TiO2 nanoparticles and salinity stress in relation to artemisinin production and ADS and DBR2 expression in Artemisia absinthium L / Nanopartículas de TiO2 e estresse de salinidade em relação à produção de artemisinina e expressão de ADS e DBR2 em Artemisia absinthium L

Artemisia absinthium L. is an important herb that is widely cultivated in different parts of the world for its medicinal properties. The present study evaluated the effects of four concentrations of nanoparticles treatment (0, 10, 20 and 30 mg L-1) and NaCl salinity stress (0, 50, 100 and 150 mM NaCl) and their interactions with respect to the expression of two key genes, i.e. DBR2 and ADS, in the biosynthesis pathway of artemisinin in A. absinthium. Total RNA was extracted and a relative gene expression analysis was carried out using Real-Time PCR. The amount of artemisinin was also determined by HPLC. All the experiments were performed as factorial in a completely randomized design in three replications. The results revealed that salinity stress and nanoparticles treatment and their interaction affected the expressions of these genes significantly. The highest levels of ADS gene expression were observed in the 30 mg L-1 nanoparticles­treated plants in the presence of 150 mM salinity stress and the lowest levels in the 10 mg L-1 nanoparticles­treated plants under 50 mM salinity stress. The maximum DBR2 gene expression was recorded in the 10 mg L-1 nanoparticles­treated plants in the absence of salinity stress and the minimum expression in the 100 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles treatment. Moreover, the smallest amounts of artemisinin were observed in the 150 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles and the highest amounts in the 30 mg L-1 nanoparticles­treated plants. The maximum amounts of artemisinin and ADS gene expression were reported from the plants in the same nanoparticles treatment and salinity stress conditions. In this regard, the amount of artemisinin was decreased by half in the plants containing the highest DBR2 gene expression. Meanwhile, no significant correlation was observed between these gene expressions and the artemisinin amount in the other nanoparticles­treated plants under different levels of salinity stress. The biosynthetic pathway of secondary metabolites appears to be very complex and dose not directly dependent on these gene expressions.

Artemisia absinthium L. é uma erva importante que é amplamente cultivada em diferentes partes do mundo por suas propriedades medicinais. O presente estudo avaliou os efeitos de quatro concentrações de tratamento com nanopartículas (0, 10, 20 e 30 mg L-1) e estresse de salinidade com NaCl (0, 50, 100 e 150 mM NaCl) e suas interações com relação à expressão de dois genes-chave, isto é, DBR2 e ADS, na via de biossíntese da artemisinina em A. absinthium. O RNA total foi extraído, e uma análise de expressão gênica relativa foi realizada usando PCR em tempo real. A quantidade de artemisinina também foi determinada por HPLC. Todos os experimentos foram realizados como fatorial, em delineamento inteiramente casualizado, em três repetições. Os resultados revelaram que o estresse por salinidade e o tratamento com nanopartículas e sua interação afetaram significativamente as expressões desses genes. Os níveis mais altos de expressão do gene ADS foram observados nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-1 na presença de estresse de salinidade de 150 mM, e os níveis mais baixos, nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-1 com estresse de salinidade de 50 mM. A expressão máxima do gene DBR2 foi registrada nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-1 na ausência de estresse de salinidade, e a expressão mínima, nas plantas estressadas com salinidade de 100 mM na ausência de tratamento com nanopartículas. Além disso, as menores quantidades de artemisinina foram observadas nas plantas com estresse de salinidade de 150 mM na ausência de nanopartículas, e as maiores quantidades, nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-1. As quantidades máximas de expressão de genes de artemisinina e ADS foram relatadas a partir das plantas no mesmo tratamento com nanopartículas e condições de estresse de salinidade. A esse respeito, a quantidade de artemisinina diminuiu pela metade nas plantas que contêm a expressão gênica DBR2 mais alta. Enquanto isso, nenhuma correlação significativa foi observada entre essas expressões gênicas e a quantidade de artemisinina nas outras plantas tratadas com nanopartículas sob diferentes níveis de estresse de salinidade. A via biossintética dos metabólitos secundários parece ser muito complexa e não depende diretamente dessas expressões gênicas.

