Método fluorométrico para identificar agentes naturales citotóxicos y su aplicación en la evaluación de agentes antiparasitarios selectivos / Fluorometric method for the identification of cytotoxic natural agents and its application in the evaluation of selective antiparasitic agents

El ministerio de salud tiene como una de las prioridades en investigación a las enfermedades infecciosas, entre las que incluye a las leishmaniasis y la tripanosomiasis americana. En la Facultad Ciencias Farmacéuticas y Bioquímicas se estudian especies vegetales medicinales utilizadas por la cultura Tacana como fuente de agentes antiparasitarios potenciales. Los laboratorios dedicados al descubrimiento de moléculas naturales con actividad antiparasitaria, tienen el desafío de desarrollar protocolos que permitan detectar biomoléculas selectivas, efectivas y menos tóxicas que las disponibles. Por ende, las evaluaciones antiparasitarias in vitro (CI50), deberían ir acompañadas de evaluaciones de citotoxicidad (DL50), con el fin de calcular un Índice de Selectividad (IS=DL50 / CI50) como parámetro de especificidad biológica. La citotoxicidad fue medida sobre líneas de macrófagos (RAW 264.7, murino), células involucradas en las infecciones por parásitos intracelulares. El protocolo fluorométrico parte con una población de 5x104 células/mL, incubada a 37ºC en DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's médium), por 96 horas, con adición de resazurina (2mM) 3 horas antes de las lecturas finales. Bajo estas condiciones se evaluó la citotoxicidad de drogas control y 15 extractos vegetales seleccionados por su actividad anti-kinetoplastida. El extracto de Cosmailu fue el más citotóxico, Ejije bid'u resultó selectivo para T. cruzi y Leishmania amazonensis, mientras que Id'ene eidhue, fue selectivo para L. amazonensis. Finalmente, los otros 12 extractos resultaron ser poco selectivos o citotóxicos.

The Ministry of Health has infectious diseases as one of the research priorities, including leishmaniasis and American trypanosomiasis. The Faculty of Pharmaceutical and Biochemical Sciences develops evaluations of medicinal plant species used by the Tacana culture as a source of potential antiparasitic agents. Laboratories dedicated to the discovery of natural molecules with antiparasitic activity, have the challenge of developing protocols that allow the detection of selective, effective and less toxic biomolecules than those available. Therefore, in vitro antiparasitic evaluations (IC50) should be accompanied by cytotoxicity evaluations (LD50), in order to calculate a Selectivity Index (IS = LD50/ IC50) as a parameter of biological specificity. The cytotoxicity was measured on macrophage line (RAW 264.7, murine), cells engaged on intracellular parasites infections. The fluorometric protocol starts with an initial population of 5x104 cells/mL, incubated at 37ºC, in DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's medium) for 96 hours with addition of resazurin (2mM) 3 hours, before final readings. Under these conditions the cytotoxicity of control drugs and 15 plant extracts, selected by their anti-kinetoplastid activity, was evaluated. Cosumailu extract was the most cytotoxic, Ejije bid'u was selective for T. cruzi, and Leishmania amazonensis, while Id'ene eidhue, was selective for L. amazonensis. Finally, the other 12 extracts were little selective or cytotoxic.

Desenvolvimento de método colorimétrico para determinação de sulfato de neomicina empregando os conceitos de qualidade por design analítico (AQbD) / Development of a colorimetric method for determination of neomycin sulphate using the concepts of quality by analytical design (AQbD)

