Chemical Composition and Biological Activities of Essential Oils

Essential oils extracted by the distillation or hydrodistillation of aromatic plants are a complex mixture of volatile compounds with several biological activities. Their efficacy as antimicrobial agents is related to the activity of several natural compounds belonging to different chemical families that can act both in synergy with each other and with other antibiotics. The antibiotic resistance detected among pathogens has been quickly increasing in recent years, and the control of some of these microorganisms is becoming a planetary emergency for human and animal health. The control of the microbial growth is a problem of great importance also for the food industry (food deterioration and shelf life extension) and for the world of cultural heritage (indoor and outdoor phenomena of biodeterioration). Essential oils can play an important role in this scenario, due their recognized broad-spectrum antimicrobial activity. Therefore, the main subject of this Special Issue includes an essential oil-based approach to control microrganisms in areas such as human and veterinary medicine, entomology, food industry and agriculture. In addition, the chemical composition of essential oils from endemic and rare medicinal/aromatic plants, nanoformulations of essential oils, applications in human and veterinary medicine and its use as animal feeding supplements are topics covered in this Special Issu

Etude des propriétés anti-oxydantes, anti-inflammatoires, anti-prolifératives et anti-migratoires des huiles essentielles de quelques plantes médicinales du Burkina Faso sur des lignées cellulaires du cancer de la prostate et de glioblastomes