TiO2 nanoparticles and salinity stress in relation to artemisinin production and ADS and DBR2 expression in Artemisia absinthium L / Nanopartículas de TiO2 e estresse de salinidade em relação à produção de artemisinina e expressão de ADS e DBR2 em Artemisia absinthium L

Artemisia absinthium L. is an important herb that is widely cultivated in different parts of the world for its medicinal properties. The present study evaluated the effects of four concentrations of nanoparticles treatment (0, 10, 20 and 30 mg L-¹) and NaCl salinity stress (0, 50, 100 and 150 mM NaCl) and their interactions with respect to the expression of two key genes, i.e. DBR2 and ADS, in the biosynthesis pathway of artemisinin in A. absinthium. Total RNA was extracted and a relative gene expression analysis was carried out using Real-Time PCR. The amount of artemisinin was also determined by HPLC. All the experiments were performed as factorial in a completely randomized design in three replications. The results revealed that salinity stress and nanoparticles treatment and their interaction affected the expressions of these genes significantly. The highest levels of ADS gene expression were observed in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the presence of 150 mM salinity stress and the lowest levels in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants under 50 mM salinity stress. The maximum DBR2 gene expression was recorded in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the absence of salinity stress and the minimum expression in the 100 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles treatment. Moreover, the smallest amounts of artemisinin were observed in the 150 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles and the highest amounts in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants. The maximum amounts of artemisinin and ADS gene expression were reported from the plants in the same nanoparticles treatment and salinity stress [...].

Artemisia absinthium L. é uma erva importante que é amplamente cultivada em diferentes partes do mundo por suas propriedades medicinais. O presente estudo avaliou os efeitos de quatro concentrações de tratamento com nanopartículas (0, 10, 20 e 30 mg L-¹) e estresse de salinidade com NaCl (0, 50, 100 e 150 mM NaCl) e suas interações com relação à expressão de dois genes-chave, isto é, DBR2 e ADS, na via de biossíntese da artemisinina em A. absinthium. O RNA total foi extraído, e uma análise de expressão gênica relativa foi realizada usando PCR em tempo real. A quantidade de artemisinina também foi determinada por HPLC. Todos os experimentos foram realizados como fatorial, em delineamento inteiramente casualizado, em três repetições. Os resultados revelaram que o estresse por salinidade e o tratamento com nanopartículas e sua interação afetaram significativamente as expressões desses genes. Os níveis mais altos de expressão do gene ADS foram observados nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹ na presença de estresse de salinidade de 150 mM, e os níveis mais baixos, nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ com estresse de salinidade de 50 mM. A expressão máxima do gene DBR2 foi registrada nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ na ausência de estresse de salinidade, e a expressão mínima, nas plantas estressadas com salinidade de 100 mM na ausência de tratamento com nanopartículas. Além disso, as menores quantidades de artemisinina foram observadas nas plantas com estresse de salinidade de 150 mM na ausência de nanopartículas, e as maiores quantidades, nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹. As quantidades máximas de expressão de genes de artemisinina e ADS foram relatadas a partir das plantas no mesmo tratamento com nanopartículas e condições de estresse de salinidade. A esse respeito, a quantidade de artemisinina diminuiu pela metade nas [...],

TiO2 nanoparticles and salinity stress in relation to artemisinin production and ADS and DBR2 expression in Artemisia absinthium L / Nanopartículas de TiO2 e estresse de salinidade em relação à produção de artemisinina e expressão de ADS e DBR2 em Artemisia absinthium L

Artemisia absinthium L. is an important herb that is widely cultivated in different parts of the world for its medicinal properties. The present study evaluated the effects of four concentrations of nanoparticles treatment (0, 10, 20 and 30 mg L-¹) and NaCl salinity stress (0, 50, 100 and 150 mM NaCl) and their interactions with respect to the expression of two key genes, i.e. DBR2 and ADS, in the biosynthesis pathway of artemisinin in A. absinthium. Total RNA was extracted and a relative gene expression analysis was carried out using Real-Time PCR. The amount of artemisinin was also determined by HPLC. All the experiments were performed as factorial in a completely randomized design in three replications. The results revealed that salinity stress and nanoparticles treatment and their interaction affected the expressions of these genes significantly. The highest levels of ADS gene expression were observed in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the presence of 150 mM salinity stress and the lowest levels in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants under 50 mM salinity stress. The maximum DBR2 gene expression was recorded in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the absence of salinity stress and the minimum expression in the 100 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles treatment. Moreover, the smallest amounts of artemisinin were observed in the 150 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles and the highest amounts in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants. The maximum amounts of artemisinin and ADS gene expression were reported from the plants in the same nanoparticles treatment and salinity stress [...].(AU)

