Thymbra capitata essential oil prevents cell death induced by 4-hydroxy-2-nonenal in neonatal rat cardiac myocytes

Abstract

An interdisciplinary experimental investigation on the antioxidant activity of Thymbra capitata essential oil was made. This plant is a Mediterranean culinary herb, whose essential oil antioxidant power has recently been demonstrated in vitro as one of the highest in nature. We tested if this in vitro antioxidant capacity was reproducible on biological systems using as model system primary cultures of neonatal rat cardiomyocytes treated with the lipid peroxidation product 4-hydroxy-2-nonenal. The composition and the in vitro antioxidant activity of the T. capitata essential oil were also assessed. Cell viability, mitochondrial membrane potential, and reactive oxygen species level were measured in cells treated with pathophysiologic doses of 4-hydroxy-2-nonenal (< 10 μM) or vehicle after being pre-incubated with small concentrations of the T. capitata essential oil, and the ability of small doses (< 40 ppm) to prevent the death of neonatal rat cardiomyocytes proved very remarkable. Long-term pre-incubation (12 h) with 20 ppm prevented 4-hydroxy-2-nonenal-induced cell death and avoided mitochondrial membrane potential loss and reactive oxygen species generation caused by 4-hydroxy-2-nonenal. A deleterious effect was shown at doses higher than 40 ppm. The results of this study pave the way to further analysis in animal models to achieve a deeper understanding of the in vivo antioxidant power of T. capitata essential oil.

Se realizó una investigación experimental interdisciplinar sobre la actividad antioxidante del aceite esencial de Thymbra capitata. Esta planta es una hierba culinaria mediterránea, cuyo poder antioxidante del aceite esencial se ha demostrado recientemente in vitro como uno de los más altos de la naturaleza. Se comprobó si esta capacidad antioxidante in vitro era reproducible en sistemas biológicos utilizando como sistema modelo cultivos primarios de cardiomiocitos de rata neonatal tratados con el producto de la peroxidación lipídica 4-hidroxi-2-nonenal. También se evaluaron la composición y la actividad antioxidante in vitro del aceite esencial de T. capitata. Se midieron la viabilidad celular, el potencial de la membrana mitocondrial y el nivel de especies reactivas del oxígeno en células tratadas con dosis fisiopatológicas de 4-hidroxi-2-nonenal (< 10 μM) o vehículo después de ser preincubadas con pequeñas concentraciones del aceite esencial de T. capitata, y la capacidad de pequeñas dosis (< 40 ppm) para prevenir la muerte de cardiomiocitos de rata neonatal resultó muy notable. La preincubación a largo plazo (12 h) con 20 ppm previno la muerte celular inducida por 4-hidroxi-2-nonenal y evitó la pérdida de potencial de membrana mitocondrial y la generación de especies reactivas de oxígeno causadas por 4-hidroxi-2-nonenal. A dosis superiores a 40 ppm se observó un efecto deletéreo. Los resultados de este estudio allanan el camino a nuevos análisis en modelos animales para lograr una comprensión más profunda del poder antioxidante in vivo del aceite esencial de T. capitata.