Fitoquímica e Farmacognosia II

(Apontamentos Teóricos 2008/2009)

Elaborado por: Pedro Brandão (3º Ano)

1

IPP DMAPP

1) Biossíntese de Terpenos

Os terpenos são compostos que resultam da condensação de unidades pentacarbonadas (5C), derivadas do isopreno (2-metilbutadieno). Podem apresentar tamanhos e estruturas várias e ser de origem animal ou vegetal. Nos seres vivos desempenham várias funções:

- defesa contra insectos, fungos e herbívoros; - regulação do crescimento; - constituintes das membranas (ex: colesterol). Esta classe de compostos apresenta diversas aplicações, nomeadamente

farmacêuticas, na perfumaria, na cosmética e em agricultura (ex: taxol como anticancerígeno, santonina como anti-helmíntico, piretrinas como insecticidas, monoterpenos voláteis em perfumaria).

Há duas vias de biossíntese de terpenos, que podem ocorrer tanto em animais

como em plantas: 1.1) Via do Mevalonato; 1.2) Via da desoxixilulose ou da 2-C-metil-D-eritritol 4-fostato. Ambas as vias seguem caminhos diferentes para atingir os mesmos

compostos: o IPP (pirofosfato de isopentenilo) e o DMAPP (pirofosfato de dimetilalilo) que são isómeros e precursores dos terpenos (são unidades reactivas com 5C).

1.1) Via do Mevalonato

2

Desta via, é importante saber os compostos assinalados. Vemos que inicialmente é fundamental a reacção entre o ácido pirúvico e um acetil-CoA para iniciar o processo. Depois, num dos passos intermédios, por acção da HMGR (reductase), forma-se um composto intermédio importante desta via – o ácido mevalónico. Depois, através de reacções que envolvem gasto de energia para aquisição de grupos P. (ATP) e finalmente uma descarboxilação forma-se o IPP (pirofosfato de isopentenilo) que por acção se isomerase também de converte em DMAPP (pirofosfato de dimetilalilo). 1.2) Via da Desoxixilulose Fosfato Os compostos mais importantes a saber desta via são os assinalados. Os dois compostos iniciais são o piruvato e o gliceraldeído-3-fosfato, que por acção de uma sintetase formam um único composto, o DOXP (1-desoxi-D-xilulose-5-fosfato) que depois, por acção de uma redutase, forma o MEP (2-C-metileritritol-4-fosfato). Segue-se um conjunto vasto de reacções, algumas delas envolvendo o gasto de ATP e inclusive formando-se um intermediário cíclico (MecPP), até que por fim se atinge os dois produtos finais desta via, os percursores dos terpenos: o IPP e o DMAPP. Estas duas espécies são extremamente reactivas, pelo que nem sequer existem isoladas na natureza, uma vez que reagem de imediato. Esta via é muito importante, na medida em que alguns seres vivos apresentam exclusivamente esta via da desoxixilulose fosfato para a biossíntese de terpenos. É o caso do Plasmodium falciparum (agente da malária), Mycobacterium tuberculosis e Helicobacter pylori (responsável por aparecimento de úlceras). A descoberta desta via é então muito importante no que diz respeito a aplicações terapêuticas contra este tipo de agentes, uma vez que as enzimas desta via podem ser bons alvos para o desenho experimental de novos fármacos, nomeadamente anti-maláricos. Uma vez obtidos estes dois precursores, eles vão por sua vez reagir entre si originando os precursores de compostos terpénicos, através da adição de 5C em 5C. Estes precursores são o Pirofosfato de Geranilo (Monoterpenos – 10C), o Pirofosfato de

3

e desoxixilulose

Farnesilo (Sesquiterpenos – 15C) e Pirofosfato de Geranil-geranilo (Diterpenóides – 20C). O esquema seguinte demonstra a formação desses percursores por adição sucessiva de moléculas de IPP: O próximo esquema mostra a formação dos percursores de cada classe de compostos terpénicos (nota: a sua estrutura na realidade não é tão linear como a esquematizada):

Monoterpenos e Iridóides 10C

Sesquiterpenos 15C

Diterpenos 20C

Triterpenos 30C e esteróides

Tetraterpenos 40C e carotenóides

4

2) Óleos Essenciais

Os óleos essenciais geralmente são compostos com 10C ou 15C, uma vez que são elementos voláteis contidos em diversos órgãos de plantas. Nestas podem desempenhar funções de defesa ou de atracção a agentes polinizadores.

A sua composição química é complexa e variável podendo ser encontrados monoterpenos, sesquiterpenos, fenilpropanóides e outros compostos de baixo PM (álcoois, ésteres, aldeídos e cetonas).

Em termos medicinais, geralmente possuem actividade antimicrobiana, espasmolítica, sedativa e anti-inflamatória. Em Farmácia são usados como anti-sépticos externos e como aromatizantes em formas medicamentosas para via oral, funcionando também como suporte da aromaterapia. Os óleos essenciais são ainda usados amplamente em perfumaria, cosmética, indústria de produtos de higiene pessoal e na indústria agro-alimentar como agentes anti-oxidantes.

A definição de óleo essencial é produto de composição complexa, constituído

por substâncias voláteis contidas nos órgãos dos vegetais, as quais sofrem uma maior ou menor transformação no decurso do processo extractivo.

Em termos de curiosidade, os óleos essenciais aparecem em órgãos vegetais

que contenham aparelhos secretores, podendo ser pêlos, glândulas, bolsas, etc. Os óleos essenciais apresentam propriedades físicas comuns a quase todos

eles, tais como: - líquidos à temperatura ambiente; - voláteis; - raramente corados; - geralmente menos densos que a água (excepto óleos essenciais de

sassafrás, cravinho e canela); - índice de refracção elevado; - maior parte desvia luz polarizada; - solúveis em solventes orgânicos (lipossolúveis); - são arrastados pelo vapor de água, mas pouco solúveis nesta (destilação por

arrastamento de vapor). Quanto à composição química, os óleos essenciais são misturas complexas e variáveis de compostos voláteis (baixo PM), cujos constituintes pertencem essencialmente a dois grupos de origem biossintética distinta: - Terpenos (monoterpenos e sesquiterpenos) – origem na via mevalonato ou da desoxixilulose fosfato; - derivados do Fenilpropano (menos frequentes) – origem na via chiquimato. Assim, os constituintes terpénicos chegam a perfazer 90% do óleo essencial e no que a estes compostos diz respeito, o importante é saber classificá-los, como por exemplo:

- o composto à esquerda trata-se de um hidrocarboneto monoterpeno acíclico. No caso dos constituintes terpénicos, basta fazer a contagem dos carbonos, e se tiver 10 será um monoterpeno, e se tiver 15 será um sesquiterpeno. Por vezes pode ocorrer a variação de +/- 1C, que indica que houve interferência na via biossintética, mas os compostos continuam a ser considerados, por exemplo, monoterpenos, se apresentar 9C. Assim, nos monoterpenos, estes podem apresentar diversas formas, tais

como: hidrocarbonetos acíclicos, hidrocarbonetos monocíclicos, hidrocarbonetos

5

bicíclicos, álcoois acíclicos, álcoois monocíclicos (ex: mentol), álcoois bicíclicos, aldeídos, cetonas (ex: tuiona), fenóis, peróxidos, éteres ou cetonas bicíclicas. No caso dos sesquiterpenos acontece exactamente o mesmo, mas em vez de 10C são 15C. Nos derivados do fenilpropano, compostos com origem nos fenilpropanóides da via chiquimato, há compostos como o Anetol (anis), o Eugenol (essência de cravinho) ou o Aldeído Cinâmico (essência de canela). 2.1) Processos de Extracção 2.1.1) Destilação 2.1.1.1) Destilação por corrente/arrastamento de vapor de água

Este processo apresenta várias vantagens, uma vez que é simples, económico, permite o tratamento de grandes quantidades de matéria-prima numa só vez em alambiques simples que não requerem mão-de-obra especializada. Pode ser usado em plantas herbáceas e pós pouco pulverizados. Há reduzidas alterações dos constituintes das essências. 2.1.1.2) Hidrodestilação Em relação ao processo anterior, a hidrodestilação permite obter uma essência mais barata, contudo menos pura. A maior desvantagem é que o aquecimento prolongado da matéria-prima submergida directamente na água é que pode levar à alteração dos constituintes, nomeadamente à hidrólise de ésteres, polimerização de aldeídos e decomposição de outros compostos. É o método usado em casos em que a amostra está demasiada pulverizada (canela), quando se formam massas gelatinosas com o vapor de água (pétalas de rosa) e no caso de essências heterosídicas (mostarda), que só existem após o contacto das amostras com a água (também é o caso da amêndoa amarga).

MeO

CH2

OH

OMe

CHO

Anetol Aldeído cinâmico

Eugenol

Legenda: 3- matriz triturada; 6- condensador; 9- balão florentino.

