In vivo anti-malarial activity of propranolol against experimental Plasmodium berghei ANKA infection in mice

Abstract

Background: Malaria is a mosquito-borne infectious disease caused by Plasmodium spp, which is widespread in tropical and subtropical regions of the world. The objective of this study is to evaluate in vivo antimalarial activity of propranolol against experimental Plasmodium berghei ANKA (PbA) infection in a mouse model.
Methods: A total of 36 mice weighing between 15 to 18g were randomly divided into six groups of six mice each. Mice in the first group (SAL) were non-infected with P. berghei but received normal saline (control), second group (PbA) were mice infected without treatment (control), third group (PRL) were non-infected mice treated with propranolol at the dose of 7.5 mg/kg/bid, fourth group (PbA+PRL) were mice infected and treated with same dose of propranolol, fifth group (QUN) were non-infected mice treated with quinine at a dose of 20 mg/kg stat, then 10 mg/kg bid, and sixth group (PbA+QUN) were infected mice treated with quinine. Parasitaemia, physiological conditions (cognitive function, temperature) and lethality of infected mice were monitored over 7-day period to assess the antimalarial activity of propranolol and quinine. The Y-maze paradigm was used to assess cognitive impairment induced by PbA infection. The effects of propranolol on malaria indices and cognitive impairment were compared with that of quinine and the control using T-test statistical method.
Results: Mortality of mice at day 7 in the infected group without treatment (PbA) was 100% (6/6) while mortality was 50% (3/6) in infected group treated with propranolol (PbA+PRL) and 33.3% (2/6) in infected group treated with quinine (PbA+QUN) (OR=2.000, p=1.000). No mortality was recorded in any of the three groups of uninfected mice. Propranolol reduced parasitaemia to a trough level of 1.40±0.07 three days after treatment, comparable to trough level of 1.39±0.0633 by quinine but did not reverse PbA-induced hypothermia, which quinine did.
Conclusion: Propranolol demonstrated in vivo antimalarial activity against experimental PbA infection in mice comparable to that of quinine.

Keywords: malaria, propranolol, quinine, Plasmodium, cerebral malaria

French Title: Activité antipaludique in vivo du propranolol contre l'infection expérimentale par Plasmodium berghei ANKA chez la souris

Contexte: Le paludisme est une maladie infectieuse transmise par les moustiques causée par Plasmodium spp, qui est répandue dans les régions tropicales et subtropicales du monde. L'objectif de cette étude est d'évaluer l'activité antipaludique in vivo du propranolol contre une infection expérimentale à Plasmodium berghei ANKA (PbA) dans un modèle murin.

Méthodes: Un total de 36 souris pesant entre 15 et 18 g ont été réparties au hasard en six groupes de six souris chacun. Les souris du premier groupe (SAL) n'étaient pas infectées par P. berghei mais ont reçu une solution saline normale (contrôle), le deuxième groupe (PbA) était des souris infectées sans traitement (contrôle), le troisième groupe (PRL) était des souris non infectées traitées par propranolol à la dose de 7,5mg/kg/bid, le quatrième groupe (PbA+PRL) étaient des souris infectées et traitées avec la même dose de propranolol, le cinquième groupe (QUN) étaient des souris non infectées traitées avec de la quinine à une dose de 20mg/kg stat, puis 10mg/kg bid et le sixième groupe (PbA+QUN) étaient des souris infectées traitées avec de la quinine. La parasitémie, les conditions physiologiques (fonction cognitive, température) et la létalité des souris infectées ont été surveillées sur une période de 7 jours pour évaluer l'activité antipaludique du propranolol et de la quinine. Le paradigme du labyrinthe en Y a été utilisé pour évaluer les troubles cognitifs induits par l'infection au PbA. Les effets du propranolol sur les indices du paludisme et les troubles cognitifs ont été comparés à ceux de la quinine et du témoin à l'aide de la méthode statistique du test T.

Résultats: La mortalité des souris au jour 7 dans le groupe infecté sans traitement (PbA) était de 100% (6/6) tandis que la mortalité était de 50% (3/6) dans le groupe infecté traité avec du propranolol (PbA+PRL) et 33,3% ( 2/6) dans le groupe infecté traité par la quinine (PbA+QUN) (OR=2.000, p=1.000). Aucune mortalité n'a été enregistrée dans aucun des trois groupes de souris non infectées. Le propranolol a réduit la parasitémie à un niveau minimum de 1,40±0,07 trois jours après le traitement, comparable au niveau minimum de 1,39±0,0633 de la quinine, mais n'a pas inversé l'hypothermie induite par le PbA, ce que la quinine a fait.

Conclusion: le propranolol a démontré une activité antipaludique in vivo contre l'infection expérimentale au PbA chez la souris comparable à celle de la quinine.

Mots-clés: paludisme, propranolol, quinine, Plasmodium, paludisme cérébral