Plectritis congesta and P. brachystemon are two very closely related species which grow sympatrlcally, and differ in their: breeding system, some associated morphological (floral) characters, and isozyme phenotypes. Plectritis congesta is approximately 70% outcrossed in nature, while P. brachystemon is less than 3% outcrossed in natural populations. Theory would predict that, all other things being equal, the outcrossed species would be more variable genetically than the selfed species. Since selection acts on genetic variability, the two species could be expected to respond differently to it. Six generations of plants of both species were grown under controlled conditions, and measured for a number of characters. Control and treatment (selection for tall and short height, and for early and late anthesis) populations were maintained. Two sets of P. congesta populations were maintained, one outcrossed (approximately 65%) and one selfed (outcrossed approximately 15%); the P. brachystemon populations were naturally self-pollinating. Selection pressure in the experiment was approximately 90%; 20 of the 200 plants in any population were selected to form the next -generation, on the basis of height or flowering time in the treatment populations, and at random in the control populations. The P. congesta populations responded to divergent selection for height at anthesis, indicating that genetic variability for this character was present in the populations. The outcrossed lines, PCO, diverged 66% or 148 mm from the control line; the selfed lines, PCS, diverged 78% or 175 mm. There were no significant differences between the outcrossed and selfed P. congesta lines over the course of the experiment. Two estimates of narrow sense heritability - realised heritability (b[sub=c]) and parent-offspring: regression (h²) - quantified this genetic variability: in PCO b[sub=c] = 0.53, h² = 0.45: in PCS b[sub=c] = 0.58, h² = 0.44. There was a decline in the phenotypic variance for height at anthesis in the P. corigesta lines selected for this character. In contrast, the P. brachystemon populations did not respond to selection for height at anthesis, and appear to have no detectable genetic variability for this character. Both species appear to have significant genetic variability for flowering time, as both responded to divergent selection for this character. The PCO lines diverged 33.5% or 31.8 days from the control line, the PCS lines diverged 28.7% or 27.3 days, and the P. brachystemon lines, PBS,-diverged 18.5% or 21.5 days. According to the heritability estimates, P. congesta is more variable genetically: in the PCO lines b[sub=c]=0.77, h² = 0.60; in PCS b[sub=c]= 0.75, h² = 0.72; while in PBS b[sub=c]= 0.49, and h²= 0.42. There was a decline in the phenotypic variance for flowering time in all three species groups. Of the other measured but unselected characters - number of days to emergence, number of nodes at anthesis, number of primary branches at anthesis, and fruit production - some responded to the selection pressure with divergence, notably those characters which were correlated with the selected characters (for example, number of nodes at anthesis, correlated with flowering time). With others there was no change which could be attributed to the selection procedure. There was no evidence from two qualitative characters - fruit wing phenotype and fruit pubescence pattern phenotype - for any response to selection; dispersion in both characters was not significantly different from that expected to result from random drift. The relatively high increase in aberrant characters in the P. congesta lines compared to the P. brachystemon lines is probably indicative of inbreeding depression in the normally outcrossed P. congesta. It appears that despite the difference in breeding system, the two Plectritis species are able to maintain variability by similar processes (genetic) in some characters, as in flowering time, and by different processes (genetic in P. congesta, phenotypic in P. brachystemon) in other characters, as in height at anthesis. Thus one quantitative character, height at anthesis, follows the pattern predicted by the breeding system difference, with the outcrossed P. congesta being much more variable genetically than the selfed P. brachystemon. This agrees with the levels of variability observed by Layton (1980) in electrophoretically detectable isozymes, and observed by Ganders and Maze (unpublished) in metrical fruit characters. The other quantitative character, flowering time, shows considerable genetic variance in the populations of the selfed P. brachystemon, though less than in the populations of P. congesta. The maintenance of such relatively high levels of genetic variability in the face of the strong inbreeding pressures which must be present in P. brachystemon populations is certainly adaptive, and probably comes about through occasional outcrossing and multiniche selection for variability among the segregating lines. / Science, Faculty of / Botany, Department of / Graduate

Ecologists and evolutionary biologists have long recognized that species diversity is unequally distributed among angiosperm lineages. For example, various plant clades found in the Andes have been proposed as examples of rapid radiations, and the Andes are recognized as one of the Earth’s biodiversity “hotspots”. Species within Valerianaceae, found in the South American Andes, appear to be an example of such a rapid radiation. Although much attention has been paid to the phylogeny of the South American species of Valerianaceae, there is still a great deal of uncertainty regarding species relationships. Several subgroups within the Andean Valerians have, either not been included, or poorly sampled in previous phylogenetic analyses. One example of such a group is section Porteria. Knowing the phylogenetic placement of this group would go a long way in our understanding of Andean biogeography, as well as morphological and floral evolution in Valerianaceae. In this study, I increase the sample size of section Porteria beyond what has been previously done. A number of genomic regions were amplified and sequenced for 6 species belonging to the section. Sequences were then aligned to previously published sequence data for homologous regions for other species in Valerianaceae. A “supermatrix” of 146 species was then analyzed using maximum parsimony. Resulting trees recovered a monophyletic section Porteria, however statistical support was weak for this conclusion. Although “supertrees” resulting from the analysis of “supermatrices” may be powerful tools for testing hypotheses concerning the evolution of species, there is still much work to be done on Valerianaceae.

