UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
CENTRO DE CIÊNCIAS MÉDICASFACULDADE DE FARMÁCIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM
CIÊNCIAS APLICADAS A PRODUTOS PARA SAÚDE
ESTUDO FITOQUÍMICO E BIOLÓGICO DE FOLHAS DA ESPÉCIE VEGETAL Xylopia ochrantha (Mart.)
RICARDO DIEGO DUARTE GALHARDO DE ALBUQUERQUE
NITERÓI 2013
ii
ESTUDO FITOQUÍMICO E BIOLÓGICO DE FOLHAS DA ESPÉCIE VEGETAL Xylopia ochrantha (Mart.)
RICARDO DIEGO DUARTE GALHARDO DE ALBUQUERQUE
Dissertação de mestado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Ciências Aplicadas a Produtos para Saúde da Faculdade de Farmácia da Universidade Federal Fluminense como requisito parcial para obtenção do Grau de Mestre na Área de Concentração: Pesquisa e Desenvolvimento de Produtos para a Saúde.
Orientadora: Profa Dra THELMA BARROS MACHADO
Niterói 2013
iii
FICHA CATALOGRÁFICA
Albuquerque, Ricardo Diego Duarte Galhardo de.
Estudo fitoquímico e biológico de folhas da espécie vegetal Xylopia ochrantha (Mart.)/ Ricardo Diego Duarte Galhardo de Albuquerque; orientadora: Thelma Barros Machado. ____Niterói, 2013.
81f.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal Fluminense, 2013.
1. Xylopia 2. Óleos essenciais 3. Planta medicinal 4. Atividade antimicrobiana 5. Atividade antioxidante 6. Atividade citotóxica 7. Esteroides 8. Flavonoides I. Machado, Thelma Barros II. Título
iv
RICARDO DIEGO DUARTE GALHARDO DE ALBUQUERQUE
ESTUDO FITOQUÍMICO E BIOLÓGICO DE FOLHAS DA ESPÉCIE VEGETAL
Xylopia ochrantha (Mart.)
Dissertação de mestado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Ciências Aplicadas a Produtos para Saúde da Faculdade de Farmácia da Universidade Federal Fluminense como requisito parcial para obtenção do Grau de Mestre em Área de Concentração: Pesquisa e Desenvolvimento de Produtos para a Saúde.
Aprovado por:
Prof ª. Dra. THELMA BARROS MACHADO - Orientadora Universidade Federal Fluminense - UFF
Profª. Drª. SABRINA CALIL ELIAS Universidade Federal Fluminense - UFF
Prof ª. Drª. NAOMI KATO SIMAS Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ
Profª. Drª. ADRIANA PASSOS DE OLIVEIRA - Revisora Universidade Estadual da Zona Oeste - UEZO
Niterói 2013
v
Este trabalho foi realizado sob a orientação da Profª. Drª. Thelma de Barros Machado.
vi
DEDICATÓRIA
“... à minha família, primeiramente, aos amigos e a todos que contribuíram para o alcance do meu sucesso e me deram forças para seguir meu caminho...”
vii
“... A amizade é um meio de nos isolarmos da humanidade cultivando algumas pessoas...”
(Carlos Drummond de Andrade)
“... Os únicos limites do homem são: o tamanho das suas ideias e o grau da sua dedicação...”
(Autor desconhecido) “... O primeiro passo para a vitória é acreditar que ela exista e que possamos ser os protagonistas em conduzi-la, não importando o quão longínqua e tortuosa esta venha a se mostrar...”
viii
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus pela saúde, força e luz que tem me dado durante todo o percurso.
Aos meus pais e minha irmã pelo apoio e por acreditarem sempre no meu sucesso.
Aos meus familiares, inclusive aqueles que infelizmente não estão mais presentes neste mundo, que sempre estiveram dispostos a me apoiar e torcendo pelas minhas conquistas.
Aos meus amigos que fazem parte do LTPN pela força, incentivo, companhia, acolhimento e aprendizado profissional.
Aos meus demais amigos que me incentivaram e deram todo apoio nos momentos de necessidade.
À coordenação do PG-CAPS pelo suporte e apoio científico durante todo o projeto.
À Faculdade de Farmácia e Universidade Federal Fluminense pela oportunidade de iniciar minha vida científica.
À CAPES pelo suporte e apoio científico.
À minha orientadora Profª Drª. Thelma Machado.
Ao Prof. Dr. Marcelo Guerra pelo conhecimento e apoio científico.
À Profª Drª. Kátia Lima pelo suporte técnico e científico.
Ao saudoso Prof. Dr. Moacélio Silva-Filho e ao mestre Róber Bachinski pela colaboração e conhecimento.
Ao Arthur, Bruna e Profª Drª. Ivana Leal pela avaliação antimicrobiana.
À Mariana e Suellen pela colaboração durante todo o projeto.
Aos técnicos Pedro Couteiro, Débora Eiriz e Aline Marques pelas análises em CG-MS.
ix
Ao Instituto de Tecnologia de Fármacos (FIOCRUZ) pelas análises em LC-DAD-MS.
Ao Laboratório de Epidemiologia Molecular e Biotecnologia (Faculdade de Farmácia – UFF) e Laboratório de Infecção Hospitalar (UFRJ) pela colaboração com a avaliação antimicrobiana.
Aos Profs. Dr. Ciro Pregnolatto e Drª. Maria Abadia Vera pelo apoio e conhecimento.
À Profª Drª. Adriana Passos pelo apoio científico e revisão do projeto.
À Profª Drª. Deborah Quintanilha pelas sugestões de modificação durante a defesa do projeto.
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Árvore de Xylopia ochrantha (p.3) Figura 2 – Folhas e fruto de Xylopia ochrantha (p.5)
Figura 3 - Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba (Carapebus - RJ) (p.10) Figura 4 - Fruto de Xylopia aethiopica (p.11)
Figura 5 - Folhas e flores de Xylopia parviflora (p.11) Figura 6 - Frutos de Xylopia aromática (p.12)
Figura 7 - Árvore de Xylopia brasiliensis (p.12)
Figura 8 – Espatulenol (X.laevigata e X.brasiliensis) (p.15)
Figura 9 –Estrutura química do ácido kovalênico (X.aethiopica) (p.15)
Figura 10 – Estrutura química do ácido ent-kaur-16-en-19-óico (X.aethiopica) (p.15) Figura 11 – Estrutura química do ácido traquiloban-19-óico (X.aethiopica) (p.15)
Figura 12 - Estrutura química do ácido ent-kaur-16-en-19-óico (X.cayennensis) (p.15) Figura 13 - Estrutura química do ent-kaur-16-en-19-ol (X.cayennensis) (p.15)
Figura 14 –Estrutura química da emarginatina 1 (X.emarginata) (p.15) Figura 15 –Estrutura química da emarginatina 2 (X.emarginata) (p.15)
Figura 16 - Estrutura química do ácido ent-3-beta-hidroxi-16-caruren-19-óico (X.laevigata) Figura 17 - Estrutura química do ácido ent-16-cauren-19-óico (X. laevigata) (p.15)
Figura 18 - ent-atisano-7alfa-acetoxi-16alfa-ol (X.langsdorffiana) (p.15) Figura 19 - ent-atisano-7-oxo-16alfa-ol (X.langsdorffiana) (p.15)
Figura 20 - Estrutura química do α-pineno (1) , terpin-4-ol (2) , β-pineno (3) e Δ-3-careno (4) (X.aromatica e X.aethiopica) (p.16)
Figura 21 – Quercetina-3-α-raminosídeo (X. emarginata e X. langsdorffiana) (p.17) Figura 22 – Dicentrinona (X. championii) (p.19)
