Avaliação da atividade fitotóxica com enfoque alelopático do extrato das cascas de Celtis iguanaea (Jacq.) Sargent Ulmaceae e purificação de dois triterpenos

Evaluation of the phytotoxic activity focused on the allelopathic effect of the extract from the bark of Celtis iguanaea (Jacq.) Sargent Ulmaceae and purification of two terpenes

Resumos

A espécie Celtis iguanaea (Jacq.) Sargent é popularmente conhecida como esporão de galo ou grão de galo. As folhas são indicadas pelo uso popular para o tratamento de dores no corpo e no peito, para reumatismo, asma, cólicas, má digestão e como diurético; as raízes são utilizadas para infecções urinárias e as cascas para a febre. O presente trabalho objetivou contribuir para o estudo fitoquímico e atividade fitotóxica com enfoque alelopático das cascas de Celtis iguanaea. O extrato etanólico foi submetido à partição com os solventes hexano, clorofórmio e acetato de etila. As substâncias friedelina e epifriedelinol (triterpenos) foram isoladas da fração hexano e identificadas por meio de métodos espectroscópicos de RMN de ¹H e 13C. O extrato bruto na concentração de 0,1 mg mL-1 causou inibição acentuada do hipocótilo em 34,97% e estimulou o crescimento da radícula em 29,64% de plântulas de Lactuca sativa. No ensaio de toxicidade frente à Artemia salina o extrato bruto e frações apresentaram uma CL50 superior a 1000 μg mL-1, indicando que o mesmo não possui efeito tóxico.

aleloquímicos; Celtis iguanaea; epifriedelinol; friedelina; Ulmaceae

The species Celtis iguanaea (Jacq.) Sargent is popularly known as "esporão de galo" or "grão de galo". Its leaves are recommended by the popular use for the treatment of body and chest aches, as well as for rheumatism, asthma, cramps, indigestion and as diuretic; its roots are used for urinary infections and its bark for fever. This study aimed to contribute to the phytochemical investigation of the toxic activity focused on the allelopathic effect of the bark of Celtis iguanaea. The ethanol extract was subjected to solvent partition with hexane, chloroform and ethyl acetate. The substances friedelin and epifriedelinol (triterpenes) were isolated from the hexane fraction and identified by spectroscopic methods ¹H and 13C NMR. The crude extract at a concentration of 0.1 mg mL-1 caused marked inhibition of hypocotyl in 34.97% and stimulated radicle growth in 29.64% seedlings of Lactuca sativa. In the toxicity test against Artemia salina the crude extract and fractions showed an LC50 higher than 1000 μg mL-1, indicating that it has no toxic effect.

Allelochemicals; Celtis iguanaea; friedelin; epifriedelinol; Ulmaceae

Avaliação da atividade fitotóxica com enfoque alelopático do extrato das cascas de Celtis iguanaea (Jacq.) Sargent Ulmaceae e purificação de dois triterpenos

Evaluation of the phytotoxic activity focused on the allelopathic effect of the extract from the bark of Celtis iguanaea (Jacq.) Sargent Ulmaceae and purification of two terpenes

Trevisan, R.R.^I,*; Lima C.P.^I; Miyazaki, C.M.S.^I; Pesci, F.A.^I; Silva, C.B.^I; Hirota, B.C.K.^I; Lordello, A.L.L.^II; Miguel, O.G.^I; Miguel, M.D.^I; Zanin, S.M.W.^I

^IDepartamento de Farmácia, Universidade Federal do Paraná, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, CEP: 80210-170, Curitiba-Brasil

^IIDepartamento de Química, Universidade Federal do Paraná, CEP: 81531-990, Curitiba-Brasil

RESUMO

A espécie Celtis iguanaea (Jacq.) Sargent é popularmente conhecida como esporão de galo ou grão de galo. As folhas são indicadas pelo uso popular para o tratamento de dores no corpo e no peito, para reumatismo, asma, cólicas, má digestão e como diurético; as raízes são utilizadas para infecções urinárias e as cascas para a febre. O presente trabalho objetivou contribuir para o estudo fitoquímico e atividade fitotóxica com enfoque alelopático das cascas de Celtis iguanaea. O extrato etanólico foi submetido à partição com os solventes hexano, clorofórmio e acetato de etila. As substâncias friedelina e epifriedelinol (triterpenos) foram isoladas da fração hexano e identificadas por meio de métodos espectroscópicos de RMN de ¹H e ¹³C. O extrato bruto na concentração de 0,1 mg mL^-1 causou inibição acentuada do hipocótilo em 34,97% e estimulou o crescimento da radícula em 29,64% de plântulas de Lactuca sativa. No ensaio de toxicidade frente à Artemia salina o extrato bruto e frações apresentaram uma CL₅₀ superior a 1000 μg mL^-1, indicando que o mesmo não possui efeito tóxico.