Species of Valerianaceae in South America represent one of the best examples of rapid diversification on a continental scale. The phylogeny of Valerianaceae has received a lot of attention within the last 10 years, but relationships among the South American species are fairly unresolved. Results from previous studies have not been well resolved with traditional genetic markers, most likely due to its recent and rapid radiation. Species in this clade exhibit a variety mating systems and inflorescence types. For the first part of this research I used several traditional plastid markers, and 3 new low copy nuclear markers to better resolve the phylogeny and then explore mating system evolution within the clade. For the second part of this research I collected high-throughput “next-generation” genomic sequence data from reduced representation libraries obtained using genotyping-by-sequencing (GBS) protocols, along with several phylogenetic methods, to try to further resolve the phylogeny of this group.

Espécies do gênero Valeriana são tradicionalmente utilizadas para tratar ansiedade, irritabilidade e desordens de sono. A Organização Mundial da Saúde indica o uso de preparações farmacêuticas como alternativa aos benzodiazepínicos para tratamento da ansiedade e insônia. Entre as substâncias ativas presentes no gênero Valeriana destacam-se os óleos voláteis, valepotriatos, flavonóides e lignanas. Entretanto, estudos farmacológicos com produtos isolados são escassos. Espécies nativas de Valeriana, que ocorrem no Rio Grande do Sul, têm sido estudadas em relação a sua composição química, sendo a espécie Valeriana glechomifolia a que possui maior teor de valepotriatos. Neste estudo, diferentes métodos de extração de valepotriatos foram comparados e extratos enriquecidos em valepotriatos foram testados em modelos animais de sedação, ansiedade e depressão. Valepotriatos isolados foram submetidos a ensaios de ligação a receptores benzodiazepínico e serotonérgico (5HT1A) e ensaios de atividade da enzima Na+K+ATPase. A extração por fluido supercrítico com dióxido de carbono (SCCO2) foi realizada em temperatura constante de 40 oC e pressões variáveis (90, 120, 150 e 200 bar) e demonstrou maior teor de valepotriatos que os métodos de extração por maceração em ultrassom e maceração Entre as diferentes pressões de extração utilizadas no método de SCCO2, o maior teor de valepotriatos foi apresentado pela fração obtida na pressão de 90 bar. Todos os extratos mostraram o mesmo perfil qualitativo de valepotriatos. Flavonóides também foram obtidos através de maceração por ultrassom em metanol. A dose letal mediana dos valepotriatos obtidos por maceração por ultrassom foi de 42±3 mg/kg, i.p. Esta mesma solução extrativa, na dose de 10 mg/kg, v.o. (gavage), foi inefetiva no labirinto em cruz elevado e tempo de sono barbitúrico, sugerindo a ausência de propriedades ansiolíticas e hipnótico-sedativas. Resultados similares foram obtidos com a solução extrativa enriquecida em flavonóides. Valtrato, acevaltrato, 1-b-acevaltrato, diavaltrato e o flavonóide codificado como B6 não apresentaram ligação ao sítio benzodiazepínico do complexo receptor GABAA, nem ao receptor serotonérgico (5HT1A) viii na faixa de concentração de 1-100 μM. Os valepotriatos inibiram a atividade da enzima Na+K+-ATPase na faixa de concentração micromolar. A fração de valepotriatos obtida por SCCO2 (10 mg/kg, gavage) foi efetiva no teste da natação forçada, sem interferir na atividade locomotora espontânea, sugerindo uma atividade do tipo antidepressiva. Em conclusão, a extração por fluido supercrítico com dióxido de carbono mostrou-se eficiente para a obtenção de frações enriquecidas em valepotriatos e estas substâncias representam uma nova classe química com atividade inibitória não seletiva da enzima Na+K+ATPase, e com atividade do tipo antidepressiva. / Species of the genus Valeriana are traditionally used to treat anxiety, irritability and sleep disorders. The World Health Organization indicates pharmaceutical preparations of V. officinalis as an alternative to benzodiazepine drugs for treating anxiety and insomnia. Volatile oil, valepotriates, flavonoids and lignan have been suggested as active substances of the Valeriana genus. However pharmacological studies on isolated compounds are scarce. Species of Valeriana native to Rio Grande do Sul have been studied regarding their chemical composition being Valeriana glechomifolia the species with highest valepotriate’ contents. In this study different methods of extraction of valepotriates from aerial parts of V. glechomifolia were compared, and valepotriate’ enriched extracts were tested in mice models of sedation, anxiety and depression. Isolated valepotriates were submitted to binding to benzodiazepine and 5HT1A receptors, and assayed for the Na+K+ATPase inhibitory activity. The extraction by supercritical carbon dioxide (SCCO2) was carried out at 40 oC under 90, 120, 150 or 200 bar affording higher valepotriates contents than maceration with dichloromethane and ultrasound. The highest valepotriates yielding was obtained with SCCO2 (40 oC , 90 bar). All extracts presented the same qualitative valepotriate’ profile. Flavonoids were also obtained from methanol extracts. The median