Efficacy, toxicity, and lethality of plants with potential anthelmintic activity in small ruminants in Brazil

Eficácia, toxicidade e letalidade de plantas com potencial atividade anti-helmíntica em pequenos ruminantes no Brasil

Vanessa Daniele Mottin Jurandir Ferreira da Cruz Milton Resende Teixeira Neto Gabriele Marisco Jennifer Souza Figueredo Lorena Silva Sousa About the authors

SUMMARY

The use of medicinal plants as a therapeutic method in the control of diseases has been increasing in animal production. In the case of small ruminants, the endoparasitic disease is a major concern, since they are considered the greater sanitary problem, especially when considering the phenomenon of parasite resistance to the medicines used. Therefore, the development of alternative methods of endoparasitary control in goats and sheep has become a pressing need. The use of plants to control endoparasites can reduce the use of chemical inputs, making more environmentally sustainable livestock, minimizing the occurrence of parasitic resistance to conventional medicines and contributing to the reduction of production costs. In this sense, several studies have been carried out in order to evaluate the in vitro and in vivo activity of plants with anthelmintic potential. However, despite the potentiality found in many studies, the results are sometimes contradictory or do not replicate in vivo the same efficacy obtained in the in vitro assays. Another relevant aspect is the low utilization of the lethality and toxicity tests, which are indispensable so that the knowledge can be spread and applied by the producers in their herds. Thus, this review aims to provide the results from studies carried out in Brazil with extract of plants with potential for control of parasitic disease in goats and sheep, describing the main evaluated plants species, mechanisms of action, preparation forms and tests of efficacy, toxicity, and lethality.

Keywords:
antiparasitics; biological assays; goat; medicinal plants; sheep

RESUMO

A utilização de plantas medicinais como método terapêutico no controle de enfermidades tem sido crescente na produção animal. No caso de pequenos ruminantes, as verminoses representam uma grande preocupação, visto que são consideradas o maior problema sanitário, especialmente quando se considera o fenômeno da resistência dos parasitas aos fármacos utilizados. Portanto, o desenvolvimento de métodos alternativos de controle endoparasitário em caprinos e ovinos tem se tornado uma necessidade premente. O uso de plantas para controlar as endoparasitoses pode reduzir o uso de insumos químicos, tornando a atividade pecuária mais ambientalmente sustentável, minimizando a ocorrência da resistência parasitária aos medicamentos convencionais e contribuindo para redução dos custos de produção. Nesse sentido, diversos estudos têm sido executados a fim de se avaliar a atividade in vitro e in vivo de plantas com potencial anti-helmíntico. Contudo, a despeito da potencialidade verificada em muitos estudos, os resultados são, por vezes, contraditórios ou não reproduzem in vivo a mesma eficácia obtida nos ensaios in vitro. Outro aspecto relevante é a baixa utilização dos testes de letalidade e toxicidade, indispensáveis para que o conhecimento possa ser difundido e aplicado pelos produtores rurais. Assim, essa revisão visa fornecer os resultados obtidos nos estudos realizados no Brasil com extratos de plantas com potencial para controle de verminose em caprinos e ovinos, descrevendo as principais espécies vegetais avaliadas, mecanismos de ação, formas de preparo e os testes de eficácia, toxicidade e letalidade.

Palavras-chave:
antiparasitários; ensaios biológicos; caprinos; plantas medicinais; ovinos

INTRODUCTION

Small ruminant husbandry in Brazil has increased and contributes to the maintenance of small family-managed rural properties. The most recent agricultural census conducted in 2017 counted 8,252,706 goats and 13,770,344 sheep distributed in all states, with the largest herd recorded in the northeast region (SIDRA-IBGE, 2018SIDRA-IBGE. Sistema IBGE de recuperação automática. Instituto de Brasileiro de Geografia e Estatística. Censo Agropecuário 2017 - resultados preliminares.https://sidra.ibge.gov.br/pesquisa/censo-agropecuario/censo-agropecuario-2017 (acessed 27 july 2018), 2018.
https://sidra.ibge.gov.br/pesquisa/censo...
).

The production and consumption of goat-sheep products should expand because of not only the natural growth of the population but also the organizational trend in the sector, which has great economic potential (Souza et al., 2016SOUZA, J.D.F., GUIMARÃES, V.P., MAGALHÃES, K.A., BARBOSA, C.M.P., MARTINS, E.C., HOLANDA FILHO, Z.F., MENDES, M.E.P. Ativos Ovinos e Caprinos. CNA Brasil, 2016.). However, challenges such as diseases can limit or economically harm sheep and goat husbandry (Sprenger et al., 2015SPRENGER, L.K. Atividade ovicida e larvicida do extrato etanólico de Aloe vera L. sobre Haemonchus contortus. Revista Brasileira de Parasitologia Veterinária, v.22, n.3-4, p. 152-156, 2015.).

Parasitism is a major factor limiting livestock production in general. The goat and sheep industry are affected by many parasites representing significant losses in meat, milk and wool culture (Ataide and Cansi, 2013ATAÍDE, H.S. DE; CANSI, E.R. Ocorrência das doenças parasitárias em ovinos e caprinos no Distrito Federal, Brasil, durante 2003 a 2009. Arquivos do Instituto Biológico, v.80, n.3, p.342-345, 2013.). Notwithstanding the availability of alternative methods to control and treat parasitic diseases (Molento et al., 2011MOLENTO, M.B., FORTES, F.S., PONDELEK, D.A.S., BORGES, F.A., CHAGAS, A.C.S., TORRES-ACOSTA, J.F.J., GELDHOF, P. Challenges of nematode control in ruminants: Focus on Latin America. Veterinary Parasitology, v.180, p.126-132, 2011.), allopathic drugs remain the main choice for this purpose (Melo et al., 2015MELO, V.F.P., PINHEIRO, R.S.B., HOMEM JUNIOR, A.C., AMÉRICO, J.H.P., SANTOS, V.C., ROSESTOLATO, L.L.R. Manejo de anti-helmínticos no controle de infecções gastrintestinais em cabras. Revista Brasileira de Saúde e Produção Animal, v.16, n.4, p.916-924, 2015.; Costa et al., 2017COSTA, P.T., COSTA, R.T., MENDONÇA, G., VAZ, R.Z. Eficácia anti-helmíntica comparativa do nitroxinil, levamisol, closantel, moxidectina e fenbendazole no controle parasitário em ovinos. Boletim de Indústria Animal, v.74, n.1, p.72-78, 2017.).

World trade in animal health drugs reached US $30 billion in 2016 (Statista, 2018STATISTA. The Statistics Portal. Global animal health market size from 2002 to 2016 (in billion U.S. dollars).https://www.statista.com/statistics/886124/e-cigarette-t-vapor-market-global-size/ (acessed 08 june 2018), 2018.
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), with an upward projection of expenditures estimated at US $54 billion/year by 2027 (FMI, 2017FMI - FUTURE MARKETING INSIGHT. Animal Healthcare Market - Rising Trend of Pet Adoption to Drive Market Growth. Global Industry Analysis 2012 - 2016 and Opportunity Assessment 2017 - 2027. 2017.). In Brazil, the industry net billing in this sector in 2017 was approximately US $1,4 billion, of which 27,2% was related to trade in antiparasitic products (SINDAN, 2018SINDAN. Sindicato nacional da indústria de produtos para saúde animal.http://www.sindan.org.br/sd/base.aspx?controle=8 (accessed 15 june 2018), 2018.
http://www.sindan.org.br/sd/base.aspx?co...
).

The indiscriminate use of antiparasitic drugs is associated with the high resistance currently observed in parasites, which can cause great economic losses as it reduces animal productivity and increases costs following non-effective treatments (Molento et al., 2013MOLENTO, M.B., VERÍSSIMO, C.J., AMARANTE, A.T., VAN WYK, J.A., CHAGAS, A.C.S., DE ARAÚJO, J.V., BORGES, F.A. Alternativas para controle de nematoides gastrintestinais de pequenos ruminantes. Arquivos do Instituto Biológico, v.80, n.2, p.253-263, 2013.).

Studies of plants with antiparasitic medicinal potential have been seeking to reduce treatment costs and environmental contamination (Eguale et al., 2007EGUALE, T., TILAHUN, G., DEBELLA, A., FELEKE, A., MAKONNEN, E. In vitro and in vivo anthelmintic activity of crude extratos of Coriandrum sativum against Haemonchus contorturs. Journal of Ethnopharmacology, v.110, n.3, p.428-433, 2007.). Assays using plant extracts have shown satisfactory results in reducing endoparasitism (Rodrigues et al., 2007RODRIGUES, A.B., ATHAYDE, A.C.R., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W., FARIA, E.B. Sensibilidade dos nematóides gastrintestinais de caprinos a anti-helmínticos na mesorregião do Sertão Paraibano. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.27, n.4, p.162-166, 2007.; Peneluc et al., 2009PENELUC, T., DOMINGUES, L.F., ALMEIDA, G.N., AYRES, M.C.C., MOREIRA, E.L.T., CRUZ, A.C.F., BITTENCOURT, T.C.B.S.C., ALMEIDA, M.A.O., BATATINHA, M.J.M. Atividade anti-helmíntica do extrato aquoso das folhas de Zanthoxylum rhoifolium Lam. (Rutaceae). Revista Brasileira Parasitologia Veterinária, v.18, p.43-48, 2009., Silva et al., 2010SILVA, C.F., ATHAYDE, A.C.R., SILVA, W.W., RODRIGUES, O.G., VILELA, V.L.R., MARINHO, P.V.T. Avaliação da eficácia de taboa (Typha domingensis Pers.) e batata-de-purga [Operculina hamiltonii (G. Don) D.F. Austin & Staples] in natura sobre nematóides gastrintestinais de caprinos, naturalmente infectados, em clima semi-árido. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v.12, n.4, p.466-471, 2010.). Phytochemical studies, which involve isolation of plant extract constituents with anthelmintic potential (Cordeiro et al., 2010CORDEIRO, L.N., ATHAYDE, A.C.R., VILELA, V.L.R., COSTA, J.G.M., SILVA, W.A., ARAUJO, M.M., RODRIGUES, O.G. Efeito in vitro do extrato etanólico das folhas do melão-de-São-Caetano (Momordica charantia L.) sobre ovos e larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v.12, n.4, p.421-426, 2010.), are a valuable initial step in determining the in vitro efficacy and toxicity followed by in vivo evaluations (Andrade et al., 2014ANDRADE, F.D., RIBEIRO, A.R.C., MEDEIROS, M.C., FONSECA, A.C.R.A., FERREIRA, A.F., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W. Ação anti-helmíntica do extrato hidroalcoólico da raiz da Tarenaya spinosa (Jacq.) Raf. no controle de Haemonchus contortus em ovinos. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.34, n.10, p.942-946, 2014.). This review aims to provide the results from studies carried out in Brazil with extract of plants with potential for control of parasitic disease in goats and sheep, describing the main evaluated plants, mechanisms of action, preparation forms and tests of efficacy, toxicity, and lethality.

METHODOLOGY

For the accomplishment of this review, scientific articles related to plants with anthelmintic potential in goats and sheep were searched in six scientific portals: Google Academic, Capes Periodicals, Lilacs, Scielo, Pubmed and Science Direct journals. The following keywords were used: extracts, plants, antihelmintics, anti-parasites, goats, sheep, Brazil. Publications were searched in Portuguese, English, and Spanish from 2000 to 2018. Articles with biological assays (in vivo and / or in vitro) were considered; duplication articles, undergraduate studies, theses, dissertations, reviews, and works presented in events were used as exclusion criteria. From these criteria, 48 articles were selected to form the basis of this review.