Palavras-chave: aleloquímicos, Celtis iguanaea, epifriedelinol, friedelina, Ulmaceae

ABSTRACT

The species Celtis iguanaea (Jacq.) Sargent is popularly known as "esporão de galo" or "grão de galo". Its leaves are recommended by the popular use for the treatment of body and chest aches, as well as for rheumatism, asthma, cramps, indigestion and as diuretic; its roots are used for urinary infections and its bark for fever. This study aimed to contribute to the phytochemical investigation of the toxic activity focused on the allelopathic effect of the bark of Celtis iguanaea. The ethanol extract was subjected to solvent partition with hexane, chloroform and ethyl acetate. The substances friedelin and epifriedelinol (triterpenes) were isolated from the hexane fraction and identified by spectroscopic methods ¹H and ¹³C NMR. The crude extract at a concentration of 0.1 mg mL^-1 caused marked inhibition of hypocotyl in 34.97% and stimulated radicle growth in 29.64% seedlings of Lactuca sativa. In the toxicity test against Artemia salina the crude extract and fractions showed an LC₅₀ higher than 1000 μg mL^-1, indicating that it has no toxic effect.

Key words: Allelochemicals, Celtis iguanaea, friedelin, epifriedelinol, Ulmaceae

INTRODUÇÃO

A espécie Celtis iguanaea, conhecida popularmente como esporão de galo (Silva & Proença, 2008), pertence à família Ulmaceae (Cronquist, 1981) e possui ampla distribuição geográfica ocorrendo desde os Estados Unidos até a América do Sul (Lorenzi & Souza, 1999). As folhas são usadas na medicina popular para o tratamento de dores no corpo, reumatismo, dores no peito, asma, cólicas, má-digestão e como diurético (Pereira et al., 2008).

Estudos etnobotânicos realizados na região do Alto Rio Grande, MG aponta o uso popular das cascas para febre (Rodrigues & Carvalho, 2008); informações coletadas sobre folhas e raiz apresentaram um CUPs (concordância de uso popular corrigida) de 54% para uso em infecções urinárias em pesquisa realizada no município de Ouro Verde de Goiás, GO (Silva & Proença, 2008). Em cidades do Equador, as folhas e frutos (infusão) são usados para dores renais e hepáticas (Tene et al., 2007); na medicina popular do México a infusão das folhas e flores é usada para o controle do diabetes mellitus (Galicia et al., 2002).

A investigação das ações farmacológicas do extrato aquoso das folhas de Celtis iguanaea em modelos de úlcera gástrica induzida por diferentes agentes ulcerogênicos em camundongos sugerem que a espécie tem princípios ativos gastroprotetores que não reduzem a motilidade intestinal, o que pode justificar o uso popular da planta no tratamento de distúrbios gástricos (Costa et al., 2008).

A Sociedade Internacional de Alelopatia tem definido a atividade alelopática como um processo envolvendo metabólitos especiais (aleloquímicos) produzidos por plantas, microorganismos, vírus e fungos que influenciam o crescimento e desenvolvimento de sistemas agrícolas e biológicos (Alves et al., 2003).

Durante os últimos 30 anos, grande esforço tem sido dedicado à descoberta de novos aleloquímicos com potencial aplicação no manejo de plantas daninhas. Os herbicidas desenvolvidos a partir de compostos químicos naturais apresentam importantes vantagens sobre os herbicidas sintéticos usados na agricultura, pois apresentam novos mecanismos de ação, alta biodegradabilidade e baixo impacto no ambiente (Macias et al., 2006).

