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Glicoalcaloides antifúngicos, flavonoides e outros constituintes químicos de Solanum asperum

Antifungal glycoalkaloids, flavonoids and other chemical constituents of Solanum asperum Rich (Solanaceae)

Resumo

Two glycoalkaloids: solamargine and solasonine; three flavonoids: tiliroside, 7-O-α-L-ramnopyranosyl-kaempferol and 3-O-[ß-D-glucopyranosyl-(1→6)-α-L-ramnopyranosyl]-7- O-α-L-ramnopyranosyl-kaempferol, in addition to the tripeptide Leu-Ile-Val, the aminoacid proline and the eicosanoic acid were isolated from Solanum asperum (Solanaceae). The structures of all compounds were determined by interpretation of their spectra (IR, MS, ¹H and 13C NMR) and comparison with the literature data. All compounds, except the glycoalkaloids, are being reported for the first time for S. asperum. Solasonine showed strong activity (MIC < 0.24 μg/mL) against four filamentous fungi species of the genera Microsporum and Trichophyton.

Solanum asperum; antifungal glycoalkaloids; flavonoids


Solanum asperum; antifungal glycoalkaloids; flavonoids

ARTIGO

Glicoalcaloides antifúngicos, flavonoides e outros constituintes químicos de Solanum asperum

Antifungal glycoalkaloids, flavonoids and other chemical constituents of Solanum asperum Rich (Solanaceae)

Francisco das Chagas L. PintoI; Daniel Esdras de A. UchoaI; Edilberto R. SilveiraI; Otília Deusdênia L. PessoaI, * * e-mail: opessoa@ufc.br ; Raimundo Braz-FilhoI, # # Prof. Honoris causa - UFC, Pesquisador Visitante Emérito ; Fernanda M. e SilvaII; Phellipe N. E. T. TheodoroII; Laila S. EspíndolaII

IDepartamento de Química Orgânica e Inorgânica, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, CP 12200, 60021-940 Fortaleza - CE, Brasil

IIFaculdade de Ciências da Saúde, Universidade de Brasília, CP 4478, 70919-970 Brasília - DF, Brasil

ABSTRACT

Two glycoalkaloids: solamargine and solasonine; three flavonoids: tiliroside, 7-O-α-L-ramnopyranosyl-kaempferol and 3-O-[ß-D-glucopyranosyl-(1→6)-α-L-ramnopyranosyl]-7- O-α-L-ramnopyranosyl-kaempferol, in addition to the tripeptide Leu-Ile-Val, the aminoacid proline and the eicosanoic acid were isolated from Solanum asperum (Solanaceae). The structures of all compounds were determined by interpretation of their spectra (IR, MS, 1H and 13C NMR) and comparison with the literature data. All compounds, except the glycoalkaloids, are being reported for the first time for S. asperum. Solasonine showed strong activity (MIC < 0.24 μg/mL) against four filamentous fungi species of the genera Microsporum and Trichophyton.

Keywords:Solanum asperum; antifungal glycoalkaloids; flavonoids.

INTRODUÇÃO

A família Solanaceae é representada por aproximadamente 2000 espécies distribuídas em 95 gêneros, sendo o taxon Solanum o mais representativo, com aproximadamente 1500 espécies e 5000 epítetos. As plantas que representam este gênero estão distribuídas preferencialmente nas áreas tropicais e subtropicais do planeta, sendo a América do Sul, o centro de maior diversidade e distribuição.1 Uma grande fração do total de espécies descritas pode ser encontrada no Brasil, particularmente, na região Nordeste, onde são catalogadas cerca de 350 espécies.2 Várias plantas deste gênero são popularmente conhecidas como "jurubebas", muitas das quais são largamente utilizadas na medicina popular, especialmente no tratamento de doenças da pele ou doenças relacionadas ao fígado e baço.3,4

As plantas do gênero Solanum destacam-se pela capacidade de biossintetizar esteroides e alcaloides, livres ou na forma de heterosídeos, metabólitos secundários estruturalmente diversificados e complexos.5,6 Estes compostos, em geral, são de interesse terapêutico, visto que apresentam um grande leque de atividades, como citotóxica,5 anticâncer,7 anti-inflamatória,8 antiulcerogênica9 e moluscicida.10 Além disso, são também responsáveis pela resistência natural das espécies em seu ecossistema.11 Compostos fenólicos, principalmente flavonas e flavonóis, incluindo seus heterosídeos, são também identificados com frequência em espécies de Solanum.1,12

Como parte de um estudo multidisciplinar, cujo objetivo é investigar plantas da família Solanaceae, na busca por compostos bioativos, especialmente com atividade anticâncer, já foram isoladas várias lactonas esteroidais.13,14 Neste trabalho é relatado o resultado obtido com a prospecção química de Solanum asperum Rich, popularmente conhecido como "coça-coça" ou "russara". As plantas desta espécie apresentam porte arbustivo e todas as suas partes são pulverulentas, isto é, ricas em pelos urticantes que se desprendem facilmente e que, em contato com a pele, provocam intensa coceira, daí o nome popular. Concomitante ao estudo químico foi ainda investigado o potencial antifúngico de algumas das substâncias isoladas.