MAIN PLANTS EVALUATED FOR ANTHELMINTIC EFFECT IN SMALL RUMINANTS AND MECHANISM OF ACTION OF THEIR ACTIVE FRACTIONS

Many plant species have been studied to verify their anthelmintic effects in Brazil. Among the 50 plants listed in this study (Figure 1), Operculina halmiltonii is the most widely studied species (8.6%), followed by Mormodica charantia, Musa sp., Azadirachta indica, Agave sisalana, and Allium sativum. These plants are also found in other countries (Zhang et al., 1996ZHANG, Y.B., GUO, P.J., BAI, Z.Q. Tibetan Medicines in China. Shanghai Science & Technology Press, Shanghai. 1996., Hammel, 2010HAMMEL, B. E. Convolvulaceae. En: Manual de Plantas de Costa Rica. HAMMEL, B.E., GRAYUM, M.H., HERRERA, C., ZAMORA, N. Monographs in Systematic Botany from the Missouri Botanical Garden, v.119, p.72-126, 2010., Davidse et al., 2012DAVIDSE, G., SÁNCHEZ, M.S., KNAPP, S., CABRERA, F.C. Rubiaceae a Verbenaceae. 4 (2). In. Davidse, G., Sánchez, M.S., Knapp, S.D., Cabrera, F.C. Flora. Mesoamericana. Missouri Botanical Garden, St. Louis. 2012., Karuppiah and Mustaffa, 2013KARUPPIAH, P., MUSTAFFA, M. Antibacterial and antioxidant activities of Musa sp. leaf extracts against multidrug resistant clinical pathogens causing nosocomial infection. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, v.3, n.9, p.737-742, 2013., Wang et al., 2014WANG, Y., LI, X., SUN, H., YI, K., ZHENG, J., ZHANG, J., HAO, Z. Biotransformation os steroidal saponins in sisal (Agave sisalana Perrine) To tigogenin by a newly isolated strain from a karst area of Guilin, China. Biotechnology & Biotechnological Equipment, v.28, n.6, p.1024-1033, 2014.), and many of them have been the subject of research in this field (Fang et al., 2007FANG, Q.M., ZHANG, H., CAO, Y., WANG, C. Anti-inflammatory and free radical scavenging activities of ethanol extracts of three seeds used as “Bolengguazi”. Journal of Ethnopharmacology, v.114, p.61-65, 2007., Karuppiah and Mustaffa, 2013KARUPPIAH, P., MUSTAFFA, M. Antibacterial and antioxidant activities of Musa sp. leaf extracts against multidrug resistant clinical pathogens causing nosocomial infection. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, v.3, n.9, p.737-742, 2013., Wang et al., 2014WANG, Y., LI, X., SUN, H., YI, K., ZHENG, J., ZHANG, J., HAO, Z. Biotransformation os steroidal saponins in sisal (Agave sisalana Perrine) To tigogenin by a newly isolated strain from a karst area of Guilin, China. Biotechnology & Biotechnological Equipment, v.28, n.6, p.1024-1033, 2014.).

Figure 1
Number of studies of plants with anthelmintic activity in goats and sheep carried out in Brazil, from 2000 to 2018

Operculina halmiltonii, commonly found in the North and Northeast regions of Brazil (Braga, 1960BRAGA, R. Plantas do Nordeste, especialmente do Ceará. Imprensa Oficial, Fortaleza. 1960.), has shown mixed results in antiparasitic efficacy tests (Almeida et al., 2007ALMEIDA, W.V.F., SILVA, M.L.C.R., FARIAS, E.B., ATHAYDE, A.C.R., SILVA, W.W. Avaliação de plantas medicinais em caprinos da região do semi-árido paraibano naturalmente infectados por nematóides gastrintestinais. Revista Caatinga, v.20, n.3, p.1-7, 2007.; Rodrigues et al., 2007RODRIGUES, A.B., ATHAYDE, A.C.R., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W., FARIA, E.B. Sensibilidade dos nematóides gastrintestinais de caprinos a anti-helmínticos na mesorregião do Sertão Paraibano. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.27, n.4, p.162-166, 2007.; Gomes et al., 2010GOMES, R.V.R.S., ARAÚJO, M.M., GOMES, E.N., VILELA, V.L.R., ATHAYDE, A.C.R. Ação antiparasitária in vitro dos extratos etanólicos de Operculina hamiltonii (batata de purga) e Momordica charantia (melão de São Caetano) sobre ovos e larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos do semiárido paraibano. Acta Veterinária Brasílica, v.4, n.2, p.92-99, 2010.; Silva et al., 2010SILVA, C.F., ATHAYDE, A.C.R., SILVA, W.W., RODRIGUES, O.G., VILELA, V.L.R., MARINHO, P.V.T. Avaliação da eficácia de taboa (Typha domingensis Pers.) e batata-de-purga [Operculina hamiltonii (G. Don) D.F. Austin & Staples] in natura sobre nematóides gastrintestinais de caprinos, naturalmente infectados, em clima semi-árido. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v.12, n.4, p.466-471, 2010.; Araújo et al., 2011ARAÚJO, M.M., VILELA, V.L.R., SILVA, W.A., SOUSA, R.V.R., FEITOSA, T.F., ATHAYDE, A.C.R. Eficácia anti-helmíntica in vitro do extrato etanólico de Operculina hamiltonii (G. Don) D.F. Austin & Staples (1983) - batata de purga. Ars Veterinária, v.27, n.3, p.192-196, 2011.; Brito-Júnior et al., 2011BRITO-JUNIOR, L., SILVA, M.L.C.R., LIMA, F.H., ATHAYDE, A.C.R., SILVA, W.W., RODRIGUES, O.G. Estudo comparativo da ação antihelmíntica da batata de purga (Operculina hamiltonii) e do melão de São Caetano (Mormodica charantia) em caprinos (Capra hircus) naturalmente infectados. Ciência e Agrotecnologia, v.35, n.4, p.797-802, 2011.). The anthelmintic activity of this plant is attributed to the presence of condensed tannins in its composition (Silva et al., 2010SILVA, C.F., ATHAYDE, A.C.R., SILVA, W.W., RODRIGUES, O.G., VILELA, V.L.R., MARINHO, P.V.T. Avaliação da eficácia de taboa (Typha domingensis Pers.) e batata-de-purga [Operculina hamiltonii (G. Don) D.F. Austin & Staples] in natura sobre nematóides gastrintestinais de caprinos, naturalmente infectados, em clima semi-árido. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v.12, n.4, p.466-471, 2010., Nogueira et al., 2012NOGUEIRA, F.A., FONSECA, L.D., SILVA, R.B., FERREIRA, A.V.P., NERY, P.S., GERASEEV, L.C., DUARTE, E.R. In vitro and in vivo efficacy of aqueous extract of Caryocar brasiliense Camb. to control gastrointestinal nematodes in sheep Parasitology Research, v.111, p. 325-330, 2012.), which may act by expelling parasites or reducing female fecundity (Shalders et al., 2014SHALDERS, E., FREITAS ZANINI, S.F., SOUSA, D.R., BARIONI, G., CLIPES, R.C., AVELAR, B.R., SUHET, J.M.M. Percentual de suplementação de fonte tanífera na ração concentrada de caprinos jovens sobre o desempenho e carga parasitária. Ciência Rural, v.44, n.6, p. 1100-1105, 2014).

Condensed tannins promote adherence between the extract and larvae, preventing its motility and feeding, resulting in energetic stress and death of the parasite (Gomes et al., 2010GOMES, R.V.R.S., ARAÚJO, M.M., GOMES, E.N., VILELA, V.L.R., ATHAYDE, A.C.R. Ação antiparasitária in vitro dos extratos etanólicos de Operculina hamiltonii (batata de purga) e Momordica charantia (melão de São Caetano) sobre ovos e larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos do semiárido paraibano. Acta Veterinária Brasílica, v.4, n.2, p.92-99, 2010.). The interaction with the proteins of the cuticle, oral cavity, esophagus, cloaca, and vulva of the nematodes are described as tannins direct actions. While reducing the amount of digested protein in the rumen and increasing its availability in the small intestine, favoring the host's antiparasitic immune response, are described as indirect actions of these metabolites (Hoste et al., 2006HOSTE, H., JACKSON, F., ATHANASIADOU, S., THAMSBORG, S.M., HOSKIN, S.O. The effects of tannin-rich plants on parasitic nematodes in ruminants. Trends Parasitology. v.22, p.256-261, 2006.). The use of a tannin inhibitor, such as polyvinylpyrrolidone, together with plant extracts with known anthelmintic action, was able to reduce the activity of the product, thus demonstrating the real anthelmintic effect attributed to the tannins (Oliveira et al., 2011OLIVEIRA, L.M.B., BEVILAQUA, C.M.L., MACEDO, I.T.F., MORAIS, S.M., MACHADO, L.K.A., CAMPELLO, C.A., MESQUITA, M.A. Effects of Myracrodruon urundeuva extracts on egg hatching and larval exsheathment of Haemonchus contortus. Parasitology Research, v.109, p.893-898, 2011.).

The antihelminthic effect of Mormodica charantia has been evaluated previously in caprine species (Almeida et al., 2007ALMEIDA, W.V.F., SILVA, M.L.C.R., FARIAS, E.B., ATHAYDE, A.C.R., SILVA, W.W. Avaliação de plantas medicinais em caprinos da região do semi-árido paraibano naturalmente infectados por nematóides gastrintestinais. Revista Caatinga, v.20, n.3, p.1-7, 2007.; Cordeiro et al., 2010CORDEIRO, L.N., ATHAYDE, A.C.R., VILELA, V.L.R., COSTA, J.G.M., SILVA, W.A., ARAUJO, M.M., RODRIGUES, O.G. Efeito in vitro do extrato etanólico das folhas do melão-de-São-Caetano (Momordica charantia L.) sobre ovos e larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v.12, n.4, p.421-426, 2010.; Gomes et al., 2010GOMES, R.V.R.S., ARAÚJO, M.M., GOMES, E.N., VILELA, V.L.R., ATHAYDE, A.C.R. Ação antiparasitária in vitro dos extratos etanólicos de Operculina hamiltonii (batata de purga) e Momordica charantia (melão de São Caetano) sobre ovos e larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos do semiárido paraibano. Acta Veterinária Brasílica, v.4, n.2, p.92-99, 2010.; Brito-Junior et al., 2011BRITO-JUNIOR, L., SILVA, M.L.C.R., LIMA, F.H., ATHAYDE, A.C.R., SILVA, W.W., RODRIGUES, O.G. Estudo comparativo da ação antihelmíntica da batata de purga (Operculina hamiltonii) e do melão de São Caetano (Mormodica charantia) em caprinos (Capra hircus) naturalmente infectados. Ciência e Agrotecnologia, v.35, n.4, p.797-802, 2011.) and showed contrasting results. These differences may be due to the plants used in the studies presenting active ingredient in different concentrations since they came from regions with different edaphoclimatic conditions (Furtado et al., 2013FURTADO, F.N., SILVA, V.A.R., PEREIRA, J.R., AKISUE, G.A., COÊLHO, F.A.S., COÊLHO, M.D.G. Avaliação in vitro do potencial acaricida do óleo essencial de Tagetes minuta frente a Riphicephalus (Boophilus) microplus (Canestrini, 1887). Revista Biociências, v.19, n.1, p.104-110, 2013.). The triterpene glycosides and mormodicins I and II are main secondary metabolites responsible for nematicidal action (Beloin et al., 2005BELOIN, N.; GBEASSOR, M.; AKPAGANA, K.; HUDSON, J.; SOUSSA, K.; KOUMAGLO, K.; ARNASON, J. T. Ethonomedicinal uses of Mormodica charantia (Curcubitaceae) in Togo and relation to its phytochemistry and biological activity. Journal of Ethnopharmacology, v.29, p.49-55, 2005.), although tannins are abundant in this plant extract (Gomes et al., 2010GOMES, R.V.R.S., ARAÚJO, M.M., GOMES, E.N., VILELA, V.L.R., ATHAYDE, A.C.R. Ação antiparasitária in vitro dos extratos etanólicos de Operculina hamiltonii (batata de purga) e Momordica charantia (melão de São Caetano) sobre ovos e larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos do semiárido paraibano. Acta Veterinária Brasílica, v.4, n.2, p.92-99, 2010.). The interaction of several chemical groups on different compounds may enable activity toward multiple molecular targets at different stages of parasite development (Marie- Magdeleine et al., 2009).

