Compostos naturais extraídos de plantas na protecção do stresse oxidativo em modelos celulares de músculo

Abstract

A produção excessiva de espécies reactivas de oxigénio (ROS) é nefasta para as macromoléculas e estruturas celulares. O stresse oxidativo, consequência de elevadas quantidades e concentrações intracelulares não fisiológicas de ROS, está hoje em dia associado a inúmeras doenças: neurodegenerativas como Parkinson e Alzheimer, aterosclerose, isquemia cerebral, doenças cardiovasculares e ainda atrofia e perda de massa musculares. Assim, o desenvolvimento e utilização de antioxidantes para minimizar os danos celulares causados pela exposição ao stresse oxidativo têm especial interesse farmacológico. Por outro lado, o aumento da utilização de medicamentos à base de plantas dá novo destaque aos produtos naturais, que surgem como uma fonte renovada e económica de compostos com actividade antioxidante. Neste trabalho pretendeu avaliar-se a bioactividade de extractos de duas espécies vegetais, Melissa officinalis e Rosmarinus officinalis, bem como o composto fenólico maioritariamente presente nestas espécies, o Ácido Rosmarínico (AR). Neste sentido, determinou-se a capacidade destes compostos protegerem as células de apoptose provocada por stresse oxidativo, usando dois modelos celulares de mioblastos: as linhas celulares H9c2 (músculo cardíaco) e C2C12 (músculo esquelético). Os extractos fenólicos testados apresentaram diferenças no conteúdo de AR, sendo o extracto de M. officinalis bastante mais rico que o extracto de R. officinalis. No entanto, ambos os extractos mostraram protecção anti-oxidante determinada por quantificação de ROS intracelulares. Este efeito protector foi maior nos extractos totais do que utilizando o AR isoladamente. Foi também possível observar que a protecção contra a apoptose não é resultado da actividade antioxidante dos extractos, uma vez que este efeito não se verifica às mesmas concentrações que decrescem a quantidade de ROS. Tanto os extractos como o AR revelaram-se capazes de actuar em vias apoptóticas, inibindo directamente a caspase-9. O extracto de R. officinalis foi o que se mostrou mais eficiente, tanto na inibição da actividade das caspases como na inibição da condensação da cromatina. Os efeitos demonstrados para este extracto poderão, assim, ser devidos a uma sinergia do AR com alguns dos restantes compostos minoritários. Em conclusão pode dizer-se que os extractos vegetais utilizados neste estudo se revelaram potentes protectores de apoptose em células sob condições de stresse oxidativo extremo. A sua utilização poderá ainda ser socio-economicamente vantajosa por se tratar de plantas autóctones de Portugal.

Reactive oxygen species (ROS) influence a wide range of important cellular processes by disturbing cellular structures and their functions. Nowadays, a great number of diseases such as neurodegenerative diseases (Parkinson’s and Alzheimer’s), atherosclerosis, brain ischemia, cardiovascular diseases, as well as muscle loss and atrophy have been associated with oxidative stress. In this way, the development of antioxidants that minimize cellular damage caused by oxidative stress gains special interest for a number of diseases. In the last few years there has been an increasing interest in compounds of natural origin, highlighting the use of plant-based drugs as well as the screening for new, affordable antioxidants. In this work the extracts of two native species from Portugal, Melissa officinalis and Rosmarinus officinalis, as well as their major phenolic compound (Rosmarinic acid, RA) bioactivities were assessed. The protective potential of both extracts and RA against apoptosis induced by oxidative stress was evaluated in two distinct cell models of myoblasts: H9c2 cell line (cardiac muscle) and C2C12 cell line (skeletal muscle). The tested phenolic extracts exhibited differences in their RA content, with M. officinalis extract presenting a higher content in RA compared to that of R. officinalis. Nevertheless, both crude extracts exerted a protective effect against oxidative stress, as shown by intracellular ROS quantification, that was even strong than the isolated compound itself. We also observed that the anti-apoptotic protection was not a result of the extract antioxidant activity because it does not exert this effect at the same concentrations that downregulate ROS content. The phenolic extracts, as well as RA, modulated apoptotic pathways by directly inhibiting caspase-9. R. officinalis extract was the most effective in inhibiting caspase activity and chromatin condensation. These results may be attributed to a synergistic effect of RA with some of the minority components in the extracts. In conclusion, these results indicate that the tested compounds can be used as strong apoptotic inhibitors in acute oxidative stress. From the social-economical point of view these extracts can be advantageous as they are native Portuguese plants.