Artemisia absinthium L. é uma erva importante que é amplamente cultivada em diferentes partes do mundo por suas propriedades medicinais. O presente estudo avaliou os efeitos de quatro concentrações de tratamento com nanopartículas (0, 10, 20 e 30 mg L-¹) e estresse de salinidade com NaCl (0, 50, 100 e 150 mM NaCl) e suas interações com relação à expressão de dois genes-chave, isto é, DBR2 e ADS, na via de biossíntese da artemisinina em A. absinthium. O RNA total foi extraído, e uma análise de expressão gênica relativa foi realizada usando PCR em tempo real. A quantidade de artemisinina também foi determinada por HPLC. Todos os experimentos foram realizados como fatorial, em delineamento inteiramente casualizado, em três repetições. Os resultados revelaram que o estresse por salinidade e o tratamento com nanopartículas e sua interação afetaram significativamente as expressões desses genes. Os níveis mais altos de expressão do gene ADS foram observados nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹ na presença de estresse de salinidade de 150 mM, e os níveis mais baixos, nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ com estresse de salinidade de 50 mM. A expressão máxima do gene DBR2 foi registrada nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ na ausência de estresse de salinidade, e a expressão mínima, nas plantas estressadas com salinidade de 100 mM na ausência de tratamento com nanopartículas. Além disso, as menores quantidades de artemisinina foram observadas nas plantas com estresse de salinidade de 150 mM na ausência de nanopartículas, e as maiores quantidades, nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹. As quantidades máximas de expressão de genes de artemisinina e ADS foram relatadas a partir das plantas no mesmo tratamento com nanopartículas e condições de estresse de salinidade. A esse respeito, a quantidade de artemisinina diminuiu pela metade nas [...],(AU)

In vitro and in vivo antimalarial activity of the volatile oil of Cyperus articulatus (Cyperaceae) / Atividade antimalárica in vitro e in vivo do óleo essencial de Cyperus articulatus (Cyperaceae)

Malaria is a disease of global tropical distribution, being endemic in more than 90 countries and responsible for about 212 million cases worldwide in 2016. To date, the strategies used to eradicate this disease have been ineffective, without specific preventive measures such as vaccines. Currently, the existing therapeutic arsenal is limited and has become ineffective against the expansion of artemisinin-resistant Plasmodium, demonstrating the need for studies that would allow the development of new compounds against this disease. In this context, we studied the volatile oil obtained from rhizomes of Cyperus articulatus (VOCA), a plant species commonly found in the Amazon region and popularly used as a therapeutic alternative for the treatment of malaria, in order to confirm its potential as an antimalarial agent by in vitro and in vivo assays. We cultured Plasmodium falciparum W2 (chloroquine-resistant) and 3D7 (chloroquine-sensitive) strains in erythrocytes and exposed them to VOCA at different concentrations in 96-well microplates. In vivo antimalarial activity was tested in BALB/c mice inoculated with approximately 106 erythrocytes infected with Plasmodium berghei. VOCA showed a high antimalarial potential against the two P. falciparum strains, with IC50 = 1.21 μg mL-1 for W2 and 2.30 μg mL-1 for 3D7. VOCA also significantly reduced the parasitemia and anemia induced by P. berghei in mice. Our results confirmed the antimalarial potential of the volatile oil of Cyperus articulatus.(AU)

