Chagas disease, caused by the protozoan parasite Trypanosoma cruzi, is one of the most significant neglected tropical diseases. Approximately 6-7 million people worldwide are estimated to be infected with T.cruzi, with about 12000 deaths annually attributed to the disease. In Türkiye, natural transmission does not occur due to the absence of vectors carrying the parasite. However, touristic or commercial travels to endemic areas and migration from these regions increase the risk of Chagas disease emergence in the country. Currently, only two drugs, benznidazole (BENZ) and nifurtimox, are available for the treatment of Chagas disease. These drugs have limitations, including effectiveness only during the acute or early stages of infection, adverse side effects and the potential for the parasite to develop resistance. Consequently, there is an urgent need for new, safe and effective therapeutic alternatives for treating Chagas disease. This study aimed to investigate the efficacy and cytotoxicity of essential oil components (EOCs) such as α-pinene, isoborneol, carvacrol, coumarin and eugenol against T.cruzi and their synergy with BENZ. In this study, the T.cruzi ATCC 50825 reference strain was used. BENZ was selected as the reference drug and α-pinene, isoborneol, carvacrol, coumarin, and eugenol were chosen as EOCs. Cytotoxic activity was evaluated using the L929 mouse fibroblast cell line. Antitrypanosomal and cytotoxic activities were determined using the broth microdilution method and interactions between BENZ and EOCs were assessed using the checkerboard method. The IC50 values indicating the cytotoxic effects of EOCs and BENZ on fibroblast cells at 24, 48, and 72 hours were as follows: α-pinene (26.68-20.79 µg/mL), isoborneol (128.7-73.63 µg/mL), carvacrol (4.56-2.49 µg/mL), coumarin (169.3-108.6 µg/mL), eugenol (6.04-1.65 µg/mL), and BENZ (1011-806.9 µg/mL). The IC50 values for antitrypanosomal activity at 48 hours were 11.8 µg/mL, 114.6 µg/mL, 3.9 µg/mL, 268.6 µg/mL, 19.5 µg/mL, and 11.7 µg/mL for the same compounds, respectively. Carvacrol, α-pinene and eugenol demonstrated the most potent activity and especially carvacrol and α-pinene being comparable to the reference drug BENZ. Selectivity index (SI) calculations revealed high selective activity (SI> 1) for BENZ and α-pinene, while other EOCs exhibited lower selectivity (SI< 1). Nevertheless, synergistic interactions were identified in all combinations of EOCs with BENZ. The mechanisms underlying drug resistance in T.cruzi remain poorly understood. Natural compounds with multiple biological effects, new drug formulations and innovative combinations can contribute to overcoming drug resistance. Among these strategies, essential oil components, known for their biological activities against various microorganisms, offer promising alternatives. In addition to the strong antitrypanosomal activities of EOCs, their synergistic interaction with BENZ may fill important gaps in the literature and guide future studies in designing next-generation drug combinations, reducing side effects and preventing the development of resistance.
Chagas hastalığı, protozoan bir parazit olan Trypanosoma cruzi’nin neden olduğu bulaşıcı bir hastalık olup ihmal edilen tropikal hastalıkların başında gelmektedir. Dünya çapında yaklaşık 6-7 milyon insanın T.cruzi ile enfekte olduğu ve her yıl yaklaşık 12000 kişinin bu hastalık nedeniyle öldüğü tahmin edilmektedir. Chagas hastalığı, ülkemizde hastalığı taşıyan vektörlerin bulunmaması nedeniyle doğal yolla bulaşmamaktadır. Ancak endemik bölgelere yapılan turistik veya ticari seyahatlerle bu bölgelerden ülkemize gerçekleşen göç hareketleri, hastalığın ülkemizde görülme olasılığını artırmaktadır. T.cruzi’nin neden olduğu Chagas hastalığının tedavisinde benznidazol (BENZ) ve nifurtimoks olmak üzere sadece iki ilaç kullanılmaktadır. Bu ilaçların, sadece akut veya erken enfeksiyon evrelerinde etkili olmaları, kullanımları sırasında yan etkilerinin olması ve parazitin bu ilaçların etkinliğine karşı direnç geliştirmesi gibi bazı dezavantajları bulunmaktadır. Bu nedenle, Chagas hastalığını tedavi etmek için yeni, güvenli ve etkili tedavi alternatiflerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, alfa-pinen, isoborneol, karvakrol, kumarin ve öjenol gibi uçucu yağ bileşenleri (UYB)’nin T.cruzi’ye karşı etkinliği, sitotoksisitesi ve BENZ ile kombinasyonunun araştırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada, T.cruzi ATCC 50825 referans suşu kullanılmıştır. Referans ilaç olarak BENZ; UYB olarak ise alfa-pinen, isoborneol, karvakrol, kumarin ve öjenol seçilmiştir. Sitotoksik aktivite çalışmalarında L929 fare fibroblast hücre hattı kullanılmıştır. Antitripanozomal ve sitotoksik aktivite çalışmaları sıvı mikrodilüsyon yöntemiyle, benznidazol ve UYB’ler arasındaki etkileşimler ise dama tahtası (checkerboard) yöntemiyle belirlenmiştir. UYB’lerin ve BENZ’in fibroblast hücrelerine karşı sitotoksik etkinliklerini ifade eden IC50 değerleri 24, 48 ve 72. saatlerde, sırasıyla, alfa-pinen için 26.68- 20.79 µg/mL, isoborneol için 128.7-73.63 µg/mL, karvakrol için 4.56-2.49 µg/mL, kumarin için 169.3- 108.6 µg/mL, öjenol için 6.04-1.65 µg/mL ve BENZ için ise 1011-806.9 µg/mL aralığında saptanmıştır. UYB’lerin ve BENZ’in antitripanozomal aktivitelerini ifade eden IC50 değerleri 48. saatte aynı sırayla, 11.8 µg/mL, 114.6 µg/mL, 3.9 µg/mL, 268.6 µg/mL, 19.5 µg/mL ve 11.7 µg/mL olarak tespit edilmiştir. En etkili UYB’nin karvakrol, alfa-pinen ve öjenol olduğu ve özellikle karvakrol ve alfa-pinenin referans ilaç BENZ ile kıyaslanabilir olduğu saptanmıştır. Selektif indeks (SI) değerleri hesaplandığında BENZ ve alfapinenin seçici etkinliğinin yüksek (SI> 1), diğer UYB’lerin ise seçici etkinliğinin düşük olduğu gözlenmiştir (SI< 1). Buna karşılık UYB’ler ile BENZ kombinasyonlarının tamamında sinerjik etkileşimler tespit edilmiştir. T.cruzi’de görülen ilaç direncinin mekanizması henüz anlaşılmış değildir. Çoklu biyolojik etkilere sahip doğal bileşikler, yeni ilaç formülasyonları ve yeni kombinasyonlar, ilaç direncinin üstesinden gelme çabalarına destek olabilir. Bu stratejiler içinde çeşitli mikroorganizmalara karşı biyolojik aktiviteleri gösterilmiş olan UYB’ler iyi birer alternatif oluşturabilir. UYB’lerin güçlü antitripanozomal etkinlikleri yanında BENZ ile sinerjik etkileşim göstermesinin; yeni nesil ilaç kombinasyonlarının tasarlanması, yan etkilerin azaltılması ve direnç gelişiminin önlenmesi adına literatürdeki önemli boşlukları doldurabileceği ve gelecek çalışmalara yön verebileceği düşünülmektedir.