Figura 23 – Buxifolina (X buxifolia) (p.19) Figura 24 – Nornantenina (X. danguyella) (p.19) Figura 25 – Danguielina (X. danguyella) (p.19)
xi
Figura 26 – o-metilmoscatolina (X. Championii) (p.19)
Figura 27 - Cromatografia em Camada Delgada das frações obtidas do extrato hexânico. Fase estacionária: silica gel ALUGRAM® SIL G/UV254 TLC (MACHEREY – NAGEL). Eluente: Acetato de Etila: Hexano (50%). Revelador: NP/PEG em UV 365nm. (p.28)
Figura 28 – Cromatograma da fração H27 obtido por CG-EM. (p.29) Figura 29 – Espectro de massas da substância 1. (p.30)
Figura 30 – Espectro de massas da substância 2. (p.31) Figura 31 – Espectro de massas da substância 3. (p.31) Figura 32 – Campesterol (p.33)
Figura 33 – Estigmaesterol (p.34) Figura 34 - γ-sitoesterol (p.35)
Figura 35 - Cromatograma obtido por LC-MS da partição em acetato das folhas de Xylopia ochrantha. (p.37)
Figura 36 – Identificação dos íons moleculares [M-H] 447 e 593 e cromatograma LC-MS do extrato etanólico bruto foliar de Xylopia ochrantha. (p.37)
Figura 37 – Análise SIM do íon molecular [M-H] 447, relacionado à estrutura da quercitrina. Figura 38 - Análise SIM do íon molecular [M-H] 593, relacionado à estrutura da luteolina-7-O-rutinosídeo. (p.38)
Figura 39 – Espectro de absorção na região de UV-Vis do flavonoide majoritário presente na partição acetato foliar de Xylopia ochrantha em LC-DAD. (p.39)
Figura 40 – Espectro de absorção na região de UV-Vis do flavonoide presente no extrato etanólico bruto foliar de Xylopia ochrantha em LC-DAD. (p.39)
Figura 41 – Cromatograma obtido por CG-MS do óleo essencial de frutos de Xylopia ochrantha (Mart.) (p.41)
Figura 42 – Cromatograma obtido por CG-MS do óleo essencial das folhas de Xylopia ochrantha (Mart.). (p.41)
Figura 43 – Estrutura química do alfa-bergamoteno (p.44) Figura 44 - Estrutura química do alfa-bisaboleno (p.44)
xii
Figura 46 - Estrutura química do alfa-felandreno (p.44) Figura 47 - Estrutura química do alfa-humuleno (p.44)
Figura 48 - Estrutura química do alfa-pineno (p.44) Figura 49 - Estrutura química do alfa-terpineno (p.44) Figura 50 - Estrutura química do alfa-terpineol (p.44)
Figura 51 – Estrutura química do alfa-tujeno (p.44) Figura 52 - Estrutura química do beta-bisaboleno (p.44) Figura 53 - Estrutura química do beta-cubebeno (p.44)
Figura 54 – Estrutura química do beta-elemeno (p.44) Figura 55 – Estrutura química do beta-felandreno (p.45) Figura 56 – Estrutura química do beta-ocimeno (E) (p.44)
Figura 57 – Estrutura química do beta-ocimeno (Z) (p.45) Figura 58 – Estrutura química do beta-pineno (p.45) Figura 59 – Estrutura química do biciclogermano (p.45)
Figura 60 - Estrutura química do cariofileno (p.45) Figura 61 – Estrutura química do cipereno (p.45)
Figura 62 – Estrutura química do delta-elemeno (p.45)
Figura 63 – Estrutura química do delta-elemeno (p.45) Figura 64 – Estrutura química do espatulenol (p.45) Figura 65 – Estrutura química do eucaliptol (p.45)
Figura 66 - Estrutura química do gama-muuroleno (p.45) Figura 67 - Estrutura química do gama-terpineno (p.45) Figura 68 - Estrutura química do germacreno b (p.45)
Figura 69 - Estrutura química do germacreno d (p.45) Figura 70 – Estrutura química do linalool (p.45) Figura 71 - Estrutura química do mirceno (p.45)
xiii
Figura 73 - Estrutura química do óxido de cariofileno (p.46) Figura 74 - Estrutura química do sabineno (p.46)
Figura 75 – Estrutura química do sesquisabineno (p.46) Figura 76 – Estrutura química do silvestreno (p.46)
Figura 77 - Estrutura química do terpinoleno (p.46) Figura 78 - Estrutura química do terpinen-4-ol (p.46)
Figura 79 – Curva Padrão de Ácido Gálico preparada para o método de doseamento de fenólicos totais. (p.49)
Figura 80 - Avaliação da viabilidade e proliferação celular de células AtT20 na presença do extrato etanólico de Xylopia ochrantha. (p.51)
Figura 81 – Avaliação da viabilidade e proliferação celular de células AtT20 na presença do óleo essencial das folhas de Xylopia ochrantha. (p.51)
xiv
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Fragmentos, intensidades relativas e íon molecular dos fitoesteróis encontrados em Xylopia ochrantha. (p.32)
Tabela 2 - Constituintes químicos do óleo essencial de frutos de Xylopia ochrantha (Mart.) (p.42)
Tabela 3 - Constituintes químicos do óleo essencial dasfolhas de Xylopia ochrantha (Mart.). (p.43)
Tabela 4 - Rendimento do óleo essencial foliar em diversas espécies do gênero Xylopia. (p.43)
Tabela 5 – Resultado da Avaliação Antimicrobiana do Óléo Essencial e Extratos de Xylopia ochrantha frente S.aureus. As lacunas em amarelo indicam inibição do crescimento bacteriano. Controle positivo: Vancomicina. A análise foi realizada em duplicata (colunas 1 a 5 e 7 a 11). (p.47)
Tabela 6 - Espécies e cepas bacterianas testadas pelo método de diluição em placa e seus resultados. Extrato diclorometânico (DCM), extrato em acetato de etila (AE) e óleo essencial (OE) demonstraram atividade. (p.48)
Tabela 7 - Valor ORAC de extratos e óleo essencial das folhas de Xylopia ochrantha (Mart.). (p.49)
xv
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
AI - Índice Aritmético
ATCC – American Type Culture Colection
AtT20 – Linhagem de Tumor Hipofisário Murino
µL – microlitro
CCF - Cromatografia em Camada Fina
CG - Cromatógrafo em Fase Gasosa
CG-DIC – Cromatógrafo a Gás acoplado a Detector por Ionização em Chama
CG-EM – Cromatografia com Fase Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas
CLAE-DAD-EM – Cromatografia com Fase Líquida de Alta Performance acoplada a Diodo de Arranjo Eletrônico e Espectrometria de Massas
DMEM – Dulbecco’s Modified Eagle Medium
DMSO – Dimetilsulfóxido
ELISA – Enzyme-linked Immunosorbent Assay
EM - Espectrometria de Massas
eV- elétron volt
mg- miligrama
min. - minuto
mL - mililitro
xvi
NIST- National Institute of Standards and Technology
nm – nanômetro
NP/PEG – difenilborioxetilamina/polietilenoglicol
PBS – Phosphate Buffer Saline
Rf - Fator de Retenção
TE- Trolox Equivalent
Trolox – ácido 6-hidróxi-2,5,7,8-tetrametilcroman-2-carboxílico
xvii
RESUMO
ALBUQUERQUE, Ricardo Diego Duarte Galhardo de. Estudo fitoquímico e biológico de folhas da espécie vegetal Xylopia ochrantha (Mart.). Niterói, 2013. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Ciências Aplicadas a Produtos para Saúde), Faculdade de Farmácia, Universidade Federal Fluminense.