PARTE EXPERIMENTAL

Procedimentos experimentais gerais

Os pontos de fusão foram obtidos em equipamento de microdeterminação digital da Mettler Toledo com placa aquecedora FP82HT e central de processamento FP90. As determinações foram realizadas a uma velocidade de aquecimento de 2 ºC/min e não foram corrigidas. Os espectros no infravermelho foram registrados em espectrômetro Perkin - Elmer Spectrum 1000 FTIR, utilizando pastilhas de KBr. Os espectros de RMN 1H e 13C, uni e bidimensionais, foram obtidos em espectrômetro Bruker Avance DRX-500 (500 MHz para 1H e 125 MHz para 13C). Os espectros de massas de baixa resolução foram obtidos em espectrômetro de massa Shimadzu, QP 5000/DI-50, por impacto eletrônico a 70 eV. Nas cromatografias de adsorção utilizou-se gel de sílica 60 da Vetec (Ø μm, 70-230 mesh) e Merck (Ø μm, 230-400 mesh), enquanto nos fracionamentos cromatográficos por exclusão molecular foi empregado Sephadex LH-20 (Pharmacia). As cromatografias em camada delgada analítica (CCDA) foram realizadas em cromatoplaca de sílica gel (Merck) com indicador de fluorescência (F254). As substâncias foram reveladas pela exposição a vapores de iodo, ou por aspersão de solução de vanilina/ácido perclórico/EtOH, seguida de aquecimento em estufa (≈ 100 ºC), ou ainda por imersão em solução do reagente Dragendorff.

Material vegetal

As folhas e frutos de S. asperum foram coletados no município de Guaramiranga, Ceará, em agosto de 2007. A autenticação do material vegetal foi realizada pelo Prof. E. P. Nunes do Departamento de Biologia - UFC. Uma exsicata representando a coleta da planta encontra-se depositada no Herbário Prisco Bezerra (EAC) da Universidade Federal do Ceará, sob o número de registro 29232.

Extração e isolamento

Os frutos (74,6 g) e folhas (500 g) de S. asperum, secos e triturados, foram separadamente submetidos à maceração exaustiva com EtOH (3 x 0,5 L para os frutos e 3 x 6 L para as folhas). Após evaporação do solvente, sob pressão reduzida, foram obtidos 6,0 g (8%) de extrato dos frutos e 40,0 g (8%) de extrato das folhas. Os resíduos vegetais de frutos e folhas, foram em seguida, extraídos com uma mistura de EtOH/H2O/AcOH 90:7:3 (8 L). As soluções resultantes de cada extração foram reduzidas em evaporador rotativo a 1/3 do volume inicial e, em seguida, submetidas à partição liquido/líquido. A solução dos frutos (500 mL) foi extraída com CH2Cl2 (3 x 50 mL), resultando em 720,0 mg de extrato, enquanto a fase aquosa depois de neutralizada com NH4OH forneceu um precipitado (300,0 mg) que, em CCDA, mostrou teste positivo com o reagente Dragendorff. A cromatografia por exclusão molecular em Sephadex LH-20 deste precipitado, usando MeOH como eluente, resultou no isolamento de um sólido branco amorfo, o qual foi identificado como sendo o glicoalcaloide solamargina (1; 26,0 mg; p.f. 278-279 °C). O extrato etanólico dos frutos (6,0 g) foi dissolvido em MeOH/H2O (7:3) e particionado com hexano, CH2Cl2 e AcOEt (3 x 100 mL para cada solvente). As soluções de cada solvente foram reunidas, secas com Na2SO4 anidro, filtradas e concentradas sob pressão reduzida fornecendo as seguintes frações: hexano (800,0 mg), CH2Cl2 (410,0 mg) e AcOEt (169,6 mg). Estas frações, juntamente com a fração hidrometanólica, foram submetidas ao teste de Dragendorff, porém, somente a fração hidrometanólica (4,4 g) apresentou teste positivo. Deste modo, este material foi submetido à cromatografia em Sephadex LH-20, utilizando MeOH como eluente. Ao final, foram obtidas 26 frações de 20 mL que, após serem monitoradas por CCDA, foram reunidas em 6 frações (A-I a A-VI). A fração A-II (489 mg), após cromatografia flash, usando o sistema de eluição AcOEt/MeOH 6:4, resultou no isolamento de um sólido branco amorfo, identificado como solasonina (2; 40,0 mg; p.f. 286-287 °C).