Atualmente, trabalhos desenvolvidos na área de alelopatia passaram a considerar a presença de agentes antioxidantes relacionados a proteínas de defesa da planta, tais como as enzimas catalase, peroxidase e superóxido dismutase, com a finalidade de elucidar os processos fisiológicos de defesa da planta (Pergo & Ishii-Iwamoto, 2011). Entretanto, os bioensaios em laboratório com espécies comerciais ainda tem sido utilizados (Silva et al., 2009, 2010; Cândido et al., 2010), pois tem como vantagem o fato dessas espécies serem geneticamente homogêneas, apresentarem germinação uniforme e estarem facilmente disponíveis; já as espécies silvestres são geneticamente mais heterogêneas que as cultivadas e apresentam vários graus de sensibilidade para tratamento similar, além da germinação não ser uniforme (Macias et al., 2000).

Diante do exposto, o trabalho teve por objetivo avaliar a fitotoxicidade do extrato das cascas de Celtis iguanaea sobre a germinação de sementes e desenvolvimento de plântulas de Lactuca sativa L. e verificar se o mesmo possui toxicidade frente aos organismos vivos de Artemia salina, bem como realizar o isolamento e a identificação de substâncias químicas presentes na casca.

MATERIAL E MÉTODO

As cascas da espécie Celtis iguanaea foram coletadas no mês de outubro de 2008, no Campus Botânico da Universidade Federal do Paraná, Curitiba, Paraná, nas coordenadas geográficas de 25º25'40 de latitude sul e 49º16'23 de longitude oeste, a 945 metros de altitude. O material vegetal foi identificado pelo Museu Botânico Municipal de Curitiba, por comparação com uma amostra ali depositada sob o número de registro MBM 208762.

Para a obtenção do extrato bruto etanólico (EB), uma amostra das cascas secas e moídas (3000 g) foi submetida à extração por aparelho de Soxhlet e posterior concentração em evaporador rotatório com pressão reduzida à temperatura de 40ºC e 90 rpm até 1/5 do volume. O EB foi fracionado em aparelho de Soxhlet modificado (Carvalho, 2009) com solventes em ordem crescente de polaridade, hexano, clorofórmio e acetato de etila, obtendo-se a fração hexano (FH), fração clorofórmio (FC), fração acetato de etila (FAE) e fração hidroalcóolica remanescente (FHR). Cada uma dessas frações foi submetida à evaporação em banho-maria à temperatura de 40ºC até obtenção do resíduo seco.

O resíduo seco da fração hexano foi dissolvido em clorofórmio, e incorporado a 2 partes de sílica-gel para cada parte de amostra, sob constante homogeneização. O solvente foi evaporado em banho-maria a 50ºC até formação da pastilha. A sílica-gel usada foi a da Merck^®-60 Art. 7734 com tamanho de partícula 0,063-0,2 mm, 70-230 mesh ASTM. Essa pastilha foi submetida à cromatografia líquida em coluna de 30 cm de altura por 3 cm de diâmetro, empacotada com 30 g de Sílica-gel 60 (0,063-0,200 mm) Merck^®. Na coluna foi depositado sílica-gel na proporção de 5 partes em relação a pastilha, separadas por papel de filtro. A amostra foi então eluída em sistema de solventes com gradiente de polaridade crescente. Iniciou-se com 100% de hexano (100 mL), tendo acetato de etila como gradiente de polaridade, com variação de 5 em 5%, até 100% de acetato de etila. Foram coletadas 141 frações de aproximadamente 10 mL cada. Após evaporação do solvente foi observado cristalizações em vários frascos. Essas amostras foram submetidas à cromatografia em camada delgada (CCD) utilizando-se cromatoplacas de Sílica-gel 60 F254 Merck^®. Fase móvel 93:7 tolueno:acetato de etila, e a revelação com vanilina sulfúrica mostrou a presença de mistura de três compostos em todas as frações, sugerindo a presença de esteróides e/ou triterpenos. A purificação dos compostos foi feita por filtração utilizando os solventes hexano, clorofórmio e metanol, em funil sinterizado G3 a vácuo. Para a identificação, as substâncias isoladas foram submetidas às análises de espectroscopia no infravermelho e a RMN de ¹H,¹³C e DEPT 135º. Os espectros no infravermelho foram obtidos com amostras preparadas em pastilhas de brometo de potássio anidro (KBr) comprimidas em equipamento Bomem - Hartmann & Braum MB-Serie, e os espectros de RMN ¹H ,¹³C e DEPT 135º, do equipamento Bruker Topsin 1.3 200 mHz do Laboratório de RMN; ambos do Departamento de Química da Universidade Federal do Paraná. Após a purificação, as substâncias FH-1 (8,7 mg) e FH-2 (9,5 mg) foram identificadas como friedelina e epifriedelinol respectivamente (Figura 1).