Xylopia ochrantha (Mart.) é uma espécie endêmica do Brasil, ocorrendo principalmente na Floresta de Restinga localizada ao longo da costa brasileira. Os estudos químico e biológico presentes neste trabalho são os primeiros relacionados a esta espécie. No estudo fitoquímico, os óleos essenciais das folhas e frutos foram obtidos através de extração por hidrodestilação e analisados por GC-MS e GC-FID. No total, foram identificadas 36 substâncias, das quais, germacreno D, biciclogermacreno e silvestreno (folhas), α-felandreno, β-felandreno e sabineno (frutos) foram os principais componentes identificados. Os fitoesterois campesterol, estigmaesterol e gama-sitosterol, provenientes do extrato hexânico foliar, além dos flavonoides majoritários quercitrina e luteolina-7-O-rutinosídeo, encontrados no extrato de acetato de etila foliar, foram identificados através de análises em CG-EM e CLAE-DAD-EM. Análises realizadas em CCF demonstraram a presença de terpenos, alcaloides e cumarinas, sendo estas, portanto, classes de substâncias representativas da espécie. A atividade antioxidante do óleo essencial e seis extratos das folhas de Xylopia ochrantha foram avaliadas utilizando o método ORAC, com valores na faixa entre 0,42 ± 0,01 e 1,85 ± 0,03 mmolTE / g. A atividade antimicrobiana do óleo essencial e extratos de Xylopia ochrantha também puderam ser analizados através dos métodos de diluição em placas e microdiluição em caldo. O óleo essencial e as partições diclorometânica e de acetato de etila das folhas de Xylopia ochrantha apresentaram atividade contra diferentes cepas de Staphylococcus aureus, além de serem ativos também contra Enterococcus faecalis, Staphylococcus haemolyticcus, Staphylococcus epidermidis, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Staphylococcus capitis e Staphylococcus hominis. O extrato diclorometâncio apresentou um MIC de 128 mcg/mL contra ORSA sanguíneo. Nas demais análises, os extratos ativos apresentaram MIC de 512 mcg/mL. O extrato etanólico demonstrou atividade citotóxica contra células de tumor hipofisiário (AtT20), sendo possível observar uma diminuição significativa da proliferação e viabilidade celular dentro de 24 horas.
Palavras-chave: Xylopia ochrantha, óleo essencial, fitoesteróis, flavonoides, antioxidante, antimicrobiano, Staphylococcus aureus, citotoxidade.
xviii
ABSTRACT
ALBUQUERQUE, Ricardo Diego Duarte Galhardo de. Phytochemical and Biological studies of
leaves from vegetal species Xylopia ochrantha (Mart.). Niterói, 2013. Master’s dissertation (Master
in Applied Sciences to Health Products), School of Pharmacy, Fluminense Federal University.
Xylopia ochrantha (Mart.) is a endemic species from Brazil, occurring mainly in the Restinga Forest located along the Brazilian coast. The chemical and biological studies in this work are the first related to this species. In phytochemical study, the extraction of essential oils from leaves and fruits of this species was performed by hydrodistillation and analyzed by GC-MS/GC-FID. In total, 36 compounds were identified, of which germacrene D, bicyclogermacrene, silvestrene (leaves), α-phellandrene, β-phellandrene and sabinene (fruits) were the main components. The phytosterols campesterol, stigmasterol and gamma-sitosterol, from the foliar hexane extract, besides the majority flavonoids quercitrin and luteolin-7-O-rutinoside, found in the foliar ethyl acetate extract, were identified through analysis on GC-MS and HPLC-DAD-GC-MS. Analyzes made in TLC showed the presence of terpenes, alkaloids and coumarins, which are also representative substances of the species. Regarding the study of biological species, the antioxidant activity was held to six extracts and essential oil from the leaves of Xylopia ochrantha using the ORAC method, with values in the range between 0.42 ± 0.01 and 1.85 ± 0.03 mmolTE / g. The antimicrobial activity of essential oil and extracts of Xylopia ochrantha could be analyzed by plate dilution and broth microdilution methods. The essential oil and extracts of dichloromethane and ethyl acetate from leaves of Xylopia ochrantha showed activity against different strains of Staphylococcus aureus, and were also active against Enterococcus faecalis, Staphylococcus haemolyticcus, Staphylococcus epidermidis, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Staphylococcus capitis and Staphylococcus hominis. Dichloromethane extract showed a MIC of 128 mcg / mL against ORSA blood. In other analysis, active extracts showed MIC of 512 mcg / mL. Ethanol extract showed cytotoxic activity against tumor cells of the pituitary (AtT20), where was possible to observe a significant decrease in cell viability and proliferation within 24 hours.
Keywords: Xylopia ochrantha, essential oil, phytosterols, flavonoids, antioxidant, antimicrobial, Staphylococcus aureus, cytotoxicity.
xix SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 1 2. OBJETIVOS 6 2.1 Objetivos gerais 6 2.2 Objetivos específicos 6 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 7
3.1. História dos produtos naturais 7
3.2. Floresta de Restinga e seus recursos vegetais 9
3.2.1. Restinga de Jurubatiba (RJ) 9 3.3. O gênero Xylopia 9 3.3.1. Xylopia aethiopica 10 3.3.2. Xylopia parviflora 11 3.3.3. Xylopia aromatica 12 3.3.4. Xylopia brasiliensis 12 3.3.5. Xylopia discreta 13
3.4. Principais grupos de metabólitos do gênero Xylopia 13
3.4.1. Metabólitos primários e secundários 13
3.4.2. Biossíntese de metabólitos secundários 13
3.4.3. Terpenoides 14
3.4.4. Flavonóides 16
3.4.5. Alcalóides 17
4. METODOLOGIA 20
xx
4.2. Extratos e partições 20
4.3. Extração do óleo essencial 21
4.4. Determinação estrutural 21
4.5. Avaliação de atividade biológica 22
4.5.1. Atividade antimicrobiana 22
4.5.1.1. Método Qualitativo 23
4.5.1.2. Teste da Microdiluiçpão em caldo e Determinação da concentração mínima inibitória
(CMI) 23
4.5.1.3. Método da diluição em placa 24
4.5.2. Atividade antioxidante 24
4.5.2.1. Capacidade de absorção de radicais de oxigênio (ORAC) 24
4.5.2.2. Doseamento dos fenolicos totais 25
4.5.3. Atividade citotóxica 25
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 27
5.1. Obtenção do extrato etanólico bruto, partições e resíduo aquoso 27 5.2. Separação e identificação de substâncias majoritárias 27
5.2.1. Identificação de fitoesteróis por CG-EM 29
5.2.2 Análise do conteúdo flavonoídico por LC-MS e LC-DAD 36 5.3. Composição química dos óleos essencias de folhas e frutos de X. ochrantha 40 5.4. Atividade antimicrobiana 46
5.5. Atividade antioxidante 48
5.6. Atividade citotóxica 51
6. CONCLUSÃO 53
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 54
1
1. INTRODUÇÃO
A necessidade da obtenção de produtos naturais com fins farmacológicos remonta desde o início da formação das civilizações, onde os primeiros achados arqueológicos são datados de mais de 60 mil anos, ainda na era dos neandertais. Ao longo dos séculos, a utilização de plantas medicinais para a obtenção de extratos, elixires, óleos essenciais e outros produtos, foi amplamente inserida na medicina popular de diversos povos pelo mundo, ao passo que, as técnicas utilizadas para a obtenção destes produtos foram gradativamente otimizadas. Com o advento do desenvolvimento da química, já no século XIX, foram isoladas as primeiras substâncias oriundas de produtos naturais, surgindo então, uma revolução na síntese de produtos farmacológicos. (Bevilacqua, 2010).
O avanço da química também permitiu o desenvolvimento da produção de substâncias químicas sintéticas, que rapidamente encontraram espaço no mercado, levando a um abandono gradual da utilização de produtos naturais, embora esta jamais tenha deixado de ser uma alternativa bastante usual em terapias medicamentosas e na produção de fármacos, principalmente medicamentos anticancerígenos e anti-infecciosos (McChesney et. al., 2007). Somadas a isso, as novas tendências globais de utilização de fitoterápicos e aproveitamento da biodiversidade, a necessidade da obtenção de novas drogas, e ainda, o desenvolvimento de novas técnicas químicas e biológicas - como a otimização de metodologias de separação e identificação de substâncias, além de plataformas de bioensaios - a pesquisa no âmbito dos produtos naturais, vem retomando uma posição proeminente no desenvolvimento de fármacos (Bevilacqua, 2010; McChesney et. al., 2007).
A utilização de produtos naturais no Brasil é documentada desde a chegada dos portugueses, sendo descrito o uso de plantas pelos habitantes indígenas, com diversas finalidades, desde a obtenção de corantes e venenos utilizados para caça, até a utilização de drogas vegetais para fins curativos ou paliativos. Devido à riqueza de complexos vegetais ao longo do território brasileiro, o país vem sendo alvo de interesse científico para pesquisa de novas substâncias de origem natural, visto que há um aumento significante de publicações recentes de pesquisas sobre espécies vegetais consideradas nacionais (Bevilacqua, 2010).
