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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM RECURSOS NATURAIS DO
SEMIÁRIDO
MICHELLE PEREIRA DA CRUZ
ESTUDO FITOQUÍMICO E AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE
ANTIMICROBIANA DE Bromelia laciniosa Mart. ex Schult. f.
(BROMELIACEAE)
PETROLINA-PE
2017
MICHELLE PEREIRA DA CRUZ
ESTUDO FITOQUÍMICO E AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE
ANTIMICROBIANA DE Bromelia laciniosa Mart. ex Schult. f.
(BROMELIACEAE)
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Recursos Naturais do
Semiárido da Universidade Federal do Vale do
São Francisco, como parte dos requisitos para
obtenção do título de Mestre em Recursos
Naturais do Semiárido.
Orientador: Prof. Dr. Jackson Roberto Guedes
da Silva Almeida
Linha de Pesquisa: Química e atividade
biológica
PETROLINA-PE
2017
Cruz, Michelle Pereira da
C957e Estudo fitoquímico e avaliação da atividade antimicrobiana de Bromelia laciniosa Mart. ex Schult. f. (Bromeliaceae) / Michelle Pereira da Cruz. -- Petrolina, 2017.
xvi, 151 f. : il. ; 29 cm. Dissertação (Mestrado em Recursos Naturais do Semiárido) –
Universidade Federal do Vale do São Francisco, Campus Petrolina, Petrolina-PE, 2017.
Orientador: Prof. Dr. Jackson Roberto Guedes da Silva Almeida.
Referências. 1. Plantas medicinais. 2. Química vegetal. 3. Microbiologia. 4.
Bromeliaceae. I. Título. II. Universidade Federal do Vale do São Francisco.
CDD 581.634
Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Integrado de Biblioteca SIBI/UNIVASF Bibliotecária: Luciana Souza Oliveira CRB5/1731
UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM RECURSOS NATURAIS DO
SEMIÁRIDO
FOLHA DE APROVAÇÃO
MICHELLE PEREIRA DA CRUZ
ESTUDO FITOQUÍMICO E AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE
ANTIMICROBIANA DE Bromelia laciniosa Mart. ex Schult. f.
(BROMELIACEAE)
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Recursos Naturais do
Semiárido da Universidade Federal do Vale do
São Francisco, como parte dos requisitos para
obtenção do título de Mestre em Recursos
Naturais do Semiárido.
Aprovada em: 07 de março de 2017.
Banca examinadora
______________________________________________
Prof. Dr. Jackson Roberto Guedes da Silva Almeida - UNIVASF
(Orientador)
______________________________________________
Prof. Dr. Henrique Douglas Melo Coutinho - URCA
(Examinador externo)
_____________________________________________
Prof. Dr. Wagner Pereira Felix - UNIVASF
(Examinador interno)
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, o meu guia que está sempre ao meu lado me fazendo
lembrar que tudo é possível.
À minha família que mesmo longe sempre esteve presente com palavras de
apoio, em especial à minha avó Antônia Brito Ferreira e meu pai Miguel Ferreira da
Cruz que são minha base e meu maior exemplo e se eu cheguei até aqui, foi fruto do
esforço e sacrifício deles.
Ao meu orientador querido, Jackson Roberto Guedes da Silva Almeida, pelo
exemplo de profissionalismo e comprometimento pelo conhecimento científico, por
compartilhar seus saberes, por toda a paciência ao me ensinar a pesquisar e por
apostar e confiar em mim.
Ao meu esposo Rômulo Augusto de Souza Pontes, por nunca ter dito não a
qualquer que fosse meu pedido, pela disposição em ajudar mesmo quando cansado,
pelo incentivo, por entender minhas ausências, minhas noites de estudo, pelos
jantares, almoços e cafés da manhã prontinhos nos dias mais árduos. Obrigada pelo
companheirismo e amor.
Aos meus queridos colegas de laboratório, em especial à Ana Paula pela
ajuda constante, pelas dúvidas sanadas e por toda generosidade em compartilhar
seu conhecimento. À Noelly Cavalcante pelo grande apoio, amizade e parceria, à
Mariana Gama por sempre esta pronta a ajudar, à querida Ana Ediléia por todos os
telefonemas e apoio nas horas de dificuldade, à Celuane, Juliana, Raira, Amanda,
Camila, Juninho, Cristiane, Andressa e a todos que fazem parte do Núcleo de
Estudos e Pesquisa de Plantas Medicinais (NEPLAME), obrigada pelo
companheirismo e ajuda, pelo conhecimento e também pelos momentos de
descontração, foi muito bom conhecer todos vocês.
Às minhas amigas colegas de Turma, Jessica Fernanda, Anita Ribeiro,
Heloisa Ramos, Joana D’arc, Geisiane, e Juliana. As aulas foram bem mais
divertidas com vocês e as dificuldades bem mais fáceis de serem superadas.
Obrigada por hoje fazerem parte de minha vida.
Agradeço ao professor Norberto Peporine Lopes, Gibson Gomes de Oliveira,
Fausto Carnevale Neto e José Carlos Tomaz da Universidade de São Paulo -
Ribeirão Preto pelas análises de LC-MS e Networking Molecular.
À Izabel Cristina Casanova Turatti da Universidade de São Paulo - Ribeirão
Preto, pelas análises de CG-EM.
À Universidade Federal do Vale do São Francisco (UNIVASF) que
disponibilizou toda a infraestrutura necessária para o desenvolvimento deste
trabalho.
À Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco
(FACEPE) pela bolsa de mestrado concedida.
LISTA DE ABREVISTURAS E SÍMBOLOS AcOEt Acetato de etila
ATCC “American type cell colletion”
Bl-1 Substância 1
Bl-2 Substância 2
Bl-3 Substância 3
CBM Concentração bactericida mínima
CCD Cromatografia em camada delgada
CCDA Cromatografia em camada delgada analítica
CCDP Cromatografia em camada delgada preparativa
CDCl3 Clorofórmio deuterado
CG Cromatografia gasosa
CG-EM Cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas
CHCl3 Clorofórmio
CIM Concentração inibitória mínima
CLAE-DAD Cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a detector de
arranjo de diodos
CTT Cloreto de 2,3,5-trifenil-tetrazólio
d Dubleto
dd Duplo dubleto
DMSO Dimetilsulfóxido
DPPH 2,2-difenil-1-picrilhidrazila
ESI Ionização por eletrospray
eV Eletrovolt
HPLC “High-performance liquid chromatography”
HVASF Herbário Vale do São Francisco
J Constante de acoplamento
LC-MS Cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas
m Multipleto
MeOH Metanol
MS Espectrometria de massas
OMS Organização Mundial da Saúde
Rf “Retenction factor" (Fator de retenção)
RMN Ressonância magnética nuclear
UFC Unidade formadora de colônia
UV Ultravioleta
δ Deslocamento químico
μL Microlitro
RESUMO Bromelia laciniosa Mart. ex Shult. é uma espécie pertencente à família Bromeliaceae, que pouco se tem referência, entretanto é usada na medicina popular para o tratamento de cólica infantil, diarreia, febre, icterícia, caspa e hepatite. O objetivo desse trabalho foi realizar o estudo fitoquímico e investigar a atividade antimicrobiana a partir das folhas de B. laciniosa. O material vegetal foi coletado na localidade de Lagoa dos Cavalos no município de Petrolina-PE e após o processo de secagem e maceração foi obtido o extrato etanólico bruto (Bl-EEB). Em seguida este extrato foi particionado utilizando o método de cromatografia líquido-líquido com solventes em ordem crescente de polaridade, obtendo-se as fases éter de petróleo (Bl-EP), clorofórmica (Bl-CHCl3) e acetato de etila (Bl-AcOEt). A fração Bl-EP foi submetida à análise por CG-EM para a identificação dos seus constituintes químicos. Bl-EEB e as frações Bl-EP, Bl-CHCl3, Bl-AcOEt e fase líquida foram analisados por LC-DAD-IT-MS/MS com posterior aplicação do networking molecular. A fase Bl-AcOEt foi submetida ao fracionamento por cromatografia líquida em coluna utilizando os solventes hexano, clorofórmio, acetato de etila e metanol. Além disso, Bl-EEB e as frações foram submetidos ao teste biológico de atividade antimicrobiana, por meio da determinação da CIM e CBM. A análise por CG-EM revelou a presença de 47 picos, sendo os constituintes β-sitosterol e o estigmasterol os mais representativos. Além disso, foram identificados outros constituintes, como campesterol, ácido palmítico, ácido oleico e α-tocoferol. A análise por LC-DAD-IT-MS/MS de BL-EEB levou à identificação de 22 constituintes pertencentes às classes dos fenilpropanoides, flavonoides e ácidos graxos. Além disso, a aplicação do networking molecular auxiliou na identificação desses compostos por meio de uma rede integrando os dados MS/MS de acordo com a similaridade entre os constituintes. O fracionamento cromatográfico da fase Bl-AcOEt, resultou na identificação das substâncias isoladas codificadas como Bl-1 e Bl-2/Bl-3, as quais foram identificadas por meio de técnicas espectroscópicas de RMN de 1H e 13C uni e bidimensionais. As substâncias identificadas foram: o flavonoide quercetina 3,3’,4’-trimetil éter e a mistura de esteroides β-sitosterol e estigmasterol. Nos testes de atividade antimicrobiana com o extrato e fases de B. laciniosa, foi observada uma forte atividade das amostras testadas contra a cepa bacteriana Staphylococcus aureus. Os valores de CIM e CBM demostraram forte inibição do crescimento microbiano na menor concentração testada. Diante disso, esses resultados demonstraram que B. laciniosa é uma espécie muito interessante do ponto de vista fitoquímico e biológico, se mostrando como um potente inibidor microbiano, podendo se tornar uma promissora candidata à droga contra infecções por S. aureus.
Palavras-chave: Bromeliaceae. Bromelia laciniosa. Fitoquímica. Networking
molecular. Atividade antimicrobiana.
ABSTRACT Bromelia laciniosa Mart. ex Shult. is a species belonging to the family Bromeliaceae, which has few reference, however, it is used in folk medicine for the treatment of childhood colic, diarrhea, fever, jaundice, dandruff and hepatitis. The objective of this research was to carry out the phytochemical study and investigate the antibacterial activity from the leaves of B. laciniosa. The vegetal material was collected in the locality of Lagoa dos Cavalos in the municipality of Petrolina-PE and after the drying and maceration process the crude ethanolic extract (Bl-EEB) was obtained. Then, this extract was partitioned using the method of liquid-liquid chromatography with solvents in order of increasing polarity, yielding phases petroleum ether (BL-EP), chloroform (Bl-CHCl3) and ethyl acetate (Bl-EtOAc). The fraction Bl-EP was submitted to GC-MS analysis for the identification of its chemical constituents. Bl-EEB and the fractions Bl-EP, Bl-CHCl3, Bl-AcOEt and liquid phase were analyzed by LC-DAD-IT-MS/MS with subsequent application of molecular networking. The Bl-AcOEt phase was subjected to fractionation by liquid column chromatography using the solvents hexane, chloroform, ethyl acetate and methanol. In addition, the Bl-EEB and the fractions were submitted to the biological test of antimicrobial activity, through the determination of MIC and MBC. The GC-MS analysis revealed the presence of 47 peaks, with the β-sitosterol and stigmasterol constituents being the most representative. Moreover, other constituents also have been identified as campesterol, palmitic acid, oleic acid and α-tocopherol. The analysis by LC-DAD-IT-MS/MS Bl-EEB led to the identification of 22 constituents belonging to the classes of phenylpropanoids, flavonoid and fatty acids. In addition, the application of molecular networking aided the identification of these compounds by means of a network integrating the MS/MS data according to the similarity between the constituents. Chromatographic fractionation BL-AcOEt phase resulted in the identification of the isolated compounds coded as Bl-1 and Bl-2 / Bl-3, which were identified by spectroscopic 1H and 13C NMR one and two-dimensional. The substances identified were: the flavonoid quercetin 3,3',4'-trimethyl ether and the mixture of steroids β-sitosterol and stigmasterol. In the antimicrobial activity test with the extract and phase B. laciniosa it was observed a strong activity of the samples tested against bacterial strain Staphylococcus aureus. MIC and MBC values showed strong inhibition of microbial growth at the lowest concentration tested. Therefore, these results demonstrated that B. laciniosa is a very interesting species from a phytochemical and biological point of view, showing itself to be a potent microbial inhibitor and could become a promising candidate for the drug against S. aureus infections. Keywords: Bromeliaceae. Bromelia laciniosa. Phytochemistry. Molecular networking. Antimicrobian activity.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Distribuição fitogeográfica de B. laciniosa. ................................................. 39
Figura 2 - Estrutura básica dos flavonoides, com anéis nomeados e posições
numeradas. ............................................................................................................... 47
Figura 3 - Representação estrutural das principais subclasses de flavonoides. ....... 49
Figura 4 - Estrutura básica dos esteroides. ............................................................... 51
Figura 5 - Formação de triterpenos e esteroides em plantas. ................................... 52
Figura 6 - Etapas para a implementação do networking molecular. .......................... 55
Figura 7 - Exsicata da espécie B. laciniosa depositada no Herbário da Universidade
Federal do Vale do São Francisco. ........................................................................... 57
Figura 8 - Fluxograma demonstrando a obtenção do Bl-EEB e seu fracionamento a
partir das folhas de B. laciniosa. ................................................................................ 59
Figura 9 - Fluxograma demonstrando a obtenção de Bl-1 e Bl-2/Bl-3. ...................... 65
Figura 10 - Cromatograma de íons totais da fase éter de petróleo (Bl-EP) de B.
laciniosa. ................................................................................................................... 70
Figura 11 - Estrutura dos compostos majoritários obtidos em Bl-EP. ....................... 76
Figura 12 - Representação da aplicação do networking molecular baseada em LC-
DAD-IT-MS/MS no modo de ionização por electrospray negativo em diferentes fases
do extrato de B. laciniosa. ......................................................................................... 79
Figura 13 - Cromatograma representativo de HPLC-DAD-MS do EEB de B. laciniosa
(A) em 320 nm, modos negativo e positivo, (B) ESI negativo e (C) ESI positivo....... 80
Figura 14 - Estrutura química da vicenina-2. ............................................................. 81
Figura 15 - Estrutura química da vitexina. ................................................................. 82
Figura 16 - Espectro de RMN de 13C de Bl-1 (CDCl3,100 MHz). ............................... 92
Figura 17 - Espectro de RMN de 13C DEPT 135° de Bl-1 (CDCl3,100 MHz). ............ 93
Figura 18 - Espectro de RMN de 1H de Bl-1 (CDCl3 400 MHz). ................................ 95
Figura 19 - Expansão do espectro de RMN de 1H de Bl-1 (CDCl3 400 MHz). ........... 96
Figura 20 - Espectro de correlação 1H x 13C - HSQC de Bl-1 (CDCl3, 400 MHz e 100
MHz). ......................................................................................................................... 97
Figura 21 - Espectro de correlação heteronuclear RMN de 1H x 13C – HMBC de Bl-1
(CDCl3, 400 e 100 MHz). ........................................................................................... 98
Figura 22 - Expansão do espectro de correlação heteronuclear RMN de 1H x 13C –
HMBC de Bl-1 (CDCl3, 400 e 100 MHz). ................................................................... 99
Figura 23 - Estrutura química do flavonoide 5,7-di-hidroxi-3,3',4'-trimetoxiflavona
(quercetina 3,3’,4’-trimetil éter). ............................................................................... 100
Figura 24 - LC-MS do flavonoide isolado com tempo de retenção e fragmentações.
................................................................................................................................ 103
Figura 25 - Estruturas químicas de Bl-1/Bl-2. .......................................................... 104
Figura 26 - Espectro de RMN de 13C de Bl-2/Bl-3 (CDCl3,100 MHz). ...................... 105
Figura 27 - Expansão do espectro de RMN de 13C DEPT 135° de Bl-2/Bl-3
(CDCl3,100 MHz). .................................................................................................... 106
Figura 28 - Expansão do espectro de RMN de 1H de Bl-2/Bl-3 (CDCl3 400 MHz). . 107
LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Eluentes e reveladores utilizados na identificação do perfil fitoquímico
cromatográfico do extrato e fases de B. laciniosa. .................................................... 61
Tabela 2 - Dados do fracionamento cromatográfico de Bl-AcOEt. ............................ 64
Tabela 3 - Identificação das principais classes de constituintes presentes em
extratos e fases de B. laciniosa. ................................................................................ 69
Tabela 4 - Constituintes químicos da fase éter de petróleo das folhas de B. laciniosa.
.................................................................................................................................. 71
Tabela 5 - Metabolitos detectados por HPLC-DAD-MS/MS (modos ESI positivo e
negativo) do EEB de B. laciniosa. ............................................................................. 85
Tabela 6 - Dados de RMN de 1H (400 MHz) e 13C (100 MHz) para Bl-1 em CDCl3,
incluindo os resultados dos experimentos 2D heteronucleares 1H x 13C - nJCH (n=1,
HSQC, n= 2 e 3, HMBC) e dados da literatura. ....................................................... 101
Tabela 7 - Comparação dos dados espectrais de RMN de 13C (100 MHz, CDCl3) da
mistura de Bl-2/Bl-3 em CDCl3 com os da mistura de β-sitosterol e estigmasterol
encontrados na literatura (125 MHz, CDCl3). .......................................................... 108
Tabela 8 - Atividade antibacteriana do extrato etanólico bruto e fases das folhas de
B. laciniosa. ............................................................................................................. 113
LISTA DE QUADROS Quadro 1 - Resumo da atividade farmacológica dos extratos de espécies de
Bromeliaceae. ........................................................................................................... 27
Quadro 2 - Atividade farmacológica de moléculas quimicamente definidas. ............. 32
Quadro 3 - Metabólitos secundários isolados do gênero Bromelia. .......................... 37
Quadro 4 - Aplicações de técnicas hifenadas na área de plantas medicinais. .......... 44
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 17
2. OBJETIVOS .......................................................................................................... 21
2.1. Geral ............................................................................................................... 21
2.2. Específicos .................................................................................................... 21
3. REFERENCIAL TEÓRICO .................................................................................... 23
3.1. Considerações sobre a família Bromeliaceae ............................................ 23
3.2. Considerações sobre o gênero Bromelia ................................................... 35
3.3. Considerações sobre a espécie Bromelia laciniosa .................................. 39
3.4. Considerações sobre atividade antimicrobiana ......................................... 40
3.5. Considerações sobre técnicas hifenadas ................................................... 43
3.6. Considerações sobre flavonoides ............................................................... 47
3.7. Considerações sobre esteroides ................................................................. 50
3.8. Considerações sobre desreplicação por Networking Molecular .............. 53
4. PARTE EXPERIMENTAL ..................................................................................... 57
4.1. Coleta e identificação botânica .................................................................... 57
4.2. Processamento do material botânico ......................................................... 58
4.3. Preparação e fracionamento do extrato etanólico bruto ........................... 58
4.4. Métodos de análise ....................................................................................... 59
4.4.1. Métodos cromatográficos .......................................................................... 59
4.4.2. Métodos espectrométricos ........................................................................ 60
4.5. Triagem fitoquímica preliminar .................................................................... 60
4.6. Investigações dos constituintes químicos por técnicas cromatográficas
hifenadas .............................................................................................................. 61
4.6.1. Análises por cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas
(CG-EM) ............................................................................................................. 61
4.6.2. HPLC-IT-MS/MS ....................................................................................... 62
4.7. Networking molecular ................................................................................... 63
4.8. Fracionamento cromatográfico da fase acetato de etila (Bl-AcOEt) ........ 64
4.9. Avaliação da atividade antimicrobiana ....................................................... 65
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 68
5.1. Triagem fitoquímica preliminar dos extratos.............................................. 68
5.2. Composição química da fase éter de petróleo de B. laciniosa ................. 70
5.3. Networking Molecular ................................................................................... 77
5.5. Caracterização estrutural de Bl-1 ................................................................ 91
5.6. Caracterização estrutural da mistura Bl-2/Bl-3......................................... 104
5.7. Atividade antimicrobiana ........................................................................... 109
6. CONCLUSÕES ................................................................................................... 115
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 117
APÊNDICE .............................................................................................................. 130
16
1. INTRODUÇÃO
17
1. INTRODUÇÃO
Ao longo dos tempos, os seres humanos têm destinado aos recursos naturais
o atendimento às suas necessidades básicas, como a busca de medicamentos para
o tratamento de doenças. As plantas apresentam os registros mais antigos, datados
de cerca de 2.600 a.C. documentando os usos de aproximadamente 1000
substâncias derivadas de plantas na Mesopotâmia. Há registros históricos de sua
utilização nos mais diversos tipos de civilizações, como os gregos e romanos que
contribuíram substancialmente para o desenvolvimento racional do uso de drogas à
base de plantas no antigo mundo ocidental (CRAGG; NEWMAN, 2013).
Atualmente, apesar do desenvolvimento da medicina, progresso tecnológico e
da criação de novos compostos e substâncias sintéticas com propriedades
medicinais, o uso de produtos naturais cresce gradativamente principalmente nos
países desenvolvidos, apresentando-se como uma alternativa nos cuidados com a
saúde (CZELUSNIAK, 2012; LEITE; SHOR, 2002).
Organismos como plantas, fungos, insetos, organismos marinhos e bactérias
são fontes relevantes de substâncias ativas. Entretanto, o uso de plantas medicinais
é a principal prática utilizada pelo homem para o tratamento de um amplo espectro
de doenças. Além disso, oferecem as melhores possibilidades de encontrar
substâncias de interesse terapêutico. Dessa forma, as plantas medicinais podem ser
classificadas como a principal fonte de compostos biologicamente ativos, fornecendo
a matéria-prima para fabricação de fitoterápicos e outros medicamentos
(BARREIRO; BOLZANI, 2009; COSTA-LOTUFO et al., 2010; CRAGG; NEWMAN,
2013).
Além do metabolismo primário, responsável pela síntese de celulose, lignina,
proteínas, lipídeos, açúcares e outras substâncias importantes para a realização das
funções vitais, as plantas superiores são também capazes de sintetizar uma grande
variedade de compostos de baixa massa molecular - os metabólitos secundários.
Esses por sua vez, podem ser definidos como compostos que não apresentam papel
nos processos fundamentais da manutenção da vida nas plantas que os sintetizam,
mas eles têm um papel importante na interação da planta com o seu ambiente. A
produção destes compostos é geralmente baixa (menos de 1% de peso seco) e
depende em grande parte do estado fisiológico e do desenvolvimento da planta
18
(CHAMPE; HARVEY; FERRIER et al., 2008; PEREIRA; CARDOSO, 2012;
VAISHNAV; DEMAIN, 2010).