Essential oils are natural complex of volatile and odorous molecules, synthesized by aromatic plants. They have anti-infective, antioxidant, anticancer properties... The present work concerned the chemical composition, antioxidant, anti-inflammatory and anticancer propertiesof essential oils of Cymbopogon giganteus Chiov., Cymbopogon citratus [DC] Stapf, Ocimum basilicum Linnæus, Ocimum americanum Linnæus, Hyptis spicigera Lamarck, Lippia multiflora Moldenk, Ageratum conyzoides Linnæus, Eucalyptus camaldulensis Dehnhardt and Zingiber officinale Roscoe of Burkina Faso. The essential oils were extracted by hydrodistillation using a Clevenger-type apparatus adapted and analyzed by GC/MS and GC/FID. The antioxidant activity was evaluated by DPPH and ABTS methods, and anti-inflammatory activity by inhibition of lipoxygenase. The antiproliferative activity was performed by the MTT assay on LNCaP and PC-3 cell lines of prostate cancer and SF-767 and SF-763 cell lines of glioblastoma. The action of essential oils on the resistance to anoikis through by soft agar method, their effect on cell migration by Scratch test and their action on the cell cycle by protein analysis by Western Blot. The major constituents are mainly: α-terpineol (59.78%) for O. basilicum ; 1, 8-cineol (31.22%) for O. americanum ; β-caryophyllene (21%) and α-pinene (20.11%) for H. spicigera ; p-cymene (25.27%) for L. multiflora ; precocene (82.10%) for A. conyzoides ; eucalyptol (59,55%) for E. camaldulensis ; arcurcumene (16.67%) and camphene (12.70%) for Z. officinale ; geranial or citral A (48.18%) and neral or citral B (34.37%) for C. citratus ; limonene (19.33%) and mentha-1 (7) ,8-dien-2-ol cis (17.34%) for C. giganteus. All oils were presented antioxidant and anti-inflammatory activity. C. citratus has presented the best ability to scavenge DPPH . radicals (% I = 67.58%) and L. multiflora strongest ability to reduce ABTS+ radicals (1.02 μmolET / g). Z. officinale has submitted the best lipoxygenase inhibition (100% inhibition at 8mg/ml and 50.9% at 0.4 mg / ml). Only essential oils of C. giganteus, C. citratus, O. basilicum, Z. officinale, L. multiflora and A. conyzoides showed antiproliferative properties. C. citratus has submitted the best antiproliferative activity on both cell lines LNCaP (IC 50 = 6.36 μg/ml) and PC-3 (IC 50 = 32.1μg/ml) of prostate cancer than those SF-767 (IC 50 = 45.13μg/ml) and SF-763 (IC 50 = 172.05μg/ml) of glioblastoma. Statistically, citral activity on LNCaP prostate cancer is equal to that of C. citratus and corespond third of that presented by cisplatin, a reference used in cancer chemotherapy. C. citratus and citral induce anoikis and prevent cell migration as cisplatin. C. citratus and citral also lead repression of Rb, activation of p21 and P27 of cycle. The results of this work show that essential oils of some aromatic medicinal plants from Burkina Faso have anti-tumor potential on LNCaP and PC-3 cell lines of prostate cancer, and the SF-767 and SF-763 glioblastoma cell lines.Les huiles essentielles sont des complexes naturels de molécules volatiles et odorantes, synthétisées par les plantes aromatiques. Elles possèdent des propriétés anti-infectieuses, antioxydantes, anticancéreuses.... Le présent travail a concerné l’étude des propriétés anti-oxydantes, anti-inflammatoires, anti-prolifératives et anti-migratoires des huiles essentielles de Cymbopogon giganteus Chiov., Cymbopogon citratus [DC] Stapf, Ocimum basilicum Linnæus, Ocimum americanum Linnæus, Hyptis spicigera Lamarck, Lippia multiflora Moldenk, Ageratum conyzoides Linnæus, Eucalyptus camaldulensis Dehnhardt et Zingiber officinale Roscoe du Burkina Faso sur des lignées cellulaires LNCaP et PC-3 du cancer de la prostate et SF-767 et SF-763 de glioblastome. Les huiles essentielles ont été extraites par hydrodistillation à l’aide d’un appareil type Clevenger adapté et analysées par GC/MS et GC/FID. L’activité antioxydante a été évaluée par les méthodes DPPH et ABTS, et l’activité anti-inflammatoire par l’inhibition de la lipoxygénase. L’activité antiproliférative a été réalisée par le test MTT sur des lignées cellulaires LNCaP et PC- 3 du cancer de la prostate et des SF-767 et SF-763 du glioblastome. L’action des huiles essentielles sur la résistance à l’anoikis par la méthode Soft agar, leur action sur la migration cellulaire par le test de Scratch et leur action sur le cycle cellulaire par l’analyse des protéines par Western Blot. Les constituants majoritaires sont principalement : α-terpineol (59,78%) pour O. basilicum ; 1, 8-cineol (31,22%) pour O. americanum ; β-caryophyllene (21%) et α-pinene (20,11%) pour H. spicigera ; p-cymene (25,27%) pour L. multiflora ; precocene (82,10%) pour A. conyzoides ; eucalyptol (59,55%) pour E. camaldulensis ; arcurcumene (16,67%) et camphène (12,70%) pour Z. officinale ; géranial ou citral A (48,18%) et néral ou Citral B (34,37%) pour C. citratus ; limonène (19,33%) et mentha-1(7),8-dien-2-ol cis (17,34%) pour C. giganteus. Toutes les huiles ont présenté une activité antioxydante et anti-inflammatoire. C. citratus a présenté la meilleure capacité à piéger les radicaux DPPH . (%I= 67,58%) et L. multiflora la plus forte capacité à réduire les radicaux ABTS + (1,02 μmolET/g). Z. officinale a présenté la meilleure inhibition de la lipoxygénase (100% d’inhibition à 8mg/ml et 50,9% à 0,4 mg/ml). Seules les huiles essentielles de C. giganteus, C. citratus, O. basilicum, Z. officinale, L. multiflora et A. conyzoides ont présenté des propriétés antiprolifératives. C. citratus a présenté la meilleure activité antiproliférative aussi bien sur les lignées cellulaires LNCaP (IC 50 = 6,36 μg/ml) et PC-3 (IC 50 = 32,1μg/ml) du cancer de la prostate que sur celles SF-767 (IC 50 = 45,13μg/ml) et SF-763 (IC 50 = 172,05μg/ml) du glioblastome. Statistiquement, l’activité du citral sur les cellules LNCaP du cancer de la prostate est égale à celle de C. citratus et correspond au tiers de celle présentée par le cisplatine, un anticancéreux de référence utilisé dans la chimiothérapie. C. citratus et le citral induisent l’anoikis et empêchent la migration cellulaire tout comme le cisplatine. C. citratus et le citral entraînent également la répression de Rb, l’activation de p21 et de P27 du cycle. Les résultats de ces travaux montrent que les huiles essentielles de certaines plantes médicinales aromatiques du Burkina Faso ont un potentiel anti-tumoral sur les lignées cellulaires LNCaP et PC-3 du cancer de la prostate, et les lignées cellulaires SF-767 et SF-763 de glioblastome

Investigating Rad51 and Dmc1 in Entamoeba histolytica: Homologous Recombinases with Drug Target Potential