Um importante exemplo desses ricos complexos vegetais são as restingas, que situadas entre a Mata Atlântica e o mar, ocupam os solos arenosos de origem marinha ao longo do
2
litoral brasileiro. Estes solos foram formados através de uma série de regressões e transgressões marinhas ocorridas durante o período Quaternário, onde cordões arenosos foram depositados paralelos ao mar, delineando as planícies costeiras (Rizzini et. al, 1997; Scarano et. al, 2002; Suguio & Tessler 1984).
O Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba (PNRJ) está localizado no litoral norte do estado do Rio de Janeiro (Brasil), abrangendo os municípios de Macaé, Quissamã e Carapebus. Está disposto em uma planície arenosa com vegetação distribuída em moitas, além
de apresentar mata periodicamente inundável (Araújo et al. 1998). Entre as principais famílias
botânicas presentes na restinga de Jurubatiba, podemos citar Myrtaceae, Clusiaceae e Rubiaceae, embora outras famílias também sejam encontradas significativamente, como Asteraceae, Bromeliaceae e Annonaceae (Santos et al. 2009).
Xylopia L. pertence a família Annonaceae e inclui cerca de 150 espécies entre árvores e arvoretas aromáticas, das quais 40 espécies são encontradas na América Tropical (Costa et al., 2011). As espécies mais amplamente estudadas, tais como X. aethiopica, X. parviflora e X. brasiliensis, apresentam-se na literatura científica como possuindo diversas classes de substâncias, principalmente ácidos graxos, esteróides, saponinas, taninos, glicosídeos cianogênicos, além de sesquiterpenos e diterpenóides, alcalóides e acetogeninas. Muitas dessas substâncias demonstraram ser responsáveis por diferentes atividades farmacológicas encontradas nesse gênero, entre elas, propriedades analgésica, antiinflamatória, antibacteriana, antifúngica, sedativa, antiparasitária, antitumoral, entre outras (Colman-Saizarbitoria et. al. 1994a; Colman-Saizarbitoria et. al. 1994b; Ezekwesili et. al. 2010; Nishiyama et. al. 2006). Uma das representantes desta família na restinga de Jurubatiba é a espécie Xylopia ochrantha (Mart.), popularmente conhecida como “imbiú-prego”, sendo utilizada pela população local apenas para a fabricação de cabos de ferramentas (Figura 1 e 2). Esta espécie vegetal é uma arvoreta de cerca de 4 metros de altura e está presente nas formações vegetais arbustivas abertas de Clusia e na mata periodicamente inundada da Restinga de Jurubatiba (Santos et. al., 2009). Segundo um estudo botânico de espécies da família Annonaceae de Restingas Fluminenses, as demais características botânicas da espécie são as seguintes: pecíolo marrom com tamanho de 6 mm de comprimento, lâminas foliares de 6 x 10 a 2,5 x 4 cm, cartáceas a subcoriáceas, elípticas, verdes discolores, glabras em ambas as faces, brilhantes na adaxial, base aguda, ápice acuminado, acúmem de 5 a 10 cm de comprimento, nervura primária impressa na face adaxial e proeminente na abaxial; flores em inflorescência caulinares, botão piramidal 1 a 2 x 1 cm, pedicelo com 2 a 5 mm de comprimento, 1 a 4 brácteas, sépalas e
3
pétalas densamente cobertas por tricomas ferrugíneos adpressos, sépalas de 5 x 8 mm, pétalas do ciclo externo de 17 – 20 x 20 mm, pétalas do ciclo interno de 15 x 7 mm, estames com 1 a 2 mm de comprimento; fruto apocárpico, carpídios, de 15 – 40 x 6 x 10 mm, deiscentes, densamente cobertos por tricomas ferrugíneos adpressos, com 4 a 7 sementes (Lobão et al., 2005).
Figura 1 – Árvore de Xylopia ochrantha
O potencial efeito antioxidante de substâncias encontradas no reino vegetal, como é o caso dos flavonoides e alguns terpenoides, vem sendo apontado como um dos fatores responsáveis no tratamento de diversas patologias que possuem como origem a degradação de estruturas celulares causada por agentes oxidantes. (Simões & Spitzer, 2004; Zuanazzi & Montanha, 2004). Alguns estudos toxicológicos demonstraram a relação entre o mecanismo de estresse oxidativo e o desenvolvimento de retinopatia diabética, aterosclerose e patologias neurodegenerativas, como o Mal de Alzheimer, responsáveis pela diminuição progressiva da qualidade de vida dos pacientes, e que são frequentemente fatais em um curto período de tempo. A avaliação da atividade antioxidante de produtos de origem natural e estudos que avaliam a sobrevida e proliferação de células neuroniais são de grande importância para o tratamento destas patologias, que atualmente encontram apenas medidas paliativas, e não curativas. (Vidya et. al., 2011; Al-Aly, 2011; Rojas et. al., 2006; Citron, 2010). A presença majoritária de flavonoides e terpenoides, substâncias relacionadas com atividade antioxidante,
4
para diversas espécies do gênero Xylopia é um indicativo do possível uso das mesmas no tratamento de patologias relacionadas a efeitos oxidativos (Costa et. al., 2011; Diderot et. al.,2005; Andrade et. al., 2004; Moreira et. al., 2003a; idem, 2006; Santos et. al., 2011; Moreira et. al., 2003b; Silva et. al.,2009).
A hipófise é uma glândula responsável pela secreção de hormônios que regulam funções de essencial importância em nosso organismo, como por exemplo, o crescimento, o ciclo menstrual e o controle diurético. O desenvolvimento de adenomas hipofisários reflete no desempenho destas funções, aumentando ou diminuindo-as, sendo que vários mecanismos contribuem no crescimento deste tipo de tumor, incluindo a expressão do gene de transformação de tumor hipofisário (PTTG) e angiogênese. (Santos-Ortiga et. al., 2010). A necessidade do tratamento para este tipo de tumor, visto que, os medicamentos atualmente existentes para este fim causam efeitos colaterais indesejados, ou ainda, sendo necessária a realização de procedimento cirúrgico em diversos casos, implica na continuação da busca por alternativas que possam tratar a patologia sem que haja uma perda significativa da qualidade de vida dos pacientes. (Merza, 2003; Katznelson, 2003; Wand, 2003). Algumas espécies do gênero Xylopia demonstraram possuir atividade contra células tumorais, sendo este fato frequentemente relacionado com a presença de acetogeninas, abundantes na família Annonaceae (Colman-Saizabitorria et .al., 1994a; idem, 1995; Alfonso et. al., 1996).
O sucesso do tratamento de infecções bacterianas por antibióticos desde a descoberta da penicilina por Fleming, em 1928, vem sofrendo um declínio no que se concerne à eficácia destes medicamentos, devido ao uso indiscriminado e surgimento de novas cepas resistentes aos antibióticos comumente utilizados. Algumas espécies bacterianas causadoras de conhecidas patologias em seres humanos, tais como Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis, entre outras, apresentam cepas com inúmeros fatores de resistência contra antimicrobianos, responsáveis pelo surgimento de infecções hospitalares, ocorrência de infecções generalizadas, frequentemente levando ao óbito de pacientes internados. Deste modo, a busca por novas alternativas medicamentosas para o tratamento destas doenças é algo estritamente necessário nos dias atuais, visando contornar um grande problema de saúde pública, que por sinal, existe em âmbito mundial (Sangappa & Padma, 2012; Remy et al., 2012; Master et al., 2012; Huo et al., 2010). Em estudos envolvendo avaliação de atividade antimicrobiana com espécies do gênero Xylopia foi relatado o poder inibitório contra diversas espécies bacterianas como Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Kleibsiella pneumoniae e Bacillus subtilis (Oloyede & Aduramigba-Modupe,
5
2011; Fleischer et al., 2008; Ilusanya et al., 2012).
Figura 2 – Folhas e fruto de Xylopia ochrantha
A identificação e quantificação de substâncias vegetais nos dias atuais estão cada vez mais relacionadas ao uso de técnicas cromatográficas hifenadas como é o caso da cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa (LC-MS) e da cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (CG-EM), esta última especialmente utilizada para a detecção de componentes com característica apolar como derivados do extrato hexânico ou componentes de óleos voláteis. Para a detecção de componentes de característica polar, como os flavonoides, o LC-MS é uma poderosa ferramenta analítica que explora a capacidade elevada de resolução da cromatografia líquida juntamente com a confiabilidade e acurácia da identificação de moléculas por espectrometria de massa. A utilização desta técnica é compatível ainda com outras áreas da ciência como a química orgânica e analítica, bioquímica, toxicologia e ciências forenses (Colegate & Molyneux, 2008).