A malária é uma doença de distribuição tropical, sendo endêmica em mais de 90 países, responsável por cerca de 212 milhões de casos reportados ao redor do mundo em 2016. As estratégias de erradicação dessa doença são ineficazes até o presente, sem medidas de prevenção específica, como vacinas. Atualmente, o arsenal terapêutico existente é limitado e vem se tornando ineficaz frente à expansão de plasmódios resistentes a artemisinina, evidenciando a necessidade de estudos que viabilizem o desenvolvimento de novos compostos contra a doença. Nesse contexto, estudamos o óleo essencial obtido de rizomas de Cyperus articulatus (VOCA), uma espécie vegetal comumente encontrada na região amazônica, utilizada popularmente como alternativa terapêutica para o tratamento de malária. Visamos confirmar o potencial antimalárico da planta através de testes in vitro e in vivo. Utilizamos cepas de Plasmodium falciparum W2 (cloroquina-resistente) e 3D7 (cloroquina-sensível) cultivadas em hemácias e expostas ao VOCA em microplacas de 96 poços. A atividade antimalárica in vivo foi testada em camundongos da linhagem BALB/c infectados com aproximadamente 106 eritrócitos parasitados por Plasmodium berghei. O VOCA apresentou alto potencial antimalárico (IC50 < 10 µg ml-1) frente às duas cepas de P. falciparum testadas (IC50=1,21 µg ml-1 para W2 e 2,3 µg ml-1 para 3D7). Além disso, houve redução significativa da parasitemia induzida por P. Berghei em camundongos tratados com EOAC, e também observamos diminuição da anemia, uma sintomatologia provocada pela infecção. Nossos resultados confirmam o potencial antimalárico do óleo essencial de Cyperus articulatus.(AU)

In vitro activity of Artemisia annua L (Asteraceae) extracts against Rhipicephalus (Boophilus) microplus / Atividade in vitro de extratos de Artemisia annua L (Asteraceae) sobre Rhipicephalus (Boophilus) microplus

The activity of plant extracts on parasites may indicate groups of substances that are potentially useful for controlling Rhipicephalus (Boophilus) microplus. The aim of the present study was to investigate the in vitro action of Artemisia annua extracts on this tick. The concentrations of the sesquiterpene lactones artemisinin and deoxyartemisinin present in plant extracts were quantified via high-performance liquid chromatography. Four extracts produced from the concentrated crude extract (CCE) were evaluated on larvae using the impregnated paper method, with readings after 24 hours of incubation. The engorged females were immersed in the CCE and in its four derived extracts for five minutes, with incubation for subsequent analysis of biological parameters. The extracts were not effective on the larvae at the concentrations tested (3.1 to 50 mg.mL–1). The CCE showed greater efficacy on engorged females (EC50 of 130.6 mg.mL–1 and EC90 of 302.9 mg.mL–1) than did the derived extracts. These results tend to confirm that the action of artemisinin on engorged females of R. (B.) microplus is conditional to their blood intake. In this case, in vitro methods would be inadequate for effective evaluation of the action of A. annua on R. (B.) microplus. (AU)

A atividade de extratos vegetais sobre parasitas pode indicar grupos de substâncias de uso potencial no controle de Rhipicephalus (Boophilus) microplus. O objetivo do presente estudo foi investigar a ação in vitro de extratos de Artemísia annua sobre esta espécie. A concentração das lactonas sesquiterpênicas artemisinina e deoxiartemisinina presentes nos extratos vegetais, foi quantificada via cromatografia líquida de alta eficiência. Quatro extratos produzidos a partir do extrato bruto concentrado (EBC) foram avaliados sobre larvas pela metodologia do papel impregnado, com leitura após 24 horas de incubação. As fêmeas ingurgitadas foram imersas por cinco minutos no EBC e nos seus quatro extratos derivados, e incubadas para posterior análiise dos parâmetros biológicos. Os extratos não tiveram eficácia sobre as larvas nas concentrações avaliadas (de 3,1 a 50 mg.mL–1). O EBC apresentou melhor eficácia sobre as fêmeas ingurgitadas (CE50 de 130,6 mg.mL–1 e CE90 de 302,9 mg.mL–1) que os extratos derivados. Esses resultados tendem a confirmar que a ação da artemisinina sobre as f麥eas ingurgitadas de R. (B.) microplus estaria condicionada à sua ingestão através do sangue. Nesse caso, os métodos in vitro seriam inadequados para a efetiva avaliação da ação de A. annua sobre R. (B.) microplus. (AU)