Cytotoxicity of latex and pharmacobotanical study of leaves and stem of Euphorbia umbellata (Janaúba)

AbstractIn southern Brazil, the bottled latex of Synadenium grantii Hook f., Euphorbiaceae, is popularly used as a treatment of all types of cancer. Similarly, Synadenium umbellatum Pax. is used in the central western region of Brazil for the same purpose and in the same manner of use. Both plants are popularly known as janaúba or leitosinha. The objectives of this study were to use pharmacobotanical analysis to verify whether these two species, which are considered to be distinct, are actually the same to determine anatomical markers; to assist in the identification and differentiation of other Euphorbia; and to evaluate the cytotoxic activity of the latex in relation to HeLa and HRT-18 cells. Leaves and stems of the species were collected in Goiânia and Ponta Grossa and were investigated using scanning electron microscopy and optical microscopy techniques. The latex was also collected and analyzed in relation to its cytotoxic effect by employing MTT and NR techniques. The pharmacobotanical study of the specimens in both localities showed that they were the same species, namely Euphorbia umbellata (Pax) Bruyns, which is the scientific nomenclature accepted and confirmed by an expert taxonomist who specializes in Euphorbia. The pharmacobotanical characteristics highlighted in this study can assist in the identification of the taxon and contribute to the control of the quality of this plant drug. The evaluation of the latex in relation to HRT-18 cells demonstrated action after 48 h of experiment. In contrast, in relation to HeLa cells its induced cytotoxicity in all times and a dose-dependent manner. The IC50 values (72 h) observed were 252.58 ± 18.51 µg/ml and 263.42 ± 15.92 µg/ml to MTT experiment and 250.18 ± 19.48 µg/ml and 430.56 ± 19.71 µg/ml to NR experiment for the HeLa and HRT-18 cells, respectively.

Synadenium umbellatum Pax. promotes cell cycle arrest and induces apoptosis in K-562 leukemia cells

Chronic myeloid leukemia (CML) is a clonal myeloproliferative disease that shows apoptosis resistance. The introduction of imatinib mesylate has revolutionized the treatment of CML, but imatinib resistance may develop at any time and inevitably leads to disease progression. Synadenium umbellatum Pax. belongs to the Euphorbiaceae family and is popularly used in Brazil for the treatment of cancer. The cytotoxicity of Euphorbiaceae is associated with the ability of these plants and their bioactive compounds to induce apoptotic tumor cell death. Therefore, we aimed to investigate the cytotoxicity and the mechanisms of death induced by S. umbellatum extract in leukemic cells. S. umbellatum cytotoxicity was evaluated by trypan blue exclusion assay and flow cytometric analysis of the cell cycle; the mechanisms involved in K-562 cell death were investigated by light microscopy and flow cytometry. The results demonstrate that S. umbellatum is cytotoxic to leukemic cells in a concentration-dependent manner. Morphological analysis revealed that S. umbellatum treatment induced K-562 cell death by an apoptotic pathway. Furthermore, data indicate ROS overproduction, alterations in mitochondrial membrane potential, phosphatidylserine externalization and activation of caspase 9. Taken together, the results demonstrate that S. umbellatum extract arrested the cell cycle and triggered apoptosis at several levels in K-562 cells.

A leucemia mielóide crônica (LMC) é uma doença mieloproliferativa clonal, que apresenta resistência à apoptose. A introdução do mesilato de imatinibe revolucionou o tratamento da LMC, porém a resistência ao imatinibe pode ser desenvolvida em qualquer tempo e, inevitavelmente, leva à progressão da doença. Synadenium umbellatum Pax. pertence à família Euphorbiaceae e é usado popularmente no Brasil para o tratamento do câncer. A citotoxicidade das Euphorbiaceae está associada com a capacidade dessas plantas e seus compostos bioativos em induzir apoptose em células tumorais. Portanto, este trabalho teve como objetivo investigar a citotoxicidade e os mecanismos de morte induzidos por S. umbellatum em células leucêmicas. A citotoxicidade de S. umbellatum foi avaliada pelo ensaio de exclusão do azul de tripano e a análise do ciclo celular foi feita por citometria de fluxo. Os mecanismos envolvidos na morte celular das células K-562 foram investigados por microscopia óptica e por citometria de fluxo. Os resultados demonstraram que S. umbellatum é citotóxico para células leucêmicas de uma maneira dependente da concentração. A análise morfológica revelou que o tratamento com S. umbellatum induziu as célula K-562 à morte por via apoptótica. Além disso, os dados indicam aumento de ERO S, alterações no potencial de membrana mitocondrial, externalização da fosfatidilserina e ativação de caspase 9. Em conjunto, os resultados demonstram que S. umbellatum promoveu retenção do ciclo celular das células K-562 e induziu estas células à morte por apoptose.

Angiogenic activity of Synadenium umbellatum Pax latex / Atividade angiogênica do látex de Synadenium umbellatum Pax

Synadenium umbellatum Pax, popularly known as "cola-nota", is a medicinal plant that grows in tropical regions. Latex of this plant is used to treat various diseases such as diabetes mellitus, Hansen´s disease, tripanosomiases, leukemia and several malignant tumors. In the present study, the angiogenic activity of S. umbellatum latex was evaluated using the chick embryo chorioallantoic membrane (CAM) assay. Results showed significant increase of the vascular net (p < 0.05) compared to the negative control (H2O). The histological analysis was in accordance with the results obtained. In conclusion, our data indicate that S. umbellatum latex, under the conditions of this research, presented angiogenic effect.