Entamoeba histolytica is the causative agent of amebic dysentery and is prevalent in developing countries. It has a biphasic lifecycle: active, virulent trophozoites and dormant, environmentally-stable cysts. Only cysts are capable of establishing new infections, and are spread by fecal deposition. Many unknown factors influence stage conversion, and synchronous encystation of E. histolytica is not currently possible in vitro. E. histolytica infections are treated with nitroimidazole drugs, such as metronidazole (Flagyl™). However, several clinical isolates have shown metronidazole resistance. Enhancing the amebicidal mechanisms of metronidazole through drug combination therapy may allow for more effective treatment. Metronidazole may cause amebic death through double-stranded DNA breakage. Inhibiting homologous recombination in E. histolytica would prevent recovery from damage induced by metronidazole and may potentiate the action of this drug. Rad51 and Dmc1 are homologous DNA recombinases involved in double-stranded DNA repair that are expressed in E. histolytica. However, the physiological roles of these two proteins are unknown. Both Rad51 and Dmc1 are upregulated during encystation of Entamoeba invadens, an in vitro model organism. Additionally, Rad51 activity is decreased by small molecule inhibitors. To gain insight into the physiological roles of Rad51 and Dmc1 in E. histolytica, and to determine drug target potential, we developed two knockdown cell lines using the RNAi-mediated Trigger approach. We transfected healthy trophozoites with gene-specific Trigger plasmid constructs and verified knockdown status using RT-PCR and Western blots. Neither Rad51 nor Dmc1 was consistently knocked down in Trigger transfected cell lines. Because these knockdowns were potentially lethal to the cells, we also exposed healthy E. histolytica trophozoites to metronidazole combined with small molecule Rad51 inhibitors B02 and DIDS to determine if we could lower the IC50 of metronidazole. Interestingly, B02 was not cytotoxic and did not consistently alter the IC50 of metronidazole. DIDS was only cytotoxic at high concentrations, but lower concentrations seemed effective in decreasing the IC50 of metronidazole, suggesting that DIDS may be additive or synergistic. Overall, these data may suggest that combination therapy using B02 and metronidazole would not yield more effective treatment than standard metronidazole regimens. These data may also suggest that a combination of DIDS and metronidazole would yield a more effective amebiasis treatment

Aplicabilidad biotecnológica de aceites esenciales de Lippia alba

Se desarrolló un estudio descriptivo con el objetivo de determinar las líneas de aplicabilidad biotecnológica del aceite esencial de Lippia alba mediante el análisis integrado de vigilancia tecnológica. La metodología incluyó una revisión sistemática exploratoria de artículos científicos en las bases de datos EBSCO, Embase, PubMed, Scopus, SciELO y Lilacs; y la búsqueda de patentes en bases de datos comerciales y gratuitas. La información obtenida se analizó utilizando los gestores bibliográficos Mendeley®, Zotero®, los programas Microsoft Excel® 2016, GraphPrad® versión 7, Paint3D®, y el paquete estadístico IBM SPSS® versión 23.0. Los resultados indican que los aceites esenciales son temas de interés en la comunidad científica desde la década de 1990, y que Brasil (60,5%), Colombia (25,2%) e India (6,2%) son los países que más le apuestan a este tipo de investigaciones para solventar problemáticas en los sectores biomédico y agroindustrial. Los investigadores han evaluado una amplia variedad de organismos y microorganismos sobre los cuales el aceite esencial de Lippia alba tiene efectos biológicos. También se identificó mediante el seguimiento de las patentes que los principales actores interesados en la industrialización de esta especie aromática se encuentran en Brasil, los EE. UU, Japón, Francia, Canadá e India, y están enfocados en el desarrollo de tecnologías para responder a las demandas relacionadas con las categorías A (necesidades corrientes de la vida) y C (química; metalurgia). Lippia alba es una planta medicinal promisoria en Iberoamérica, incluida en el Vademécum colombiano de plantas medicinales y con venta libre aprobada como antiséptico de uso externo en seres humanos. En Colombia el mercado de las plantas medicinales está poco desarrollado y su mayor movimiento se da mediante mercados informales, esto dificulta la inclusión de especies nativas y sus derivados a los mercados internacionales. Sin embargo, la generación de alianzas estratégicas con actores clave en los ámbitos regional, nacional e internacional puede propiciar la articulación del potencial biotecnológico del aceite esencial de Lippia alba en contextos agroindustrial e industrial para intervenir problemáticas en salud pública y potenciar las industrias pesquera y agroalimentaria.A descriptive study was developed with the purpose of determining the lines of biotechnological applicability of essential oils of Lippia alba through the integrated analysis of technological surveillance. The methodology included a systematic exploratory review of scientific articles in the EBSCO, Embase, PubMed, Scopus, SciELO and Lilacs databases, and the search for patents in commercial and free databases. Information obtained was analyzed using the Mendeley®, Zotero® bibliographic managers, the Microsoft Excel® 2016 programs, GraphPrad® version 7, Paint3D®, and the IBM SPSS® statistical package version 23.0. The results indicate that essential oils are subjects of interest in the scientific community since the 1990s, and that Brazil (60.5%), Colombia (25.2%) and India (6.2%) are the countries that bet more to this type of research to solve problems in the biomedical and agroindustrial sectors. Researchers have evaluated a wide variety of organisms and microorganisms on which the essential oils of Lippia alba have biological effects. It was also identified by following patents that the main stakeholders interested in the industrialization of this aromatic species are in Brazil, the United States, Japan, France, Canada and India, and they are focused on the development of technologies to respond to the demands related to categories A (current needs of life) and C (chemistry, metallurgy). Lippia alba is a promising medicinal plant in Latin America, it is included in the Vademécum colombiano de plantas medicinales (Colombian Vademecum of Medicinal Plants) and is an over-the-counter drug with approval as an antiseptic for external use in human beings. The market for medicinal plants is underdeveloped in Colombia and its greatest movement is through informal markets, this is why it is difficult to include native species and their derivatives in international markets. However, the generation of strategic alliances with key stakeholders at the regional, national and international spheres can raise and manage the possibilities of articulation of the biotechnological potential of the essential oil of Lippia alba in agroindustrial and industrial contexts with approaches to solve the problems in the public health and strengthen the fishery and agri-food industries

