Anti-Candida albicans activity, cytotoxicity and interaction with antifungal drugs of essential oils and extracts from aromatic and medicinal plants / Actividad contra Candida albicans, citotoxicidad e interacción con antifúngicos de aceites esenciales y extractos de plantas medicinales y aromáticas

Objective: To determine anti-Candida albicans activity, cytotoxicity and drug interaction of essential oils and extracts from plants collected in Colombia. Materials and methods: The antifungal activity was evaluated following the AFST-EUCAST protocol. With most active samples, the inhibition of the formation of germ tubes and budding, the in vitro pharmacodynamics, using time-kill assays, and the interaction with itraconazole and amphotericin B following the chequerboard technique were evaluated. The cytotoxicity assay for all samples was done using MTT. Results: Strong activity in 17.57% of the samples was found. The lowest MIC values were obtained with Piper bredemeyeri Jacq and Lippia origanoides Kunth (B) oils and Morinda royoc L extract. The three samples inhibited the formation of germ tubes and budding. P. bredemeyeri Jacq oil and M. royoc L extract samples showed fungicidal activity at 2xMIC. A synergistic effect was obtained with the combination of P. bredemeyeri Jacq oil and itraconazole, but not for the combination with amphotericin B. Active samples against C. albicans were not cytotoxic on Vero cells ATCC CCL-81, excluding P. bredemeyeri Jacq oil. Conclusions: The results of this study suggest that Colombian medicinal and aromatic plants represent an untapped source of compounds with anti-C. albicans activity that could be a resource in the development of new therapeutic natural products.

Objetivo. Determinar la actividad anti-Candida albicans, la citotoxicidad y la interacción con antifúngicos de aceites y extractos de plantas recolectadas en Colombia. Materiales y métodos. La actividad antifúngica fue evaluada siguiendo el protocolo Antifungal Susceptibility Testing Subcommittee of the European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (AFST-EUCAST). Con las muestras más activas se evaluó la inhibición de la formación de tubo germinal y la gemación, la farmacodinamia mediante curvas de tiempo muerte y la interacción con itraconazol y anfotericina B. Se determinó la citotoxicidad mediante la técnica MTT. Resultados. Se encontró actividad en 17,57 % de las muestras. La mayor actividad se obtuvo con los aceites de Piper bredemeyeri Jacq y Lippia origanoides Kunth (B) y el extracto de Morinda royoc L. Las tres muestras inhibieron la formación de tubo germinal y la gemación. El aceite de P. bredemeyeri Jacq y el extracto de M. royoc L mostraron actividad fungicida con dos veces la concentración inhibitoria mínima. Se encontró un efecto sinérgico por la combinación del aceite de P. bredemeyeri Jacq e itraconazol, pero no con anfotericina B. Las muestras activas no fueron citotóxicas, excepto el aceite de P. bredemeyeri Jacq. Conclusión. Los resultados de este estudio sugieren que las plantas de Colombia son una fuente no explorada de compuestos con actividad anti-C. albicans, útiles para el desarrollo de nuevos productos terapéuticos.

In vitro antifungal activity and cytotoxic effect of essential oils and extracts of medicinal and aromatic plants against Candida krusei and Aspergillus fumigatus / Atividade antifúngica in vitro e os efeitos citotóxicos de óleos essenciais e extratos de plantas medicinais e aromáticas contra Candida krusei e Aspergillus fumigatus

The plants are usually used in traditional medicine as antimicrobial agents and their essential oils and extracts have been known to possess antifungal activity. The aim of this study was to evaluate in vitro the activity of 32 essential oils and 29 extracts against C. krusei and A. fumigatus as well as the cytotoxic effect on Vero cells. Time-kill curve and interaction between antifungals and the most active sample against C. krusei, was also evaluated. The oils from C. ambrosioides and the extract of M. cucullata showed antifungal activity against C. krusei (GM-MIC 7.82 and 31.25 µg/mL, respectively). L. citriodora was actives against C. krusei and A. fumigates (GM-MIC = 99.21 µg/mL and 62.5 µg/mL respectively). Time-kill assays done with C. ambrosioides oil showed fungicidal activity at 4x MIC. The interaction of C. ambrosioides oil with itraconazole and amphotericin B was tested following the chequerboard technique. No interaction was detected for the combination of C. ambrosioides oil with amphotericin B and itraconazole (FICI range = 1.03-1.06 and 1.03-1.00, respectively). Cytotoxicity assays for all samples were carried out with MTT. Only the oil from Hedyosmun sp. and L. dulcis were cytotoxic.