Musa sp. has been the subject of several studies showing contrasting results (Oliveira et al., 2010OLIVEIRA, L.N., DUARTE, E.R., NOGUEIRA, F.A., SILVA, R.B., FILHO, D.E.F., GERASEEV, L.C. Eficácia de resíduos da bananicultura sobre a inibição do desenvolvimento larval em Haemonchus spp. provenientes de ovinos. Ciência Rural, v.40, n.2, p.488-490, 2010.; Parra et al., 2011PARRA, C.L.C., OLIVO, C.J., FLORES, F.S., AGNOLIN, C.A., PIRES, C.C., BOLZAN, A.M.S. Alteração da carga de endoparasitas em ovinos submetidos a diferentes níveis de folha de bananeira na alimentação. Revista Brasileira de Agroecologia, v.6, n.2, p.111-116, 2011.; Silva et al., 2013SILVA, A.B., CÉSAR, V.S., SANTOS, A.C.G., GUERRA, R.M.S.N.C. Avaliação do efeito dos extratos de Cecropiahololeuca (embaúba) e Musa sp. variedade FHIA 18 (bananeira) sobre culturas de larvas de nematódeos gastrintestinais de caprinos. Enciclopédia Biosfera, v.9, n.16, p.411-422, 2013.; Gregory et al., 2015GREGORY, L., YOSHIHARA, E., RIBEIRO, B.L.M., SILVA, L.K.F., MARQUES, E.C., MEIRA JÚNIOR, E.B.S., ROSSI, R.S., SAMPAIO, P.H., LOUVANDINI, H., HASEGAWA, M.Y. Dried, ground banana plant leaves (Musa spp.) for the control of Haemonchus contortus and Trichostrongylus colubriformis infections in sheep. Parasitolology Research, v.114, p. 4545-4551, 2015.). These differences may be because different parts of the plant were used and/or the soil and climate conditions differed during the sampling period (Furtado et al., 2013FURTADO, F.N., SILVA, V.A.R., PEREIRA, J.R., AKISUE, G.A., COÊLHO, F.A.S., COÊLHO, M.D.G. Avaliação in vitro do potencial acaricida do óleo essencial de Tagetes minuta frente a Riphicephalus (Boophilus) microplus (Canestrini, 1887). Revista Biociências, v.19, n.1, p.104-110, 2013.). Phytochemical analyses showed that the banana pseudoculm contains polyphenolic compounds, including tannins (Lans et al., 2000LANS, C., HARPER, T., GEORGES, K., BRIDGEWATER, E. Medicinal plants used for dogs in Trinidad and Tobago. Preventive Veterinary Medicine, v.45, p.201-220, 2000.), which were previously described as anthelmintic agents (Gomes et al., 2010GOMES, R.V.R.S., ARAÚJO, M.M., GOMES, E.N., VILELA, V.L.R., ATHAYDE, A.C.R. Ação antiparasitária in vitro dos extratos etanólicos de Operculina hamiltonii (batata de purga) e Momordica charantia (melão de São Caetano) sobre ovos e larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos do semiárido paraibano. Acta Veterinária Brasílica, v.4, n.2, p.92-99, 2010.; Shalders et al., 2014SHALDERS, E., FREITAS ZANINI, S.F., SOUSA, D.R., BARIONI, G., CLIPES, R.C., AVELAR, B.R., SUHET, J.M.M. Percentual de suplementação de fonte tanífera na ração concentrada de caprinos jovens sobre o desempenho e carga parasitária. Ciência Rural, v.44, n.6, p. 1100-1105, 2014).

Azadirachta indica, which is native to the arid regions of India (Saxena, 1983SAXENA, R.C. Naturally ocurrig pesticides and their potential. In: L. W. SHEMILT (ed.). Chemistry and World Food Supplies: The New Frontiers. Pergamon Press, Oxford. 1983), is another plant that has presented contradictory results regarding its anthelmintic action (Igarashi et al., 2013IGARASHI, M., CARVALHO, D.M.G., BUCCI, F.C., MIRANDA, Y., RODRIGUES, Z.M., ALMEIDA, M.C.F., PIONA, M.N.M. Efeito do nem (Azadirachta indica) no controle de nematódeos gastrintestinais em ovinos suplementados a pasto no período seco. Semina: Ciências Agrárias, v.34, n.1, p.201-310, 2013.; Salas et al.; 2013SALAS, R.Z., AGUDE, C.G., CARDONA, L.N.M., TAMAYO, I.Y.U., ECHEVERRY, D.P., MARINS, P.A. Actividad antihelmintica in vitro de extractos oleosos de Azadirachta indica y extractos acuosos de Nicotiana tabacum sobre nematodos gastrointestinales de cabras. Revista de Medicina Veterinária, v.26, n.25-36, 2013., Soares Filho et al., 2015SOARES FILHO, C.V., ROSA, P.R.B., COSTA, R.L.D., SPADA, J.C.P. Óleo de Neem (Azadirachta indica) nos parâmetros parasitológicos, hematológicos e bioquímicos de ovinos naturalmente infectados por nematoides gastrintestinais. Revista Brasileira de Saúde e Produção Animal, v.16, n.2, p.408-419, 2015.). This is likely attributed to the different concentrations of azadirachtin in the analyzed extracts. Azadirachtin, responsible for the anthelmintic effect of A. indica, is highly sensitive to ultraviolet radiation and acidic and alkaline media, which allow its rapid biodegradation (Neves et al., 2003NEVES, B.P.; OLIVEIRA, I.P.; NOGUEIRA, J.C.M. Cultivar e utilização do nim indiano. Embrapa Arroz Feijão, Goiás (Circular Técnica, 62), 2003.). Different parts of the plants can also be a source of variation, since its present varying levels of fatty acids and metabolites associated with a nematicidal action (Salas et al., 2013SALAS, R.Z., AGUDE, C.G., CARDONA, L.N.M., TAMAYO, I.Y.U., ECHEVERRY, D.P., MARINS, P.A. Actividad antihelmintica in vitro de extractos oleosos de Azadirachta indica y extractos acuosos de Nicotiana tabacum sobre nematodos gastrointestinales de cabras. Revista de Medicina Veterinária, v.26, n.25-36, 2013.). The substances contained in A. indica affect parasite feeding, growth, longevity, and fertility - interfering with copulation behavior, oviposition, and egg viability (El-Shafie and Basedow, 2003EL SHAFIE, H. A. F.; BASEDOW, T. The efficacy of different neem preparations for the control of insects damaging potatoes and eggplants in the Sudan. Crop Protection, v.22, n.8, p.1015-1021, 2003.; Hasan and Ansari, 2011HASAN, F.; ANSARI, M.S. Toxic effects of neem-based insecticides on Pieris brassicae (Linn.). Crop Prot, v. 30, n.4, p. 502-507, 2011.).

The antihelminthic effect of Agave sisalana was studied in goats (Domingues et al., 2010DOMINGUES, L.F., BOTURA, M.B., CRUZ, A.C.F.G., YUKI, C.C., SILVA, G.D., COSTA, M.S., MURPHY, G., MOREIRA, E.L.T., MENESES, I.D.S., ALMEIDA, M.G.A.R., BRANCO, A., ALMEIDA, M.A.O., BATATINHA, M.J.M. Evaluation of anthelmintic activity of liquid waste of Agave sisalana (sisal) in goats. Revista Brasileira de Parasitolologia Veterinária, v.19, n.4, p.270-272, 2010.; Botura et al., 2011BOTURA, M.B., SILVA, G.D., LIMA, H.G., OLIVEIRA, J.V.A., SOUZA, T.S., SANTOS, J.D.G., BRANCO, A., MOREIRA, E.L.T., ALMEIDA, M.A.O., BATATINHA, M.J.M. In vivo anthelmintic activity of an aqueous extract from sisal waste (Agave sisalana Perr.) against gastrointestinal nematodes in goats. Veterinary Parasitology, v.177, p. 104-111, 2011.; Silveira et al., 2012SILVEIRA, R.X., CHAGAS, A.M.C.S., BOTURA, M.B., BATATINHA, M.J.M., KATIKI, L.M., CARVALHO, C.O., BEVILAQUA, C.M.L., BRANCO, A., MACHADO, E.A.A., BORGES, S.L., ALMEIDA, M.A.O. Actionof sisal (Agave sisalana, Perrine) extract in the in vitro development of sheep and goat gastrointestinal nematodes. Experimental Parasitology, v.131, p.162-168, 2012.) and sheep (Silveira et al., 2012SILVEIRA, R.X., CHAGAS, A.M.C.S., BOTURA, M.B., BATATINHA, M.J.M., KATIKI, L.M., CARVALHO, C.O., BEVILAQUA, C.M.L., BRANCO, A., MACHADO, E.A.A., BORGES, S.L., ALMEIDA, M.A.O. Actionof sisal (Agave sisalana, Perrine) extract in the in vitro development of sheep and goat gastrointestinal nematodes. Experimental Parasitology, v.131, p.162-168, 2012.) but these studies showed discordant results. Agave sisalana contains saponins as secondary metabolites (Francis et al., 2002FRANCIS, G., KEREM, Z., MAKKAR, H.P.S., BECKER, K. The biological action of saponins in animal systems: a review. British Journal of Nutrition, v.88, p.587-605, 2002.). Saponins exhibit surfactant activity and form a stable foam when shaken with water, a phenomenon that can affect eukaryotic organisms, which contain steroids in their membranes (Osbourn, 1996OSBOURN, A.E. Preformed antimicrobial compounds and plant defense against fungal attack. Plant Cell, v.8, n.10, p.1821-1831, 1996.). Agave sisalana is very socioeconomically important for fiber-producing municipalities in the Brazilian semi-arid region (Santos, 2006SANTOS, D'A.J. 2006. Produção e consumo. In: ANDRADE, W. (org.). O sisal no Brasil. SINDIFIBRAS, Salvador. Apex, Brasília.).