Na avaliação da ação fitotóxica dos extratos e frações no crescimento de L. sativa, foram utilizadas as concentrações de 0,8, 0,4, 0,2 e 0,1 mg mL^-1, diluídas em 2 mL de etanol. A espécie alvo utilizada (L. sativa) foi a cv. Babá de verão, com germinabilidade de 97%.

As amostras foram embebidas em folhas de papel Whatman número 6 com 1 mL das soluções do extrato bruto e das frações e colocadas em placa de Petri. Esse conjunto foi submetido à secagem em estufa a 50ºC de temperatura por período de 24 h.

Após a evaporação do solvente, os papéis de filtro correspondentes a cada diluição foram colocados em caixas Gerbox sob fluxo laminar e embebidos com 6 mL de água destilada e distribuídas 20 sementes em cada caixa. Após a semeadura as caixas foram envoltas com papel alumínio para a proteção da luz e colocadas em germinador Mangelsdorf, marca Biomatic^®, previamente regulado a temperatura de 24ºC.

No teste da germinação, durante o período de 5 dias consecutivos, foi realizada a leitura diária da germinação nas respectivas concentrações dos extratos e controles. Foram consideradas sementes germinadas aquelas que apresentavam extensão radicular igual ou superior a 2 mm (Lobo et al., 2008). No teste do crescimento foram separadas 10 plântulas de cada repetição e, decorridos 7 dias, foram realizadas as leituras em papel milímetrado do comprimento da radícula e do hipocótilo e comparado ao tratamento controle. O índice de velocidade de germinação (IVG) foi calculado através da seguinte fórmula IVG = G1/N1 + G2/N2 + G3/N3 + G4/N4 + G5/N5, onde G1, G2... G5, Gn é o número de sementes germinadas e N1, N2... N5, Nn correspondem aos dias nos quais a germinação foi avaliada (Maguire, 1962).

Para análise estatística foi utilizado o programa SISVAR (Ferreira, 2000), e a verificação das diferenças das médias estatisticamente significativas foi realizada por meio do teste de Scott-Knott (5% de probabilidade).

Avaliação da toxicidade frente à Artemia salina foi realizada de acordo com a metodologia descrita por Meyer et al. (1982), com modificações, 10 larvas de Artemia salina vivas foram transferidas para tubos contendo água artificial do mar, com três diferentes concentrações dos extratos bruto e frações (10, 100 e 1000 μg mL^-1), e para tubos contendo controle positivo preparado com água marinha e sulfato de quinidina. O controle negativo foi preparado com água marinha e com o solvente utilizado para diluição de cada uma das frações. Após 24 h foi realizada a contagem das larvas mortas e vivas. Utilizou-se esse número para o cálculo da concentração média letal (CL₅₀) pelo método Probit, sendo considerado sem toxicidade quando CL₅₀ > 1000 μg mL^-1.

RESULTADO

Análise Fitoquímica

A friedelina foi isolada como sólido amorfo branco e o epifriedelinol como sólido branco na forma de cristais pontiagudos brilhantes. As substâncias foram identificadas via análise dos espectros de RMN-1H e RMN-13C (Tabela 1) e comparação com dados da literatura (Aragão et al., 1990).

As substâncias friedelina e epifriedelinol, isoladas do capim-marandu quando testadas separadamente, apresentaram baixa atividade inibitória da germinação de sementes e do desenvolvimento da radícula e do hipocótilo das plantas daninhas malícia (Mimosa pudica) e mata-pasto (Senna obtusifolia). Quando utilizadas conjuntamente, os efeitos inibitórios foram ligeiramente superiores àqueles obtidos pelas substâncias isoladamente, indicando a ocorrência de efeito aditivo (Santos et al., 2008).