6

2.1.1.3) Destilação pela água e vapor Esta técnica apresenta várias vantagens em relação ao processo anterior, uma vez que a matriz tem menor contacto com a água, o que se traduz numa menor alteração dos constituintes. A imagem seguinte representa dois tipos de balões florentinos usados na separação das essências destiladas, consoante são menos densas (1) ou mais densas (2) que a água. 2.1.2) Expressão É um processo simples, que permite a obtenção de uma essência de qualidade e barata, amplamente usada em citrinos (Citrus sp.), porque estes possuem bolsas secretoras túrgidas de essência à superfície. 2.1.3) Enfloração a Frio É um processo muito trabalhoso, uma vez que vários passos requerem procedimentos manuais, muita mão-de-obra, sendo um processo muito tradicional e pouco automatizado. É o modo como se obtém a essência de rosas, razão pela qual esta é muito cara. Ocorre por vários passos: 1- pétalas são envolvidas em glicerina manualmente em tabuleiros próprios, pétala a pétala; 2- a glicerina é depois colocada numa máquina agitadora, na presença de álcool, que extraí o óleo da glicerina, seguindo-se uma evaporação desse álcool. O absoluto de enfloração consiste no extracto alcoólico onde está dissolvida a essência e é muito caro. 2.1.4) Enfloração a Quente É um processo em tudo semelhante ao anterior, excepto o primeiro passo, porque a matriz é posta directamente em contacto com a glicerina líquida em banho-maria (quente), passando assim os óleos para a glicerina e depois adiciona-se o álcool para extrair o óleo essencial.

(1) (2)

7

Concreto Extracto de odor característico

obtido de matéria prima fresca de origem vegetal, por extracção

com solvente não aquoso.

Resinóide Extracto de odor característico obtido de matéria prima seca natural, por extracção com

solvente não aquoso.

Pomada floral Corpo gordo perfumado, obtido

de flores por extracção por enfloração.

2.1.5) Extracção por Solventes Voláteis Esta técnica requer cuidados no que diz respeito a selecção do solvente, uma vez que tem de ser avaliada a sua selectividade, estabilidade, inércia química, temperatura de ebulição e segurança de manipulação. Entre os solventes mais utilizados encontram-se o éter de petróleo (mistura de hidrocarbonetos que é uma fracção do petróleo – muito mais apolar que o éter etílico), hexano, propano ou butano líquidos. As principais vantagens deste processo são que permite trabalhar com grandes quantidades de matéria-prima e que se adapta a todas as matérias-primas: - Plantas verdes (obtenção de concretos) ou secas; - Produtos de origem animal (obtenção de resinóides). As desvantagens do processo são a falta selectividade, uma vez que no óleo essencial podem ser encontradas diversas substâncias lipófilas (gorduras, fosfolípidos, carotenóides, ceras, …) pelo que pode ser necessária uma purificação (o produto final pode mesmo rançar devido ao arrastamento de lípidos). Outra desvantagem a ter em conta é a toxicidade de alguns solventes. 2.1.6) Extracção por Fluidos Supercríticos O óleo essencial obtido por este processo é muito semelhante ao original da planta, o que é impossível de conseguir em técnicas tradicionais. O processo de extracção é feito com recurso a gases supercríticos, recorrendo ao uso do dióxido de carbono (por alteração de pressão e temperatura – o gás passa a ter comportamento de fluído).

Há algumas definições a ter em conta no que à obtenção de óleos essenciais diz respeito:

A beneficiação das essências é feita através de destilação fraccionada ou por extracção em contracorrente com dois solventes imiscíveis. As fracções assim obtidas são enriquecidas em compostos oxigenados mais odoríferos, estáveis e solúveis em álcool (geralmente com grande número de grupos hidroxilo) muito úteis em perfumaria. É assim possível eliminar determinados monoterpenos e sesquiterpenos indesejáveis para a perfumaria, mas úteis na terapêutica ou na indústria química. Há ainda factores de variabilidade dos óleos essenciais, tais como: - existência de quimiotípos; - influência do ciclo vegetativo (hora do dia a que há a colheita); - influência de factores extrínsecos (factores edafo-climáticos) – pode haver diferenciação química consoante a zona, mesmo tratando-se da mesma espécie; - influência do processo de obtenção.

Absoluto Produto de odor característico

obtido a partir dos anteriores por extracção com etanol, à temperatura ambiente.

8

Em termos de propriedades farmacológicas dos óleos essenciais, alguns apresentam propriedades antissépticas, espasmolíticas e sedativas e ainda irritantes (em uso externo: maior microcirculação, rubefacção, calor, analgesia local; em uso interno: aumento de secreções, movimentos ciliares e diurese). É importante não confundir a essência com a planta que lhe deu origem e ainda produtos puros com misturas! Estes dois princípios aplicam-se tanto às propriedades farmacológicas, como também à toxicidade dos óleos essenciais. Neste aspecto, a toxicidade aguda é geralmente fraca e habitualmente manifesta-se a nível do SNC; a toxicidade crónica é desconhecida; a toxicidade dérmica traduz-se geralmente a irritação, sensibilização ou fototoxicidade; algumas podem ser carcinogénicas. No que à utilização dos fármacos com óleos essenciais e das essências, esta pode ser variada: - Farmácia: - Fármacos com essências – para preparação de infusões; - Essências – aromatizantes, antissépticos (uso externo), aromaterapia. - Cosmética; - Indústria alimentar – aromatizantes, conservantes (anti-oxidantes, antissépticos). 2.2) Fármacos com Óleos Essenciais 2.2.1) Fármacos com óleos essenciais com predomínio de hidrocarbonetos terpénicos 2.2.1.1) Zimbro (Juniperus communis L.) - a fonte são as gálbulas (frutos pouco carnudos) – 0,5 a 3% de óleo essencial; - principais constituintes: pinenos (10-80%), terpinenos e terpinoleno, α/β-cadinenos (sesquiterpeno hidrocarboneto biciclíco), limoneno (monoterpeno hidrocarboneto cíclico), canfeno, etc.; - usos: amenorreia (ausência de menstruação). 2.1.1.2) Essência de Terebentina - obtida por destilação de arrastamento de vapor de água, da óleo-resina de pinheiro (Pinus pinaster Ait., no caso de Portugal), a qual se denomina terebintina ou gema; - principais contituintes: α/β-pineno (bases de semi-síntese); - usos: em termos farmacêuticos é usadacomo rubefaciente, desinfectante e parasiticida (uso veterinário);. 2.1.1.3) Casca de Laranja Azeda - o óleo essencial é obtido por expressão dos pericarpos de Citrus aurantium L ssp aurantium; - principais constituintes: limoneno (96-98%), mirceno, α-pineno, aldeídos alifáticos (0,4-0,5%); - usos: aromatizante; quando desterpenada e dessesquiterpenada são obtidas fracções enriquecidas em compostos oxigenados (cetonas, álcoois) para a perfumaria. 2.2.2) Fármacos com óleos essenciais com predomínio de álcoois terpénicos 2.2.2.1) Flores de Laranjeira Azeda - usa-se as flores de Citrus aurantium L ssp aurantium para obter o óleo essencial designado de “óleo essencial de Neroli”, por destilação por arrastamento de vapor ou extracção com solventes voláteis;

9

- principais constituintes: álcoois terpénicos (35-67%) com predomínio do linalol; ésteres (6-24%) com predomínio do acetato de linalilo. - usos: perfumaria. Outras essências ricas neste tipo de compostos são as essências de hortelã-pimenta, rosas, alecrim, alfazema, etc… 2.2.3) Fármacos com óleos essenciais com predomínio de cetonas terpénicas 2.2.3.1) Essência de Cânfora - usa-se toda a planta de Laurus camphora, de onde se extraí a cânfora. 2.2.3.2) Essência de Alcarávia - usam-se os frutos de Carum carvi de onde se extraí a carvona. 2.2.3.3) Essência de Absinto - usam-se os ramos floridos de Artemisia absinthium de onde se extraí a tuiona; - esta essência é muito tóxica, sendo excitante do SNC, provocando crises alucinatórias e epileptiformes. 2.2.4) Fármacos com óleos essências com predomínio de sesquiterpenos 2.2.4.1) Camomila - usam-se os capítulos da Chamomila recutita L.; - composição química: mucilagem, cumarinas, ácidos fenólicos, flavonóides, lactonas sesquiterpénicas; - o óleo essencial contém sesquiterpenos de esqueleto bisabolano (até 50%) e Camazuleno (1-15%), que é um composto azul proveniente da transformação da matricina e que é responsável pela cor azul do óleo essencial; - acções farmacológicas: anti-inflamatória (camazuleno e α-bisabolol), espasmolítica (flavonóides e/ou α-bisabolol), antibacteriana, antifúngica, colerética (óleo essencial), anti-ulcerosa gástrica (α-bisabolol), cicatrizante e anti-eczematosa (extractos). - utilização: - via oral – tratamento sintomático de problemas digestivos (lentidão da digestão, flatulência), estimulante do apetite, espasmos e inflamações gastrointestinais;

