In vitro and in vivo bioactivity evaluation of an Withania somnifera ethanolic extract

Abstract

On recent years, an exponential increase in recognition of the therapeutic potential of various plant species has led to its applicability in the treatment of multiple neurodegenerative diseases. Withania somnifera (WS) is a multifunctional herb that has promising effects on the neurological system with capable antioxidant properties. Zebrafish (Danio rerio, Hamilton 1822) embryo toxicity (ZET) protocol has been predominantly used as an in vivo model to evaluate the potential toxic effects upon exposure to pharmacological compounds. The main goal was to assess what kind of effects WS extract had on zebrafish embryonic development. Further assays were developed to assess WS ability in the neuroprotection of the zebrafish embryo from a well-known oxidative stress inducer, paraquat (PQ) in this case, either by a post-incubation or by co-incubation approaches. Assays regarding chorion permeability were also performed to determine its role on compound effects added at a determined point during embryo development. These analyses were supplemented with conventional in vitro cytotoxicity tests and apoptosis assays, using microglia cell lines. The obtained results suggest that WS extract has potential to counteract oxidative stress-induced damage. Further studies should be performed in order to oppose any undesirable toxic effects that the extract has and to accurately identify PQ and WS mechanisms of action in vitro and in vivo models.

Nos últimos anos, um aumento exponencial no reconhecimento do potencial terapêutico de várias espécies de plantas levou à sua aplicação no tratamento de várias doenças neurodegenerativas. A Withania somnifera (WS) é uma erva multifuncional que tem efeitos promissores sobre o sistema neurológico, exibindo propriedades antioxidantes. O protocolo de avaliação da embriotoxicidade do peixe-zebra (Danio rerio, Hamilton 1822) (ZET) tem sido predominantemente utilizado para testar in vivo os potenciais efeitos tóxicos no embrião por exposição a compostos farmacológicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar que tipo de efeitos a WS tem no desenvolvimento embrionário do peixe-zebra. Outros ensaios foram desenvolvidos para avaliar a capacidade de WS na neuroprotecção do embrião a partir de um indutor de stress oxidativo, neste caso o paraquat (PQ), quer por uma estratégia de pós-incubação ou co-incubação. Foram também realizados ensaios sobre a permeabilidade do córion para determinar o seu papel nos efeitos do composto quando este é adicionado num determinado ponto de desenvolvimento do embrião. Estas análises foram suplementadas com testes in vitro de citotoxicidade convencionais e ensaios apoptose através da utilização de linhas celulares de microglia. Os resultados obtidos sugerem que o extrato WS tem efeitos potenciais no combate dos danos provocados por stress oxidativo. Outros estudos deverão ser realizados para determinar uma abordagem para diminuir ou eliminar os efeitos tóxicos indesejados observados que o extrato provocou e para determinar com precisão os mecanismos de ação do PQ e WS tanto nos modelos in vitro como in vivo