6
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Realizar o estudo fitoquímico e avaliação do potencial biológico das folhas da espécie vegetal Xylopia ochrantha (Mart.).
2.2 Objetivos específicos
- Identificar a estrutura química dos constituintes químicos das folhas de Xylopia ochrantha através de diferentes técnicas cromatográficas e espectroscópicas;
- Avaliar as atividades antimicrobiana, antioxidante e citotóxica dos extratos e óleo essencial obtido das folhas de Xylopia ochrantha
- Submeter, ao menos, um manuscrito para revista com conceito mínimo B1 CAPES Interdisciplinar, abrangendo conteúdo relacionado ao trabalho realizado nesta dissertação.
7
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1. História dos produtos naturais
A utilização de plantas no tratamento de doenças é considerada tão antiga quanto a própria humanidade, sendo este costume presente em todas as civilizações existentes. Além de outras utilidades, como o uso para fabricação de ferramentas, confecção de roupas, armas de caça, e ainda, o uso alimentício, o ser humano percebeu a capacidade de cura através de vegetais, bem como o poder nocivo, ou de produzir alucinações, causados por algumas espécies (Bevilacqua, 2010).
A relação do homem com o poder curativo das plantas foi por um grande período baseado em observações, e quase sempre, associada a mecanismos espirituais. A produção de elixires, tinturas e outros derivados do processo de destilação, já era desenvolvida desde o século XI, inicialmente pelos egípcios, sendo que estes produtos eram frequentemente relacionados com propriedades espirituais das plantas de onde foram extraídos. Com a revolução da ciência na era renascentista, os estudos com produtos naturais passaram a tomar uma diretriz mais baseada em experimentações e investigações médicas (Beltran, 1996).
As primeiras descobertas arqueológicas mostram o uso de diversas plantas pelos neandertais, entre elas, a alteia (Althaea officinalis), há mais de 60 mil anos, na região onde hoje se situa o Iraque. Mais tardiamente, por volta do ano 4000 a.C., os sumérios e babilônios utilizavam espécies como o tomilho, mostarda, canela, alho e folhas de sene para fins farmacológicos. No Antigo Egito, no século XVI a.C., já eram utilizadas cerca de 700 drogas, incluindo a babosa, o absinto, a hortelã, a mirra e o cânhamo (Bevilacqua, 2010). Na China, Índia e Grécia antigas, também existem relatos da utilização de compêndios que descrevem diversas plantas e suas respectivas finalidades curativas (Beltran, 1996).
No século II a.C., o médico grego Galeno, foi o pioneiro em experimentos com animais, desenvolvendo as primeiras teorias médicas baseadas em experimentações científicas, revolucionando o estudo da medicina, e sendo importante posteriormente para a compreensão da atuação dos medicamentos no organismo humano. Após uma relativa paralisação no desenvolvimento de estudos médicos e sobre plantas medicinais, devido ao controle do conhecimento médico pela Igreja, o Renascimento proporcionou um avanço no
8
que se refere a estudos científicos, se iniciando os primeiros estudos feitos com o corpo humano, onde se descrevia com precisão a anatomia humana. Nesta época também se destacou a figura de Paracelso, que foi o primeiro a defender a importância da química na preparação de medicamentos, além de ser considerado o primeiro a propor a cura através de princípios homeopáticos (Bevilacqua, 2010).
No Brasil, a utilização de produtos naturais pelos índios foi descrita desde a vinda dos portugueses em 1500, onde diversas espécies vegetais eram citadas, como é o exemplo da Bixa orellana (urucum), Carapa guianensis (andiroba) e Chlorophora tinctoria (tatajuba), utilizadas como produtoras de corantes, sendo que a última produz a substância morina, ainda hoje, largamente utilizada como reveladora de açucares em cromatografia de camada delgada. Outras espécies, como é o caso da Hymeneae coubaril (jatobá), produtora de resina, e Strychnos guianensis, que dá origem ao curare, também foram bastante procuradas por exploradores europeus, ainda antes do século XVIII (Pinto, 1995).
No início do século XIX, com o desenvolvimento da química, foram isoladas as primeiras substâncias ativas oriundas de produtos naturais, entre elas, a morfina, um alcaloide proveniente da papoula (Papaver somniferum), considerada uma planta com propriedades anestésicas e soníferas. O avanço do conhecimento químico e de técnicas laboratoriais permitiu o surgimento das indústrias farmacêuticas, que utilizavam os constituintes básicos das drogas naturais como matéria-prima para a produção de medicamentos, ou como precursores de medicamentos mais potentes.
O desenvolvimento da química orgânica contribuiu para o aumento da produção de medicamentos baseados em substâncias sintéticas, que gradativamente, ocuparam o lugar dos medicamentos de origem natural, devido à diminuição do custo e de quantidade de matéria-prima utilizada para os testes e atendimento da demanda (Bevilacqua, 2010). No entanto, muitos medicamentos anticancerígenos e antiinfecciosos têm sua origem em substâncias obtidas de produtos naturais, como é o caso do paclitaxel, um agente anticancerígeno oriundo da espécie Taxus brevifolia (McChesney et. al., 2007).
Com o aumento da procura de novos medicamentos para atender a demanda mercadológica, e outros fatores como a valorização da biodiversidade e desenvolvimento de metodologias químicas e de testes biológicos, os investimentos em pesquisas para obtenção de medicamentos baseados em produtos naturais estão atualmente em ascensão, e cada vez
9
mais, sendo necessários para o desenvolvimento da indústria farmacêutica (Bevilacqua, 2010).
3.2. Floresta de Restinga e seus recursos vegetais
Os sistemas de classificação dos diversos tipos de vegetação presentes no Brasil variam de acordo com a abordagem de cada autor, e na tentativa da realização de uma classificação universal, reunindo pontos de concordância entre os autores, podemos dividir os tipos de vegetação em seis sistemas de classificação: fisionômico-ecológico, formações pioneiras, de transição, relíquias, vegetação disjunta e vegetação secundária (IBGE, 1992).
As restingas, classificadas como formações pioneiras, abrangem comunidades vegetais em contato direto com águas marinhas, como é o caso dos gêneros Remirea e Salicornia, bem como comunidades presentes em dunas, tendo como exemplo de espécie nativa o Schinus terebinthifolius, e também presentes em pontais rochosos, caso de várias espécies da família Bromeliaceae. As formações vegetais podem ser classificadas em: arbustivas abertas de Clusia, mata periodicamente inundada, mata permanentemente inundada, arbustiva aberta de Ericaceae, arbustiva de pós-praia, arbustiva aberta de Palmae, vegetação aquática, herbácea brejosa, mata de cordão arenoso, halófila/psamófila reptante e vegetação alterada (IBGE, 1992).
3.2.1. Restinga de Jurubatiba (RJ)
A restinga de Jurubatiba (Figura 3) abrange os municípios fluminenses de Macaé, Carapebus e Quissamã (Araújo et. al, 1998), onde segundo a informação de um especialista local, existe a ocorrência de 119 espécies utilizadas para diversos fins, distribuídas em 100 gêneros e 49 famílias (Santos et al, 2009), embora existam de maneira total, o registro de 618 espécies vasculares para o Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba (Araújo et. al, 2001). As famílias mais representativas em número de espécies são a Myrtaceae, Clusiaceae e Rubiaceae, no entanto, algumas famílias também foram consideradas muito importantes do ponto de vista florístico e etnobotânico, como a Asteraceae, Bromeliaceae e Fabiaceae. O uso medicinal predominou em 45 espécies, sendo 29 destas utilizadas exclusivamente com
10
propósitos medicinais. Em relação às formações vegetais da restinga de Jurubatiba, as que apresentaram maior número de espécies utilizadas medicinalmente foram a arbustiva aberta de Clusia e mata periodicamente inundada - formações onde é encontrada a espécie Xylopia ochrantha - além das formações arbustivas abertas de Ericaceae e mata permanentemente inundada (Santos et. al, 2009).
