Evaluation of leishmanicidal activity and cytotoxicity of Berberis extracts and berberine chloride for the treatment of leishmaniasis

Leishmaniasis is a disease caused by an obligate intracellular protozoal which parasite the phagocytic mononuclear system cell. The main clinic manifestations are cutaneous (CL) and visceral leishmaniasis (VL). In most cases the current treatment protocols present toxicity and poor effectiveness. Furthermore, these parasites are becoming more resistant against conventional treatment methods. Therefore, the importance of finding new treatments has become crucial. An alternative is to use, essentially, medicinal plants. It is known that plants of the genus Berberis are used to treat other diseases as hypertension and gastrointestinal disorders. Due to successes of this plant in other treatments, the study of Berberis sp. leishmanicidal activity has become crucial to investigate phytotherapeutic innovative approaches for the leishmaniasis treatment. This research studied the in vitro and in vivo efficacy of berberine chloride and extracts of Berberis laurina and Berberis glazioviana against Leishmania amazonensis and Leishmania infantum along with the cytotoxicity against HepG2 A16 cells to determine the therapeutic index of each substance. Berberine chloride presented a more cytotoxic effect as an active constituent at high concentrations in the HepG2 cells (CC50 = 88.20 ± 19.30 μg/mL), while the hydroethanolic, methanolic and ethanolic berberine extracts presented low cytotoxicity in HepG2 cells (>1000 μg/mL; 834.30 ± 78.71 μg/mL and 557.85 ± 69.75 μg/mL) and high anti-Leishmania activity and selectivity indexes against promastigotes of both Leishmania species. In the in vivo study, we used murine models of visceral and cutaneous leishmaniasis, demonstrating that berberine chloride (10mg/kg) and the extracts were able to reduce the parasite load in the liver and spleen. In conclusion, this study presented outcomes of the leishmanicidal activity using berberine chloride and berberine extracts against L. infantum and L. amazonensis associated with moderate and low cytotoxicity. Furthermore, the results obtained, suggest that this substance is a promising candidate to develop new therapeutic alternatives derived from natural products to treat leishmaniasis with high efficacy, reducing side effects.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDissertação (Mestrado)A leishmaniose é uma doença causada por um protozoário intracelular obrigatório que parasita a célula do sistema mononuclear fagocitário. As principais manifestações clínicas são a leishmaniose tegumentar (LT) e a leishmaniose visceral (LV). Na maior parte dos casos, os protocolos atuais de tratamento apresentam toxicidade e baixa efetividade. Além disso, esses parasitos estão se tornando cada vez mais resistentes aos métodos convencionais de tratamento. Devido a isso, a importância de encontrar novos tratamentos tornou-se crucial. Uma das alternativas é o uso de plantas medicinais. Sabe-se que plantas do gênero Berberis são utilizadas para tratar outras doenças como hipertensão e doenças gastrointestinais. Devido ao sucesso desta planta em outros tratamentos, o estudo de Berberis sp. na avaliação da atividade leishmanicida tornou-se importante para investigar abordagens fitoterápicas inovadoras para o tratamento da leishmaniose. Este trabalho estudou a eficácia in vitro e in vivo do cloridrato de berberina e extratos de Berberis laurina e Berberis glazioviana contra Leishmania amazonensis e Leishmania infantum, analisando também a citotoxicidade em linhagem de células HepG2 A16 para ser determinado o índice terapêutico de cada substância. O cloridrato de berberina apresentou efeito mais citotóxico em altas concentrações nas células HepG2 (CC50 = 88,20 ± 19,30 μg/mL), enquanto os extratos de berberina hidroetanólico, metanólico e etanólico apresentaram baixa citotoxicidade (>1000 μg/mL 834,30 ± 78,71 μg/mL e 557,85 ± 69,75 μg/mL, respectivamente), além de apresentarem alta atividade leishmanicida e altos índices de seletividade para ambas as espécies de Leishmania. No estudo in vivo, utilizamos modelos murinos de leishmaniose visceral e tegumentar, demonstrando que o cloridrato de berberina a 10mg/kg e os extratos foram capazes de reduzir a carga parasitária no fígado e no baço. Em suma, este estudo apresentou resultados na atividade leishmanicida utilizando o cloridrato de berberina e extratos de Berberis contra cepas de L. infantum e L. amazonensis associados a citotoxicidade moderada e baixa. Além disso, os resultados obtidos, sugerem que estas substâncias são fortes candidatas no desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas derivadas de produtos naturais para o tratamento da leishmaniose com alta eficácia e reduzindo os efeitos colaterais