Phytochemical profile and biological activities of Bromelia antiacantha extracts

Abstract Reports from popular medicine usually act as a basis for the development of new drugs from natural compounds with therapeutic actions for serious diseases and prevalence such as cancer. Bromelia antiacantha Bertol. is a species of the Bromeliaceae family, considered an unconventional food plant, found in the south and midwest regions of Brazil. Despite the high nutritional content and pharmacological potential of its fruits, few scientific studies report its biological actions. Thus, this study evaluates the phytochemical profile of aqueous and ethanol extracts obtained from B. antiacantha fruits, as well as their possible antioxidant, antitumor, and cytotoxic activities. The aqueous extract exhibited phenolic compounds and flavonoids, while ethanol extracts indicated the presence of flavonoids and coumarin in their composition, regardless of the region of collection. The ethanolic extract demonstrated a more promising antioxidant effect than the aqueous extract and also induced a significant inhibition in the viability of human cervical cancer cells of the SiHa strain. In addition, treatment with both extracts did not alter the viability of non-tumor cells of the immortalized human keratinocyte lineage (HaCaT). These results bring new data about extracts obtained from a native plant, edible and traditionally used in popular medicine, opening new perspectives for its possible therapeutic application.

Resumo Relatos da medicina popular costumam atuar como referencial para o desenvolvimento de novos fármacos a partir de moléculas naturais com ações terapêuticas para doenças de alta gravidade e prevalência como o câncer. Bromelia antiacantha Bertol. é uma espécie da família Bromeliaceae, considerada uma planta alimentícia não convencional (PANC), encontrada nas regiões sul e centro-oeste do Brasil. Apesar do alto teor nutritivo e potencial farmacológico de seus frutos, poucos estudos científicos relatam suas ações biológicas. Desta forma, este estudo avalia o perfil fitoquímico de extratos aquoso e etanólico obtidos de frutos de B. antiacantha, bem como a sua possível ação antioxidante, antitumoral e citotóxica. O extrato aquoso apresentou compostos fenólicos e flavonoides, enquanto os extratos etanólicos apontam a presença de flavonóides e cumarina em sua composição, independente da região de coleta. O extrato etanólico demonstrou efeito antioxidante mais promissor do que o extrato aquoso e também induziu uma inibição significativa na viabilidade de células humanas de câncer cervical da linhagem SiHa. Além disso, o tratamento com ambos extratos não alterou a viabilidade de células não tumorais da linhagem de queratinócitos humanos imortalizados (HaCaT). Estes dados trazem novas informações sobre extratos obtidos de uma espécie vegetal nativa, comestível e já utilizada tradicionalmente, mas abrindo novas perspectivas quanto a possíveis aplicações terapêuticas.

Phytochemical profile and biological activities of Bromelia antiacantha extracts / Perfil fitoquímico e atividades biológicas de extratos de Bromelia antiacantha

Reports from popular medicine usually act as a basis for the development of new drugs from natural compounds with therapeutic actions for serious diseases and prevalence such as cancer. Bromelia antiacantha Bertol. is a species of the Bromeliaceae family, considered an unconventional food plant, found in the south and midwest regions of Brazil. Despite the high nutritional content and pharmacological potential of its fruits, few scientific studies report its biological actions. Thus, this study evaluates the phytochemical profile of aqueous and ethanol extracts obtained from B. antiacantha fruits, as well as their possible antioxidant, antitumor, and cytotoxic activities. The aqueous extract exhibited phenolic compounds and flavonoids, while ethanol extracts indicated the presence of flavonoids and coumarin in their composition, regardless of the region of collection. The ethanolic extract demonstrated a more promising antioxidant effect than the aqueous extract and also induced a significant inhibition in the viability of human cervical cancer cells of the SiHa strain. In addition, treatment with both extracts did not alter the viability of non-tumor cells of the immortalized human keratinocyte lineage (HaCaT). These results bring new data about extracts obtained from a native plant, edible and traditionally used in popular medicine, opening new perspectives for its possible therapeutic application.