Figura 3 - Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba (Carapebus - RJ)
3.3. O gênero Xylopia
Diversas espécies do gênero Xylopia tiveram sua composição química e atividade biológica investigadas por pesquisadores em várias regiões do mundo, sendo que algumas foram mais extensivamente estudadas, obtendo-se informações mais detalhadas a respeito da sua natureza química e ação farmacológica.
3.3.1. Xylopia aethiopica
A espécie X. aethiopica (Figura 4) é a mais amplamente estudada e ocorre principalmente na África subsaariana. A espécie demonstrou variadas atividades biológicas, dentre elas, reguladora de desordens inflamatórias e ação analgésica. Seus extratos apresentaram principalmente ácidos graxos, carboidratos, glicosídeos cianogenéticos, acetogeninas, taninos, saponinas e flavonoides (Ezekwesili et. al., 2010; Colman-Saizabitorria
11
et. al., 1994b). Além disso, identificou-se nessa espécie a atividade hipotensiva e vasodilatadora relacionada aos diterpenóides caurênicos, que atuam pela antagonização do cálcio (Somova et. al., 2001). A ação antioxidante também foi verificada experimentalmente, por ação de monoterpenos presentes no óleo essencial de folhas, frutos, caule e raiz, tendo como um dos componentes principais o germacreno-D (Karioti et.al., 2004). Outras atividades interessantes também foram encontradas para esta espécie, tais como, atividade citotóxica, demonstrada pela ação de dois alcalóides oxoaporfínicos - a oxofebina e a liriodenina - além da inibição da trombina e prolil endopeptidase, por ação de diterpenóides como o ácido colavênico e ácido traquiloban-19-óico, sugerindo que esses últimos podem ser úteis no tratamento da trombose e da demência (Harrigan et. al., 1994; Diderot et. al.,2005) e atividade contra diversas espécies bacterianas (Oloyede & Aduramigba-Modupe, 2011; Fleischer et al., 2008; Ilusanya et al., 2012).
Figura 4 - Fruto de Xylopia aethiopica
3.3.2. Xylopia parviflora
A espécie X. parviflora (Figura 5) é originária do leste da África e o decocto de suas raízes é muito utilizado pelos povos da região para desordens gástricas, cólicas menstruais e enxaquecas. Os alcalóides oriundos do extrato metanólico da casca demonstraram possuir efeito nociceptivo, enquanto que, mais especificamente, alcalóides do tipo isoquinolínico presentes nas raízes e também nas cascas da árvore, demonstraram atividade analgésica e antiespasmódica.(Nishiyama et. al., 2006).
12
3.3.3. Xylopia aromatica
O óleo essencial obtido de frutos da espécie Xylopia aromatica (Figura 6) ao ter sua composição investigada, mostrou a presença de β-felandreno, p-cineno, β-mirceno, majoritariamente, dentre outros compostos voláteis (Stashenko et al., 2004). As acetogeninas oriundas do extrato etanólico de cascas do caule demonstraram atividade citotóxicas frente a diversos tipos de células tumorais, principalmente pela inibição da NADH-ubiquinase óxido-redutase e da enzima NADH oxidase, sendo que algumas substâncias ativas desta classe já foram isoladas, como é o caso da venezenina, xilopeína, aromina e aromacina. (Colman-Saizabitorria et .al., 1994a; idem, 1995; Alfonso et. al., 1996).
Figura 6 - Frutos de Xylopia aromática
3.3.4. Xylopia brasiliensis
Estudos realizados com a espécie Xylopia brasiliensis demonstraram a atividade antifúngica proveniente de terpenoides presentes no óleo volátil oriundo das folhas, entre eles, o espatulenol (Figura 7), sendo que outros compostos como esteroides e alcaloides aporfíricos também se encontram presentes em frutos e nas cascas do caule, podendo estar relacionados com atividade sedativa e analgésica, propriedades que são descritas para a espécie na medicina popular. (Moreira et. al., 2003, idem, 2005a)
13
3.3.5. Xylopia discreta
O óleo essencial e extratos obtidos de folhas e sementes de Xylopia discreta demonstraram atividades anti-leishmania e imunomodulatória. Estas atividades foram relacionadas ao aumento da atividade de macrófagos e indução da produção de MCP-1, possivelmente levando à diminuição da carga do parasita no hospedeiro através do aumento da produção de quimiocinas pró-inflamatórias (Lopes et. al., 2009).
3.4. Principais grupos de metabólitos do gênero Xylopia
3.4.1. Metabólitos primários e secundários
Dá se o nome de metabolismo ao conjunto de reações químicas que continuamente ocorrem em uma célula, classificando-se como metabolismo primário o conjunto de reações participantes de processos essenciais à vida, sendo comuns aos seres vivos, como é o exemplo da glicólise e síntese de aminoácidos. O metabolismo secundário, mais presente em vegetais e microorganismos, embora também seja encontrado em vida animal, é capaz de produzir, transformar e acumular inúmeras substâncias não necessariamente relacionadas de forma direta à manutenção da vida do organismo produtor. Os metabólitos secundários já foram considerados por diversos autores como simplesmente produtos de excreção vegetal, entretanto, atualmente, sabe-se que muitas destas substâncias estão diretamente envolvidas com a adequação do seu produtor ao meio, como por exemplo, a defesa contra herbívoros e microorganismos, proteção contra raios UV, atração de polinizadores ou animais dispersores de sementes, entre outras. Alguns autores também citam o termo metabolismo intermediário, que descreve as várias reações químicas envolvidas na transformação de moléculas de nutrientes nas unidades constitutivas essenciais da célula. (Santos, 2004).
3.4.2. Biossíntese de metabólitos secundários
Muitos metabólitos secundários demonstraram ter interessantes atividades biológicas, sendo já há algum tempo, objeto de estudo para descoberta de novos fármacos. As vias do
14
metabolismo secundário se originam na via glicolítica, que produz dois intermediários principais: o ácido chiquímico e o acetato. A partir do ácido chiquímico tem-se a formação dos aminoácidos aromáticos, precursores da maioria dos metabólitos secundários aromáticos, sendo esta etapa conhecida como via do chiquimato. Os derivados do acetato podem ser classificados, segundo a via metabólica, como: provenientes da via cíclica do ácido cítrico; oriundos da via mevalonato; e produtos da condensação do acetato, tendo como exemplo, os glicosídeos cianogenéticos, saponinas e heterosídeos cardiotônicos. Outros metabólitos secundários são derivados da combinação de uma unidade de ácido chiquímico e uma ou mais unidades de acetato ou derivados deste, como é o caso das antraquinonas, dos flavonoides e dos taninos condensados (Santos, 2004).
3.4.3. Terpenoides
Os terpenoides constituem uma classe de substâncias cuja origem biossintética deriva de unidades de isopreno, que por sua vez, são originadas a partir do ácido mevalônico. De acordo com a quantidade de unidades isoprênicas, os terpenos podem ser classificados em isopreno (1 unidade), monoterpenoides (2), sesquiterpenoides (3), diterpenoides (4), sesterpenoides (5), triterpenoides (6), tetraterpenoides (8) ou polisoprenoides (maior que 8 unidades). Esta classe de substância pode ser encontrada preferencialmente como principal constituinte de óleos voláteis e em extratos apolares, como o hexânico ou diclorometânico. (Simões & Spitzer, 2004). A identificação de óleos voláteis pode ser feita através de diferentes métodos, desde métodos cromatográficos de análise, ressonância magnética nuclear, até a análise por testes organolépticos, visto que os óleos voláteis apresentam com uma das mais evidentes características o odor.
Exemplos de terpenoides são o mirceno, linalol, geraniol, cânfora, mentona, limoneno, e mais especificamente dentro do gênero Xylopia (Figuras 8 a 19), o espatulenol (X. laevigata e X. brasiliensis), os ácidos kovalênico, ent-kaur-16-em-19-óico e traquiloban-19-óico (X. aethiopica), o ent-kaur-16-en-19-ol e o ácido ent-kaur-16-en-19-óico (X. cayennensis), as emarginatinas 1 e 2 (X. emarginata), e o ent-atisano-7-oxo-16-alfa-ol (X. langsdorffiana) (Costa et. al., 2011; Diderot et. al.,2005; Andrade et. al., 2004; Moreira et. al., 2003; idem, 2006; Santos et. al., 2011).
