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.

In vitro effects of Coriandrum sativum, Tagetes minuta, Alpinia zerumbet and Lantana camara essential oils on Haemonchus contortus / Efeitos in vitro dos óleos essenciais de Coriandrum sativum, Tagetes minuta, Alpinia zerumbet e Lantana camara sobre Haemonchus contortus

Phytotherapy can be an alternative for the control of gastrointestinal parasites of small ruminants. This study evaluated the efficacy of Alpinia zerumbet, Coriandrum sativum, Tagetes minuta and Lantana camara essential oils by two in vitro assays on Haemonchus contortus, an egg hatch test (EHT) and larval development test (LDT). No effect was observed for L. camara in the EHT. A. zerumbet, C. sativum and T. minuta essential oils exhibited a dose-dependent effect in the EHT, inhibiting 81.2, 99 and 98.1% of H. contortus larvae hatching, respectively, at a concentration of 2.5 mg mL-¹. The effective concentration to inhibit 50% (EC50) of egg hatching was 0.94, 0.63 and 0.53 mg mL-¹ for A. zerumbet, C. sativum and T. minuta essential oils, respectively. In LDT, L. camara, A. zerumbet, C. sativum and T. minuta at concentration of 10 mg mL-¹ inhibited 54.9, 94.2, 97.8 and 99.5% of H. contortus larval development, presenting EC50 values of 6.32, 3.88, 2.89 and 1.67 mg mL-¹, respectively. Based on the promising results presented in this in vitro model, it may be possible use of these essential oils to control gastrointestinal nematodes. However, their anthelmintic activity should be confirmed in vivo.

Fitoterapia pode ser uma alternativa para o controle de parasitas gastrintestinais de pequenos ruminantes. Este estudo avaliou a eficácia dos óleos essenciais de Alpinia zerumbet, Coriandrum sativum, Tagetes minuta e Lantana camara sobre Haemonchus contortus através de dois testes in vitro, teste de eclosão dos ovos (TEO) e teste de desenvolvimento larval (TDL). Nenhum efeito foi observado para L. camara no TEO. Os óleos essenciais de A. zerumbet, C. sativum e T. minuta exibiram um efeito dose dependente no TEO inibindo a eclosão das larvas de H. contortus em 81,2, 99 e 98,1%, respectivamente, na concentração de 2,5 mg mL-¹. A concentração efetiva para inibir 50% (CE50) da eclosão dos ovos foi de 0,94, 0,63 e 0,53 mg mL-¹ para os óleos essenciais de A. zerumbet, C. sativum e T. minuta, respectivamente. No TDL, 10 mg mL-¹ de L. camara, A. zerumbet, C. sativum e T. minuta inibiram em 54,9, 94,2, 97,8 e 99,5% do desenvolvimento larvar, apresentando valores de CE50 de 6,32, 3,88, 2,89 e 1,67 mg mL-¹, respectivamente. Com base nos resultados promissores apresentados neste modelo in vitro, pode ser possível a utilização destes óleos essenciais para controlar os nematoides gastrintestinais. No entanto, a sua atividade anti-helmíntica deve ser confirmada in vivo.

Plantas taniníferas e o controle de nematóides gastrintestinais de pequenos ruminantes / Tanniferous plants and control of gastrointestinal nematodes of small ruminants

Os nematóides gastrintestinais são responsáveis por acentuada redução na produtividade de ovinos e caprinos. Na tentativa de controlar esses parasitos, são utilizados diversos anti-helmínticos sintéticos, mas o desenvolvimento da resistência tem tornado esse controle pouco eficaz. Na busca por alternativas de controle dos nematóides gastrintestinais, a utilização de plantas taniníferas tem despertado interesse de pesquisadores em várias regiões do mundo. Essa revisão visa a abordar os diversos aspectos relacionados ao fornecimento dessas plantas a ovinos e caprinos, bem como os principais resultados obtidos em pesquisas utilizando taninos para o controle de nematóides de pequenos ruminantes.

The gastrointestinal nematodes are responsible for a marked reduction in the productivity of sheep and goats. In an attempt to control these parasites, different synthetic anthelmintics are used, but development of resistance has become this control little effective. In the search for alternatives to control these nematodes, the use of tanniferous plants has attracted attention from researchers in different regions of the world. This review aims to address the various aspects related to the administration of these plants to sheep and goats, and the main results obtained from studies using tannins to control nematodes in small ruminants.

Evaluation of Eucalyptus citriodora essential oil on goat gastrointestinal nematodes / Avaliação do óleo essencial de Eucalyptus citriodora sobre nematóides gastrintestinais de caprinos

Phytotherapy may be an alternative strategy for controlling gastrointestinal parasites. This study evaluated the anthelmintic efficacy of Eucalyptus citriodora essential oil (EcEO). The in vitro effects of EcEO were determined through testing the inhibition of egg hatching and larval development of Haemonchus contortus. EcEO was subjected to acute toxicity testing on mice, orally and intraperitoneally. The in vivo effects of EcEO were determined by the fecal egg count reduction test (FECRT) in goats infected with gastrointestinal nematodes. The results showed that 5.3 mg.mL-1 EcEO inhibited egg hatching by 98.8 percent and 10.6 mg.mL-1 EcEO inhibited H. contortus larval development by 99.71 percent. The lethal doses for 50 percent of the mice were 4153 and 622.8 mg.kg-1, for acute toxicity orally and intraperitoneally. In the FECRT, the efficacy of EcEO and ivermectin was 66.25 and 79.16 percent respectively, on goat gastrointestinal nematodes eight days after treatment. EcEO showed in vitro and in vivo anthelmintic activity.

Fitoterapia pode ser uma estratégia alternativa para o controle de parasitas gastrintestinais. Este estudo avaliou a eficácia anti-helmintica do óleo essencial de Eucalyptus citriodora (OeEc). Os efeitos in vitro do OeEc foram determinados através do teste de eclosão de ovos e inibição do desenvolvimento larvar de Haemonchus contortus. O OeEc foi submetido ao teste de toxicidade aguda oral e intraperitoneal, em camundongos. Os efeitos in vivo do OeEc foram avaliados através do teste de redução da contagem de ovos nas fezes (FECRT) com caprinos infectados com nematóides gastrintestinais. Os resultados mostraram que 5,3 mg.mL-1 OeEc inibiram 98,8 por cento a eclosão de ovos e 10,6 mg.mL-1 OeEc inibiram 99,71 por cento o desenvolvimento larvar de H. contortus. As doses letais para 50 por cento dos camundongos foram de 4153 e 622,8 mg.kg-1 pela via oral e intraperitoneal. No FECRT, a eficácia de OeEc e ivermectina foi de 66,25 e 79,16 por cento, respectivamente, em caprinos 8 dias após o tratamento. OeEc mostrou atividade anti-helmintica in vitro e in vivo.