O extrato etanólico das folhas (40,0 g) foi dissolvido em 120 mL de uma mistura MeOH/H2O (7:3) e extraído (3 x 100 mL) com os solventes hexano, CH2Cl2 e AcOEt. As frações obtidas foram secas com Na2SO4 anidro, filtradas e concentradas, obtendo-se as frações hexano (11,26 g), CH2Cl2 (3,43 g) e AcOEt (1,24 g). A fase hidrometanólica, após ser concentrada, resultou em (23,04 g) de material. Da fração hexânica (11,26 g), após sucessivas cromatografias em coluna usando como eluente misturas de hexano/AcOEt, foi isolado o ácido eicosanoico (8,0 mg), por eluição com hexano/AcOEt 7:3. A fração CH2Cl2 (3,34 g) foi submetida à cromatografia em gel de sílica, empregando o sistema de solventes CH2Cl2/MeOH, sozinhos ou em gradiente de polaridade crescente. Foram coletadas 40 frações de 10 mL, as quais após monitoramento em CCDA foram reunidas em 8 frações (B-I a B-VIII). A fração B-VII (268,0 mg), obtida por eluição com CH2Cl2/MeOH 1:1, foi submetida à cromatografia de exclusão molecular em Sephadex LH-20 e por eluição com MeOH, fornecendo o heterosídeo tilirosídeo (3; 21,0 mg; p.f. 264-265 °C). A fração AcOEt (1,24 g), após ser fracionada em Sephadex LH-20, usando MeOH com eluente, resultou em 22 frações que, depois de monitoradas em CCDA, foram reunidas em 6 frações (C-I a C-VI). A fração C-VI (63,6 mg), após cromatografia flash, empregando como eluente AcOEt/MeOH 9:1, forneceu outro heterosídeo, o 7-O-α-L-ramnopiranosil-kanferol (4; 15,0 mg; p.f. 206-207 °C). A fração AcOEt (1,64 g), proveniente da extração com EtOH/H2O/AcOH 90:7:3 das folhas, após cromatografia de exclusão molecular, utilizando MeOH como fase móvel, resultou no isolamento de um outro heterosídeo flavonoídico, o 3-O-[ß-D-glicopiranosil-(1→6)-α-L-ramnopiranosil]-7- O-α-L-ramnopiranosil-kanferol (5, 40 mg; p.f. 197-198 °C). A fração hidrometanólica (23,0 g), remanescente da partição do extrato EtOH das folhas, foi submetida à cromatografia gravitacional utilizando como fase móvel os sistemas de solventes CH2Cl2/MeOH/H2O 8:2:0,1/ 7:3:0,1/ 6:4:0,1 e Me2CO/MeOH 1:1 (200 mL para cada sistema de solventes). Da fração CH2Cl2/MeOH/H2O 7:3:0,1 (1,8 g), após sucessivos fracionamentos cromatográficos, empregando Sephadex LH-20 e MeOH como eluente, foi isolado um sólido branco amorfo, caracterizado como sendo um tripeptídeo (6, 9,3 mg, p.f. 181-182 °C). Da fração CH2Cl2/MeOH/H2O 6:4:0,1 (3,5 g), após sucessivas cromatografias usando Sephadex LH-20, foi obtido o aminoácido, prolina (7, 50,0 mg; p.f. 133-134 °C).

Ensaio da atividade antifúngica

Micro-organismos

Os fungos utilizados na avaliação da atividade foram isolados clínicos de dermatófitos das espécies Trichophyton rubrum, T. mentagrophytes, Microsporum canis e M. gypseum, e duas leveduras American Type Culture Collection (ATCC), Candida albicans ATCC 10231 e C. parapsilosis ATCC 22019. Os fungos foram mantidos em tubos de ensaio com meio Agar batata dextrose a 35 °C (CLSI Documento M27-A2 e M38-A).15,16