As plantas são geralmente utilizadas na medicina tradicional como agentes antimicrobianos e seus óleos essenciais e extratos foram conhecidos por possuir atividade antifúngica. O objetivo deste estudo foi avaliar in vitro a atividade de 32 óleos essenciais e 29 extratos contra Candida krusei e Aspergillus fumigatus, bem como o efeito citotóxico em células Vero. A curva do tempo-morte e a interação entre antifúngicos e Chenopodium ambrosioidese do extrato de Myrcia cucullata mostraram atividade antifúngica contra C. krusei (geometric means of the minimal inhibitory concentration [GM-MIC] 7,82 e 31,25 µg/mL, respectivamente). Lippia citriodora foi ativa contra C. krusei e A. fumigatus (GM-CIM = 99,21 µg/mL e 62,5 µg/mL, respectivamente). Os testes de tempo-morte feitos com óleo de C. ambrosioides mostraram atividade fungicida em 4x MIC. A interação do óleo C. ambrosioides com itraconazol e anfotericina B foi testada pela técnica de xadrez. Nenhuma interação foi detectada pela combinação do óleo C. ambrosioides com anfotericina B e itraconazol (intervalo fractional inhibitory index [FICI] = 1,03-1,06 e 1,03-1,00, respectivamente). Os ensaios de citotoxicidade para todas as amostras foram realizadas com MTT. Apenas os óleos Hedyosmun sp. e L. dulcis foram citotóxicos.

Actividad citotóxica de aceites esenciales de Lippia origanoides H.B.K. y componentes mayoritarios / Cytotoxic activity of essencial oils of Lippia origanoides H.B.K and its major constituents

Introducción: Lippia origanoides H.B.K. (Verbenacea), es una planta aromática conocida comúnmente como “orégano”. Los aceites esenciales de 8 muestras de L. origanoides y algunos de sus componentes mayoritarios fueron evaluados in vitro sobre la línea tumoral HeLa y la línea no tumoral Vero para identificar su potencial citotóxico. Materiales y métodos: la concentración inhibitoria cincuenta (IC50) se determinó mediante la técnica fotocolorimétrica del MTT (3-(4,5-Dimetiltiazol-2-il)-2,5-bromuro difeniltetrazolio) y los valores de IC50 se obtuvieron por análisis estadístico mediante regresión lineal simple. El índice de selectividad (IS), definido como la IC50 en células Vero sobre IC50 en células HeLa, fue calculado con el fin de encontrar aceites o componentes con potencial citotóxico selectivo hacia líneas celulares tumorales. Resultados y conclusiones: se determinó por cromatografía de gases y espectrometría de masas GC/MS la composición química de los aceites más citotóxicos. El aceite de L. origanoides que presentó la mayor actividad citotóxica sobre células HeLa con un valor de IC50 de 9.1 ± 1 µg/mL e índice de selectividad de 7,1, fue identificado como quimiotipo trans-β-cariofileno/r-cimeno. Los componentes mayoritarios del aceite quimiotipo trans-β-cariofileno/r-cimeno fueron: trans-β-cariofileno (11.3%), r-cimeno (11,2%), α-felandreno (9,9%), limoneno (7,2%), 1,8-cineol (6,5%) y α-humuleno (6,0%). Los componentes mayoritarios evaluados no mostraron actividad citotóxica relevante sobre células HeLa, sólo el limoneno y β-mirceno presentaron valores de IS, respectivamente, de 6,97 y 3,01. Sin embargo, los valores de IC50 fueron más altos que el del aceite activo. Estos resultados sugieren que la actividad citotóxica de los aceites no se debe sólo a sus componentes mayoritarios, sino a un sinergismo entre sus componentes.