lethal dose of valepotriates obtained by maceration was determined as 42±3 mg/kg, i.p. This valepotriate’ enriched extract (10 mg/kg, p.o., gavage) was ineffective in the elevated plus maze and barbiturate sleeping time tests suggesting that it does not present anxiolitic or hypnotic-sedative properties. Similar results were obtained with flavonoids’ enriched extract. Valtrate, acevaltrate, 1-b-acevaltrate, diavaltrate and the flavonoid named B6 did not bind to benzodiazepine site of receptor GABAA complex neither to serotonergic receptor (5HT1A) at 1-100 μM. The valepotriates inhibited the Na+K+ATPase activity at micromolar concentration range. The valepotriates fraction obtained by SCCO2 (10 mg/kg, gavage) was effective in the forced swimming test without interfering with the spontaneous locomotor activity suggesting that it presents an antidepressant-like activity. In conclusion the extraction by supercritical carbon dioxide is valuable to obtain valepotriates enriched fractions; and valepotriates seem to represent new chemical entities with no selective inhibitory activity of Na+K+ATPase, as well as with antidepressant-like activity.

Espécies do gênero Valeriana são tradicionalmente utilizadas para tratar ansiedade, irritabilidade e desordens de sono. A Organização Mundial da Saúde indica o uso de preparações farmacêuticas como alternativa aos benzodiazepínicos para tratamento da ansiedade e insônia. Entre as substâncias ativas presentes no gênero Valeriana destacam-se os óleos voláteis, valepotriatos, flavonóides e lignanas. Entretanto, estudos farmacológicos com produtos isolados são escassos. Espécies nativas de Valeriana, que ocorrem no Rio Grande do Sul, têm sido estudadas em relação a sua composição química, sendo a espécie Valeriana glechomifolia a que possui maior teor de valepotriatos. Neste estudo, diferentes métodos de extração de valepotriatos foram comparados e extratos enriquecidos em valepotriatos foram testados em modelos animais de sedação, ansiedade e depressão. Valepotriatos isolados foram submetidos a ensaios de ligação a receptores benzodiazepínico e serotonérgico (5HT1A) e ensaios de atividade da enzima Na+K+ATPase. A extração por fluido supercrítico com dióxido de carbono (SCCO2) foi realizada em temperatura constante de 40 oC e pressões variáveis (90, 120, 150 e 200 bar) e demonstrou maior teor de valepotriatos que os métodos de extração por maceração em ultrassom e maceração Entre as diferentes pressões de extração utilizadas no método de SCCO2, o maior teor de valepotriatos foi apresentado pela fração obtida na pressão de 90 bar. Todos os extratos mostraram o mesmo perfil qualitativo de valepotriatos. Flavonóides também foram obtidos através de maceração por ultrassom em metanol. A dose letal mediana dos valepotriatos obtidos por maceração por ultrassom foi de 42±3 mg/kg, i.p. Esta mesma solução extrativa, na dose de 10 mg/kg, v.o. (gavage), foi inefetiva no labirinto em cruz elevado e tempo de sono barbitúrico, sugerindo a ausência de propriedades ansiolíticas e hipnótico-sedativas. Resultados similares foram obtidos com a solução extrativa enriquecida em flavonóides. Valtrato, acevaltrato, 1-b-acevaltrato, diavaltrato e o flavonóide codificado como B6 não apresentaram ligação ao sítio benzodiazepínico do complexo receptor GABAA, nem ao receptor serotonérgico (5HT1A) viii na faixa de concentração de 1-100 μM. Os valepotriatos inibiram a atividade da enzima Na+K+-ATPase na faixa de concentração micromolar. A fração de valepotriatos obtida por SCCO2 (10 mg/kg, gavage) foi efetiva no teste da natação forçada, sem interferir na atividade locomotora espontânea, sugerindo uma atividade do tipo antidepressiva. Em conclusão, a extração por fluido supercrítico com dióxido de carbono mostrou-se eficiente para a obtenção de frações enriquecidas em valepotriatos e estas substâncias representam uma nova classe química com atividade inibitória não seletiva da enzima Na+K+ATPase, e com atividade do tipo antidepressiva. / Species of the genus Valeriana are traditionally used to treat anxiety, irritability and sleep disorders. The World Health Organization indicates pharmaceutical preparations of V. officinalis as an alternative to benzodiazepine drugs for treating anxiety and insomnia. Volatile oil, valepotriates, flavonoids and lignan have been suggested as active substances of the Valeriana genus. However pharmacological studies on isolated compounds are scarce. Species of Valeriana native to Rio Grande do Sul have been studied regarding their chemical composition being Valeriana glechomifolia the species with highest valepotriate’ contents. In this study different methods of extraction of valepotriates from aerial parts of V. glechomifolia were compared, and valepotriate’ enriched extracts were tested in mice models of sedation, anxiety and depression. Isolated valepotriates were submitted to binding to benzodiazepine and 5HT1A receptors, and assayed for the Na+K+ATPase inhibitory activity. The extraction by supercritical carbon dioxide (SCCO2) was carried out at 40 oC under 90, 120, 150 or 200 bar affording higher valepotriates contents than maceration with dichloromethane and ultrasound. The highest valepotriates yielding was obtained with SCCO2 (40 