10

CHO

- uso externo – amaciador e antipruriginoso em afecções dermatológicas; protector no tratamento de gretas, cieiro, arranhões e picadas de insecto; antálgico nas afecções da cavidade bocal e orofaringe e em caso de irritação ocular; - perfumaria. 2.2.4.2) Camomila Romana - usam-se os capítulos de Anthemis nobilis L. (são as duas camomila, mas são de géneros diferentes, que corresponde a propriedades diferentes, como por exemplo, estão não tem azulenos); - composição química: lactonas sesquiterpénicas, ácidos fenólicos, cumarinas e flavonóides; - o óleo essencial (4-15ml/kg) é constituído por ésteres de ácidos e de álcoois alifáticos e por monoterpenos; não apresenta sesquiterpenos do tipo bisabolano e os azulenos estão em quantidades vestigiais (uma vez que as camomilas são utilizadas no mesmo tipo de situações, pode-se concluir que os azulenos não são responsáveis pela acção). 2.2.5) Fármaco com óleo essencial com predomínio de cineol 2.2.5.1) Eucalipto - usam-se as folhas de Eucalyptus globulus Labill; - o óleo essencial (existe entre 0,5-3,5%) é constituído principalmente por 1,7-cineol ou eucaliptol (70-80%) que é um éter interno; - acção farmacológica: anti-séptico, expectorante, estimulante do epitélio brônquico e mucolítico; -usos: tanto o cineol como o óleo essencial entram em numerosas especialidades devido à sua actividade descongestionante das vias respiratórias. 2.2.6) Fármaco com óleo essencial com predomínio de ascaridol 2.2.6.1) Quenopódio - para extracção do óleo essencial usa-se folhas, plantas floridas e frutificadas, bem como os frutos de Chenopodium ambrosioides L.; - o ascaridol é o constituinte principal do óleo essencial e é usado pelas propriedades anti-helmínticas muito fortes mas abandonado pela sua toxicidade. Actualmente apenas é usado em veterinária como vermífugo; - o ascaridol é um monoterpeno monociclico peróxido interno. 2.2.7) Fármacos com óleo essencial com predomínio de compostos aromáticos 2.2.7.1) Canelas/Óleo essencial de canela - fonte: cascas dos ramos de Cinnamomum cassia (canela da China) ou de C. zeylanicum (canela do Ceilão); - o principal constituinte é o aldeído cinâmico (65-80% ou 90%), que é um composto obtido pela via chiquimato (perde um OH); - usos: aromatizante, carminativo (flatulência), germicida. 2.2.7.2) Cravinho/Óleo essencial de cravinho - usam-se os botões florais de Eugenia caryophyllus; - o principal constituinte é o eugenol (livre ou acetilado) (70 a 85%);

Aldeído cinâmico

11

CH2

OH

OMe

- utilização: - do cravinho: como especiaria, antálgico, desinfectante bucal e digestivo (eupéptico); - do óleo essencial: para isolar o eugenol; - do engenol: na síntese da vanilina, nos pensos de obturação provisória (estomatologia) e em soluções para higiene oral. 2.2.7.3) Anis Verde/Óleo essencial de anis verde - usam-se os frutos de Pimpinella anisum L., com um mínimo de 20 mL/kg de essência; - acções farmacológicas: estomáquico, carminativo, adjuvante nas digestões dolorosas; - a essência de anis verde tem como principal constituinte o anetol (84-93%), apresentando também linalol, estragol, α-terpineol e aldeído anísico (este último, juntamente com o anetol, conferem o cheiro e sabor); - é utilizado como aromatizante, sendo que em doses elevadas pode ser estupefaciente e analgésico. 2.2.7.4) Anis estrelado/Óleo essencial de anis estrelado - usam-se os frutos de Illicium verum que contém, no mínimo, 70 mL/kg de essência e tem composição e utilização semelhante ao anis verde; - por vezes é misturado com uma espécie falsificante, que é tóxica, a I. religiosum (Bandiana do Japão).

Eugenol

12

1

3

O

45

6

78

9

10

11

Núcleo secoiridano

3) Iridóides e Secoiridóides Estes compostos são monoterpenos que sofreram alterações, pelo que são ainda considerados como terpenos, mas já não são óleos essenciais. Apesar destes compostos se encontrarem principalmente em plantas, o seu nome provém da iridomirmecina, um composto isolado das formigas do género Iridomyrmex. Uma vez que apresentam uma distribuição bastante restrita, funcionam como marcadores quimiotaxonómicos. Em termos farmacológicos o interesse por estes compostos é limitado. Um dos exemplos da sua aplicação é a Valeriana - Valdispert® (Valeriana officinalis L.) em especialidades alopáticas. No que às aplicações em fitoterapia, usa-se a oliveira (Olea europaea L.) e a garra do diabo (Harpagophytum procubens). 3.1) Biossíntese dos Iridóides Os iridóides provém da via mevalonato ou desoxixilulose em que, tal como outros monoterpenos, são derivados do pirofosfato de geranilo (o geraniol é um monoterpeno álcool acíclico): Por sua vez podemos dividir estes compostos em dois grupos, iridóides e secoiridóides, dependendo do tipo de núcleo que apresenta, iridano ou secoiridano respectivamente (a numeração não é necessário saber):

O modo mais simples de distinguir os dois tipos de compostos é precisamente

pela forma e número de anéis, nomeadamente pela existência de ligação entre C7 e C8.

3.2) Valeriana

- Definição: órgãos subterrâneos (rizomas, raízes e estolhos) de Valeriana officinalis L. cuidadosamente secos a temperatura inferior a 40 ºC. Contém, no mínimo, 0,5% de óleo essencial;

- Composição química: - óleo essencial (mono e esesquiterpenos); ácidos fenólicos e

flavonóides, açúcares, ácidos gordos, aa, ácidos alifáticos, vestígios de alcalóides.

1

3

O

4 5

6

7

8 9

10

11

Núcleo iridano

13

O

O

O-R1

O-R2

O

O-R3

Baldrinal

O

O-AC

OHC

Entre os sesquiterpenos existem ácidos (valerénico, hidroxivalerénico, acetoxivalerénico), cetonas (valeranona), álcoois (valerianol, etc) e aldeídos (valerenal). (os compostos na imagem seguinte são sesquiterpenos, não são iridóides porque não possuem átomo de O no anel!) - Iridóides (0,5 a 1,2%) – encontra-se o Valtrato (80%), isovaltrato, acevaltrato, diidrovaltrato (genericamente designados de valpotriatos, que são os compostos activos, mas que rapidamente se decompõem e originam o baldrinal - inactivo):

- Utilização: tradicionalmente é utilizada no tratamento sintomático dos estados neurotónicos, nomeadamente em problemas menores do sono (esta acção não se deve certamente ao valpotriatos). 3.3) Garra do Diabo

- Definição: raiz tuberizada, cortada, seca, de Harpagophytum procumbens; - Composição química: fitosteróis, triterpenos, flavonóides, ácidos fenólicos,

fenilpropanóides diversos e iridóides (harpagósido e procúmbido principalmente); - Utilização: tradicionalmento no tratamento sintomático de manifestações articulares dolorosas. 3.4) Oliveira - Definição: folhas de Olea europaea L.; - Composição química: secoiridóides (oleuropeósido e derivados, oleósido, ligustrósido, oleurósido, etc.), triterpenos e flavonóides;

COOH

Ácido valerénico

Valeranona

R 1 = Ac; R2 = R3 = isovalérico Valtrato R1 = R3 = isovalérico; R 2 = Ac Isovaltrato R1 = Ac, R2 = 3-Ac-isovalérico; R3 = isovalérico Acevaltrato

O

O-glucoseOH

OH

OProcúmbido

O

O-glucose

OR

OH

OH

R = H : Harpágido R = cinamoilo: Harpagósido

O

OO

OH

OHH

O-glucose

COOCH3

Oleuropeósido

Ácido fenólico (com 2 hidroxilos) – via chiquimato

Secoiridóide – via mevalonato ou desoxixilulose

O

HOOC

O-glucose

COOH

Oleósido

14

- Utilização: febrífuga, hipoglicemiante, hipotensora, diurética; tradicionalmente utilizada para facilitar as funções digestiva e de eliminação renal.

15

4) Fármacos Resinosos Os fármacos resinosos são misturas complexas, obtidos a partir de incisões feitas em plantas vivas, as quais interceptam as bolsas ou canais secretores que contêm esses fármacos. São usados principalmente como adesivo, devido ao pouco interesse farmacológico que representam actualmente, existindo apenas algumas óleo-resinas (> %líquido) e gomo-resinas (> %sólido) usadas como: - desinfectantes pulmonares; - modificadores das secreções brônquicas; - exceptorantes; - antissépticos das vias urinárias. Alguns exemplos de óleo-gomas-resinas são a assafétida, o gálbano, goma amoníaca, incenso, mirra e resina de guaiaco. 4.1) Características das Óleo-resinas - líquidos espessos de composição química complexa (óleo essencial + resina); - localizadas em bolsa ou canais; - obtidas por incisões (podem ser um modo de defesa das plantas); - existem pré-formadas ou não. 4.2) Terebintina do Pinheiro - Óleo-resina obtida por incisões no tronco de várias espécies de Pinus. 4.2.1) Processamento da Terebintina

Terebintina (Gema)

Destilação em corrente de vapor

Essência de terebintina

Colofónia (pez louro)

- ácido dextropimárico; - ácido levopimárico.

- monoterpenos voláteis (óleo essencial

recolhido em balão florentino).

- ácido dextropimárico; - ácido abiético, que resulta da isomerização do ácido levopimárico, devido ao aquecimento.

Utilizado em farmácia como adesivo e na indústria na produção de tintas vernizes e sabões. A pesquisa do ácido abiético é realizada no controlo de qualidade da colofónia. Ambos os ácidos são ácidos diterpénicos com 20C.

HOOC

Ácido dextropimárico

HOOC

Ácido abiético

Apesar de ser um ácido carboxílico, é uma molécula apolar, porque tem uma grande cadeia carbonada, pelo que é solúvel em éter de petróleo. Depois, se adicionar-mos acetato de cobre, forma-se o abietato de cobre (2 ác.acético para 1 Cu2+), responsável pela cor verde do éter de petróleo, porque apesar de ser um sal, a grande cadeia carbonada torna a molécula apolar e por isso solúvel no éter de petróleo.

16

O

OH

OMe

O

4.3) Bálsamos - São óleo-resinas ricas em ácido cinâmico e/ou benzóico e respectivos

ésteres, sendo bastante distintas das óleo-resinas vistas anteriormente; - Obtidas por exsudação, após incisões nos troncos das respectivas espécies produtoras (Styrax spp; Myroxylon spp). 4.3.1) Composição dos Bálsamos - Ácidos benzóicos e/ou cinâmico livres e esterificados principalmente com álcool benzílico e coniferílico, vanilina, uma fracção resinosa, etc. As imagens que se seguem são exemplos destes ésteres: 4.3.2) Utilização - Aromatizantes e anti-sépticos, em farmácia e em cosmética.