Para efetivamente tratar uma infecção, é necessário que o antibiótico possua atividade antimicrobiana adequada e seja capaz de inibir o crescimento do microrganismo patogênico. O doseamento microbiológico é uma metodologia indicada para a análise do antimicrobiano de forma simples, quando comparado com outras metodologias. A Food and Drug Administration (FDA) tem encorajado uma abordagem proativa para introduzir inovações e benefícios associados ao processo de produção farmacêutica. A Qualidade por Design Analítico (AQbD) ajuda no desenvolvimento de métodos analíticos robustos e de baixo custo, que são aplicáveis durante todo ciclo de vida do produto. Os métodos microbiológicos tradicionais, de forma geral, apresentam baixa reprodutibilidade e alta incerteza. Desta forma, justifica-se o desenvolvimento de métodos microbiológicos alternativos para a análise de antimicrobianos empregando-se os conceitos de Qualidade por Design Analítico, com a finalidade de melhorar a reprodutibilidade e reduzir a incerteza final. O objetivo deste trabalho foi aplicar o conceito de Qualidade por Design Analítico (AQbD) no desenvolvimento de método colorimétrico para análise de sulfato de neomicina. O sulfato de neomicina é um antimicrobiano aminoglicosídeo amplamente empregado no tratamento de infecções cutâneas ou mucosas, tais como queimaduras, úlceras, e dermatites infecciosas. Métodos cromatográficos como a cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa, de pareamento iônico ou cromatografia iônica com derivatização (pré ou pós-coluna) são utilizados para a análise de aminoglicosídeos, inclusive sulfato de neomicina. Contudo, de acordo com as farmacopeias, o método microbiológico é o método analítico de escolha para a análise de sulfato de neomicina e outros aminoglicosídeos. A análise colorimétrica é um método amplamente utilizado para a detecção e quantificação de diferentes substâncias, incluindo o crescimento microbiano em estudos de eficácia terapêutica. Neste trabalho, propomos o uso de resazurina como marcador colorimétrico. O indicador sofre uma reação de oxido-redução na qual altera a coloração em resposta à redução química resultante do crescimento celular. O uso de microplacas para a análise colorimétrica é uma alternativa ao método realizado em tubos de ensaio. Uma alternativa ao uso de espectrofotômetros para a análise colorimétrica é o uso de aparelhos smartphones, pois são equipados com CPUs rápidas, câmeras de alta resolução e sensores de imagem. O processamento da imagem captada pela câmera do dispositivo é utilizado como um analisador colorimétrico. Portanto, a aplicação dos conceitos de Qualidade por Design Analítico (AQbD) possibilitou o desenvolvimento racional de método microbiológico colorimétrico para análise de sulfato de neomicina

o effectively treat an infection, the antibiotic must have adequate antimicrobial activity and be capable of inhibiting the growth of the pathogenic microorganism. The microbiological assay is an indicated methodology for the analysis of the antimicrobial in a simple way, when compared with other methodologies. The Food and Drug Administration (FDA) has encouraged a proactive approach to introducing innovations and benefits associated with the pharmaceutical production process. Analytical Design Quality (AQbD) assists in the development of robust, low cost analytical methods that are applicable throughout the product life cycle. Traditional microbiological methods, in general, have low reproducibility and high uncertainty. Thus, it is justified the development of alternative microbiological methods for the analysis of antimicrobials using the concepts of Quality by Analytical Design, in order to improve reproducibility and reduce final uncertainty. The objective of this work was to apply the concept of Quality by Analytical Design (AQbD) in the development of a colorimetric method for the analysis of neomycin sulfate. Neomycin Sulfate is an aminoglycoside antimicrobial widely used in the treatment of cutaneous or mucosal infections, such as burns, ulcers, and infectious dermatitis. Chromatographic methods such as reverse phase high performance liquid chromatography, ion-pairing or ion chromatography with derivatization (pre or post-column) are used for the analysis of aminoglycosides, including neomycin sulfate. However, according to pharmacopoeias, the microbiological method is the analytical method of choice for the analysis of neomycin sulphate and other aminoglycosides. Colorimetric analysis is a widely used method for the detection and quantification of different substances, including microbial growth in studies of therapeutic efficacy. In this work, we propose the use of resazurin as a colorimetric marker. The indicator undergoes an oxidation-reduction reaction in which it alters the coloration in response to the chemical reduction resulting from cell growth. The use of microplates for colorimetric analysis is an alternative to the method carried out in test tubes. An alternative to the use of spectrophotometers for colorimetric analysis is the use of smartphones because they are equipped with fast CPUs, high resolution cameras and image sensors. The image processing captured by the device's camera is used as a colorimetric analyzer. Therefore, the application of the concepts of Quality by Analytical Design (AQbD) allowed the rational development of a microbiological colorimetric method for analysis of neomycin sulfate

Screening antimycobacterial activity of Baccharis dracunculifolia, Centella asiatica, Lantana camara and Pterodon emarginatus / Atividade anti-micobacteriana de Baccharis dracunculifolia, Centella asiatica, Lantana camara e Pterodon emarginatus

