Detection of swainsonine and calystegines in Convolvulaceae species from the semiarid region of Pernambuco / Detecção de swainsonina e calisteginas em espécies de Convolvulaceae da região semiárida de Pernambuco

Numerous plant species worldwide including some Ipomoea (Convolvulaceae) and Sida (Malvaceae) species in Brazil cause lysosomal storage disease in herbivores and are known to contain swainsonine and calystegines as the main toxic compounds. The aim of this work was to determine swainsonine and calystegines concentrations in species of Convolvulaceae from the semiarid region of Pernambuco. Seven municipalities in the Moxotó region were visited and nine species were collected and screened for the presence of swainsonine and calystegines using an HPLC-APCI-MS method. The presence and concentration of these alkaloids within the same and in different species were very variable. Seven species are newly reported here containing swainsonine and/or calystegines. Ipomoea subincana contained just swainsonine. Ipomoea megapotamica, I. rosea and Jacquemontia corymbulosa contained swainsonine and calystegines. Ipomoea sericosepala, I. brasiliana, I. nil, I. bahiensis and I. incarnata contained just calystegines. The discovery of six Ipomoea species and one Jacquemontia species containing toxic polyhydroxy alkaloids reinforces the importance of this group of poisonous plants to ruminants and horses in the semiarid region of Pernambuco. Epidemiological surveys should be conducted to investigate the occurrence of lysosomal storage disease associated to these new species.(AU)

Numerosas espécies de plantas em todo o mundo, incluindo algumas espécies de Ipomoea (Convolvulaceae) e Sida (Malvaceae) no Brasil, causam doença de armazenamento lisossomal em herbívoros e são conhecidas por conterem swainsonina e calisteginas como princípios tóxicos. O objetivo deste trabalho foi determinar a concentração de swainsonina e calisteginas em espécies de Convolvulaceae da região semiárida de Pernambuco. Sete municípios na região do Sertão do Moxotó foram visitados, onde foram coletadas amostras das folhas de nove espécies de Convolvulaceae para avaliação da presença de swainsonina e calisteginas utilizando-se cromatografia líquida com espectrometria de massa. A presença e concentração destes alcaloides nas folhas de plantas da mesma espécie e dentre as espécies foram muito variáveis. Seis novas espécies de Ipomoea e uma espécie de Jacquemontia contendo swainsonina e/ou calisteginas são relatadas neste estudo. Ipomoea subincana continha apenas swainsonina. Ipomoea megapotamica, I. rosea e Jacquemontia corymbulosa continham swainsonina e calisteginas. Ipomoea sericosepala, I. brasiliana, I. nil, I. bahiensis e I. incarnata continham apenas calisteginas. A descoberta de novas espécies de Ipomoea e Jacquemontia contendo alcaloides polihidroxílicos tóxicos reforçam a importância deste grupo de plantas tóxicas para ruminantes e equinos na região semiárida de Pernambuco. Pesquisas epidemiológicas devem ser realizadas para investigar a ocorrência de doença de depósito lisossomal associada a essas novas espécies.(AU)

Ipomoea brasiliana poisoning on buck reproduction / Efeitos da intoxicação por Ipomoea brasiliana na reprodução de caprinos