oC , 90 bar). All extracts presented the same qualitative valepotriate’ profile. Flavonoids were also obtained from methanol extracts. The median lethal dose of valepotriates obtained by maceration was determined as 42±3 mg/kg, i.p. This valepotriate’ enriched extract (10 mg/kg, p.o., gavage) was ineffective in the elevated plus maze and barbiturate sleeping time tests suggesting that it does not present anxiolitic or hypnotic-sedative properties. Similar results were obtained with flavonoids’ enriched extract. Valtrate, acevaltrate, 1-b-acevaltrate, diavaltrate and the flavonoid named B6 did not bind to benzodiazepine site of receptor GABAA complex neither to serotonergic receptor (5HT1A) at 1-100 μM. The valepotriates inhibited the Na+K+ATPase activity at micromolar concentration range. The valepotriates fraction obtained by SCCO2 (10 mg/kg, gavage) was effective in the forced swimming test without interfering with the spontaneous locomotor activity suggesting that it presents an antidepressant-like activity. In conclusion the extraction by supercritical carbon dioxide is valuable to obtain valepotriates enriched fractions; and valepotriates seem to represent new chemical entities with no selective inhibitory activity of Na+K+ATPase, as well as with antidepressant-like activity.

Espécies do gênero Valeriana são tradicionalmente utilizadas no tratamento de insônia e ansiedade. Valepotriatos constituem um importante grupo de metabólitos do gênero que contribui para os efeitos farmacológicos. Trabalhos recentes demonstraram a atividade do tipo antidepressiva de diversas espécies de Valeriana, como V. glechomifolia, nativa do Rio Grande Sul, o que representa uma nova abordagem para o emprego terapêutico do gênero. Objetivos: Investigar o envolvimento da neurotransmissão monoaminérgica na atividade antidepressiva de um extrato de V. glechomifolia obtido por dióxido de carbono supercrítico (SCCO2) e avaliar a influência do tempo e condições de armazenamento no teor de valepotriatos diênicos. Materiais e Métodos: Partes aéreas e subterrâneas de V. glechomifolia foram submetidas a SCCO2 e o extrato obtido foi armazenado (a - 20ºC) seco ou solubilizado em metanol. As concentrações de valepotriatos diênicos foram determinadas, durante 8 meses, através de cromatografia líquida de alta eficiência. A atividade do tipo antidepressiva foi avaliada em camundongos no teste da suspensão pela cauda (TSC) e da natação forçada (TNF). Para a investigação do envolvimento do sistema monoaminérgico, antagonistas de receptores de monoaminas e um inibidor da síntese de serotonina foram administrados. A interação do extrato com antidepressivos convencionais foi avaliada no TNF através da co-administração de doses sub-efetivas. Resultados e Conclusões: V. glechomifolia reduziu a imobilidade dos animais no TSC e TNF, confirmando o potencial antidepressivo. O efeito foi mediado pelos sistemas neurotransmissores noradrenérgico (receptor α2) e dopaminérgico (receptores D1 e D2), o que representa uma ação dual diferenciada. V. glechomifolia potencializou o efeito de imipramina, desipramina e bupropiona no TNF. Em ambas as condições de armazenamento do extrato, observaram-se conversão molecular de valepotriatos diênicos em valtrato. Houve formação de produtos de degradação somente quando o extrato foi armazenado em metanol. / Species of the genus Valeriana are traditionally used to treat sleep disorders and anxiety. Valepotriates represent an important group of metabolites that contribute to the pharmacological properties of the genus. Studies have demonstrated the antidepressant-like activity of Valeriana species, like V. glechomifolia, a south Brazil native species, representing a new approach to the therapeutic use of the genus. Objectives: To further investigate the antidepressant-like activity of a V. glechomifolia supercritical carbon dioxide (SCCO2) extract as well as to evaluate the influence of time and storage conditions on diene valepotriates content of this extract. Material and Methods: Aerial and subterranean parts of V. glechomifolia were submitted to SCCO2 and the extract was stored (at -20 ºC) dry or in methanol. Diene valepotriates concentrations were determined through 8 months by high efficiency liquid chromatography. The antidepressant-like activity was evaluated in mice forced swimming test (FST) or tail suspension test (TST). To investigate the involvement of the monoaminergic system in this effect, different groups of mice were pre-treated with monoamine receptors antagonists or an inhibitor of serotonin synthesis. The interaction of the extract with antidepressants was evaluated in the FST by mice co-administration of sub-effective doses. Results and Conclusions: V. glechomifolia was active in the FST and TST, confirming its antidepressant-like effect, which was impaired by adrenergic (α2) and dopaminergic D1 and D2 antagonists, representing a distinct dual action. V. glechomifolia potentiated the antidepressant-like effect of imipramine, desipramine and bupropione in the FST. In both conditions of extract storage, a molecular interconvertion of diene valepotriates into valtrate was observed. Degradation products formation occurred only when the extract was stored in methanol.