ABSTRACT The permanent investigation of new antimycobacterial drugs is necessary for the eradication programs of tuberculosis and other mycobacterium-related diseases. The aim of the present study is to search for new sources of antimycobacterial drugs using plant materials. In this study, 11 plant materials (extracts, essential oils and some fractions) obtained from 4 species of medicinal plants traditionally used as general therapeutics for different illnesses and specifically as treatment of tuberculosis, were evaluated using the microplate resazurin assay against 2 species of the Mycobacterium tuberculosis Complex and 3 nontuberculous mycobacteria. The results showed the hexane extract and the essential oil from fruits of Pterodonemarginatus (Vogel) as potential sources of antimycobacterial drugs against 4 species of tested mycobacteria. The hexane fraction of methanol extract from leaves of Centella asiatica also presented significant mycobacterial growth inhibition, but against M. chelonae only. In conclusion, it was possible to contribute to the antimycobacterial investigations by presenting three new samples of plants with significant antimicrobial activity against four Mycobacteriumspp and suggest future studies about the antimycobacterial properties of fruits from P. emarginatus.

RESUMO A investigação permanente de novas drogas antimicobacterianas é necessária no programa de erradicação da tuberculose e de outras doenças relacionadas com micobactérias. O objetivo deste estudo foi buscar novas fontes de drogas antimicobacterianas usando material vegetal. Neste estudo, 11 materiais de base vegetal (extratos, óleos essenciais e algumas frações) foram avaliados contra 5 espécies de micobactérias. Estes materiais foram obtidos a partir de 4 espécies de plantas medicinais tradicionalmente utilizadas como terapêutica geral para diferentes doenças e, especificamente, no tratamento de tuberculose (Baccharis dracunculifolia, Centella asiatica, Lantana camara, Pterodon emarginatus). Os ensaios foram realizados em microplacas com resazurina contra duas espécies do Complexo Mycobacteriumtuberculosis e 3 espécies de micobactérias não tuberculosas. Os resultados mostraram o extrato hexânico e o óleo essencial de frutos de P.emarginatus como potenciais fontes para drogas antimicobacterianas contra quatro espécies de micobactérias testadas. A fração hexânica do extrato metanólico das folhas de C. asiatica também apresentou significativa inibição do crescimento de micobactérias apenas contra M.chelonae. Em conclusão, foi possível contribuir para as investigações de antimicobacterianos por apresentar três novas amostras de plantas com atividade antimicrobiana significativa contra quatro Mycobacterium spp e sugerir a realização de estudos futuros sobre as propriedades antimicobacterianas de frutos de P. emarginatus.

Avaliação da adição dos protetores celulares mio-inositol e ácido ferúlico ao meio de congelação na qualidade do sêmen criopreservado de equinos / Evaluation of the addition of cell protectors myo-inositol and ferulic acid to the cryopreservation medium on equine thawed sperm quality

A criopreservação do sêmen é de muita importância para a produção de equinos pois permite o amplo comércio internacional de sêmen e a redução dos custos com transporte de animais. Entretanto, o sêmen criopreservado apresenta reduzida longevidade e integridade funcional, um obstáculo para a expansão dessa técnica. Recentes descobertas sugerem que os maiores danos durante a criopreservação de sêmen de garanhões ocorrem devido ao desequilíbrio osmótico e às espécies reativas de oxigênio. Um método para combater os efeitos deletérios da congelação é utilizar substâncias que possam amenizar os danos subletais. O objetivo desse experimento foi avaliar o efeito da adição de duas substâncias com efeito protetor celular (mio-inositol e ácido ferúlico) ao meio de congelação, na qualidade do sêmen criopreservado de garanhões. Para isso foram realizadas 5 colheitas de sêmen de 5 garanhões. O sêmen foi processado para criopreservação e antes do envase foi dividido em 3 tratamentos: controle, mio-inositol (30mM) e ácido ferúlico (160 µM). As palhetas foram descongeladas e analisadas quanto a motilidade computadorizada (CASA), integridade de membrana, estado metabólico e produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) em microscopia de epifluorescência nos tempos 0, 2 e 4h de incubação a 37°C. Previamente foram realizadas validações da técnica de mensuração simultânea da membrana plasmática e estado metabólico (sondas PI, H33342 e resazurina) e correlação entre duas técnicas de mensuração de EROs (DCFH-DA e DCFH-DA com H33342). Os dados obtidos foram avaliados no programa SAS, versão 9,3 (SAS, 2011) utilizando ANOVA e medidas repetidas no tempo, para as validações foram realizadas regressões lineares simples. A adição de mio-inositol no diluidor de congelação resultou em maior motilidade total no tempo 2h e 4h e maior motilidade progressiva nos tempos 0 e 2h de incubação pós-descongelação em relação aos outros grupos. O tratamento com mio-inositol resultou em maior quantidade de células com membrana plasmática íntegra nos tempo 0h (53,3±1,4%); 2h (50,0±1,0%) e 4h (37,9±1,5%) de incubação que o grupo controle: 0h (48,0±1,0%); 2h (44,9±1,1%); e 4h (31,5±1,7%). O ácido ferúlico prejudicou as características de motilidade (CASA) e a integridade da membrana plasmática, entretanto melhorou o estado metabólico em todos os tempos. Conclui-se que o mio-inositol melhora as características de motilidade e a integridade de membranas espermáticas do sêmen criopreservado de equinos e que o ácido ferúlico apesar de prejudicar essas características promove melhor metabolismo espermático, mensurado pela técnica de redução da resazurina