Biological Activities of Essential Oils: From Plant Chemoecology to Traditional Healing Systems

Essential oils are complex mixtures of hydrocarbons and their oxygenated derivatives arising from two different isoprenoid pathways. Essential oils are produced by glandular trichomes and other secretory structures, specialized secretory tissues mainly diffused onto the surface of plant organs, particularly flowers and leaves, thus exerting a pivotal ecological role in plant. In addition, essential oils have been used, since ancient times, in many different traditional healing systems all over the world, because of their biological activities. Many preclinical studies have documented antimicrobial, antioxidant, anti-inflammatory and anticancer activities of essential oils in a number of cell and animal models, also elucidating their mechanism of action and pharmacological targets, though the paucity of in human studies limits the potential of essential oils as effective and safe phytotherapeutic agents. More well-designed clinical trials are needed in order to ascertain the real efficacy and safety of these plant products

Biological properties of aromatic plants used in folk medicine: a focus on the essential oil of Thymus zygis

For centuries, plants have been used for a wide variety of purposes, such as treating diseases, food flavouring and preservation and perfumery. The essential oils (EOs) are aromatic, oil-like volatile substances present in different plant materials that have a wide range of biological activities and can be used in different areas, such as chemical, cosmetic, food, perfumery, and pharmaceutical industries and have been used as therapeutic agents since ancient times. Thymus zygis is a widespread plant, mainly used as a culinary flavouring agent, which EO has demonstrated bioactive properties, such as antioxidant and antimicrobial, and that may even enhance the effect of certain antimicrobial agents. Furthermore, the potential application as a food preservative has been described on different matrixes mainly due to its antimicrobial activity against pathogenic and spoilage microorganisms in food. Considering the different applications of EOs, this work aimed to study the composition, antioxidant, and antimicrobial properties and also the cytotoxicity of the EOs of Foeniculum vulgare, Helichrysum stoechas, Mentha pulegium, Pinus pinaster, Ruta graveolens, and Thymus mastichina. The chemical composition, and the bioactive properties of the T. zygis EO were also evaluated with a focus on antimicrobial activity against Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes, and application of the EO in food. The F. vulgare, H. stoechas, M. pulegium, P. pinaster, R. graveolens, T. mastichina and T. zygis EOs showed antioxidant activity acting through inhibition of lipid peroxidation, while only the H. stoechas, M. pulegium and T. zygis EOs scavenged the free radicals of DPPH. M. pulegium and T. zygis EOs showed the strongest antimicrobial activity and only volatiles compounds from these EOs demonstrated inhibitory activity. Regarding the EO cytotoxicity on a fibroblasts cell line, it was observed that the effect was directly proportional to the EOs concentration, in which the highest cytotoxic effect was obtained with the R. graveolens EO. Considering the antimicrobial potential of the EO from T. zygis and since it showed the greater activity among the tested EOs, it was decided to proceed with further evaluation of this EO, thus deepening its bioactive activities, mainly the antibacterial activity against S. aureus and L. monocytogenes. Taking into account that S. aureus is a Gram-positive bacterium that causes a wide variety of clinical infections, from less severe to serious and life-threatening infections and because these are aggravated by antibiotic resistance, the antibacterial activity of T. zygis EO against strains of S. aureus was evaluated. The T. zygis EO demonstrated antimicrobial activity against S. aureus strains with bactericidal effect. The EO of T. zygis also revealed a synergistic or additive effect in combination with the antibiotic’s ampicillin, ciprofloxacin, or vancomycin against S. aureus strains and, in some cases, changed the antibiotic-resistance phenotype from resistant to susceptible. The T. zygis EO inhibit the formation of biofilms by S. aureus and partially eliminate the preformed biofilms even at subinhibitory concentrations. The EO reduced the haemolytic activity of S. aureus SA 03/10 (the only strain tested that causes haemolysis) as well the quorum-sensing in Chromobacterium violaceum biosensor. Therefore, these results demonstrate the