Benzoato de coniferilo

Ácido Benzóico Álcool

Coniferílico

O

O

Cinamato de benzilo

Álcool Benzílico Ácido Cinâmico

17

5) Saponósidos Os saponósidos são compostos com 30C e há de origem triterpénica e esteroídica. São tensioactivos naturais presentes em diversas plantas, actuando como agentes de defesa contra bactérias e fungos, uma vez que têm a capacidade de provocar lise celular, por destruição das membranas celulares. A presença de saponósidos na dieta alimentar (ervilhas, soja, etc.) está associada à diminuição do colesterol e a propriedades anticarcinogénicas. A diminuição do colesterol foi constatada através de estudos (etnofarmacologia) em tribos africanas que apresentavam baixos níveis de colesterol, embora praticassem dietas ricas em produtos animais, colesterol e gorduras saturadas, uma vez que complementavam a dieta com vegetais ricos nestes compostos. Diversos fármacos com estes compostos são usados na obtenção de formas galénicas, em fitoterapia e em cosmética, sendo que alguns são ainda importantes matérias-primas para a semi-síntese de moléculas esteroidícas usadas como contraceptivos ou na terapêutica. 5.1) Características dos Saponósidos

- Propriedades afrogénicas (produção de espuma) – são solúveis em água, originando soluções com propriedades tensioactivas (ajudam a “molhar”);

- Propriedades ictiotóxicas – são tóxicos para animais de sangue frio; - Propriedades hemolíticas – na corrente sanguínea, muitos deles são capazes

de provocar hemólise.

5.2) Estrutura Química Os saponósidos são heterósidos em que a genina pode ter: - natureza esteroídica (27C, esqueleto espirostano ou furastano); - triterpénica (30C, esqueleto oleanano, ursano, lupano, etc).

Uma vez que são compostos muito semelhantes, é preciso ter em atenção a existência ou não dos 3C que existem a mais nos compostos triterpénicos, que se encontram nas posições C4 e C14:

Da biossíntese das geninas a partir do esqualeno (30C, formado por adições sucessivas de 5C), é importante saber que nas posições 2 e 3 se forma um epóxido (2,3-epóxi-esqualeno) que inicia a ciclização da molécula: 5.2.1) Geninas Esteroídicas - Apresentam 27 C; - São derivados do ciclopentanoperidrofenantreno (Espirostanos e Furostanos);

18

Ose

- Furastano não existe no estado livre, apresentando-se sempre no estado heterosídico, caso contrário ciclizar-se-ia e formaria o espirostano.

- Algumas destas moléculas são de grande interesse para a síntese de, por exemplo, progesterona, como é o caso da digitogenina. 5.2.2) Geninas Triterpénicas - São as mais frequentes; - Apresentam 30 C (+3 que geninas esteroídicas); - Podem ser tetracíclicos – damaranos – ou pentacíclicos, sendo os mais frequentes e mais importantes os oleananos (derivados da β-amirina) e ursanos (derivados da α-amirina). As imagens seguintes mostram os principais núcleos triterpénicos de geninas, onde podemos ver que entre ursanos e oleananos (ambas geninas pentacíclicas), a principal diferença reside no número de metilos em C20, que nos oleananos existem 2, enquanto que nos ursanos existe apenas 1: 5.2.3) Componente Glicídica - Podem conter uma cadeia glicídica (saponósido monodesmósido) ou duas cadeias glicídicas (saponósido bidesmósido); - Na existência de apenas uma cadeia glicídica, esta está normalmente ligada a C3 por uma ligação éter (comum nas geninas triterpénicas e esteroídicas);

Genina tetracíclica

Geninas pentacíclicas

ursano oleanano

19

- Na presença de uma segunda cadeia glicídica, esta pode estar ligada À genina por uma ligação éster com o carboxilo no C28 (geninas triterpénicas) ou por uma ligação éter no hidroxilo no C26 (genina esteroídica de esqueleto furostano). - As cadeias glicídicas podem ter estrutura ramificada e acilada. A imagem representa um bidesmósido com duas ligações éter, o que acontece sempre nas geninas esteroídicas. A genina deste heterósido é a sarpogenina, uma genina esteroídica de esqueleto espirostano: A imagem seguinte representa um monodesmosido de uma genina triterpénica (atenção ao nº de C), com núcleo oleanano (atenção aos grupos metilo), que como o nome indica, apenas apresenta uma cadeia de açucares: As geninas triterpénicas podem apresentar cadeias glicosídicas ligadas por ligação éster em C28 (também podem ter 2 ligações éter, como as geninas esteroídicas, mas apenas estas podem ter uma das ligações éster no C28). A imagem seguinte, por exemplo, pode ser caracterizada como uma genina triterpénica (nº de C), com núcleo oleanano (nº de metilos), bidesmósido (nº de cadeias de açucares), com uma cadeia glicosídica ligada em C3 por ligação éter e outra em C28 com ligação éster, apresentando ainda uma acilação, com a adição de um fenilpropanóide – ácido fenólico – obtido pela via chiquimato:

Lig. éter

Lig. éter

Lig. éter

Lig. éster

20

5.3) Extracção, Identificação e Doseamento - A extracção utiliza processos com base na solubilidade dos compostos em

água (uma vez que muitos apresentam vários açúcares) e em misturas hidroalcoólicas;

- O isolamento dos compostos pode ser feita por cromatografia em coluna aberta ou por cromatografia líquida de alta pressão;

- A caracterização é feita com base nos índices hemolítico (propriedades hemolíticas), de peixe (propriedades ictiotóxicas) e de espuma (propriedades afrogénicas);

- O doseamento pode ser espectrofotométrico ou pró cromatografia líquida de alta pressão (HPLC). 5.4) Acções Biológicas e Farmacológicas

- Devido à interacção com as membranas, podem actuar como hemolíticos, fungicidas, etc.; - Em animais homeotérmicos, apresentam reduzida toxicidade por via oral e aumentada parenteralmente; - Em animais de sangue frio são ictiotóxicos e moluscicidas; - Actividades anticarcinogénica, hipocolesterolemiante e imunoestimulatória comprovadas; - Há fármacos com saponósidos que são usados como anti-inflamatórios, antitússicos, expectorantes, analgésicos, venoprotectores, emulsionantes, adjuvantes em vacinas (porque permitem aumentar a permeabilidade da pele) e redutores de odor fecal de animais. 5.5) REA

- A actividade dos saponósidos depende da estrutura da genina e não dos açúcares presentes, que apenas influenciam no aumento ou diminuição da actividade, devido à sua contribuição na farmacocinética;

- Os monodesmósidos apresentam maior actividade hemolítica, bacteriostática, fungicida e moluscicida;

- Os bidesmósidos apresentam maior actividade afrogénica; - Os saponósidos hemolíticos de genina esteroídica provocam maior hemólise

do que os de genina triterpénica. 5.6) Principais Fármacos com Saponósidos 5.6.1) Fármacos com propriedades anti-inflamatórias

Geralmente são fármacos que actuam a nível das enzimas que intervêm na cascata do ácido araquidónico desencadeada no processo inflamatório. 5.6.1.1) Alcaçuz - Definição: raízes e rizomas de Glycyrrhiza glabra; - Composição: amido, glucose e sacarose (doce – usado como edulcorante), cumarinas flavonóides, triterpenos e esteróides e principal saponósido: glicirrizina ou ácido glicirrísico, sendo que a sapogenina correspondente se denomina de ácido glicerrético. - Propriedades farmacológicas: são várias (antitússico, antiulceroso, anti-inflamatório,antibacteriano, hepatoprotector, imunoestimulante e cicatrizante). Triterpeno pentacíclico de

núcleo oleanano

21

- Utilização: o ácido glicirrético (ou enoxolona) é a genina e é responsável pela acção anti-inflamatória, usado de acção tópica em eczemas, picadas de insecto, dermites seborreicas da cara, eritemas solares, etc.; o extracto da raiz pode ser usado como edulcorante, aromatizante, tratamento sintomático de epigastrialgias associadas a úlceras, antiespasmódico, tratamento sintomático da tosse e antálgico em afecções da cavidade bucal e/ou orofaringe. 5.6.1.2) Castanheiro-da-Índia - Definição: sementes de AEsculus hippocastanum; - Composição: Escina ou aescina – designação dos saponósidos totais das sementes do castanheiro-da-índia; - Utilização: a escina ou aescina é usado como anti-edematoso (na insuficiência venolinfática), anti-inflamatório e anestésico local indicado no tratamento de úlceras da mucosa bucal. 5.6.2) Fármacos usados em flebologia e proctologia 5.6.2.1) Gilbardeira - Definição: rizomas e raízes de Ruscus aculeatus; - Composição: saponósidos de genina esteroídica. 5.6.2.2) Ficária - Definição: raiz tuberizada de Ranunculus ficaria; - Composição: saponósidos de genina triterpénica, tipo oleano. 5.6.3) Fármacos usados no tratamento sintomático da tosse 5.6.3.1) Sénega - Definição: órgãos subterrâneos de Polygala senega. 5.6.3.2) Hera - Definição: lenho de Hedera helix; - Composição: saponósidos de genina triterpénica de esqueleto oleanano; - Utilização: produtos cosméticos de anticelulite e como antitússicos (via oral). 5.6.3.3) Primaveras - Definição: flores e raízes de Primula veris; - Composição: saponósidos de genina triterpénica de esqueleto oleanano; 5.6.4) Fármacos usados na dermatologia 5.6.4.1) Calêndula - Definição: flores de Calendula officinalis;

