Pharmacological potential of Baccharis dracunculifolia in the control of emotional-like comorbidities in chronic pain

Abstract

In osteoarthritis (OA) the progressive degeneration of articular structures persistently activates nociceptors leading to chronic pain. Chronic pain is often accompanied by the comorbid development of emotional impairments, including anxiety and depression, an effect recently associated to changes in the activation level of microglia in the brain. Baccharis dracunculifolia DC (Asteraceae) (Bd) is a Brazilian medicinal shrub, popularly known as "Alecrim do Campo", shown to be an important source of active compounds with anti-stress and anti-inflammatory ability. After assessing its phytochemical profile, B. dracunculifolia antioxidant activity was evaluated using several in vitro models: free radical scavenging (DPPH method), iron chelating activity (ICA), NO and SO scavenging with quercetin used as a reference standard. The ability of B. dracunculifolia extract in reversing the OA-induced nociceptive and emotional impairments was studied in ovariectomized adult female rats (Rattus norvegicus, vr. albinus, wistar) using the kaolin/carrageenan (K/C) model. Four weeks after OA induction, mechanical hyperalgesia was confirmed and the pharmacological treatment started. Control animals (SHAM) were administered PBS while ARTH animals either received PBS or B. dracunculifolia 50mg/kg (Bd50) and 100 mg/kg (Bd100), via gavage, daily for five weeks. At the end of the treatment, anxiety-like behaviour was determined using the Open Field Test (OFT), anhedonia using the sucrose preference test (SPT) and learned helplessness using the forced swimming test (FST). Animals were then euthanized, the brains excised, preserved and sectioned. Activated microglia was stained with IBA-I and quantified in brain slides of target areas (Prefrontal Cortex, amygdala and periaqueductal gray matter) Our phytochemical analysis showed the Bd extract mainly contains phenolic compounds which is in accordance with its significantly higher activity in scavenging SO radicals. Treatment with Bd extract reversed OA-induced mechanical hyperalgesia and partly reversed anxious and depressive-like behaviour in ARTH animals concomitant to a decrease in the number of brain activated microglia. Our findings suggest Bd extracts can potentially be used as adjuvants in the management of OA-induced pain and associated emotional comorbidities.

Na Osteoartrose (OA), a degeneração progressiva das estruturas articulares ativa os nociceptores, provocando dor crónica. A dor crónica é acompanhada pelo desenvolvimento de comorbidades emocionais, incluindo ansiedade e depressão, um efeito recentemente associado a alterações dos níveis de ativação das células da microglia no encéfalo. Baccharis dracunculifolia DC (Asteraceae) (Bd) é um arbusto medicinal da flora brasileira e popularmente conhecido como "Alecrim do Campo", caracterizada como uma importante fonte de compostos ativos com capacidade antisstress e anti-inflamatória. Após a análise fitoquímica, a atividade antioxidante de B. dracunculifolia foi avaliada utilizando vários modelos in vitro: eliminação de radicais livres (método de DPPH), atividade de quelação de ferro (ICA), eliminação de NO e SO, usando a quercetina como padrão referencia. A capacidade do extrato de B. dracunculifolia na reversão dos comportamentos nociceptivos e emocionais foi estudada em ratos fêmeas adultas ovariectomizadas (Rattus norvegicus, vr. abinus, wistar) com um modelo de caulina/carragenina (K/C). Quatro semanas após indução de OA, a hiperalgesia mecânica foi confirmada e iniciou-se o tratamento farmacológico. Aos animais controlo (SHAM) foi administrado PBS, enquanto os animais ARTH receberam PBS ou extrato de B.dracunculifolia em doses de 50mg/kg (Bd50) e 100 mg/kg (Bd100), via gavagem, diariamente, por cinco semanas. No final do tratamento, o comportamento ansioso foi determinado utilizando o Teste de Campo Aberto (OFT), a anedonia usando o Teste de Preferência de Sacarose (SPT) e o desamparo aprendido com o Teste de Natação Forçada (FST). Os animais foram eutanasiados, os cérebros foram excisados, preservados e seccionados. A microglia ativada foi corada com IBA-I e quantificada num subconjunto de lâminas cerebrais contendo as áreas alvo (Cortex Prefrontal, Amigdala e Substância Cincenza Pariequeductal). A nossa análise fitoquímica mostrou que o extrato de Bd é composto principalmente por compostos fenólicos, o que está de acordo com a elevada atividade de sequestro de radicais SO. O tratamento com o extrato de Bd reverteu a hiperalgesia mecânica induzida por OA e reverteu parcialmente o comportamento ansioso e depressivo dos animais. Concomitantemente, o tratamento com Bd diminuiu o número de microglia ativada no encéfalo dos animais ARTH. Os nossos resultados sugerem que os extratos Bd podem ser usados como adjuvantes no tratamento da dor induzida pela OA e comorbidades emocionais associadas.