C25), triterpenos (C30) y tetraterpenos (C40) (47). De manera general, los terpenos son sustancias volátiles mayormente responsables del olor de muchas plantas y frutas. El término terpeno proviene de un aceite volátil obtenido de algunas especies de pinos denominado trementina, cuya traducción al idioma inglés es turpentine (48). Debido a su amplia distribución en el reino vegetal, estos MSP pueden encontrarse en un vasto número de familias botánicas como Apiaceae, Asteraceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Lamiaceae, Myrtaceae, Poaceae, Rutaceae, Verbenaceae, entre muchas otras. Asimismo, son sintetizados por insectos y organismos marinos (49). Otro recordatorio importante es que, a diferencia de los terpenos, los terpenoides tienen añadido un grupo estructural en su composición química.

Los terpenos son altamente lipofílicos y volátiles en el medio ambiente, constituyendo una buena parte de los denominados compuestos orgánicos volátiles (COV) de las plantas. Los principales componentes de los COV son los monoterpenos y sesquiterpenos, seguidos de algunos compuestos con anillos aromáticos, ácidos grasos y aminoácidos volátiles (50). Por su parte, los diterpenos y triterpenos son menos volátiles. Los COV son utilizados por flores y frutos para enviar información a ciertas especies de animales, en especial insectos (51). Asimismo, se ha reportado que la acción de herbivoría de rumiantes sobre el follaje de varias especies de plantas libera monoterpenos y algunos sesquiterpenos en forma de COV (48).

Debido al creciente interés hacia los terpenos y los COV en diferentes actividades, ha sido necesario desarrollar metodologías que permitan obtener, aislar o purificar estos MSP. Estos procedimientos, en su mayoría basados en procesos químicos, han permitido el aislamiento y caracterización de algunos metabolitos secundarios. En este sentido, la síntesis de aceites esenciales (AcEs) representa una de las alternativas para obtener mezclas que son utilizadas en las industrias farmacéutica, agrícola y cosmética, entre otras.

Definir con exactitud a los AcEs no es una tarea sencilla debido a la heterogeneidad en su composición química y a la multitud de propiedades que se les han atribuido en diversas actividades humanas como las industrias farmacéutica, cosmética, veterinaria y pecuaria. En la Tabla 1 se presentan algunas de las definiciones encontradas en la literatura. No obstante, se deben realizar algunas apreciaciones con la finalidad de clarificar este concepto: A pesar de su nombre, no son aceites (lípidos) verdaderos. De igual manera, el término esencial no se refiere a una propiedad de determinante, sino a que son derivados de componentes responsables de la fragancia o quinta essentia de las plantas (52), es decir, su nombre realmente es una derivación de la palabra esencia. Los AcEs pueden obtenerse de diversos recursos vegetales (hojas, flores, tallos, frutos, vainas, semillas, raíces y cortezas) o animales (organismos marinos) y representan mezclas lipofílicas que contienen una variedad de compuestos químicos (entre 20 y 60) obtenidos a partir de diversas metodologías (53). Por lo tanto, podríamos considerar a los AcEs como sustancias oleosas que contienen diferentes tipos de MSP, dentro de los cuales, los monoterpenos y sesquiterpenos constituyen una alta proporción. Finalmente, a pesar de que sus efectos bioactivos pueden ser atribuidos a los componentes mayoritarios, las sinergias entre diversos MSP deben ser consideradas y estudiadas.

Como resultado de la búsqueda de estrategias no farmacológicas para enfrentar la resistencia AH y a los NGI, se han documentado las propiedades AH tanto de los terpenos (59,60) como de los AcEs (61). Por lo tanto, el objetivo de la presente revisión será analizar los resultados de varios manuscritos científicos que, mediante la utilización del enfoque in vivo, evalúen la actividad AH de terpenos y AcEs en ovinos y caprinos. Asimismo, discutiremos su aplicabilidad y brechas en el conocimiento que puedan representar futuras áreas de estudio.

