Polifenóis não-extraíveis provenientes do guaraná (Paullinia cupana): caracterização por MALDi-TOF/TOF e avaliação do potencial e cinética de inibição da alfa-glicosidase / Non-extractable polyphenols from guarana (Paullinia cupana) MALDi-TOF/TOF characterization and evaluation of potential and kinetics of alpha-glucosidase inhibition

Introdução: Polifenóis não-extraíveis (NEPPs) são uma fração de polifenóis que não são extraídos da forma convencional por estarem associados à parede celular de produtos de origem vegetal. Um corpo crescente de estudos tem evidenciado seus potenciais efeitos benéficos, especialmente associados à saúde intestinal e interações com a microbiota. O guaraná (Paullinia cupana), fruto típico da biota amazônica, é conhecidamente rico em polifenóis da família dos flavanóis, mas ainda existe uma lacuna a respeito da fração de polifenóis não-extraíveis em sua composição. Objetivo: Caracterizar a fração de polifenóis não-extraíveis quanto a sua composição química, e avaliar sua potencial capacidade de inibição enzimática. Métodos: O guaraná em pó foi submetido a extração aquo-orgânica para obtenção da fração extraível, e o resíduo proveniente dessa extração foi submetido a hidrólise ácida e hidrólise básica para obtenção dos NEPPs. A capacidade redutora total (CRT) foi quantificada pelo método de Folin-Ciocalteu. A quantificação de taninos condensados foi realizada pelo método de Porter. A determinação do perfil de fenólicos foi realizada por HPLC-ECD e LC-MS para as frações extraíveis e hidrolisáveis, e MALDi-TOF/TOF para a fração condensada. Os testes enzimáticos foram realizados com base na cinética de estado estacionário. Os testes estatísticos foram realizados utilizando softwares Excel e SPSS. Resultados: O perfil de fenólicos para a fração extraível consiste na presença de Introdução: Polifenóis não-extraíveis (NEPPs) são uma fração de polifenóis que não são extraídos da forma convencional por estarem associados à parede celular de produtos de origem vegetal. Um corpo crescente de estudos tem evidenciado seus potenciais efeitos benéficos, especialmente associados à saúde intestinal e interações com a microbiota. O guaraná (Paullinia cupana), fruto típico da biota amazônica, é conhecidamente rico em polifenóis da família dos flavanóis, mas ainda existe uma lacuna a respeito da fração de polifenóis não-extraíveis em sua composição. Objetivo: Caracterizar a fração de polifenóis não-extraíveis quanto a sua composição química, e avaliar sua potencial capacidade de inibição enzimática. Métodos: O guaraná em pó foi submetido a extração aquo-orgânica para obtenção da fração extraível, e o resíduo proveniente dessa extração foi submetido a hidrólise ácida e hidrólise básica para obtenção dos NEPPs. A capacidade redutora total (CRT) foi quantificada pelo método de Folin-Ciocalteu. A quantificação de taninos condensados foi realizada pelo método de Porter. A determinação do perfil de fenólicos foi realizada por HPLC-ECD e LC-MS para as frações extraíveis e hidrolisáveis, e MALDi-TOF/TOF para a fração condensada. Os testes enzimáticos foram realizados com base na cinética de estado estacionário. Os testes estatísticos foram realizados utilizando softwares Excel e SPSS. Resultados: O perfil de fenólicos para a fração extraível consiste na presença de catequina e epicatequina como componentes majoritários, com 5,45 ± 0,15 e 5,95 ± 0,22 mg/g de guaraná em pó (base seca), respectivamente, além de proantocianidinas B1 e B2 e trímero de tipo A. Já o perfil fenólico da fração não-extraível contém uma mistura complexa de monômeros como catequina, leucoantocianidina, cianidina e delfinidina. A fração NEPP também contém dímeros, trímeros, tetrâmeros e pentâmeros de flavanóis, tanto de tipo A quanto de tipo B, com alta variabilidade de grau de hidroxilação. O ensaio enzimático com α-glicosidase resultou em valores de IC50 de 9,504 e 1,624 µg EAG/mL para a fração extraível e a não-extraível, respectivamente. O modo de inibição para ambas as frações foi classificado como misto, com valores de Ki e K'i de 0,403 e 1,735 µg/mL para a fração extraível e 0,287 e 0,847 µg/mL para a fração não-extraível. Conclusões: A fração de polifenóis não-extraíveis possui composição variada e complexa quando comparada a fração extraível, e possui potencial de inibição de α-glicosidase que deve ser explorado de maneira mais aprofundada, uma vez que tal potencial é de interesse para o controle de doenças crônicas como o diabetes tipo 2

