Avaliação do perfil toxicológico e neuroprotetor do extrato aquoso e compostos bioativos da Achyrocline satureioides (Lam.) D.C., Asteraceae, no modelo de Caenorhabditis elegans

Abstract

Caenorhabditis é um modelo amplamente reconhecido por sua aplicabilidade na investigação das vias moleculares associadas a doenças neurodegenerativas, permitindo a observação direta da degeneração neuronal, além da avaliação de comportamentos locomotores e cognitivos. As primeiras avaliações sobre o extrato aquoso da Achyrocline satureioides (ASAE) focaram na avaliação dos possíveis efeitos tóxicos durante o desenvolvimento de C. elegans e no potencial antioxidante do extrato. Além disso, foi analisado o impacto do extrato no processo de envelhecimento e sua influência sobre o sistema nervoso, destacando o potencial antienvelhecimento e neuroprotetor da planta. Os resultados indicaram que ASAE apresenta baixa toxicidade em C. elegans e um efeito dual no sistema redox/antioxidante. Em concentrações menos toxicas, o extrato modulou o sistema antioxidante sem perturbar os padrões fisiológicos, aparentemente através da ativação transcricional nuclear dos genes daf-16 e, parcialmente, skn-1, após 24 horas de exposição. Ademais, o extrato demonstrou um efeito neuroprotetor robusto e modulador do sistema dopaminérgico, promovendo melhorias significativas nos padrões de saúde e aumentando a longevidade dos organismos após exposição crônica. Os efeitos observados indicam que as melhorias na saúde e longevidade são mediadas pelas vias de sinalização associadas a daf-16 e skn-1, mas independentes da via daf-2, sugerindo um mecanismo específico para o aumento da healthspan. As análises in silico dos compostos bioativos do ASAE indicam um potencial terapêutico significativo. A Achyrobichalcona (ACB), por exemplo, mostrou ser metabolizável e com capacidade de atravessar a barreira hematoencefálica, sugerindo um efeito promissor no sistema nervoso central. Além disso, a 3-O-Metilquercetina (3OMQ) apresentou propriedades similares às de fármacos clinicamente utilizados, destacando-se como um composto com propriedades neuroprotetoras e antienvelhecimento. Considerando a similaridade genética entre C. elegans e humanos, especialmente nos genes daf-16 e skn-1, este modelo se mostra particularmente poderoso para o estudo do envelhecimento. Conclui-se que os resultados obtidos com Achyrocline satureioides em C. elegans não apenas corroboram o potencial neuroprotetor e antienvelhecimento do extrato, como também sugerem que os constituintes da planta, como a ACB e a 3OMQ, possuem significativo potencial para o desenvolvimento de intervenções terapêuticas direcionadas a doenças neurodegenerativas. Assim, este estudo contribui para a compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos na modulação do envelhecimento e da neuroproteção, oferecendo novas perspectivas para a pesquisa e desenvolvimento de terapias baseadas em compostos naturais.

Caenorhabditis is a widely recognized model for its applicability in the investigation of molecular pathways associated with neurodegenerative diseases, allowing direct observation of neuronal degeneration, in addition to the evaluation of locomotor and cognitive behaviors. The first evaluations of ASAE focused on the evaluation of possible toxic effects during the development of C. elegans and on the antioxidant potential of the extract. In addition, the impact of the extract on the aging process and its influence on the nervous system were analyzed, highlighting the antiaging and neuroprotective potential of the plant. The results indicated that ASAE has low toxicity in C. elegans and a dual effect on the redox/antioxidant system. At less toxic concentrations, the extract modulated the antioxidant system without disturbing physiological patterns, apparently through nuclear transcriptional activation of the daf-16 and, partially, skn-1 genes, after 24 hours of exposure. Furthermore, the extract demonstrated a robust neuroprotective effect and modulation of the dopaminergic system, significantly improving health patterns and extending the lifespan of organisms following chronic exposure. The observed effects suggest that the improvements in health and longevity are mediated by signaling pathways associated with daf-16 and skn-1 but are independent of the daf-2 pathway, indicating a specific mechanism for increased healthspan. In silico analyses of the bioactive compounds in ASAE indicate significant therapeutic potential. For example, Achyrobichalcone (ACB) showed the ability to be metabolized and cross the blood-brain barrier, suggesting a promising effect on the central nervous system. Additionally, 3-O-Methylquercetin (3OMQ) exhibited properties like clinically used drugs, highlighting its potential as a neuroprotective and anti-aging compound. Given the genetic similarity between C. elegans and humans, particularly in the daf-16 and skn-1 genes, this model proves particularly powerful for aging studies. It is concluded that the results obtained with Achyrocline satureioides in C. elegans not only corroborate the neuroprotective and anti-aging potential of the extract but also suggest that plant constituents, such as ACB and 3OMQ, have significant potential for the development of therapeutic interventions targeting neurodegenerative diseases. Thus, this study contributes to the understanding of the molecular mechanisms involved in aging and neuroprotection, offering new perspectives for research and development of therapies based on natural compounds.