Evaluation of antimicrobial, cytotoxic and chemopreventive activities of carvone and its derivatives

ABSTRACT Considering the reported activity of carvone in the literature, this study aimed to evaluate the antimicrobial, cytotoxic and chemopreventive activities of (+)- and (-)-carvone, (+)- and (-)- hydroxydihydrocarvone and α,ß-epoxycarvone. (+)-Hydroxydihydrocarvone (HC+), (-)-hydroxydihydrocarvone (HC-) and α,ß-epoxycarvone (EP) were obtained by synthesis using (+)-carvone (C+) or (-)-carvone (C-) as precursors. The antifungal activity (MIC and MFC) were evaluated against Candida parapsilosis, C. tropicalis, C. krusei and C. albicans and the antibacterial activity (MIC and MBC) against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. The cytotoxicity assays were performed with human cancer cell lines HepG-2 and SiHa and the normal strain MRC-5 through sulphorrodamine B assay. Chemoprevention was evaluated through quinone reductase assay. Our results showed no cytotoxicity on tumor and normal cell lines and no induction of the quinone reductase enzyme. C- and HC- presented activity against E. coli. All compounds presented weak antifungal activity against C. tropicalis and C. parapsilosis. EP and C+ showed moderate activity against C. krusei. Results suggest the potential use of carvones and its derivatives as antifungal agents against Candida yeasts. The absence of cytotoxicity in cell lines indicates safety in the use of these compounds

Avaliação do potencial antioxidante in vitro do nerolidol / Evaluation of antioxidant potential in-vitro of nerolidol

The antioxidant potential of nerolidol against the formation of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), hydroxyl radical and nitric oxide production was assessed in this study. At concentrations of 0.9, 1.8, 3.6, 5.4 and 7.2 mg/mL, it was observed that nerolidol prevented lipid peroxidation induced by 2,2?-azobis-2-amidinopropane (AAPH), inhibiting the formation of TBARS in a manner similar to that of Trolox, a synthetic hydrophilic ?-tocopherol analog that is widely used as an antioxidant standard. Nerolidol also reduced the production of the hydroxyl radical and nitric oxide, possibly indicating an in-vitro antioxidant property. This property could be exploited to protect in-vivo molecular targets (DNA, lipids, carbohydrates and proteins). Although nerolidol exhibited in-vitro antioxidant activity, by its capacity to remove hydroxyl radicals and nitric oxide and to prevent the formation of TBARS, more research is needed to characterize better the antioxidant potential of this compound.

O presente estudo avaliou o potencial antioxidante do nerolidol contra a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), radical hidroxila e produção de óxido nítrico. Nas concentrações de 0,9, 1,8, 3,6, 5,4 e 7,2 ?g/mL foi observado que o nerolidol preveniu a peroxidação lipídica induzida por 2,2?-azobis-2-amidinopropano(AAPH), inibindo a quantidade de TBARS formado, de maneira semelhante ao composto Trolox, um análogo sintético hidrofílico do ?-tocoferol, que é muito utilizado como padrão antioxidante. Além disso, o nerolidol também reduziu a produção do radical hidroxila, assim como a produção de óxido nítrico, possivelmente devido a uma propriedade antioxidante in vitro, que pode ser explorada para a proteção in vivo de alvos moleculares (DNA, lipídios, carboidratos e proteínas). O nerolidol apresentou potencial antioxidante in vitro, por meio da capacidade de remoção de radicais hidroxilas e do óxido nítrico, bem como na prevenção da formação de TBARS. No entanto, mais estudos são necessários para caracterizar melhor o potencial antioxidante in vitro deste composto

Avaliação da toxicidade aguda e das alterações histopatológicas em camundongos tratados com fitol / Assessment of acute toxicity and histopathological changes in mice treated with phytol