Allium sativum is a plant contains allicin which has anthelmintic effects. However, allicin is very unstable (Santos et al., 2011SANTOS, F.C.C., VOGEL, F.S.F., MONTEIRO, S.G. Efeito do suco de alho (Allium sativum L.) sobre endoparasitas gastrintestinais de ovinos. Revista Brasileira de Agroecologia, v.6, n.3, p.176-181, 2011.); this may explain the contradictory results obtained in previous studies (Almeida et al., 2004ALMEIDA, M.A.O., SIMAS, M.M.S., BOTURA, M.B., BITIENCOURT, T.C.B.S.C., SILVA, A., BATATINHA, M.J.M. Avaliação in vitro dos efeitos do extrato alcoólico e do suco de alho (Allium sativum L.) sobre nematódeos gastrintestinais de caprinos. Ciência Veterinária nos Trópicos, v. 1, n.1, p.36-43, 2004.; Santos et al., 2011SANTOS, F.C.C., VOGEL, F.S.F., MONTEIRO, S.G. Efeito do suco de alho (Allium sativum L.) sobre endoparasitas gastrintestinais de ovinos. Revista Brasileira de Agroecologia, v.6, n.3, p.176-181, 2011., Holsbach et al., 2013HOLSBACK, L., PORTO, P.P., MÁRQUEZ, E.S., PORTO, P.E. Fitobioterapia no controle de nematódeos gastrointestinais de ovinos. Semina: Ciências Agrárias, v. 34, n. 2, p. 3841-3850, 2013.). Allicin acts on the integument of the parasite causing edema and ulcerations, which, consequently, promote greater exposure of the antigens, rendering it more vulnerable to the host's immune system (Lima et al., 2011LIMA, C.M.B.L., FREITAS, F.I.S., MORAIS, L.C.S.L., CAVALCANTI, M.G.S., SILVA, L.F., PADILHA, R.J.R., BARBOSA, C.G.S., SANTOS, F.A.B., ALVES, L.C., DINIZ, M.F.F.M. Ultrastructural study on the morphological changes to male worms of Schistosoma mansoni after in vitro exposure to allicin. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical, v.44, n.3, p.327-330, 2011.).

Melia azedarach showed satisfactory endoparasite control results when extracts (ethanolic) were prepared from seeds and leaves (Maciel et al., 2006MACIEL, M.V., MORAIS, S.M., BEVILAQUA, C.M.L., CAMURÇA VASCONCELOS, A.L.F., COSTA, C.T.C., CASTRO, C.M.S. Ovicidal and larvicidal activity of Melia azedarach extracts on Haemonchus contortus. Veterinary Parasitology, v.140, p.98-104, 2006.), in contrast to extracts prepared with the fruit in natura (Falbo et al., 2008FALBO, M.K., SANDINI, I.E., ISHIY, H.M., FÁVARO, J.L., SANTOS, C.E., BASTOS, S., RODIGHERI, D., GUZZO, D. Atividade anti-helmíntica do fruto da Melia azedarach em cordeiros naturalmente infectados com nematódeos gastrintestinais. Semina: Ciências Agrárias, v.29, n.4, p.881-886, 2008.). The phytochemical profile of the leaves and seeds indicated the presence of condensed tannins, triterpenoids, steroids, and alkaloids, which are associated with anthelmintic actions. Notably, the seed extract had a greater effect on egg hatchability, whereas the leaf extract was more effective in inhibiting larval development, suggesting that the leaves and seeds contain compounds with different chemical structures (Maciel et al. al., 2006MACIEL, M.V., MORAIS, S.M., BEVILAQUA, C.M.L., CAMURÇA VASCONCELOS, A.L.F., COSTA, C.T.C., CASTRO, C.M.S. Ovicidal and larvicidal activity of Melia azedarach extracts on Haemonchus contortus. Veterinary Parasitology, v.140, p.98-104, 2006.).

Artemisia annua has shown contradictory efficacy in recent research using leaf extract in sheep (Cala et al., 2014CALA, A.C., FERREIRA, J.F.S., CHAGAS, A.C.S., GONZALEZ, J.M., RODRIGUES, R.A.F., FOGLIO, M.A., OLIVEIRA, M.C.S., SOUSA, I.M.O., MAGALHÃES, P.M. JÚNIOR, W.B. Anthelmintic activity of Artemisia annua L. extracts in vitro and the effect of anaqueous extract and artemisinin in sheep naturally infected with gastrointestinal nematodes. Parasitology Research, v.113, n.6, p.2345-2353, 2014.; Sprenger et al., 2016SPRENGER, L.K., MAUER, J.B.B., BAGGIO, S.F.Z., MAGALHÃES, P.M., MOLENTO, M.B. Atividade ovicida e larvicida do extrato hidroalcoólico de Artemisia annua sobre Haemonchus contortus. Archives of Veterinary Science, v.21, n.4, p.57-65, 2016.). Studies to identify the metabolites responsible for the anthelmintic action revealed the presence of alkaloids, catechins, steroids, phenols, resins, tannins, and triterpenes (Sprenger et al., 2016SPRENGER, L.K., MAUER, J.B.B., BAGGIO, S.F.Z., MAGALHÃES, P.M., MOLENTO, M.B. Atividade ovicida e larvicida do extrato hidroalcoólico de Artemisia annua sobre Haemonchus contortus. Archives of Veterinary Science, v.21, n.4, p.57-65, 2016.).

PREPARATION FORMS OF PLANTS FOR USE AS ANTHELMINTICS

To evaluate anthelmintic effects, the plants have been prepared using different methods, with most (77%) studies using plant extracts. Most studies using alcoholic and hydroalcoholic extracts were conducted in vitro, while studies using aqueous extracts were performed in vitro and in vivo assays. When using the plants in natura, all studies were performed in vivo (Table 1).

Table 1
Methods of preparation, number of studies, and evaluation types of plants with anthelmintic potential in goats and sheep, from 2000 to 2018

The extraction process, which enables concentration of active principles (Coêlho et al., 2017COÊLHO, M.D.G., XAVIER, T.B., COSTA J.F., MACIEL, L.T.R., BOZO, L.S.O., COÊLHO, F.A.S., AKISUE, G. Avaliação do uso de extratos vegetais para controle da hemoncose em ovinos naturalmente infectados. Revista Ambiente e Água, v.12, n.2, p.331-339, 2017.), is divided into two stages: i) removal of the secondary metabolites from the plant using solvents and ii) evaporation of the extraction components (Santos, 2013SANTOS, P.L., PRANDO, M.B., MORANDO, R., PEREIRA, G.V.N., KRONKA, A.Z. Utilização de extratos vegetais em proteção de plantas. Enciclopédia Biosfera, v.9, n.17, p.2562-2576, 2013.). Although the extractive preparation methodology is relatively standardized, the substances used in the extraction process directly influences the extract yield and content of the final product (Xynos et al., 2012XYNOS, N., PAPAEFSTATHIOU, G., PSYCHIS, M., ARGYROPOULOU, A., ALIGIANNIS, N., SKALTSOUNIS, A.L. Development of a green extraction procedure with super/subcritical fluids to produce extracts enriched in oleuropein from olive leaves. The Journal of Supercritical Fluids, v.67, p.89-93, 2012.; Oliveira et al., 2016OLIVEIRA, V.B., ZUCHETTO, M., OLIVEIRA, C.F., PAULA, C.S., DUARTE, A.F.S., MIGUEL, M.D., MIGUEL, O.G. Efeito de diferentes técnicas extrativas no rendimento, atividade antioxidante, doseamentos totais e no perfil por CLAE-DAD de Dicksonia sellowiana (presl.). Hook, Dicksoniaceae. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v.18, n.1, supl. I, p.230-239, 2016.).