Espécies do gênero Valeriana são tradicionalmente utilizadas para tratar ansiedade, irritabilidade e desordens de sono. A Organização Mundial da Saúde indica o uso de preparações farmacêuticas como alternativa aos benzodiazepínicos para tratamento da ansiedade e insônia. Entre as substâncias ativas presentes no gênero Valeriana destacam-se os óleos voláteis, valepotriatos, flavonóides e lignanas. Entretanto, estudos farmacológicos com produtos isolados são escassos. Espécies nativas de Valeriana, que ocorrem no Rio Grande do Sul, têm sido estudadas em relação a sua composição química, sendo a espécie Valeriana glechomifolia a que possui maior teor de valepotriatos. Neste estudo, diferentes métodos de extração de valepotriatos foram comparados e extratos enriquecidos em valepotriatos foram testados em modelos animais de sedação, ansiedade e depressão. Valepotriatos isolados foram submetidos a ensaios de ligação a receptores benzodiazepínico e serotonérgico (5HT1A) e ensaios de atividade da enzima Na+K+ATPase. A extração por fluido supercrítico com dióxido de carbono (SCCO2) foi realizada em temperatura constante de 40 oC e pressões variáveis (90, 120, 150 e 200 bar) e demonstrou maior teor de valepotriatos que os métodos de extração por maceração em ultrassom e maceração Entre as diferentes pressões de extração utilizadas no método de SCCO2, o maior teor de valepotriatos foi apresentado pela fração obtida na pressão de 90 bar. Todos os extratos mostraram o mesmo perfil qualitativo de valepotriatos. Flavonóides também foram obtidos através de maceração por ultrassom em metanol. A dose letal mediana dos valepotriatos obtidos por maceração por ultrassom foi de 42±3 mg/kg, i.p. Esta mesma solução extrativa, na dose de 10 mg/kg, v.o. (gavage), foi inefetiva no labirinto em cruz elevado e tempo de sono barbitúrico, sugerindo a ausência de propriedades ansiolíticas e hipnótico-sedativas. Resultados similares foram obtidos com a solução extrativa enriquecida em flavonóides. Valtrato, acevaltrato, 1-b-acevaltrato, diavaltrato e o flavonóide codificado como B6 não apresentaram ligação ao sítio benzodiazepínico do complexo receptor GABAA, nem ao receptor serotonérgico (5HT1A) viii na faixa de concentração de 1-100 μM. Os valepotriatos inibiram a atividade da enzima Na+K+-ATPase na faixa de concentração micromolar. A fração de valepotriatos obtida por SCCO2 (10 mg/kg, gavage) foi efetiva no teste da natação forçada, sem interferir na atividade locomotora espontânea, sugerindo uma atividade do tipo antidepressiva. Em conclusão, a extração por fluido supercrítico com dióxido de carbono mostrou-se eficiente para a obtenção de frações enriquecidas em valepotriatos e estas substâncias representam uma nova classe química com atividade inibitória não seletiva da enzima Na+K+ATPase, e com atividade do tipo antidepressiva. / Species of the genus Valeriana are traditionally used to treat anxiety, irritability and sleep disorders. The World Health Organization indicates pharmaceutical preparations of V. officinalis as an alternative to benzodiazepine drugs for treating anxiety and insomnia. Volatile oil, valepotriates, flavonoids and lignan have been suggested as active substances of the Valeriana genus. However pharmacological studies on isolated compounds are scarce. Species of Valeriana native to Rio Grande do Sul have been studied regarding their chemical composition being Valeriana glechomifolia the species with highest valepotriate’ contents. In this study different methods of extraction of valepotriates from aerial parts of V. glechomifolia were compared, and valepotriate’ enriched extracts were tested in mice models of sedation, anxiety and depression. Isolated valepotriates were submitted to binding to benzodiazepine and 5HT1A receptors, and assayed for the Na+K+ATPase inhibitory activity. The extraction by supercritical carbon dioxide (SCCO2) was carried out at 40 oC under 90, 120, 150 or 200 bar affording higher valepotriates contents than maceration with dichloromethane and ultrasound. The highest valepotriates yielding was obtained with SCCO2 (40 oC , 90 bar). All extracts presented the same qualitative valepotriate’ profile. Flavonoids were also obtained from methanol extracts. The median lethal dose of valepotriates obtained by maceration was determined as 42±3 mg/kg, i.p. This valepotriate’ enriched extract (10 mg/kg, p.o., gavage) was ineffective in the elevated plus maze and barbiturate sleeping time tests suggesting that it does not present anxiolitic or hypnotic-sedative properties. Similar results were obtained with flavonoids’ enriched extract. Valtrate, acevaltrate, 1-b-acevaltrate, diavaltrate and the flavonoid named B6 did not bind to benzodiazepine site of receptor GABAA complex neither to serotonergic receptor (5HT1A) at 1-100 μM. The valepotriates inhibited the Na+K+ATPase activity at micromolar concentration range. The valepotriates fraction obtained by SCCO2 (10 mg/kg, gavage) was effective in the forced swimming test without interfering with the spontaneous locomotor activity suggesting that it presents an antidepressant-like activity. In conclusion the extraction by supercritical carbon dioxide is valuable to obtain valepotriates enriched fractions; and valepotriates seem to represent new chemical entities with no selective inhibitory activity of Na+K+ATPase, as well as with antidepressant-like activity.