Relatos da medicina popular costumam atuar como referencial para o desenvolvimento de novos fármacos a partir de moléculas naturais com ações terapêuticas para doenças de alta gravidade e prevalência como o câncer. Bromelia antiacantha Bertol. é uma espécie da família Bromeliaceae, considerada uma planta alimentícia não convencional (PANC), encontrada nas regiões sul e centro-oeste do Brasil. Apesar do alto teor nutritivo e potencial farmacológico de seus frutos, poucos estudos científicos relatam suas ações biológicas. Desta forma, este estudo avalia o perfil fitoquímico de extratos aquoso e etanólico obtidos de frutos de B. antiacantha, bem como a sua possível ação antioxidante, antitumoral e citotóxica. O extrato aquoso apresentou compostos fenólicos e flavonoides, enquanto os extratos etanólicos apontam a presença de flavonóides e cumarina em sua composição, independente da região de coleta. O extrato etanólico demonstrou efeito antioxidante mais promissor do que o extrato aquoso e também induziu uma inibição significativa na viabilidade de células humanas de câncer cervical da linhagem SiHa. Além disso, o tratamento com ambos extratos não alterou a viabilidade de células não tumorais da linhagem de queratinócitos humanos imortalizados (HaCaT). Estes dados trazem novas informações sobre extratos obtidos de uma espécie vegetal nativa, comestível e já utilizada tradicionalmente, mas abrindo novas perspectivas quanto a possíveis aplicações terapêuticas.

Ethnopharmacology of Fruit Plants: A Literature Review on the Toxicological, Phytochemical, Cultural Aspects, and a Mechanistic Approach to the Pharmacological Effects of Four Widely Used Species.

Fruit plants have been widely used by the population as a source of food, income and in the treatment of various diseases due to their nutritional and pharmacological properties. The aim of this study was to review information from the most current research about the phytochemical composition, biological and toxicological properties of four fruit species widely used by the world population in order to support the safe medicinal use of these species and encourage further studies on their therapeutic properties. The reviewed species are: Talisia esculenta, Brosimum gaudichaudii, Genipa americana, and Bromelia antiacantha. The review presents the botanical description of these species, their geographical distribution, forms of use in popular medicine, phytochemical studies and molecules isolated from different plant organs. The description of the pharmacological mechanism of action of secondary metabolites isolated from these species was detailed and toxicity studies related to them were reviewed. The present study demonstrates the significant concentration of phenolic compounds in these species and their anti-inflammatory, anti-tumor, photosensitizing properties, among others. Such species provide important molecules with pharmacological activity that serve as raw materials for the development of new drugs, making further studies necessary to elucidate mechanisms of action not yet understood and prove the safety for use in humans.

Proteolytic enzymes from Bromelia antiacantha as tools for controlled tissue hydrolysis in entomology.

A crude extract with high proteolytic activity (78.1 EU/mL), prepared from ripe fruit of Bromelia antiacantha was used to hydrolyze and remove soft tissues from the epigyne of Apopyllus iheringi. This enzymatic extract presented four actives isoforms which have a broad substrate specificity action. Enzyme action on samples was optimized after evaluation under different conditions of pH, enzyme-substrate ratio and time (parameters selected based on previous studies) of treatment (pH 4.0, 6.0 and 8.0 at 42°C with different amount of enzyme). Scanning electron microscopy was used to evaluate conditions resulting in complete digestion of epigyne soft tissues. Optimal conditions for soft tissue removal were 15.6 total enzyme units, pH 6.0 for 18 h at 42°C.

Avaliação das atividades antimicrobiana, citotóxica, moluscicida e antioxidante de Bromelia antiacantha Bertol: (Bromeliaceae) / Evaluation of antimicrobial, cytotoxic, molluscicidal and antioxidant activities of Bromelia antiacantha Bertol: (Bromeliaceae)

A Bromelia antiacantha Bertol. (Bromeliaceae), conhecida como gravatá ou caraguatá, apresenta características medicinais, alimentícias e ornamentais. Neste trabalho foram avaliadas as atividades antifúngica, antibacteriana, citotóxica, moluscicida e antioxidante de extratos alcoólicos das folhas e frutos desta espécie. Na avaliação da atividade antimicrobiana pelo método de microdiluição os extratos alcoólicos não foram eficientes frente à cepa referência do fungo Candida albicans (ATCC 90028), cepas clínicas de C. albicans e C. glabrata, e frente às bactérias S. aureus (ATCC 6538), P. aeruginosa (ATCC 9027) e E. coli (ATCC 8739). A atividade citotóxica, avaliada pelo bioensaio de toxicidade sobre náuplios de Artemia salina Leach (TAS), foi positiva para ambos extratos, com valores de DL50 variando em torno de 620 µg mL-1 e 360 µg mL-1, para os extratos alcoólicos dos frutos e das folhas, respectivamente. A atividade moluscicida, avaliada frente a caramujos da espécie Biomphalaria glabrata (Molusca, Gastropoda), não mostrou toxicidade aguda para soluções de 400 µg mL-1. As propriedades antioxidantes dos extratos investigadas in vitro mediante o método de DPPH• foram consideradas modestas (~ 35 por cento de inibição na concentração de 1000 µg mL-1). Dentre as atividades biológicas que foram testadas a atividade citotóxica foi a mais pronunciada.