Egg hatchability and/or larval development was reduced by more than 80% in 88,88% aqueous extracts under in vitro conditions for at least one of the concentrations used (Nery et al., 2010NERY, P.S., NOGUEIRA, F.A., MARTINS, E.R., DUARTE, E.R. Effects of Anacardium humile leaf extracts on the development of gastrointestinal nematode larvae of sheep. Veterinary Parasitolology, v.171, p.361-364, 2010.; Oliveira et al., 2010OLIVEIRA, L.N., DUARTE, E.R., NOGUEIRA, F.A., SILVA, R.B., FILHO, D.E.F., GERASEEV, L.C. Eficácia de resíduos da bananicultura sobre a inibição do desenvolvimento larval em Haemonchus spp. provenientes de ovinos. Ciência Rural, v.40, n.2, p.488-490, 2010.; Ferreira et al., 2013FERREIRA, L.E., CASTRO, P.M.N., CHAGAS, A.C.S., FRANÇA, S.C., BELEBONI, R.O. In vitro anthelmintic activity of aqueous leaf extract of Annona muricata L. (Annonaceae) against Haemonchus contortus from sheep. Experimental Parasitology, v.134, p.327-332, 2013.; Salas et al., 2013SALAS, R.Z., AGUDE, C.G., CARDONA, L.N.M., TAMAYO, I.Y.U., ECHEVERRY, D.P., MARINS, P.A. Actividad antihelmintica in vitro de extractos oleosos de Azadirachta indica y extractos acuosos de Nicotiana tabacum sobre nematodos gastrointestinales de cabras. Revista de Medicina Veterinária, v.26, n.25-36, 2013.; Cunha et al., 2014CUNHA, M.P.V., ALVES NETO, A.F., SUFFREDINI, I.B., ABEL, L.J.C. Avaliação da atividade anti-helmíntica de extratos brutos de plantas da Floresta Amazônica e Mata Atlântica brasileira sobre Haemonchus contortus. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, v.66, n.2, p.374-380, 2014.; Morais Costa et al., 2016MORAIS-COSTA, F., BASTOS, G.A., SOARES, A.C.M., COSTA, E.G.L., VASCONCELOS, V.O., OLIVEIRA, N.J.F., BRAGA, F.C., DUARTE, E.R., LIMA, W.S. In vitro and in vivo action of Piptadenia viridiflora (Kunth) Benth against Haemonchus contortus in sheep. Veterinary Parasitolology, v.223, p.43-49, 2016.). No aqueous extracts showed an RFEC (reduction faecal egg count) greater than 80% under in vivo conditions; however, 71.42% of the extracts had RFEC of 50-80% (Rodrigues et al., 2007RODRIGUES, A.B., ATHAYDE, A.C.R., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W., FARIA, E.B. Sensibilidade dos nematóides gastrintestinais de caprinos a anti-helmínticos na mesorregião do Sertão Paraibano. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.27, n.4, p.162-166, 2007.; Botura et al., 2011BOTURA, M.B., SILVA, G.D., LIMA, H.G., OLIVEIRA, J.V.A., SOUZA, T.S., SANTOS, J.D.G., BRANCO, A., MOREIRA, E.L.T., ALMEIDA, M.A.O., BATATINHA, M.J.M. In vivo anthelmintic activity of an aqueous extract from sisal waste (Agave sisalana Perr.) against gastrointestinal nematodes in goats. Veterinary Parasitology, v.177, p. 104-111, 2011.; Domingues et al., 2013DOMINGUES, L.F., GIGLIOTI, R., FEITOSA, K.A., FANTATTO, R.R., RABELO, M.D., M.C.S., BECHARA, G.H., OLIVEIRA, G.P., JUNIOR, W.B., CHAGAS, A.C.S. In vitro and in vivo evaluation of the activity of pineapple (Ananas comosus) on Haemonchus contortus in Santa Inês sheep. Veterinary Parasitology, v.197, p.263-270, 2013.; Pereira et al., 2013PEREIRA, J.S., PESSOA, H.F., BESSA, E.N., NASCIMENTO, J.O., COÊLHO, W.A.C., FONSECA, Z.A.A.S., AHID, S.M.M. Avaliação do extrato de semente de mamão formosa (Caricapapaya, Linnaeus) no controle de endoparasitas de ovinos no Rio Grande do Norte, Brasil. Acta Veterinaria Brasilica, v.7, n.1, p.48-51, 2013.; Silva et al., 2013SILVA, A.B., CÉSAR, V.S., SANTOS, A.C.G., GUERRA, R.M.S.N.C. Avaliação do efeito dos extratos de Cecropiahololeuca (embaúba) e Musa sp. variedade FHIA 18 (bananeira) sobre culturas de larvas de nematódeos gastrintestinais de caprinos. Enciclopédia Biosfera, v.9, n.16, p.411-422, 2013.; Mendonça-Lima et al., 2016MENDONÇA-LIMA, F.W., SANTOS, R.B., SANTOS, L.C., ZACHARIAS, F., DAVID, J.M., DAVID, J.P., LÓPEZ, J.A. Anthelmintic activity of Cratylia mollis leaves against gastrointestinal nematodes in goats. Revista Brasileira de Saúde e Produção Animal, v.17, n.4, p.753-762, 2016.; Coêlho et al., 2017COÊLHO, M.D.G., XAVIER, T.B., COSTA J.F., MACIEL, L.T.R., BOZO, L.S.O., COÊLHO, F.A.S., AKISUE, G. Avaliação do uso de extratos vegetais para controle da hemoncose em ovinos naturalmente infectados. Revista Ambiente e Água, v.12, n.2, p.331-339, 2017.). Only 25% of the aqueous extracts evaluated simultaneously in vitro and in vivo showed satisfactory results in both condition, with a reduction of up to 95% and 92%, respectively (Peneluc et al., 2009PENELUC, T., DOMINGUES, L.F., ALMEIDA, G.N., AYRES, M.C.C., MOREIRA, E.L.T., CRUZ, A.C.F., BITTENCOURT, T.C.B.S.C., ALMEIDA, M.A.O., BATATINHA, M.J.M. Atividade anti-helmíntica do extrato aquoso das folhas de Zanthoxylum rhoifolium Lam. (Rutaceae). Revista Brasileira Parasitologia Veterinária, v.18, p.43-48, 2009.). Other studies reported a 90% to 100% reduction of infecting larvae in vitro; however, the RFEC was 53% (Nery et al., 2012Nery, P.S., Nogueira, F.A., Oliveira, N.J.F., Martins, E.R., Duarte, E.R. Efficacy of extracts of immature mango on ovine gastrointestinal nematodes. Parasitology Research, v.111, n.6, p.2467-2461, 2012.), 47.20% (Morais Costa et al., 2016MORAIS-COSTA, F., BASTOS, G.A., SOARES, A.C.M., COSTA, E.G.L., VASCONCELOS, V.O., OLIVEIRA, N.J.F., BRAGA, F.C., DUARTE, E.R., LIMA, W.S. In vitro and in vivo action of Piptadenia viridiflora (Kunth) Benth against Haemonchus contortus in sheep. Veterinary Parasitolology, v.223, p.43-49, 2016.), and 33% (Nogueira et al., 2012NOGUEIRA, F.A., FONSECA, L.D., SILVA, R.B., FERREIRA, A.V.P., NERY, P.S., GERASEEV, L.C., DUARTE, E.R. In vitro and in vivo efficacy of aqueous extract of Caryocar brasiliense Camb. to control gastrointestinal nematodes in sheep Parasitology Research, v.111, p. 325-330, 2012.). All alcoholic extracts evaluated in vitro showed promising effects (Assis et al., 2003ASSIS, L.M., BEVILAQUA, C.M.L., MORAIS, S.M., VIEIRA, L.S., COSTA, C.T.C., SOUZA, J.A.L. Ovicidal and larvicidal activity in vitro of Spigelia anthelmia Linn. Extracts on Haemonchus contortus. Veterinary Parasitology, v.117, p.43-49, 2003.; Almeida et al., 2004ALMEIDA, M.A.O., SIMAS, M.M.S., BOTURA, M.B., BITIENCOURT, T.C.B.S.C., SILVA, A., BATATINHA, M.J.M. Avaliação in vitro dos efeitos do extrato alcoólico e do suco de alho (Allium sativum L.) sobre nematódeos gastrintestinais de caprinos. Ciência Veterinária nos Trópicos, v. 1, n.1, p.36-43, 2004.; Cordeiro et al., 2010CORDEIRO, L.N., ATHAYDE, A.C.R., VILELA, V.L.R., COSTA, J.G.M., SILVA, W.A., ARAUJO, M.M., RODRIGUES, O.G. Efeito in vitro do extrato etanólico das folhas do melão-de-São-Caetano (Momordica charantia L.) sobre ovos e larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v.12, n.4, p.421-426, 2010.; Gomes et al., 2010GOMES, R.V.R.S., ARAÚJO, M.M., GOMES, E.N., VILELA, V.L.R., ATHAYDE, A.C.R. Ação antiparasitária in vitro dos extratos etanólicos de Operculina hamiltonii (batata de purga) e Momordica charantia (melão de São Caetano) sobre ovos e larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos do semiárido paraibano. Acta Veterinária Brasílica, v.4, n.2, p.92-99, 2010.; Nery et al., 2010NERY, P.S., NOGUEIRA, F.A., MARTINS, E.R., DUARTE, E.R. Effects of Anacardium humile leaf extracts on the development of gastrointestinal nematode larvae of sheep. Veterinary Parasitolology, v.171, p.361-364, 2010.; Araújo et al., 2011ARAÚJO, M.M., VILELA, V.L.R., SILVA, W.A., SOUSA, R.V.R., FEITOSA, T.F., ATHAYDE, A.C.R. Eficácia anti-helmíntica in vitro do extrato etanólico de Operculina hamiltonii (G. Don) D.F. Austin & Staples (1983) - batata de purga. Ars Veterinária, v.27, n.3, p.192-196, 2011.; Sprenger, 2015SPRENGER, L.K. Atividade ovicida e larvicida do extrato etanólico de Aloe vera L. sobre Haemonchus contortus. Revista Brasileira de Parasitologia Veterinária, v.22, n.3-4, p. 152-156, 2015.; Tenório et al., 2015aTENÓRIO, R.F.L., AMARAL, R.L.G., NASCIMENTO, M.S., ALVES, L.C., FAUSTINO, M.A.G. Ação antihelmíntica in vitro do extrato etanólico da casca do caule de Abarema cochliacarpos (barbatimão) sobre larvas de nematoides gastrintestinais de caprinos e ovinos. Ciência Veterinária nos Trópicos, v.18, n.2, p.213-216, 2015a.; Morais Costa et al., 2016MORAIS-COSTA, F., BASTOS, G.A., SOARES, A.C.M., COSTA, E.G.L., VASCONCELOS, V.O., OLIVEIRA, N.J.F., BRAGA, F.C., DUARTE, E.R., LIMA, W.S. In vitro and in vivo action of Piptadenia viridiflora (Kunth) Benth against Haemonchus contortus in sheep. Veterinary Parasitolology, v.223, p.43-49, 2016.). Under in vivo condition, just alcoholic extract of O. hamiltonii showed satisfactory results (Brito-Júnior et al., 2011BRITO-JUNIOR, L., SILVA, M.L.C.R., LIMA, F.H., ATHAYDE, A.C.R., SILVA, W.W., RODRIGUES, O.G. Estudo comparativo da ação antihelmíntica da batata de purga (Operculina hamiltonii) e do melão de São Caetano (Mormodica charantia) em caprinos (Capra hircus) naturalmente infectados. Ciência e Agrotecnologia, v.35, n.4, p.797-802, 2011.). The alcoholic extracts used in double trials, despite having shown an in vitro effect, were not effective in vivo (Cala et al., 2014CALA, A.C., FERREIRA, J.F.S., CHAGAS, A.C.S., GONZALEZ, J.M., RODRIGUES, R.A.F., FOGLIO, M.A., OLIVEIRA, M.C.S., SOUSA, I.M.O., MAGALHÃES, P.M. JÚNIOR, W.B. Anthelmintic activity of Artemisia annua L. extracts in vitro and the effect of anaqueous extract and artemisinin in sheep naturally infected with gastrointestinal nematodes. Parasitology Research, v.113, n.6, p.2345-2353, 2014.; Ribeiro et al., 2014RIBEIRO, A.R.C., ANDRADE, F.D., MEDEIROS, M.C., CAMBOIM, A.S., JÚNIOR, F.A.P., ATHAYDE, A.C.R., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W. Estudo da atividade anti-helmíntica do extrato etanólico de Jatropha molíssima (Pohl) Baill. (Euphorbiaceae) sob Haemonchus contortu sem ovinos no semiárido paraibano. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.34, n.11, p. 1051-1055, 2014.).

Only the hydroalcoholic extracts of Eugenia uniflora (Hassum et al., 2013HASSUM, I.C., VENTURI, C.R., GOSMANN, G., DEIRO, A.M.G. Ação dos extratos de quatro plantas sobre larvas infectantes de nematódeos gastrintestinais de ovinos. Revista Cubana de Plantas Medicinales, v.18, n.2, p. 278-287, 2013.; Gonçalves et al., 2016GONÇALVES, F.M.F., DEBIAGE, R.R., YOSHIHARA, E., SILVA, R.M.G., PORTO, P.P., GOMES, A.C., PEIXOTO, E.C.T.M. Anthelmintic and antioxidante potential of Fagopyrum esculentum Moench in vitro. African Journal of Agricultural Research, v.11, n.44, p.4454-4460, 2016.; Sprenger et al., 2016SPRENGER, L.K., MAUER, J.B.B., BAGGIO, S.F.Z., MAGALHÃES, P.M., MOLENTO, M.B. Atividade ovicida e larvicida do extrato hidroalcoólico de Artemisia annua sobre Haemonchus contortus. Archives of Veterinary Science, v.21, n.4, p.57-65, 2016.) and Artemisia annua (Sprenger et al., 2016SPRENGER, L.K., MAUER, J.B.B., BAGGIO, S.F.Z., MAGALHÃES, P.M., MOLENTO, M.B. Atividade ovicida e larvicida do extrato hidroalcoólico de Artemisia annua sobre Haemonchus contortus. Archives of Veterinary Science, v.21, n.4, p.57-65, 2016.) used in vitro assays showed promising results. Under in vivo condition, hydroalcoholic extracts of Mormodica charantia and Lepidium didymum showed significant RFEC (Coêlho et al., 2017COÊLHO, M.D.G., XAVIER, T.B., COSTA J.F., MACIEL, L.T.R., BOZO, L.S.O., COÊLHO, F.A.S., AKISUE, G. Avaliação do uso de extratos vegetais para controle da hemoncose em ovinos naturalmente infectados. Revista Ambiente e Água, v.12, n.2, p.331-339, 2017.), while hydroalcoholic extract of Tarenaya spinosa showed phytotherapeutic potential for controlling gastrointestinal nematodes in vitro and in vivo assays (Andrade et al., 2014ANDRADE, F.D., RIBEIRO, A.R.C., MEDEIROS, M.C., FONSECA, A.C.R.A., FERREIRA, A.F., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W. Ação anti-helmíntica do extrato hidroalcoólico da raiz da Tarenaya spinosa (Jacq.) Raf. no controle de Haemonchus contortus em ovinos. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.34, n.10, p.942-946, 2014.).

