Cytotoxic Effect of Erythroxylum suberosum Combined with Radiotherapy in Head and Neck Cancer Cell Lines

Abstract The mouth and oropharynx cancer is the 6th most common type of cancer in the world. The treatment may involve surgery, chemotherapy and radiotherapy. More than 50% of drugs against cancer were isolated from natural sources, such as Catharanthus roseus and epipodophyllotoxin, isolated from Podophyllum. The biggest challenge is to maximize the control of the disease, while minimizing morbidity and toxicity to the surrounding normal tissues. The Erythroxylum suberosum is a common plant in the Brazilian Cerrado biome and is popularly known as "cabelo-de-negro". The objective of this study was to evaluate the cytotoxic activity of Erythroxylum suberosum plant extracts of the Brazilian Cerrado biome associated with radiotherapy in human cell lines of oral and hypopharynx carcinomas. Cells were treated with aqueous, ethanolic and hexanic extracts of Erythroxylum suberosum and irradiated at 4 Gy, 6 Gy and 8 Gy. Cytotoxicity was evaluated by MTT assay and the absorbance was measured at 570 nm in a Beckman Counter reader. Cisplatin, standard chemotherapy, was used as positive control. The use of Erythroxylum suberosum extracts showed a possible radiosensitizing effect in vitro for head and neck cancer. The cytotoxicity effect in the cell lines was not selective and it is very similar to the effect of standard chemotherapy. The aqueous extract of Erythroxylum suberosum, combined with radiotherapy was the most cytotoxic extract to oral and hypopharynx carcinomas.

Resumo O câncer de boca e de orofaringe emerge como o 6º tipo de câncer mais comum no mundo. O tratamento pode envolver cirurgia, quimioterapia e radioterapia. Mais de 50% das drogas com atividade de combate ao câncer foram isoladas de fontes naturais, tais como a Catharanthus roseus e a epipodofilotoxina, isolada de Podophyllum. O maior desafio é maximizar o controle da doença, enquanto minimiza a morbidade e toxicidade para os tecidos normais circundantes. O Erythroxylum suberosum é uma planta comum no bioma Cerrado brasileiro e é popularmente conhecida como "cabelo-de-negro". O objetivo deste estudo foi avaliar a citotoxicidade dos extratos da planta Erythroxylum suberosum do bioma Cerrado brasileiro, associados à radioterapia em linhagens celulares humanas de carcinomas de língua e de hipofaringe. As células foram tratadas com os extratos aquoso, etanólico e hexânico do Erythroxylum suberosum e irradiadas com 4 Gy, 6 Gy e 8 Gy. A citotoxidade foi avaliada pelo ensaio de MTT e a absorvância foi medida a 570 nm em uma leitora Beckman. A cisplatina, quimioterápico padrão, foi utilizada como controle positivo. O uso de extratos de Erythroxylum suberosum mostrou potencial efeito radiosensibilizante in vitro no câncer de cabeça e pescoço. O efeito da citotoxicidade nas linhagens foi de forma não seletiva e muito semelhante ao efeito da quimioterapia padrão. O extrato aquoso de Erythroxylum suberosum, combinado com radioterapia, foi o extrato mais citotóxico para os carcinomas de língua e hipofaringe, associados à radioterapia.

Determinação de parâmetros farmacognósticos para as folhas de Erythroxylum suberosum A. St.-Hilaire (Erythroxylaceae) coletadas no município de Goiânia, GO. / Determination of pharmacognostic parameters for the leaves of Erythroxylum suberosum A. St.-Hilaire (Erythroxylaceae) collected in the city of Goiania, GO

RESUMO As plantas medicinais representam um dos principais recursos terapêuticos utilizado pelo homem para a cura e prevenção de doenças, no entanto, para que o tratamento seja seguro e eficaz é necessário conhecer seus componentes químicos. Dessa forma, o intuito deste trabalho foi determinar os parâmetros farmacognosticos para o estabelecimento do controle de qualidade da droga vegetal composta pelas folhas de Erythroxylum suberosum A. St.-Hil., pertencentes à família Erythroxylaceae ocorrente no Cerrado. Para tanto, foram coletadas folhas adultas nas proximidades da Universidade Federal de Goiás, Goiânia-GO. Foram determinados o teor de umidade por meio de balança com irradiação de raios infravermelho e o teor de cinzas totais. Na prospecção fitoquímica foram pesquisadas as classes de metabólitos secundários e realizou-se o doseamento de fenóis totais, flavonoides e taninos totais. Os resultados dos testes de pureza realizados, teor de umidade e teor de cinzas totais, estão de acordo com os limites estabelecidos pelas especificações farmacopeicas. As análises fitoquímicas evidenciaram a presença de flavonoides, taninos, cumarinas, saponinas e resinas. No doseamento de fenóis totais, taninos e flavonoides presentes nas folhas de E. suberosum A. St.-Hil. obteve-se respectivamente 17,97%, 6,31%, 3,87%. Estes resultados confirmam os dados da literatura quanto à presença destes compostos em Erythroxylaceae, pois de acordo com nas folhas de E. tortuosum obteve-se valores de 10%, 8,4% e 0,064% de Fenóis, Taninos e flavonoides, respectivamente e nas folhas de E. deciduum foram encontrados 12,04% de fenóis totais, 0,87% de taninos e 1,37% de flavonoides. Os resultados encontrados no presente trabalho também se tornam relevantes quando comparadas as quantidades desses metabólitos com espécies clássicas na biossíntese de compostos fenólicos como o teor de taninos de Stryphnodendron adstringens (Mart.) Coville e em Eugenia uniflora L. foi de 29,9% e 2,96%, respectivamente. Teores de flavonóides que variaram entre 0,65% a 0,79% na Calendula officinalis L. e Ginkgo bilobaL. 0,59%, 0,75% e 0,79%. Sendo assim, a quantidade considerável de compostos fenólicos obtida em E. suberosum A. St.-Hil. sugere que a espécie possua um importante potencial terapêutico e quem sabe potencial antioxidante, a ser explorado em estudos posteriores.