Concentração inibitória mínima

Para determinar a concentração inibitória mínima (CIM) foram utilizados os protocolos M27-A215 para leveduras e o M38-A16 para fungos filamentosos do Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). Utilizando-se a técnica de microdiluição em placas de 96 poços foram realizados os cálculos de CIM, sendo utilizado o meio de cultura RPMI (Roswell Park Memorial Institute) 1640 (Sigma®) como controle negativo e o itraconazol e fluconazol como controles positivos. As amostras foram dissolvidas em dimetilsulfóxido (DMSO). Os testes foram realizados em triplicata, sendo a concentração de DMSO inferior a 5%. O tempo de incubação foi de 48 h para leveduras e de 72 h para dermatófitos, à 35 ºC. A menor concentração capaz de inibir totalmente o crescimento do fungo foi considerada o valor de CIM.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A prospecção química dos frutos de S. asperum culminou no isolamento dos glicoalcaloides, solamargina (1)17 e solasonina (2),18 os quais foram recentemente publicados a partir da espécie em estudo, incluindo sua propriedade moluscicida.10 Das folhas de S. asperum foram isolados os flavonoides, tilirosídeo19 (3), 7-O-α-L-ramnopiranosil-kanferol (4) e 3-O-[ß-D-glicopiranosil-(1→6)-α-L-ramnopiranosil]-7- O-α-L-ramnopiranosil-kanferol20,21 (5), um tripeptídeo (6) e o aminoácido prolina22 (7), Figura 1. Além dos compostos indicados acima, foi isolado o ácido eicosanoico, cuja estrutura foi identificada por CG-EM. As estruturas de 1-6 foram determinadas por RMN 1H e 13C, incluindo experimentos bidimensionais, como COSY, HSQC e HMBC, além de IV e EM.


O composto 6 foi isolado como um sólido branco amorfo, p.f. 181-182 °C. A fórmula molecular C17H33N3O4 foi determinada por combinação dos dados de RMN e espectrometria de massa de baixa resolução, que revelou o pico correspondente ao íon molecular m/z 343. O espectro no infravermelho apresentou uma banda larga centrada em 3448 cm-1 compatível com vibrações de deformação axial de ligações N-H e O-H que, quando associadas às absorções em 1610, 1548 e 1514 cm-1, podem ser atribuídas tanto a amidas como a grupamentos carboxilatos de aminoácidos. O espectro de RMN 1H (500 MHz, D2O) apresentou sinais em δ 3,72 (dd, J = 8,4 e 5,1 Hz, H-2), 3,66 (d, J = 3,9 Hz, H-2´) e 3,60 (d, J = 4,3 Hz, H-2´´) compatíveis com a presença de átomos de hidrogênio ligados a carbonos α-carbonílicos nitrogenados, uma série de multipletos em δ 2,27 (H-3´´); 1,98 (H-3´); 1,73 (H-4); 1,72 (H-3a), 1,69 (H-3b); 1,46 (H-4´a) e 1,25 (H-4´b), referentes a hidrogênios metínicos e metilênicos, além dos sinais em 0,98 (d, J = 7,0 Hz, 3H-4´´); 1,00 (d, J = 7,0 Hz, 3H-6´); 1,03 (d, J = 7,0 Hz, 3H-5´´); 0,96 (d, J = 5,9 Hz, 3H-6); 0,95 (d, J = 5,8 Hz, 3H-5) e 0,93 (t, J = 7,4 Hz, 3H-5´) correspondentes a seis grupos metilas. No espectro COSY, foram observados correlações que revelaram claramente três sistemas de acoplamentos separados. O espectro de RMN 13C (125 MHz, D2O) apresentou sinais correspondentes a dezessete átomos de carbono, incluindo três grupos carboxilas em δ 174,3 e 174,2 (2 x C=O), seis carbonos metínicos, dos quais três (δ 60,4; 59,6 e 53,5) são nitrogenados, além de dois grupos metilênicos e seis metilas (Tabela 1). A atribuição inequívoca dos sinais correspondentes aos grupos metilas foi realizada através do experimento TOCSY 1D seletivo, no qual a excitação na frequência do sinal em δ 3,72 (H-2) exibiu correlação com os hidrogênios metilênicos δ 1,72 (H-3a)/1,69 (H-3b) e metínico δ 1,73 (H-4), além dos dois metilas em δ 0,96 (3H-6) e 0,95 (3H-5); a irradiação do sinal em δ 3,66 (H-2') mostrou correlação com os hidrogênios metínicos δ 1,98 (H-3') e metílico δ 1,00 (3H-6'). De maneira semelhante, a excitação do sinal em δ 3,60 (H-2'') revelou a correlação com os sinais dos hidrogênios metílicos em δ 1,03 (3H-4'') e 0,98 (3H-5´´). A sequência das três unidades de aminoácidos foi confirmada por espectrometria de massa, através dos fragmentos m/z 326 (6a), 272 (6b), 242 (6c), 213 (6d), 129 (6e) e 100 (6f) Daltons, cujas estruturas encontram-se esboçadas na Figura 2. Com estes dados, incluindo-se aqueles obtidos dos espectros HSQC e HMBC (Tabela 1), chegou-se à estrutura do tripeptídeo L-Valil-L-Isoleucil-L-leucina (Leu-Ile-Val), o qual foi previamente relatado de fonte animal (músculo de salmão).23