Introduction: Lippia origanoides H.B.K. (Verbenaceae) is an aromatic plant commonly called as "oregano". Eight essential oils of L. origanoides and some of their main components were evaluated in vitro on tumor cell line HeLa and non-tumor cell line Vero to identify tumoural cytotoxic potential. Materials and methods: Inhibition 50% of cell population (IC50) was determined using the photo-colorimeter technique MTT (3 - (4.5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-difeniltetrazolium bromide). IC50 values were obtained by linear regression analysis. The selectivity index (SI), defined as Vero IC50 on HeLa IC50, it was calculated in order to find oil or major components with selective tumor cytotoxic potential. Results and conclusions: the chemical composition of the oil most cytotoxic was determined by gas chromatography and mass spectrometry GC/MS. The L. origanoides oil identified as chemotype trans-β- caryophyllene/p-cymene showed the highest cytotoxic activity on HeLa cells with IC50 value of 9.1 ± 1 µg/mL and selectivity index of 7.1. The main components were: trans-β-caryophyllene (11.3 p-cymene (11.2%), α-phellandrene (9.9%), limonene (7.2%), 1.8-cineol (6.5%) and α-humulene (6.0%). The most of the major components did not show cytotoxic activity on HeLa cells, only limonene and β-myrcene showed IS values of 6.97 and 3.01, respectively. However, the IC50 values were higher than active oil. These results suggest that cytotoxic activities of the oils are not only due to their main components, but to a synergism among its components.

Composición química y actividad biológica de aceites esenciales de Calycolpus moritzianus recolectado en el Norte de Santander, Colombia / Chemical composition and biological activity of essential oils calycolpus moritzianus collectd in the Norte de Santander, Colombia

Introducción: actualmente, se están llevando a cabo estudios sobre la actividad biológica de AEs de plantas de la familia Myrtaceae. El objetivo de esta investigación fue la caracterización química y la evaluación de la actividad antimicótica, antitumoral y antiviral de 40 aceites extraídos de plantas de la especie Calycolpus moritzianus, comúnmente llamada “arrayán ó cínaro”, recolectadas en varias zonas del Norte de Santander, Colombia. Materiales y métodos: la actividad antimicótica se evaluó contra: Candida krusei, C. parapsilosis, Aspergillus fumigatus y A. flavus, siguiendo las técnicas estándar EUCAST y CLSI M38-A, respectivamente, para levaduras y hongos filamentosos. La citotoxicidad se evaluó en las líneas celulares tumorales (HeLa, Jurkat) y no tumorales (Vero) mediante la técnica fotocolorimétrica del MTT. La actividad antiviral in vitro, contra el virus Herpes simplex tipo HSV-1, se realizó mediante la “técnica de titulación del punto final (EPTT)”. Resultados y Discusión: los aceites X38 y X39, de muestras recolectadas en los municipios de Chinácota y Salazar, mostraron actividad contra C. krusei con valores de concentraciones inhibitorias mínimas de 500 µg/mL. Ninguno de los aceites fue citotóxico en células no tumorales Vero. Los aceites X9 y X10, procedentes de los municipios de Salazar y Pamplonita, fueron los más citotóxicos sobre células HeLa, a concentraciones de 37,8 ± 2.4 y 40,6 ± 2,6 µg/mL, respectivamente. La reducción de la carga viral en los cultivos celulares sólo fue lograda por el aceite X11. La actividad antimicótica y antitumoral de los aceites fue correlacionada con la composición de los componentes mayoritarios, evidenciándose la actividad del Terpinen-4-ol, (-) Limoneno, α –Pineno y Linalol.

Background: Essential oils of plants of the family Myrtaceae have been evaluated for different biological activities. The aim of this research was the chemical characterization and evaluation of antifungal, antiviral and cytotoxic activity of 40 essential oils extracted from Calycolpus moritzianus, commonly called “arrayán” or “cínaro”, collected in several areas of Norte de Santander, Colombia. Methods: antifungal activity was determined following the protocols AFST-EUCAST for Candida krusei and C. parasilopsis, and CLSI-M38A for Aspergillus fumigatus and A. flavus. Cytotoxicity was evaluated on tumoral (HeLa and Jurkat), and non tumoral (Vero) cell lines by the MTT photo-colorimetric technique The in vitro antiviral activity against Herpes simplex virus HSV-1 was determined by the end-point titration technique (EPTT). Results and Discussion: X38 and X39 oils of plants collected in regions of Chinácota and Salazar regions showed activity against C. krusei with minimal inhibitory concentration values of 500 µg/mL. None of the oils was cytotoxic in no-tumor (Vero) cells . Oils X9 and X10 of plants from regions of Salazar and Pamplonita were the most cytotoxic on HeLa cells at concentrations of 37,8 ± 2,4 and 40,6 ± 2,6 µg /mL, respectively. The reduction of viral load in cell cultures only was showed by X11 oil. Antifungal and antitumor activity of these oils was correlated with the composition of the major components showing activity for Terpinen-4-ol, (-) Limonene, Linalool and α-Pinene.