Antimicrobial activity of Coccoloba cowellii Britton leaves, an endemic endangered plant from Cuba Antimicrobiële activiteit van Coccoloba cowellii Britton bladeren, een endemische bedreigde plant uit Cuba

Abstract

Coccoloba cowellii Britton (Polygonaceae) is an endemic and critically endangered plant species that only grow in Camagüey, a province of Cuba. This research aimed to determine the chemical composition and antimicrobial activity of Coccoloba cowellii Britton leaves, to encourage the implementation of ex situ conservation strategies for this species. The phytochemical screening of C. cowellii showed a high production of phenolic compounds, mainly flavonoids, and tannins. The combination of multiple isolation and chemical characterization techniques (UHPLC-HRMS and semipreparative HPLC-DAD-MS/NMR) allowed identifying 31 new compounds (all of them first report for the species, while 24 for the genus), with the prevalence of quercetin and myricetin glycosides, methoxyflavonoids, proanthocyanidins, and lignin oligomers. C. cowellii total extract showed a strong direct antifungal activity against Cryptococcus neoformans (IC50 2.7 µg·mL-1 ) and various Candida spp. (Candida albicans with the lowest value, IC50 1.7 µg·mL-1 ), with no cytotoxicity (CC50 > 64.0 µg·mL-1 ) on MRC-5 SV2 cells. In addition, demonstrated an indirect antimicrobial activity acting as an inhibitor of the quorum sensing in a Vibrio sp. model, and the enzymes COX-1 (IC50 4.9 µg·mL-1 ) and COX-2 (IC50 10.4 µg·mL-1 ), while showing a good to médium effect against C. albicans biofilm formation (IC50 49.73 µg·mL-1 ). The bio-guided fractionation protocol implemented allows us to suggest a probable synergistic effect as a result of the combination of different molecular mechanisms conditioned by the diverse kind of polyphenols produced by the species. Those findings might contribute to the development of a future natural medicine to treat fungal diseases, alone or mixed with commercial antifungals. The results presented constitute the first phytochemical and pharmacological report for C. cowellii leaves, contributing to a better understanding of the phytochemistry and biological activities of the genus Coccoloba.

Coccoloba cowellii Britton (Polygonaceae) is een endemische en ernstig bedreigde plantensoort die alleen groeit in Camagüey, een provincie van Cuba. Dit onderzoek was gericht op het bepalen van de chemische samenstelling en antimicrobiële activiteit van Coccoloba cowellii Britton bladeren, om de implementatie van ex situ instandhoudingsstrategieën voor deze soort aan te moedigen. De fytochemische screening van C. cowellii toonde een hoge productie van fenolische verbindingen, voornamelijk flavonoïden, en tannines. De combinatie van meerdere isolatie- en chemische karakteriseringstechnieken (UHPLC-HRMS en semipreparatieve HPLC-DAD-MS/NMR) maakte het mogelijk 31 nieuwe verbindingen te identificeren (allemaal voor de eerste maal gerapporteerd voor de soort, waarvan ook 24 voor de eerste keer voor het geslacht), met de prevalentie van quercetine en myricetineglycosiden, methoxyflavonoïden, proanthocyanidinen en lignine-oligomeren. Totaalextract van C. cowellii vertoonde een sterke directe antischimmelactiviteit tegen Cryptococcus neoformans (IC50 2.7 µg·mL1 ) en verschillende Candida spp. (Candida albicans met de laagste waarde, IC50 1.7 µg·mL-1 ), zonder cytotoxiciteit (CC50 > 64,0 µg·mL-1) op MRC-5 SV2-cellen. Bovendien werd een indirecte antimicrobiële activiteit aangetoond die werkt als een remmer van de quorumwaarneming in een Vibrio sp. model, en de enzymen COX-1 (IC50 4.9 µg·mL-1 ) en COX-2 (IC50 10.4 µg·mL-1 ), terwijl ze een goed tot gemiddeld effect vertoonden tegen de vorming van biofilm van C. albicans (IC50 49.73 µg·mL-1 ). Het geïmplementeerde bio-geleide fractioneringsprotocol stelt ons in staat om een waarschijnlijk synergetisch effect te suggereren als gevolg van de combinatie van verschillende moleculaire mechanismen die worden bepaald door de diverse soorten polyfenolen die door de soort worden geproduceerd. Deze bevindingen kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van een toekomstig natuurlijk medicijn voor de behandeling van schimmelziekten, alleen of gemengd met commerciële antischimmelmiddelen. De gepresenteerde resultaten vormen het eerste fytochemische en farmacologische rapport voor C. cowellii bladeren, wat bijdraagt aan een beter begrip van de fytochemie en biologische activiteiten van het geslacht Coccoloba.