Efeito do óleo essencial de Piper gaudichaudianum Kunth e do seu componente majoritário nerolidol sobre a estabilidade genômica de Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Piper gaudichaudianum Kunth é uma planta da família Piperaceae, que se desenvolve abundantemente em toda a Mata Atlântica, sendo popularmente conhecida como pariparoba, jaborandi ou iaborandi. Na medicina popular suas raízes frescas são mastigadas e utilizadas como antiflamatório no alívio de dores de dente e contra distúrbios hepáticos. Um dos componentes mais estudados desta planta é o óleo essencial, cujas análises fitoquímicas revelaram o (E)-nerolidol como um dos compostos majoritários. No presente estudo, foram avaliadas as propriedades citotóxicas e mutagênicas, bem como investigados os mecanismos de citotoxicidade do óleo essencial de P. gaudichaudianum e de seu componente majoritário nerolidol, utilizando diferentes linhagens de Saccharomyces cerevisiae. Foram empregadas linhagens de S. cerevisiae deficientes em genes de reparo para excisão de bases (BER), excisão de nucleotídeos (NER), recombinação homóloga (HR), recombinação não-homóloga (NHEJ), reparo pós-replicativo (PRR) e síntese translesão (TLS). A influência do sistema redox foi avaliada em linhagens de S. cerevisiae deficientes em superóxido dismutase e/ou catalase. Os resultados dos tratamentos das linhagens XV185-14c e N123 de S. cerevisiae demonstram que, tanto o óleo essencial de P. gaudichaudianum, quanto o nerolidol induzem citotoxicidade de maneira dose dependente, sendo essa citotoxicidade mais pronunciada nos tratamentos com nerolidol. Nas avaliações de mutagênese o óleo essencial induziu efeito mutagênico na linhagem XV185-14c na concentração mais alta, entretanto o nerolidol não induziu qualquer tipo de efeito mutagênico. Os ensaios com as linhagens de S. cerevisiae proficientes e deficientes em reparo revelaram um importante papel da via BER no efeito citotóxico, tanto para os tratamentos com óleo essencial, o qual induziou uma grande sensibilidade na linhagem deficiente na DNA glicosilase Ntg2, quanto para o nerolidol, que induziu sensibilidade nas mutantes para a endonuclease Apn1 e glicosilase Ntg1. Curiosamente, linhagens deficientes em TLS e PRR não apresentaram sensibilidade aos tratamentos com o óleo essencial de P. gaudichaudianum, entretanto os simples mutantes rev1, rad30 e rad18 demonstraram notável resistência ao nerolidol. Além disso, verificou-se em linhagens deficientes na enzima superóxido dismutase (sod1 e sod2) um aumento de sensibilidade nos tratamentos com o óleo essencial e com o nerolidol. No ensaio de detecção de radicais livres, por 2’7’-diclorofluoresceína (DCFH-DA), verificou-se que ambos tratamentos induzem aumento de espécies reativas de oxigênio. Considerando a resposta das diferentes linhagens de S. cerevisie utilizadas neste estudo, o conjunto destes resultados leva-nos a sugerir que tanto o óleo essencial quanto o nerolidol não são mutagênicos e que a citotoxicidade induzida pelo óleo essencial está relacionada com a formação de lesões oxidativas, sendo o nerolidol o principal responsável pelos efeitos biológicos induzidos pelo óleo essencial de P. gaudichaudianum.

Piper gaudichaudianum Kunth is a plant of the Piperaceae family, which develops abundantly throughout the Atlantic Forest, popularly known as pariparoba, jaborandi or iaborandi. In popular medicine the fresh roots are chewed and used as antinflamatory to relief of toothaches, and against liver disorders. One of the most studied components of the plant is the essential oil, which the phytochemical analysis revealed (E)-nerolidol as major compound. In the present study, we have evaluated the cytotoxicity and mutagenicity, as well as investigated the mechanism of cytotoxicity of essential oil of P. gaudichaudianum and its major component nerolidol using different strains S. cerevisiae. Strains deficient in DNA repair mechanisms such as base excision repair (BER), nucleotide excision repair (NER), homologous recombination (HR), non-homologous end joining (NHEJ), post-replication repair (PRR) and translesion synthesis (TLS) were employed. The influence of the redox system was evaluated in superoxide dismutase and/or catalase defective strains. The results of treatment of XV185-14 and N123 S. cerevisiae strains demonstrated that the essential oil and nerolidol induced cytotoxicity in a dose dependent manner, and this cytotoxicity is more pronounced with nerolidol treatments. In the mutagenicity assay only P. gaudichaudianum essential oil, but not nerolidol was able to induce mutagenic effect at highest concentration in XV185-14c strain. Employing S. cerevisiae strains proficient and deficient in DNA repair treated with P. gaudichaudianum essential oil and neroliodol, it was observed an important role of the BER pathway in the cytotoxic response, since the essential oil induced a great sensitivity in strain deficient in DNA glycosylase Ntg2, and nerolidol in mutants deficient in Apn1 endonuclease and glycosylase Ntg1. Interestingly, deletion of TLS and PRR proteins had no influence on sensitivity to the essential oil, however single mutants rev1, rad30 and rad18 exhibited a remarkable resistance to nerolidol. Besides, the absence of superoxide dismutase enzyme increases the sensitivity to essential oil and nerolidol. In the 2`,7`-dichlorofluorescin (DCFH-DA) assay for detection of free radical generation, both treatments were able to increase ROS production. Considering the response of the different S. cerevisiae strains used in this study, our results demonstrate that P. gaudichaudianum essential oil and its major compound nerolidol are not mutagenic but do induce significant cytotoxic effects in S. cerevisiae that might be related to ROS generation. The cytotoxicity observed is mainly related to the generation of oxidative lesions. Moreover, nerolidol is the major compound responsible for the biological effects induced by P. gaudichaudianum essential oil.