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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10451/6211

Título: Biological activities of Plectranthus barbatus aqueous extracts : in vitro and in vivo studies of activity, bioavailability and metabolism
Autor: Falé, Pedro Luís Vieira, 1982-
Orientador: Serralheiro, Maria Luísa Mourato de Oliveira Marques, 1957-
Sousa, Lia Ascenção Santos e, 1949-
Palavras-chave: Acetilcolinesterase
Ácido rosmarínico
Antioxidantes
Biodisponibilidade
Plectranthus barbatus
Teses de doutoramento - 2012
Issue Date: 2011
Resumo: The Plectranthus barbatus herbal tea is traditionally used to treat a wide range of health conditions, including psychiatric problems, gastrointestinal disturbances and inflammation‐related conditions. The aim of this work was to determine if P. barbatus herbal tea may be useful in the treatment of acetylcholinesterase or inflammation related diseases, such as Alzheimer’s disease. In vitro activities of the P. barbatus aqueous extract were determined, namely antiacetylcholinesterase activity, antioxidant activity as radical scavenger and preventing lipid peroxidation, and anti‐inflammatory activity by decreasing the amount of hypochlorous acid produced by activated neutrophils. The values obtained for the in vitro activities were very promising and related with its content in rosmarinic acid, flavonoid glucuronides and abietane diterpenoids. After in vitro digestion with gastric and pancreatic juices, bacterial β‐glucuronidase and metabolization by Caco‐2 cells, the anti‐acetylcholinesterase activity of the plant extract suffered a slight decrease due to the loss of one active diterpenoid. The bioavailability of the plant extract was determined by administering it to rats and analyzing the rat plasma and brain. The extract components suffered glucuronidation, sulfation and methylation by the intestine and by the liver, but the plant compounds were found in rat brains and brain acetylcholinesterase activity showed an inhibition reaching 30%. As the bioavailability of rosmarinic acid was not the same when in the extract and when alone, the interference of plant phenolics on the permeability of each other was tested in Caco‐2 monolayers using rosmarinic acid and two flavonoids, apigenin and luteolin. This study showed that the compounds have higher intestinal permeability when in a mixture due to the inhibition of the efflux transporters that limit their bioavailability. The compounds from the P. barbatus extract can bind to the protein structure of acetylcholinesterase, human serum albumin and lysozyme by weak interactions such as hydrophobic interactions and hydrogen bonds. These interactions are the cause of the reversible inhibition of the enzymatic activity of acetylcholinesterase and lysozyme; therefore the compounds are less susceptible to cause side effects when used therapeutically. The P. barbatus herbal tea may be used to treat cholinesterase‐related problems such as gastrointestinal conditions and Alzheimer’s disease as its active components may reach the target organs, and brain acetylcholinesterase inhibition was detected. The compounds may circulate in the plasma bound to albumin and lysozyme, and may decrease inflammation by their radical scavenger activity, by decreasing neutrophil‐produced hypochlorous acid and by inhibiting lysozyme activity.
