Investigação química e biológica de extratos da macroalga da Antártica Desmarestia menziesii

Abstract

Produtos naturais marinhos são importantes fontes de candidatos a novos fármacos e a Antártica é uma das regiões com biodiversidade menos explorada. O objetivo geral do presente estudo foi contribuir para o conhecimento do potencial farmacêutico de algas marinhas da Antártica, através da triagem química e biológica de extratos de algumas espécies, com investigação fitoquímica de um extrato selecionado. Foram coletadas as espécies Ascoseira mirabilis, Desmarestia anceps, Desmarestia menziesii, Gigartina skottsbergii, Iridaea cordata e Palmaria decipiens, em diferentes ilhas da Antártica, no âmbito do Programa Antártico Brasileiro (Proantar). Algas secas foram exaustivamente extraídas com CH2Cl2:MeOH (2:1) e um extrato selecionado de Desmarestia menziesii (DMPP) foi fracionado por sucessivas colunas cromatográficas com sistemas de solvente otimizados em cada caso, até a purificação final. A estrutura dos compostos puros foi estabelecida por RMN (1H, 13C, HSQC, HMBC e COSY) e comparação com a literatura. Atividades biológicas foram avaliadas por grupos colaboradores. O fracionamento cromatográfico levou ao isolamento de 32 compostos (20 meroditerpenos), sendo oito plastoquinonas (9?-hidroxisargaquinona, menzoquinona, diidroxisargaquinona, duas inéditas e três não identificadas), cinco hidroquinonas (desmarestial, sargatetraol, duas inéditas consideradas isonahocois e uma não identificada), quatro nahocois (três inéditos e um não identificado), três cromenois (dois epímeros do sargatriol e um inédito), fucosterol, fucoxantina e um derivado inédito, (-)-loliolídeo, (+)-epiloliolídeo, um ácido graxo insaturado, um triglicerídeo e cinco outros metabólitos ainda não classificados nem identificados. Dos compostos já identificados, nove são estruturalmente inéditos e outros seis são novos para a espécie. Nahocois e isonahocois só haviam sido reportados para Sargassum autumnale e Sargassum siliquastrum, apresentando estrutura parcial de éster metílico de ácido homogentísico, enquanto os isolados neste trabalho apresentam o grupo ácido carboxílico livre. O isolamento de nahocois e isonahocois para o gênero Desmarestia é interessante do ponto de vista biossintético, devido à relação destes compostos entre si e, potencialmente, com quinonas preniladas. Os extratos de D. menziesii apresentaram citotoxicidade para HCT 116 e as frações mais citotóxicas apresentaram quinonas e análogos como compostos majoritários. AP1 (9?-hidroxisargaquinona) apresentou citotoxicidade contra linhagens de neoplasias linfoides (CI50 entre 0,7 µM e 24,5 µM) e inibiu a cisteína-protease de Leishmania. Os extratos testados apresentaram moderada atividade antiagregante plaquetária, sendo que os compostos AP1 e AP4 (menzoquinona) reduziram fortemente a agregação plaquetária mediada por ADP e/ou epinefrina. Os resultados evidenciaram que a espécie D. menziesii é um prolífico produtor de metabólitos bioativos. Muitos dos compostos isolados são estruturalmente relacionados, o que é particularmente interessante para investigações de relação estrutura-atividade. As atividades biológicas testadas já mostraram o potencial farmacológico de alguns compostos, evidenciando a importância da continuidade dos estudos com espécies de Desmarestia.

Abstract: Marine natural products are important source of candidates to new drugs but very little is known about Antarctic biodiversity. This project aimed to contribute to the knowledge about the pharmaceutical potential of Antarctic marine algae, by preliminary chemical and biological investigation of some species and phytochemical investigation of a selected extract. The species Ascoseira mirabilis, Desmarestia anceps, Desmarestia menziesii, Gigartina skottsbergii, Iridaea cordata and Palmaria decipiens were collected in different Antarctic islands, under the Brazilian Antarctic Program (Proantar). The dried algae were exhaustively extracted with CH2Cl2/MeOH 2:1 and a Desmarestia menziesii (DMPP) extract was selected for fractionation. A sequence of chromatographic columns with optimized solvent systems in each case was performed until the final purification. The structure of pure compounds was stablished by NMR (1H, 13C, HSQC, HMBC and COSY) and comparison to the literature. The chromatographic fractionation led to the isolation of 32 compounds (20 meroditerpenes), being eight plastoquinones (9?-hydroxysargaquinone, menzoquinone, dihydroxysargaquinone, two new and three not yet identified); five hydroquinones (desmarestial, sargatetraol, two new - considered isonahocols - and one not yet identified); four nahocols (three new and one not yet identified); three chromenols (two epimers of sargatriol and one new); fucosterol; fucoxanthin and one new fucoxanthin derivative; (-)-loliolide; (+)-epiloliolide; besides one unsaturated fatty acid, one triglyceride and five metabolites not yet classified neither identified. From the compounds already identified, nine are new and six are new to the species. Nahocols and isonahocols have only been isolated from Sargassum autumnale and Sargassum siliquastrum and all the natural ones were methyl esters of homogentisic acid, while the ones isolated in this study contain a free carboxylic acid. The isolation of nahocois and isonahocois for the genus Desmarestia is interesting from the biosynthetic point of view, since they are structurally related and seem to be also biogenetically related to the prenylated quinones. D. menziesii extracts showed cytotoxicity towards HCT 116 and the most promising fractions were the ones with higher amounts of quinones and analogs. AP1 (9?-hydroxysargaquinone) presented cytotoxicity against neoplastic cell lines (IC50 between 0.7 µM and 24.5 µM) and inhibited cysteine protease of Leishmania. The tested extracts showed moderate antiplatelet activity, while the compounds AP1 and AP4 (menzoquinone) were potent inhibitors of platelet aggregation induced by ADP and or epinephrine. Many of the isolated compounds are structurally related, what is particularly interesting for future structure-activity investigations. D. menziesii have shown to be a prolific producer of bioactive metabolites, and the preliminary results of biological tests revealed their pharmacological potential, highlighting the relevance of the continuity of studies with Desmarestia species.