Bromelia antiacantha Bertol. (Bromeliaceae), popularly known as "gravatá" or "caraguatá", shows medicinal, nutritional and ornamental properties. In the present study, the alcoholic extracts of leaves and fruits of this species were evaluated for antifungal, antibacterial, cytotoxic, molluscicidal and antioxidant activities. The alcoholic extracts evaluated by microdilution method were not efficient against the standard strain of Candida albicans (ATCC 90028), clinical strains of C. albicans and C. glabrata, and S. aureus (ATCC 6538), P. aeruginosa (ATCC 9027) and E. coli (ATCC 8739). The cytotoxic activity evaluated by toxicity bioassay on nauplii of Artemia salina Leach (TAS) was positive for both extracts, with LD50 values ranging around 620 µg mL-1 and 360 µg mL-1 for alcoholic extracts from leaves and fruits, respectively. The molluscicidal activity evaluated against Biomphalaria glabrata (Mollusca, Gastropoda) did not present acute toxicity for 400 µg mL-1 solutions. The antioxidant properties of the extracts investigated in vitro using the DPPH• method were considered modest (~ 35 percent of inhibition at 1000 µg mL-1). Among the evaluated biological activities, cytotoxic activity was the most marked.

Ripe fruits of Bromelia antiacantha: investigations on the chemical and bioactivity profile / Quimica e atividade in vitro da banana-do-mato (Bromelia antiacantha Bertol., Bromeliaceae)

Bromelia antiacantha (known as wild banana) is traditionally used to treat coughs, as an emollient and antitussive, and to treat mouth and skin ulcers. To investigate the radical scavenger properties, DPPH and phosphomolybdenium were used, with low antioxidant activity being observed for both (below 5 mg/ml of extract presented no activity for both techniques). An HPLC fingerprint of phenolic compounds was developed and total phenolics through Folin-Ciocalteau method was an average of 500 µg/g of fresh fruits. Any cytotoxicity was observed on L929 fibroblasts cells for aqueous, methanol and lipid extracts between 500 and 0.01 µg/ ml. The wild banana extract (1000 µg/mL) shown a lower genotoxicity when compared to the negative and positive (MMS) controls. Abundant calcium oxalate crystals and sucrose were found and characterized through NMR and X-ray diffraction respectively. Its centesimal composition indicated abundant carbohydrates (45 percent) and lipids (18 percent). The carbohydrate analysis showed acidic monosaccharides, and the lipid analysis shown palmitic and linoleic acids in similar quantities (30 percent each) and oleic acid 20 percent, among others, through GC-FID. The viscosity of the water-soluble polysaccharide sub-fraction (5 g/L) was similar to that of water.

O chá dos frutos maduros de Bromelia antiacantha (banana-de-bugre; banana-do-mato) é usado tradicionalmente para tratar desordens respiratórias, como antitussígeno e também para tratar ulceras de pele e boca. Neste trabalho pesquisou-se o potencial de captação de radicais livres do extrato aquoso e extrato metanólico através da reação de redução do DPPH e do fosfomolibdenio, sendo encontrada baixa atividade nos dois modelos (abaixo de 5 mg/ml nenhuma atividade foi detectada em ambos extratos). Os compostos fenólicos totais foram determinados através de Folin-Ciocalteau, sendo encontrados 500 µg/g de fruto maduro fresco, e foi desenvolvido fingerprint dos compostos fenólicos através de CLAE-DAD. Nenhuma citotoxicidade foi observada em fibroblastos L929 para extratos aquoso, metanólico e lipídico entre 500 e 0,01 µg/ml, assim como baixa genotoxicidade (1000 µg/mL) quando comparados aos controles negativo e positivo (MMS). Abundantes cristais de oxalato de cálcio e de sacarose foram observados e caracterizados por RMN e difração de Raios-X respectivamente, e a composição centesimal do fruto indicou abundantes carboidratos (45 por cento) e lipídeos (18 por cento). A analise de carboidratos encontrou componentes monosacarídicos ácidos e foram encontrados acido palmítico e linoléico em quantidades similares (30 por cento cada) e 20 por cento de acido oléico, entre outros ácidos graxos através de CG-DIC. A viscosidade da sub-fração polissacarídica solúvel em água (5 g/L) foi semelhante a da água.