A síntese dos metabólitos secundários é frequentemente afetada por
condições ambientais. Sua presença e concentração em uma dada planta são
influenciadas pela genética e uma série de fatores ambientais bióticos e abióticos.
Dentre estes, podem-se ressaltar as interações planta/microrganismos,
planta/insetos e planta/planta; idade e estágio de desenvolvimento, luminosidade,
temperatura, pluviosidade, nutrição, época e horário de coleta, bem como técnicas
de colheita e pós-colheita (ESTELL; FREDRICKSON; JAMES, 2016; GOBBO-NETO;
LOPES, 2007).
Os metabólitos secundários são responsáveis por diversas atividades
biológicas, como: atividade antibacteriana, antifúngica, anticancerígena,
hipocolesterolêmica, imunossupressora, antiparasitária, entre outros. Alguns deles
têm desempenhado um papel crucial no tratamento ou prevenção de doenças, que
não apresentavam cura até a descoberta desses compostos. Em decorrência disso,
os metabólitos secundários são atualmente utilizados como matéria-prima para a
produção de medicamentos, cosméticos e química fina (FUMAGALI et al., 2008;
VAISHNAV; DEMAIN, 2010).
O território brasileiro abriga quase um terço da flora mundial representada em
dez biomas com uma biodiversidade exuberante (BÔAS; GADELHA, 2007). A
Caatinga é o principal ecossistema da região Nordeste brasileira, apresentando-se
como um mosaico de arbustos espinhosos e florestas sazonalmente secas que
cobre a maior parte dos Estados do Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba,
Pernambuco, Alagoas, Sergipe, Bahia e a parte nordeste de Minas Gerais, no vale
do Jequitinhonha (LEAL et al., 2005). Caracterizada como floresta arbórea ou
arbustiva, a Caatinga é composta de árvores e arbustos baixos com características
xerofíticas. É o único bioma exclusivamente brasileiro, o qual ocupa 11% do território
nacional e abriga uma fauna e uma flora únicas, com muitas espécies não
encontradas em nenhum outro lugar do planeta (PRADO, 2003). Essa região é
considerada como um dos ecossistemas mais explorados e degradado do mundo
pelo uso intensivo da terra. Porém, estudos já constataram que sua vegetação
apresenta grande potencial botânico, ainda pouco explorado quanto ao
conhecimento da sua constituição química e potencial terapêutico (BEZERRA et al.,
2011; MOREIRA; LIRA; SANTOS, 2006).
19
O interesse em se investigar novas moléculas inclui o potencial microbicida de
compostos extraídos de plantas (ALBERNAZ, 2010). O consumo desenfreado e
irresponsável de antibióticos tem resultado na seleção de cepas multirresistentes,
causando assim um sério problema de saúde pública. A resistência bacteriana
conferida pelo uso indiscriminado dos fármacos atrelados à diminuição de novas
substâncias antimicrobianas sintéticas são fatores que contribuem para o aumento
da utilização de extratos vegetais (SILVA et al., 2009; VAN BOECKEL et al., 2014).
Estima-se que aproximadamente 80% dos antibióticos utilizados na clínica são
diretamente (ou indiretamente) derivadas de produtos naturais (ROEMER et al.,
2011).
Tendo em vista os aspectos envolvidos na descoberta de novas substâncias
ativas a partir de produtos naturais e considerando o potencial farmacológico
pobremente explorado das espécies vegetais encontradas na Caatinga, este
trabalho tem como objetivo a caracterização fitoquímica da espécie Bromelia
laciniosa, assim como a investigação de sua atividade antimicrobiana in vitro. Esta é
uma planta endêmica da Caatinga, com ampla distribuição nesse bioma e que
apresenta escassez de estudos dessa natureza.
20
2. OBJETIVOS
21
2. OBJETIVOS
2.1. Geral
Realizar o estudo fitoquímico e avaliar a atividade antimicrobiana da espécie
Bromelia laciniosa.
2.2. Específicos
- Obter extratos e fases por partição das folhas de B. lainiosa para posterior análise
fitoquímica e avaliação da atividade antimicrobiana.
- Realizar triagem fitoquímica para a identificação das principais classes de
constituintes químicos.
- Obter substâncias isoladas dos extratos de B. laciniosa através de métodos
cromatográficos.
- Identificar os compostos isolados através de técnicas espectroscópicas de
ressonância magnética nuclear (RMN) de 1H e 13C utilizando métodos uni e
bidimensionais, assim como pela cromatografia líquida acoplada à espectrometria de
massas (LC-MS) e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas
(CG-EM).
- Realizar ensaios de atividade antimicrobiana in vitro.
- Analisar o perfil químico dos metabólitos secundários através de métodos
cromatográficos como CLAE-DAD, CLAE-DAD-EM, CLAE-DAD-EM/EM e networking
molecular.
22
3. REFERENCIAL TEÓRICO
23
3. REFERENCIAL TEÓRICO
3.1. Considerações sobre a família Bromeliaceae
A família Bromeliaceae é constituída por cerca de 56 gêneros (GRANT;
ZIJLSTRA, 1998) e aproximadamente 3.270 espécies, dividida em três subfamílias:
Pitcairnioideae, Tillandsioideae e Bromelioideae (LUTHER, 2000; REITZ, 1983).
Essa é considerada a maior família de fanerógamas de distribuição neotropical
(GILMARTIN, 1973). É amplamente distribuída no continente Americano, nos
Estados da Virgínia e Texas no sul dos Estados Unidos para o centro da Argentina e
Chile, com exceção de uma única espécie da África Ocidental tropical (VERSIEUX;
WENDT, 2007). Cerca de 50% das espécies conhecidas são encontradas no Brasil,
ocorrendo principalmente na Mata Atlântica costeira, mas também podem ser vistas
na região amazônica, na Caatinga, Cerrado, Restinga, Campos Rupestres e regiões
semiáridas (CEITA et al., 2008).
A família Bromeliaceae é constituída por plantas terrestres, rupícolas e
epífitas, geralmente herbáceas, variando de plantas delicadas e de pequeno porte,
até plantas de grande porte. Os representantes da família apresentam em geral
inflorescência vistosa e folhas distribuídas em roseta, usualmente com bainha
alargada na base, propiciando a formação de um reservatório de água e nutrientes.
Esse reservatório apresenta um importante papel ecológico e fisiológico, tanto no
que diz respeito à nutrição das bromélias, como no fato de se apresentar como um
micro ambiente onde habitam animais diversos, como formigas, sapos, aracnídeos e
serpentes (REITZ, 1983).
Quanto à importância econômica, a família Bromeliaceae é bastante utilizada
como plantas ornamentais. Bromélias são tradicionalmente usadas em decorações
de interior e projetos paisagísticos, sendo muito cultivadas. Devido à grande
exploração das bromélias de valor ornamental, o extrativismo de seus ambientes
naturais tem ganhado força e isso acaba por colocar algumas espécies em risco
(MOREIRA; LIRA; SANTOS, 2006).
Embora apresente um grande número de espécies, a família Bromeliaceae
não tem sido bem investigada no que diz respeito a seus constituintes químicos. No
entanto, há uma quantidade considerável de compostos químicos identificados, que
na sua maioria pertencem à classe de triterpenoides e flavonoides. Outras classes
24
de compostos, tais como esteróis, diterpenos, derivados do ácido cinâmico, gliceróis
substituídos, lignanas e compostos contendo nitrogênio, entre outros, têm também
sido identificados nesta família, mas em menor grau (MANETTI; DELAPORTE;
LAVERDE-JÚNIOR, 2009; OLIVEIRA-JÚNIOR et al., 2014).
Uma grande variedade de cicloartanos foi encontrada na família
Bromeliaceae, estes estão concentrados principalmente dentro da subfamília
Tillandsioidae (MANETTI; DELAPORTE; LAVERDE-JÚNIOR, 2009; ETTI et al.,
2009). Em um estudo realizado por Cabrera e Selds (1996) foram isolados
cicloartanos de cadeias laterais curtas, são eles: 27-nor-cicloartano-3,25diol,
24,25,26,27-tetranor-3-oxo-cicloartano-23-al e 25,26,27-trisnor-3-oxo-cicloartano-24-
al. Estes constituintes foram isolados a partir da espécie Tillandsia usneoides que foi
coletada em Buenos Aires na Argentina e foram identificados por métodos químicos
e espectroscópicos. Em outro estudo realizado com as folhas de Tillandsia
brachycaulos, foi possível a identificação de dois novos triterpenos: (24S)-24-
isopropenil-29-nor-5α-lanosta-7-en-3-ol e (24S)-24-isopropenil-29-nor-5α-lanosta-7-
en-3-ona, além dos compostos já anteriormente conhecidos, o ácido isopimárico e o
ácido clorogênico (CANTILLO-CIAU et al., 2003).
Os flavonoides também são constituintes presentes dentro da família
Bromeliaceae. Estes constituintes são caracterizados por apresentarem atividades
farmacológicas e apresentarem potencial quimiotaxonômico (MANETTI;
DELAPORTE; LAVERDE-JÚNIOR, 2009). A maioria das principais classes de
flavonoides está representada dentro da família Bromeliaceae, porém, os
componentes mais relevantes são, sem dúvida, a presença de flavonoides com
hidroxilação ou metoxilação na posição C-6, sendo esta uma característica única
dentro das monocotiledôneas (WILLIAMS, 1978). Esse padrão particular de
substituição é bastante utilizado como um indicador filogenético, sendo, dessa
forma, considerados caracteres apomórficos na escala evolutiva, resultantes de uma
etapa biossintética extra para sua formação (MANETTI; DELAPORTE; LAVERDE-
JÚNIOR, 2009). Em um estudo realizado por Bringmann et al. (1999), dentre os
constituinte desse tipo, foi possível o isolamento do flavonoide glicosilado 6-
hidroxiluteolina-7-O-(1''-α-ramnosídeo). Esse constituinte foi isolado por meio do
extrato metanólico das folhas de Vriesea sanguinolenta e pertence à classe das
flavonas (BRINGMANN et al., 1999).
25
Derivados do ácido cinâmico são constituintes químicos extensamente
distribuídos no reino vegetal, entre eles os mais representativos são o ácido p-
cumárico, ácido cafeico, ácido ferúlico e ácido sináptico. Praticamente todos os
tecidos vegetais possuem ao menos um dentre esses ácidos (CARVALHO,
GOSMANN; SCHENKEL, 2003). Esses compostos já foram isolados em espécies da
família Bromeliaceae. Em um estudo realizado por Cantillo-Ciau et al. (2003), com a
fração acetato de etila da extração metanólica de partes aéreas de Tillandsia
brachycaulos, foi possível o isolamento de um éster do ácido quínico, o ácido
clorogênico.
Do ponto de vista farmacológico, também há poucos estudos na literatura
com espécies de Bromeliaceae. No entanto, um número de estudos demonstraram
propriedades farmacológicas importantes, tais como: atividade antimicrobiana
(ALONSO-PAZ et al., 1995), anti-helmíntica (DOMINGUES et al., 2013; HÖRDEGEN
et al., 2003; ISLAM et al., 2015), antinociceptiva (AMENDOEIRA et al., 2005; LIMA-
SARAIVA et al., 2012), antitumoral (LOWE et al., 2014), antioxidante (UPADHYAY et
al., 2012), antiúlcera (CARVALHO et al., 2010) e gastroprotetora (SILVA et al.,
2008).
Domingues et al. (2013) avaliaram a atividade anti-helmíntica de Ananas
comosus contra o parasita Haemonchus contortus em ovinos Santa Inês. O extrato
aquoso da pele do abacaxi foi avaliado em testes in vitro e in vivo. O teste de
incubação de ovos (EHT) e teste de desenvolvimento larval (LDT) foi realizado e os
resultados obtidos no estudo in vitro mostraram que o extrato aquoso foi muito
eficaz. Um estudo com a análise in vitro foi realizado para avaliar o efeito anti-
helmíntico de extratos hidroalcoólicos das folhas de Ananas sativus contra adultos
de Paramphistomum cervi (Trematódeos) e Haemonchus contortus (nematódeo). Os
resultados mostraram que a folha A. sativus exibiu atividade anti-helmíntica in vitro,
mostrando uma maior atividade sobre a sobrevivência de parasitas adultos nas
concentrações testadas (ISLAM et al., 2015).
O extrato etanólico das folhas de Encholirium spectabile foi investigado em
relação à atividade antinociceptiva. A avaliação foi efetuada em ratos usando os
modelos de nocicepções térmico e químico. Os resultados mostraram que o extrato
etanólico apresenta atividade antinociceptiva com a redução do número de
contorções em 68,59, 79,33 e 65,28%, respectivamente. Além disso, o extrato
26
mostrou diminuição do tempo da lambida da pata na primeira fase, bem como na
segunda fase do teste da formalina (LIMA-SARAIVA et al., 2012).
Foi publicado na revista Journal of Plant Sciences um artigo de revisão sobre
a fitoquímica e a atividade biológica e farmacológica de espécies da família
Bromeliaceae encontradas no Brasil. Nesta revisão sistemática, foram relatados os
estudos da literatura sobre as atividades biológicas e a composição química das
espécies de Bromeliaceae brasileira. As palavras "Bromeliaceae", "fitoquímica" e
"farmacologia" foram utilizadas para realizar a busca por artigos nas bases de dados
LILACS, PubMed, SciELO, Science Direct e SCOPUS, publicados até janeiro de
2016. De um total de 652 estudos encontrados, 14 artigos foram selecionados para
a pesquisa após serem utilizados os critérios de inclusão e exclusão. Neste estudo
observou-se que uma grande variedade de espécies dentro da família Bromeliaceae
apresentou potencial farmacológico. Além disso, esta revisão identificou 10
constituintes quimicamente definidos relatados na literatura que foram obtidos a
partir de espécies da família Bromeliaceae brasileira, os quais pertencem às classes
dos flavonoides derivados do ácido cumárico e esteroides. Os dados aqui analisados
sugerem que há um grande potencial químico e farmacológico nas espécies da
família Bromeliaceae, o que justifica o interesse em estudar essas plantas. Os dados
sobre esse artigo podem ser visualizados no quadro 1, pág. 27 e quadro 2, pág. 32.
27
Quadro 1 - Resumo da atividade farmacológica dos extratos de espécies de Bromeliaceae.
Nome botânico Origem Parte usada Preparação Atividade biológica
Modelo Referência
Tillandsia usneoides
Brasil ___ Extrato
etanólico
Atividade analgésica
Teste de contorção,
teste da retirada da
cauda
Costa et al. (1989)
Tillandsia
streptocarpa
Brasil Partes aéreas Extrato
metanólico
bruto
Toxicidade aguda e
antiedematogênica,
atividades
antioxidante e
antimicrobiana
Edema de orelha
induzido por óleo de
croton, redução do
radical DPPH livre,
método de microdiluição
Delaporte et al.
(2005)
Tillandsia
streptocarpa
Brasil Partes aéreas Fração
hexânica
Atividade
antiedematogênica
Edema de orelha
induzido por óleo de
croton
Delaporte et al.
(2004)
Nidularium
procerum
Brasil Folhas Extrato aquoso Atividade
antialérgica
Pleurisia alérgica em
ratos ativamente
sensibilizados
Vieira-de-Abreu
et al. (2005)
Nidularium
procerum
Brasil Folhas Extrato aquoso
bruto
Atividade anti-
inflamatória
pleurisia induzida em
ratos
Amendoeira et
al. (2005)
(Continua)
28
(Continuação)
Nidularium
procerum
Brasil Folhas e raízes Extrato
metanólico
Atividade
antinociceptiva
Teste de contorção,
ensaio de placa
quente, hiperalgesia
induzida por
bradicinina, pleurisia
induzida por
lipopolissacarídeo,
ensaio de inibição da
ciclooxigenase e
ensaio toxicológico
Amendoeira et
al. (2005)
Ananas
ananassoides
Brasil Folhas Extrato
metanólico e
diclorometano
Atividade
gastroprotetiva
Úlcera gástrica
induzida por etanol
Silva et al.
(2008)
Bromelia
antiacantha
Brasil Frutos Extrato
metanólico e
aquosos
Atividade
antioxidante
Redução do radical
DPPH
Santos et al.
(2009)
Ananas bracteatus Brasil Folhas e frutos Extrato
metanólico e
extrato
hexânico
Atividade antirradical Redução do radical
DPPH
Rocha et al.
(2010)
(Continua)
29
(Continuação)
Bromelia
antiacantha
Brasil Folhas Extrato
metanólico e
extrato
hexânico
Atividade antirradical Redução do radical
DPPH
Rocha et al.
(2010)
Alcantarea
brasiliana
Brasil Folhas e
rizomas
Extrato
metanólico e
extrato
hexânico
Atividade antirradical Redução do radical
DPPH
Rocha et al.
(2010)
Neoregelia
cruenta
Brasil Folhas e
rizomas
Extrato
metanólico e
extrato
hexânico
Atividade antirradical Redução do radical
DPPH
Rocha et al.
(2010)
Pitcairnia flammea Brasil Folhas e
rizomas
Extrato
metanólico e
extrato
hexânico
Atividade antirradical Redução do radical
DPPH
Rocha et al.
(2010)
Vriesea procera Brasil Folhas e
rizomas
Extrato
metanólico e
extrato
hexânico
Atividade antirradical Redução do radical
DPPH
Rocha et al.
(2010)
(Continua)
30
(Continuação)
Encholirium
spectabile
Brasil Partes aéreas Extrato
etanólico
Atividade anti-úlcera Úlcera gástrica
induzida em
camundongos e
ratos
Carvalho et al.
(2010)
Bromelia balansae Brasil Raízes, folhas e
frutas
Extrato
metanólico
Atividade
antimicobacteriana
Ensaio de
microtitulação
resazurina
Coelho et al.
(2010)
Bromelia
antiacantha
Brasil Folhas e frutas Extrato
alcóolico,
hexânico,
clorofórmico e
acetato de etila
Atividade
antimicrobiana,
citotóxica, moluscicida
e antioxidante
Concentração
inibitória mínima
(CIM), bioensaio da
toxicidade, ensaio da
atividade moluscicida
Manetti et al.
(2010)
Encholirium
spectabile
Brasil Folhas Extrato
etanólico bruto
Atividade
antinociceptiva
Toxicidade aguda,
contorção induzida
por ácido acético em
ratos, teste de
formalina, teste da
placa quente e teste
de coordenação
motora
Lima-Saraiva et
al. (2014)
(Continua)
31
(Continuação)
Ananas comosus Brasil Pele Extrato aquoso Atividade anti-
helmíntica
Teste de eclosão dos
ovos (EHT), teste de
desenvolvimento
larval (LDT).
Domingues et al.
(2013)
Neoglaziovia
variegata
Brasil Folhas e partes
aéreas
Extrato
etanólico
Atividade acaricida Teste de imersão de
Adultos (AIT).
Dantas et al.
(2015)
Fonte: Autoria própria.
32
Quadro 2 - Atividade farmacológica de moléculas quimicamente definidas.
Nome Botânico
Origem Parte usada Substância química
Classe Atividade biológica
Modelo/Isolamento Referência
Tillandsia streptocarpa
Brasil Partes aéreas Cicloartenol Esterol ___ Teste de toxicidade
aguda, ensaios
antibacterianos e
antifúngicos e edema
da orelha induzido pelo
óleo de croton
Delaporte et al.
(2004)
Tillandsia streptocarpa
Brasil Partes aéreas 4,5-Di-hidroxi-3’,7-
dimetoxiflavanona
Flavonoide ___ Teste de toxicidade
aguda, ensaios
antibacterianos e
antifúngicos e edema
da orelha induzido pelo
óleo de croton
Delaporte et al.
(2004)
Ananas bracteatus
Brasil Folhas e
frutos
2-O-Feruloil
glicerídio
Derivado do ácido
felúrico
___ Redução do
radical DPPH,
cromatografia em
coluna com Sephadex
LH-20 e sílica gel 60,
RMN
Rocha et al. (2010)
(Continua)
33
(Continuação) Ananas
bracteatus Brasil Folhas e
frutos
2-O-p-Cumaroil
glicerídeo
Derivado do ácido
cumárico
___ Redução do
radical DPPH,
cromatografia em
coluna com Sephadex
LH-20 e sílica gel 60,
RMN
Rocha et al. (2010)
Ananas bracteatus
Brasil Folhas e
frutos
5,7,4’-Tri-hidroxi-
3,3’,5’-
trimetoxiflavona
Flavonoide ___ Redução do radical
DPPH, cromatografia
em coluna com
Sephadex LH-20 e
sílica gel 60, RMN
Rocha et al. (2010)
Ananas
bracteatus
Brasil Folhas e
frutos
3-O-β-D-
Glicopiranosil
sitosterol
Derivado do ácido
cumárico
___ Redução do radical
DPPH, cromatografia
em coluna com
Sephadex LH-20 e
sílica gel 60, RMN
Rocha et al. (2010)
Bromelia balansae
Brasil Raízes, folhas
e frutos
Campferol-3-O-α-
L-
ramnopiranosídeo
Flavonoide ___ Cromatografia em
coluna com Sephadex
LH-20, HPLC, RMN
Coelho et al. (2010)
(Continua)
34
(Continuação) Bromelia balansae
Brasil Raízes, folhas
e frutos
Campferol 3-O-α-
L-ramnopiranosil-
(1 → 6) -β-D-
glucopiranosídeo
Flavonoide ___ Cromatografia em
coluna com Sephadex
LH-20, HPLC, RMN.
Coelho et al. (2010)
Bromelia balansae
Brasil Raízes, folhas
e frutos
Quercetina-3-O-α-
L-ramnopiranosil-
(1 → 6) -β-D-
glicopiranosídeo
Flavonoide ___ Cromatografia em
coluna com Sephadex
LH-20, HPLC, RMN.
Coelho et al. (2010)
Bromelia balansae
Brasil Raízes, folhas
e frutos
Campferol-3,7-di-
O-α-L-
ramnopiranosídeo
Flavonoide ___ Cromatografia em
coluna com Sephadex
LH-20, HPLC, RMN.
Coelho et al. (2010)
Fonte: Autoria própria.
35
3.2. Considerações sobre o gênero Bromelia
O gênero Bromelia, pertencente à família Bromeliaceae, é representado por
46 espécies (REFLORA, 2014) agrupadas em três subgêneros: Distiacanthus,
Karatas e Bromelia (Mez 1891), sendo um dos mais comuns presentes na Caatinga
(INARA et al., 2005). Algumas espécies desse gênero são usadas na medicina
tradicional como vermífugo, anti-helmíntico, diurético, em casos de problemas
respiratórios e renais, desordens intestinais, diabetes, entre outros (FILHO, 2007).