good bioactive properties of the T. zygis EO, mainly the antimicrobial activity against S. aureus, revealing its potential to be used as an antibacterial agent and/or as an enhancer of the effect of antibiotics. Since L. monocytogenes is a foodborne Gram-positive bacterium with a high mortality rate and has the ability to survive and replicate in adverse conditions, allowing the wide distribution of this bacterium in different environments and matrices, such as water, soil, and food products, the antimicrobial activity of T. zygis EO against strains of L. monocytogenes was evaluated. The T. zygis EO presented good antibacterial activity against L. monocytogenes with MIC value of 0.05% while showing a bactericidal effect. The EO significantly reduced the biofilm formation with inhibition percentages from 16.85 to 89.86% and also the motility, while not inducing cross-resistance to antibiotics. The concentration of 2× MIC of T. zygis EO reduced the L. monocytogenes counts (initial inoculum of ~106 CFU/mL) in the chicken juice (1.53 log CFU/mL) and the lettuce model (to below the detection limit) after two days of storage. Regarding the sanitizing of fresh vegetables, the use of 0.2% (v/v) of EO for 5 min of immersion, reduce L. monocytogenes and natural microbiota counts for values below the detection limit of the method for iceberg lettuce. For the spinach leaves, L. monocytogenes and the natural microbiota counts were reduced to 4.35 log CFU/mL and in a range of 4.47 to 5.94 log CFU/mL, respectively, when compared with the washing with water. Thus, the T. zygis EO has demonstrated promising antibacterial activity against L. monocytogenes and these results point to the potential use of the T. zygis EO as a natural food preservative or sanitiser for controlling L. monocytogenes and the natural microbiota in food products. Overall, the present study revealed significant bioactive properties of different EOs, highlighting T. zygis EO to be considered in further studies for potential use in food preservation, due to their antioxidant and antimicrobial properties as well as in the control and reduction of the pathogenicity of the L. monocytogenes and S. aureus.Durante séculos, as plantas têm sido utilizadas numa ampla variedade de aplicações, tais como o tratamento de doenças, aromatização e conservação de alimentos e perfumaria. Os óleos essenciais são substâncias voláteis aromáticas, presentes em diferentes partes das plantas, como frutas, sementes, polpa, casca ou raiz e que têm sido usados como agentes terapêuticos desde a antiguidade. De facto, estes possuem uma ampla gama de atividades biológicas, podendo ser aplicados em diferentes áreas, como química, cosmética, indústria alimentar, perfumaria e farmacêutica. O Thymus zygis é uma planta amplamente distribuída, utilizada principalmente como aromatizante culinário e o seu óleo essencial tem demonstrado propriedades bioativas, como atividade antioxidante, antibacteriana, inseticida e antiparasitária. Além disso, a potencial aplicação como conservante de alimentos tem sido descrita em diferentes matrizes alimentares, principalmente devido à sua atividade antimicrobiana contra microrganismos patogénicos e deteriorantes de alimentos. O aumento da resistência dos microrganismos aos antibióticos e o surgimento de novas doenças, exigem o desenvolvimento urgente de novos agentes antimicrobianos mais fortes e eficazes. Assim, as plantas medicinais são promissoras, pois oferecem fontes únicas e renováveis de novos compostos com propriedades bioativas. Considerando as diferentes aplicações dos óleos essenciais, este trabalho teve como objetivos estudar a composição, propriedades antioxidantes, antimicrobianas e também a citotoxicidade dos óleos essenciais de Foeniculum vulgare, Helichrysum stoechas, Mentha pulegium, Pinus pinaster, Ruta graveolens e Thymus mastichina e avaliar a composição química e as propriedades bioativas do óleo essencial de T. zygis com foco na atividade antimicrobiana contra Staphylococcus aureus bem como o seu efeito anti-Listeria monocytogenes e aplicação em alimentos como conservante. Através da cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (GC-MS) verificou-se que os óleos essenciais possuem composição diferente, identificando-se diversos compostos no óleo essencial de F. vulgare (12 compostos), H. stoechas (27), M. pulegium (8), P. pinaster (24), R. graveolens (8), T. mastichina (16) e por fim no EO de T. zygis 18 compostos com o anetol, acetato de neril, pulegona, α-pineno, 2-undecanona, 1,8-cineol e timol como compostos maioritários, respetivamente. Apenas os óleos essenciais de H. stoechas, M. pulegium e T. zygis