Espécies do gênero Valeriana são tradicionalmente utilizadas no tratamento de insônia e ansiedade. Valepotriatos constituem um importante grupo de metabólitos do gênero que contribui para os efeitos farmacológicos. Trabalhos recentes demonstraram a atividade do tipo antidepressiva de diversas espécies de Valeriana, como V. glechomifolia, nativa do Rio Grande Sul, o que representa uma nova abordagem para o emprego terapêutico do gênero. Objetivos: Investigar o envolvimento da neurotransmissão monoaminérgica na atividade antidepressiva de um extrato de V. glechomifolia obtido por dióxido de carbono supercrítico (SCCO2) e avaliar a influência do tempo e condições de armazenamento no teor de valepotriatos diênicos. Materiais e Métodos: Partes aéreas e subterrâneas de V. glechomifolia foram submetidas a SCCO2 e o extrato obtido foi armazenado (a - 20ºC) seco ou solubilizado em metanol. As concentrações de valepotriatos diênicos foram determinadas, durante 8 meses, através de cromatografia líquida de alta eficiência. A atividade do tipo antidepressiva foi avaliada em camundongos no teste da suspensão pela cauda (TSC) e da natação forçada (TNF). Para a investigação do envolvimento do sistema monoaminérgico, antagonistas de receptores de monoaminas e um inibidor da síntese de serotonina foram administrados. A interação do extrato com antidepressivos convencionais foi avaliada no TNF através da co-administração de doses sub-efetivas. Resultados e Conclusões: V. glechomifolia reduziu a imobilidade dos animais no TSC e TNF, confirmando o potencial antidepressivo. O efeito foi mediado pelos sistemas neurotransmissores noradrenérgico (receptor α2) e dopaminérgico (receptores D1 e D2), o que representa uma ação dual diferenciada. V. glechomifolia potencializou o efeito de imipramina, desipramina e bupropiona no TNF. Em ambas as condições de armazenamento do extrato, observaram-se conversão molecular de valepotriatos diênicos em valtrato. Houve formação de produtos de degradação somente quando o extrato foi armazenado em metanol. / Species of the genus Valeriana are traditionally used to treat sleep disorders and anxiety. Valepotriates represent an important group of metabolites that contribute to the pharmacological properties of the genus. Studies have demonstrated the antidepressant-like activity of Valeriana species, like V. glechomifolia, a south Brazil native species, representing a new approach to the therapeutic use of the genus. Objectives: To further investigate the antidepressant-like activity of a V. glechomifolia supercritical carbon dioxide (SCCO2) extract as well as to evaluate the influence of time and storage conditions on diene valepotriates content of this extract. Material and Methods: Aerial and subterranean parts of V. glechomifolia were submitted to SCCO2 and the extract was stored (at -20 ºC) dry or in methanol. Diene valepotriates concentrations were determined through 8 months by high efficiency liquid chromatography. The antidepressant-like activity was evaluated in mice forced swimming test (FST) or tail suspension test (TST). To investigate the involvement of the monoaminergic system in this effect, different groups of mice were pre-treated with monoamine receptors antagonists or an inhibitor of serotonin synthesis. The interaction of the extract with antidepressants was evaluated in the FST by mice co-administration of sub-effective doses. Results and Conclusions: V. glechomifolia was active in the FST and TST, confirming its antidepressant-like effect, which was impaired by adrenergic (α2) and dopaminergic D1 and D2 antagonists, representing a distinct dual action. V. glechomifolia potentiated the antidepressant-like effect of imipramine, desipramine and bupropione in the FST. In both conditions of extract storage, a molecular interconvertion of diene valepotriates into valtrate was observed. Degradation products formation occurred only when the extract was stored in methanol.