Dois centros de diversidade podem ser reconhecidos para o gênero Bromelia,
o primeiro na América Central, estendendo-se aos Andes; e o segundo no Escudo
Brasileiro, principalmente no Domínio do Cerrado, onde a maioria é encontrada
(BENZING, 2000).
As espécies pertencentes ao gênero Bromelia podem ser reconhecidas por
suas folhas com espinhos curvos ao longo das margens, bainhas cobertas com
escalas lineares finas, pétalas carnudas unidas dentro de um tubo por filamentos,
falta de apêndices nas pétalas que apresentam coloração de róseas a vermelhas ou
de lilases a roxas e sementes nuas achatadas (SMITH; DOWNS, 1979).
Várias espécies do gênero Bromelia vêm sendo estudadas no que diz
respeito aos seus constituintes químicos e a sua atividade farmacológica. Em um
estudo realizado por Camacho-Hernandez et al. (2002) foi avaliada a atividade
antifúngica de extratos metanólicos de polpa de Bromelia pinguin contra várias
linhagens de fungos. Os resultados dessa pesquisa demonstrou atividade
significativa contra estirpes de Trichophyton spp. e Paecillomyces variotii. Com
relação à atividade biológica, o extrato metanólico dos frutos maduros de Bromelia
balansae mostraram uma atividade moderada em um ensaio in vitro de microplaca
com resazurina contra Mycobacterium tuberculosis com uma concentração inibitória
mínima de 128 µg/mL (COELHO et al., 2010). Estudos realizados com espécies do
gênero revelaram atividade citotóxica e antioxidante (GERAN et al., 1972; MANETTI
et al., 2010), atividade espasmódica, antiparasitária e atividade citotóxica (GERAN et
al., 1972; PAYROL e MARTINEZ, 2000; RAFFAUF et al., 1981).
Com relação aos constituintes químicos, o gênero Bromelia ainda não foi bem
investigado, porém alguns estudos relataram a presença de flavonoides, diterpenos,
compostos fenólicos e nitrogenados. Em um estudo fitoquímico realizado por Parada
et al. (1995) com frutos da espécie Bromelia plumieri, foi possível o isolamento do
36
composto nitrogenado antranilato de 1-O-β-D-glucopiranosila. O composto fenólico
3,4-dimetoxifenil-β-D-glucopiranosídeo foi também isolado dessa mesma espécie em
um estudo conduzido por Herraiz e Galisteo (2003).
Flavonoides também são constituintes que já foram identificados em
espécies desse gênero. Em um estudo realizado por Raffauf et al. (1981) com as
raízes e o caule basal de Bromelia pinguin, os flavonoides penduletina e cirsimaritina
foram isolados a partir da fração solúvel em carbonato de sódio do extrato
metanólico. Nesse mesmo estudo o flavonoide casticina foi isolado a partir da fração
não ácida. No primeiro estudo químico relatado na literatura com a espécie Bromelia
balansae foram isolados os seguintes flavonoides: campferol-3-O-α-L-
ramnopiranosídeo, campferol-3-O-α-L-ramnopiranosil-(1->6)-β-D-glucopiranosídeo,
quercetina-3-O-α-L-ramnopiranosil-(1->6)-β-D-glucopiranosídeo e o campferol-3,7-di-
O-α-L-ramnopiranosídeo a partir do extrato metanólico dos frutos maduros (COELHO
et al., 2010).
Poucos diterpenos já foram descritos na família Bromeliaceae, porém esses
compostos foram isolados em espécies do gênero Bromelia. Dois filocladanos
oxigenados (Quadro 3 pág. 37) foram isolados de Bromelia pinguin que são
constituintes descritos como raros na natureza (RAFFAUF et al., 1981).
37
Quadro 3 - Metabólitos secundários isolados do gênero Bromelia.
CLASSE DE
METABÓLITO
COMPOSTOS/
REFERÊNCIA
ESTRUTURAS
Composto
nitrogenado
Antranilato de 1-O-β-D-
glucopiranosila
(PARADA et al., 1995).
O
NH2
O
O
OH
OHOH
HO
Flavonoide
Penduletina (RAFFAUF
et al., 1981). OH3CO
H3CO
OH O
OCH3
OH
Cirsimaritina (RAFFAUF
et al., 1981). OH3CO
H3CO
OH O
H
OH
Casticina (RAFFAUF et
al., 1981).
OH3CO
H3CO
OH O
OCH3
OCH3
OH
Campferol-3-O-α-L-
ramnopiranosil
(COELHO et al., 2010). OHO
OH O
ORha
OH
H
38
CLASSE DE
METABÓLITO
COMPOSTOS/
REFERÊNCIA
ESTRUTURAS
Flavonoide
Campferol-3-O-α-L-
ramnopiranosil-(1->6)-β-
D-glucopiranosídeo
(COELHO et al., 2010).
OHO
OH O
OGlc-Rha
OH
H
Quercetina-3-O-α-L-
ramnopiranosil-(1-> 6)-β-
D-glucopiranosídeo
(COELHO et al., 2010).
OHO
OH O
OGlc-Rha
OH
OH
Campferol-3,7-di-O-α-L-
ramnopiranosídeo
(COELHO et al., 2010). ORha
OH O
ORha
OH
H
Diterpeno
3-oxopimar-15-ene-
7β,8β-diol (RAFFAUF et
al.,1981).
OH
OH
O
H
H
3-oxofilocladan-16-α -ol
(RAFFAUF et al.,1981).
O
H
OH
Filocladano-16α,19-diol
(RAFFAUF et al.,1981).
HOH
OH
Fonte: Autoria própria.
39
3.3. Considerações sobre a espécie Bromelia laciniosa
Bromelia laciniosa Mart. ex Shult. é uma espécie pertencente à família
Bromeliaceae, conhecida popularmente como “macambira”, “macambira de porco” e
“macambira de cachorro”, que está presente nas áreas secas do Nordeste, desde a
Bahia até o Piauí. Essa planta é rica em amido (63,10%) e é utilizada na
alimentação do homem e animais nos longos períodos de seca, na região do
Semiárido nordestino (ANGELIM et al., 2007; BESSA, 1982).
Figura 1- Distribuição fitogeográfica de B. laciniosa.
Fonte: Disponível em: http://floradobrasil.jbrj.gov.br/reflora/listaBrasil.
Essa é uma espécie representante do gênero Bromelia nativa da Caatinga
brasileira. As suas características principais são a presença de um caule com um
formato cilíndrico, folhas com presença de espinhos, formada por duas partes
distintas (dilatada e base da lâmina distribuída em torno do caule), sendo dispostos
sob a forma de rosetas, que se acumula água e finas raízes do tipo fasciculadas.
Devido a esta característica presente em suas raízes, B. laciniosa pode ser usado
para combater a erosão (ANGELIM et al., 2007; DUTRA; TEÓFILO; FILHO, 2010).
40
B. laciniosa é uma espécie que pouco se tem referências, entretanto, suas
principais indicações terapêuticas são para o tratamento da cólica infantil, diarreia,
febre, icterícia, caspa e hepatite (ALBUQUERQUE et al., 2007).
Com relação à atividade farmacológica da espécie B. laciniosa, o único
estudo relatado na literatura constatou a sua propriedade antinociceptiva. Esse
estudo foi realizado com o extrato etanólico (Bl-EtOH) dessa espécie utilizando
modelos térmicos (placa quente) e químicos (contorção e formalina). Neste mesmo
trabalho também foi investigada a toxicidade aguda do extrato, que não apresentou
efeitos tóxicos quando administrado em dose única (LIMA-SARAIVA et al., 2014).
No que se refere à composição química da espécie, a única investigação
química relatada na literatura revelou o isolamento de um flavonoide derivado da
quercetina. Nessa pesquisa, foi realizado um estudo fitoquímico utilizando
cromatografia em coluna (CC) com sílica gel, com a fração clorofórmica do extrato
das folhas de B. laciniosa. Esse estudo levou à elucidação da estrutura do primeiro
flavonoide isolado nesta espécie, denominado 5,7-di-hidroxi-3,3',4'-trimetoxiflavona
(OLIVEIRA-JÚNIOR et al., 2014), cuja fórmula estrutural está representada na figura
23 pág. 100.
3.4. Considerações sobre atividade antimicrobiana
Antibióticos são substâncias químicas naturais ou sintéticas capazes de inibir
o crescimento ou causar a morte de bactérias ou fungos. Essas substâncias podem
ser classificadas como bactericidas, quando causam a morte da bactéria, ou
bacteriostáticas, quando promovem a inibição do crescimento microbiano
(GUIMARÃES; MOMESSO; PUPO, 2010).
Com a invenção do microscópio, as bactérias foram identificadas pela
primeira vez por Van Leeuwenhoek em meados de 1670, microbiologista holandês
que provocou uma verdadeira revolução na concepção do microscópio. Entretanto, a
caracterização desses organismos como possíveis causadores de processos
infecciosos começou a fazer sentido após os experimentos de Louis Pasteur, que
revelou que algumas linhagens de bactérias eram essenciais no processo de
fermentação e que esses microrganismos eram abundantes no meio ambiente
(GUIMARÃES; MOMESSO; PUPO, 2010).
41
Com o passar dos anos, após o entendimento de que as bactérias eram
causadoras de doenças, naturalmente a pesquisa conduzida na busca de agentes
químicos que apresentassem atividade antibiótica se intensificou. Esses estudos
começaram desde muito cedo, em 1910, Ehrlich desenvolveu o primeiro antibiótico
de origem sintética, conhecido como salvarsan que era usado contra sífilis.
Entretanto, o grande marco no tratamento das infecções bacterianas veio com a
descoberta da penicilina, pelo médico inglês Alexander Fleming, em 1928, depois de
constatar que fungos eram capazes de produzir substâncias capazes de causar a
morte bacteriana. Apesar da descoberta, a penicilina só foi introduzida como agente
terapêutico nos anos 1940, época em que houve um acelerado crescimento no
desenvolvimento e descoberta de novos antibióticos. Nesse período também houve
o surgimento de vários antibióticos que foram desenvolvidos por meio da triagem de
produtos naturais, tais como: β-lactâmicos, aminoglicosídeos, tetraciclinas,
macrolídeos, peptídeos, entre outros (GUIMARÃES, MOMESSO; PUPO, 2010).
A administração de antibióticos tem como objetivo a eliminação ou
impedimento do crescimento do agente infeccioso sem danos ao hospedeiro. Essa
ação pode ocorrer através de vários mecanismos, tais como: a) interferência na
síntese da parede celular do microrganismo, comprometendo os peptidoglicanos
estruturais, por exemplo, penicilinas, cefalosporinas, a vancomicina e a bacitracina,
b) comprometimento na síntese de proteínas bacterianas: os aminoglicosídeos, as
tetraciclinas, a eritromicina, entre outros e c) inibição da síntese de ácidos nucléicos:
o metronidazol, as quinolonas, a rifampicina, as sulfonamidas e trimetoprima
(NICOLLINI et al., 2008).
O uso desenfreado de antibióticos sem uma cuidadosa avaliação das suas
indicações apropriadas pode levar a mutação seletiva dos microrganismos levando
ao desenvolvimento de cepas resistentes. A perda de eficiência em relação a
patógenos comuns não só levou a uma mudança para medicamentos antibióticos
mais caros em países de alta renda, mas também a um aumento da morbidade e
mortalidade em países de baixa renda e de renda média, onde se restringe ao uso
de medicamentos de segunda linha. Os microrganismos resistentes a
antimicrobianos estão causando Infecções com uma frequência cada vez maior,
dessa forma, esses fármacos estão se mostrando cada vez menos eficazes em
tratamentos contra um amplo spectro de infecções bacterianas até então comuns
(NICOLLINI et al., 2008; VAN BOECKEL et al., 2014). Em um estudo realizado por
42
Thomas Van Boeckel et al. (2014), foi examinado as vendas de 16 classes de
antibióticos entre 2000 e 2010 em 71 países com o uso dos dados obtidos na base
de dados IMS Health MIDAS (IMS Health, Danbury, CT, EUA). Nesse estudo, foi
constatado que as vendas de antibióticos aumentaram em cerca de 36%, com os
maiores aumentos ocorrendo em países de baixa renda, onde os antibióticos podem
ser acessados sem receita médica. Esse é o principal fato que vem resultando na
grande resistência de populações bacterianas.
Plantas, fungos, insetos, organismos marinhos e bactérias são fontes
importantes de substâncias biologicamente ativas (BARREIRO, 2009). Entretanto, o
uso de plantas medicinais é a principal prática utilizada pelo homem para o
tratamento de uma ampla variedade de doenças, oferecendo as melhores
possibilidades de encontrar substâncias de interesse terapêutico (CRAGG;
NEWMAN, 2013). Os produtos naturais, no geral, têm sido uma fonte
particularmente rica de agentes anti-infecciosos, tendo como exemplo histórico as
penicilinas em 1940, as tetraciclinas em 1948 e os glicopeptídeos em 1955
(NICOLLINI et al., 2008). Estima-se que aproximadamente 80% dos antibióticos
utilizados na clínica são diretamente (ou indiretamente) derivadas de produtos
naturais (ROEMER et al., 2011).
A resistência bacteriana conferida pelo uso indiscriminado dos fármacos
atrelados à diminuição de novas substâncias antimicrobianas sintéticas são
situações que tem estimulado os cientistas à busca de novas drogas (MAREGESI et
al., 2008; SILVA et al., 2009). Esse fato vem contribuindo para o aumento da
utilização de produtos naturais, principalmente os extratos vegetais.
Os vegetais são uma excelente fonte de busca de novas drogas
antimicrobianas estando assim em destaque como produto natural mais investigado,
principalmente devido ao conhecimento popular e pelas suas propriedades. Além
disso, a diversidade molecular dos produtos naturais é muito superior àquela
derivada dos processos de síntese química (COSTA et al., 2003).
Estudos sobre as atividades antimicrobianas de extratos vegetais de plantas
nativas são bastante relatados em países como o Brasil que possuem uma flora
diversificada e uma rica tradição na utilização de plantas medicinais para uso como
antibacterianos ou antifúngicos. A atividade antimicrobiana de extratos vegetais é
avaliada através da determinação de uma pequena quantidade da substância
necessária para inibir o crescimento do microrganismo teste; esse valor é conhecido
43
como Concentração Inibitória Mínima (CIM). Um aspecto bastante relevante na
determinação da CIM de extratos vegetais é a preocupação em relação aos
aspectos toxicológicos, microbiológicos e legais pertinentes aos compostos naturais
ou suas combinações. Esses testes são realizados com óleos essenciais, extratos
etanólicos brutos, frações e também com compostos isolados (DUARTE, 2006;
SANTOS, 2015).
3.5. Considerações sobre técnicas hifenadas
O acoplamento de um sistema de separação cromatográfica a um detector
espectroscópico ou espectrométrico a fim de se obter informações estruturais de
metabólitos o qual se tem interesse a partir de misturas, é certamente bastante útil e
vantajoso. Ao acoplamento entre essas técnicas, utiliza-se o termo “técnica
hifenada”. Esse acoplamento combina as vantagens da cromatografia (produção de
frações puras ou quase puras de componentes químicos numa mistura) com as
vantagens da espectrometria de massas (informações seletivas para identificação
estrutural usando padrões ou espectros de bibliotecas), podendo, dessa forma,
explorar as vantagens de ambos (DIAS; URBAN; ROESSNER, 2012; CHIARADIA;
COLLINS; JARDIM, 2008; CROTI et al., 2006; PATEL et al., 2010).
As técnicas hifenizadas têm recebido uma atenção cada vez maior como
principal meio de resolver problemas analíticos complexos. O poder de combinar
tecnologias de separação com técnicas espectroscópicas têm sido demonstrado ao
longo dos anos tanto para a análise quantitativa como qualitativa de compostos
desconhecidos em extratos ou frações de produtos naturais complexos. Geralmente
se combinam um método de separação como a cromatografia em fase gasosa (GC)
e cromatografia líquida (LC), com uma técnica de identificação estrutural como a
espectrometria de massas (MS), espectroscopia ultravioleta-visível ou ressonância
magnética nuclear (RMN). A cromatografia e a espectroscopia são as técnicas
analíticas químicas mais utilizadas na análise de plantas medicinais (DIAS; URBAN;
ROESSNER, 2012; DIAS-JR et al., 2012; MARTSON; HOSTETTMANN, 2009;
PATEL et al., 2010).
Quando comparadas com as técnicas espectroscópicas sem hifenação, as
técnicas hifenadas apresentam vantagens que estão diretamente ligadas ao fato de
não necessitar de uma grande quantidade do analito na sua forma purificada, o que
44
acontece com as técnicas sem hifenação (RODRIGUES et al., 2006). No Quadro 4 é
possível observar a lista das principais técnicas hifenadas adotadas, assim como
suas características e aplicações.
Quadro 4 - Aplicações de técnicas hifenadas na área de plantas medicinais.
Técnicas
hifenadas
Características Exemplos de aplicação na
área de
plantas medicinais
GC-MS Identificação de compostos.
Fornece informação estrutural da
molécula.
Permite comparação com bibliotecas
espectrais.
Estudo da sazonalidade de
algumas classes de metabólitos
secundários, caracterização de
aromas, identificação de
terpenóides.
Análise de flavonoides.
GC-MS-MS Confirmação estrutural de moléculas. Análise de fragrâncias.
LC-DAD Identificação de compostos conhecidos,
através da comparação do tempo de
retenção e espectro UV com o padrão
analítico. Não fornece informação
estrutural.
Análise de flavonoides.
Controle de qualidade de
plantas medicinais, busca de
metabólitos ativos, estudos de
ecologia química e
quimiossistemáticos.
LC-MS Raramente resulta na identificação
definitiva. Muitas vezes acoplado com
LC-DAD para fornecer informações
estruturais complementares.
Análise de antocianinas.
LC-MS-MS Determinação de novos compostos, com
a incrível vantagem da simplicidade no
preparo da amostra e rapidez na
obtenção dos resultados.
Determinação de flavonoides e
Saponinas.
LC-NMR Fornece informações estruturais
(espectro 1H-NMR). Constitui-se a
técnica mais poderosa na determinação
estrutural de substâncias inéditas com
novos esqueletos e em misturas
biologicamente ativas.
Determinação de alcaloides e
flavonoides.
Fonte: (RODRIGUES et al., 2006)
45
A cromatografia gasosa foi a primeira técnica a ser acoplada com o detector
de massas, por causa da facilidade do manuseio do efluente gasoso do
cromatógrafo. Além disso, foi a primeira de seu tipo a se tornar útil para fins de
pesquisa e desenvolvimento. As características de funcionamento do cromatógrafo a
gás são compatíveis com a necessidade de alto vácuo do espectrômetro de massas,
pois ao se utilizar colunas capilares em CG é possível conectar a saída da coluna
diretamente à fonte do espectrômetro, de modo que, em condições normais de
funcionamento, o sistema de bombeamento do espectrômetro de massas seja capaz
de captar todo o eluente da coluna. Dessa forma, os compostos que são voláteis,
pequenos e estáveis à altas temperaturas podem ser facilmente analisados por CG-
EM. Os espectros de massas obtidos por esta técnica hifenada oferecem
informações estruturais baseadas na interpretação das fragmentações. Os íons
fragmentos podem então ser comparados com os espectros da biblioteca
(CHIARADIA; COLLINS; JARDIM, 2008; PATEL et al., 2010; RODRIGUES et al.,
2006).
Os métodos de ionização mais aplicados em CG-EM são os métodos por
ionização por impacto de elétrons - IE e ionização química - IQ. No entanto, em
sistemas modernos de CG-EM, podem ser utilizados outros tipos que permitem a
identificação de íons moleculares. Por exemplo, a espectrometria de massas
ortogonal TOF acoplada com GC é utilizada para confirmação da pureza e
identidade dos componentes medindo a massa exata e calculando a composição
elementar. O CG-EM geralmente é integrado com várias bases de dados MS on-line
para vários compostos de referência que podem ser úteis para a comparação de
espectros para a identificação de componentes (CHIARADIA; COLLINS; JARDIM,
2008; PATEL et al., 2010).
Uma outra técnica comumente acoplada à espectrometria de massas é a
cromatografia líquida de alta eficiência - “high performance liquid chromatography” -
HPLC. Porém, no acoplamento de LC-MS, existem três problemas gerais: a
quantidade de efluente da coluna que tem que ser introduzido no sistema de vácuo
do MS, pois geralmente em HPLC as vazões são consideradas grandes para o
espectrômetro de massas, a composição dos eluentes e os tipos de compostos a
serem analisados que são relativamente pouco voláteis, não sendo possível ionizá-
46
los utilizando as técnicas de ionização que são aplicadas na espectrometria de
massas. Então, para a resolução dos problemas envolvendo o acoplamento das
duas técnicas foram desenvolvidas novas fontes de ionização, as quais são capazes
de combinar duas características em um mesmo sistema além de facilitar a
transferência da amostra que sai da coluna para a fase gasosa, como: a ionização
por electrospray (ESI), a ionização química à pressão atmosférica (IQPA) e a
Ionização por fótons à pressão atmosférica. Todas elas operam à pressão
atmosférica e a mais empregada é a ionização por eletronebulização ou electrospray
(LANÇAS, 2009; MARTSON; HOSTETTMANN, 2009).
Em espectrometria de massas em tandem (MS/MS) são utilizados estágios de
espectrometria de massas. Dessa forma, um íon do primeiro estágio de MS é
selecionado e ativado para produzir íons fragmentos, que são então analisados na
segunda fase de MS, estabelecendo uma relação entre ele e outros íons gerados
pela fragmentação. Nesse processo, o método de ativação iônica mais empregada é
a dissociação induzida pela colisão (CID), que promove a colisão controlada por
energia de um gás quimicamente inerte (Ar, He, N2 ou CO2) com o íon precursor. A
energia de colisão tem por função aperfeiçoar o espectro MS/MS, sendo que baixos
valores de energia de colisão induz à fragmentação suave produzindo poucos
fragmentos, enquanto a alta energia de colisão promove fragmentação extensa.
Desse modo, os íons de fragmentos produzidos podem ser usados para obter
informações estruturais. Porém, ao se utilizar valores moderados de energia de
colisão podem ser obtidas informações estruturais importantes e comparações com
bibliotecas espectrais podem ser feitas (DIAS-JÚNIOR; MELO; CROTTI, 2012).
Após o processo de ionização, íons do analito são direcionados para o
analisador de massas que os separam de acordo com a relação existente entre suas
massas e cargas, ou seja, a razão m/z. Existem diferentes tipos de analisadores de
massas, porém, os mais utilizados são os analisadores de massas do tipo
Quadrupolo, “Time-of-Flight” (Tempo de Vôo) e “Ion Trap”, os quais diferem entre si
apresentando seus benefícios e limitações dependendo da aplicação (LANÇAS,
2009).
