Evaluation of neuroprotective effects of Alhagi extracts and compounds

Abstract

O stresse oxidativo e neuroinflamação foram identificados como fatores importantes no desenvolvimento e progressão da maioria das doenças neurodegenerativas. Assim, o potencial antioxidante das plantas bem como os seus compostos bioativos têm recebido muita atenção como forma de prevenir/tratar essas condições. Alhagi spp. são um grupo de plantas, ainda pouco exploradas, que têm demonstrado propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e neuroprotetoras promissoras. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial biológico da espécie de Alhagi graecorum, através da realização de um extrato metanólico, quanto às suas propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e neuroprotetoras, bem como realizar a caracterização química do extrato. Primeiramente, foi caracterizado o perfil fitoquímico do extrato metanólico de folhas de Alhagi graecorum. Em seguida, para avaliar sua atividade antioxidante in vitro, a capacidade de reduzir o radical DPPH, o superóxido e o óxido nítrico foi avaliada, juntamente com a capacidade do extrato de quelar o ferro (ICA). A atividade anti-inflamatória in vitro também foi avaliada, usando o ensaio de peroxidase para a medição da atividade da COX-2. Por fim, a citotoxicidade do extrato nas linhas celulares BV2 e HepG2 foi testada, bem como o efeito neuroprotetor do extrato, submetendo-as ao hidroperóxido de terc-butila (t-BHP), um composto capaz de induzir stresse oxidativo e danos nas células. A análise fitoquímica do extrato mostrou que esta planta é composta principalmente por flavonoides, nomeadamente derivados de quercetina e apigenina foram os principais compostos encontrados. O extrato apresentou resultados positivos para todas as atividades antioxidantes, principalmente nos ensaios relativos à capacidade de redução do radical DPPH e redução do anião superóxido. O extrato também apresentou propriedades anti-inflamatórias, inibindo a atividade da COX-2. O extrato apresentou citotoxicidade, em ambas as linhagens celulares, nas concentrações de 250 e 100 µg/mL, respetivamente. Nas concentrações de 50 e 25 µg/mL o extrato não apresentou toxicidade, quer em incubação de 4 horas ou de 24 horas. Além disso, o extrato provou ser capaz de proteger ambas as linhagens celulares contra o t-BHP, com melhores resultados quando pré-incubado por 20 horas. Estes resultados sugerem a potencialidade do extrato de Alhagi graecorum na proteção contra neuroinflamação e stresse oxidativo.

Oxidative stress and neuroinflammation have been identified as a major trigger factor in the development and progression of most neurodegenerative diseases. Thus, the antioxidant potential of plants and their bioactive compounds have been receiving a lot of attention to prevent/treat these conditions. Alhagi spp. are a group of plants not much explored that have demonstrated antioxidant, anti-inflammatory, and promising neuroprotective properties. The goal of this work was to evaluate the biological potential of Alhagi graecorum metanolic extract, regarding its antioxidant, anti-inflammatory, and neuroprotective properties, as well characterize the phytochemical profile of the extract. First, the phytochemical profile of a methanolic extract of the leaves of Alhagi graecorum was characterized. Next, to evaluate its in vitro antioxidant activity, the DPPH, superoxide, and nitric oxide scavenging activities were assessed along with the extract's capacity to chelate iron (ICA). Also, the in vitro anti-inflammatory activity was evaluated using the peroxidase assay for the measurement of COX-2 activity. Finally, a screen of the extract cytotoxicity was performed in BV2 and HepG2 cell lines, as well as the extract's neuroprotective effect on both cultures, subjecting them to tert-Butyl hydroperoxide (t-BHP), a compound capable of inducing oxidative stress and damage in cells. The phytochemical analysis of the extract showed that this plant is mainly composed of flavonoids. Quercetin and apigenin derivatives were the main compounds found. Overall, the extract showed positive results for antioxidant activities, above all in the capacity of reducing DPPH radical and Superoxide anion. The extract also showed anti-inflammatory properties, inhibiting COX-2 activity. The extract exhibited cytotoxicity in both cell lines, at concentrations of 250 and 100 µg/mL. At concentrations of 50 and 25 µg/mL, the extract did not exhibit toxicity. This happened equally in the 4h incubation assay and the 24 hours incubation assay. In addition, the extract proved to be capable of protecting both cell lines against t-BHP insult, with better outcomes when pre-incubated for 20 hours. Overall, these results suggest the potentiality of Alhagi graecorum extract in protecting against neuroinflammation and oxidative stress.