ABSTRACT: Swainsonine-containing plants comprise a group of important poisonous plants in Brazil. This research aimed to characterize both the behavioral changes related to reproduction and appearance of lesions in the reproductive system of bucks poisoned by Ipomoea brasiliana. I. brasiliana plants were collected and administered at a dose of 4g/kg (800µg swainsonine/kg) to two groups of bucks for 45 days. Goats from Group I were euthanized on the 46th day of the experiment, and goats from Group II were euthanized on the 120th day. Group III was composed of goats that did not receive I. brasiliana and were euthanized on the 120th day of the experiment. Reproductive behavioral changes were observed starting on day 20 and were characterized by an absence of courtship behavior, and Flehmen reflex, decrease or loss of libido and inability to perform mating. After 120 days, Group II goats showed no regression of the changes in their reproductive behavior or improvement of their seminal parameters. The main defects observed in the sperm of goats that consumed I. brasiliana were cytoplasmatic droplets, bent tails and detached tails. The main histopathological findings were reported in tests, with cytoplasmic vacuolization of germline and Sertoli cells, generalized impairment of spermatogonia maturation with exfoliation of degenerative cells, cell fragments, rare abnormal spermatocytes in the seminiferous lumen and disappearance of Leydig cells. Results of this study confirmed the hypothesis that I. brasiliana causes testicular degeneration in male goats.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo caracterizar as mudanças comportamentais relacionadas a reprodução e lesões no sistema reprodutor de caprinos intoxicados por Ipomoea brasiliana. A planta foi coletada e administrada na dose de 4g/kg (800μg swainsonina/kg) para dois grupos de caprinos durante 45 dias. Os caprinos do Grupo I foram eutanasiados no 46º dia do experimento e os caprinos do Grupo II no 120º dia. O Grupo III foi constituído por caprinos que não receberam I. brasiliana e foram eutanasiados no 120º dia de experimento. Alterações comportamentais reprodutivas foram observadas a partir de 20 dias de experimento e consistiram em ausência do comportamento de corte, ausência de reflexo de Flehmen, diminuição ou perda de libido e incapacidade de realizar a monta natural. Após 120 dias, os caprinos do Grupo II não apresentaram regressão de alterações reprodutivas. Os principais defeitos observados no sêmen dos caprinos que consumiam I. brasiliana foram gotas citoplasmáticas, caudas dobradas e caudas destacadas. Os principais achados histopatológicos consistiram em vacuolização citoplasmática das células da linhagem germinativa e células de Sertoli; comprometimento generalizado da maturação das espermatogônias com esfoliação de células degeneradas; presença de fragmentos celulares e raros espermatócitos anormais no lúmen dos túbulos seminíferos e ausência de células de Leydig. Os resultados confirmam a hipótese de que o consumo de I. brasiliana causa degeneração testicular em caprinos.

Biópsia hepática como método diagnóstico para intoxicação por plantas que contém swainsonina / Liver biopsy as diagnostic method for poisoning by swainsonina-containing plants

Neste trabalho objetivou-se avaliar a técnica de biópsia hepática como um teste de valor diagnóstico para intoxicações por plantas que contém swainsonina. Para isso, reproduziu-se experimentalmente a doença com as folhas secas de Ipomoea marcellia contendo 0,02% de swainsonina em caprinos. O Grupo I foi constituído por 6 caprinos que receberam a planta misturada a ração na dose de 4g/kg (0,8mg de swainsonina/kg) até a observação dos primeiros sinais clínicos neurológicos. Outros dois caprinos que não receberam a planta na dieta constituíram o grupo controle (Grupo II). Foram realizadas biópsias hepáticas pela técnica percutânea cega com agulha de Menghini, no dia zero e com intervalos semanais nos caprinos do experimento. As biópsias hepáticas foram fixadas em formol tamponado 10%, processadas rotineiramente, coradas pela hematoxilina-eosina e histoquímica de lectinas. Vacuolização hepatocelular similar àquelas descritas em caso de doença de depósito lisossomal foram identificadas em todos os caprinos do Grupo I no 7º dia de experimento nas amostras coradas pela hematoxilina-eosina. Em relação à histoquímica de lectinas, marcações consistentes foram obtidas com as lectinas Concanavalia ensiformis (Con-A) e Triticum vulgaris (WGA). Concluiu-se que a avaliação histológica rotineira de biópsias hepáticas pode ser usada no diagnóstico de intoxicações por plantas que contem swainsonina, mesmo em caprinos que não apresentam sinais clínicos, e que a histoquímica de lectinas pode ser usada como método diagnóstico complementar.