sequestraram os radicais livres de DPPH exibindo uma atividade antioxidante muito forte, enquanto todos os óleos essenciais apresentaram atividade antioxidante atuando por meio da inibição da peroxidação lipídica de acordo com o ensaio do β-caroteno. Assim, verificou-se que os óleos essenciais de H. stoechas, M. pulegium e T. zygis possuem atividade antioxidante através de pelo menos dois mecanismos de ação distintos, a sequestração de radicais livres e inibição da peroxidação lipídica. Os óleos essenciais de M. pulegium e T. zygis exibiram atividade antimicrobiana mais relevante com concentração mínima inibitória (MIC, do inglês minimum inhibitory concentration) entre os valores de 0,06 e 4 μL/mL, exceto para Pseudomonas aeruginosa, que foi a espécie mais resistente. As espécies de Candida foram as mais suscetíveis a estes óleos essenciais (halos de inibição entre 30,94 ± 5,34 e 64,35 ± 4,44 mm) e apenas os compostos voláteis destes dois óleos essenciais, libertados do disco durante a incubação, demonstraram atividade inibitória (halos de inibição entre 19,28 ± 3,45 e 65,18 ± 8.78 mm). Por outro lado, os óleos essenciais de H. stoechas e R. graveolens revelaram a atividade antimicrobiana mais fraca (halos de inibição entre 6,00 ± 0,00 e 11,82 ± 1,07 mm e MIC entre 16 e >256 μL/mL). Em relação à citotoxicidade dos compostos, esta foi avaliada considerando o seu efeito sobre uma linha celular de fibroblastos (NHDF), sendo que o efeito foi diretamente proporcional à concentração de óleos essenciais, obtendo-se maior atividade citotóxica com o óleo essencial de R. graveolens. Pelo contrário, com o óleo essencial de T. zygis com concentrações entre 0,0030 e 0,0125%, obteve-se viabilidade superior a 70% e tendo em conta a ISO 10993:5-2009, pode-se considerar que estas concentrações não são citotóxicas. Tendo em atenção o potencial antimicrobiano do óleo essencial de T. zygis e uma vez que mostrou maior atividade que os restantes óleos essenciais, decidiu-se avançar com estudos com este óleo essencial, aprofundando assim as suas atividades bioativas, principalmente a atividade antibacteriana contra S. aureus e L. monocytogenes. Considerando que S. aureus é uma bactéria Gram-positiva que causa vários tipos de infeções clínicas, e que em alguns casos pode estar associada a elevada morbilidade e mortalidade, as quais podem ser agravadas pela resistência a antibióticos, a atividade antibacteriana do óleo essencial de T. zygis foi avaliada contra estirpes desta espécie. O óleo essencial revelou atividade antimicrobiana contra estirpes de S. aureus com MIC de 0,05 e 0,1% (v/v) apresentando efeito bactericida. Para além disso, os compostos voláteis do óleo essencial de T. zygis também inibiram o crescimento destas estirpes. Relativamente ao efeito combinado com antibióticos, o óleo essencial de T. zygis demonstrou um efeito sinérgico em combinação com os antibióticos ampicilina e ciprofloxacina contra a estirpe S. aureus MRSA 12/08 e efeito aditivo com a vancomicina. Em relação às estirpes S. aureus ATCC 25923 e SA 03/10, a combinação do óleo essencial de T. zygis com os três antibióticos revelou efeito aditivo. Em alguns casos, a junção do óleo essencial de T. zygis alterou o fenótipo de resistente para suscetível ao antibiótico, de acordo com os valores de corte do Clinical and Laboratory Standards Institute, como se pode verificar para a estirpe SA 03/10 aos três antibióticos testados e para a estirpe MRSA 12/08 à ampicilina e ciprofloxacina em que os valores de MIC reduziram consideravelmente restaurando a sensibilidade a estes. Adicionalmente, o óleo essencial de T. zygis também inibiu a formação de biofilmes formados pelas estirpes de S. aureus e eliminou parcialmente os biofilmes preformados mesmo em concentrações subinibitórias. A pré-exposição de S. aureus a concentrações subinibitórias do óleo essencial de T. zygis reduziu significativamente a atividade hemolítica de S. aureus SA 03/10 (única estirpe em estudo que provocou hemólise de eritrócitos) em comparação com os respetivos controlos, de forma dose-dependente. A comunicação entre células permite o controlo da regulação e libertação de fatores de virulência por parte das bactérias e utilizando Chromobacterium violaceum como um biossensor para avaliar o potencial do óleo essencial como inibidor deste processo, os resultados mostraram que concentrações subinibitórias do óleo essencial de T. zygis inibiram significativamente a produção do pigmento violaceína sem afetar o crescimento deste biossensor. Assim, verificou-se que este óleo essencial também reduz esse processo de regulação de virulência. Resumindo, as concentrações testadas de