ABSTRACT Medicinal plants represent a major therapeutic resources used by man for the cure and prevention of diseases, however, that the treatment be safe and effective it is necessary to know their chemical components. Thus, the aim of this work was to determine the pharmacognostic parameters for the establishment of the plant drug quality control made by the leaves of Erythroxylum suberosum A. St.-Hil., belonging to the family Erythroxylaceae occurring in the Cerrado. To this end, adult leaves were collected near the Federal University of Goiás, Goiânia-GO. It was determined the moisture content through scale radiating infrared rays and the content of total ash. The phytochemical screening of secondary metabolites classes were surveyed and performed the determination of total phenols, flavonoids and total tannins. The results of the purity tests, moisture content and total ash content, are in accordance with the limits established by the pharmacopeic specifications. The phytochemical analysis revealed the presence of flavonoids, tannins, coumarins, saponins and resins. The determination of total phenols, tannins and flavonoids quantities present in the leaves of E. suberosum A. St.-Hil. were obtained respectively as 17.97%, 6.31%, 3.87%. These results confirm the literature data for the presence of these compounds in Erythroxylaceae, since according to the leaves of E. tortuosum yielded values of 10%, 8.4% and 0.064% of phenols, tannins and flavonoids, respectively. On the E. deciduum leaves were found 12.04% of total phenols, tannins 0.87% and 1.37% of flavonoids. The results of this work also become relevant when comparing the amounts of these metabolites with classic species in the biosynthesis of phenolic compounds such as tannins content in barbatimão and pitanga was 29.9% and 2.96%, respectively. Flavonoid contents ranging from 0.65% to 0.79% in calendula and ginkgo 0.59%, 0.75% and 0.79%. Thus, considerable amount of phenolic compounds obtained in E. suberosum. A. St. Hil. It suggests that the species has an important therapeutic potential and who knows antioxidant potential to be explored in further studies.

Antinociceptive activity of the extract of Erythroxylum caatingae / Actividad antinociceptiva del extracto de Erythroxylum caatingae

The genus Erythoxylum plants are popularly used as anti-inflammatory, anti-bacterial, and diuretic agentes, and for treating of respiratory problems. This study investigated the antinociceptive activity of methanolic extract of Erythroxylum caatingae (EcME) in chemical (formalin test and acetic acid test) and thermal models (hot plate test) of nociception. Intraperitoneal pre-treatment with EcME reduced the number of abdominal contortions and the licking time in the second phase of the formalin test. EcME did not show a significant effect in the hot plate test, rota-rod test, and the elevated plus maze test. These findings indicate that the antinociceptive activity of EcME is not because of a depressor effect on the central nervous system, and EcME is not a muscle relaxant. Nevertheless, Erythroxylum caatingae demonstrated peripheral antinociceptive activity, which confirms its popular use and contributes to the scientific knowledge of the species.

El género Erythoxylum es popularmente utilizado como agente anti-inflamatorio, antibacteriano y para el tratamiento de problemas respiratorios. Este estudio tiene como objetivo investigar la actividad antinociceptiva del extracto metanólico Erythroxylum caatingae (EcME), utilizando modelos químicos (prueba de la formalina y prueba de ácido acético) y térmico (prueba de la placa caliente) de nocicepción. El pretratamiento EcME por la vía intraperitoneal (i.p.), fue capaz de reducir el número de contorsiones abdominales y el tiempo de lamida en la segunda fase del test de formalina. EcME no tuvo efecto significativo en el test de la placa caliente, Rota-Rod y Laberinto en Cruz Elevado, mostrando que el efecto antinociceptivo no está relacionado con un efecto depresor del sistema nervioso central o miorelajante. Los datos experimentales muestran que Erythroxylum caatingae posee una actividad antinociceptiva periférica que confirma su uso popular, contribuyendo para el conocimiento científico de la especie.