Sendo assim, a cromatografia combinada a diferentes sistemas de detecção,
trata-se ainda de uma das técnicas analíticas mais utilizadas e de melhor
desempenho no estudo da química de produtos naturais.
47
3.6. Considerações sobre flavonoides
Flavonoides são compostos polifenólicos biossintetizados a partir da via dos
fenilpropanoides e do acetato, precursores de vários grupos de substâncias como
aminoácidos alifáticos, terpenóides, ácidos graxos, dentre outros (DORNAS et al.,
2008). Eles podem apresentar múltiplos efeitos biológicos como propriedades
antioxidantes, antiviral, antibacteriano e anti-inflamatório (PROCHÁZKOVÁ;
WILHELMOVÁ, 2011).
A característica estrutural básica dos compostos flavonoides é o núcleo 2-
fenil-benzo[α]pirano ou flavano, o qual consiste em dois anéis benzeno (A e B)
combinados com um anel de pirano (C) contendo oxigênio, conforme mostrado na
figura 2 (CUSHINE; LAMB, 2005).
Figura 2 - Estrutura básica dos flavonoides, com anéis nomeados e posições numeradas.
O
O
2
3
45
6
7
8
2'
3'
4'
5'
6'
Fonte: (CUSHINE; LAMB, 2005).
Os flavonoides podem ser divididos em seis classes principais (flavonóis,
flavanonas, flavonas, isoflavonas, flavonóis e antocianidinas) com base nas
diferenças na sua estrutura molecular. A diversidade estrutural em cada família de
flavonoides resulta dos vários padrões de hidroxilação, metoxilação e glicosilação da
substituição do anel, proporcionando a formação de mais de 8.000 compostos
flavonoides, que são agrupados nas classes (Figura 3 pág. 49) (AMIC et al., 2007;
GONZALES et al., 2015; PATEL, 2008; SILVA et al., 2015).
Os flavonoides são constituintes fundamentais para o equilíbrio e
sobrevivência das plantas. Eles estão envolvidos em sua sobrevivência fisiológica,
protegendo-a de agentes externos bióticos e abióticos, como por exemplo,
48
patógenos fúngicos e radiação UV-B. Além disso, eles também agem na
fotossensibilização, como também em funções como transferência de energia, ações
de hormônios de crescimento e reguladores de crescimento, controle da respiração
e fotossíntese, morfogênese e determinação do sexo. Os flavonoides também foram
associados a funções protetoras durante o estresse de seca, assim como a
sobrevivência em solos ricos em metais tóxicos como o alumínio (CUSHINE; LAMB,
2005; TREUTTER, 2006).
49
Figura 3 - Representação estrutural das principais subclasses de flavonoides.
Fonte: (AMIC et al., 2007).
50
Os flavonoides são constituintes bastante reportados por possuir atividade
antimicrobiana contra uma vasta gama de agentes patogênicos. Um exemplo
clássico é o própolis que apresenta potentes propriedades antimicrobianas, as quais,
têm sido atribuídas ao seu alto teor de flavonoides, particularmente os flavonoides
galangina e pinocembrina (CUSHNE et al., 2006; GRANGE; DAVEY, 1990).
Em uma pesquisa realizada por Koo et al. (2002), compostos fenólicos como
flavonoides e derivados do ácido cinâmico foram testados com relação à atividade
antibacteriana. Neste estudo foi demostrado que flavonas e flavonóis foram
inibidores potentes da atividade de glucosiltransferases produzidas por Steptococcus
mutans, resultando em efeito antibacteriano contra essa espécie. Além disso, vários
outros estudos relatados na literatura já associaram a sua atividade antimicrobiana
aos flavonoides (CUSHNE et al., 2006; MORI et al., 1987; PROESTOS et al., 2005).
Dentre eles, estão incluídos flavonoides pertencentes à classe das flavonas (ZENG
et al., 1995). Em um estudo realizado por Rauha et al. (2000), flavonoides como
flavonas foram testado contra 9 cepas microbianas. O resultado mostrou que a
flavona apresentou atividade contra a maioria dos organismos testados. Ela foi ativa
contra as cepas de Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis, Bacillus
subtilis, Microccocus luteus e Escherichia coli, além de forte atividade contra o fungo
Saccharomyces cerevisiae mostrando que esses constituintes podem vir a ser
bastante eficazes para o tratamento de infecções.
3.7. Considerações sobre esteroides
Os esteróis são uma subclasse dos terpenoides que apresenta uma estrutura
básica formada por quatro anéis ligados entre si, compostos por átomos de carbono.
Esses anéis caracterizam o núcleo tetracíclico esteroidal C-27 típico desses
constituintes, como pode ser visualizado na figura 4 pág. 51. São moléculas
hidrofóbicas e apresentam estrutura química similar ao do colesterol, entretanto
esses constituintes são sintetizados por plantas em vez de mamíferos. O anel de
esterol é comum a todos os esteróis, as diferenças estão nas cadeias laterais
(SIMÕES et al., 2010).
51
Figura 4 - Estrutura básica dos esteroides.
Fonte: (SIMÕES et al., 2010).
Os esteroides vegetais são componentes essenciais da membrana celular de
plantas, sendo encontrados em óleos vegetais, sementes e frutas. Em sua forma
livre apresentam funções na estabilização da bicamada lipídica de fosfolipídios, além
disso, apresentam ação como reguladores de crescimento ou seus precussores.
Vários desses compostos já foram identificados em plantas, entretanto, o beta-
sitosterol (especialmente), campesterol e estigmasterol são os mais abundantes
(LAW, 2000; YANKAH, 2006).
Bioenergeticamente, os esteroides podem ser considerados metabólitos de
triterpenos, uma vez que se originam do cicloartenol, com a perda de três grupos
metoxilas. Formam-se via pirofosfato de isopentenila originando o óxido de
esqualeno que cicliza numa conformação cadeira-barco-cadeira-barco formando o
cicloartenol em algas e plantas verdes, ou o lanosterol em fungos e organismos não
fotossintéticos (Figura 5, pág. 52) (SIMÕES et al., 2010).
52
Figura 5 - Formação de triterpenos e esteroides em plantas.
Fonte: (SIMÕES et al., 2010).
53
Os fitosteróis são bastante conhecidos por apesentarem a habilidade de
reduzir os níveis de colesterol. Eles podem trabalhar de diversas formas, como por
exemplo, podemos citar a ação do campesterol, sitosterol e estigmasterol que são
os principais fitosteóis encontrado em plantas, que agem na diminuição da absorção
de colesterol no intestino delgado por um mecanismo de competição, com
consequente aumento na excreção (RODRIGUES et al., 2004). Esses constituintes
também podem apresentar atividade anticâncer (WOYENGO; RAMPRASATH;
JONES, 2009), antimicrobiana (SEN et al., 2012), anti-diabética e antioxidante
(GUPTA et al., 2011; KAREN et al., 2012), anti-inflamatória (PANIAGUA-PÉREZ et
al., 2008), entre outros.
3.8. Considerações sobre desreplicação por Networking Molecular
O processo de desreplicação fornece uma rápida identificação de metabólitos
conhecidos em misturas biológicas complexas usando pequenas quantidades de
material, agilizando assim a descoberta de novos produtos naturais e evitando
longos procedimentos de isolamento. Os processos de desreplicação combinam
tipicamente os métodos cromatográficos como LC-UV, LC-MS, LC-MS/MS e CG-EM
e espectroscópicos, com a pesquisa em bases de dados, tais como: o dicionário de
Produtos Naturais de Chapman & Hall e a base de dados de metabólitos METLIN e
PubChem (DE OLIVEIRA et al., 2016; NIELSEN et al., 2011).
A desreplicação utiliza características físico-químicas ortogonais, por
exemplo, perfis UV-Vis, tempos de retenção cromatográficos, peso molecular e
mudanças químicas de RMN ou propriedades biológicas, para confirmar a
identificação metabólica. Porém, apesar desses métodos terem sido bastante
eficientes para a identificação rápida de compostos em misturas, eles apresentam
limitações analíticas que estão relacionadas principalmente com os limites de
detecção e falta de resolução cromatográfica ou a necessidade de dados
confirmatórios adicionais, tais como MS/MS e RMN, além de ter que lidar com a
análise manual de uma grande quantidade de dados (DE OLIVEIRA et al., 2016;
NETO et al., 2016).
No entanto, recentemente abordagens bioinformáticas foram desenvolvidas
para organizar e interpretar dados de MS/MS, como por exemplo, as eficientes redes
54
moleculares ou “networking molecular (NM)”, os quais podem proporcionar um
método rápido e sensível para visualizar simultaneamente a composição química de
extratos de plantas, sem a trabalhosa extração de dados (DE OLIVEIRA et al., 2016;
NETO et al., 2016).
As redes moleculares são particularmente eficazes em organizar grandes
conjuntos de dados de espectrometria de massas em tandem, com base na
similaridade entre os padrões de fragmentação de íons precursores relacionados e
comparação dos espectros MS/MS agrupados com as bases de dados. Elas
comparam os espectros MS/MS de um extrato ou conjunto de extratos e os agrupa
de acordo com a sua similaridade. Uma vez que o espectro de MS/MS está
relacionado à estrutura química dos metabólitos fragmentados, o networking
molecular é capaz de agrupar moléculas dentro de uma rede de acordo com as suas
semelhanças estruturais. As redes formadas permitem a visualização simultânea de
moléculas idênticas e análogas, agilizando a localização de metabólitos conhecidos
por comparação com uma base de dados de produtos naturais e também a
identificação de análogos baseado em estudos de fragmentação (ALARD et al.,
2016; DE OLIVEIRA et al., 2016; YANG et al., 2013).
A implementação de redes moleculares obedece à aplicação de três etapas
fundamentais: primeiro obtém-se os espectros MS/MS de amostras que podem ter
diferentes graus de complexidade e posteriormente gera-se uma rede molecular
utilizando esses espectros por meio de “similaridade de cosseno”, o qual mede a
relação dos espectros de MS/MS. Essas relações podem então ser visualizadas
utilizando uma ferramenta chamada Cytoscape que se trata de um software que
permite a visualização de correlações de grandes conjuntos de dados (SHANNON et
al., 2013; YANG et al., 2013). Cada “nó” representa um espectro de consenso
MS/MS, o qual é uma fusão de espectros MS/MS que apresentam o padrão de
massa e pico do precussor praticamente idêntico. Cada nó é marcado com a massa
do precussor (YANG et al., 2013). Na figura 6, pág. 55, é possível observar as
etapas de implementação do networking molecular.
55
Figura 6 - Etapas para a implementação do networking molecular.
Fonte: (YANG et al., 2013).
Dessa forma, redes moleculares proporcionaram uma forma inovadora de
navegar no metaboloma de amostras biológicas, apresentando uma incrível
capacidade de classificar dados de espectrometria de massas em tadem (ALARD et
al., 2016).
56
4. PARTE EXPERIMENTAL
57
4. PARTE EXPERIMENTAL
4.1. Coleta e identificação botânica
As folhas de Bromelia laciniosa Mart. ex Schult. f. (Bromeliaceae) foram
coletadas na localidade de Lagoa dos Cavalos, coordenadas [08° 59' 16.90" S e 40°
35' 20.60" W], no município de Petrolina-PE em maio de 2015. A identificação
botânica se deu por comparação da amostra coletada com uma exsicata da espécie
depositada no Herbário Vale do São Francisco (HVASF) na Universidade Federal do
Vale do São Francisco, com número de tombo 9568 (Figura 7).
Figura 7 - Exsicata da espécie B. laciniosa depositada no Herbário da Universidade Federal do Vale do São Francisco.
Fonte: J.A. SIQUEIRA FILHO, 2012.
58
4.2. Processamento do material botânico
As folhas foram submetidas à secagem em estufa com ar circulante à
temperatura média de 40 ºC durante 15 dias. Em seguida o material foi pulverizado
em moinho de facas, obtendo-se uma amostra de droga vegetal seca e pulverizada
cujo peso foi de 909 g.
4.3. Preparação e fracionamento do extrato etanólico bruto
O material vegetal seco e pulverizado foi submetido à maceração exaustiva
utilizando etanol 95% em um recipiente de aço inoxidável. Foram realizadas quatro
extrações, substituindo o solvente a cada 72 h até completo esgotamento da droga.
A solução extrativa obtida passou por um processo de destilação do solvente em
evaporador rotativo à pressão reduzida a uma temperatura média de 50 ºC. Após a
finalização do processo de evaporação do solvente obteve-se o extrato etanólico
bruto (EEB) cujo peso foi 57,53 g. Uma pequena porção do EEB foi separada para
realização da atividade biológica (7,55 g) e a outra para a avaliação fitoquímica
preliminar. O restante foi particionado através de cromatografia líquido-líquido
utilizando solventes em gradiente crescente de polaridade (éter de petróleo,
clorofórmio e acetato de etila).
O EEB foi solubilizado com uma mistura de MeOH:H2O (3:7) e em seguida,
fracionado com os solventes éter de petróleo, clorofórmio e acetato de etila, em
ordem crescente de polaridade, obtendo-se após evaporação do solvente três fases:
éter de petróleo (Bl-EP), clorofórmica (Bl-CHCl3) e acetato de etila (Bl-AcOEt). A
figura 8 pág 59 detalha este procedimento.
59
Figura 8 - Fluxograma demonstrando a obtenção do Bl-EEB e seu fracionamento a partir das folhas de B. laciniosa.
Fonte: Autoria própria. 4.4. Métodos de análise
4.4.1. Métodos cromatográficos
Para cromatografia de adsorção em coluna (CC) foi utilizada sílica gel 60 (70-
230 mesh, ASTM) de partículas com dimensões entre 0,063-0,200 mm (MERCK). O
comprimento e o diâmetro das colunas variaram de acordo com as quantidades das
amostras e as quantidades de sílica a serem utilizadas. Para cromatografia em
camada delgada (CCD), foi usada sílica gel 60 PF254 (MERCK). As frações foram
monitoradas por Cromatografia em Camada Delgada Analítica (CCDA) da Silicycle
TLC – Aluminum F254, sugerindo dessa forma a pureza da amostra quando
observada uma única mancha após revelação em câmara de irradiação ultravioleta
(254 e 366 nm), em placas eluídas em pelo menos três sistemas de solventes
60
distintos. Como fase móvel, foram utilizados isoladamente ou em misturas binárias
os solventes hexano, clorofórmio, acetato de etila e metanol, em gradiente crescente
de polaridade.
4.4.2. Métodos espectrométricos
Os espectros de Ressonância Magnética Nuclear de 1H (RMN de 1H) e
Ressonância Magnética Nuclear de 13C (RMN de 13C) uni e bidimensionais foram
obtidos em espectrômetro Bruker NMR (DRX 500), operando na frequência do
hidrogênio a 100 MHz e na do carbono-13 a 400 MHz.
As amostras para análise foram preparadas dissolvendo-se uma pequena
quantidade das mesmas em solventes deuterados da CIL (Cambridge Isotopes
Laboratories) (CDCl3). Os deslocamentos químicos (δ) foram referenciados para
RMN de 1H pelos picos característicos dos hidrogênios pertencentes às frações não
deuteradas destes solventes em relação ao TMS: clorofórmio (δH = 7,24) e MeOD
(δH = 4,84 e 3,30). Para os espectros de RMN de 13C, em relação ao TMS foram
utilizados: clorofórmio (δC = 77,0) e MeOD (δC = 49,0). As multiplicidades das
bandas de RMN 1H foram indicadas segundo as convenções: s (singleto), d
(dubleto), dd (duplo dubleto), t (tripleto), q (quarteto), m (multipleto).
4.5. Triagem fitoquímica preliminar
A triagem fitoquímica preliminar teve por objetivo a identificação das classes
de metabólitos secundários presentes nos extratos vegetais. Este é um
procedimento rápido, realizado através de reagentes de coloração ou precipitação
que irão revelar ou não a presença de determinada classe de metabólitos
secundários em um extrato (WAGNER; BLADT, 1996). Este processo foi realizado
utilizando a técnica de cromatografia em camada delgada analítica (CCDA), no qual
foram utilizadas placas de Cromatografia em Camada Delgada (CCD) com suporte
de alumínio com sílica gel como fase estacionária da Silicycle TLC – Aluminum F254.
Uma pequena amostra de cada extrato e fases solubilizados em solventes
ideais foi aplicada com o auxílio de um capilar de vidro em placas de CCD. Uma
mistura de solventes com uma proporção adequada para a análise de cada classe
investigada foi usada como fases móveis. Após a eluição, as placas foram reveladas
61
com reagentes específicos ou então analisadas em câmara UV nos comprimentos
de onda de 254 nm e 365 nm (BRAZ et al., 2012). Os sistemas de solventes
utilizados para cada classe de metabólitos investigadas e os seus reveladores estão
listados na tabela 1.
Tabela 1 - Eluentes e reveladores utilizados na identificação do perfil fitoquímico cromatográfico do extrato e fases de B. laciniosa.
Classe química Eluente Revelador
Alcaloides Tolueno:acetato de etila:dietilamina
(70:20:10)
Dragendorff
Cumarinas Tolueno:éter etílico
(1:1, saturado com ácido acético 10%)
KOH etanólico 10%
Derivados antracênicos Acetato de etila:metanol:água
(100:13,5:10)
KOH etanólico 10%
Flavonoides e taninos Acetato de etila:ácido fórmico:ácido
acético glacial:água
(100:11:11:26
NP-PEG
Lignanas Clorofórmio:metanol:água
(70:30:4)
Vanilina sulfúrica
Mono e diterpenos Tolueno:acetato de etila
(93:7)
Vanilina sulfúrica
Naftoquinonas Tolueno:ácido fórmico
(99:1)
KOH etanólico 10%
Triterpenos e
esteroides
Tolueno:clorofórmio:etanol
(40:40:10)
Lieberman-Burchard
Fonte: (WAGNER; BLADT, 1996).
4.6. Investigações dos constituintes químicos por técnicas cromatográficas
hifenadas
4.6.1. Análises por cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas
(CG-EM)
A fração éter de petróleo (Bl-EP) foi analisada através da técnica de
cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas (CG-EM). As
substâncias presentes na fração de éter de petróleo obtido a partir do extrato
62
etanólico bruto de B. laciniosa foram investigadas num aparelho Shimadzu QP-2010
CG-EM. Foram utilizadas as seguintes condições cromatográficas: coluna
Phenomenex ZB-5MS Zebron (30 m x 0,25 mm x 0,25 mm); hélio (99,999%) como
gás transportador com uma taxa de fluxo constante de 1,1 mL/min; volume de
injeção de 1 mL; razão de separação do injetor de 1:40; temperatura do injetor de
240 °C; modo de impacto de elétrons a 70 eV; temperatura da fonte de íons de 280
°C. A temperatura do forno foi programada para 100 °C (isotérmica durante 5 min),
com um aumento de 10 °C/min até 250 °C (isotérmica durante 5 min) e 10 °C/min
até 280 °C (isotérmica durante 15 min). Uma mistura de hidrocarbonetos lineares
(C9H20-C40H82) foi injetado sob as mesmas condições experimentais que as
amostras e a identificação dos componentes foi efetuada por comparação dos
espectros de massa obtidos com aqueles de bancos de dados do equipamento
Wiley 7 lib e NIST 08 lib.
4.6.2. HPLC-IT-MS/MS
2,0 mg de cada amostra (Bl-EP), (Bl-CHCl3) e (Bl- AcOEt) foram dissolvidos
em 1,0 mL de ACN/H2O (1:1, v/v, 0,1% de ácido acético). Para a remoção de
moléculas não polares, cada solução foi purificada por extração em fase sólida
(SPE), utilizando cartuchos C18, previamente ativados com 5,0 mL de ACN e
equilibrados com 5,0 mL de ACN/H2O (1:1, v/v). As amostras resultantes foram
secas em atmosfera de N2 e dissolvidas a uma concentração final de 2 mg/mL,
filtradas através de um filtro GHP de 0,45 μm e injetadas no HPLC.
A análise de HPLC-IT-MS/MS foi realizada utilizando um UFLC (Shimadzu)
contendo duas bombas de solvente LC20AD, um auto amostrador SIL20AHT, um
forno de coluna CTO20A e um controlador de sistema CBM20A, acoplado com um
espectrômetro de massas “Ion Trap” (AmaZon SL). Os experimentos de LC foram
realizados utilizando uma coluna C18 (Phenomenex - 250 mm x 4,6 mm x 5 um) e o
seguinte gradiente de eluição: solvente A = H2O e ácido acético (0,1% v/v); Solvente
B = ACN e ácido acético (0,1% v/v); Perfil de eluição = 0,0 - 30,0 min (10 - 100% de
B); 30,0 - 40,0 min (100% de B); 40,0 - 45,0 min (100 - 10% de B); 45,0 - 60,0 min
(10% de B), forno de coluna à 35 °C, volume de injeção de 20 μL e taxa de fluxo de
1,0 mL/min. Os parâmetros de captação do Ion Trap foram os seguintes: capilar 3,5
63
kV, ESI nos modos positivo e negativo, offset da placa final 500 V, nebulizador 40
psi, gás seco (N2) com fluxo de 8 mL/min e temperatura de 300 ºC. A fragmentação
de CID foi conseguida no modo autoMS/MS utilizando o modo de resolução
avançada para o modo MS e UltraScan para aquisição de MS/MS. As possíveis
estruturas putativas foram propostas com base no padrão de fragmentação MS/MS.
Os espectros (m/z 50-1000) foram registados a cada 2 s.
4.7. Networking molecular
Os dados de HPLC-IT-MS/MS foram convertidos para o formato mzXML
diretamente a partir da Bruker DataAnalysis 4.2. Os arquivos de HPLC-IT foram
sujeitos a Spectral Networks, que inclui MS-Cluster, seguido de visualização em
Cytoscape 2.8.3 (SHANNON et al., 2003; WATROUS et al., 2012).
Resumidamente, os espectros de MS/MS foram convertidos em vetores
unitários e comparados por similaridade de cosseno. O algoritmo MS-Cluster foi
aplicado para combinar espectros da mesma molécula com massas parentais
semelhantes (0,5 Da) e pontuação de cosseno superior a 0,95. A rede de espectros
comparou todos os possíveis pares de vetores dos espectros de MS/MS,
considerando tolerância de massa para picos de fragmentos (0,5 Da), tolerância de
massa parental (1,0 Da), o número mínimo de picos correspondentes por
alinhamento espectral (3) e um escore de cosseno mínimo de 0,5. Quanto maior o
escore de cosseno entre dois espectros, mais semelhantes são os espectros de
MS/MS e mais semelhantes são as moléculas.