Sperm cryopreservation is of great importance for equine production, it assists in the international semen trade and reduce costs with animal transportation. However, frozen/thawed semen has reduced longevity and functional integrity and these is an obstacle to the expansion of this technique. The improvement in quality of cryopreserved semen is very important, especially to help become available more widely new technologies, such as sperm sexing. Recent findings suggest that the greatest damage during cryopreservation of stallion semen occur due to osmotic imbalance and the reactive oxygen species (ROS). One method to mitigate the deleterious effects of freezing is using substances that might lessen the sublethal damage. The objective of this experiment was to evaluate the quality of frozen/thawed stallion sperm after using two substances that have protective effects in the freezing medium: myo-inositol and ferulic acid. Were performed five sperm collection of 5 stallions. The semen was processed and before cryopreservation it was divided into three treatments: control, myo-inositol (30 mM) and ferulic acid (160 mM). The straws were thawed and analyzed at 0, 2 and 4 h of incubation time at 37°C. It was performed computerized motility (CASA), membrane integrity, metabolic status and ROS production using an epifluorescence microscope. Before beginning of the experiment were carried out validations of the technique of simultaneous assessment of plasma membrane and metabolic state (PI probes, H33342 and resazurin) and correlation between two measurement techniques ROS (DCFH-DA and DCFH-DA with H33342). The data were analyzed using the SAS version 9.3 (SAS, 2011) with ANOVA and repeated measures. For the probes validation were used linear regressions. The addition of myo-inositol in the freezing extender resulted in higher total motility in time 2h and 4h and increased progressive cells at 0 and 2 h of incubation post-thaw compared to the other groups. Treatment with myo-inositol resulted in a higher number of cells with intact plasma membrane in time 0h (53.3 ± 1.4%); 2h (50.0 ± 1.0%) and 4h (37.9 ± 1.5%) of incubation than the control group: 0h (48.0 ± 1.0%), 2h (44.9 ± 1.1%), and 4h (31.5 ± 1.7%). The use of ferulic acid resulted in the worst characteristics of motility (CASA) and plasma membrane integrity, however improved metabolic status at all incubation times. It is concluded that myo-inositol improves sperm motility characteristics and preserves membrane integrity of equine cryopreserved semen. Ferulic acid although impairing these characteristics, promotes better sperm metabolism, measured by resazurin test

Estudio comparaiivo de los métodos de resazurin y mtt en estudios de citotoxiccidad en líneas celulares tumorales humanas / Estudi comparatiivo de los métodos de esazurina y mtt en estudios de citotoxicidad en líneas celulares tumorales humanas

Se realizó un estudio comparativo de los métodos de resazurina y MTT como indicadores de medida indirecta de sobrevivencia celular, aplicables para la estimación de actividad citotóxica, con el fin de establecer la idoneidad de cada uno de los dos sistemas de detección, a través de la valoración de citotoxicidad sobre tres líneas celulares derivadas de tumores humanos: HEp-2, HT-29 y HeLa, evaluando tres compuestos sintéticos durante un periodo de tratamiento de 48 horas, usando como referencia de actividad Doxorrubicina HCl, un agente antineoplásico. Los resultados obtenidos por los dos métodos revelaron comportamientos semejantes en las condiciones estudiadas en las líneas celulares.

A study was carried comparing the resazurina and MTT methods as indicators of indirect measure of cellular survival applied to valuated cytotoxic activity in order to assess the suitability of each of the two detection systems. The comparison was made through the valuation of cytotoxicity on three cell lines derived from human tumors: HEp-2, HT-29 and HeLa, evaluating three synthetic compounds during a treatment period of 48 hours using as a reference activity Doxorubicin HCl. The results obtained by the two methods showed a similar performance under the conditions tested in cell lines.

