Anthelmintic activity of nanoencapsulated carvacryl acetate against gastrointestinal nematodes of sheep and its toxicity in rodents / Atividade anti-helmíntica do acetato de carvacrila nanoencapsulado sobre nematoides gastrintestinais de ovinos e toxicidade em roedores

Abstract The objective of this study was to evaluate the efficacy of carvacryl acetate (CVA) and nanoencapsulated CVA (nCVA) on gastrointestinal nematodes of sheep. The CVA was nanoencapsulated with chitosan/gum arabic and the efficacy of nanoencapsulation (EE), yield, zeta potential, nanoparticle morphology and release kinetics at pH 3 and 8 were analyzed. Acute and subchronic toxicity were evaluated in rodents and reduction of egg counts in the faeces (FECRT) of sheep. The sheep were divided into four groups (n = 10): G1, 250 mg/kg CVA; G2, 250 mg/kg nCVA; G3, polymer matrix and G4: 2.5 mg/kg monepantel. EE and nCVA yield were 65% and 57%, respectively. The morphology of the nanoparticles was spherical, size (810.6±286.7 nm), zeta potential in pH 3.2 (+18.3 mV) and the 50% release of CVA at pHs 3 and 8 occurred at 200 and 10 h, respectively. nCVA showed LD50 of 2,609 mg/kg. CVA, nCVA and monepantel reduced the number of eggs per gram of faeces (epg) by 57.7%, 51.1% and 97.7%, respectively. The epg of sheep treated with CVA and nCVA did not differ from the negative control (P>0.05). Nanoencapsulation reduced the toxicity of CVA; however, nCVA and CVA presented similar results in the FECRT.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia do acetato de carvacrila (ACV) e do ACV nanoencapsulado (nACV) sobre nematóides gastrintestinais de ovinos. O ACV foi nanoencapsulado com quitosana/goma arábica e foi analisada a eficácia de nanoencapsulamento (EE), o rendimento, potencial zeta, morfologia das nanopartículas e cinética de liberação em pH 3 e 8. Foram avaliadas as toxicidades aguda e subcrônica em roedores e a redução da contagem de ovos nas fezes (RCOF) de ovinos. Os ovinos foram divididos em quatro grupos (n = 10): G1, 250 mg/kg ACV; G2, 250 mg/kg de nACV; G3, matriz polimérica e G4: 2,5 mg/kg de monepantel. A EE e o rendimento de nACV foram de 65% e 57%, respectivamente. A morfologia das nanopartículas foi esférica, tamanho (810,6±286,7 nm), potencial zeta no pH 3,2 (+18,3 mV) e a liberação de 50% de CVA nos pHs 3 e 8 ocorreu às 200 e 10 h, respectivamente. nACV apresentou DL50 de 2.609 mg/kg. ACV, nACV e o monepantel reduziram a contagem de ovos por grama de fezes (opg) em 57,7%, 51,1% e 97,7%, respectivamente. A contagem de opg de ovelhas tratadas com ACV e nCVA não diferiu do controle negativo (P>0,05). O nanoencapsulamento reduziu a toxicidade do AVC; no entanto, nACV e ACV apresentaram resultados semelhantes na RCOF.

Anthelmintic activity of Eucalyptus citriodora essential oil and its major component, citronellal, on sheep gastrointestinal nematodes / Atividade anti-helmíntica do óleo essencial de Eucalyptus citriodora e seu componente majoritário, citronelal, sobre nematoides gastrintestinais de ovinos

Abstract This study aimed to evaluate the anthelmintic activity of Eucalyptus citriodora essential oil and citronellal on sheep gastrointestinal nematodes. Essential oil composition was determined by gas chromatography mass spectrometry. The substances were evaluated in vitro using adult worm motility test (AWMT) and transmission electron microscopy (TEM). The acute toxicity test in mice and the fecal egg count reduction test (FECRT) in sheep were performed. Citronellal was confirmed as the essential oil major constituent (63.9%). According to the AWMT, 2 mg/mL of essential oil and citronellal completely inhibited Haemonchus contortus motility at 6 h post exposure. H. contortus exposed to essential oil and citronellal exhibited internal ultrastructural modifications. The lethal dose 50 values in mice were 5,000 and 2,609 mg/kg for essential oil and citronellal, respectively. E. citriodora essential oil reduced sheep epg at 14 days post treatment by 69.5% (P<0.05). No significant differences were observed in epg between the citronellal and negative control groups (P>0.05). The interaction between citronellal and other constituents in the essential oil may be relevant for its in vivo anthelmintic activity. Thus, E. citriodora essential oil and citronellal pharmacokinetic studies may help elucidate the anthelmintic activity of these compounds.

Resumo Este trabalho objetivou avaliar a atividade anti-helmíntica do óleo essencial de Eucalyptus citriodora e citronelal sobre nematoides gastrintestinais de ovinos. A composição do óleo essencial foi determinada por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas. As substâncias foram avaliadas in vitro utilizando-se teste de motilidade de vermes adultos (AWMT) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Teste de toxicidade aguda em camundongos e teste de redução da contagem de ovos fecais (FECRT) em ovinos foram realizados. Citronelal foi confirmado como componente majoritário do óleo essencial (63,9%). No AWMT, 2 mg/mL de óleo essencial e citronelal inibiram completamente a motilidade de H. contortus 6 h pós-exposição. H. contortus expostos ao óleo essencial e citronelal exibiram modificações ultraestruturais internas. Os valores da dose letal 50 em camundongos foram 5.000 e 2.609 mg/kg para óleo essencial e citronelal, respectivamente. Óleo essencial de E. citriodora reduziu opg de ovinos 14 dias pós-tratamento em 69,5% (P<0,05). Não houve diferença significativa de opg entre grupo controle negativo e citronelal (P>0,05). A interação entre citronelal e outros constituintes do óleo essencial pode ser relevante na atividade anti-helmíntica in vivo. Portanto, avaliação farmacocinética do óleo essencial de E. citriodora e citronelal pode auxiliar a elucidar a atividade anti-helmíntica desses compostos.