Other substances such as ethyl acetate (Assis et al., 2003ASSIS, L.M., BEVILAQUA, C.M.L., MORAIS, S.M., VIEIRA, L.S., COSTA, C.T.C., SOUZA, J.A.L. Ovicidal and larvicidal activity in vitro of Spigelia anthelmia Linn. Extracts on Haemonchus contortus. Veterinary Parasitology, v.117, p.43-49, 2003.; Oliveira et al., 2009OLIVEIRA, L.M.B., BEVILAQUA, C.M.L., COSTA, C.T.C., MACEDO, I.T.F., BARROS, R.S., RODRIGUES, A.C.M., CAMURÇA-VASCONCELOS, A.L.F., MORAIS, S.M., LIMA, Y.C., VIEIRA, L.S., NAVARRO, A.M.C. Anthelmintic activity of Cocos nucifera L. against sheep gastrointestinal nematodes. Veterinary Parasitolology, v.159, p.55-59, 2009.), hexane (Assis et al., 2003ASSIS, L.M., BEVILAQUA, C.M.L., MORAIS, S.M., VIEIRA, L.S., COSTA, C.T.C., SOUZA, J.A.L. Ovicidal and larvicidal activity in vitro of Spigelia anthelmia Linn. Extracts on Haemonchus contortus. Veterinary Parasitology, v.117, p.43-49, 2003.; Maciel et al., 2006MACIEL, M.V., MORAIS, S.M., BEVILAQUA, C.M.L., CAMURÇA VASCONCELOS, A.L.F., COSTA, C.T.C., CASTRO, C.M.S. Ovicidal and larvicidal activity of Melia azedarach extracts on Haemonchus contortus. Veterinary Parasitology, v.140, p.98-104, 2006.; Krychak-Furtado et al., 2011KRYCHAK-FURTADO, S., SILVA, A.L.P., MIGUEL, O.G., DIAS, J.F.G., MIGUEL, M.D., COSTA, S.S., NEGRELLE, R.R.B. Effectiveness of Asteracceae extracts on Trichostrongylidae eggs in sheep. Revista Brasileira de Parasitologia Veterinária, v.20, n.3, p.215-218, 2011.), chloroform (Assis et al., 2003ASSIS, L.M., BEVILAQUA, C.M.L., MORAIS, S.M., VIEIRA, L.S., COSTA, C.T.C., SOUZA, J.A.L. Ovicidal and larvicidal activity in vitro of Spigelia anthelmia Linn. Extracts on Haemonchus contortus. Veterinary Parasitology, v.117, p.43-49, 2003.; Maciel et al., 2006MACIEL, M.V., MORAIS, S.M., BEVILAQUA, C.M.L., CAMURÇA VASCONCELOS, A.L.F., COSTA, C.T.C., CASTRO, C.M.S. Ovicidal and larvicidal activity of Melia azedarach extracts on Haemonchus contortus. Veterinary Parasitology, v.140, p.98-104, 2006.), acetone (Oliveira et al., 2011OLIVEIRA, L.M.B., BEVILAQUA, C.M.L., MACEDO, I.T.F., MORAIS, S.M., MACHADO, L.K.A., CAMPELLO, C.A., MESQUITA, M.A. Effects of Myracrodruon urundeuva extracts on egg hatching and larval exsheathment of Haemonchus contortus. Parasitology Research, v.109, p.893-898, 2011.), dimethyl sulfoxide (Cunha et al., 2014CUNHA, M.P.V., ALVES NETO, A.F., SUFFREDINI, I.B., ABEL, L.J.C. Avaliação da atividade anti-helmíntica de extratos brutos de plantas da Floresta Amazônica e Mata Atlântica brasileira sobre Haemonchus contortus. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, v.66, n.2, p.374-380, 2014.), and dichloromethane (Cala et al., 2014CALA, A.C., FERREIRA, J.F.S., CHAGAS, A.C.S., GONZALEZ, J.M., RODRIGUES, R.A.F., FOGLIO, M.A., OLIVEIRA, M.C.S., SOUSA, I.M.O., MAGALHÃES, P.M. JÚNIOR, W.B. Anthelmintic activity of Artemisia annua L. extracts in vitro and the effect of anaqueous extract and artemisinin in sheep naturally infected with gastrointestinal nematodes. Parasitology Research, v.113, n.6, p.2345-2353, 2014.) have been used as extractive agents. Other forms of plant preparation used to evaluate the anthelmintic effect in small ruminants were: i) dehydrated leaves (Parra et al., 2011PARRA, C.L.C., OLIVO, C.J., FLORES, F.S., AGNOLIN, C.A., PIRES, C.C., BOLZAN, A.M.S. Alteração da carga de endoparasitas em ovinos submetidos a diferentes níveis de folha de bananeira na alimentação. Revista Brasileira de Agroecologia, v.6, n.2, p.111-116, 2011.; Gregory et al., 2015GREGORY, L., YOSHIHARA, E., RIBEIRO, B.L.M., SILVA, L.K.F., MARQUES, E.C., MEIRA JÚNIOR, E.B.S., ROSSI, R.S., SAMPAIO, P.H., LOUVANDINI, H., HASEGAWA, M.Y. Dried, ground banana plant leaves (Musa spp.) for the control of Haemonchus contortus and Trichostrongylus colubriformis infections in sheep. Parasitolology Research, v.114, p. 4545-4551, 2015.) and ground (Falbo et al., 2008FALBO, M.K., SANDINI, I.E., ISHIY, H.M., FÁVARO, J.L., SANTOS, C.E., BASTOS, S., RODIGHERI, D., GUZZO, D. Atividade anti-helmíntica do fruto da Melia azedarach em cordeiros naturalmente infectados com nematódeos gastrintestinais. Semina: Ciências Agrárias, v.29, n.4, p.881-886, 2008.) and ii) dehydrated and ground fruit (Falbo et al., 2008FALBO, M.K., SANDINI, I.E., ISHIY, H.M., FÁVARO, J.L., SANTOS, C.E., BASTOS, S., RODIGHERI, D., GUZZO, D. Atividade anti-helmíntica do fruto da Melia azedarach em cordeiros naturalmente infectados com nematódeos gastrintestinais. Semina: Ciências Agrárias, v.29, n.4, p.881-886, 2008.) and juices (Almeida et al., 2004ALMEIDA, M.A.O., SIMAS, M.M.S., BOTURA, M.B., BITIENCOURT, T.C.B.S.C., SILVA, A., BATATINHA, M.J.M. Avaliação in vitro dos efeitos do extrato alcoólico e do suco de alho (Allium sativum L.) sobre nematódeos gastrintestinais de caprinos. Ciência Veterinária nos Trópicos, v. 1, n.1, p.36-43, 2004.; Domingues et al., 2010DOMINGUES, L.F., BOTURA, M.B., CRUZ, A.C.F.G., YUKI, C.C., SILVA, G.D., COSTA, M.S., MURPHY, G., MOREIRA, E.L.T., MENESES, I.D.S., ALMEIDA, M.G.A.R., BRANCO, A., ALMEIDA, M.A.O., BATATINHA, M.J.M. Evaluation of anthelmintic activity of liquid waste of Agave sisalana (sisal) in goats. Revista Brasileira de Parasitolologia Veterinária, v.19, n.4, p.270-272, 2010.; Santos et al., 2011SANTOS, F.C.C., VOGEL, F.S.F., MONTEIRO, S.G. Efeito do suco de alho (Allium sativum L.) sobre endoparasitas gastrintestinais de ovinos. Revista Brasileira de Agroecologia, v.6, n.3, p.176-181, 2011.). Using in natura plants, only Curcubita pepol showed an RFEC above 80% (Almeida et al., 2007ALMEIDA, W.V.F., SILVA, M.L.C.R., FARIAS, E.B., ATHAYDE, A.C.R., SILVA, W.W. Avaliação de plantas medicinais em caprinos da região do semi-árido paraibano naturalmente infectados por nematóides gastrintestinais. Revista Caatinga, v.20, n.3, p.1-7, 2007.). Oils extracted from two plants, Carapa guianensis (Farias et al., 2010FARIAS, M.P.O., TEIXEIRA, W.C., WANDERLEY, A.G., ALVES, L.C., FAUSTINO, M.A.G. Avaliação in vitro dos efeitos do óleo da semente de Carapa guianensis Aubl. Sobre larvas de nematóides gastrintestinais de caprinos e ovinos. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, v.12, n.2, p.220-226, 2010.) and Aster lanceolatus (Krychak-Furtado et al., 2011KRYCHAK-FURTADO, S., SILVA, A.L.P., MIGUEL, O.G., DIAS, J.F.G., MIGUEL, M.D., COSTA, S.S., NEGRELLE, R.R.B. Effectiveness of Asteracceae extracts on Trichostrongylidae eggs in sheep. Revista Brasileira de Parasitologia Veterinária, v.20, n.3, p.215-218, 2011.) showed anthelmintic effect. Thus, although the extraction process is considerably more laborious, it is advantageous compared to the use of in natura plants. The extraction process may facilitate release of chemical components or active principles not released when the in natura plant is subjected to the digestion process (Coêlho et al., 2017COÊLHO, M.D.G., XAVIER, T.B., COSTA J.F., MACIEL, L.T.R., BOZO, L.S.O., COÊLHO, F.A.S., AKISUE, G. Avaliação do uso de extratos vegetais para controle da hemoncose em ovinos naturalmente infectados. Revista Ambiente e Água, v.12, n.2, p.331-339, 2017.).

EVALUATION OF THE EFFECTS OF TOXICITY AND LETHALITY OF PLANTS WITH POTENTIAL ANTHELMINTIC EFFECT

Toxicity and lethality tests are designed to measure the relative toxicity of substances and prevent undesirable effects in biological systems when the plants are used therapeutically (Forbes and Forbes, 1994FORBES, V.E.; FORBES, T.L. Ecotoxicology in theory and pratice. Chapman and Hall, London. 1994.; Silva et al., 2016SILVA, S.L., NASCIMENTO, A.A., RIBEIRO, E.F.B., RIBEIRO, R.B., ALVES, C.M., SANTOS, A.M., BURMANN, A.P.R., MIRA NETO, R.A. Avaliação da toxicidade aguda pré-clínica do extrato metanólico das cascas do caule de Parahancornia amapa (Apocynaceae). Acta Amazônica, v.46, n.1, p.73-80, 2016.). Despite the importance of this procedure, only 18% and 8% of the studies described in this review evaluated toxicity and lethality effects, respectively.

Toxicity is defined as an inherent property of the substance which exerts harmful effects on exposed organisms during a period at a defined concentration (Dux and Stalzer, 1988DUX, J. P., STALZER, R.F. Managing Safety in the Chemical Laboratory. Van Nostrand Reinhold, New York. 1988.). Toxicity tests in animals can evaluate the general disposition, motor coordination, muscle tone, reflexes, and activity of the autonomic nervous system (Cunha et al., 2013CUNHA, L.C., MELO, D.F.A., PEREIRA, M.E., MELO, D.S., PARENTE, L.L., SILVA, M.A.C., CONCEIÇÃO, E.C., GONZAGA, L.Q.S. Avaliação da toxicidade aguda do extrato aquoso de Apeiba tibourbou Aubl (Tiliaceae) em camundongos e ratos. Revista de Ciências Farmacêuticas Básica e Aplicada, v.34, n.3, p.357-362, 2013.), as well as hematological and biochemical alterations (Soares Filho et al., 2015SOARES FILHO, C.V., ROSA, P.R.B., COSTA, R.L.D., SPADA, J.C.P. Óleo de Neem (Azadirachta indica) nos parâmetros parasitológicos, hematológicos e bioquímicos de ovinos naturalmente infectados por nematoides gastrintestinais. Revista Brasileira de Saúde e Produção Animal, v.16, n.2, p.408-419, 2015.). Likewise, there are trials that determine the reproductive toxicity of substances on mating rates, gestation, birth rate, offspring viability, weaning rate and embryo losses (Hollenbach et al., 2015HOLLENBACH, C.B.; BING, R. S.; STEDILE, R.; MELLO, F. P. S.; SCHUCH, T. L.; RODRIGUES, M. R. A.; Mello, F.B.; MELLO, J. R. B. Reproductive toxicity assessment of Origanum vulgare essencial oil on male wistar rats. Acta Scientiae Veterinariae, v.43, p. 1295, 2015.); a specific test (Hershberger's test) can identify substances with androgenic and antiandrogenic activity (SEP, 2011). In post-mortem examinations, these tests are still able to verify macroscopic (Hayes and Dipasquale, 2001HAYES, W. A., DIPASQUALE, L.C. Acute toxicity and eye irritance. In: HAYES, A.W. Principles and Methods of Toxicology. Taylor & Francis, Philadelphia, 2001.) and microscopic alterations in affected systems and organs (Tokarnia et al., 2012TOKARNIA, C.H., BRITO, M.F., BARBOSA, J.D. Plantas tóxicas do Brasil para animais de produção. Helianthus, Rio de Janeiro. 2012.).