Espécies do gênero Valeriana são tradicionalmente utilizadas no tratamento de insônia e ansiedade. Valepotriatos constituem um importante grupo de metabólitos do gênero que contribui para os efeitos farmacológicos. Trabalhos recentes demonstraram a atividade do tipo antidepressiva de diversas espécies de Valeriana, como V. glechomifolia, nativa do Rio Grande Sul, o que representa uma nova abordagem para o emprego terapêutico do gênero. Objetivos: Investigar o envolvimento da neurotransmissão monoaminérgica na atividade antidepressiva de um extrato de V. glechomifolia obtido por dióxido de carbono supercrítico (SCCO2) e avaliar a influência do tempo e condições de armazenamento no teor de valepotriatos diênicos. Materiais e Métodos: Partes aéreas e subterrâneas de V. glechomifolia foram submetidas a SCCO2 e o extrato obtido foi armazenado (a - 20ºC) seco ou solubilizado em metanol. As concentrações de valepotriatos diênicos foram determinadas, durante 8 meses, através de cromatografia líquida de alta eficiência. A atividade do tipo antidepressiva foi avaliada em camundongos no teste da suspensão pela cauda (TSC) e da natação forçada (TNF). Para a investigação do envolvimento do sistema monoaminérgico, antagonistas de receptores de monoaminas e um inibidor da síntese de serotonina foram administrados. A interação do extrato com antidepressivos convencionais foi avaliada no TNF através da co-administração de doses sub-efetivas. Resultados e Conclusões: V. glechomifolia reduziu a imobilidade dos animais no TSC e TNF, confirmando o potencial antidepressivo. O efeito foi mediado pelos sistemas neurotransmissores noradrenérgico (receptor α2) e dopaminérgico (receptores D1 e D2), o que representa uma ação dual diferenciada. V. glechomifolia potencializou o efeito de imipramina, desipramina e bupropiona no TNF. Em ambas as condições de armazenamento do extrato, observaram-se conversão molecular de valepotriatos diênicos em valtrato. Houve formação de produtos de degradação somente quando o extrato foi armazenado em metanol. / Species of the genus Valeriana are traditionally used to treat sleep disorders and anxiety. Valepotriates represent an important group of metabolites that contribute to the pharmacological properties of the genus. Studies have demonstrated the antidepressant-like activity of Valeriana species, like V. glechomifolia, a south Brazil native species, representing a new approach to the therapeutic use of the genus. Objectives: To further investigate the antidepressant-like activity of a V. glechomifolia supercritical carbon dioxide (SCCO2) extract as well as to evaluate the influence of time and storage conditions on diene valepotriates content of this extract. Material and Methods: Aerial and subterranean parts of V. glechomifolia were submitted to SCCO2 and the extract was stored (at -20 ºC) dry or in methanol. Diene valepotriates concentrations were determined through 8 months by high efficiency liquid chromatography. The antidepressant-like activity was evaluated in mice forced swimming test (FST) or tail suspension test (TST). To investigate the involvement of the monoaminergic system in this effect, different groups of mice were pre-treated with monoamine receptors antagonists or an inhibitor of serotonin synthesis. The interaction of the extract with antidepressants was evaluated in the FST by mice co-administration of sub-effective doses. Results and Conclusions: V. glechomifolia was active in the FST and TST, confirming its antidepressant-like effect, which was impaired by adrenergic (α2) and dopaminergic D1 and D2 antagonists, representing a distinct dual action. V. glechomifolia potentiated the antidepressant-like effect of imipramine, desipramine and bupropione in the FST. In both conditions of extract storage, a molecular interconvertion of diene valepotriates into valtrate was observed. Degradation products formation occurred only when the extract was stored in methanol.