15
Figura 8 – Espatulenol (X.laevigata e X.brasiliensis) Figura 9 – Ácido kovalênico (X.aethiopica)
Figura 10 – Ácido ent-kaur-16-en-19-óico (X.aethiopica) Figura 11 – Ácido traquiloban-19-óico (X.aethiopica)
Figura 12 - Ácido ent-kaur-16-en-19-óico (X.cayennensis) Figura 13 - ent-kaur-16-en-19-ol (X.cayennensis)
Figura 14 – Emarginatina 1 (X.emarginata) Figura 15 – Emarginatina 2 (X.emarginata)
Figura 16 – Ácido ent-3-beta-hidroxi-16-caruren-19-óico (X.laevigata) Figura 17 – Ácido ent-16-cauren-19-óico (X. laevigata)
16
Quanto a importância farmacológica, muitas propriedades são estabelecidas a respeito dos terpenoides, entre elas, ação carminativa, antiespasmódica, ação estimulante gastro-intestinal, secretolítica, estimulante do SNC, anestesia local, atividade inflamatória e anti-séptica. (Simões & Spitzer, 2004).Algumas espécies do gênero Xylopia são conhecidas como produtoras de óleos voláteis de importância farmacológica, tendo como alguns exemplos, a X. aromatica e a X. aethiopica, que apresentam em seus óleos, terpenoides como o 1,8-cineol, terpinen-4-ol, β-felandreno, Δ-3-careno, α-pineno, β-pineno e β-mirceno (Nguemtchouin et. al., 2009; Kouninki et. al., 2007; Lago et. al., 2003).
1 2 3 4
Figura 20 - α-pineno (1) , terpin-4-ol (2) , β-pineno (3) e Δ-3-careno (4) (X.aromatica e X.aethiopica)
3.4.4. Flavonoides
Os flavonoides constituem uma importante classe de polifenóis, presentes em relativa abundância entre os metabólitos secundários de vegetais, sendo divididos em várias subclasses: flavonas, flavonóis, antocianos e antocianinas, chalconas, auronas, di-hidroflavonoides, isoflavonoides, flavanas, leucoantocianidinas e proantocianidinas, neoflavonoides e biflavonoides. Também podem ser classificados como agliconas ou heterosídeos. As agliconas aparecem geralmente sob a forma de cristais amarelos, sendo normalmente solúveis em solventes orgânicos apolares, e por possuírem caráter fenólico, em soluções aquosas alcalinas, enquanto que os heterosídeos são geralmente solúveis em água, em álcool diluído, mas insolúveis nos solventes orgânicos habituais. A caracterização pode ser realizada diretamente no farmacógeno (histoquímica), ou em extratos vegetais, por ensaios cromáticos, cromatográficos, espectroscópicos ou fotométricos. As antocianinas são facilmente caracterizadas devido a sua coloração, particularmente em flores e folhas (Zuanazzi & Montanha, 2004).
17
Esta classe de substância possui inúmeras atividades biológicas, incluindo atividade antiviral, antioxidante, anti-inflamatória, antitumoral, atividade sobre a permeabilidade capilar e atividade hormonal (Zuanazzi & Montanha, 2004). As espécies Xylopia emarginata e Xylopia langsdorffiana são produtoras do flavonóide glicosilado denominado quercetina-3-α-ramnopiranosídeo (Figura 21) (Moreira et. al., 2003b; Silva et. al.,2009).
Figura 21 – Quercetina-3-α-raminosídeo (X. emarginata e X. langsdorffiana)
3.4.5. Alcaloides
Os alcaloides são definidos como compostos nitrogenados farmacologicamente ativos e são encontrados predominantemente nas Angiospermas. Em sua maioria, possuem caráter básico, tendo exceções como colchicina, piperina, oximas e alguns sais quaternários. A denominação alcaloide exclui compostos nitrogenados como aminas simples, aminoácidos, peptídeos, proteínas, ácidos nucléicos, nucleotídeos, porfirinas e compostos com grupos nitro e nitroso. Também pode-se utilizar a denominação alcaloides verdadeiros, para alcaloides contendo um átomo de nitrogênio em um anel heterocíclico, protoalcaloides, para alcaloides com átomo de nitrogênio não pertencente ao anel, e ainda, pseudoalcaloides, para alcaloides sem anéis e não-derivados de aminoácidos. Possuem grande variedade estrutural, tal como no caso dos terpenoides, sendo classificados de acordo com o precursor biogenético:
a) Derivados da L-ornitina: pirrolidínicos, tropânicos, pirrolizidínicos e fenantroindolizidínicos.
b) Derivados da L-lisina: piperidínicos, quinolizidínicos e indolizidínicos.
c) Derivados do ácido nicotínico: piridínicos.
18
e) Derivados do isopreno: monoterpênicos, sesquiterpênicos, diterpênicos e triterpênicos.
f) Derivados do ácido antranílico: quinolínicos e quinazolínicos.
g) Derivados do ácido antranílico: acridínicos.
h) Derivados do L-triptofano: indóis simples, beta-carbolinas, indol-monoterpênicos, quinolínicos, pirroloindólicos e ergolinas.
i) Derivados da L-fenilalanina: feniletilaminas.
j) Derivados da L-tirosina: feniletilaminas, tetraidroisoquinolínicos, benzilisoquinolínicos, aporfínicos, aristolactamas, morfinanos, bisbenzilisoquinolínicos, protoberberinas, isoquinoleínicos-monoterpênicos, betalaínas, benzilisoquinolinas e fenetilisoquinolinas.
k) Derivados da L-histidina: imidazólicos.
l) Derivados de vários aminoácidos: ciclopeptídeos.
m) Derivados da purina: xantinas.
Devido a variedade estrutural dos alcaloides, são utilizados diversos métodos de detecção específicos, sendo que de maneira geral, com exceção dos alcaloides contendo nitrogênio quaternário, são extraídos através de reações ácido-base.
A função dos alcaloides nos vegetais ainda é objeto de estudo, sendo que algumas hipóteses foram formuladas, como proteção contra predadores, por causa do sabor amargo, reserva de nitrogênio, hormônios reguladores de crescimento, e proteção contra raios UV, devido a presença de núcleos aromáticos.
Várias espécies do gênero Xylopia são produtoras de diversos grupos de alcaloides (Figuras 22 a 26), entre eles, o-metilmoscatolina e dicentrinona (X. championii), discretamina (X. langsdorffiana), buxifolina (X. buxifolia), nornantenina (X. danguyella), deidroxilopina e deidroaporfina, alcalóides isoquinolínicos (X. vieillardi), e a danguielina, um alcalóide aporfínico isolado de X. danguyella (Wueratine et. al., 1996; Silva et. al., 2009; Jossang et. al., 1991; Hocquemiller et. al., 1981).
19
A variedade estrutural dos alcaloides implica na diversidade de atividades farmacológicas inerentes a esta classe, entre elas, ação repelente de herbívoros (alcaloides pirrolizidínicos), atividade emética (emetina), anti-hipertensiva (reserpina), antimalárica (quinina), antitussígena (codeína), estimulante do SNC (cafeína), miorrelaxante (tubocurarina) anticolinérgicos (atropina), entre outros (Henriques et. al., 2004).
Figura 22 – Dicentrinona (X. championii) Figura 23 – Buxifolina (X buxifolia) Figura 24 – Nornantenina (X. danguyella)
Figura 25 – Danguielina (X. danguyella) Figura 26 – o-metilmoscatolina (X. championii)
20
4. METODOLOGIA
4.1. Material Vegetal
Folhas (3600 g) e frutos (200 g) de X. ochrantha foram coletados na Restinga de Jurubatiba, localizada no município de Carapebus (22º13’5,08”S - 41º35’10,24”W), RJ, Brasil nos dias 27 de outubro de 2010, 14 de julho de 2011 (folhas) e 3 de agosto de 2012 (frutos). A identificação da espécie vegetal foi realizada pelo Prof. Dr. Marcelo Guerra Santos da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. A herborização do material vegetal foi realizada e a exsicata foi depositada no Herbário da Faculdade de Formação de Professores da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, sob o registro de nº 14.500. As folhas foram submetidas ao processo de secagem em estufa com ventilação forçada, com temperatura de aproximadamente 35°C durante o período de 48 horas.