Infusões e decocções de Plectranthus barbatus são usadas tradicionalmente para uma grande diversidade de fins terapeuticos, incluido o tratamento de problemas psiquiátricos, distúrbios gastro‐intestinais e doenças relacionadas com processos inflamatórios. O objectivo deste estudo é determinar se o extracto aquoso de P. barbatus, preparado como decocção, poderá ser útil no tratamento de problemas relacionados com a actividade do enzima acetilcolinesterase ou com processos inflamatórios. Um extracto aquoso de P. barbatus foi preparado como decocção e foram determinadas, in vitro, as actividades anti‐acetilcolinesterase, antioxidante e anti‐inflamatória. Nestas actividades in vitro foram obtidos resultados muito promissores, com valores de IC50 baixos para a inibição da actividade do enzima acetilcolinesterase, actividade antioxidante no sequestro de radicais livres e protegendo lipidos de peroxidação, e na actividade antiinflamatória pela diminuição da quantidade de ácido hipocloroso produzido por neutrófilos activados. Estas actividades estavam relacionadas com a composição do extracto de P. barbatus, sendo ácido rosmarinico o composto maioritário, mas encontrando‐se também presentes flavonóides glucuronados (apigenina 7‐O‐glucurónido, luteolina 7‐O‐glucurónido e acacetina 7‐O‐glucurónido) e diterpenoides. Após a digestão in vitro do extracto vegetal com sucos gástrico e pancreático artificiais, da acção de β‐glucuronidase de bactérias da microflora intestinal e da metabolização por células Caco‐2, como modelo de células intestinais humanas, a actividade do extracto sofreu uma diminuição devido à perda de um diterpenoide activo, no entanto os outros compostos activos permaneceram intactos. A biodisponibilidade da decocção de P. barbatus foi determinada por administração intragástica e intraperitoneal a ratos, recolhendo‐se e analisando‐se o plasma e o cérebro dos ratos por HPLC. Os componentes da decocção foram metabolisados no intestino e no fígado, sofrendo glucuronidação, sulfatação e metilação. Encontrou‐se ácido rosmarínico no cérebro dos ratos após a administração do extracto, e o cérebro apresentava uma inibição da actividade da acetilcolinesterase atingindo aproximadamente 30%, sugerindo que outros compostos ou metabolitos dos componentes da decocção pudessem estar presentes em quantidades inferiores ao limite de detecção, mas que mesmo assim iriam influenciar a actividade enzimática. Como se encontraram algumas alterações entre a biodisponibilidade do ácido rosmarínico administrado no extracto ou administrado isolado, procedeu‐se ao estudo da interferência que compostos fenólicos possam ter na permeabilidade uns dos outros quando administrados em misturas, em membranas de células Caco‐2. Nesse estudo recorreu‐se ao método de “central composite design” CCD para determinar se existiriam xii diferenças entre a permeabilidade e metabolização de ácido rosmarínico, apigenina e luteolina em membranas de células Caco‐2, induzidas pela presença uns dos outros. Foram também coadministrados substractos de dois sistemas transportadores conhecidos, o transportador de ácidos monocarbóxilicos (MCT) e a glicoproteina‐P (Pgp), e concluiu‐se que os compostos da decocção de P. barbatus tinham maior permeabilidade por estarem em conjunto, uma vez que uns compostos inibiam os transportadores de efluxo dos outros. A biodisponibilidade dos substratos dos transportadores de efluxo presentes na membrana apical aumenta com a inibição dos transportadores, pois estes transportam activamente os seus substratos para o lúmen do intestino, limitando assim a passagem para a circulação sanguínea. A interacção entre os compostos do extracto de P. barbatus e proteinas foi avaliado através de técnicas de espectrometria de fluorescência e FTIR. Os componentes da decocção de P. barbatus têm a capacidade de se ligar à estrutura proteica da acetilcolinesterase, da albumina de soro humano e da lisozima através de interacções fracas, nomeadamente interacções hidrofóbicas e pontes de hidrogénio. Por se tratarem de ligações fracas e não se terem encontrado alterações da estrutura secundária das proteinas, estas interacções serão responsáveis pela inibição reversivel da actividade enzimática da acetilcolinesterase e da lisozima. Este tipo de interacções são as mais recomendadas para compostos a ser utilizados para fins terapeuticos pois evitam efeitos secundários resultantes da inibição destes enzimas por inibidores que formam complexos através de ligações mais fortes, como ligações covalentes, e induzem alterações profundas na estrutura proteica levando à desnaturação. Decocções de P. barbatus poderão ser utilizadas para tratar problemas relacionados com a actividade da acetilcolinesterase, como a doença de Alzheimer, pois após a administração os seus componentes poderão ser encontardos a a nivel do intestino, plasma e cérebro, inibindo a actividade da acetilcolinesterase no cérebro. Os componentes da decocção poderão circular na corrente sanguínea associados à albumina e à lisozima, e poderão reduzir processos inflamatórios devido à sua actividade sequestradora de radicais livres, à sua capacidade de diminuir a quantidade de àcido hipocloroso produzido por neutrófilos activados, e por inibir a atividade enzimática da lisozima.
Descrição: Tese de doutoramento, Bioquímica (Bioquímica Farmacêutica e Toxicológica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012
URI: http://hdl.handle.net/10451/6211
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