Um estudo prévio de nosso grupo de pesquisa demonstrou que uma fração eriquecida em valepotriatos obtida a partir de partes aéreas e subterrâneas de V. glechomifolia submetida à extração com CO2 supercrítico (VAL) possui efeito antidepressivo e prevenção do comportamento de doente (sickness behavior) induzido por LPS. Além disso, alguns estudos revelaram propriedades antiinflamatórias de V.wallichii e de V.amurensis. Estes dados da literatura sugerem que os valepotriatos podem ser utilizados no desenvolvimento de novos farmácos. Entretanto, dados sobre toxicidade, segurança e atividade anti-inflamatória de valepotriatos ainda são escassos. Considerando isso, o objetivo deste estudo foi investigar a atividade anti-inflamatória periférica e a toxicidade oral aguda e de doses repetidas de VAL. A atividade anti-inflamatória foi avaliada por meio do teste de formalina em camundongos CF1 e o ensaio de migração de leucócitos em ratos Wistar. Além disso, os estudos de toxicidade seguiram as normativas 423 e 407 da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OECD). Diferentes grupos de camundongos foram tratados com VAL (1, 10 e 30 mg/kg), diclofenaco 50 mg/kg (controle positivo) ou saline (controle negativo) 1 h antes da injeção de formalina. No ensaio de quimiotaxia, os leucócitos foram tratados com concentrações de 0,1-1,0 μg/mL de VAL, indometacina ou diclofenaco (1 μg/mL). No estudo de toxicidade aguda, três camundongos CF1 machos foram tratados com uma dose única de VAL (2000 mg/kg, v.o.) e observados durante 14 dias. Já para o estudo de toxicidade de doses repetidas, diferentes grupos de animais (n = 10) receberam doses únicas diárias de VAL (30, 150 e 300 mg/kg, v.o.) ou veículo durante 28 dias. No teste de formalina, VAL inibiu o comportamento do tipo nociceptivo na segunda fase do teste de forma dose-dependente. O efeito da dose mais elevada de VAL foi comparável com o diclofenaco na dose de 50 mg/kg (v.o.). VAL (0,1-1 μg/mL) também inibiu a migração de leucócitos induzida por LPS (65 μg/mL) de modo dependente da concentração. Este efeito foi comparável ao efeito de indometacina (0,1 - 1 μg/mL) e superior ao efeito do diclofenaco (1 μg/mL). No estudo de toxicidade aguda apenas uma morte foi detectada, o que classifica VAL como segura (categoria 5), de acordo com a OECD-normativa 423. O estudo toxicidade de doses repetidas demonstrou que VAL na dose de 300 mg/kg retardou o ganho de peso e reduziu o consumo de ração dos animais deste grupo na primeira semana de tratamento, provavelmente devido aos efeitos sedativos da mesma. As outras doses não alteraram o ganho de peso e ingesta de ração. Nenhuma das doses de VAL alterou qualquer parâmetro comportamental, urinário, bioquímico, hematológico, anatômico ou histológico. Em conclusão, estes resultados demonstram pela primeira vez que valepotriatos, uma classe especial de terpenos que ocorrem apenas no gênero Valeriana, apresentam atividade anti-inflamatória periférica e são seguros em doses pré-clínicas eficazes, por via oral. / A previous study by our research group demonstrated that an enriched fraction obtained from the aerial and subterranean parts of V. glechomifolia submitted to supercritical CO2 extraction (VAL) shows antidepressant-like effect and prevented LPS-induced sickness behavior. Also, some studies revealed anti-inflammatory properties of V.wallichii and V.amurensis. Altogether, these findings suggest that the valepotriates scaffold might be useful to develop new antidepressant and antiinflammatory drugs. However, data about the toxicity, safety and anti-inflammatory activity of valepotriates from V. gelchomifolia are still scarce. Considering this, the aim of this study was to investigate the peripheral anti-inflammatory activity and the oral acute and repeated toxicity of VAL. The anti-inflammatory activity was assessed by using the formalin test in CF1 mice and Wistar rat’s leukocytes migration assay. Besides, the toxicity studies followed the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) toxicity studies guidelines 423 and 407. Different groups of mice were treated with VAL (1, 10 and 30 mg/kg), diclofenac 50 mg/kg (positive control) or saline (negative control) 1 h before the formalin injection. In the chemotaxis assay, the leukocytes were treated with a range of 0.1-1.0 μg/mL of VAL, indomethacin or diclofenac (1 μg/mL). In the acute toxicity, three CF1 mice were treated with a single dose of VAL (2000 mg/kg, p.o.) and observed for 14 days. To perform the repeated toxicity study, separated group of animals (n=10) received single daily doses of VAL (30, 150 and 300 mg/kg, p.o.) or vehicle during 28 days. In the formalin test, VAL inhibited the nociceptive behavior in the late phase in a dose dependent manner at 30mg/kg dose. The effect of the VAL highest dose was comparable to diclofenac 50 mg /kg (p.o.). VAL (0.1 - 1 μg/mL) inhibited the leukocyte migration induced by LPS (65 μg/mL) in a concentration dependent manner. This antichemotatic effect was comparable to indomethacin (0.1 – 1μg/mL) and better than diclofenac (1 μg/mL) effect. In the acute toxicity study only one death was detected, which classify VAL as safe (category 5), according to OECD-guideline 423. The repeated dose toxicity study demonstrated that VAL 300 mg/kg delayed the weight gain and reduced the food consumption in the first week, probably due to sedative effects. The other doses had no effect on weight gain and food consumption. None of doses altered any behavioral, urinary, biochemical, hematological, anatomic or histological parameters. In conclusion, these results demonstrate for the first time that valepotriates, a special class of terpenes occurring only in Valeriana genus, present peripheral anti-inflammatory activity and are safe at effective pre-clinical doses, by oral route.