Protection of plant extracts against the deleterious effects of nitric oxide

Abstract

Reactive oxygen and nitrogen species are essential to the regular function of the organism. However, the imbalance on the homeostatic concentration of these species leads to oxidative stress. Oxidative stress can have a major impact in all cellular macromolecules, such as DNA, protein and lipids. Consequently, major cellular processes can be dysregulated, which can lead to disease development. The organism has antioxidant mechanisms to deal with oxidative stress. However, often these mechanisms are not enough, and exogenous antioxidants can be helpful in dealing with this issue. Plant extracts are useful sources of antioxidant compounds and can contribute to ameliorate the effects of nitric oxide-induced oxidative stress. In this work, extracts from Gingko biloba and Melissa officinalis, which already showed promising preliminary results against nitric oxide induced stress, were explored in their capacity to improve the nitric oxide effects, using yeast as model organisms. It was expected to see a protection of the extracts when cells were treated with sodium nitroprusside (SNP), the nitric oxide-donor, and extract. According to the results obtained, each extract by itself did not present toxicity for the cells. However, regarding the concentrations used and the model organism selected, a synergistic effect seems to occur when both the extract and SNP were combined. By fluorescence microscopy, we were able to see some morphological alterations in treatments with Gingko biloba extract (GBE) and some abnormal chromatin structure in treatments with Melissa officinalis extract (MOE). However, the cell cycle progression did not seem to be affected with MOE assays and with GBE the results were inconclusive. The synergistic effect observed in both extracts could be explained by interferences with cdc2 protein kinase activity and, in order to better understand this effect, more tests should be done in the future, testing different concentrations of the compounds and using mutants for the cdc2 protein to see if the its mechanisms are affect in each situation (GBE and MOE treatments).

As espécies reativas de oxigénio e nitrogénio são essenciais para o normal funcionamento do organismo. No entanto, o desequilíbrio na concentração homeostática dessas espécies leva a que ocorra stress oxidativo. O stresse oxidativo pode ter um grande impacto em todas as macromoléculas celulares, tais como o DNA, proteínas e lipídios. Consequentemente, os principais processos celulares podem ser desregulados, o que pode levar ao desenvolvimento de doenças. O organismo possui mecanismos antioxidantes capazes de lidar com o stresse oxidativo. No entanto, muitas vezes esses mecanismos não são suficientes e a utilização de antioxidantes provenientes de fontes exógenas podem ser úteis para lidar com este problema. Extratos vegetais são fontes úteis de compostos antioxidantes e podem contribuir para melhorar os efeitos do stresse oxidativo induzido pelo óxido nítrico. Neste trabalho, extratos de Gingko biloba e Melissa officinalis, que já mostraram resultados preliminares promissores contra o stresse induzido por óxido nítrico, foram explorados na sua capacidade de melhorar os efeitos induzidos pelo NO, utilizando leveduras como organismos modelo, esperando-se ver um efeito protetor pela utilização dos extratos em tratamentos com os mesmos e com nitroprussiato de sódio (SNP), que atua aqui como doador de óxido nítrico. De acordo com os resultados obtidos, cada extrato por si só não apresenta toxicidade para as células. No entanto, em relação às concentrações utilizadas e ao organismo modelo selecionado, um efeito sinérgico parece ocorrer o extrato e o SNP foram combinados. Por microscopia de fluorescência, observaram-se algumas alterações morfológicas nas células em tratamentos com GBE e ainda anormalidades na forma da cromatina em tratamentos com MOE. No entanto, a progressão do ciclo celular não parece ser afetada nos tratamentos com MOE e com GBE os resultados foram inconclusivos. O efeito sinergístico observado em ambos os extratos aparenta dever-se a interferências com a normal atividade da proteína cinase cdc2., De modo a entender melhor este efeito mais testes deverão ser feitos no futuro, testando diferentes concentrações dos compostos e usando mutantes para cdc2, a fim de ver se os seus mecanismos são afetados em cada situação (tratamentos com GBE e com MOE).