Introduction: Non-extractable polyphenols (NEPPs) are a portion of polyphenols that cannot be extracted in the conventional way due to being associated with the cell wall of products of plant origin. A growing number of studies have been showing its potential beneficial effects, especially in relation to gut health and microbiota interactions. The guarana (Paullinia cupana), a fruit native of the Amazon rainforest, is known to be rich in polyphenols from the flavanol family, but there is still a gap about non-extractable polyphenols in its composition. Objective: Characterize the non-extractable polyphenol portion in relation to its chemical composition and evaluate its enzymatic inhibition capacity. Methods: The extractable fraction was obtained by aqueous-organic extraction, and the residue from this extraction was treated with acid and alkaline hydrolysis to obtain the NEPPs. The total reducing capacity (TRC) was quantified by the Folin-Ciocalteu method. The quantification of condensed tannins was performed with the Porter method. The phenolic profile was determined by HPLC-ECD and LC-MS for the extractable and hydrolysable fractions, and MALDi-TOF/TOF for the condensed fraction. The enzymatic assay was carried out using steady-state kinetics. The statistical tests were performed using Excel and SPSS. Results: The phenolic profile of the extractable fraction consists of catechin and epicatechin as major components with 5,45 ± 0,15 and 5,95 ± 0,22 mg/g guarana powder (dry weight), respectively, besides B1 and B2 proanthocyanidins and type A trimer. The phenolic profile of the non-extractable fraction contains a complex mixture of monomers like catechin, leucoanthocyanidin, cyanidin, and delphinidin. The NEPP fraction also contains type A and type B dimers, trimers, tetramers, and pentamers of flavanols, with high variability of the degree of hydroxylation. The α-glucosidase enzymatic assay had IC50 values of 9,504 and 1,624 µg GAE/mL for the extractable and non-extractable fraction, respectively. The mode of inhibition was classified as mixed for both fractions, with Ki and K'i values of 0,403 and 1,735 µg/mL for the extractable fraction and 0,287 and 0,847 µg/mL for the non-extractable fraction. Conclusions: The non-extractable polyphenols fraction has a varied and complex composition when compared to the extractable fraction, and it has a α-glucosidase inhibition potential that must be explored in a more detailed fashion since said potential is of interest for the control of chronic diseases such as type 2 diabetes

Mechanisms involved in anti-aging effects of guarana (Paullinia cupana) in Caenorhabditis elegans

Guarana (Paullinia cupana) is habitually ingested by people in the Amazon region and is a key ingredient in various energy drinks consumed worldwide. Extension in longevity and low prevalence of chronic age-related diseases have been associated to habitual intake of guarana. Anti-aging potential of guarana was also demonstrated in Caenorhabditis elegans; however, the mechanisms involved in its effects are not clear. Herein, we investigated the putative pathways that regulate the effects of guarana ethanolic extract (GEE) on lifespan using C. elegans. The major known longevity pathways were analyzed through mutant worms and RT-qPCR assay (DAF-2, DAF-16, SKN-1, SIR-2.1, HSF-1). The possible involvement of purinergic signaling was also investigated. This study demonstrated that GEE acts through antioxidant activity, DAF-16, HSF-1, and SKN-1 pathways, and human adenosine receptor ortholog (ADOR-1) to extend lifespan. GEE also downregulated skn-1, daf-16, sir-2.1 and hsp-16.2 in 9-day-old C. elegans, which might reflect less need to activate these protective genes due to direct antioxidant effects. Our results contribute to the comprehension of guarana effects in vivo, which might be helpful to prevent or treat aging-associated disorders, and also suggest purinergic signaling as a plausible therapeutic target for longevity studies.