Bidesmosido

Lig. éter

Lig. éster

C28

C3

Genina Triterpénica Pentacíclica

22

OH

Gluc-Gluc-O

O-Gluc-Gluc

- Composição: saponósidos de genina triterpénica de esqueleto oleanano e lupano; - Utilização: antipruriginoso, eritema solar, pequenas queimaduras e propriedades cicatrizantes e anti-inflamatórias locais. 5.6.5) Fármacos usados como emulsionantes (pouco importante) 5.6.5.1) Saponária - Definição: caules folhosos, raízes e rizomas de Saponaria officinalis. 5.6.5.2) Gipsófilas - Definição: órgãos subeterraneos de Gypsophyla spp. 5.6.5.3) Casca do Panamá - Definição: cascas dos troncos de Quilaia saponaria. 5.6.6) Fármacos adaptogénicos 5.6.6.1) Ginseng - Definição: raiz de Panax ginseng; - Composição: saponósidos de genina triterpénica tetracíclica da série de damarano, por exemplo, o Ginsenósido Rb1 (é preciso ter atenção que o composto parece esteroídico, mas não é: pela contagem dos carbonos é triterpénico, mas é um dos exemplos em que existem duas ligações éter, e não uma éter e uma éster): - Utilização: o ginseng é considerado pelos orientais como “a cura para todos os males”, funcionando como afrodisíaco (nunca comprovado), como capaz de prolongar a vida (não comprovado), tónico ou reconstituinte (comprovado), sendo considerado um adaptogénio. 5.7) Sapogeninas como matéria-prima para a semi-síntese de esteróides com interesse farmacêutico

As primeiras hormonas a serem usadas na terapêutica eram extraídas de órgãos de animais (ovários e testículos) ou de urina. Contudo, para obter um baixo teor desses compostos eram necessárias várias manipulações e o uso de muitos animais.

Assim, foi necessário procurar compostos capazes de substituir estes com diferente origem, neste caso, origem vegetal. Assim, em 1939, a Diosgenina (na Dioscorea mexicana Gill) tornou-se num importante percursor de diversos esteróides.

Uma vez que a síntese total destes compostos é longa e dispendiosa, a semi-síntese é um processo preferível, utilizando algumas sapogeninas esteróidicas como substâncias naturais que servem de precursores da maior parte dos esteróides produzidos na indústria farmacêutica e que são usados como contraceptivos ou em terapêutica (anti-inflamatórios, estrogénicos, androgénicos e prostagénicos, etc.).

Ginsenósido Rb1

23

As imagens que se seguem representam algumas das moléculas mais interessantes como precursores de esteróides: 5.7.1) Fontes de Diosgenina - Inhames - Também designadas de Dioscoreas (rizomas bulbosos de Dioscorea spp., Dioscoreaceae).

É muito importante conhecer o processo de extracção da Diosgenina. Uma vez que na natureza a forma mais comum são os heterósidos, mas como o que se pretende obter é a genina, em meio ácido (ex: HCl 2N e aquecimento) conseguimos obter a Diosgenina, mesmo a partir de heterósidos distintos, como a gracilina ou a dioscina (desde que a genina seja igual!) (nota: é preciso saber os açucares existentes nestes dois heterósidos). Após a reacção em meio ácido, procede-se a uma filtração, em que a fracção insolúvel é neutralizada, lavada, e posteriormente a Diosgenina é extraída com um solvente apolar (éter de petróleo ou tolueno). Seguidamente procede-se à evaporação do solvente e obtemos assim a molécula para semi-síntese. Esquematicamente: 5.7.2) Fontes de Hecogenina - Agaves - Folhas de Agave sisalana, A. fourcroydes, Amaryllidaceae. Após a separação do sumo das folhas do sisal, o sumo é submetido a uma fermentação prolongada com a consequente hidrólise dos saponósidos e obtenção da Hecogenina.

E F

E F

- Filtração - Fracção insolúvel é neutralizada - Lavada - Diosgenina extraída com um solvente apolar: éter de petróleo ou tolueno Existe nos rizomas

tuberosos

Meio Ácido

Meio Ácido

24

5.7.3) Conversão das Sapogeninas em esteróides de interesse farmacêutico Não é a diosgenina que pretendemos, porque esta tem os anéis E e F a mais que precisam de ser eliminados para obtermos o núcleo esteróidico com interesse laboratorial. Assim, são necessárias uma série de reacções para obter o acetato de dehidropregnolona, este sim precursor de todos os esteróides usados actualmente.

O esquema seguinte representa uma série de conversões que podem ocorrer. Do esquema o mais importante a reter é que do acetato de dehidropregnolona podem ser obtidas a progesterona e a hidrocortisona. Além disso, os fitoesteróis são compostos que existem naturalmente em algumas plantas e que são mais simples, que não requerem alterações como as descritas anteriormente, já que não apresentam os anéis E e F.

25

6) Heterósidos Cardiotónicos Os cardiotónicos de origem vegetal, são uma importante classe de compostos que, apesar de apresentarem uma janela terapêutica estreita (dose terapêutica próxima da dose tóxica), constituem importantes fármacos usados no tratamento da insuficiência cardíaca congestiva (menor débito cardíaco) e em algumas perturbações do ritmo cardíaco. Existem duas classes destes compostos: os Bufadienólidos e os Cardenólidos, sendo que estes se encontram com maior frequência, embora a distribuição na natureza dos cardiotónicos seja bastante restrita. 6.1) Estrutura Química da Genina: Cardenólidos e Bufadienólidos - Núcleo ciclopentanoperidrofenantrénico (esteróide); - Encadeamento dos anéis A, B, C e D é normalemente do tipo cis-trans-cis; - Presença de dois hidroxilos nas posições 3 e 14, por ligação β (em α é inactivo, pelo que especula-se se não será mais importante a própria ligação ser β do que o substituinte ser ou não um hidroxilo); - Anel lactónico α-β insaturado em posição 17, com orientação β.

As duas classes são distinguidas pelo tamanho e insaturação desta lactona na posição 17:

- Cardenólidos (C23): lactona pentacíclica monoinsaturada; - Bufadienólidos (C24): lactona hexacíclica di-insaturada.

Seguem-se imagens de vários exemplos de cardenólidos, sendo que os mais importantes a saber estão assinalados (nota: a última imagem é uma molécula muito distinta das restantes, com o núcleo base sendo a porção mais à direita da molécula e que em C3 possui uma ligação éter, não estando ligada a cadeia glicosídica).

26

6.2) Estrutura Química da parte glicídica - A genina liga-se à cadeia glicídica pelo hidroxilo em C3, com evidência para as desoxioses características desta classe de compostos (a maior parte são 2,6-desoxioses) (nota: a L-Ramnose é apenas 6-desoxiose): As imagens que se seguem são exemplos de cardenólidos e bufadienólidos (digoxina – cardenólido; cilareno A – bufadienólido):

Digitoxose Digoxina

Digoxigenina

27

Sobre as imagens anteriores, é necessário não só saber reconhecer as estruturas, mas também saber ligar as moléculas pela ligação C1-C4. É preciso ainda saber que um heterósido primário é um heterósido completo, como por exemplo o Cilareno A, com a glucose no terminal da cadeia glicídica. Por seu lado, a Proscilaridina A é um heterósido secundário. Em termos laboratoriais, a pesquisa destes compostos pode ser feita através de reacções com os açúcares, nomeadamente as 1,6-desoxioses. Neste caso, a Digoxina daria um resultado positivo, enquanto o Cilareno A daria um resultado negatico, uma vez que a glucose não é 1,6-desoxiose. 6.3) REA - A actividade cardiotónica dos compostos está associada apenas à genina, sendo que os açúcares, tal como foi visto anteriormente, apenas desempenham um papel importante na farmacocinética. - Os compostos apresentam algumas características estruturais essenciais à actividade cardiotónica: - Lactona em C17: encadeamento O=C-C=C (assinalada na imagem) e a substituição em configuração β; - Configuração dos anéis: encadeamento cis (anéis A e B), trans (B e C) e cis (C e D); - No caso dos substituintes: há a possibilidade de a configuração β de C3 e C14 ser mais importante do que a existência de hidroxilos ligados a esses carbonos.

Cilarenina

Ramnose Glucose

28

6.4) Extracção de Heterósidos Cardiotónicos (purificação e concentração)

6.5) Acção Farmacológica Como já foi referido, os cardiotónicos actuam na insuficiência cardíaca. A insuficiência cardíaca é um estado em que o coração não é capaz de manter o débito suficiente para satisfazer as necessidades metabólicas dos tecidos. A insuficiência cardíaca congestiva é a que apresenta um débito baixo. Assim, os cardiotónicos actuam de 3 formas, que levam a que o coração bata com mais intensidade, mas menos vezes: - acção inotropa positiva – aumento da força de contracção do miocárdio; - acção cronotropa negativa – diminuição da frequência cardíaca; - acção dromotropa negativa – diminuição da velocidade da condução na junção aurículo-ventricular. 6.6) Fontes Vegetais para a Extracção de Cardiotónicos As principais fontes são as folhas de dedaleira, de onde se extrai a digitoxina e a digoxina, as sementes do estrofano de onde é isolada a ubaína e o K-estronfanósido e das escamas médias dos bolbos da cila, de onde é retirada a procilaridina A. 6.6.1) Digitalis purpurea L É das folhas desta espécie que é extraída a digitoxina, constituída pela genina (digitoxigenina) e 3 açúcares (digitoxose), sendo este um heterósido secundário. É necessário saber todas as geninas que podem ser extraídas desta espécie, bem como saber efectuar as ligações entre os açúcares. É importante ainda relembrar que os heterósidos secundários existem naturalmente na planta e não são o resultado da remoção da glucose terminal por um qualquer processo laboratorial.