Após organizar os espectros com base na similaridade de fragmentações, os
dados foram importados para o Cytoscape e exibidos como uma rede de nós e
bordas. Para evitar interpretações errôneas de contaminantes ou ruído de HPLC, as
injeções em branco (fase móvel) foram introduzidas na rede de espectros como um
grupo de amostras distintas identificadas no Cytoscape e removidas da rede. A rede
foi organizada com o “layout” orgânico, as cores do nó foram mapeadas com base
nos arquivos de origem do MS/MS e o atributo de espessura da borda foi definido
para refletir as pontuações de similaridade de cosseno, com linhas mais espessas
indicando maior similaridade (SHANNON et al., 2003; WATROUS et al., 2012; YANG
et al., 2013).
64
4.8. Fracionamento cromatográfico da fase acetato de etila (Bl-AcOEt)
A fase Bl-AcOEt (3,0 g) foi cromatografada em coluna utilizando sílica gel 60
como fase estacionária e como eluentes, hexano, clorofórmio, acetato de etila e
metanol, individualmente ou em misturas binárias, seguindo-se um gradiente
crescente de polaridade, conforme especificado na Tabela 2. Ao todo, foram
coletadas 181 frações de 100 mL cada e em seguida foram evaporadas em
evaporador rotativo a fim de reduzir o volume de solvente.
Tabela 2 - Dados do fracionamento cromatográfico de Bl-AcOEt.
Fração Sistema de solvente Proporção (%)
1-7 Hexano 100
8-18 Hexano:CHCl3 (90:10)
19-31 Hexano:CHCl3 (70:30)
32-46 Hexano:CHCl3 (50:50)
47-57 Hexano:CHCl3 (30:70)
58-74 CHCl3 100
75-90 CHCl3:AcOEt (90:10)
91-113 CHCl3:AcOEt (70:30)
114-125 CHCl3:AcOEt (50:50)
125-139 CHCl3:AcOEt (30:70)
140-161 AcOEt (100)
162-178 AcOEt:MeOH (5:95)
179-181 MeOH (100)
Fonte: Autoria própria.
Durante a coleta das frações foi possível observar a formação de um
precipitado nas frações 87 e 94. Esses precipitados foram separados e lavados
sucessivas vezes com metanol. A fração 87 resultou em um sólido amorfo amarelo
(10 mg) e a fração 94 em um sólido amorfo branco (13 mg). Ambas as amostras
foram monitorada por CCDA, o qual acusou a pureza das amostras. As placas de
CCDA foram então reveladas por meio do borrifamento com o reagente PEG e a
formação de uma mancha amarela na fração 87 sugeriu que o composto pertencia à
classe dos flavonoides. As amostras foram então codificadas como Bl-1 (fração 87)
65
e Bl-2/Bl-3 (fração 94) e enviadas para análises espectroscópicas de RMN de 1H e
13C uni e bidimensionais (Figura 9).
As outras frações coletadas foram monitoradas por CCDA e de acordo com a
semelhança entre os fatores de retenção (Rf), e colorações das manchas
observadas em câmara de luz nos comprimentos de onda de 254 e 365 nm, ou após
revelação pelo borrifamento seguido de aquecimento a 105 °C por 5 min da solução
de vanilina sulfúrica 1%, as frações foram reunidas em 28 grupos.
Figura 9 - Fluxograma demonstrando a obtenção de Bl-1 e Bl-2/Bl-3.
Fonte: Autoria própria.
4.9. Avaliação da atividade antimicrobiana
Para avaliação da atividade antimicrobiana, as cepas bacterianas de
referência utilizadas foram obtidas do Instituto Nacional de Controle de Qualidade
em Saúde (INCQS/FIOCRUZ – Brasil). Os microrganismos utilizados foram:
Enterococcus faecalis (ATCC 19433), Escherichia coli (ATCC 25922), Klebsiella
pneumoniae (ATCC 13883), Salmonella enterica (ATCC 10708), Serratia
marcescens (ATCC 13880), Shigella flexneri (ATCC 12022) e Staphylococcus
66
aureus (ATCC 25923). O bioensaio antimicrobiano foi realizado utilizando as
seguintes amostras: Bl-EEB, Bl-EP, BL-CHCl3 e Bl-AcOEt.
Para avaliar a atividade antibacteriana, foi determinada a Concentração
Inibitória Mínima (CIM) e a Concentração Bactericida Mínima (CBM). O efeito
antibacteriano foi avaliado pelo método de microdiluição (SANTOS et al., 2012),
como recomendado pelo The National Committee for Clinical Laboratory Standards
(CLSI, 2003). Inicialmente uma solução mãe de 25 mg.mL-1 dos extratos foi
preparada utilizando uma solução aquosa de DMSO a 20% (v/v). Foram transferidos
100 μL desta diluição para a microplaca contendo 100 μL de caldo Muller-Hinton. Em
seguida, diluições seriadas foram realizadas, resultando em concentrações de 12,5;
6,25; 3,12; 1,56; 0,78; 0,39; 0,195 e 0,0975 mg.mL-1. O inóculo contendo 5 x 105
UFC.mL-1 o qual corresponde a 0,5 na escala de McFarland foi padronizado por
espectrofotometria com os valores de absorbância entre 0,08 e 0,1. Posteriormente,
10 μL desse inóculo foram adicionados a cada poço. Vale salientar que foram
reservados poços nas microplacas para controle de esterilidade do caldo, de
crescimento bacteriano e da ação do antimicrobiano de referência (Gentamicina).
Para a gentamicina foi usada uma concentração inicial de 1,6 mg.mL-1, a qual foi
diluída para concentrações de 0,8; 0,4; 0,2; 0,1; 0,05; 0,025 e 0,0125 mg.mL-1. As
microplacas foram incubadas sob condições de aerobiose durante 18-24 h a 37 °C,
quando 10 μL de cloreto de 2,3,5-trifenil-tetrazólio (CTT) a 2% foram adicionados a
cada poço para a detecção da mudança de cor do CTT (incolor) para vermelho, que
reflete o metabolismo bacteriano ativo. A CIM foi definida como a concentração mais
baixa do extrato que visivelmente inibiu o crescimento bacteriano.
Para determinar a CBM, alíquotas de 10 μL foram retiradas de cada um dos
poços do ensaio anterior contendo os extratos e transferidas para placas de Petri
contendo ágar Muller-Hinton. As placas foram incubadas durante 24 h a 37 °C. O
surgimento de colônia de bactéria para uma dada concentração indica que essa não
foi capaz de matar 99,9% ou mais do inóculo bacteriano utilizado. Os ensaios foram
realizados em triplicata. Sendo este último utilizado para expressar a CIM e CBM.
67
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
68
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1. Triagem fitoquímica preliminar dos extratos
Os resultados da caracterização fitoquímica preliminar dos extratos e fases de
B. laciniosa revelou ausência de lignanas e presença dos demais constituintes,
sendo que as classes de alcaloides, cumarinas, flavonoides, triterpenos, esteroides
e mono e diterpenos apresentaram presença moderada ou intensa. Os compostos
derivados antracênicos, derivados cinâmicos, naftoquinonas e
fenilpropanoglicosídeos também se mostraram presentes. Segundo a metodologia
proposta por Wagner e Bladt (1996) permitiu-se a investigação de dez classes de
metabólitos secundários. Os resultados da triagem estão listados na tabela 3, pág.
69.
69
Tabela 3 - Identificação das principais classes de constituintes presentes em extratos e fases de B. laciniosa.
Classe química EEB EP CHCl3 AcOEt
Alcaloides
++ ++ ++ +
Cumarinas
+++ + +++ +++
Derivados antracênicos - - - +
Derivados cinâmicos + - + -
Fenilpropanoglicosídeos - - - ++
Flavonoides +++ +++ + -
Lignanas
- - - -
Mono e diterpenos +++ +++ ++ +
Naftoquinonas
+ + - -
Triterpenos e esteroides + +++ +++ +++
EEB: extrato etanólico bruto; EP: fase éter de petróleo; CHCl3 = Fase clorofórmio; AcEOt= fase acetato de etila (-): ausência do constituinte, (+) leve presença do constituinte, (++):
moderada presença do constituinte, (+++): intensa presença do constituinte. Fonte: Autoria própria.
Os resultados da análise fitoquímica relatados acima corroboram os dados
presentes na literatura, no que diz respeito à presença de diterpenos. Dentro da
família Bromeliaceae poucos diterpenos já foram descritos, sendo que até o
momento apenas quatro representantes dessa classe (Quadro 3 pág. 37) foram
isolados em uma espécie pertencente ao gênero Bromelia, a espécie B. pinguin.
Dois desses constituintes são filocladanos oxigenados descritos como raros na
natureza (RAFFAUF et al.,1981).
É importante destacar também a presença de flavonoides, que são
constituintes abundantes dentro da família Bromeliaceae, principalmente flavonas e
flavonóis. A literatura destaca a presença desses constituintes em espécies do
gênero Bromelia, a citar: B. pinguin (RAFFAUF et al.,1981) e B. balansae (COELHO
et al., 2010). Além disso, o primeiro estudo fitoquímico realizado com a espécie B.
70
laciniosa resultou no isolamento do primeiro flavonoide na espécie, denominado 5,7-
di-hidroxi-3,3',4'-trimetoxiflavona (OLIVEIRA-JÚNIOR et al., 2014).
5.2. Composição química da fase éter de petróleo de B. laciniosa
A análise da composição química da fase éter de petróleo (Bl-EP) das folhas
de B. laciniosa foi realizada utilizando a cromatografia gasosa acoplada ao
espectrômetro de massas (CG-EM). O ensaio de aproximadamente 92 minutos
revelou a presença de 47 picos, como pode ser observado no cromatograma de íons
totais (TIC = “Total Ion Chromatogram”) representado na figura 10. Desses 47 picos,
um total de 25 constituintes foram identificados como mostra a tabela 4 pág. 71, o
qual apresenta a lista dos compostos, o tempo de retenção e a sua quantificação, no
extrato éter de petróleo. A identificação se deu com base nos espectros de massas
dos constituintes, que foram comparados com bancos de dados presentes no
aparelho.
Figura 10 - Cromatograma de íons totais da fase éter de petróleo (Bl-EP) de B. laciniosa.
Fonte: Autoria própria.
71
Tabela 4 - Constituintes químicos da fase éter de petróleo das folhas de B. laciniosa.
Pico TR (min) Composto (%) IR
1 6.808 NI 0.04 1045
2 25.051 NI 0.03 1516
3 26.846 Ácido dodecanóico (ácido láurico) 0.13 1562
4 34.132 Ácido tetradecanóico (ácido mirístico) 0.21 1760
5 36.769 Neofitadieno 1.34 1837
6 37.578 NI 0.48 1861
7 38.186 3,7,11,15-Tetrametil-2-hexadeceno-1-
ol
0.44 1879
8 39.590 Ácido hexadecanóico metil éster
(ácido palmítico metil éster)
1.63 1921
9 40.995 Ácido hexadecanóico (ácido
palmítico)
5.94 1965
10 41.773 Ácido hexadecanóico etil éster (etil
palmitato)
0.52 1989
11 43.966 Ácido heptadecanóico (ácido
margárico)
0.27 2060
12 44.758 9,12- Ácido octadecadienóico metil
éster
1.05 2086
13 44.923 NI 1.02 2092
14 44.990 10- Ácido octadecenóico metil éster 0.98 2094
15 45.394 Fitol 2.49 2107
16 45.842 Ácido octadecanóico metil éster 0.41 2122
17 46.127 NI 2.40 2132
18 46.356 9-Ácido octadecenóico (Z) (ácido
oleico)
5.87 2140
19 46.760 NI 0.36 2154
20 47.044 Ácido octadecanóico (ácido esteárico) 1.20 2163
21 51.577 NI 0.58 2324
22 51.809 NI 0.48 2332
(Continua)
72
(Continuação)
23 56.248 Ácido hexadecanóico 2-hidroxi-1-
(hidroximetil) etil éster (palmitina 2-
mono)
2.33 2501
24 56.914 Octadecanal (stearaldeido) 0.76 2527
25 60.577 9,12-Ácido octadecadienóico (Z,Z)-,
2-hidroxi-1-(hidroximetil)etil éster
(linoleina)
1.92 2676
26 60.744 NI 5.38 2683
27 61.780 Ácido tetracosanóico, metil éster
(metil lignocerato)
0.38 2727
28 66.353 NI 0.30 2929
29 68.804 γ-Tocoferol 0.31 3043
30 69.254 NI 0.59 3065
31 70.471 Vitamina E (α-tocoferol) 4.30 3123
32 72.490 Campesterol 5.89 3223
33 73.089 Estigmasterol 11.33 3254
34 73.935 NI 0.54 3297
35 74.359 β-Sitosterol 24.48 3319
36 74.525 Estigmastanol 1.15 3327
37 74.605 NI 0.89 3331
38 75.774 Cicloartenol acetato 2.87 3392
39 76.029 NI 0.57 3400
40 76.909 NI 1.22 3450
41 78.913 NI 1.75 3545
42 80.264 NI 0.32 3604
43 80.789 NI 0.50 3623
44 81.041 NI 0.31 3632
45 84.299 NI 1.10 3745
46 84.693 NI 0.74 3757
47 91.952 NI 2.22 3944
Total 78.20
RT = Tempo de retenção; IR = Índice de retenção; NI = não identificado. Fonte: Autoria
própria.
73
Os compostos majoritários foram β-sitosterol (24,48%) e o estigmasterol
(11,3%) (Figura 11, pág. 76). Outros componentes, incluindo o campesterol, ácido
palmítico, ácido oleico e α-tocoferol foram encontrados em concentrações que
variaram entre 6 e 4 % (Figura 11, pág. 76). Os constituintes remanescentes foram
encontrados em quantidades menores, abaixo de 3 %.
β-sitosterol é o principal composto presente na fase de éter de petróleo. Este
é um dos fitosteróis mais representativos em vegetais para consumo humano, além
disso, tem sido utilizado há muito tempo na indústria farmacêutica sem apresentar
efeitos colaterais significativos (SAEDNIA et al., 2014).
Na família Bromeliaceae o β-sitosterol foi identificado em várias espécies, tais
como Ananas comosus (PAKRASHI; ACHARI; MAJUMDAR, 1975; WANG; DING et
al., 2006), Ananas erectifolius (MARQUES; GUTIERREZ; RIO, 2007), Hechtia rosea
(MARKER et al., 1943), Hechtia scariosa (MARKER et al., 1943), Tillandsia
fasciculata (CANTILLO-CIAU; BRITO-LOEZA; QUIJANO, 2001), Tillandsia pohliana
(MANETTI; DELAPORTE; LAVERDE-JÚNIOR, 2009), Tillandsia streptocarpa
(DELAPORTE et al., 2004) e Tillandsia usneoides (CANTILLO-CIAU; BRITO-
LOEZA; QUIJANO, 2001; MARKER et al., 1943). Estudos realizados com este
composto já demonstraram a presença de atividades farmacológicas, tais como,
atividade hipocolesterolêmica (KATAN, 2003; SUGANO; MORIOKA; IKEDA, 1977),
atividades anti-helmínticas e anti-mutagênicas (VILLASENOR et al., 2002), atividade
antioxidante (BASKAR et al., 2012) e efeito antidiabético (GUPTA et al., 2011).
Entre outros compostos identificados pode-se destacar a presença do
estigmasterol (11,33%) e campesterol (5,89%), que são caracterizados por um grupo
etil adicionail (estigmasterol) ou grupo metil (campesterol) na cadeia lateral.
Estigmasterol é um dos principais esteroides insaturados presentes em várias
plantas medicinais e age como um precursor na síntese de progesterona, além de
agir como um intermediário na biossíntese de andrógenos, estrógenos, corticoides e
síntese de vitamina D3 (CHAUDHARY; KISHORE, 2011; KAMETANI; FURUYAMA,
1987; SUNDARARAMAN; DJERASSI, 1977). Na família Bromeliaceae, ele foi
isolado principalmente de espécies da subfamília Tillandsioideae, como Tillandsia
fasciculata (CANTILLO-CIAU; BRITO-LOEZA; QUIJANO, 2001), Tillandsia
streptocarpa (DELAPORTE et al., 2004) e Tillandsia usneoides (DJERASSI;
MCCRINDLE, 1962). O campesterol também já foi isolado em espécies da família
Bromeliaceae, são elas: Ananas comosus (PAKRASHI; ACHARI; MAJUMDAR,
74
1975), Ananas erectofolius (MARQUES; GUTIERREZ; RIO, 2007), Tillandsia
fasciculata (CANTILLO-CIAU; BRITO-LOEZA; QUIJANO, 2001), Tillandsia pohliana
(MANETTI; DELAPORTE; LAVERDE-JÚNIOR, 2009), Tillandsia streptocarpa
(DELAPORTE et al., 2004) e Tillandsia usneoides (CABRERA, GALLO, SELDES,
1996). Em um estudo conduzido por Antonio et al. (2001) umas frações de Sideritis
foetens contendo os esteroides estigmasterol, β-sitosterol e campesterol foram
avaliados quanto à sua atividade anti-inflamatória. Foi constatada após a aplicação
tópica dessa amostra, que houve a redução do edema da pata induzido pela
carragenina e também a inibição de edema de orelha induzido por acetato de 12-O-
tetradecanoilforbol (TPA). Em outros estudos realizados com frações contendo estes
compostos também foi possível observar atividade anti-inflamatória (AKIHISA et al.,
1996; GARCIA, 1999; NAVARRO; HERAS; VILLAR, 2001).
Em Bl-EP também foi detectada a presença de ácido palmítico (5,95%), ácido
oleico (5,87%), α-tocoferol (vitamina E - 4,30%) e Fitol (2,49%). Os ácidos graxos,
ácido palmítico e ácido oleico são componentes largamente encontrados em plantas
que são utilizadas para fins nutricionais, tais como a B. laciniosa. Os tocoferóis como
o α-tocoferol encontrado nessa fração são uma classe de fenóis metilados,
cromanóis metil substituído com uma unidade de três isoprenos na cadeia lateral
(PSOMIADOU; TSIMIDOU; BOSKOU, 2000). Eles são todos de origem vegetal, são
amplamente distribuídas na natureza e entre estes, o α-tocoferol é o mais conhecido
(FRYER, 1992; NUNES et al., 2012). Além de ter sido detectado na espécie
estudada (B. laciniosa) a presença do α-tocoferol também tem sido relatada em
outras espécies de Bromeliaceae, tal como em Ananas erectifolius (MARQUES;
GUTIERREZ; RIO, 2007). A presença de α-tocoferol destaca o potencial nutritivo
dessas espécies vegetais como alimento para seres humanos e animais. Além
disso, estudos conduzidos com este composto também demonstrou a presença de
atividades farmacológicas, podendo-se destacar àqueles relacionados à
investigação de suas propriedades antioxidantes, que são os mais documentados na
literatura (BARTOSINSKA; BUSZEWSKA-FORAJTA; SILUK, 2016; FRYER, 1992;
KIM et al., 2016, NUNES et al., 2012).
Em um estudo conduzido por Aytac e Uyar (2016), foi avaliada a atividade
antioxidante e a fotoestabilidade do complexo de inclusão α-tocoferol/ β-ciclodextrina
encapsulada com nanofibras de policaprolactona por eletrofiação, sugerindo uma
nova via de administração deste composto, melhorando o seu efeito. Com a análise
75
dos resultados, os autores observaram aumento da atividade antioxidante,
solubilidade e fotoestabilidade do complexo. Dessa forma, eles concluíram que a
incorporação dos complexos de inclusão de ciclodextrina de drogas com nanofibras
por eletrofiação, pode ser uma boa alternativa para os sistemas veiculares de
fármacos e pode ser um material alternativo para a entrega tópica de fármacos
pouco solúveis.
O Fitol (3,7,11,15-tetrametilhexadec-2-en-1-ol) é caracterizado por ser um
álcool acíclico diterpeno e constituinte de cadeia longa da molécula de clorofila
ramificada (BAXTER, 1968; BAXTER et al., 1967). Estudos com este composto
demonstrou que ele também tem atividades farmacológicas importantes, tais como:
atividade ansiolítica (COSTA et al., 2014), anticonvulsivante (COSTA et al., 2012) e
a leishimanicida (SILVA et al., 2015).
Diante desses resultados, pôde-se observar que os compostos identificados
na fase éter de petróleo de B. laciniosa são fitoquímicamente relevantes. No entanto,
mais estudos fitoquímicos ainda precisam ser realizados com esta espécie, bem
como, o potencial de seus produtos precisam ser avaliados em testes de atividade
biológica.
76
Figura 11 - Estrutura dos compostos majoritários obtidos em Bl-EP.
Fonte: Autoria própria.
77
5.3. Networking Molecular
Foi realizada a análise do extrato etanólico bruto (Bl-EEB) e das fases éter de
petróleo, acetato de étila (Bl-AcOEt), clorofórmica (Bl-CHCl3) e líquida das folhas de
B. laciniosa por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada ao espectrômetro
de massas em tandem com analisador de massas do tipo íon trap (LC-DAD-IT-
MS/MS), a fim de se obter a identificação de sua composição química. Além disso,
foi aplicado o networking molecular, o qual auxiliou na identificação e classificação
dos constituintes.
Nesta análise, a identificação dos metabólitos secundários se deu por LC-
DAD-IT-MS/MS usando o modo de aquisição de dados dependente do fluxo
(autoMSMS) em modos alternados de ionização por electrospray positivos e
negativos (BROECKER et al., 2011; DE OLIVEIRA et al., 2016; OLIVEIRA et al.,
2016). O procedimento de extração foi conduzido utilizando diferentes solventes que
foram escolhidos de acordo com as propriedades de polaridade e seletividade (DE
OLIVEIRA et al., 2016; PILON et al., 2016). O uso de solventes com características
físico-químicas distintas tem impacto nas interações intermoleculares soluto-solvente
e solvente-solvente, o qual afeta a capacidade extrativa, permitindo dessa forma a
detecção de uma gama mais ampla de compostos (PILON et al., 2016).
Após análise e aquisição dos dados, os espectros de MS/MS foram
referenciados em relação aos bancos de dados (DPN, Metlin, Massbank), levando
em consideração todos os dados relatados na literatura para a família Bromeliaceae
(CARNEVALE NETO et al., 2013; OLIVEIRA et al., 2016). As detecções moleculares
putativas foram justificadas com base na fragmentação medida por m/z, UVmax e
MS/MS. A fim de aprimorar a análise dos dados devido ao grande número de
espectros MS e MS/MS resultante, foi aplicado o networking molecular workflow. O
método auxiliou a identificação in situ por agrupamento dos espectros de MS/MS
usando similaridade de cosseno (OLIVEIRA et al., 2016; WANG et al., 2016).