With the aim to investigate the use of hepatic biopsies for the diagnosis of poisoning by swainsonine-containing plants, dry leaves of Ipomoea marcellia containing 0.02% of swainsonine were administered to goats. Group I, with six goats, ingested 4g/kg of dry plant (0.8mg of swainsonina/kg) daily until the observation of the first neurologic signs. Two goats that did not receive the plant were used as control (Group II). Hepatic biopsies with the Menghini needle were performed by the percutaneous technique at day zero and at weekly intervals after the start of the administration of I. marcellia. Biopsy samples were fixed in 10% formaline, processed routinely, and stained by hematoxilin-eosin and by lectins histochemistry. Hepatocellular vacuolization similar to those described in cases of lysosomal storage disease were identified in all goats of Group I from the seven day of plant consumption in the samples satained with hematoxylin-eosin. Using lectin histochemistry, consistent labellings were observed with Concanavalia ensiformis (Con-A) e Triticum vulgaris (WGA). It is concluded that routinely histological evaluation of liver biopsies can be used in the diagnosis of poisoning by swainsonine containing plants, even in goats without clinical signs, and lectin histochemistry which can be used as supplementary diagnostic method.

Pathological findings in fetuses of goats and cattle poisoned by Sida carpinifolia (Malvaceae) / Achados patológicos em fetos de caprinos e bovinos intoxicados por Sida carpinifolia (Malvaceae)

In Brazil, the consumption of Sida carpinifolia by livestock has been associated with neurological diseases linked to lysosomal storage disorders. This paper describes the pathological findings in two caprine fetuses from dams that were experimentally poisoned with S. carpinifolia. The goats were orally dosed with 10 and 13g/kg of a paste of green chopped S. carpinifolia for 30 days and were observed for an additional 15 days period after the last dosage with the plant; thereafter they were euthanized and necropsied. The dams showed only slight clinical signs. The study also includes the findings in one bovine fetus from a naturally S. carpinifolia poisoned cow which showed mild incoordination, generalized tremors, staggering, and frequent falls. The cow was euthanized and necropsied. While there were no significant histopathological changes in the goats, in the cow vacuolation of Purkinje neurons of the cerebellum, pancreatic acinar cells, and thyroid follicular cells were observed. The main microscopic changes observed in the caprine and bovine fetuses were vacuolation in the epithelium of renal tubules, thyroid follicular cells, and Purkinje neurons of the cerebellum. Transmission electron microscopy of sections from CNS of the cow and its fetus revealed vacuoles containing fine granular material surrounded by membrane. Lectin-histochemistry of CNS sections from goat fetuses marked lightly to sWGA lectins, WGA, and Con-A.

No Brasil, o consumo de Sida carpinifolia por animais de produção tem sido associada a doenças neurológicas relacionadas com doença de depósito lisossômico. Este trabalho descreve os achados patológicos observados em dois fetos caprinos de mães que foram experimentalmente intoxicadas por S. carpinifolia. As cabras foram intoxicadas experimentalmente com S. carpinifolia nas doses de 10 e 13g/kg durante 30 dias e foram acompanhadas durante 15 dias após o consumo da planta. Após este período foram eutanasiadas e necropsiadas. O estudo também inclui os achados patológicos encontrados em um feto de uma fêmea bovina intoxicada naturalmente pela planta, que mostrou leve incoordenação, tremores generalizados, andar desequilibrado e quedas frequentes. A vaca foi eutanasiada e necropsiada. Embora não houvesse alterações histológicas significativas nas cabras, vacuolização dos neurônios de Purkinje do cerebelo, das células acinares do pâncreas e nas células foliculares da tireoide foram observadas na vaca. As principais alterações histológicas observadas nos fetos caprinos e no feto bovino foram vacuolização no epitélio dos túbulos renais, nas células foliculares da tireoide e nos neurônios de Purkinje do cerebelo. Na microscopia eletrônica de transmissão do sistema nervoso central da vaca e de seu feto revelaram-se vacúolos contendo material finamente granulado e delimitado por membrana. Na técnica de lectina-histoquímica dos fetos caprinos houve marcação leve no SNC para as lectinas sWGA, WGA e para Con-A.