Planta + etanol 50% + sol de acetato de Pb

Aquecer à ebulição Arrefecer e filtrar

Marco (rejeitar) Filtrado

Ampola de decantação + clorofórmio

Fase aquosa (rejeitar)

Fase clorofórmica (evaporar à secura)

Reacções de identificação

Doseamento

Reacções de identificação Reacções dos 2,6-didesoxiaçúcares

do xantidrol de keller-Killiani

Reacções dos cardenólidos (γ-lactona-α, β-insaturada) de Kedde (ácido dinitrobenzóico) de Baljet (ácido pícrico)

29

6.6.2) Digitalis lanata L É das folhas desta espécie que é extraída a digoxina, o medicamento mais utilizado na insuficiência cardíaca congestiva. Aqui a genina principal é a digoxigenina, que em comparação com a digitoxigenina apenas difere no grupo OH assinalado. O único açúcar diferente dos anteriores é a acetildigitoxose (aD). A imagem que se segue representao não só o lanatósido C, como também todo o processo efectuado para obter a digoxina, que não possui nem a acetilação, nem a glucose terminal:

Heterósido primário Heterósido secundário Purpureaglicosídeo A: Digitoxigenina -D-D-D-G Digitoxina: Digitoxigenina -D-D-D Purpureaglicosídeo B: Gitoxigenina -D-D-D-G Gitoxina: Gitoxigenina -D-D-D Glucogitaloxina: Gitaloxigenina -D-D-D-G Gitaloxina: Gitaloxigenina -D-D-D

D: digitoxose; G: glucose; aD; acetildigitoxose

D D

aD

G

30

6.6.3) Strophanthus kombe É das sementes desta espécie que é obtido o K-estronfantósido, constituído pela K-estrafantidina-Ci(cimarose)-G-G.

6.6.4) Strophanthus gratus É das sementes desta espécie que é obtida a Ubaína, constituída pela Ubaigenina e por uma ramnose. Como a ramnose é uma 6-desoxiose, dá reacção negativa na pesquisa de 2,6-desoxiaçúcares.

6.6.5) Urginea scilla É das escamas medianas dos bolbos desta espécie (Cila) que se podem obter bufadienólidos (4%).

Termina aqui o estudo dos compostos terpénicos (e dos produtos da via

mevalonato e desoxixilulose).

Composição Lanatósido A: Digitoxigenina - D-D-aD-G Lanatósido B: Gitoxigenina - D-D-aD-G Lanatósido C: Digoxigenina - D-D-aD-G Acetildigoxina – Digoxigenina -D-D-aD Digoxina: Digoxigenina - D-D-D

31

7) Incorporação de Azoto nas Vias Biossintéticas dos Vegetais Os aa são metabolitos indispensáveis para a formação de proteínas e enzimas, sendo também os precursores de um considerável número de metabolitos secundários, tais como: - Glucosinolatos; - Heterósidos cianogénicos; - Alcalóides; - Xantinas; que após desaminação, dão origem aos derivados fenilpropânicos (Gnosia I). Embora todos os organismos sejam capazes de sintetizar proteínas a partir de aa, nem todos conseguem produzir os aa indispensáveis para essa síntese, pelo que esses têm de ser ingeridos na dieta (no Homem, estes aa são a treonina, leucina, metionina, valina, fenilalanina, isoleucina, triptofano e lisina). Apenas as plantas e alguns microrganismos sintetizam aa a partir de azoto inorgânico, isto é, azoto na forma molecular ou sob a forma de nitratos. 7.1) Fixação do Azoto É definida como a conversão de nitratos e azoto molecular em amoníaco. As plantas e fungos reduzem os nitratos a nitritos e posteriormente a amoníaco, enquanto que as bactérias fixadoras de azoto de vida livre (Azotobacter) e os simbiontes de algumas plantas leguminosas (Rhizobium) assimilam o azoto atmosférico que é depois reduzido a amoníaco. É com este produto final, o amoníaco que a planta “trabalha”. 7.2) Incorporação do Amoníaco pelo α–Cetoglutarato e Obtenção de aa por Reacções de Transaminação O amoníaco obtido pelo processo descrito anteriormente é incorporado pelo α-cetoglutarato (1ª molécula a aceitar amoníaco nas plantas). Este α-cetoglutarato é um composto intermediário do ciclo do ácido cítrico e desta incorporação surge o glutamato, que por adição de uma segudna molécula de amoníaco passa a glutamina, como se pode ver pelas reacções seguintes (é preciso saber escrever as reacções). É o glutamato e a glutamina que servem como agentes precursores para a síntese dos restantes aa: Os aa são obtidos a partir destes dois precursores por reacções de transaminação com outros α-cetoácidos (recebem grupo amina). Destas reacções forma-se novos α-cetoglutarato prontos a incorporar novamente amoníaco:

α-cetoglutarato Glutamato Glutamato Glutamina

32

8) Glucosinolatos Os Glucosinolatos são tioglucósidos (possuem enxofre e azoto) característicos das Brassicaceae e de outras famílias da ordem Capparales. Como componentes da alimentação humana e do gado, as actividades biológicas dos produtos de hidrólise apresentam um considerável interesse toxicológico e farmacológico. Em ensaios com animais, e dependendo do tipo de produto de hidrólise, estabeleceram-se relações entre o consumo destes compostos e perturbações funcionais da tiróides, nomeadamente bócio (tiocianatos) e a diminuição do risco de desenvolvimento de carcinoma (isotiocianatos). 8.1) Estrutura Química e Biossíntese Na biossíntese destes compostos verifica-se a N-hidroxilação do aa, com psoterior descarboxilação e obtenção da aldoxima, a qual incorpora um átomo de enxofre e é depois glucosilada e sulfatada (das reacções que se seguem, em termos de exame, pode ser dada uma estrutura, nomeadamente da sinigrina, e temos de saber escrever a sua hidrólise ou síntese):

Na estrutura química dos glucosinolatos existe uma parte comum a todos os compostos – a ligação tioglucosídica ao carbono com a oxima sulfatada – e a genina, que varia de acordo com o aa precursor de cada glucosinolato. 8.2) Hidrólise de Glucosinolatos O processo de hidrólise, para o exame, é importante saber o da sinigrina. Ocorre na planta normalmente, mas uma vez que a enzima mirosinase se encontra em células distintas da do seu substrato, a trituração promove esta hidrólise em laboratório. Desta hidrólise podem resultar diferentes compostos, por rearranjos: isotiocianato é anticancerígeno, o tiocianato promove o bócio.

hidroxilação descarboxilação ionização

glicosilação

sulfatação

33

CNOSO3

S

CH2

CH

CH2

C6H11O5

CNOSO3

S

CH2

CH

CH2

NCH2

CH

CH2 CS

-K +

Sinigrina

Mirosinase+ Glucose(Glucosidase)

+ KHSO4

-

Mirosinase(Sulfatase)

Alilsenevol

-K +

8.3) Interacção Planta-Herbívoro/Insecto Os produtos de hidrólise dos glucosinolatos são usados no sistema de defesa das plantas contra insectos, fungos e herbívoros. Existe assim a possibilidade do uso de plantas com estes compostos como alternativa biológica aos insecticidas usuais. 8.4) Toxicidade dos Produtos de Hidrólise dos Glucosinolatos O consumo de vegetais das Brassicaceae não coloca o Homem em risco, uma vez que são necessárias doses extremamente elevadas de compostos para apresentarem efeitos adversos (por ex: suplementos alimentares concentrados). Dos produtos de hidrólise, os tiocianatos são inibidores da fixação do iodo pela tiróide, provocando a sua hipofunção que se caracteriza pelo aparecimento de bócio. 8.5) Exemplos de Plantas com Glucosinolatos 8.5.1) Brassica alba Sementes de Mostarda Branca, contêm a Sinalbina (que é preciso saber reconhecer, mas não é para saber a sua hidrólise nem a sua via biossintética): 8.5.1) Brassica nigra Sementes de Mostarda Negra, contêm a Sinigrina (cuja hidrólise é preciso saber tanto para o exame laboratorial, como para o teórico): A Sinigrina, por acção do complexo enzimático Mirosinase (existente em células diferentes, pelo que requer a trituração para por os dois compostos em contacto e favorecer assim a reacção) forma o Alilsenevol, que é anticarcinogénico: (Isotiocianato de alilo)

34

8.6) Actividade Anticarcinogénica Existe uma associação entre o elevado consumo de legumes de Brassica spp., e a diminuição do risco de carcinoma, sendo esta relação mais evidente para os carcinomas do estômago, cólon e recto, estando comprovada esta actividade anticarcinogénica dos isotiocianatos em ensaios in vivo e in vitro.