Valoración de dos métodos de tinción en ensayos de citotoxicidad sobre líneas celulares tumorales / Assessing two staining methods for cytotoxicity tests on tumor cell lines

En la estimación de la posible citotoxicidad de extractos o compuestos en proceso de prospección se emplean métodos de tinción celular como aproximación indirecta para la medición masa celular viable. En ensayos de citotoxicidad sobre las líneas celulares SiHa, MCF-7 y MKN-45 se comparan el método de tinción sulforodamina B (SRB), que es un ensayo de tipo terminal, con el uso de resazurina propuesta como poco tóxica para las células. La comparación de los métodos se hizo en términos de porcentaje de supervivencia donde se evaluó la sensibilidad de las líneas a tres compuestos sintéticos durante un periodo de tratamiento de 48 horas usando como referencia de actividad doxorrubicina HCl, un medicamento empleando en cáncer. Los datos obtenidos en los dos tipos de ensayos sometidos a una prueba de correlación mostraron que no hay diferencias significativas en ambos métodos permitiendo la comparación entre estos bajo las condiciones usadas.

Cell staining methods are commonly used for estimating extracts or compounds’ potential cytotoxic activity when prospecting for indirect quantitative measurement of cell growth and viability. This work compared the sulphorhodamine B (SRB) staining method, which is a terminal cell density measuring assay, and the resazurin method, a cell proliferation assay which is supposed to be less toxic for the cell. The methods were compared in terms of percentage survival by evaluating MCF-7, MKN-45 and SiHa cell line sensitivity to three synthetic compounds using a 48-hour treatment period and doxorubicin HCl (a drug used in cancer treatment) as reference activity. A correlation test using the data obtained from the assays showed that there was no significant difference between the methods in the conditions used here.

Use of photocatalytic reduction to hasten preparation of culture media for saccharolytic Clostridium species

Cysteine is the preferred reducing agent used in the preparation of culture media for the growth of many strictly anaerobic microorganisms; however, redox potential reduction of cysteine is very slow, making it inconvenient if the medium is needed immediately or in large quantity. The time required to reduce culture medium containing resazurin (an indicator of reducing conditions) was dramatically shortened when the medium, after being injected with the reducing agent cysteine, was irradiated with incandescent light from a halogen lamp. Light intensity had an effect upon reduction time: tubes kept in the dark took more than 12 h to achieve the desired degree of anaerobiosis (measured spectrophotometrically by the bleaching of the indicator, resazurin) while tubes subjected to ordinary laboratory illumination were reduced in about 2 h. When exposed to maximum light intensity (equivalent to a regular 100 watt bulb lamp) tubes could be made anaerobic in less than 20 min. Cysteine was essential for the bleaching of resazurin. Evidence that adequate anaerobiosis was achieved by light irradiation was provided by the fact that four Clostridium strains and one Thermoanaerobacter strain displayed similar growth (measured by lag time, growth rate, and extent of growth) in media reduced under high intensity light or under normal laboratory illumination.

A cisteína é o agente redutor preferido para o preparo de meios de cultura para muitos microrganismos estritamente anaeróbicos; no entanto, a ação redutora do potencial redox da cisteína é muito lenta, tornando-a inconveniente, para o uso imediato do meio ou em grande quantidade. O tempo requerido para reduzir o meio de cultura contendo resazurina (um indicador redox) foi bastante encurtado quando o meio, após ter sido injetado com o agente redutor cisteína, foi irradiado com luz incandescente proveniente de duas lâmpadas de halogênio. A intensidade da iluminação afetou o tempo gasto na redução: tubos mantidos no escuro alcançaram o nível desejado de anaerobiose (medido espectrofotometricamente pela descoloração do indicador, a resazurina) somente após 12 h, enquanto os tubos mantidos sob iluminação, encontrada em um laboratório comum, levaram cerca de 2 h. Por outro lado, os tubos irradiados com máxima intensidade de luz (equivalente a uma lâmpada normal de 100 watt) tornaram-se totalmente incolores em menos de 20 min. A cisteína mostrou-se ser um reagente indispensável para que a redução da resazurina ocorresse. Evidências de que a anaerobiose do meio de cultura, acelerada pela alta irradiação de luz artificial, foi alcançada, foram fornecidas pelo fato de que quatro cepas de Clostridium e uma de Thermoanaerobacter mostraram crescimento similar (medido através de tempo de duração da fase lag, velocidade de crescimento e crescimento máximo) em meio de cultura reduzido através de exposição a alta intensidade luminosa ou em meio preparado de maneira convencional.