Chemical constituents and pharmacological profile of Gunnera manicata L. extracts

Gunnera perpensa L. (Gunneraceae) is a native South African plant widely used in traditional medicine as an antibacterial and antifungal. In southern Brazil there is the native species called Gunnera manicata L. that also belongs to the Gunneraceae. Nevertheless, there is no information about chemical and pharmacological properties of South American Gunnera species. Therefore this study aimed at assessing the phytochemical and pharmacological profiles of aqueous and methanol Brazilian G. manicata extracts. The results showed that antimicrobial activity in an agar diffusion assay was effective against Staphylococcus aureus and Candida albicans . Phenolic compounds were investigated by liquid chromatography coupled with a tandem mass spectrometer (LC-MS/MS) and all extracts presented gallic acid and only the methanol extract obtained from the leaves exhibited hyperoside. Rutin, quercetin and chlorogenic acid were not found in the samples analysed. Total phenolic content was higher in methanol extract and total flavonoid content was low in all extracts. Antioxidant activity was evaluated by the 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl (DPPH) radical test, and all samples presented good to moderate antioxidant activity. These results encourage complementary studies on the chemical composition of the plant extracts focusing on isolation and structure elucidation of their active compounds.

Gunnera perpensa L. (Gunneraceae) é uma planta nativa do sul da África utilizada na medicina tradicional como antibiótico e antifúngico. Gunnera manicata L. é uma planta nativa do sul do Brasil também da família Gunneraceae e, apesar disso, não há informações sobre suas propriedades químicas e farmacológicas. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o perfil fitoquímico e farmacológico dos extratos aquoso e metanólico de G. manicata. Os resultados do ensaio microbiológico de difusão em ágar demonstraram que os extratos testados foram ativos contra Staphylococcus aureus e Candida albicans. A presença de compostos fenólicos foi investigada pela técnica de Cromatografia Líquida acoplada a espectrômetro de massas em Tandem (CL-EM/EM). Em todas as amostras analisadas verificou-se a presença de ácido gálico e somente o extrato metanólico das folhas apresentou hiperosídeo. Rutina, quercetina e ácido clorogênico não foram encontrados. O conteúdo total de compostos fenólicos foi maior nos extratos metanólicos e o conteúdo de flavonóides totais foi baixo em todos os extratos. A atividade antioxidante foi avaliada pelo teste da atividade do radical 2,2-diphenyl-1-picril-hidrazil (DPPH) e todas as amostras apresentaram boa a moderada atividade antioxidante. Esses resultados encorajam estudos complementares da composição química dos extratos com foco no isolamento e na elucidação estrutural dos compostos ativos.

Study of acute toxicity and investigation of the presence of β-N-methylamino-L-alanine in the Gunnera manicata L. a species native to Southern Brazil / Estudo da toxicidade aguda e investigação da presença de β -N-metilamino-L-alanina no manicata Gunnera L. uma espécie nativa sul do Brasil

Gunnera (Gunneraceae) forms a complex association with the cyanobacterium Nostoc puctiforme L. Gunnera-Nostoc symbiosis is the only one reported involving a flowering plant, and results in the formation of the neurotoxic amino acid β-N-methylamino-L-alanine (BMAA). The species Gunnera manicata L., for which phytochemical, pharmacological and toxicological studies are lacking, is found in Southern Brazil. Therefore, acute toxicity and the presence of neurotoxic amino acid were investigated in aqueous extracts of G. manicata. The acute toxicity test was conducted by administering aqueous root extract of G. manicata at a concentration of 2000 mg/kg in a single dose orally to Wistar rats. Lethality was monitored daily for 14 days after treatment. The relative mass of organs was analyzed by one-way ANOVA and macroscopic changes were investigated. The analysis of BMAA, a procedure performed by GC/MS, involved a preliminary derivatization step. The ESI-MS/MS analysis was done by direct infusion. The present study demonstrated absence of neurotoxin in the samples of G. manicata analyzed and absence of acute toxicity in aqueous root extracts. These data confirm that extracts from the roots of G. manicata have a high margin of drug safety.

Gunnera (Gunneraceae) forma uma complexa associação com a cianobactéria Nostoc puctiforme L. A simbiose Gunnera-Nostoc é a única relatada envolvendo uma angiosperma e, em decorrência desta, ocorre a formação da neurotoxina β-N-metilamino-L-alanina (BMAA). No sul do Brasil, encontra-se a espécie G. manicata L., da qual não constam, na literatura científica, estudos fitoquímicos, farmacológicos e toxicológicos. Assim, o presente estudo avaliou a toxicidade aguda e a presença da neurotoxina BMAA em extratos aquosos de G. manicata. O ensaio de toxicidade aguda foi realizado com extrato aquoso das raízes de G. manicata na concentração de 2000 mg/kg, administrado em dose única via oral em ratos Wistar. Letalidade foi observada diariamente durante 14 dias pós-tratamento. Após a eutanásia, a massa relativa dos órgãos foi analisada por ANOVA de uma via e investigou-se a presença de alterações macroscópicas. A análise do BMAA por CG/EM envolveu uma etapa preliminar de derivatização, já a análise por ESI-EM/EM foi realizada por infusão direta. O presente estudo demonstrou a ausência da neurotoxina nas amostras de G. manicata analisadas bem como a ausência de toxicidade aguda no extrato aquoso das raízes. Esses dados demonstram alta margem de segurança dos extratos testados.

Competição entre abelhas durante forrageamento em Schefflera arboricola (Hayata) Merr / Competition among bees during foraging on Schefflera arborícola (Hayata) Merr

Schefflera arboricola (Hayata) Merr (Araliaceae) é uma planta exótica, porém amplamente cultivada no Brasil para ornamentação. Devido à abundância de flores que produz, esta árvore é altamente atrativa para abelhas Apis mellifera, bem como para diversos meliponíneos nativos. S. arboricola oferece aos seus visitantes florais pólen e néctar, que são disponibilizados ao amanhecer. A. mellifera possui ampla vantagem na coleta desses recursos devido à sua capacidade de forragear mais cedo do que os meliponíneos de pequeno e médio porte. Através de experimentos de exclusão verificou-se que as abelhas nativas mudam seu comportamento nas flores de S. arboricola em função da competição. Quando A. mellifera compete pelos mesmos recursos florais, as abelhas Scaptotrigona visitam três vezes mais flores e mudam o recurso preferencialmente coletado, pois passam a coletar pólen ao invés de néctar. Os dados obtidos sugerem que A. mellifera pode estar interferindo na dinâmica de forrageamento das abelhas Scaptotrigona.

Schefflera arboricola Hayata Merr (Araliaceae) is an exotic plant widely cultivated in Brazil for ornamental purposes. Their flowers are very attractive to Africanized honey bees (Apis mellifera) as well to several native Meliponini bees. Therefore, it is an interesting plant to test the competitive interactions and foraging overlapping among Africanized honey bees and native stingless bees. S. arboricola offers pollen and nectar to their visitors, which become available early, in the morning. A. mellifera has a large advantage in resource harvesting since can forage earlier than smaller stingless bees. By means of an exclusion experiment, it was verified that the behaviors of native bees change when they are visiting S. arboricola’s flowers in the presence of A. mellifera. When Scaptotrigona and A. mellifera are partitioning this flower resource, Scaptotrigona bees visited three times more flowers and changed the resource preference from nectar to pollen. In this context, A. mellifera may be interfering in the foraging dynamics of native Scaptotrigonabees.