35

9) Heterósidos Cianogénicos Os Heterósidos Cianogénicos são compostos derivados de aminoácidos (tal como nos glucosinolatos, e também aparece uma óxima na via biossintética) altamente distribuídos (em mais de 2500 espécies) com actividade alelopática (defesa das plantas na interacção planta-insecto). Não são tóxicos de forma directa, uma vez que os heterósidos e as enzimas que os hidrolizam estão fisicamente separados nos tecidos das plantas e a sua acção só se manifesta após hidrólise enzimática, com a produção de ácido cianídrico, o qual inibe a citocromo oxidade, impedindo a respiração celular. Para o Homem a sua toxicidade é pouco relevante, uma vez que aparecem em plantas pouco atractivas do ponto de vista alimentar, além de que não temos β-glucosidases, o que torna difícil a sua digestão. Isto justifica o facto de nos animais, sobretudo ruminantes, acontece o oposto, pelo que estes compostos têm sido alvo do interesse da toxicologia aguda a nível veterinário. 9.1) Síntese dos Heterósidos Cianogénicos Estes compostos são heterósidos de 2-hidroxinitrilos, em que o açúcar é habitualmente a glucose (com algumas excepções como o amigdalósido que possui genciobiose). Da síntese destes compostos, o importante é conseguir olhar para um heterósido e conseguir chegar ao aa de origem. O esquema seguinte explica os passos de síntese destes compostos (seta azul). Tal como se pode ver no esquema, verifica-se N-hidroxilação do aa, com posterior descarboxilação e desidratação com obtenção da aldoxima, a qual é convertida em hidroxinitrilo, sendo este depois glucosilado no hidroxilo α. 9.2) Cianogénese/Hidrólise dos Heterósidos Cianogénicos Estes compostos e os Glucosinolatos apresentam vários pontos em comum. Para não serem confundidos basta pensar que os glucosinolatos nunca têm cianeto e os heterosídos cianogénicos nunca têm enxofre. Como já foi referido, a cianogénese é uma forma de defesa das plantas contra insectos e herbívoros, e só ocorre quando a primeira sofre agressão.

Comum com os Glucosinolatos, mas aqui a óxima é um aldeído e nos glucosinolatos é uma cetona

36

Como podemos ver no esquema (seta vermelha) a cianogénese processa-se essencialmente em 2 fases: Primeiro, a β-glucosidase (da planta ou dos animais ruminantes) hidrolisa o heterósido cianogénico, obtendo cianidrina (α-hidroxinitrilo) e o açúcar. Seguidamente, a cianidrina, por acção da hidroxinitrilo liase, decompõe-se em ácido cianídrico e um composto carbonílico (que muitas vezes é o aldeído benzóico que se caracteriza pelo cheiro a amêndoas amargas). Seguem-se alguns exemplos de heterósidos cianogénicos existentes em plantas edíveis, dos quais temos de saber a cianogénese de todos, uma vez que é um processo linear, enquanto que a síntese, basta saber a da amigdalina:

Genciobiose

37

9.3) Distribuição na Natureza - Amigdalósido nas sementes da Amendoeira Amarga (Prunus amygdalus ou Amygdalus communis); - Sambunigrósido nas folhas do Sabugueiro (Sambucus nigra); - Prunasósido nas folhas do Loureiro-cerejeira (Prunus laurocerasus); - Linamarina na raiz de Mandioca (Manihot esculenta); - Linamarina nas sementes de Linho e Aveia; - Durrina nas sementes de Arroz e Trigo. 9.4) Toxicidade e Tratamento de Intoxicações O HCN inibe a citocromo oxidase impedindo a respiração celular e como já foi referido, a toxicidade é muito diferente para o homem e para ruminantes, devido a actividade da β-glucosidase. As intoxicações no Homem devem-se sobretudo a tentativas de suicídio ou homicídio e requerem: - lavagem gástrica; - oxigenoterapia; - administração de nitrito de sódio + tiossulfato de sódio por via endovenosa, para a quebra da ligação entre o cianeto e a citocromo oxidase. O nitrito conduz à formação de cianohemoglobina, que permite retirar o cianeto das células e levá-lo para o sangue. De seguida, o tiossulfato transforma o cianeto em tiocianato, que é excretado por via renal.

38

10) Alcalóides 10.1) Generalidades Os Alcalóides são um dos grupos mais importantes de compostos naturais com interesse terapêutico, dada a sua diversidade estrutural e variedade de actividades biológicas. Para melhor sistematizar o seu estudo, este será executado de acordo com a via biossintética (poderia ser pelas propriedades farmacológicas ou distribuição botânica). Uma vez que a síntese total destes compostos tem uma rentabilidade baixa, as plantas que contém os alcalóides são utilizadas como matéria-prima para extracção industrial destes compostos (morfina do ópio, escopolamina da duboisia “Duboisia spp.” e quinina da quina “Chinchona spp.”). Após a extracção dos alcalóides, estes podem ser transformados por reacções químicas noutros compostos de interesse (ex: quinina transformada em quinidina, que embora também exista na planta, por métodos laboratoriais é muito mais facilmente obtida).

10.1.1) Definição São compostos orgânicos de origem natural (geralmente vegetal), azotados, geralmente derivados de um aa, podendo ser mais ou menos básicos, de distribuição restrita _(são marcadores quimiotaxonómicos), com propriedades farmacológicas importantes em doses baixas e que dão positivo a reacções comuns de precipitação (com metais pesados). Os alcalóides podem ser distinguidos entre:

- Alcalóides verdadeiros – átomo de azoto incluído num sistema heterocíclico e são sintetizadas a partir de um aa (Morfina);

- Pseudo-alcalóides – não resultam de aa, mas sim da via mevalonato, desoxixilulose ou acetato;

- Proto-alcalóides – são aminas simples, em que o azoto não está incluído num heterociclo, e são sintetizadas também a partir de um aa (Mescalina).

10.1.2) Função dos Alcalóides nas Plantas São sobretudo substâncias de reserva ou transporte de azoto, podendo

funcionar como reguladores de crescimento e na defesa contra a agressão de herbívoros.

10.1.3) Propriedades Físico-Químicas - Peso molecular varia entre 100 e 900;

- Alguns encontram-se no estado líquido à temperatura ambiente, sendo a maioria sólidos incolores; - Quase todos possuem poder rotatório específico; - Baixa solubilidade em água e elevada solubilidade em solventes orgânicos apolares (nas plantas geralmente estão na forma de sais); - Podem formar sais com ácidos minerais ou orgânicos, os quais são hidrossolúveis e insolúveis em solventes orgânicos apolares;

Monoterpeno

Morfina Núcleo Esteróide Via Acetato

39

- Formam complexos com bismuto, tungsténio, mercúrio e iodo que precipitam; - O carácter básico depende da disponibilidade do par de electrões livres do azoto. Quanto maior a disponibilidade, maior a basicidade:

O núcleo pirrolínico e o núcleo indólico (vermelho) não são básicos, uma vez que os electrões são atraídos pelos sistemas aromáticos. Os núcleos quinoleico, isoquinoleico e piridínico (verde) são bases fortes, porque os electrões estão disponíveis.

10.1.4) Métodos de Extracção e Purificaçao Baseiam-se no carácter básico dos alcalóides, bem como no facto de existirem nas plantas sob a forma de sais:

Base muito forte

Praticamente neutra (electrões atraídos

pela função cetónica)

40

10.1.5) Métodos de Pesquisa e Doseamento A pesquisa dos alcalóides é feita por ensaios de precipitação, uma vez que estes compostos sob a forma de sal têm de se combinar com o iodo e metais pesados como bismuto, mercúrio e tungsténio, formando precipitados. Há ainda reacções cromáticas características de determinados grupos. O doseamento do teor de alcalóides total pode ser feito por gravimetria e volumetria, enquanto que o doseamento de um constituinte requer técnicas espectrofotométricas, colorimétricas e cromatografia líquida de alta pressão (técnica de eleição).

10.1.6) Origem Biossintética dos Alcalóides O esquema seguinte representa a origem biossintética dos alcalóides, com representação dos precursores (aminoácidos) e dos núcleos a que dão origem:

Ornitina: núcleo pirrolidínico pirrolizidínico tropânico Lisina núcleos piperidínico, quinolizidínico indolizidínico Ácido nicotínico núcleo piridínico Fenilalanina e Tirosina núcleo isoquinoleico Triptofano núcleo indólico núcleo quinoleico por rearranjo do núcleo indólico Ácido antranílico núcleo quinoleico quinazolínico benzoxazínico Histidina núcleo imidazólico

41

A presença de anéis sem azoto e cadeias laterais podem dever-se a unidades terpénicas e/ou unidades derivadas da via acetato, como o exemplo que se segue da síntese da Conina ou cicutina:

10.2) Alcalóides derivados da Ornitina

10.2.1) Alcalóides Tropânicos O núcleo tropânico compreende um heterociclo nitrogenado bicíclico, o qual, quando contem um hidroxilo na posição 3, dá origem a dois isómeros: o tropanol (OH em posição α) e o pseudotropanol (OH em posição β). Quando existe um epóxido entre as posições 6 e 7 do tropanol, obtemos o escopanol: Os alcalóides tropânicos são definidos como ésteres dos álcoois tropânicos (saber todos excepto o escopanol) com ácidos de estrutura variável, que podem ser alifáticos (ácidos acético, butírico, isovalérico…) ou aromáticos (ácidos trópico (saber este), benzóico, fenilacético, cinâmico…). É também importante saber fazer a ligação entre o álcool e o ácido (laranja - escopanol; verde - ácido trópico; azul – tropanol):

Núcleo piperidínico Núcleo piridínico Intermediário Aldeído acético

(via acetato)

ββββ αααα

α β

Álcoois Ácidos

(-) Hiosciamina ou l-hiosciamina

(-)Escopolamina ou l-escopolamina

42

A imagem seguinte mostra os alcalóides derivados do tropanol, com outro tipo de representação: Quanto à ocorrência na natureza, estes compostos aparecem em Solanáceas midriáticas, tais como: - folhas de Beladona (Atrpa belladonna); - folhas de Estramónio (Datura stramonium); - folhas de Meimendro (Hyoscyamus niger), meimendro egípcio (H. muticus) e Duboisia (Duboisia myoporoides). Os 3 principais compostos deste grupo (alcalóides derivados do tropanol) são a atropina, a hiosciamina e a escopolamina. As acções farmacológicas destes alcalóides são: - SNA – são os 3 compostos Parassimpaticolíticos, pelo que no olho provocam midríase, diminuem a secreção glandular, relaxam a musculatura lisa e são estimulantes cardíacos; - SNC – a escopolamina é sedativo, os outros 2 excitantes; - Toxicidade – a escopolamina provoca depressão, hipnose, amnésia, coma e morte, enquanto que a hisciamina e a atropina provocam excitação, agitação, angústia, delírio, coma e morte. Quanto ao uso terapêutico, a Hiosciamina e a Atropina (sendo que esta última é a mais usada porque é mais estável, embora menos activa), e aplicam-se em: - Pré-anestesia – de forma a evitar uma paragem cardíaca e como forma de diminuir as secreções salivares e brônquicas; - Tratamento de manifestações espasmódicas e dolorosas agudas (espasmos gastrointestinais, cólicas hepáticas e nefríticas); - Terapêutica ocular em tratamentos onde a mídriase seja útil para visualizar o fundo ocular, em processos inflamatórios e também em casos em que a cicloplegia é útil na determinação do valor exacto de refracção; - Intoxicação por cogumelos que contenham muscarina (parassimpaticomiméticos) e em intoxicações com insecticidas organofosforados; Doses tóxicas destes compostos podem levar a secura da pele e mucosas, taquicardia, retenção urinária e distensão abdominal. Provocam ainda agitação, confusão, delírios e insónia.