A abordagem integrada de LC-DAD-MS/MS, mostrada na figura 13, pág. 80,
levou à detecção de 40 metabólitos como pode ser visualizado na tabela 5, pág. 85,
os quais foram classificados em fenilpropanoides gliceróis e glicosídeos e ácidos
graxos, os quais já foram previamente descritos na família Bromeliaceae (MA et al.,
2007; STEINGASS et al., 2015). A rede molecular auxiliou na identificação dos
78
fenilpropanóides gliceróis e glicosídeos utilizando os dados adquiridos no ESI em
modo negativo, como mostrado na figura 12, pág. 79.
Na figura 12, pág. 79 é possível observar a representação da aplicação do
networking molecular baseado no modo de ionização por electrospray negativo de
LC-DAD-IT-MS/MS após a remoção do branco. A figura 12, pág. 79 mostra os
agrupamentos dos fenilpropanóides gliceróis e glicosídeos e ácidos graxos no
extrato EEB e em diferentes fases da espécie B. laciniosa. O texto presente no “nó”
indica a massa do íon pai, o gráfico de cores do “nó” reflete o extrato de origem do
constituinte e a largura da borda mostra a similaridade de cosseno entre eles
(quanto maior o grau de similaridade, maior a largura da borda).
79
Figura 12 - Representação da aplicação do networking molecular baseada em LC-DAD-IT-MS/MS no modo de ionização por electrospray negativo em diferentes fases do extrato de B. laciniosa.
Fonte: Autoria própria.
Por meio das análises por LC-MS foi possível realizar a triagem fitoquímica do
EEB de B. laciniosa. O ensaio de aproximadamente 30 minutos levou à detecção de
40 constituintes químicos (Figura 13, pág. 80), dos quais 22 foram identificados por
meio de comparação com o banco de dados do aparelho (Tabela 5, pág. 85). Dentre
estes componentes foi verificada a presença de compostos pertencentes às classes
dos fenilpropanóides gliceróis e glicosídeos, ácidos graxos e flavonoides.
80
Figura 13 - Cromatograma representativo de HPLC-DAD-MS do EEB de B. laciniosa (A) em 320 nm, modos negativo e positivo, (B) ESI negativo e (C) ESI positivo.
Fonte: Autoria própria.
Entre os flavonoides identificados destaca-se a presença do flavonoide
vicenina-2 (apigenina-6,8-di-C-β-D-glucopiranosídeo) (composto 10). Ele apresentou
íon molecular em modo positivo [M + H]+ de m/z = 593.1 Daltons e em modo
negativo [M - H]+ m/z = 595.2 Daltons (Tabela 5 pág 85). Sua estrutura esta
representada na figura 14, pág. 81.
81
Figura 14 - Estrutura química da vicenina-2.
O
OOH
OHO
O
HO
HO
HO
OH
OH
HO
OH
HO
OH
Fonte: Autoria própria.
Esse constituinte é um flavonoide C-glicosilado que apresenta algumas
atividades farmacológicas, como atividade anti-inflamatória, atividade antioxidante e
atividade anticâncer (FERNANDES et al., 2011; GOBBO-NETO et al., 2005;
MARRASSINI et al., 2011). Em um estudo realizado por Nagaprashantha et al.
(2011) foi avaliada a atividade anticâncer da vicenina-2 sobre câncer de próstata.
Nesta pesquisa a atividade desse flavonoide foi constatada quando este foi
administrado oralmente no período de 8 semanas, resultando na inibição do
crescimento de tumores da próstata in vivo . Além disso, a vicenina-2 pode estar
associada à proteção UV em espécies vegetais sob luz solar intensa, como proposto
por Silva et al. (2014). De acordo com Steingass et al. (2015) flavonoides como a
vicenina-2 que apresentam máximos de absorção a 270 e 330 nm podem contribuir
para a fotoproteção nas espécies encontradas.
Dentro da família Bromeliaceae a vicenina-2 foi constatada apenas na
espécie Ananas comosus. A identificação se deu por meio de análises dos extratos
metanólicos da casca e da coroa da infrutescência por meio de cromatografia líquida
de alta eficiência (STEINGASS et al., 2015).
O flavonoide vitexina (8-D-glucopiranosil-apigenina) (composto 13), também
foi identificado na análise por LC-MS. Ele apresentou o íon molecular em modo
positivo [M + H]+ de m/z = 345 Daltons e em modo negativo [M - H]+ m/z = 343
Daltons (Tabela 5, pág. 85). A vitexina é um flavonoide C-glicosilado caracterizado
82
pela presença de uma molécula de glicose ligada ao núcleo aromático do anel A na
posição 8 por meio de uma ligação carbono-carbono, como representado na Figura
15 (LOPES et al., 2013).
Figura 15 - Estrutura química da vitexina.
O
OOH
OHOHO
HO
OH
H
HO
OH
Fonte: Autoria própria.
Este flavonoide é pertencente à classe das flavonas. De acordo com Manetti,
Delaporte e Laverde-Júnior (2009) o flavonoide isovitexina, o qual também é um
derivado C-glicosilado, também foi encontrado em espécies da família
Bromeliaceae, porém este é um flavonoide pouco comum nessa família, sendo
restrito a pouquíssimas espécies (MANETTI; DELAPORTE; LAVERDE-JÚNIOR,
2009). A vitexina juntamente com a isovitexina é derivada da apigenina e luteolina, e
dentre outros flavonoides são considerados atualmente as melhores opções de
marcadores de espécies do gênero Passiflora (MULLER et al., 2005). Dentre as
atividades farmacológicas da vitexina, destaca-se seu potente efeito hipotensivo,
anti-inflamatório e propriedade anti-espasmódica (PRABHAKAR et al., 1981).
Dentre os fenilpropanoides glicosídeos, o composto 21, o qual foi atribuído ao
vanilloil di-hexosídeo, apresentou íon molecular no modo positivo [M + H]+ de m/z =
493.1 Daltons e em modo negativo [M - H]- m/z = 491.2 Daltons (Tabela 5, pág. 85),
corroborando os dados presentes na literatura (STEINGASS et al., 2015).
O composto 23 apresentou íon molecular no modo positivo [M + H]+ de m/z =
567.2 Daltons e em modo negativo [M - H]- m/z = 523.2 (Tabela 5, pág. 85). Este
constituinte foi atribuído ao siringoil di-hexosídeo devido ao íon percussor
provavelmente corresponder a um aduto de ácido fórmico [M-H+46]−. Além disso,
83
outros íons de fragmento MS2 (m/z= 521, m/z = 559, m/z = 359) corroboram os
dados presentes na literatura, concluindo assim a identificação (STEINGASS et al.,
2015).
Vanilloil di-hexosídeo (21) e siringoil di-hexosídeo (23 e 25) já foram
identificados na família Bromeliaceae, nos extratos metanólicos de diferentes tecidos
de infrutescência de abacaxi (Ananas comosus) (STEINGASS et al., 2015).
No que diz respeito aos fenilpropanóides glicerídeos, os compostos 26 e 29
apresentaram íon molecular em modo negativo [M - H]- m/z = 415 Daltons, como
pode ser observado na tabela 5, pág. 85. Além disso, os dois produziram íons
pseudomoleculares [M - H]- de m/z = 253, 235, 179, 161 e 153, indicando dessa
forma que são isômeros do dicafeoilglicerol (composto 8) (MA et al., 2007;
STEINGASS et al., 2015). Da mesma forma o composto 30 foi atribuído a p-
cumaroil-cafeoilglicerol. Nesse caso, os valores do íon molecular positivo e negativo
foram de [M + H]+ m/z = 401.1 e [M - H]- m/z = 399.1, além disso, essa substância
produziu íons pseudomoleculares quase idênticos aos atribuídos ao p-cumaroil-
cafeoilglicerol na literatura ([M - H]- = 253, 235, 163, 199), concluindo assim a
identificação (STEINGASS et al., 2015). Dessa mesma maneira os compostos 32, e
35 foram também identificados.
No que diz respeito ao constituinte 34, este possivelmente trata-se de um
aduto de ácido fórmico [M-H+46]−. Ele apresentou íon molecular no modo negativo
[M - H]- de m/z = 445.1 e íon pseudomolecular [M - H]- de m/z = 399 (Tabela 5, pág
85), corroborando o valor do composto 30. Diante disso, pôde-se concluir que o
composto 34 corresponde também a p-cumaroil-cafeoilglicerol (STEINGASS et al.,
2015).
Os constituintes dicafeoilglicerideo (26), di-O-cafeoilglicerol (29), p-cumaroil-
cafeoilglicerol (30) e feruloil-cafeoilglicerol (32), já foram anteriormente identificados
por meio de análises por HPLC-DAD-MS no extrato etanólico de folhas de Ananas
comosus (Bromeliaceae) (MA et al., 2007). Esses constituintes também foram
detectados nos extratos metanólicos de diferentes tecidos de infrutescências de
abacaxi (Ananas comosus) (STEINGASS et al., 2015).
O composto 36 foi atribuído a smilasídeo C. Esse constituinte apresentou íon
molecular no modo negativo de [M - H]- m/z = 819.3, além disso, produziu íons
pseudomoleculares ([M - H]- m/z = 777, 643) iguais aos encontrados na literatura
84
(CHEN; LU; ZHAO, 2007). Já o constituinte 38 foi atribuído ao flavonoide quercetina
3,3’,4’-trimetil éter, o qual foi isolado e identificado neste trabalho por meio de dados
de RMN. Essa conclusão se deu devido ao fato da substância apresentar o íon
molecular em modo positivo [M + H]+ equivalente a m/z = 345 Daltons e em modo
negativo [M - H]+ m/z = 343 Daltons, corroborando os dados presente na literatura.
Além disso, esse constituinte foi isolado anteriormente da espécie B. laciniosa
(OLIVEIRA-JÚNIOR et al., 2014).
Os ácidos graxos hidroxi-C18:3 e hidroxi-C18:2, (composto 39 e 40)
apresentaram valores do íon molecular negativo de [M - H]- m/z = 293.2 [M - H]- m/z
= 243.2 respectivamente. Seus padrões de fragmentações corroboraram os dados
presentes na literatura (TYURIM et al., 2009).
De acordo com os resultados da análise de LC-MS, foi possível a
identificação de 22 constutuintes químicos, sendo 4 pertencentes à classe dos
flavonoides (10, 12, 13 e 38), 15 pertencentes à classe dos fenilpropanóides (8, 17,
21, 23, 25, 26, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 37), 2 ácidos gáxos (39 e 40) mais o
ácido chiquímico (composto 3). Esses resultados mostraram que os fenilpropanoides
foram os constituintes mais identificados no EEB de B. laciniosa. Sendo assim,
pode-se afirmar que uma parte considerável da composição do extrato de B.
laciniosa é representada por fenilpropanoides. Esses compostos fenólicos são
bastante relevantes quimicamente e biologicamente, apresentando diversas
atividades biológicas e farmacológicas, tais como: atividade antimicrobiana (DIDRY
et al., 1999; LIMA et al., 2003; LOAUER et al., 2009), antioxidante (KORKINA, 2007;
LEE et al 2004), anti-inflamatória (DIAZ et al., 2004; KORKORINA, 2011; SÁ et al.,
2014), antitumoral (CARVALHO et al., 2015) e antiviral (ASTANI; REICHLING;
SCHNITZLER, 2009).
Diante disso, é importante destacar que a análise por LC-MS é o primeiro
estudo dessa natureza com a espécie B. laciniosa. Todos os constituintes aqui
identificados, são inéditos para essa espécie, exceto o flavonoide quercetina 3,3’,4’-
trimetil éter que já foi isolado anteriormente dessa planta (OLIVEIRA-JÚNIOR et al.,
2014). O estudo mostrou que o extrato de B. laciniosa, apresenta uma constituição
química muito relevante com a presença de compostos fenólicos bastante
interessantes biologicamente, mostrando, dessa forma, que essa espécie apresenta
um grande potencial biológico a ser explorado.
85
Tabela 5 - Metabolitos detectados por HPLC-DAD-MS/MS (modos ESI positivo e negativo) do EEB de B. laciniosa.
n° Rt
(min)
UV max
(nm)
Identificação* [M-H]- Fragmentação [M+H]+ Fragmentação Referências
1 3.9-4.1 267 - 294.1 MS2[294] 276; 258; 241;
144
585.5 MS2[585] 292; 244; 202 -
2 4.4-4.8 268 - 326.2 MS2[326] 308; 278; 266;
236; 206; 164
328.1 MS2[328] 310; 292; 282; 178
MS2[328→310] 292; 282;
276; 264; 246; 227; 216;
178; 166
-
3 5.1-5.2 284 Ácido chiquímico 173.0 MS2[173] 155; 129; 111 - - (Chen et al.,
2014)
4 5.4-5.5 280 - 451.3 MS2[451] 405; 373; 359;
179; 161; 143
- - -
5 6.4-6.7 301 - - - 602.1 MS2[602] 470; 308; 205
MS2[602→470] 453; 405;
373; 308; 287; 208; 197; 135
-
6 6.4-6.7 300 - 484.3 MS2[484] 448; 395; 320;
272; 178
486.2 MS2[486] 468; 324; 306;
274; 260
-
(Continua)
86
(Continuação)
7 6.6-6.9 280 - 512.3 MS2[512] 467; 425; 367;
144
MS2[512→367] 321; 281;
235; 143
- - -
8 6.6-6.9 280, 307(sh) Dicafeoilglicerol 415.2 MS2[415] 367; 253; 179;
161; 135
- - -
9 7.4-7.6 274, 330 - - - 496.2 MS2[496] 479; 425; 353; 313 -
10 7.6-7.7 273, 330 Vicenina-2 593.1 MS2[593] 503; 473; 383;
353; 311
595.2 MS2[595] 577; 559; 511;
439; 379
-
11 8.1-8.2 277, 330 - 519.2 MS2[519] 487; 429; 387;
242
-
12 9.8-10.0 266, 325 Quercetina-O-di-
hexosídeo
609.3 MS2[609] 301 611.2 MS2[611] 465; 449; 303 -
- - -
13 10.2-
10.3
266, 325 Vitexina 431.1 MS2[431] 341; 311; 241;
197
433.1 MS2[433] 415; 397; 379;
367; 337; 313; 283
-
14 10.9-
11.1
290, 320 - 623.2 MS2[623] 577, 561, 315;
300; 255
625.2 MS2[625] 318; 317, 303 -
15 10.9-
11.1
290, 320 - 507.2 MS2[507] 493; 460; 415;
387; 345
509.1 MS2[509] 464; 347 -
(Continua)
87
(Continuação)
16 11.5-
11.8
300, 330 - 539.3 MS2[539] 503; 357
MS2[539→503] 371; 354;
227; 161
- - -
17 12.1-
12.2
286, 320 Di-O-tri-hidroxi-
cinamoilglicerol
433.2 MS2[433] 415; 253; 227; 179;
161
- - -
18 12.1-
12.2
286, 320 - 417.3 MS2[417] 371; 179 419.2 MS2 [419] 400; 383; 373;
355; 335; 329; 271; 225
-
19 12.4-
12.5
274, 335 - 643.2 MS2[643] 601; 583; 559; 427
MS2[643→427] 383; 365;
325; 295; 221; 161; 143
- - -
20 12.4-
12.5
274, 335 - 521.2 MS2[521] 506; 359 523.2 MS2[523] 361 -
21 12.4-
12.5
274, 335 Vanilloil di-
hexosídeo
491.2 MS2[491] 477; 401; 371; 329 493.1 MS2[493] 331 (Steingass et
al., 2015)
22 12.4-
12.5
274, 335 - 463.2 MS2[509] 464; 347
(Continua)
88
(Continuação)
23 13.4-
13.8
280, 320 Siringoil di-
hexosídeo (Aduto
do ácido fórmico)
567.2 MS2[567] 521; 359; 298;
197
MS2[567→521] 489; 399;
359
523.2 MS2[523] 403; 361; 346; 265 (Steingass et
al., 2015)
24 14.1-
14.2
275, 333 - 491.2 MS2[491] 329 493.2 MS2[493] 331 -
25 14.1-
14.2
275, 333 Siringoil di-
hexosídeo
521.2 MS2[521] 506; 359; 313 523.2 MS2[523] 505; 463; 379;
369; 359; 252
(Steingass et
al., 2015)
26 14.1-
14.2
275, 333 Dicafeoilglicerídeo 415.1 MS2[415] 253; 235; 179;
161; 135
- - (Ma et al.,
2007)
27 14.6-
14.7
276, 333 - 551.1 MS2[551] 343
MS2[551→343] 233
- - -
28 14.8-
15.0
290, 325 - 581.1 MS2[581] 535; 373
MS2[551→343] 233
- - -
29 14.8-
15.0
276, 333 Di-O-cafeoilglicerol 415.0 MS2[415] 253; 235; 179;
161; 135
- - (Ma et al.,
2007)
30 16.1-
16.3
320 p-Cumaroil-
cafeoilglicerol
399.1 MS2[399] 253; 235; 163;
119
401.1 MS2[401] 383; 249; 237; 221 (Steingass et
al., 2015)
31 16.1-
16.3
320 Di-O-feruloil-di-O-
acetil-hexose
777.2 MS2[777] 753; 717; 601;
583; 513
- - (Chen et al.,
2014)
(Continua)
89
(Continuação)
32 16.5-
16.7
317 Feruloil-
cafeoilglicerol
429.1 MS2[429] 253; 235; 193;
179; 161
431.1 MS2[431] 413; 321; 251; 237 (Steingass et
al., 2015)
33 17.2-
17.3
325 Di-O-feruloil-di-O-
acetil-hexose
777.2 MS2[777] 735; 717; 601;
583; 559
- - (Chen et al.,
2014)
34 17.2-
17.3
325 p-Cumaroil-
cafeoilglicerol
(Aduto do ácido
fórmico)
445.1 MS2[445] 399 - - (Steingass et
al., 2015)
35 19.1-
19.3
296, 320 Di-O-
feruloilglicerol
443.2 MS2[443] 249; 235; 207;
193; 175; 161; 135
445.1 MS2[445] 427; 321; 251
MS2[445→427] 251; 177;
145
(Steingass et
al., 2015)
36 19.5-
20.0
317 smilasídeo C 819.3 MS2[819] 777; 759; 735;
643; 559
- - (Chen et al.,
2014)
37 20.6-
20.8
294, 326 Derivado de
smilasideo
863.2 MS2[863] 819; 801; 685;
643; 559
- - (Chen et al.,
2014)
38 21.9-
22.1
274, 341 Quercetina
3,3’,4’-trimetil éter
343.2 MS2[343] 328 345.2 MS2[345] 327 (Oliveira-
Júnior et al.,
2014)
39 28.9-
29.1
- Hidroxi-C18: 3 293.2 MS2[293] 275; 249; 209;
171;
- - (Tyurin et al.,
2009)
(Continua)
90
(Continuação)
40 31.2-
31.6
- Hidroxi-C18: 2 343.2 MS2[295] 277; 227; 195;
171
- - (Tyurin et al.,
2009)
Fonte: Autoria própria.
91
5.5. Caracterização estrutural de Bl-1
O composto codificado como Bl-1 (10,2 mg) foi obtido da fase acetato de etila
na forma de um precipitado amarelo claro da fração 87, solúvel em clorofórmio,
apresentando-se fluorescente no comprimento de onda 254 nm e 366 nm. Este
composto apresentou coloração amarela quando revelado com o reagente PEG
(polietilenoglicol), podendo-se sugerir que pertence à classe dos flavonoides.
O espectro de RMN de 13C (100 MHz, CDCl3) mostrou a presença de 18
sinais correspondentes a amostra (Figura 16, pág. 92) dentre os quais, os sinais em
δC 90,57, 104,30, 108,27, 114,99, 120,71, 123,37, 146,86, 149,23, 153,06, 132,30,
132,60, 158,74, 163,83 e 164,08 estão na região de compostos aromáticos. Os
sinais em δC 163,83 e em 132,30 não foram registrados no espectro de carbono,
porém foram detectados no bidimensional HMBC, o qual é mais sensível.
Por meio do experimento 13C DEPT 135° foi possível registrar a presença de
nove sinais de carbono, dos quais três correspondem a carbonos metílicos (δC
56,18, 56,34, 60,89) e cinco a carbonos metínicos e aromáticos (δC 90.57, 104,30,
108.27, 114.99, 120.71). Os carbonos não registrados nesse experimento foram
caracterizados como carbonos não hidrogenados (δC 123.37, 132.30, 132,60,
146,86, 149,23, 153,06 158,74, 163.83, 164,08 e 182,65).
Por meio do espectro de RMN de 13C (100 MHz, CDCl3) foi possível observar
sinais característicos da estrutura flavonoídica, como a presença dos 14 sinais na
região de compostos aromáticos, a presença do sinal em δC 182, 65 que aponta
para a presença de um carbono carbonílico e três sinais (δC 60,89, 56,18 e 56,34)
que se encontram na região de carbonos ligados a átomos eletronegativos, que
caracterizam a presença de três grupos metoxilas, duas metoxilas livres (δC 56,18,
56,34) e uma metoxila estericamente impedida (δC 60,89).
92
Figura 16 - Espectro de RMN de 13C de Bl-1 (CDCl3,100 MHz).
Fonte: Autoria própria.
93
Figura 17 - Espectro de RMN de 13C DEPT 135° de Bl-1 (CDCl3,100 MHz).
Fonte: Autoria própria.
94
O espectro de RMN de 1H (400 MHz, CDCl3) de Bl-3 (Figura 19, pág. 96)
apresentou sinais característicos do núcleo de flavonoide, como o sinal em δH 12,76,
atribuído ao hidrogênio do grupo hidroxila ligado ao carbono C5, o qual caracteriza a
presença de uma hidroxila quelatogênica. Foram também observados o dubleto em
δH 7,34 (d, J = 2 Hz) e o duplo dubleto em δH 7,50 (dd, J = 8.4 e 2.0 Hz) que foram
atribuídos aos hidrogênios H2’ e H6’ do anel B e dois singletos com sinais em δH
6,56 (1H, s) e δH 6,60 (1H, s), os quais são referentes aos hidrogênios da posição H8
e H6 do Anel A e são típicos de hidrogênios aromáticos (Figura 18 pág. 95). Os
sinais em δH 3,93 (3H, s) e δH 3,98 (3H, s) e δH 4,02 (3H, s), indicaram a presença de
três grupos metoxilas.
A análise dos deslocamentos químicos de 1H e 13C e o experimento de 13C
DEPT 135° sugeriu que possivelmente o composto trata-se de uma flavona com três
substituintes metoxilas.
95
Figura 18 - Espectro de RMN de 1H de Bl-1 (CDCl3 400 MHz).
Fonte: Autoria própria.