óleo essencial de T. zygis reduzem significativamente o crescimento de S. aureus, tanto de células planctónicas como de biofilmes, potenciam o efeito de antibióticos e inibem a capacidade hemolítica e a comunicação entre células. Portanto, esses resultados demonstram promissoras propriedades bioativas do óleo essencial de T. zygis, revelando o seu potencial para ser utilizado como agente antibacteriano e/ou potenciador do efeito de antibióticos. Tendo em conta que L. monocytogenes é um dos agentes bacterianos causadores de doenças transmitidas por alimentos com mais elevada taxa de mortalidade e possui a capacidade de sobreviver e de se replicar em condições adversas vulgarmente associadas ao sector alimentar permitindo a sua ampla distribuição em diferentes ambientes e matrizes alimentares, foi avaliada a atividade antimicrobiana do óleo essencial de T. zygis contra estirpes desta bactéria. O óleo essencial de T. zygis apresentou também atividade antibacteriana contra L. monocytogenes com halos de inibição entre 41,55 ± 2,63 e 55,04 ± 3,64 mm, tal como os seus compostos voláteis (halos de inibição entre 36,13 ± 3,41 e 50,43 ± 2,59 mm), com um MIC de 0,05%, apresentando também efeito bactericida. Concentrações subinibitórias do óleo essencial reduziram significativamente a motilidade das três estirpes em estudo, reduzindo também a formação de biofilme com percentagens de inibição entre 16,85 e 89,86%, mesmo com concentrações subinibitórias. Uma pré-exposição de L. monocytogenes ao óleo essencial de T. zygis, apenas aumentou a robustez de L. monocytogenes quando sujeita a stress osmótico, não afetando a sua tolerância a outros fatores de stress, tais como a dessecação, pH ácido e elevadas temperaturas. Para além disso, a pré-exposição a óleo essencial de T. zygis não induziu resistência cruzada a antibióticos de diferentes classes, como ampicilina, cefotaxima, eritromicina, gentamicina, tetraciclina e vancomicina. Como a capacidade de invasão desta bactéria permite a passagem através das células epiteliais do intestino, provocando infeções generalizadas no hospedeiro, o óleo essencial de T. zygis foi testado em relação à capacidade de invasão em células de adenocarcinoma colorretal humano (Caco-2). A incubação com concentrações subinibitórias do óleo essencial de T. zygis não afetou o poder de invasão de L. monocytogenes, sendo assim considerado um fator neutro. Uma vez que o uso de compostos antimicrobianos sintéticos como conservantes de alimentos tem despertado a preocupação dos consumidores e tendo em atenção a atividade antimicrobiana obtida para o óleo essencial de T. zygis, avaliou-se o uso deste óleo como um conservante e desinfetante de alimentos. Verificou-se que as duas concentrações mais elevadas do óleo essencial de T. zygis (2× e 1× MIC) reduziram significativamente as contagens de L. monocytogenes (inóculo inicial de ~106 UFC/mL) num modelo de suco de frango (1,53 log UFC/mL) e no modelo de alface Iceberg (abaixo do limite de deteção), após dois dias de armazenamento em refrigeração. Em relação às amostras de leite (leite magro e leite gordo), a diferença no conteúdo lipídico influenciou a atividade antibacteriana do óleo essencial de T. zygis, sendo que apenas se obteve uma redução significativa das contagens bacterianas com a concentração mais elevada e no leite magro. Para concentrações subinibitórias do óleo essencial de T. zygis, apenas a concentração 0,5× MIC mostrou uma redução significativa e apenas no modelo de alface, a partir do quarto dia de armazenamento. Em relação à desinfeção de vegetais frescos, o uso de 0,2% (v/v) de óleo essencial por 5 min de imersão, reduz a contagem de L. monocytogenes e da microbiota natural para valores abaixo do limite de deteção do método na lavagem das folhas de alface. Nas folhas de espinafre, as contagens de L. monocytogenes e da microbiota natural foram reduzidas para 4,35 log UFC/mL e no intervalo de 4,47 a 5,94 log UFC/mL, respetivamente, quando comparadas com a lavagem apenas com água. Assim, o óleo essencial de T. zygis demonstrou atividade antibacteriana promissora contra L. monocytogenes e estes resultados apontam para o potencial uso do óleo essencial de T. zygis como conservante ou desinfetante natural de alimentos para o controlo de L. monocytogenes e da microbiota natural em produtos alimentares. No geral, o presente estudo revelou propriedades bioativas significativas de diferentes óleos essenciais, destacando o óleo essencial de T. zygis, a ser considerado em estudos futuros, devido às suas propriedades antioxidantes e antimicrobianas, bem como no controle e redução da patogenicidade de S. aureus e L. monocytogenes