Two plants, among those described in this review, were subjected to toxicological testing in mice. Piptadenia viridiflora administered for 4 days at a dose of 203 mg/kg caused no behavioral nor organic changes (Morais-Costa et al., 2016MORAIS-COSTA, F., BASTOS, G.A., SOARES, A.C.M., COSTA, E.G.L., VASCONCELOS, V.O., OLIVEIRA, N.J.F., BRAGA, F.C., DUARTE, E.R., LIMA, W.S. In vitro and in vivo action of Piptadenia viridiflora (Kunth) Benth against Haemonchus contortus in sheep. Veterinary Parasitolology, v.223, p.43-49, 2016.). The extract of Cocos nucifera did not show toxicity following oral administration (Oliveira et al., 2009OLIVEIRA, L.M.B., BEVILAQUA, C.M.L., COSTA, C.T.C., MACEDO, I.T.F., BARROS, R.S., RODRIGUES, A.C.M., CAMURÇA-VASCONCELOS, A.L.F., MORAIS, S.M., LIMA, Y.C., VIEIRA, L.S., NAVARRO, A.M.C. Anthelmintic activity of Cocos nucifera L. against sheep gastrointestinal nematodes. Veterinary Parasitolology, v.159, p.55-59, 2009.).

The toxic effects of seven plants were evaluated concurrently with the anthelmintic efficacy assays in the same animals. With Agave sisalana, the animals were evaluated for hepatic, renal, and physiological parameters and showed normal results except for hematocrit and hemoglobin, which showed values below normal (Domingues et al., 2010DOMINGUES, L.F., BOTURA, M.B., CRUZ, A.C.F.G., YUKI, C.C., SILVA, G.D., COSTA, M.S., MURPHY, G., MOREIRA, E.L.T., MENESES, I.D.S., ALMEIDA, M.G.A.R., BRANCO, A., ALMEIDA, M.A.O., BATATINHA, M.J.M. Evaluation of anthelmintic activity of liquid waste of Agave sisalana (sisal) in goats. Revista Brasileira de Parasitolologia Veterinária, v.19, n.4, p.270-272, 2010.; Botura et al., 2011BOTURA, M.B., SILVA, G.D., LIMA, H.G., OLIVEIRA, J.V.A., SOUZA, T.S., SANTOS, J.D.G., BRANCO, A., MOREIRA, E.L.T., ALMEIDA, M.A.O., BATATINHA, M.J.M. In vivo anthelmintic activity of an aqueous extract from sisal waste (Agave sisalana Perr.) against gastrointestinal nematodes in goats. Veterinary Parasitology, v.177, p. 104-111, 2011.). Jatropha curcas, Tabebuia avellanedae, and Schinus terebinthifolius did not change the heart rate, respiratory rate, rectal temperature, and most hematological parameters. Only J. curcas reduced hematocrit and total protein levels (Wolupeck et al., 2012WOLUPECK, H.L., MAIA, D., OLLHOFF, R.D., TEIXEIRA, V., PASSERINO, A.S., SOTOMAIOR, C.S. Aroeira (Schinus Terebinthifolius), ipê roxo (Tabebuia avellanedae) e pinhão manso (Jatropha curcas) no tratamento oral da verminose gastrintestinal de caprinos. Revista Acadêmica: Ciências Agrárias e Ambientais, v.10, n.2, p.197-204, 2012.). Azadirachta indica did not show alterations in globular volume, total plasma protein, total leukocytes, segmented neutrophils, lymphocytes and eosinophils, creatinine, or aspartate aminotransferase (Soares Filho et al., 2015SOARES FILHO, C.V., ROSA, P.R.B., COSTA, R.L.D., SPADA, J.C.P. Óleo de Neem (Azadirachta indica) nos parâmetros parasitológicos, hematológicos e bioquímicos de ovinos naturalmente infectados por nematoides gastrintestinais. Revista Brasileira de Saúde e Produção Animal, v.16, n.2, p.408-419, 2015.). Zanthoxylum rhoifolium did not change the clinical and biochemical parameters nor reveal changes suggestive of histopathological toxicity (Peneluc et al., 2009PENELUC, T., DOMINGUES, L.F., ALMEIDA, G.N., AYRES, M.C.C., MOREIRA, E.L.T., CRUZ, A.C.F., BITTENCOURT, T.C.B.S.C., ALMEIDA, M.A.O., BATATINHA, M.J.M. Atividade anti-helmíntica do extrato aquoso das folhas de Zanthoxylum rhoifolium Lam. (Rutaceae). Revista Brasileira Parasitologia Veterinária, v.18, p.43-48, 2009.). There was also no toxic reaction in animals treated with bromelain extracted from Ananas comosus (Domingues et al., 2013DOMINGUES, L.F., GIGLIOTI, R., FEITOSA, K.A., FANTATTO, R.R., RABELO, M.D., M.C.S., BECHARA, G.H., OLIVEIRA, G.P., JUNIOR, W.B., CHAGAS, A.C.S. In vitro and in vivo evaluation of the activity of pineapple (Ananas comosus) on Haemonchus contortus in Santa Inês sheep. Veterinary Parasitology, v.197, p.263-270, 2013.).

The advances and contributions obtained by using animals in experiments are widely known. However, bioethical guidelines must be followed to limit the suffering of experimental animals (Lolas, 2008LOLAS, F. Bioethics and animal research. A personal perspective and a note on the contribution of Fritz Jahr. Biological Research, v.41, n.1, p.119-123, 2008.; Franco et al., 2014FRANCO, A.L., NOGUEIRA, M.N.M., SOUSA, N.G.K., FROTA, M.F., FERNANDES, C.M.S.F., SERRA, M.C. Pesquisas em animais: uma reflexão bioética. Acta Bioethica, v.20, n.2, p.247-253, 2014). Many animal evaluations can be performed using other test systems that provide similar efficiency (Fiskesjö, 1985FISKESJO, G. The Allium test as a standard in environmental monitoring. Hereditas, v.102, p.99-112,1985.).

The toxicity of a plant can be evaluated in vitro with relative ease by using Allium cepa. In this test, the effect of the toxic substance is observed by macroscopic alterations such as color, shape, size and root deformity, as well as microscopic changes such as chromosomal aberrations and mitotic index (Longhin, 2008; Arrares and Longhin, 2012ARRARES, A.I.O.M., LONGHIN, S.R. Otimização de ensaio de toxicidade utilizando o bioindicador Allium cepa como organismo teste. Enciclopédia Biosfera, v.8, n.14, p.1959-1952, 2012.). Assays with A. cepa are easy, fast, and reliable, (Arrares and Longhin, 2012ARRARES, A.I.O.M., LONGHIN, S.R. Otimização de ensaio de toxicidade utilizando o bioindicador Allium cepa como organismo teste. Enciclopédia Biosfera, v.8, n.14, p.1959-1952, 2012.), and highly correlated with other test systems, including mammalian animals (Fiskesjö, 1985FISKESJO, G. The Allium test as a standard in environmental monitoring. Hereditas, v.102, p.99-112,1985.). Notably, no plants described in this review were subjected to the A. cepa assay.

Lethality is an effect that can be evaluated in animal tests to classify and catalog substances according to their lethal potential (Valadares, 2006VALADARES, M.C. Avaliação de toxicidade aguda: estratégias após a “Era do teste DL50”. Revista Eletrônica de Farmácia, v.3, n.2, p.93-98, 2006.). The signs that precede death, lethality index, mechanisms of action of the principles (Hayes and Dipasquale, 2001HAYES, W. A., DIPASQUALE, L.C. Acute toxicity and eye irritance. In: HAYES, A.W. Principles and Methods of Toxicology. Taylor & Francis, Philadelphia, 2001.), and lesions observed in post-mortem histological examinations are parameters that can be observed in the lethality test (Tokarnia et al., 2012TOKARNIA, C.H., BRITO, M.F., BARBOSA, J.D. Plantas tóxicas do Brasil para animais de produção. Helianthus, Rio de Janeiro. 2012.).

Only one plant described in this review was evaluated for lethality. In this study, Cocos nucifera extract was administered intraperitoneally to mice, and an LD50 of 1,233.9 mg/kg was determined (Oliveira et al., 2009OLIVEIRA, L.M.B., BEVILAQUA, C.M.L., COSTA, C.T.C., MACEDO, I.T.F., BARROS, R.S., RODRIGUES, A.C.M., CAMURÇA-VASCONCELOS, A.L.F., MORAIS, S.M., LIMA, Y.C., VIEIRA, L.S., NAVARRO, A.M.C. Anthelmintic activity of Cocos nucifera L. against sheep gastrointestinal nematodes. Veterinary Parasitolology, v.159, p.55-59, 2009.). None study reported this assay on the target species of this review.

The lethality caused by a plant can be efficiently, quickly, and inexpensively tested in microcrustaceans of the species Artemia salina (Meyer, 1982MEYER, B. N., FERRIGNI, N. R., PUTNAN, J. E., JACOBSEN, L. B., NICHOLS, D. E., MCL. AUGHLIN, J. Brine shrimp: A convenient general bioassay for active plant constituents. Journal of Medicinal Plants Research, v.45, n.1, p. 31-34, 1982.; Pimenta et al., 2003PIMENTA, L.P.S.; PINTO, G.B.; TAKAHASHI, J.A.; SILVA, L.G.F.; BOAVENTURA, M.A.D. Biological screening of annonaceous brazilian medicinal plants using Artemia salina (Brine Shrimp Test). Phytomedicine, v.10, p.209-212, 2003.). This method is safe and presents high specificity to detect bioactive compounds using small amounts of plant extracts (Lhullier et al., 2006LHULLIER, C., HORTA, P.A., FALKENBERG, M. Avaliação de extratos de macroalgas bênticas do litoral catarinense utilizando o teste de letalidade para Artemia salina. Revista Brasileira de Farmacognosia, v.16, p.158-163, 2006.; Koutsaftis and Aoyama, 2007KOUTSAFTIS, A., AOYAMA, I. Toxicity of four antifouling biocides and their mixtures on the brine shrimp Artemia salina. Science of the Total Environment, v.387, p.166-174, 2007.). Although there are no studies demonstrating a direct relationship of Artemia salina test and a particular animal species, this bioassay has been considered to be effective in tracing substances toxic to zoological systems (Meyer, 1982MEYER, B. N., FERRIGNI, N. R., PUTNAN, J. E., JACOBSEN, L. B., NICHOLS, D. E., MCL. AUGHLIN, J. Brine shrimp: A convenient general bioassay for active plant constituents. Journal of Medicinal Plants Research, v.45, n.1, p. 31-34, 1982.).