Synadenium umbellatum Pax, popularmente conhecida como "cola-nota", é uma planta medicinal que cresce em regiões tropicais. O látex desta planta tem sido utilizado no tratamento de várias doenças, como diabetes mellitus, hanseníase, tripanossomíases, leucemia e vários tumores malignos. No presente estudo, a atividade angiogênica do látex de S. umbellatum foi avaliada pelo ensaio da membrana corio-alantóide (MCA) de ovo embrionado de galinha. Os resultados mostraram aumento significativo da rede vascular (p < 0.05) em relação ao controle negativo (H2O). A análise histológica está em concordância com os resultados obtidos. Em conclusão, os dados indicaram que, nas condições experimentais deste estudo, o látex de S. umbellatum exibiu efeito angiogênico.

Avaliação da toxicidade aguda e subaguda, em ratos, do extrato etanólico das folhas e do látex de Synadenium umbellatum Pax / Acute and subacute toxicity studies of the latex and of the ethanolic extract of the leaves of Synadenium umbellatum Pax in rats

O uso de plantas medicinais tem sido muito significativo nos últimos anos, sendo incentivado pela Organização Mundial de Saúde (OMS). Synadenium umbellatum Pax, Euphorbiacea (vulgo cola-nota, cancerola, milagrosa) tem o látex usado empiricamente como antitumoral e antiinflamatório. Por existir espécies tóxicas nesta família e visando à segurança no uso de extratos vegetais, tal estudo avaliou a toxicidade pré-clínica do látex e do extrato etanólico das folhas (EEF) de S. umbellatum, por via oral, em ratas Wistar. O estudo seguiu diretrizes do Guideline 423 (toxicidade aguda) e Guideline 407 (toxicidade subaguda) da OECD (Organisation for Economic Cooperation and Development). Na toxicidade aguda do látex e do EEF, não se observou letalidade nem alterações fisiológicas e comportamentais das ratas na dose de 2000 mg/kg, sendo praticamente atóxico. Porém, na análise histopatológica, o látex ocasionou congestão e infiltrado leucocitário nos rins, fígado e pulmões, efeitos não observados com o EEF. Na toxicidade subaguda, doses de 50, 100 e 200 mg/kg de EEF não produziram alterações dose-dependentes significativas nos parâmetros laboratoriais e fisiológicos, nem alterações macroscópicas e histopatológicas nos órgãos das ratas. Contudo, o uso crônico da planta S. umbellatum merece mais estudos.

The use of medicinal plants has been being very significant in the last years, being the use encouraged by WHO. Synadenium umbellatum Pax, Euphorbiacea (popularly known as cola-note, cancerola, miraculous) has the latex used empirically as anti-cancerous and anti-inflammatory. For there being toxic species in this family and aiming at the safety in the use of vegetable extracts, such study evaluated the pre-clinical toxicity of the latex and of the ethanolic extract of the leaves (EEL) of S. umbellatum, administrated by oral route, in Wistar female rats. The study followed OECD's Guidelines for test of acute toxicity (Guideline 423) and for subacute toxicity (Guideline 407). In the acute toxicity of latex and EEL, behavioral and physiological alterations were not observed neither animal's death in the dose level of 2,000 mg/kg. However, the latex caused congestion and leukocytes infiltration of the kidneys, liver and lungs, effects not observed with EEL. In the subacute toxicity, dose levels of 50, 100 and 200 mg/kg of EEL did not produced significant dose-dependent alterations in the lab results and no physiologic, macroscopic and hystopathological alterations. EEL of S. umbellatum is practically poisonless in acute exposure; already the latex can cause hystological damages. The chronic use of S. umbellatum needs more specific studies.

Synadenium umbellatum: citotoxicidade e danos ao DNA de células da medula óssea de camundongos / Synadenium umbellatum: cytotoxicity and DNA damage to bone marrow cells from mice

No presente estudo investigamos o potencial citotóxico e mutagênico, in vitro e in vivo, respectivamente, do extrato etanólico de Synadenium umbellatum (EESU) sobre células da medula óssea de camundongos. A citotoxicidade in vitro foi avaliada por meio da exposição de células da medula óssea de animais normais a diferentes concentrações (40-0,312 mg/mL) do EESU, por 12, 24 ou 48 h, utilizando os testes de redução do MTT e o de exclusão do azul de tripano. O ensaio de micronúcleo foi realizado para investigar potenciais efeitos mutagênicos do EESU (10, 25 ou 50 mg/kg/dia) sobre a medula óssea de camundongos. Os animais foram expostos a uma única dose, por via oral, e 24 h após à exposição, sacrificados para realização do estudo (n=5/grupo). Os resultados obtidos demonstraram que o EESU possui potencial efeito citotóxico e mutagênico, de forma dose-dependente, sobre as células da medula óssea de camundongos, in vitro e in vivo, respectivamente. Maiores estudos são necessários para expandir o conhecimento acerca do potencial toxicológico/farmacológico do EESU.

In the present study we investigated, in vitro and in vivo, the cytotoxic and mutagenic potential of the Synadenium umbellatum ethanolic extract (SUEE) on the bone marrow cells of mice. In vitro cytotoxicity was assayed incubating bone marrow cells with different concentrations (40-0.312 mg/mL) of SUEE for 12, 24 or 48 h using the MTT tetrazolium reduction test and the trypan blue exclusion test. The micronuclei assay was performed to determine mutagenic effects of mice orally exposed to different doses of SUEE (10, 25 or 50 mg/kg/day) in 24 h. Our results demonstrated that SUEE has, in a dose-dependent manner, potential cytotoxic and mutagenic effects on the bone marrow cells of mice. Further studies are needed to expand the knowledge of the toxicological/pharmacological potential of the SUEE.