Neste trabalho, os compostos 1 e 2 foram avaliados sobre as leveduras Candida albicans e C. parapsilosis e em fungos filamentosos Microsporum canis, M. gypseum, Trichophyton rubrum e T. mentagrophytes (Tabela 2). O glicoalcaloide 1 apresentou valores de CIM de 125 μg/mL para leveduras e 62,5 μg/mL para os filamentosos, enquanto o glicoalcaloide 2 foi mais ativo, com valores de 62,5 μg/mL sobre as leveduras e 0,24 μg/mL, sobre os filamentosos. Esses compostos possuem estruturas semelhantes, entretanto o espectro de atividade é diferente. A potente atividade do glicoalcaloide 2 para dermatófitos é bastante promissora, sobretudo considerando-se que o controle positivo itraconazol apresentou valores de CIM entre 0,5-8,0 μg/mL. Esses resultados são de importância clínica, uma vez que, cerca de 22% dos pacientes HIV positivos apresentam micoses promovidas principalmente por dermatófitos24,25 e 40% das manifestações cutâneas em transplantados renais são promovidas por fungos.26 Este é o primeiro relato da atividade dos glicoalcaloides 1 e 2 em fungos patógenos humanos, pois são descritos apenas pela ação em fungos endofíticos.27 Existe uma predominância de T. rubrum como principal agente etiológico em várias regiões geográficas do mundo, como Japão, Estados Unidos, México e Brasil.28 No entanto, alguns estudos mostram o aparecimento de outros dermatófitos como principais agentes causadores de infecção, entre eles o T. mentagrophytes e o M. canis.29,30 A efetividade do tratamento tópico de infecções fúngicas continua sendo um importante desafio em dermatologia. Apesar do amplo espectro de ação dos antifúngicos tópicos, em dermatófitos e leveduras, altas taxas de recidiva e recorrência de sintomas continuam sendo problemas clínicos importantes.31 Infecções nas unhas, difíceis de erradicar, podem apresentar níveis de recorrência de 25 a 40% dos casos, mesmo em uso de antifúngicos sistêmicos.32 Compostos como o glicoalcaloide 2 poderiam ser uma alternativa de opção para o desenvolvimento de formulação tópica para o tratamento de micoses.

CONCLUSÃO

A prospecção química das folhas e frutos de S. asperum resultou no isolamento de uma série de metabólitos secundários pertencentes a classes estruturais distintas como glicoalcaloides, flavonoides e peptídeos. Com exceção dos glicoalcaloides, os demais compostos estão sendo relatados pela primeira vez a partir da espécie, constituindo-se interessante contribuição para o conhecimento químico do gênero. Este é o primeiro relato da atividade dos glicoalcaloides solamargina e solasonina em fungos patógenos humanos. Esse estudo demonstra a importância da investigação antifúngica de produtos naturais de origem vegetal, aliada à preservação da biodiversidade. Soma-se a isto que alternativas quimioterápicas para o tratamento de infecções fúngicas são de fundamental relevância para a saúde pública.

MATERIAL SUPLEMENTAR

As Figuras 1S a 6S estão disponíveis em http://quimicanova.sbq.org.br, na forma de arquivo PDF, com aceso livre.

AGRADECIMENTOS

Ao apoio financeiro das instituições de apoio à pesquisa CNPq, CAPES, PRONEX, FUNCAP e FAPDF.

Recebido em 7/6/10; aceito em 11/8/10; publicado na web em 26/11/10


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    Prof.
    Honoris causa - UFC, Pesquisador Visitante Emérito
  • Datas de Publicação

    • Publicação nesta coleção
      02 Mar 2011
    • Data do Fascículo
      2011

    Histórico

    • Recebido
      07 Jun 2010
    • Aceito
      11 Ago 2010
    Sociedade Brasileira de Química Secretaria Executiva, Av. Prof. Lineu Prestes, 748 - bloco 3 - Superior, 05508-000 São Paulo SP - Brazil, C.P. 26.037 - 05599-970, Tel.: +55 11 3032.2299, Fax: +55 11 3814.3602 - São Paulo - SP - Brazil
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