Se incluyen manuscritos sometidos a una revisión por pares y publicados durante las dos últimas décadas (2001-2021). Los métodos de inclusión de trabajos fueron establecidos bajo los siguientes criterios: (i) manuscritos que utilicen el enfoque in vivo, (ii) manuscritos realizados en ovinos y/o caprinos, (iii) manuscritos en los que haya presencia de una infección con NGI, (iv) manuscritos en los que se utilicen plantas ricas en terpenos (PRT) o AcEs y, (v) manuscritos en los que se relacione el consumo de dichas plantas o AcEs con la infección por NGI.

Tras el proceso de búsqueda y selección de manuscritos, se recuperaron 11 trabajos que cumplieron con los criterios de inclusión previamente establecidos. En la tabla 2 se observan algunos datos metodológicos generales. Brasil, con 7 trabajos es el país que lideró este tipo de investigaciones, seguido de 3 trabajos realizados en los Estados Unidos de América y uno en la república de Benín. En todos los manuscritos se reportó el uso del test de reducción del conteo fecal de huevos de NGI (TRCFH), mientras que 5 emplearon el test controlado (TCn). El 81% (9/11) de los manuscritos fue realizado en la especie ovina y solo el 19% (2/11) utilizó caprinos. El promedio (± desviación estándar) de animales utilizados fue de 27.6 ± 12.3. El 64% (7/11) de los manuscritos involucraron una infección natural por NGI, mientras que el 36% (3/11) optaron por una infección artificial, en su mayoría con el nematodo abomasal Haemonchus contortus y, en una ocasión, una infección mixta con H. contortus y el nematodo intestinal Trichostrongylus colubriformis.

La tabla 3 presenta los recursos y componentes químicos que estuvieron involucrados en los trabajos analizados. Aunque no se encontró una familia botánica sobre la que se dirijan esfuerzos específicos, tanto Lamiaceae (n=2) como Rutaceae (n=2) representaron el 36% de los trabajos (4/11). El uso de una planta con follaje rico en terpenos se dio en 2 de los 11 trabajos (18%). Consecuentemente, la administración de AcEs ocupó la mayoría de los trabajos. En conjunto se documentaron 76 MSP obtenidos de los AcEs, dentro de los que se encontraron monoterpenos, sesquiterpenos, fenilpropanoides, hidrocarbones, ácidos, alcoholes, aldehídos, fenoles, ésteres acíclicos y lactonas.

Los resultados que relacionan el consumo de terpenos y/o AcEs con la infección por NGI son presentados en la tabla 4. De manera general, la actividad AH de los terpenos o los AcEs fue variable, encontrando descensos porcentuales que oscilaron entre cero hasta el 97.4% de acuerdo con el TRCFH. El enfoque del TCn fue utilizado en 5 de los 11 trabajos (45%) y al igual que el TRCFH, mostró resultados variables.

La finalidad de la presente revisión de literatura fue analizar algunos manuscritos científicos que evaluaron la actividad AH de terpenos y AcEs en pequeños rumiantes mediante la realización de pruebas in vivo. Este enfoque, en el que se involucra directamente el factor animal ha representado un componente imprescindible en la evaluación de productos naturales en las ciencias veterinarias. Sin embargo, es necesario recalcar que aún no existen guías oficiales para determinar la eficacia de productos naturales en rumiantes. Por tal razón, resulta necesario enfatizar en la necesidad de elaborar e implementar procedimientos avalados por instancias oficiales. La comunidad de parasitólogos veterinarios esperamos que en el futuro próximo entidades internacionales como la asociación mundial para el avance de la parasitología veterinaria o el organismo de cooperación internacional en la harmonización de requerimientos técnicos para el registro de productos médicos veterinarios (WAAVP y VICH por sus siglas en inglés, respectivamente) difundan dichos documentos.

En consecuencia, los trabajos realizados hasta la fecha han empleado las guías oficiales para determinar la efectividad de productos sintéticos (73) o algunas publicaciones realizadas por expertos en la materia (74). Este tipo de estrategias comprenden el estudio de las propiedades AH de plantas o sus extractos sobre diferentes etapas del ciclo biológico de los NGI (huevos, larvas y adultos) a nivel de laboratorio, constituyendo el denominado enfoque in vitro.