Insecticide, Acaricide, Repellent and Antimicrobial Development

The present book, a reprint of the Molecules Special Issue "Insecticide, Acaricide, Repellent and Antimicrobial Development", presents key advances in the development of effective and eco-friendly insecticides, acaricides, repellents, and antimicrobials, including products of natural origin

Plantas medicinais utilizadas para o tratamento de transtornos do sistema digestório na Região Sul do Brasil

O uso de plantas medicinais pela população é bastante difundido, em especial em regiões onde o acesso a medicamentos é bastante limitado. Além disso, muitos fármacos tiveram sua origem a partir de espécies vegetais, e estudos sobre a sua utilização pela população poderiam contribuir para o desenvolvimento de novas moléculas farmacologicamente ativas. O objetivo da presente pesquisa foi realizar um estudo de caráter descritivo através de um levantamento bibliográfico das plantas medicinais usadas popularmente para o tratamento de distúrbios do sistema digestório na Região Sul do Brasil. Para o levantamento, foram utilizados dados primários de 50 trabalhos etnobotânicos produzidos nos estados do Paraná, Rio Grande do Sul e Santa Catarina e encontrados em bases de dados, bem como em monografias, dissertações e teses encontradas no Catálogo de teses e dissertações da Capes, em bibliotecas da UFRGS e repositórios de universidades dos três estados supracitados, sem limite de período. As plantas citadas nos estudos foram organizadas, resultando em um banco de dados apresentado na forma de gráficos, quadros e tabelas. O total de espécies citadas no estado do Paraná foi de 172, distribuídas em 55 famílias; no Rio Grande do Sul foram 259 espécies, distribuídas em 72 famílias e em Santa Catarina foram 157 espécies, distribuídas em 55 famílias. As famílias mais representativas nos três estados foram Asteraceae, Lamiaceae e Myrtaceae. As espécies nativas mais citadas nos três estados foram compiladas, e através da revisão da literatura, foram obtidos dados químicos, biológicos e farmacológicos com relação a distúrbios do sistema digestório. Apesar da ampla utilização popular de espécies nativas, foi possível constatar através deste trabalho de que para muitas destas plantas faltam dados para que seja possível comprovar os efeitos, validar cientificamente o uso tradicional destas plantas e sua ação sobre o sistema digestório.A high proportion of the population uses medicinal plants, especially in regions where access to medicines is quite limited. In addition, many drugs are originated from plant species, and studies on their use by the population could contribute to the development of new pharmacologically active molecules. The objective of this work was to carry out a descriptive study through a bibliographical survey of medicinal plants popularly used for the treatment of the digestive disorders in the Southern Region of Brazil. For the survey, primary data were used from 50 ethnobotanical works produced in the states of Paraná, Rio Grande do Sul and Santa Catarina found in databases, as well as in monographs, dissertations and theses found in Catálogo de teses e dissertações da Capes, in UFRGS libraries and University repositories from the three aforementioned states, with no period limit. The plants mentioned in the studies were organized, resulting in a database presented in the form of graphs, charts and tables. The total number of species mentioned in the state of Paraná was 172, distributed in 55 families; Rio Grande do Sul there were 259 species, distributed in 72 families and in Santa Catarina there were 157 species, distributed in 55 families. The most representative families in the three states were Asteraceae, Lamiaceae and Myrtaceae. The native species most cited in the three states were compiled, and through the literature review, chemical, biological and pharmacological data were obtained regarding disorders of the digestive system. Despite the widespread popular use of native species, it was possible to verify through this work that for many of these plants data are lacking to enable the verification of the effects, scientifically validate the traditional use of these plants and their action on the digestive system

Induction of programmed cell death in Trypanosoma cruzi by Lippia alba essential oils and their major and synergistic terpenes (citral, limonene and caryophyllene oxide)

Abstract Background Chagas Disease caused by Trypanosoma cruzi infection, is one of the most important neglected tropical diseases (NTD), without an effective therapy for the successful parasite eradication or for the blocking of the disease’s progression, in its advanced stages. Due to their low toxicity, wide pharmacologic spectrum, and potential synergies, medicinal plants as Lippia alba, offer a promising reserve of bioactive molecules. The principal goal of this work is to characterize the inhibitory properties and cellular effects of the Citral and Carvone L. alba chemotype essential oils (EOs) and their main bioactive terpenes (and the synergies among them) on T. cruzi forms. Methods Twelve L. alba EOs, produced under diverse environmental conditions, were extracted by microwave assisted hydrodistillation, and chemically characterized using gas chromatography coupled mass spectrometry. Trypanocidal activity and cytotoxicity were determined for each oil, and their major compounds, on epimastigotes (Epi), trypomastigotes (Tryp), amastigotes (Amas), and Vero cells. Pharmacologic interactions were defined by a matrix of combinations among the most trypanocidal terpenes (limonene, carvone; citral and caryophyllene oxide). The treated cell phenotype was assessed by fluorescent and optic microscopy, flow cytometry, and DNA electrophoresis assays. Results The L. alba EOs displayed significant differences in their chemical composition and trypanocidal performance (p = 0.0001). Citral chemotype oils were more trypanocidal than Carvone EOs, with Inhibitory Concentration 50 (IC50) of 14 ± 1.5 μg/mL, 22 ± 1.4 μg/mL and 74 ± 4.4 μg/mL, on Epi, Tryp and Amas, respectively. Limonene exhibited synergistic interaction with citral, caryophyllene oxide and Benznidazole (decreasing by 17 times its IC50) and was the most effective and selective treatment. The cellular analysis suggested that these oils or their bioactive terpenes (citral, caryophyllene oxide and limonene) could be inducing T. cruzi cell death by an apoptotic-like mechanism. Conclusions EOs extracted from L. alba Citral chemotype demonstrated significant trypanocidal activity on the three forms of T. cruzi studied, and their composition and trypanocidal performance were influenced by production parameters. Citral, caryophyllene oxide, and limonene showed a possible induction of an apoptotic-like phenotype. The best selective anti-T. cruzi activity was achieved by limonene, the effects of which were also synergic with citral, caryophyllene oxide and benznidazole