96
Figura 19 - Expansão do espectro de RMN de 1H de Bl-1 (CDCl3 400 MHz).
Fonte: Autoria própria.
97
Por meio do espectro HSQC foi possível observar as correlações diretas entre
δH 3,93 e δC 60,89, δH 3,98 e δC 56,34, δH 4,02 e δC 56,18, δH 7,50 e δC 120,71, δH
7.05 e δC 114,99, δH 7,34 e δC 108,27, δH 6,56 e δC 90,57 e δH 6,60 e δC 104,3 (Figura
20).
Figura 20 - Espectro de correlação 1H x 13C - HSQC de Bl-1 (CDCl3, 400 MHz e 100 MHz).
Fonte: Autoria própria.
Por meio da observação do mapa de correlação de HMBC (Figuras 21, pág.
98 e 22, pág. 99) foi possível a localização dos grupos substituintes metoxila. Nesse
espectro foi observado os acoplamentos a longa distância entre δH 3.98 (3'-OMe)/δC
158.74 (C-3', J3 ), δH 4.02 (4'-OMe)/δC 146.86 (C-4', J3) confirmando a localização
das metoxilas no anel B e 3,93 (3-OMe)/ δC 132,3 (C-3, J3) no anel C, comprovando
a estrutura do esqueleto da flavona. Outros acoplamentos observados no espectro
de correlação a longa distância (HMBC) foram mostrados na tabela 6, pág. 101.
98
Figura 21 - Espectro de correlação heteronuclear RMN de 1H x 13C – HMBC de Bl-1 (CDCl3, 400 e 100 MHz).
Fonte: Autoria própria.
99
Figura 22 - Expansão do espectro de correlação heteronuclear RMN de 1H x 13C – HMBC de Bl-1 (CDCl3, 400 e 100 MHz).
Fonte: Autoria própria.
100
Após análise dos deslocamentos químicos de todos os espectros de RMN 1H
e 13C e a comparação com compostos semelhantes presentes na literatura, foi
possível a identificação do composto como sendo o flavonoide 5,7-di-hidroxi-3,3',4'-
trimetoxiflavona (quercetina 3,3’,4’-trimetil éter) cuja estrutura esta demostrada na
figura 23.
Figura 23 - Estrutura química do flavonoide 5,7-di-hidroxi-3,3',4'-trimetoxiflavona (quercetina 3,3’,4’-trimetil éter).
O
O
HO
OH
OMe
OMe
OMe
Fonte: Autoria própria.
A maioria das principais classes de flavonoides esta representada dentro da
família Bromeliaceae, sendo constituintes bastantes difundidos. Porém os
flavonoides de maior relevância dentro da família Bromeliaceae são os que
apresentam hidroxilação ou metoxilação na posição C-6 ou C-8, sendo esta uma
característica única dessa família dentro das monocotiledôneas (WILLIAMS, 1978).
Em um estudo realizado por Bringmann et al. (1999), foi possível o isolamento do
flavonoide glicosídico 6-hidroxiluteolina-7-O-(1''-α-ramnosídeo), o qual apresenta
essas características. Ele foi isolado por meio da extração metanólica das folhas de
Vriesea sanguinolenta, e pertence à classe das flavonas (BRINGMANN et al., 1999).
O flavonoide quercetina 3,3',4'-trimetil éter não é um composto exclusivo para
a família Bromeliaceae, este flavonoide já foi relatado em várias outras espécies
vegetais tais como: Inula japonica (QIN et al., 2010), Artemisia rupestris (SONG et
al., 2006), Pulicaria canariensis (TRIANA et al., 2005), Artemisia monosperma
(ISMAIL et al., 1989) entre outras. Porém este composto não foi anteriormente
identificado em nenhuma outra espécie dentro da família Bromeliaceae, apenas na
espécie B. laciniosa. Ele foi isolado por Oliveira-Júnior et al. (2014) de uma planta
101
coletada em uma localidade diferente da coletada nesse estudo, devido a isso este
flavonoide pode então ser considerado um marcador quimiotaxonômico da espécie
B. laciniosa, pois foi isolado de plantas coletadas sob condições ambientais distintas.
Tabela 6 - Dados de RMN de 1H (400 MHz) e 13C (100 MHz) para Bl-1 em CDCl3, incluindo os resultados dos experimentos 2D heteronucleares 1H x 13C - nJCH (n=1, HSQC, n= 2 e 3, HMBC) e dados da literatura.
Carbono HSQC HMBC
δC δH 2JCH 3JCH
C
2 149,23 - H-2’; H-6’
3 132,30 - MeO-3
4 182,65 -
5 164,08 - H-6
7 163,83 - H-6
9 153,06 - H-6
10 132,60 - H-8
1’ 123,37 - H-5’
3’ 158,74 - MeO-3’
4’ 146,86 - MeO-4’
CH
6 104,30 6,60 (s)
8 90,57 6,56 (s)
2’ 108,27 7,34 (d, 2,0)
5’ 114,99 7,05 (d, 8,4)
6’ 120,71 7,50 (dd, 8,4 e 2,0)
MeO
3 60,89 3,93 (s)
3’ 56,34 3,98 (s)
4’ 56,18 4,02 (s)
Fonte: Autoria própria.
102
Por meio de análises por cromatografia líquida acoplada ao espectrômetro de
massas LC-MS em modo positivo e negativo do extrato etanólico bruto de B.
laciniosa foi possível observar o tempo de retenção em coluna e a fragmentação do
composto isolado, a quercetina 3,3’,4’-trimetil éter. Esta análise demostrou o pico
majoritário em torno de 22 minutos, cujo íon molecular equivale a m/z = 344
consistente com a fórmula molecular C18H16O7 do composto (Figura 24, pág. 103)
(OLIVEIRA-JÚNIOR et al., 2014). É possível observar na figura 24 o íon molecular
da substância em modo positivo [M + H]+ o qual equivale a m/z = 345 Daltons e em
modo negativo [M - H]+ m/z = 343 Daltons. Esses resultados confirmaram a
elucidação do composto obtido por meio dos dados de RMN.
103
Figura 24 - LC-MS do flavonoide isolado com tempo de retenção e fragmentações.
Fonte: Autoria própria.
104
5.6. Caracterização estrutural da mistura Bl-2/Bl-3
A Análise fitoquímica da fase acetato de etila resultou também no isolamento
da mistura Bl-2/Bl-3 (13 mg), o qual foi obtida na forma de um sólido amorfo branco
a partir da fração 94 após sucessivas lavagens com o solvente metanol,
considerando que estes não são solúveis neste solvente. Após a realização das
análises dos espectros e comparação com dados da literatura (FERREIRA, 2011)
pôde-se concluir que esta amostra se tratava de uma mistura dos esteroides β-
sitosterol e estigmasterol.
Figura 25 - Estruturas químicas de Bl-1/Bl-2.
HO
H H
1
2
3
4 6
7
8
9
1113
12
18
17
16
15
14
20
21
22
23
25
26
27
28
29
H19
10
24
5
HO
H H
1
2
3
4 6
7
8
9
1113
12
18
17
16
15
14
20
21
22
23
25
26
27
28
29
H19
10
24
5
Fonte: Autoria própria.
A partir da análise dos espectros de RMN 13C e de RMN 13C – DEPT (Figura
26, pág. 105 e figura 27, pág. 106) foi possível observar os deslocamentos químicos
referentes aos átomos de carbono olefínicos em δC 140,73 e 121,74 os quais são
atribuídos a C-5 e C-6. Além disso, foi constatada a presença de outros dois sinais
olefínicos em δC 138,34 e 129,23 que são referentes à C22 e C23, os carbonos da
dupla ligação da cadeia lateral do estigmasterol e a presença de um carbono
oximetínico em δC 71,8 atribuído a C-3.
105
Figura 26 - Espectro de RMN de 13C de Bl-2/Bl-3 (CDCl3,100 MHz).
Fonte: Autoria própria.
106
Figura 27 - Expansão do espectro de RMN de 13C DEPT 135° de Bl-2/Bl-3 (CDCl3,100 MHz).
Fonte: Autoria própria.
107
No espectro de RMN de 1H (Figura 28), foi possível observar o multipleto na
faixa de δH 3,4 - 3,6 ppm característico de hidrogênio ligado a carbono carbonílico, o
qual é atribuído ao átomo de hidrogênio H3 dos esteroides. Além disso, o espectro
apresentou sinais na faixa de 0,6 e 2,0 ppm que são referentes a átomos de
hidrogênios metílicos (CH3), metilênicos (CH2) e metínicos (CH) de esteroides.
Foram observados também os sinais entre 5,3 e 5,5 ppm típicos de hidrogênios
olefínicos atribuído ao H6, e o multipleto entre 5,0 e 5,3 ppm o qual é referente aos
átomos de hidrogênio H22 e H23 do estigmasterol.
Por meio das análises dos espectros de RMN 13C de 1H e DEPT e
comparação com valores referenciados na literatura (FERREIRA, 2011) permitiu-se
identificar Bl-2 e Bl-3 como uma mistura dos esteroides β-sitosterol e estigmasterol.
A comparação dos valores espectrais obtidos e os dados da literatura estão listados
na tabela 7, pág. 108.
Figura 28 - Expansão do espectro de RMN de 1H de Bl-2/Bl-3 (CDCl3 400 MHz).
Fonte: Autoria própria.
108
Tabela 7 - Comparação dos dados espectrais de RMN de 13C (100 MHz, CDCl3) da mistura de Bl-2/Bl-3 em CDCl3 com os da mistura de β-sitosterol e estigmasterol encontrados na literatura (125 MHz, CDCl3).
Posição δC δC
C Bl-2 β-sitosterol Bl-3 Estigmasterol
5 140,7 140,8 140,73 140,8
10 36,4 36,5 36,4 36,5
13 42,2 42,2 42,2 42,2
CH
3 71,8 71,8 71,8 71,8
6 121,7 121,7 121,7 121,7
8 31,9 31,9 31,9 31,9
9 50,1 50,2 50,1 50,2
14 56,7 56,8 56,7 56,9
17 56,0 56,1 56,0 56,0
20 36,1 36,2 40,5 40,5
22 - 138,3 138,3
23 - 129,2 129,3
24 45,7 45,9 51,2 51,3
25 28,9 28,9 29,7 29,7
CH2
1 37,2 37,3 37,23 37,3
2 31,6 31,7 31,6 31,7
4 42,3 42,3 42,30 42,3
7 31,9 31,9 31,9 31,9
11 21,1 21,1 21,1 21,1
12 39,7 39,8 39,6 39,7
15 24,3 24,3 24,3 24,4
16 29,0 29,2 29,01 29,2
22 34,0 34,0 - -
23 26,0 26,1 - -
28 23,0 23,1 25,4 25,4
CH3
18 11,9 11,9 12,0 12,0
19 19,4 19,4 19,4 19,4
(Continua)
109
(Continuação)
21 18,8 18,8 21,2 21,2
26 19,8 19,8 19,8 19,8
27 19,0 19,1 19,0 19,0
29 12,0 12,1 12,2 12,3
Fonte: (FERREIRA, 2011). 5.7. Atividade antimicrobiana
Com relação à atividade antimicrobiana não existe uma concordância comum
sobre o nível de inibição considerado aceitável para produtos naturais quando
comparados com antibióticos padrões (DUARTE, 2006). Porém, no presente
trabalho utilizou-se o parâmetro proposto por Aligianis et al. (2001) que classifica os
extratos vegetais com base nos resultados de CIM. É considerado como forte
inibição - CIM até 500 μg.mL-1, inibição moderada - CIM de 600 a 1500 μg.mL-1 e
fraca inibição - CIM para resultados acima de 1500 μg.mL-1
Os resultados para a avaliação do efeito antibacteriano do extrato e fases de
B. laciniosa são apresentados na Tabela 8, pág. 113 e são expressas como
concentração inibitória mínima (CIM) e concentração bactericida mínima (CBM). Foi
possível observar que dentre os resultados que foram obtidos para a concentração
inibitória mínima (CIM), pôde-se considerar como forte a ação dos extratos Bl-EEB,
Bl-EP, Bl-CHCl3 e Bl-AcOEt, frente à cepa bacteriana Shigella flexneri, apresentando
valores de 0,19 mg/mL. Os extratos Bl-EP, Bl-CHCl3 e Bl-AcOEt, também inibiram
fortemente o crescimento do microrganismo Staphylococcus aureus com valores de
0,19 mg/mL (Tabela 8, pág. 113). Todos os extratos apresentaram fraca ou
nenhuma atividade frente aos demais microrganismos testados (Tabela 8, pág. 113).
No que diz respeito à concentração bactericida mínima (CBM), os extratos Bl-
EP, Bl-CHCl3 e Bl-AcOEt também se mostraram bastantes efetivos contra S. aureus,
apresentando forte inibição com valores de 0,19 mg/mL mostrando, dessa forma, a
efetividade das fases do extrato mesmo na menor concentração testada. O extrato
Bl-EEB apresentou atividade em uma concentração maior de 3,125 mg/ml. Com
relação à cepa bacteriana S. flexneri, as amostras foram fracamente ativas, com
valores de CBM de 12,5 mg/ml para todas as amostras testadas. Entretanto, por
meio da relação entre os valores de CIM e CBM, pode-se ter uma melhor avaliação
110
do efeito antibacteriano de compostos bioativos. De acordo com Biyiti et al. (2004),
uma substância é considerada bactericida quando a razão CIM/CBM é ≤ 2, e
bacteriostática se a razão CBM/CIM > 2. Sendo assim, baseado nestes dados foi
possível classificar o extrato e as fases como tendo efeito bactericida contra S.
aureus e bacteriostático contra S. flexneri.
A capacidade de inibir o crescimento microbiano é uma característica
conhecida para a família Bromeliaceae. No que se referem à atividade
antimicrobiana, várias espécies dessa família já foram relatadas na literatura, tais
como: Tillandsia streptocarpa (DELAPORTE et al., 2004), Ananas comosus (DUTTA;
BHATTACHARYYA, 2014), Encholirium spectabile (SANTANA et al., 2012),
Neoglaziovia variegata (OLIVEIRA-JÚNIOR et al., 2012), e Bromelia antiacantha
(MANETTI et al., 2010). Este é o primeiro estudo que mostra atividade antibacteriana
das fases de B. laciniosa.
Na tabela 8, pág. 113, dentre os resultados obtidos destacamos a ação das
fases do extrato Bl-EP, Bl-CHCl3 e Bl-AcOEt sobre a cepa de S. aureus na menor
concentração, as quais obtiveram efeito bactericida na relação CIM/CBM. Os
estudos voltados a essa bactéria são de grande relevância, pois as infecções
atribuídas ao S. aureus são umas das principais ameaças atestadas em ambiente
hospitalar. Além disso, essas bactérias apresentam capacidade crescente em
adquirir resistência aos antimicrobianos e capacidade de se manter viável por um
grande período de tempo, o que reforça ainda mais a importância da continuidade
desse estudo (RODRIGUES et al., 2012; SANTOS et al., 2007).
Por meio das análises cromatográficas de HPLC-IT-DAD-MS/MS foi possível
observar que o extrato e as fases analisadas apresentam em suas composições
diferentes compostos fenólicos, como fenilpropanoides e flavonoides (Tabela 7 pág
108). Através da observação do perfil fitoquímico preliminar também foi possível
perceber que as análises cromatográficas dos extratos mostram em sua composição
a presença desses mesmos constituintes, além da notável presença de derivados do
ácido cinâmico e terpenos no extrato bruto e fases analisadas. Esse fato corrobora
para um estudo realizado por Raffauf, Menachery e Quesne (1981) com uma
espécie pertencente ao gênero Bromelia: B. pinguin, no qual flavonoides e terpenos
foram também encontrados.
Em um estudo realizado por Koo et al. (2002), compostos fenólicos como
flavonoides e derivados do ácido cinâmico foram testados com relação à atividade
111
antibacteriana. Neste estudo foi demostrado que flavonas e flavonóis foram
inibidores potentes da atividade de glucosiltransferases produzidas por Steptococcus
mutans. Em outro trabalho realizado por Loauer et al. (2009) um fenilpropanoide
majoritário do óleo essencial da espécie Carum montanum foi isolado e testado
contra cepas bacterianas e fúngicas. Esse composto se mostrou ativo contra várias
cepas do gênero Staphylococcus, inclusive contra S. aureus. Além desses, vários
outros estudos relatados na literatura já associaram a sua atividade antimicrobiana
aos compostos fenólicos, como flavonoides (CUSHNE et al., 2006; MORI et al.,
1987; PROESTOS et al., 2005), derivados do ácido cinâmico (HERALD; DAVIDSO,
1983; TROUGH et al., 2010), fenilpropanoides (DIRY et al., 1999; LIMA et al., 2003)
e taninos (SCALBERT, 1991), mostrando dessa forma, que esses constituintes
apresentam um grande potencial para o tratamento de infecções.
Os compostos fenólicos podem estar associados à atividade antimicrobiana
apresentada por B. laciniosa, pois apresentam capacidade de inibir o crescimento
microbiano. Esses constituintes são conhecidos por serem sintetizados por plantas
em resposta a uma infecção microbiana, podendo agir como uma substância
antimicrobiana eficaz contra uma grande variedade de micro-organismos, tais como:
vírus, bactérias e fungos (VIJAYAKUMAR et al., 2012). O mecanismo de ação
responsável pela sua atividade é provavelmente devido à sua capacidade para
complexar com proteínas extracelulares e solúveis e com a parede das células
bacterianas, formando um complexo irreversível com aminoácidos nucleofílicos,
muitas vezes levando a inativação da proteína e consequente perda de função. Os
alvos prováveis na célula microbiana são adesinas expostos à superfície,
polipeptideos de parede celular e enzimas ligadas à membrana (COWAN, 1999).
Por meio da observação dos resultados foi possível perceber que as fases do
extrato se apresentaram de forma semelhante em relação à resposta biológica
contra a cepa S. aureus, porém, do ponto de vista químico a fase acetato de etila
exibiu uma maior concentração de fenilpropanoides em sua composição, fato
observado pela coloração mais intensa na CCD, que não pôde ser observado nos
outros. Esses resultados merecem destaque, tendo em vista que existem cepas de
S. aureus multirresistente a diversos agentes antimicrobianos devido à seleção
natural resultante do uso indiscriminado de antimicrobióticos. É necessária a
continuidade da pesquisa para que se possa investigar por meio de concentrações
menores, qual fase apresenta melhor atividade bactericida.
112
Nesse estudo, pôde-se notar que B. laciniosa agiu como um inibidor efetivo
contra cepas de S. aureus. Isso provavelmente se deve ao fato de seu extrato e
fases apresentarem em sua constituição compostos fenólicos como flavonoides,
fenilpropanoides além da presença de terpenóides. Todas essas substâncias
apresentam um grande potencial antimicrobiano, sendo já bastante referenciadas na
literatura com relação a essa atividade biológica.
Diante disso, pode-se reconhecer que a espécie B. laciniosa apresenta uma
constituição química bastante rica do ponto de vista químico e biológico, além disso,
ela se mostrou um potente inibidor microbiano, podendo vir a ser por meio da
continuação dos estudos dessa natureza, uma promissora candidata à droga contra
infecções por S. aureus.
113
Tabela 8 - Atividade antibacteriana do extrato etanólico bruto e fases das folhas de B. laciniosa.
Extrato Bl-EEB Bl-EP Bl-CHCl3 Bl-AcOEt GEN
Microrganismo CIM
CBM CIM
CBM CIM CBM CIM CBM CIM CBM
Enterococcus faecalis - - - - 6,25 - 6,25 - 0,4 0,4
Escherichia coli - - - - 12,5 - - - * 0,4
Klebsiella pneumoniae - - - - - - - - 0,05 0,05
Salmonela choleraesuis - - - - 12,5 - 12,5 - 0,05 0,05
Serratia marcescens 12,5 - 6,25 - 6,25 - 6,25 - * 0,025
Shigella flexneri 0,195 12,5 0,195 12,5 0,195 12,5 0,195 12,5 * 0,025
Staphylococcus aureus 3,125 3,125 0,195 0,195 0,195 0,195 0,195 0,195 0,025 0,025
CIM = concentração inibitória mínima; CBM = concentração bactericida mínima; Bl-EEB = extrato etanólico bruto; Bl-EP = Fase éter de petróleo;
Bl-CHCl3 = Fase clorofórmio; Bl-AcOEt = fase acetato de etila. Valores expressos como mg.mL-1; (-) ausência de atividade em todas as
concentrações testadas; (*) ausência de crescimento em todas as concentrações testadas. Fonte: Autoria própria.
114
6. CONCLUSÕES
115
6. CONCLUSÕES
A análise da fase éter de petróleo por CG-MS identificou um total de vinte e
cinco constituintes, obtendo-se como compostos majoritários o β-sitosterol (24,48%)
e o estigmasterol (11,3%).
A análise BL-EEB e suas frações Bl-EP, Bl-CHCl3 e Bl-AcOEt por HPLC-IT-
MS/MS com a aplicação da técnica de networking molecular levou a identificação de
fenilpropanoides gliceróis e glicosídeos e ácidos graxos em uma rede integrada com
os dados MS/MS agrupados pela similaridade entre os fragmentos. Além disso, esse
experimento levou a identificação de 22 contituintes pertencentes às classes de
fenilpropanoides, flavonoide e ácidos graxos da fase BL-EEB. Esse estudo foi
realizado pela primeira vez com a espécie B. laciniosa e 21 dos constituintes
detectados nunca tinham sido relatados anteriormente para essa planta.
O estudo fitoquímico dos extratos de B. laciniosa por meio de análises por
cromatografia líquida clássica e de ressonância magnética nuclear de RMN de 1H e
13C levou ao isolamento das substâncias Bl-1 e Bl-2/Bl-3, as quais foram
identificadas como o flavonoide quercetina 3,3’,4’-trimetil éter e a mistura de
esteróides β-sitosterol e estigmasterol.
Nos testes de atividade antimicrobiana com o extrato e fases de B. laciniosa
as fases Bl-EP, Bl-CHCl3 e Bl-AcOEt obtiveram forte atividade contra a cepa
bacteriana S. aureus. Os valores de CIM e CBM demostraram forte inibição do
crescimento bacteriano, com a efetividade das fases na menor concentração
testada. Além disso, por meio da relação CIM/CBM foi possível classificar o extrato e
as fases como bactericida contra S. aureus e bacteriostático contra S. flexneri.
De maneira geral a efetividade do extrato e fases contra essa cepa bacteriana
provavelmente esta relacionados aos compostos fenólicos presentes nos extratos,
tais como: fenilpropanoides, derivados do ácido cinâmico e flavonoides, além da
considerável presença de terpenos. Pois, estudos na literatura relacionam sua
atividade antimicrobiana a vários desses constituintes. Além disso, os compostos
fenólicos são conhecidos por serem sintetizados por plantas em resposta a uma
infecção microbiana, podendo agir como uma substância antibiótica muito eficaz.