Las pruebas in vitro presentan un bajo costo, mayor rapidez en los resultados y otorgan la posibilidad de examinar un número relativamente amplio de materiales en un periodo corto de tiempo (75), por lo que han sido más utilizadas y documentadas. Basados en nuestra búsqueda de literatura, podemos afirmar que por cada siete a diez manuscritos que emplean el enfoque in vitro, solo uno utiliza el enfoque in vivo. Sin embargo, las pruebas in vitro no se enfrentan a la naturaleza multifactorial de la fisiología animal en la cual: (i) existe una dinámica en las cantidades y concentraciones de químicos que ingresan al sistema digestivo, (ii) la tasa y secuencia en la que los MSP ingresan y son procesados es variable y dinámica, (iii) se requeriría de consumos elevados de material vegetal fresco por parte de los animales para igualar las concentraciones que arrojaron resultados positivos en condiciones in vitro y, (iv) las poblaciones microbianas del rumen tienen la capacidad de desarrollar adaptaciones a los MSP. Por lo tanto, debido a la dificultad de duplicar estos factores, evaluar en el huésped es la mejor alternativa para determinar el valor AH de plantas y sus derivados (75).

Para el desarrollo del enfoque in vivo en la evaluación de la actividad AH de productos naturales se pueden implementar dos metodologías (72):

Test de reducción del conteo fecal de huevos de NGI (TRCFH); en el que se administra el material bioactivo a un grupo de animales y se hace seguimiento cuantitativo de la excreción de huevos por gramo (HPG) de NGI en un periodo de tiempo (pre y pos) que debe ser establecido por el investigador. En este enfoque la presencia de un grupo control -en el cual los animales no reciben el material bioactivo o se encuentran libres de una infección por NGI- es opcional.

Test controlado (TCn); el cual presenta los mismos fundamentos del TRCFH, pero con la obligatoriedad de establecer un grupo control y de realizar sacrificios humanitarios a los animales experimentales con el objetivo de recuperar los órganos del tracto gastrointestinal donde se alojan los NGI adultos. Posteriormente se deben realizar conteos de las poblaciones de NGI al igual que mediciones en los NGI recuperados, lo que permite una comparación entre grupos experimentales. Esta metodología, a pesar de ser más costosa y necesitar mayor mano de obra, es la más confiable para evaluar la actividad AH de un producto natural.

El TRCFH fue utilizado en todos los trabajos incluidos en la presente revisión. Los resultados de la dinámica en las cuentas de HPG tras la administración de PRT o AcEs fueron variables, mostrando actividades que pueden clasificarse como nulas (62,66,69), moderadas (63,67,68), positivas (64,70) y sobresalientes (65). Si bien estas respuestas en la dinámica de la infección por NGI provienen de un número reducido de trabajos y son ciertamente ambiguas, nos permiten encontrar un potencial en la administración de estos recursos con fines terapéuticos en pequeños rumiantes. Futuras investigaciones podrían realizarse considerando factores que pueden influenciar las propiedades bioactivas de los recursos naturales como la dosis, biodisponibilidad, época de recolecta de las especies de plantas, método de extracción de MSP o AcEs, presencia de otros MSP e interacciones entre MSP. De igual manera se deben considerar factores relacionados con los animales como la vía de administración, comportamiento productivo, plano nutricional, estado fisiológico y nivel de adaptación a MSP.

En la presente revisión, cinco estudios implementaron el enfoque del TCn para la evaluación de la actividad AH de PRT o AcEs y, de manera similar con el TRCFH los resultados fueron variables. En los trabajos de Ketzis et al (62) y Katiki et al (66), la administración del AcEs de Chenopodium ambrosioides y Cymbopogon schoenantun respectivamente, no tuvo efecto sobre el número de NGI adultos recuperados en la necropsia. Resultados significativos fueron reportados por Camurca et al (61) quienes mencionan cierto nivel de selectividad del AcEs de Lippia sidoides sobre las poblaciones de Haemonchus contortus. Asimismo, el AcEs de los frutos de Zanthoxylum zanthoxyloides (70) y una solución encapsulada de los monoterpenos anetol y carvona (72) disminuyeron el número de NGI adultos, el tamaño de los machos y el número de huevos producidos por hembra.