Avaliação fitotóxica do extrato bruto etanólico

A Tabela 2 demonstra os resultados obtidos na avaliação da influência do extrato bruto etanólico nas concentrações 0,1; 0,2; 04 e 0,8 mg mL^-1, sobre o crescimento da raiz primária e do hipocótilo das sementes da espécie Lactuca sativa e dos Índices de Velocidade de Germinação (IVG). Apenas a concentração de 0,1 mg mL^-1 foi estatisticamente diferente do controle, e, de acordo com os resultados apresentados, houve estimulo do crescimento da raiz primária quando comparada ao controle água em 29,64%, e inibição de 34,97% do crescimento dos hipocótilos. As demais concentrações das frações hexano, clorofórmio, acetato de etila e remanescente, não apresentaram alteração estatisticamente significativa quando comparadas ao controle. O resultado do teste de Scott-Knott realizado sobre os Índices de Velocidade de Germinação (IVG) frente ao extrato bruto e frações quando comparados ao controle testado, demonstram ser estatisticamente iguais, não apresentando, portanto, influência estatisticamente significativa.

Avaliação da toxicidade das cascas de Celtis iguanaea frente à Artemia salina

Em relação aos resultados obtidos para a toxicidade frente A. salina, foi verificado que os mesmo não interferem nas condições avaliadas, uma vez que apresentaram valores de CL50>1000 ppm, ou seja, não apresenta toxicidade, para esse ensaio (Tabela 3).

DISCUSSÃO

O estudo químico da fração hexano permitiu o isolamento e a identificação dos triterpenos pentacíclicos da série friedelano, a friedelina e o epifriedelinol, este último já isolado anteriormente da casca de Celtis sinensis (Kim et al., 2005). Triterpenos já foram identificados como aleloquímicos em outras plantas. Esses compostos podem ser responsáveis, de modo isolado ou sinergístico, pela interferência nos processos fisiológicos durante a fase de crescimento de monocotiledôneas e eudicotiledôneas (Einhellig, 2002). As alterações no padrão de germinação e crescimento podem ser resultantes de diversos efeitos causados em nível primário (Gusman et al., 2008). Dentre eles, Ferreira & Áquila (2000) destacam as alterações na permeabilidade de membranas, na transcrição e tradução do DNA, no funcionamento de mensageiros secundários, na respiração pelo sequestro do oxigênio, na conformação de enzimas e receptores, ou ainda, pela combinação destes fatores.

No bioensaio de crescimento, apenas o extrato bruto etanólico na maior concentração ensaiada apresentou influencia acentuada no crescimento do hipocótilo e raiz primária de Lactuca sativa, demonstrando o potencial efeito fitotoxico que poderá, com pesquisas futuras como ensaios de campo e avaliação de atividades enzimáticas, resultar em ação alelopática. Com relação aos resultados de toxicidade obtidos frente A. salina, resultados similares foram obtidos por Pereira et al. (2008) que, ao investigarem o potencial mutagênico e recombinogênico do extrato aquoso das folhas de Celtis iguanaea em células somáticas de Drosophila melanogaster, não verificaram efeito mutagênico e recombinogênio sobre as células analisadas. Os dados aqui obtidos mostram a relevância no estudo dos compostos químicos isolados presentes no extrato bruto com atividade fitotóxica em L. sativa, pois a ausência de toxicidade apresentada frente A. salina infere que estes não são tóxicos a organismos vivos e, consequentemente, ao meio ambiente. A Artemia sp é utilizada desde a década de 50 para inúmeros estudos de ecotoxicidade e na avaliação de produtos como pesticidas, derivados do petroquímicos e dispersantes, metais pesados, derivados carcinogênicos além de metabólitos de microorganismos. Como os produtos naturais estão sujeitos aos mesmos problemas tóxicos dos pesticidas, pesquisas alelopáticas e de fitotoxicidade devem ser conduzidas paralelamente a estudos de ecotoxicidade e toxicidade para humanos, uma vez que substâncias desenvolvidas e utilizadas como agrotóxicos podem causam danos ambientais e a saúde humana (Lima et al., 2011).

Estudos com a espécie Celtis iguanaea devem ser realizados em campo sobre o efeito em espécies daninhas e com a finalidade de estabelecer a ação fitotóxica destes compostos no ambiente.

AGRADECIMENTO

Ao Programa de Pós Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade Federal do Paraná e ao Museu Botânico da Prefeitura Municipal de Curitiba.

Recebido para publicação em 09/09/2010

Aceito para publicação em 12/03/2012

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  03 Dez 2012
• Data do Fascículo
  2012

Histórico

• Recebido
  09 Set 2010
• Aceito
  12 Mar 2012