Chemical constituents and insecticidal activity of essential oil of Paullinia pinnata L (Sapindaceae) / Compuestos químicos y actividad insecticida del aceite esencial de Paullinia pinnata L (Sapindaceae)

The chemical constituents and insecticidal activity of essential oil obtained by hydrodistillation of the leaves of Paullinia pinnata Linn (Sapindaceae) are being reported. The essential oil were analysed by using gas chromatography (GC) and gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS). Different concentrations (50, 100, 150, 200 and 250 mg/mL) of P. pinnata essential oil prepared separately and diluted in dimethyl sulfoxide (DMSO) were tested on the maize weevil, Sitophilus zeamais. The main constituents of the oil were pentadecanoic acid (17.9%), isoaromadendrene epoxide (11.5%) and wine lactone (11.2%). Other significant compounds of the essential oil were eremophilene (6.9%) and phytol (6.2%). The essential oil displayed 100% mortality (fumigant toxicity) against S. zeamais adults at tested concentration of 150 mg/mL with lethal concentrations (LC50) of 51.87 mg/mL air. This is the first report on the chemical constituents and insecticidal activity of essential oil of P. pinnata and may be explore as a potential natural herbal plant for the control of insect pest.

Se informan los componentes químicos y la actividad insecticida del aceite esencial obtenido por hidrodestilación de las hojas de Paullinia pinnata Linn (Sapindaceae). El aceite esencial se analizó mediante cromatografía de gases (GC) y cromatografía de gases acoplada con espectrometría de masas (GC-MS). Se ensayaron diferentes concentraciones (50, 100, 150, 200 y 250 mg/ml) de aceite esencial de P. pinnata preparado separadamente y diluido en dimetilsulfóxido (DMSO) en el gorgojo de maíz, Sitophilus zeamais. Los componentes principales del aceite fueron ácido pentadecanoico (17,9%), isoaromadendreno epóxido (11,5%) y vino lactona (11,2%). Otros compuestos significativos del aceite esencial fueron eremophilene (6,9%) y phytol (6,2%). El aceite esencial mostró una mortalidad del 100% (toxicidad fumigante) contra los adultos de S. zeamais a una concentración de 150 mg/ml con concentraciones letales (CL50) de 51,87 mg/ml de aire. Este es el primer informe sobre la composición del aceite esencial de P. pinnata y su actividad insecticida. Puede ser explorado como una potencial planta herbácea natural para el control de la plaga de insectos.

Paullinia cupana Mart var. sorbilis, guaraná, reduces cell proliferation and increases apoptosis of B16/F10 melanoma lung metastases in mice

We showed that guaraná (Paullinia cupana Mart var. sorbilis) had a chemopreventive effect on mouse hepatocarcinogenesis and reduced diethylnitrosamine-induced DNA damage. In the present experiment, we evaluated the effects of guaraná in an experimental metastasis model. Cultured B16/F10 melanoma cells (5 x 10(5) cells/animal) were injected into the tail vein of mice on the 7th day of guaraná treatment (2.0 mg P. cupana/g body weight, per gavage) and the animals were treated with guaraná daily up to 14 days until euthanasia (total treatment time: 21 days). Lung sections were obtained for morphometric analysis, apoptotic bodies were counted to calculate the apoptotic index and proliferating cell nuclear antigen-positive cells were counted to determine the proliferation index. Guaraná-treated (GUA) animals presented a 68.6 percent reduction in tumor burden area compared to control (CO) animals which were not treated with guaraná (CO: 0.84 ± 0.26, N = 6; GUA: 0.27 ± 0.24, N = 6; P = 0.0043), a 57.9 percent reduction in tumor proliferation index (CO: 23.75 ± 20.54, N = 6; GUA: 9.99 ± 3.93, N = 6; P = 0.026) and a 4.85-fold increase in apoptotic index (CO: 66.95 ± 22.95, N = 6; GUA: 324.37 ± 266.74 AB/mm², N = 6; P = 0.0152). In this mouse model, guaraná treatment decreased proliferation and increased apoptosis of tumor cells, consequently reducing the tumor burden area. We are currently investigating the molecular pathways of the effects of guaraná in cultured melanoma cells, regarding principally the cell cycle inhibitors and cyclins.