Antioxidant and cytoprotective potentials of Parmeliaceae lichens and identification of active compounds / Potencial antioxidante y citoprotector de líquenes parmeliáceos e identificación de compuestos activos

ABSTRACT

Lichens, symbiotic organisms with special features, are able to synthesize exclusive secondary metabolites that are attracting increasing interest in their pharmacological activities. Present study aimed to perform an initial screening of the antioxidant capacities of 29 lichens from Parmeliaceae family, and the cytoprotective potential of the most promising species in a model of central nervous system-like cells. Also, another goal was to determine the main chemical constituents of the promising lichens. After molecular identification of all lichen specimens by PCR techniques regarding the molecular marker ITS rDNA, antioxidant activity was measured in terms of free radical scavenging properties through ORAC assay. Methanol extracts of the three species with highest ORAC values (Cetrelia braunsiana (Cb), Parmotrema saccatilobum (Ps) and Usnea ghattensis (Ug)) were analyzed for phytochemical characterization through TLC and HPLC methods. We identified alectoronic acid as major metabolite in Cb, protocetraric acid in Ps and usnic, stictic and constictic acids in Ug. Concerning cytoprotective properties, their extracts were tested on human neuroblastoma cell line SH-SY5Y. Protection against H2O2- induced oxidative stress in such neuron- like model was assessed by cell viability assays, thus determining their optimal concentrations. Then, their effect on oxidative stress markers, such as intracellular ROS formation, glutathione levels and caspase-3 activity, were evaluated. In general, lichens extracts were able to reverse the oxidative damage caused by H2O2, and promoted neurons survival. Results obtained in this study imply that these lichen species might be used as promising sources for natural compounds with potential neuroprotective activity, suggesting future research avenues

RESUMEN

Los líquenes son organismos simbióticos de especiales características capaces de sintetizar metabolitos secundarios únicos, con un creciente interés por sus propiedades farmacológicas. El presente estudio persiguió realizar un cribado de la actividad antioxidante de 29 especies liquénicas de la familia Parmeliaceae, y el potencial citoprotector de los más interesantes en un modelo neuronal. Otro objetivo consistió en derminar los principales constituyentes de dichas especies. Tras la identificación molecular de todos los especímenes por técnicas de PCR, la actividad antioxidante se evaluó por la capacidad captadora de radicales libres en el ensayo ORAC. Se analizaron por TLC y HPLC los extractos metanólicos de las tres especies con mayor valor ORAC (Cetrelia braunsiana (Cb), Parmotrema saccatilobum (Ps) and Usnea ghattensis (Ug)) y se identificaron como principales metabolitos el ácido alectorónico en Cb, el ácido protocetrárico en Ps y los ácidos úsnico, estíctico y constíctico en Ug. Estos tres extractos se probaron en células de neuroblastoma humano (línea celular SH- SY5Y). Se testó la citoprotección contra el estrés oxidativo inducido por H2O2 mediante ensayos de viabilidad celular, estableciendo las concentraciones óptimas. Posteriormente, se valoraron sus efectos en marcadores de estrés oxidativo, como la formación intracelular de especies reactivas de oxígeno, los niveles de glutatión y la actividad de la enzima caspasa-3. En general, los extractos liquénicos revirtieron el daño oxidativo causado por H2O2, promoviendo la supervivencia neuronal. Los resultados obtenidos de este estudio apuntan que las especies estudiadas pueden ser prometedoras fuentes de productos naturales con potencial actividad neuroprotecora, sugiriendo futuras líneas de investigación