4.2. Extratos e Partições
460 g de folhas secas foram moídas em moinho de facas e em seguida submetidas à extração por maceração a frio, em etanol 96%, durante um período de 15 dias com agitação diária. Após este período, o macerado foi filtrado e concentrado em evaporador rotatório, obtendo assim o extrato hidroetanólico das folhas, após ressuspensão em etanol 90%. Em seguida, este extrato foi submetido ao particionamento com solventes de polaridade crescente (hexano, diclorometano, acetato de etila e n-butanol), utilizando volume de 250 mL. As partições hexânica, diclorometânica e de acetato de etila foram submetidas aos processos de purificação e identificação dos componentes majoritários através de métodos cromatográficos usuais com prévia revelação das principais classes de substâncias em cromatofolhas utilizando reagentes específicos.
21
4.3. Extração do óleo essencial
Folhas e frutos frescos de X.ochrantha (1237 g e 200 g, respectivamente) foram colocados separadamente em um balão de 5L sob uma manta térmica, e então, submetidas à hidrodestilação durante 4 horas em um aparato do tipo Clevenger. Ao final da extração, os óleos essenciais foram coletados e acondicionados em geladeira para posteriores análises químicas e verificação de atividade biológica (antioxidante, antimicrobiana e citotóxica).
4.4. Determinação Estrutural
As metodologias utilizadas na determinação estrutural de substâncias foram realizadas na Faculdade de Farmácia-UFF e Instituto de Tecnologia de Fármacos – FIOCRUZ.
O óleo essencial e os esteroides foram analisados por cromatografia acoplada a espectrometria de massa (CG-EM), onde os espectros de massas foram obtidos em um aparelho Shimadzu QP 5000 utilizando ionização por impacto de elétrons (70 eV; 1 scan/s) sob as seguintes condições: temperatura do injetor: 260ºC (para o óleo essencial) e 200ºC (para fração hexânica); temperatura do detector: 290ºC (para ambos); fase móvel: hélio; fluxo médio de 1 mL/min (para ambos); injeção no modo split (1:40); temperatura inicial do forno: 60ºC (o.e.) e 40ºC (fr.hex.); rampa de aquecimento: 3ºC/min até 290ºC (o.e.); 3ºC/min até 110ºC e 2ºC/min até 280ºC (fr.hex.); concentração inicial da amostra: 1:100 mg/uL (o.e em diclorometano.) e 1:500 mg/uL (fr.hex. em diclorometano); quantidade para injeção: 1 uL (para ambos). As amostras foram injetadas em coluna RTX-5 (0,25 mm X 30 m X 0,25 µm).
A composição percentual dos óleos foi calculada pelo método de normalização das áreas de pico CG-DIC. A identificação das substâncias foi realizada comparação do índice aritmético (AI), determinado em relação ao tempo de retenção de uma série de n-alcanos (C7-C40 – Sigma Aldrich Corp.), com dados de referência correspondente (Adams, 2007) e o padrão de fragmentação do espectro de massas foi comparado com bibliotecas de espectro de massas NIST.
A elucidação estrutural dos esteroides foi feita de acordo com o padrão de fragmentação, os valores dos íons e as respectivas intensidades relativas que foram comparadas com os descritos na literatura para a respectiva classe química (Jain & Bari, 2010;
22
Moreira et al., 2005; Silva et al., 2012; Balamurugan et al., 2011; Manoharan et al., 2005; Sales, 2007).
Para a análise da composição flavonoídica primeiramente, foi utilizada a técnica de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) integrada a um detector de feixe de diodos (DAD - Shimadzu SPD-M10Avp) na região de 200 a 600 nm e fluxo de 1 mL/min. Todas as análises em CLAE foram efetuadas em coluna de fase inversa Symmetry (4,6mm x 15 cm), utilizando partículas de 5µm (analítica). Os solventes utilizados foram metanol e acetonitrila grau CLAE/UV (TEDIA). A água foi obtida por destilação em sistema Milli-Q e os solventes previamente filtrados em filtro 0,45 µm (Millipore). Também foi possível realizar a análise dos componentes flavonoídicos através da técnica cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a DAD e espectrometria de massas (CLAE-DAD-EM) utilizando ionização por “eletrospray” em aparelho LC Micromass triplo – quadrupolo Q-4000, no modo negativo. A detecção dos íons moleculares foi feita através do monitoramento selecionado de íons (SIM). Como solventes, foram utilizados ácido trifluoroacético 0,1% (A) e acetonitrila (B). A composição do gradiente de eluição foi a seguinte: 0–15min, 0–20% B em A (gradiente linear); 15–35 min, 20–40% B em A (gradiente linear); 35 – 50 min, 40 – 100% B em A. As condições utilizadas para o “eletrospray” foram: voltagem do spray, 3.5 kV; velocidade do fluxo de gás de revestimento, 40 unidades; velocidade do fluxo de gás auxiliar, 15 unidades; temperatura de dessolvatação, 300° C; voltagem do capilar, 10 V.
4.5. Avaliações de atividade biológica
4.5.1. Atividade antimicrobiana
Para a determinação da atividade bacteriana de extratos, partições e óleo essencial foliares de Xylopia ochrantha, foram realizados os métodos qualitativo e quantitativo (microdiluiçao em caldo e ensaio da diluição em placas). As análises foram realizadas nos Laboratórios de Epidemiologia Molecular e Biotecnologia (Faculdade de Farmácia – UFF) e Laboratório de Infecção Hospitalar (UFRJ).
23
4.5.1.1. Método Qualitativo
Placas contendo meio cromogênico CPS semeadas com Staphylococcus aureus ATCC 29213 foram utilizadas para verificação de atividade antimicrobiana do extrato bruto, partições e óleo essencial foliares de Xylopia ochrantha. Pequenos discos de papel de filtro Whatman nº1, com raio de 0,5 mm, inseridos em solução metanólica das amostras (100 mg/mL), foram postos em contato com a placa semeada com a cepa bacteriana (106 UFC/mL) a ser analisada. Após incubação pelo período de 24 horas, a leitura foi realizada visualmente. A formação de halos em volta dos papéis de filtro demonstra a existência de atividade antimicrobiana.
4.5.1.2. Teste da Microdiluição em caldo e Determinação da Concentração Mínima Inibitória (CMI)
Oito tubos de 20 cm, com exceção do primeiro, foram preenchidos com 2mL de caldo Mueller-Hinton (MH) estéril. No primeiro tubo foram inseridos 3,8mL do caldo e 0,2 mL do extrato, fração ou óleo essencial de Xylopia ochrantha a serem testados, diluídos em dimetil sulfóxido (DMSO), na concentração final de 500 µg/mL. Metade do volume do primeiro tubo foi transferida para o próximo tubo, repetindo-se o procedimento para os tubos subsequentes, obtendo-se assim um gradiente de concentração. Em seguida, foram aplicados na microplaca 0,2 mL de cada diluição nos poços de uma fileira, em duplicata, sendo que, como controle negativo, duas colunas da placa foram preenchidas com 0,2 mL de caldo MH sem a amostra. Também foram utilizados poços para diluições contendo vancomicina, o antibiótico de referência. Logo após, 0,01mL da suspensão bacteriana de Staphylococcus aureus ATCC 29213 (102 UFC/mL), previamente ajustada em salina estéril, foi aplicada em cada poço. As placas foram incubadas por 24 horas, a 35ºC, dentro de sacos plásticos. Após o tempo de incubação foram adicionados 30 µL do corante resazurina (Sigma-Aldrich) e as placas incubadas por mais 24 horas à 35ºC. Após este período, a leitura foi feita visualmente observando-se a coloração nos poços, e identificando-se a presença ou não de células bacterianas viáveis, pois a presença de células bacterianas viáveis promove o descoramento da resazurina. A CMI corresponde à primeira diluição na qual não for observada coloração rosa (CLSI, 2008).