O fitol, (3,7,11,15-tetrametilhexadec-2-en-1-ol), é um diterpeno pertencente ao grupo dos álcoois acíclicos insaturados de cadeia longa e ramificada. É um componente da molécula da clorofila, presente em folhas verdes de várias plantas medicinais. Entretanto, pouco é descrito na literatura sobre os possíveis efeitos toxicológicos produzidos pelo fitol. O objetivo do nosso estudo foi avaliar a toxicidade aguda do fitol, após administração intraperitoneal para determinação da dose letal 50% (DL50) e os efeitos sobre os parâmetros bioquímicos, hematológicos e histopatológicos no hipocampo e corpo estriado de camundongos adultos tratados com fitol nas doses de 25, 50 e 75 mg/kg. Os testes para determinação do grau de toxicidade aguda, bem como a investigação da DL50, revelou que o valor é aproximadamente 1153.39 mg/kg. Os camundongos tratados com as doses selecionadas do fitol a partir da DL50 apresentaram todos os parâmetros hematológicos dentro da faixa de referência, observando-se alterações nos valores dos linfócitos. Por sua vez, a maioria dos valores dos parâmetros bioquímicos diminuiu em todas as doses testadas (p<0,05). Em nosso estudo, apenas os animais tratados com fitol na dose de 75 mg/kg demonstraram uma discreta vacuolização no corpo estriado e um discreto comprometimento caracterizado por vacuolização no hipocampo em apenas um dos animais. Nossos resultados indicam que o tratamento com fitol não produz alterações hematológicas, bioquímicas e histopatológicas cerebrais em camundongos. O estudo toxicológico pré-clínico com fitol demonstrou que o produto avaliado possui discreta toxicidade aguda por via intraperitoneal, sendo estes dados uma contribuição para pesquisas com compostos obtidos de plantas medicinais com potencial farmacológico. Porém, ressalta-se a necessidade de futuras pesquisas que possibilitem comparar os resultados em outras vias, bem como para realizar análises anatomopatológicas dos animais tratados com fitol, para assegurar o uso seguro deste diterpeno.

Phytol (3,7,11,15-tetramethylhexadec-2-en-1-ol) is a diterpene belonging to the group of acyclic unsaturated long-chain branched alcohols. It is a component of the chlorophyll molecule, present in green leaves of various medicinal plants. However, there is little in the literature about the possible toxic effects produced by phytol. The aim of our study was to assess the acute toxicity of phytol after intraperitoneal (ip) administration, by determining its 50% lethal dose (LD50) and effects on biochemical parameters, hematology and the histopathology of the hippocampus and corpus striatum of adult mice treated with doses of 25, 50 and 75 mg/kg phytol. The acute toxicity tests and investigation of the LD50 revealed its value to be approximately 1153.39 mg/kg. Mice treated with sublethal doses of phytol based on the LD50 showed all hematological parameters within their reference ranges, with small changes in the lymphocyte count. In turn, most of the biochemical parameters decreased at all doses tested (p<0.05). In our study, only those animals treated with phytol at a dose of 75 mg/kg showed slight vacuolation in the corpus striatum and a slight impairment characterized by vacuolation in the hippocampus in one animal. Our results indicate that treatment with phytol produces no hematological, biochemical or brain histopathological changes in the mice. The preclinical toxicological study with phytol showed that it has slight acute toxicity when injected ip. These data contribute to research on natural compounds obtained from medicinal plants with pharmacological potential. However, we emphasize the need for future research to enable results obtained by other routes to be compared, as well as to conduct pathological analysis in animals treated with phytol, to ensure the safe use of this diterpene.

Avaliação do potencial antioxidante in vitro do composto ciano-carvona / Assessment of in vitro antioxidant potential of the terpene compound cyano-carvone

O presente estudo avaliou o potencial antioxidante in vitro da ciano-carvona contra a formação de substâncias reativas com o ácido tiobarbitúrico (TBARS), radical hidroxila e produção de óxido nítrico. Observou-se que a ciano-carvona (0,9, 1,8, 3,6, 5,4 e 7,2 μg/mL), foi capaz de prevenir a peroxidação lipídica induzida por 2,2'-azobis-2-amidinopropano (AAPH), inibindo a quantidade de TBARS formada. Resultado semelhante foi obtido com o Trolox (140 μg/mL), um análogo sintético hidrofílico do α-tocoferol, que é largamente usado como padrão antioxidante. Este resultado sugere que a ciano-carvona pode exercer um efeito antioxidante contra a peroxidação lipídica in vivo. A ciano-carvona também produziu uma remoção do radical hidroxila, sugerindo uma possível capacidade de proteção contra danos celulares in vitro produzidos por este radical. O Trolox também reduziu significativamente a quantidade deste radical. Em relação à produção de óxido nítrico, foi detectado uma diminuição significativa na produção deste composto pela ciano-carvona, demonstrando uma propriedade antioxidante in vitro, um achado que pode ser explorado para a proteção in vivo das biomoléculas, como lipídios da membrana celular. A ciano-carvona revelou potencial antioxidante in vitro, por meio da capacidade de remoção contra radicais hidroxilas e do óxido nítrico, bem como preveniu a formação de TBARS.