Anthelmintic effect of Cymbopogon citratus essential oil and its nanoemulsion on sheep gastrointestinal nematodes / Efeito anti-helmíntico do óleo essencial de Cymbopogon citratus e sua nanoemulsão sobre nematoides gastrintestinais de ovinos

Abstract The anthelmintic resistance stimulated the search for strategies for controlling gastrointestinal nematodes, including the use of free essential oils or its nanoemulsion. This study evaluated the anthelmintic efficacy of Cymbopogon citratus essential oil (CcEO) and C. citratus essential oil nanoemulsion (CcEOn). Pysicochemical analyses were performed. The in vitro effect was determined using the egg hatch test (EHT) on Haemonchus contortus and in vivo effect was evaluated in sheep infected with gastrointestinal nematodes. The animals were treated with CcEO (500 mg/kg) or CcEOn (450 mg/kg) for the fecal egg count (FEC) and the determination of worm burden. The main component of CcEO was citral. The CcEO content in the nanoemulsion was 20% (v/v), and the mean particle size was 248 nm. In EHT, CcEO and CcEOn (1.25 mg/mL) inhibited larval hatching by 98.4 and 97.1%, respectively. Three animals treated with CcEO died whereas in the group treated with CcEOn one animal died. The FEC and total worm burden of the treated groups did not differ from the negative control (p>0.05). The CcEOn showed efficacy only on H. contortus (p<0.05). In conclusion, nanoencapsulation reduced toxicity and increased efficacy on H. contortus.

Resumo A resistência anti-helmíntica estimulou a busca por estratégias de controle de nematoides gastrintestinais, incluindo óleos essenciais livres ou em nanoemulsão. Este estudo avaliou a eficácia anti-helmíntica do óleo essencial de Cymbopogon citratus (OECc) e da nanoemulsão do óleo essencial de C. citratus (nOECc). Análises físico-químicas foram realizadas. O efeito in vitro foi determinado no teste de eclosão de ovos (TEO) sobre Haemonchus contortus e o efeito in vivo foi avaliado em ovinos infectados com nematoides gastrintestinais. Os animais foram tratados com OECc (500 mg/kg) ou nOECc (450 mg/kg) para determinação do número de ovos por grama de fezes (OPG) e carga parasitária. O principal constituinte do OECc foi citral. O conteúdo de OECc na nanoemulsão foi 20% e o tamanho médio de partícula foi 248 nm. No TEO, OECc e nOECc (1,25 mg/mL) inibiram 98,4 e 97,1% da eclosão larvar, respectivamente. Três animais tratados com o OECc morreram, enquanto um animal do grupo tratado com a nOECc morreu. O OPG e a carga parasitária total dos grupos tratados não diferiram do controle negativo (p>0.05). A nOECc apresentou eficácia somente sobre H. contortus (p<0.05). Como conclusão, o nanoencapsulamento reduziu a toxicidade e aumentou a eficácia sobre H. contortus.

Anthelmintic activity of Cymbopogon citratus against Haemonchus contortus / Atividade anti-helmíntica de Cymbopogon citratussobre Haemonchus contortus

Parasitic nematodes are of major economic importance in livestock. An alternative for the control of parasites is phytotherapy. This study evaluated the efficacy of Cymbopogon citratus decoction (CcD), C. citratus essential oil (CcEo) and citral against Haemonchus contortus using in vitro egg hatch test (EHT) and larval development test (LDT) and an in vivo test using a Meriones unguiculatus (gerbil) model. The effect of 800 mg/kg CcEo was evaluated in gerbils that had been artificially infected with 5,000 third-stage H. contortus larvae. The effective concentrations required to inhibit 50% (EC50) of egg hatching were 0.46, 0.14 and 0.13 mg/mL for CcD, CcEo and citral, respectively. The EC50 values in the LDT were 5.04, 1.92 and 1.37 mg/mL for CcD, CcEo and citral, respectively. H. contortus population in the group treated with C. citratus essential oil was reduced by 38.5% (P< 0.05) in comparison to the control group. These results suggest that it may be possible to use C. citratusessential oil to control of H. contortus parasite of small ruminant.

O parasitismo por nematoides tem grande importância econômica no rebanho. Uma alternativa para o controle de parasitas é a fitoterapia. Este estudo avaliou a eficácia do decocto de Cymbopogon citratus (DCc), do óleo essencial de C. citratus (OECc) e do citral contra Haemonchus contortus utilizando o teste in vitro de eclosão dos ovos (TEO) e o teste de desenvolvimento larval (TDL) e um teste in vivo com modelo Meriones unguiculatus (gerbil). O efeito de 800 mg/kg de OECc foi avaliado em gerbils infectados artificialmente com 5000 larvas de terceira fase de H. contortus. As concentrações efetivas necessárias para inibir 50% (CE50) da eclosão dos ovos foram 0,46; 0,14 e 0,13 mg/mL para DCc, OECc e citral, respectivamente. Os valores da CE50 no TDL foram de 5,04; 1,92 e 1,37 mg/mL para DCc, OECc e citral, respectivamente. No grupo tratado com óleo de C. citratus a população H. contortus foi reduzida em 38,5% (P < 0,05) em comparação com o grupo controle. Estes resultados sugerem que pode ser possível a utilização de óleo essencial de C. citratus para controle de H. contortus, parasita de pequenos ruminantes.