Em resumo, a espécie B. laciniosa apresentou uma constituição química
bastante rica do ponto de vista químico e biológico com a presença de compostos
fenólicos muito interessantes biologicamente, mostrando, que essa espécie
116
apresenta um grande potencial biológico a ser explorado. Além disso, B. laciniosa se
mostrou um potente inibidor microbiano, podendo vir a ser por meio da continuação
dos estudos dessa natureza, uma promissora candidata à droga contra infecções
por S. aureus.
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130
APÊNDICE
131
132
133
134
135
136
Biological activities and chemical composition of Brazilian
Bromeliaceae species – a systematic review
1Michelle Pereira da Cruz, 1Noelly Bastos Cavalcante, 1Mariana Gama e Silva, 1Larissa
Araújo Rolim, 1Jackson Roberto Guedes da Silva Almeida
1Center for Studies and Research of Medicinal Plants, Federal University of San Francisco Valley,
56.304-205, Petrolina, Pernambuco, Brazil
Email address:
[email protected] (M. P. Cruz); [email protected] (N. B. Cavalcante);
[email protected] (M. G. Silva); [email protected] (L. A. Rolim);
[email protected] (J. R. G. S. Almeida)
Abstract: Studies of Bromeliaceae species have demonstrated the presence of a large
variety of chemical constituents that have important biological activities such as:
antimicrobial, antihelmintic, antinociceptive, antitumor, antiulcer and gastroprotective. Thus,
this systematic review reports the studies in the literature about the biological activities and
chemical composition of Brazilian Bromeliaceae species. The terms “Bromeliaceae”,
“phytochemistry” and “pharmacology” were used to search articles in the databases LILACS,
PUBMED, SCIELO, SCIENCE DIRECT and SCOPUS published until January 2016. From a
total of 652 studies found, 14 met the inclusion and exclusion criteria and were selected for
the research. Moreover, the present review identified 10 chemically defined natural molecules
reported in the literature obtained from Brazilian Bromeliaceae species, belonging to the
classes of flavonoids, coumaric acid derivatives and sterols. The data reviewed here suggest
that there is a large chemical and pharmacological potential in species of Bromeliaceae, which
justifies the interest in studying these plants.
Keywords: Bromeliaceae, Phytochemistry, Biological activities.
1. Introduction
The Bromeliaceae family is predominantly neotropical and comprises 58 genera and
approximately 3172 species divided into three subfamilies: Pitcairnioideae, Bromeliads
Tillandsioideae [1, 2]. It is widely distributed on the American continent, from the states of
Virginia and Texas in the southern United States, to central Argentina and Chile, except for a
single species of west tropical Africa [3]. About 50% of the known species found in Brazil,
that mainly occur in the Atlantic Coastal forest, but they can also be seen in the Amazon
region, at Caatinga, Cerrado, Restinga, Campos Rupestres and semiarid regions [4]. Although with this large number of species, the Bromeliaceae family has not been well
screened for its chemical constituents. However, there is a considerable amount of identified
137
chemical compounds, which mostly belong to the class of triterpenoids and flavonoids. Other
classes of compounds such as sterols, diterpenoids, cinnamic acid derivatives, substituted
glycerols, lignans and nitrogen-containing compounds, among others, have also been
identified in this family but to a lesser extent [5, 6]. From a pharmacological point of view
also there are few studies in the literature with species of Bromeliaceae. However, a number
of studies have shown significant pharmacological properties, such as: antimicrobial [7] and
antihelmintic [8, 9, 10], antinociceptive [11, 12], antitumoral [13], antioxidant [14], antiulcer
[15], and gastroprotective activities [16].
Despite their importance, there are no systematic reviews on the pharmacological
activity of Bromeliaceae family. Accordingly, we conducted for the first time a systematic
review of the literature to examine and synthesize the literature on chemical composition and
pharmacological activity of Brazilian Bromeliaceae species, and then identify those species
that assess pharmacological activity.
2. Materials and Methods
This work was carried out according to the guidelines for Transparent Reporting of
Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA statement) [17]. The search was conducted
in five specialized databases (LILACS, PUBMED, SCIELO, SCIENCE DIRECT and
SCOPUS), using different combinations of the following keywords: Bromeliaceae,
phytochemistry and pharmacology. The databases were searched for studies conducted in the
period up to and including January 2016. All electronic search titles, selected abstracts, and
full-text articles were independently reviewed by a minimum of two reviewers (M.P.C. and
M.G.S). To resolve disagreements on the inclusion/exclusion of certain studies was agreed
consensus among the reviewers. In this systematic review were included studies that
investigated the phytochemical and/or pharmacological activities of Brazilian Bromeliaceae
species. Studies were excluded according to the following exclusion criteria: review articles,
meta-analyses, abstracts, conference proceedings, editorials/letters and case reports. One of
the reviewers was responsible for extracting the data, which were checked by the second
reviewer. The information derived from studies were related to the name of Bromeliaceae
species investigated, the origin of the species investigated, part of the plant used, the type of
preparation, the isolated chemical substance (if any), the tested biological activity and the
model used.
3. Results and Discussion
A total of 652 studies were identified for preliminary electronic review. The primary
search identified 01 from LILACS, 175 from PUBMED, 05 from SCIELO, 448 from
SCIENCE DIRECT and 23 from SCOPUS. After the removal of duplicates and review
articles, meta-analyses, abstracts, conference proceedings, editorials/letters and case reports a
total of 298 articles was screening for relevant titles and abstracts. Eighty-eight articles were
submitted for a full-text review. Fourteen articles met the inclusion and exclusion criteria
138
established. A flow chart illustrating the progress of study selection and number of articles at
each stage were performed (Figure 1).
Figure 1: Flowchart of search and selection of studies.
3.1 Pharmacological activity and chemical composition of crude plant extracts and
fractions
In accordance with what can be observed in Table 1, a wide variety of species within
the Bromeliaceae family present pharmacological potential, especially the species Ananas
comosus and Tillandsia species genus. The first study found related to this genus was
conducted by Costa et al. [18]. In this study, the seventeen medicinal plants used popularly in
Brazil for their reputed analgesic properties were collected in the state of São Paulo and their
ethanolic extract was tested in mice by the writhing and tail flick methods. Among the
Tillandsia usneoides, belonging to Bromeliaceae family, presented a very pronounced effect
in the tail flick test.
In a study conducted by Delaporte et al. [19], the crude methanolic extract of the aerial
parts of Tillandsia streptocarpa was investigated for their acute toxicity using an oral
administration in mice and tested for antiedematogenic, antioxidant and antimicrobial
activities, through the methods of Croton oil-induced ear edema test, 2,2-diphenyl-1-
picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging and microdilution method, respectively. The
methanolic extract and the hexane fraction showed significant (P < 0.05) inhibition of ear
edema, observed at 2 mg/ear in the Croton oil-induced mice ear edema test. In the DPPH free
139
radical scavenging test was observed for the methanolic extract a strong antioxidant effect
(IC50 = 0.0056%, w/v). The antimicrobial activity assay showed that the crude methanolic
extract was inactive against the strains analyzed. However, the methanolic extract of ripe
fruits of Bromelia balansae was used through the resazurin microtiter assay to measure the
biological activity in vitro against Mycobacterium tuberculosis. The results showed that the
extract showed antibacterial activity with moderate effect, displaying a minimal inhibitory
concentration of 128 mg/mL [19].
Domingues et al. [9] evaluated the antihelmintic activity of Ananas comosus against
Haemonchus contortus in Santa Inês sheep. The aqueous extract of pineapple skin (AEPS),
bromelain from pineapple stems (B4882) and residue from pineapple processing was
evaluated in vitro and in vivo tests. The egg hatch test (EHT) and larval development test
(LDT) were performed and the results obtained in the in vitro study showed that the aqueous
extract was very effective with a dose-dependent inhibitory effect. In the egg hatch test, the
LC50 and LC90 were, respectively, 31 and 81 mg/mL for the aqueous extract, and 0.50 and 2
mg/mL for bromelain. In the larval development test, the LC50 and LC90 were, respectively,
1.7 and 7.3 mg/mL for the aqueous extract, and 0.019 and 0.086 mg/mL for bromelain.
Six Brazilian Bromeliaceae species was screened for antioxidant activity by
assessment of their capacity to scavenge the DPPH radical utilizing a total of twenty different
extracts encompassing fruit leaves and rhizomes. According to what was observed in the
study, it can be stated that polar rhizome extracts from Bromeliaceae representatives assayed
here show better antioxidant results than those from leaves (ANOVA, P < 0.05). The best
results were found to rhizome methanolic extracts of the species Vriesea procera (EBMRVP)
and Neoregelia cruenta (EBMRNC). Leaf extracts showed weak to moderate activities. The
EBMRVP and EBMRNC are good DPPH radical-scavengers with about 90% of DPPH
scavenged under the experimental conditions [20].
Ethanolic extract from the leaves from Encholirium spectabile was used for evaluate
their antinociceptive effects. The evaluation was carried in mice using chemical and thermal
models of nociception. The results showed that ethanolic extract has antinociceptive activity
with reduction the number of writhings by 68.59, 79.33 and 65.28%, respectively.
Additionally the extract decreased the paw licking time in the first phase, as well in the
second phase of the formalin test [11].
In a study conducted by Silva et al. [16], the extracts (methanol [MeOH] and
dichloromethane [DCM]) obtained from the leaves of Ananas ananassoides were evaluated
for their ability to protect the gastric mucosa against injuries caused by necrotizing agents (0.3
M HCl/60% ethanol, absolute ethanol, non-steroidal anti-inflammatory drugs, and pylorus
ligation) in mice and rats. The obtained results demonstrated the gastric anti-ulcer activity of
the DCM extract. In contrast, the MeOH extract did not show any significant antiulcerogenic
activity but presented mutagenic action. Similarly, a study conducted by Carvalho et al. [15]
evaluated the antiulcer activity of an ethanolic extract of Encholirium spectabile (ES-EtOH)
using four experimental models of induced acute gastric ulceration: absolute ethanol-induced
gastric ulcer, HCl/ethanol-induced gastric ulcer, ibuprofen-induced gastric ulcer, ischemia and
reperfusion-induced gastric ulcer. ES-EtOH (100 mg/kg p.o) protected the gastric mucosa
against ulceration that was induced by absolute ethanol (53%), ethanol/HCl (75%), ibuprofen
(52%) and ischemia/reperfusion (43%).
140
These results show the importance of the investigation Bromeliaceae plants with
pharmacologic potential. A total of 14 articles in the literature were selected for the
investigation of pharmacological activity of various plants of this family. The plants are listed
in Table 1 in chronological order of publication years. The botanical name, origin, part used,
preparation, biological activity, model and reference are also listed
141
Table 1. Plant extracts summary showing Pharmacological activity
Botanical name Origin Part used Preparation Biological activity Model Reference
Tillandsia usneoides Brazil ___ Ethanolic extract Analgesic activity Writhing test, tail flick test
Costa et al. [18]
Tillandsia streptocarpa
Brazil Aerial parts Crude methanolic
extract
Acute toxicity and antiedematogenic,
antioxidant and antimicrobial activities
Croton oil-induced ear edema, DPPH
free radical scavenging,
microdilution method
Delaporte et al. [19]
Tillandsia streptocarpa Brazil Aerial parts Hexane fraction Antiedematogenic activity
Croton oil-induced ear edema
Delaporte et al. [19]
Nidularium procerum Brazil Leaves Aqueous extract Anti-allergic activity Allergic pleurisy in actively sensitized
mice
Vieira-de-Abreu et al. [21]
Nidularium procerum Brazil Leaves Aqueous crude extract
Anti-inflammatory activity
Induced pleurisy in mice
Amendoeira et al. [22]
Nidularium procerum Brazil Leaves and rhizomes/roots
Methanolic extract
Antinociceptive activity
Writhing test, hyperalgesia, hot
plate assay, bradykinin-induced
edema, pleurisy induced by
lipopolysaccharide, cyclooxygenase
inhibition assay and toxicological assay
Amendoeira et al. [12]
Ananas ananassoides Brazil Leaves Methanol and dichloromethane
extracts
Gastroprotective Gastric ulcer induced by ethanol
Silva et al. [16]
Bromelia antiacantha
Brazil Fruits Aqueous and methanol
Antioxidant activity, Reduction in DPPH, formation
Santos et al. [23]
142
extracts of the
Ananas bracteatus Brazil Leaves and fruits
Hexane extract, methanolic
extract
Antiradical activity DPPH UV spectrophotometric
assay
Rocha et al [20]
Bromelia antiacantha Brazil Leaves Hexane extract, methanolic
extract
Antiradical activity DPPH UV spectrophotometric
assay
Rocha et al. [20]
Alcantarea brasiliana Brazil Leaves and rhizomes
Hexane extract, methanolic
extract
Antiradical activity DPPH UV spectrophotometric
assay
Rocha et al.[20]
Neoregelia cruenta Brazil Leaves and rhizomes
Hexane extract, methanolic
extract
Antiradical activity DPPH UV spectrophotometric
assay
Rocha et al. [20]
Pitcairnia flammea Brazil Leaves and rhizomes
Hexane extract, methanolic
extract
Antiradical activity DPPH UV spectrophotometric
assay
Rocha et al. [20]
Vriesea procera Brazil Leaves and rhizomes
Hexane extract, methanolic
extract
Antiradical activity DPPH UV spectrophotometric
assay
Rocha et al. [20]
Encholirium spectabile Brazil Aerial parts Ethanolic extract Antiulcer activity Induced gastric ulcer in mices and rats
Carvalho et al. [15]
Bromelia balansae Brazil Roots, leaves and fruits
Methanolic extract
Antimycobacterial activity
Biological activity in vitro
against Mycobacterium tuberculosis by
resazurin microtiter assay
Coelho et al. [24]
Bromelia antiacantha
Brazil Leaves and fruits
Alcoholic extract, hexane,
chloroform and ethyl acetate
Antimicrobial, cytotoxic,
molluscicidal and antioxidant activities
Minimum inhibitory concentrations (MIC), toxicity
bioassay,
Manetti et al. [25]
143
extract molluscicidal activity assay
Encholirium spectabile Brazil Leaves Crude ethanol extract
Antinociceptive activity
Acute toxicity, acetic acid-induced
writhing in mice, formalin test, hot
plate test and motor coordination test
Lima-Saraiva et al. [11]
Ananas comosus Brazil Skins Aqueous extract Antihelmintic activity Egg hatch test (EHT), Larval development
test (LDT)
Domingues et al. [9]
Neoglaziovia variegata Brazil Leaves and aerial parts
Ethanolic extract Acaricidal activity Adult immersion test (AIT)
Dantas et al. [26]
144
3.2 Isolation and pharmacological activity of chemically defined molecules
According to the data shown in the Table 2, it was observed that the Bromeliaceae
family is promising for the presence of biomolecules with biological activities, considering
the few studies in the literature that are related to Brazilian species. Only three articles were
found in the literature addressing Brazilian species of the Bromeliaceae. In this sense, it is
necessary to invest more in research using Brazilian species, in order to know the chemical
composition of these and isolate bioactive molecules, and investigate their biological and
pharmacological potential. The studies with Brazilian Bromeliaceae species show important
activities related to these molecules, such as antibacterial activity, antioxidant activity and
acute toxicity activity.
Coelho et al. [24] evaluated the chemical composition of Bromelia balansae species, a
medicinal plant commonly used in the central region of Brazil as a cough syrup and also eaten
roasted. The authors developed a method based on comparative high performance liquid
chromatography with diode array detection and ultraviolet analysis to check for the presence
of flavonols in the crude methanol extract of fruits, leaves, and roots of B. balansae. The
chromatography profiles of the methanolic extracts of fruits, leaves, and roots could be
established by comparing the retention times and ultraviolet spectra of the peaks with those of
isolated compounds from fruit extract. Four flavonols were isolated: kaempferol-3-O-α-L-
rhamnopyranoside, kaempferol-3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranoside,
quercetin-3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→6)-β-D-glucopyranoside and kaempferol 3,7-di-O-
α-L-rhamnopyranoside. The identification of all compounds was achieved by the
experimental data (infrared, nuclear magnetic resonance, and mass spectrometry). Their
structures were also confirmed by comparing with literature data. The flavonoids, such as
flavonols, are widely present in the plant kingdom, being found in almost all fruits and
vegetables. However, according to the authors, the occurrence of glycoside flavonols in fruits
from B. balansae is reported for the first time here in this species and in the genus Bromelia.
For isolation and identification of B. balansae molecules, the authors developed a method
based on comparative high performance liquid chromatography with diode array detection
and ultraviolet analysis to check for the presence of flavonols in the crude methanol extract of
fruits, leaves, and roots of B. balansae. The chromatography profiles of the methanolic
extracts of fruits, leaves, and roots could be established by comparing the retention times and
ultraviolet spectra of the peaks with those of isolated compounds from fruit extract.
Rocha et al. [20] evaluated the chemical composition of Ananas bracteatus. The crude
methanolic extract of A. bracteatus (denominated EMFA) was suspended in H2O:MeOH
solution (6:4) and partitioned with hexane, CH2Cl2, EtOAc and BuOH, affording
dichloromethane fraction (PDFA), ethyl acetate fraction (PAFA) and buthanol fraction
(PBFA). The PAFA was concentrated under reduced pressure affording 3 g of a residue,
which was re-dissolved in a CHCl3:MeOH solution (6:1) and submitted to a liquid-liquid
extraction procedure successively with 5% sodium bicarbonate. The purification of the crude
methanol extract of the leaves of A. bracteatus afforded four metabolites: 2-O-feruloyl
glyceride, 2-O-p-coumaroyl glyceride, 5,7,4’-trihydroxy-3,3’,5’-trimethoxyflavone and 3-O-
β-D-glucopyranosyl sitosterol. To confirm the identity of the substances, the 1H and 13C NMR
techniques and UV spectroscopy were used.
145
Delaporte et al. [19] investigated the antiedematogenic, antioxidant and antimicrobial
activities of the crude methanolic extract of the aerial parts of Tillandsia streptocarpa. Also,
the antiedematogenic activity of the hexane fraction resulting from the partition of the crude
methanolic extract was evaluated. For the isolation of substances, the hexane fraction of the
methanolic extract was submitted to a chromatographic column on silica gel, eluting with a
mixture of hexane:dichloromethane and dichloromethane:ethyl acetate in increasing polarity,
yielding 221 fractions of 7 mL each. After thin layer chromatography (TLC) comparison,
fractions with a similar TLC pattern were grouped into 13 sub-fractions. The chemical
investigation on the hexane fraction resulted in the isolation of cycloartenol 1,4’,5-dihydroxy-
3’,7-dimethoxyflavanone and a mixture of stigmasterol, β-sitosterol and campesterol. To
confirm the identity of the substances, the 1H and 13C NMR techniques were used.
The present review encountered 10 chemically defined natural molecules reported in
the literature obtained from Brazilian Bromeliaceae family plants. The active compounds,
which have been isolated and identified, belong to the classes of flavonoids (6), coumaric acid
derivatives (3) and sterols (1). The compounds are listed in Table 2 in chronological order of
publication years. Each entry gives the following informations in sequence: botanical name,
origin, part used, chemical substance, class, biological activity, model and reference.
146
Table 2. Chemically defined molecules and Pharmacological activity
Botanical name Origin Part used Chemical substance Class Biological activity
Model Reference
Tillandsia streptocarpa
Brazil Aerial parts Cycloartenol Sterol ___ Acute toxicity test, antibacterial and antifungal assays and Croton oil-
induced ear edema
Delaporte et al. [19]
Tillandsia streptocarpa
Brazil Aerial parts 4,5-dihydroxy-3’,7-dimethoxyflavanone
Flavonoid ___ Acute toxicity test, antibacterial and antifungal assays and Croton oil-
induced ear edema
Delaporte et al. [19]
Ananas bracteatus
Brazil Leaves and fruits
2-O-feruloyl glyceride Ferulic acid derivative
___ Chromatography on Sephadex® LH-20 gel, silica gel 60
and Amberlite XAD-2, RMN
Rocha et al. [20]
Ananas bracteatus
Brazil Leaves and fruits
2-O-p-coumaroyl glyceride
Coumaric acid
derivative
___ Chromatography on Sephadex® LH-20 gel, silica gel 60
and Amberlite XAD-2, RMN
Rocha et al. [20]
Ananas bracteatus
Brazil Leaves and fruits
5,7,4’-trihydroxy-3,3’,5’-
trimethoxyflavone
Flavonoid ___ Chromatography on Sephadex® LH-20 gel, silica gel 60
and Amberlite XAD-2, RMN
Rocha et al. [20]
Ananas bracteatus
Brazil Leaves and fruits
3-O-β-D-glucopyranosyl
sitosterol.
Coumaric acid
derivative
___ Chromatography on Sephadex® LH-20 gel, silica gel 60
Rocha et al. [20]
147
and Amberlite XAD-2, RMN
Bromelia balansae Brazil Roots, leaves and fruits
Kaempferol-3-O-α-L-rhamnopyranoside
Flavonoid ___ Column chromatography
by Sephadex, infrared, nuclear
magnetic resonance, and
mass spectrometry,
HPLC.
Coelho et al. [24]
Bromelia balansae Brazil Roots, leaves and fruits
Kaempferol-3 O-α-L-rhamnopyranosyl-
(1→6)-β-D-glucopyranoside
Flavonoid ___ Column chromatography
by Sephadex, infrared, nuclear
magnetic resonance, and
mass spectrometry,
HPLC.
Coelho et al. [24]
Bromelia balansae Brazil Roots, leaves and fruits
Quercetin-3-O-α-L-rhamnopyranosyl-
(1→6)-β-D- glucopyranoside
Flavonoid ___ Column chromatography
by Sephadex, infrared, nuclear
magnetic resonance, and
mass spectrometry,
HPLC.
Coelho et al. [24]
Bromelia balansae Brazil Roots, leaves and fruits
Kaempferol-3,7-di-O-α-L-rhamnopyranoside
Flavonoid ___ Column chromatography
by Sephadex, infrared, nuclear
Coelho et al. [24]
148
magnetic resonance, and
mass spectrometry,
HPLC.
149
4. Conclusions
The present study shows the potential of Bromeliaceae family, where several species
have been studied for decades with respect to its chemical components and pharmacological
activity. As a result, many compounds have been isolated and identified, representing an
advance in the chemistry of natural products. In general, the diversity of biological
activities and metabolites observed in Bromeliaceae justify the interest in the study of species
of this family, since it has good prospects for research with interesting chemical and
pharmacological potential yet to be discovered.
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