Edge effect and phenology in Erythroxylum tortuosum (Erythroxylaceae), a typical plant of the Brazilian Cerrado / Efeito de borda e fenologia em Erythroxylum tortuosum Mart. (Erythroxylaceae), uma planta típica do Cerrado brasileiro

The edge of a forest fragment can be considered a zone of transition between the interior of the fragment and the surrounding habitat matrix. Plants along the edge are more exposed to disturbance and microclimate variation than interior plants, resulting in the so-called edge effect. In this study, we compared leaf area, fluctuating asymmetry and chemical (water, nitrogen and tannins) leaf traits between Erythroxylum tortuosum plants inhabiting the edge with those growing in the interior of a cerrado fragment in Brazil. We also describe the temporal variation in the vegetative and reproductive phenological events of E. tortuosum plants throughout the season. Nitrogen, leaf area and fluctuating asymmetry did not differ between the two plant groups. Young leaves of the edge plants had significantly higher levels of tannins and lower levels of water than those of interior plants. We suggest that differences in leaf chemical concentrations between edge and interior plants may occur due to factors such as light intensity, wind, temperature and leaf age rather than plant stress. With respect to plant phenology, most reproductive events occurred during the spring. Leaf buds and young leaves prevailed during the rainy season. In the dry season, however, the vegetative events decreased due to leaf senescence followed by leaf abscission.

A borda de um fragmento florestal pode ser considerada uma zona de transição entre o interior do fragmento e a matriz de habitat. As plantas localizadas na borda estão mais expostas a distúrbios e variações microclimáticas do que as plantas do interior, resultando no chamado efeito de borda. Neste estudo, a área foliar, a assimetria flutuante e os caracteres químicos das folhas (água, nitrogênio e taninos) foram comparados entre plantas de Erythroxylum tortuosum situadas na borda e no interior de um fragmento de cerrado brasileiro. A variação temporal de eventos fenológicos vegetativos e reprodutivos de E. tortuosum também foi investigada durante o período de estudo. Nitrogênio, área foliar e assimetria flutuante não diferiram entre os dois grupos de plantas. As folhas jovens das plantas localizadas na borda apresentaram, significativamente, níveis mais altos de taninos e menores níveis de água do que as plantas do interior. Sugere-se que as diferenças nos conteúdos químicos foliares entre as plantas da borda e do interior devem ter ocorrido em razão de fatores como intensidade luminosa, vento, temperatura e idade foliar e não por causa do nível de estresse da planta. Com relação à fenologia, a maioria dos eventos reprodutivos ocorreu durante a primavera. Os botões foliares e as folhas novas prevaleceram durante a estação chuvosa. No entanto, na estação seca, os eventos vegetativos decresceram por causa da senescência das folhas, seguida pela abscisão foliar.

Evaluación fitoquímica y farmacológica de frutos de Erythroxylum minutifolium Griseb: (Erythroxylaceae) / Phytochemical and pharmacological evaluation of the fruits of Erythroxylum minutifolium Griseb: (Erythroxylaceae)

Fundamentos: el género Erythroxylum se encuentra ampliamente representado en Cuba con 21 especies de las cuales 16 son endémicas y algunas se utilizan con fines etnomédicos. Erythroxylum minutifolium Griseb. (Erythoxylaceae) es una especie endémica muy abundante en Cuba, sin embargo, sus frutos no han sido estudiados desde el punto de vista químico ni farmacológico. Objetivos: realizar una evaluación por grupos químicos del extracto total, efectuar el fraccionamiento fitoquímico con disolventes de diferentes polaridades para evaluar la detección de flavonoides, coumarinas y alcaloides y la acción antibacteriana a estos extractos. Métodos: se emplearon los métodos conocidos de detección fitoquímica y para el estudio de actividad antibacteriana se utilizó el ensayo de difusión por discos. Resultados: las evaluaciones fitoquímicas por grupos químicos para el extracto total y del fraccionamiento con 5 disolventes de diferentes polaridades revelan la presencia de flavonoides y la ausencia de alcaloides y coumarinas. El extracto total no muestra actividad antibacteriana frente a Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus; mientras que presenta toxicidad hasta valores de 1 mg/mL. Conclusiones: en los frutos de la especie, el extracto total y los disolventes de diferentes polaridades muestran solo la presencia de flavonoides; el extracto total tiene baja toxicidad y no presenta actividad antibacteriana.

Foundations: the genus Erythroxylum is widely represented in Cuba with 21 species of which 18 are endemic and some are used with etnomedical ends. Erythroxylum minutifolium Griseb. (Erythoxylaceae) is a very abundant endemic species in Cuba, however, its fruits have not been studied from the chemical or pharmacological point of view. Objective: to carry out an evaluation of the total extract by chemical groups and to perform the phytochemical fractioning with solvents of different polarities to evaluate the detection of flavonoids, coumarins and alkaloids and the antibacterial action to these extracts. Methods: the known methods of phytochemical detection were used, whereas the by disc difussion test was utilized for the study of antibacterial activity. Results: the phytochemical evaluations by chemical groups for the total extract and of fractioning with 5 solvents of different polarities proved the presence of flavanoids and the absence of alkaloids and coumarins. The total extract did not show antibacterial activity against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus. It presented toxicity up to values of 1 mg/ml. Conclusions: in the fruits of the species, the total extract and the solvents of diverse polarities showed only the presence of flavonoids. The total extract had low toxicity and it did not show antibacterial activity.