The in vitro antioxidant potential of the monoterpene cyano-carvone was tested against the formation of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and production of hydroxyl radical and nitric oxide. It was observed that cyano-carvone (0.9, 1.8, 3.6, 5.4 and 7.2 μg/mL) was capable of reducing lipid peroxidation induced by 2,2'-azobis-2-amidinopropane (AAPH), thus inhibiting TBARS generation. Similar results were obtained with Trolox (140 μg/mL), a synthetic analogue of the hydrophilic α-tocopherol, which is widely used as an antioxidant standard. This result suggests that cyano-carvone may exert an antioxidant effect against lipid peroxidation in vivo. Cyano-carvone also led to removal of the hydroxyl radical, indicating a potential ability to protect against in vitro cell damage produced by this radical. Trolox also reduced significantly the amount of this radical. Regarding nitric oxide production, this was significantly lowered by cyano-carvone, demonstrating an antioxidant property in vitro, which could be exploited in vivo to protect biomolecules such as lipids of the cell membrane. In sum, cyano-carvone showed an in vitro antioxidant potential, by its capacity to remove hydroxyl radicals and nitric oxide, and prevented TBARS formation.

Avaliação da toxicidade aguda e do efeito ansiolítico de um derivado sintético da carvona / Evaluation of acute toxicity and anxiolytic effect of a synthetic derivative of carvone

Objetivo: Avaliar a segurança da ciano-carvona por meio de estudos de toxicidade aguda e o seu potencial ansiolítico. Material e Métodos: Camundongos Swiss machos foram tratados com ciano-carvona (v.o) em doses crescentes de 25 a 2000 mg/kg e observados durante 14 dias em relação às alterações comportamentais e taxa de mortalidade. Posteriormente foram realizados exames hematológicos, bioquímicos e análise macroscópica dos principais órgãos. Além disso, outros grupos de animais foram tratados com as doses de 25, 50 e 75 mg/kg, para avaliação da atividade locomotora, do efeito ansiolítico e da coordenação motora. Resultados: No teste hipocrático, devido à ausência de mortalidade, a DL50 não foi determinada. Os sinais clínicos foram discretos, reversíveis e observados apenas nas maiores doses. Dessa forma, em relação às análises hematológicas e bioquímicas não foram verificadas alterações significativas. Nos estudos comportamentais verificou-se uma redução da atividade locomotora, um maior número de entradas nos braços abertos, bem como um maior tempo de permanência nos braços abertos, sugerindo um possível efeito ansiolítico. Em relação ao teste do rota rod não foi verificada alteração no tempo de permanência na barra giratória, bem como não foi detectado mudanças no número de quedas. Conclusão: Este estudo demonstrou que a ciano-carvona não apresenta toxicidade aguda, sugerindo um efeito ansiolítico que precisa ser melhor investigado para a elucidação do seu mecanismo de ação.

Objective: To evaluate the safety of cyano-carvone by means of acute toxicity studies and to investigate its anxiolytic potential. Material and Methods: Swiss male mice were treated with cyano-carvone (v.o) in escalating doses from 25 to 2000 mg/kg and observed for 14 days as regards behavioral changes and mortality rate. After this time period, hematological, biochemical and morphological analyses of the main macroscopic organs were carried out. In addition, other groups of animals were treated with doses of 25, 50 and 75 mg/kg in order to assess locomotor activity, anxiolytic effect and motor coordination. Results: In the Hippocratic test, the compound did not cause any deaths among the mice, thus the LD50 was not determined and clinical signs that emerged were discrete, reversible and observed only in higher doses. Accordingly, hematological and biochemical analyses did not show significant alterations. In the behavioral analysis, it was found a reduction of locomotor activity and a greater number of entries in open arms, as well as a longer time spent with open arms, suggesting an anxiolytic effect. In the Rota-rod test it was observed no change in the permanence time on the spinning rod, as well as no changes were detected for the number of falls. Conclusion: This study demonstrated that cyano-carvone has no acute toxicity, and suggests a possible anxiolytic effect that needs to be further investigated in order to elucidate its mechanism of action.