Los mecanismos de acción por los que los terpenos o AcEs afectan a los NGI aún son inciertos. Sin embargo, se ha propuesto que, debido a su naturaleza hidrofóbica, la membrana celular es el objetivo primario (76). Estos compuestos ingresan a las estructuras de los NGI a través de difusión transcuticular, interfiriendo con el metabolismo, impidiendo funciones vitales desde etapas tempranas de desarrollo y afectando algunos mecanismos de locomoción (77). De acuerdo con López y Pascual-Villalobos (78), los AcEs presentan actividad hacia los receptores de acetilcolinesterasa presentes en vertebrados e invertebrados produciendo un daño neurotóxico similar a los organofosforados. Sin embargo, resulta importante recalcar que la bioactividad de terpenos y AcEs sobre otros organismos puede ser tan amplia y diversa como su elevado número de moléculas identificadas.

La investigación y el desarrollo de productos naturales con propiedades AH ha surgido como una respuesta hacia las crecientes poblaciones de NGI resistentes a los AH comerciales. Durante esta revisión, la existencia de poblaciones de NGI resistentes a la ivermectina se hizo evidente, al reportar reducciones en la eliminación de HPG del orden de 67 - 85% (63), 35 – 54% (62) y 25% (67). Asimismo, algunos estudios utilizaron un medicamento AH de reciente introducción en el mercado (Zolvix®) encontrando niveles de reducción en la eliminación de HPG de 100% (69), 96.4% (68) y, aunque los gráficos presentados por Katiki et al (72) carecen de un dato específico, se puede observar -a reserva de confirmar- cierto nivel de resistencia hacia este medicamento después de 21 días de ser aplicado. El estudio de estas variables parasitológicas se puede ver complementado con el seguimiento de variables fisiológicas como el volumen del paquete celular (o hematocrito), FAMACHA® y recuento de células blancas (66,67,70,72), junto con la evaluación de la función renal y hepática (66,72). Adicionalmente, el seguimiento de variables productivas como la ganancia diaria de peso (GDP) y la conversión alimenticia reviste una gran importancia en términos de aplicabilidad en diferentes sistemas productivos. En este sentido, Whitney et al (67) reportan una disminución en la ganancia de peso tras la inclusión del 30% de Juniperus pinchotii en una dieta balanceada en corderos Blackbelly y Saint Croix. Estos resultados son similares a los reportados por Katiki et al (72) quienes reportan una disminución en la GDP en corderos Santa Inés. Por su parte, Azando et al (70) reportan que la administración del AcEs de los frutos de Z. zanthoxylum no afectó la GDP ni el peso vivo final de corderos Djallonke. En este sentido, a pesar de que los resultados tienden a indicar una afectación en las variables productivas, futuros trabajos deben establecer los costos del trade-off entre nutrición y sanidad (79-80).

Los terpenos y AcEs poseen un amplio espectro de actividades biológicas que pueden ser exploradas en las ciencias veterinarias. Recientemente se reportó que el 58% de 113 manuscritos que hicieron parte de una revisión global sobre terpenos en animales, estuvieron dirigidos a aquellos destinados para consumo humano (81). Actualmente se han identificado unas 80,000 plantas que ejercen alguna influencia sobre la salud y la productividad animal (82), por lo tanto, resulta necesario conocer la naturaleza de sus interacciones con los herbívoros y de esta forma poder sugerir su uso como recursos que representen un beneficio nutricional y farmacéutico en los sistemas de producción de ovinos y caprinos (83,84). Estos beneficios podrían estar representados en los denominados alimentos funcionales o recursos nutracéuticos.

Los autores del presente estudio declaramos que no existe conflicto de intereses con la publicación de este manuscrito.