Only four of the plants described in this review were evaluated for lethality using the A. salina test (Andrade et al., 2014ANDRADE, F.D., RIBEIRO, A.R.C., MEDEIROS, M.C., FONSECA, A.C.R.A., FERREIRA, A.F., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W. Ação anti-helmíntica do extrato hidroalcoólico da raiz da Tarenaya spinosa (Jacq.) Raf. no controle de Haemonchus contortus em ovinos. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.34, n.10, p.942-946, 2014.; Ribeiro et al., 2014RIBEIRO, A.R.C., ANDRADE, F.D., MEDEIROS, M.C., CAMBOIM, A.S., JÚNIOR, F.A.P., ATHAYDE, A.C.R., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W. Estudo da atividade anti-helmíntica do extrato etanólico de Jatropha molíssima (Pohl) Baill. (Euphorbiaceae) sob Haemonchus contortu sem ovinos no semiárido paraibano. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.34, n.11, p. 1051-1055, 2014.; Sprenger, 2015SPRENGER, L.K. Atividade ovicida e larvicida do extrato etanólico de Aloe vera L. sobre Haemonchus contortus. Revista Brasileira de Parasitologia Veterinária, v.22, n.3-4, p. 152-156, 2015.; Sprenger et al., 2016SPRENGER, L.K., MAUER, J.B.B., BAGGIO, S.F.Z., MAGALHÃES, P.M., MOLENTO, M.B. Atividade ovicida e larvicida do extrato hidroalcoólico de Artemisia annua sobre Haemonchus contortus. Archives of Veterinary Science, v.21, n.4, p.57-65, 2016.). Two plants, T. spinosa (Andrade et al., 2014ANDRADE, F.D., RIBEIRO, A.R.C., MEDEIROS, M.C., FONSECA, A.C.R.A., FERREIRA, A.F., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W. Ação anti-helmíntica do extrato hidroalcoólico da raiz da Tarenaya spinosa (Jacq.) Raf. no controle de Haemonchus contortus em ovinos. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.34, n.10, p.942-946, 2014.) and Jatropha mollisima (Ribeiro et al., 2014RIBEIRO, A.R.C., ANDRADE, F.D., MEDEIROS, M.C., CAMBOIM, A.S., JÚNIOR, F.A.P., ATHAYDE, A.C.R., RODRIGUES, O.G., SILVA, W.W. Estudo da atividade anti-helmíntica do extrato etanólico de Jatropha molíssima (Pohl) Baill. (Euphorbiaceae) sob Haemonchus contortu sem ovinos no semiárido paraibano. Pesquisa Veterinária Brasileira, v.34, n.11, p. 1051-1055, 2014.), were identified as toxic, while Aloe vera (Sprenger, 2015SPRENGER, L.K. Atividade ovicida e larvicida do extrato etanólico de Aloe vera L. sobre Haemonchus contortus. Revista Brasileira de Parasitologia Veterinária, v.22, n.3-4, p. 152-156, 2015.) and Artemisia annua (Sprenger et al., 2016SPRENGER, L.K., MAUER, J.B.B., BAGGIO, S.F.Z., MAGALHÃES, P.M., MOLENTO, M.B. Atividade ovicida e larvicida do extrato hidroalcoólico de Artemisia annua sobre Haemonchus contortus. Archives of Veterinary Science, v.21, n.4, p.57-65, 2016.) showed good safety margins for animal use with a DL50 of >1,000 g/mL (Meyer et al., 1982MEYER, B. N., FERRIGNI, N. R., PUTNAN, J. E., JACOBSEN, L. B., NICHOLS, D. E., MCL. AUGHLIN, J. Brine shrimp: A convenient general bioassay for active plant constituents. Journal of Medicinal Plants Research, v.45, n.1, p. 31-34, 1982.). This test has not been widely used despite the ease of implementation, possibility of partitioning the bioactive principles of the plants, and ability to avoid the direct use of animals (Meyer et al., 1982MEYER, B. N., FERRIGNI, N. R., PUTNAN, J. E., JACOBSEN, L. B., NICHOLS, D. E., MCL. AUGHLIN, J. Brine shrimp: A convenient general bioassay for active plant constituents. Journal of Medicinal Plants Research, v.45, n.1, p. 31-34, 1982.).

EVALUATION OF THE IN VITRO EFFECT OF PLANTS

A total of 44% of the studies discussed in this review were performed exclusively in vitro to evaluate the reduction of viable egg counts by hatchability, larval development (from L1 to L3 larval stage), and motility of adult worm tests (Table 2).

Table 2
List of plants with anthelmintic potential in goats and sheep tested exclusively in vitro and maximum activity obtained in the studies, from 2000 to 2018

In vitro tests enable detection of anthelmintic properties in plant extracts, consisting of a preliminary step to characterize the possible active compounds present in plants with the potential to control parasitosis (Costa et al., 2002COSTA, C.T.C., MORAIS, S.M., BEVILAQUA, C.M.L., SOUZA, M.M.C., LEITE, F.K.A. Efeito ovicida de extratos de sementes de Mangifera indica L. sobre Haemonchus contortus. Revista Brasileira de Parasitologia Veterinária, v.11, n.2, p.57-60, 2002.).

Extracts of Aldina sp., Phyllanthus attenuates, and Mabea nitida, Croton glandulosum, Tabernaemontana angulata, Caryocar microcarpum, Callaphyllum brasiliense, Guatteria riparia, and Trichilia sp. showed effects against Haemonchus sp. eggs at 100 μg/mL. However, these extracts did not inhibit larval development, even at a concentration of 200 μg/mL (Cunha et al., 2014CUNHA, M.P.V., ALVES NETO, A.F., SUFFREDINI, I.B., ABEL, L.J.C. Avaliação da atividade anti-helmíntica de extratos brutos de plantas da Floresta Amazônica e Mata Atlântica brasileira sobre Haemonchus contortus. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, v.66, n.2, p.374-380, 2014.).

Eugenia uniflora, Mentha piperita, Myrcianthes pungens, and Peltophorum dubium were tested at concentrations of 200, 100, 20, and 2 mg/mL on ovine gastrointestinal nematode larvae. Only E. uniflora, at a concentration of 200 mg/mL, significantly reduced the number of total larvae, particularly against Haemonchus sp. and Tricostrongylus sp. (Hassum et al., 2013HASSUM, I.C., VENTURI, C.R., GOSMANN, G., DEIRO, A.M.G. Ação dos extratos de quatro plantas sobre larvas infectantes de nematódeos gastrintestinais de ovinos. Revista Cubana de Plantas Medicinales, v.18, n.2, p. 278-287, 2013.).

EVALUATION OF THE IN VIVO EFFICACY OF PLANTS

In spite of the trials in vivo provided more accurate information regarding the effectiveness of treatment in the host organism than in vitro tests, only 36% of the studies reviewed here carried out such trials (Table 3).

Table 3
List of plants with anthelmintic potential in goats and sheep tested exclusively in vivo and maximum effectiveness obtained in the studies, from 2000 to 2018

Allium sativum administered in natura (Holsbach et al., 2013HOLSBACK, L., PORTO, P.P., MÁRQUEZ, E.S., PORTO, P.E. Fitobioterapia no controle de nematódeos gastrointestinais de ovinos. Semina: Ciências Agrárias, v. 34, n. 2, p. 3841-3850, 2013.) or in juice form (Santos et al., 2011SANTOS, F.C.C., VOGEL, F.S.F., MONTEIRO, S.G. Efeito do suco de alho (Allium sativum L.) sobre endoparasitas gastrintestinais de ovinos. Revista Brasileira de Agroecologia, v.6, n.3, p.176-181, 2011.) did not show action for RFEC. Leaves of S. terebinthifolius, T. avellanedae bark, and seed of Jatropha curcas was not effective for RFEC (Wolupeck et al., 2012WOLUPECK, H.L., MAIA, D., OLLHOFF, R.D., TEIXEIRA, V., PASSERINO, A.S., SOTOMAIOR, C.S. Aroeira (Schinus Terebinthifolius), ipê roxo (Tabebuia avellanedae) e pinhão manso (Jatropha curcas) no tratamento oral da verminose gastrintestinal de caprinos. Revista Acadêmica: Ciências Agrárias e Ambientais, v.10, n.2, p.197-204, 2012.). Likewise, Mimosa tenuiflora leaves administered for 3 days did not significantly reduce infective larvae of Haemonchus sp. (Oliveira et al., 2013OLIVEIRA, L.M.B., MACEDO, I.T.F., VIEIRA, L.S., CAMURÇA-VASCONCELOS, A.L.F., TOMÉ, A.R., SAMPAIO, R.A., LOUVANDINI, H., BEVILAQUA, C.M.L. Effects of Mimosa tenuiflora on larval establishment of Haemonchus contortus in sheep. Veterinary Parasitolology, v.196, p.341-346, 2013.).

IN VITRO VERSUS IN VIVO EFFECT OF PLANTS WITH ANTHELMINTIC POTENTIAL

Only 20% of the reviewed studies performed the joint evaluation (in vitro and in vivo), establishing a parallel of the results obtained with the two methodologies. Most studies (90%) did not replicate in vivo the promising results found in vitro. It is noteworthy that 80% of the studies were carried out in sheep and only 20% in goats (Table 4).

Table 4
Maximum effectiveness of plants with anthelmintic potential in goats and sheep evaluated in vitro and in vivo assays, from 2000 to 2018

FINAL CONSIDERATIONS

The use of plants with anthelmintic potential, regardless of the preparation process, has revealed the action of active substances with varying levels of efficacy in small ruminants.

Operculina hamiltonii and Musa sp. are effective for the reduction of endoparasitary infestation in small ruminants, and the metabolites polyphenols, including condensed tannins, are responsible for this activity. Mormodica charantia also presents a high activity to reduce endoparasitoses, and triterpenos glycosides and mormodicinas are the active components. Zanthoxylum rhoifolium and Curcubita pepol have high anthelmintic activity; however, there is still no description of its active components. Other plant species, cited in this review, have antiparasitic activity; yet, this effect has been determined, so far, only in vitro assays. Considering that the metabolomic composition of plants can vary according to the environmental conditions, different edaphoclimatic conditions, use of plants at different vegetative stages or even use of different parts of the plant may be pointed out as causes of variation of results obtained in different studies carried out with the same plant.

The difficulty of in vivo replication of results achieved in vitro may be due to intrinsic factors to the animals; laboratory tests use eggs and/or larvae isolated, without the interference of the organic matter, unlike what occurs in the animals; most in vitro larval trials are not done with infective larvae within the parasitic cycle of worms, which may lead to divergences with the in vivo assays.

The accomplishment of preliminary tests of toxicity and lethality of the plants and their derivatives are needed to ensure the welfare of animals undergoing experimentation. Notwithstanding some species of plants with taniferous contents present high anthelmintic activity, studies on the substances responsible for this action are lacking. The identification and isolation of these active molecules will aid in the promotion of medicinal plants and, possibly, in the investment for the production of natural anthelmintic substances.

ACKNOWLEDGEMENTS

The authors would like to thank the FAPESB (Foundation for protection of research in the state of Bahia) for the financial support.

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Publication Dates

  • Publication in this collection
    08 Apr 2019
  • Date of issue
    2019

History

  • Received
    18 Oct 2018
  • Accepted
    05 Feb 2019
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