43

A escopolamina tem como principais aplicações terapêuticas: - Pré-anestesia; - Antiemético em casos de enjoo de movimento; - Manifestações espasmódicas dolorosas. Doses tóxicas de escopolamina levam a um quadro de depressão que se traduz por sedação, sonolência, amnésia e em doses mais altas pode provocar alucinações. Quanto à utilização terapêutica dos fármacos com alcalóides tropânicos, embora em desuso, destacam-se: - Estramónio (pouco usado) em xaropes antitússicos e infecções nas secreções; - Meimendro (pouco usado) em algumas formulações de carácter sedativo; - Beladona ainda é usada em diversas associações tais como no tratamento sintomático da tosse, na acidez patogénica, em problemas dispépticos e em medicamentos antálgicos. Falando agora dos fármacos com alcalóides derivados do pseudotropanol (OH em β no C3), o mais importante exemplo é o da Coca (Erythroxylum sp.). Os alcalóides das Erythroxylaceae são quase sempre ésteres de ecgnonina (que é o pseudotropanol com um carboxilo na posição 2): A imagem que se segue são diferentes representações da mesma molécula: a cocaína ou metilbenzoilecgonina que é o éster do ácido benzóico e do álcool ecgonina: Actualmente a coca é usada unicamente para a extracção de cocaína. Esta última pode ser usada como anestésico local de superfície em cirurgias do nariz e da garganta. A cocaína apresenta propriedades simpaticomiméticas, que se traduzem em midríase, vasoconstrição (leva a hipertensão), taquicardia e fibrilação ventricular, a qual é a principal responsável pela morte em caso de intoxicação aguda. O uso da cocaína conduz à toxicodependência, com dependência psíquica, pois provoca uma estimulação do SNC intensa traduzida em euforia, com estimulação intelectual, hiperactividade e sensação de bem-estar. O uso continuado conduz a estados de confusão e depressão.

β Metilcinamoílecgnonina

Metilbenzoilecgnonina

44

A cocaína é na verdade cloridrato de cocaína, ou seja, encontra-se na forma de sal (farinha ou pó), sendo consumida por inalação ou administrada por via endovenosa. Como o cloridrato de cocaína não pode ser fumado, é transformado em base para atingir esse objectivo, obtendo-se assim o crack (mais barato). O processo de preparação do crack consiste em misturar o cloridrato de cocaína com uma substância alcalina como bicarbonato de sódio ou amónia, para ser convertido em base. Como resultado obtêm-se pequenas pedras (o crack) que podem ser fumadas. O crack é considerado 6X mais potente que a cocaína em pó (sal), provocando rapidamente dependência física e conduzindo à morte por acção sob o SNC e o coração.

10.3) Alcalóides derivados da Lisina

10.3.1) Alcalóides Quinolizidínicos Como o nome indica, são alcalóides com núcleo quinolizidina, que é um heterociclo azotado bicíclico, como representado ao lado. As estruturas podem ser mais ou menos complexas, conforme o número de anéis (bicíclicos – lupinina; tricíclicos – citisina; tetracíclicos – esparteína) e predominam nas Fabaceae, sendo responsáveis pela toxicidade destas. É o caso dos ramos floridos da Giesta (Cytisus scoparius L.), da qual se extrai a esparteína (bisquinolizidina) que é usada pela sua acção ocitócica (induz o parto, embora não seja droga de eleição) e por a nível cardíaco diminuir a excitabilidade do miocárdio. Nas sementes de variedades amargas de Tremoceiro (Lupinus spp.) encontram-se a lupinina, lupanina e a anagirina (teratogénica). Estas variedades amargas são tóxicas para o gado. (as estruturas seguintes não é preciso distinguir, o mais importante é saber identificar o núcleo).

10.3.2) Alcalóides Piperidínicos Existem, por exemplo, na Lobélia (Lobélia inflata L.) que contém a lobelina (é preciso saber), que já foi utilizada como analéptico respiratório na reanimação de recém-nascidos, mas que foi abandonada devido à sua janela terapêutica estreita.

45

O fruto da Piper nigrum L. (Pimenta) tem como constituinte principal a piperina, que apresentou actividades depressora do SNC e anticonvulsionante em ensaios in vivo, embora não se possa dizer que seja uma utilização terapêutica. Da Cicuta (Conium maculatum L.) é extraída a conina que é um alcalóide piperidínico sem qualquer acção terapêutica, que não é derivado do metabolismo da lisina mas é produzido via acetato (pseudo-alcalóide). A cicuta foi usada pelas suas propriedades antinevrálgicas (mais em homeopatia) mas como possui uma janela terapêutica muito estreita, conduziu à morte de alguns indivíduos. Tal é explicado porque a conina é muito tóxica, levando a diminuição da mobilidade e sensibilidade, paralisia progressiva dos músculos, vertigem, mídriase, convulsões e morte (não tem antídoto).

10.4) Alcalóides derivados do Ácido Nicotínico

10.4.1) Alcalóides Piridínicos O alcalóide mais conhecido deste grupo é a Nicotina, obtida a partir da Nicotiana tabacum L., que é também um forte insecticida. A nicotina tem origem em vias biossintéticas diferentes: o seu anel pirrolidínico (azul) tem origem no aa ornitina, enquanto que o seu anel piridínico (verde) tem origem no aa ácido nicotínico. Como é do conhecimento geral, os produtos da combustão do tabaco são responsáveis por carcinoma e afecções cardiovasculares e pulmonares. Tem uma acção simpaticomimética, estimulando o SNC, nomeadamente os centros respiratórios e do vómito. Em doses elevadas, pode causar paralisia respiratória, aumento do tónus muscular e da actividade motriz, por actuar a nível da musculatura lisa intestinal e ainda taquicardia, vasoconstrição e hipertensão a nível do sistema cardiovascular. Outro alcalóide derivado do ácido nicotínico é a Arecolina, obtida da noz de Areca (fruto da Areca catechu L. – carcinogénicas) e folhas de Piper betel. A arecolina é muito perigosa, causando muitos carcinomas da boca. Tem acção parassimpaticomimética e em doses elevadas provocam vasodilatação, hipotensão, bradicardia, estimulação do peristaltismo intestinal, aumento de secreções e mioses.

10.5) Alcalóides derivados da Fenilalanina e da Tirosina

10.5.1) Feniletilaminas Estes compostos caracterizam-se por apresentar acções farmacológicas acentuadas. Um dos exemplos mais comuns é o da Mescalina, obtida de plantas da

Nicotina

46

família Cactaceae (Peiote - Lophophora williamsii ou Echinocactus williamsii – e cacto de São Pedro – Trichocereus pachanoi). Apresenta acção Alucinógenica, provocando alterações na percepção (geralmente na visual), no estado de espírito e na capacidade de pensar: Outro exemplo é o da Catinona, obtida das folhas frescas de Khat ou chá da Abissínia (Catha edulis), que constitui um acto social em alguns países (sobretudo países árabes e da África), em que é masticatório de combate à fome e sono. Apresenta actividade semelhante à anfetamina (características simpaticomiméticas), o que se traduz em actividade anorexigénia, hipertermia, estimulação da respiração, midríase, hipertensão e dependência. O último exemplo de feniletilamina é a Efedrina, cuja estrutura é muito semelhante à da metanfetamina (esta última não possui o hidroxilo e degrada rapidamente a parte visual) e que é obtida a partir de Ephedra spp.: A Efedrina possui actividade simpaticomimética e ao nível do SNC actua como psico-estimulante, o que faz com que seja utilizada na terapêutica de forma restrita como broncodilatador e mais frequentemente como vasoconstritor em estados de congestão nasal e no tratamento sintomático da tosse (embora o seu uso actualmente seja muito reduzido). Nos EUA, a efedra e a efedrina são apresentadas como produtos capazes de promover a perda de peso, em virtude de uma hipotética acção estimulante do metabolismo das gorduras. É também conhecida como “herbal ecstasy” devido às suas propriedades psico-estimulantes (consumo ilegal).

10.5.2) Alcalóides Isoquinoleínicos Estes compostos são muito mais complexos que as Feniletilaminas, pelo que se subdividem em várias subclasses:

10.5.2.1) Benzilisoquinoleínas É o grupo mais importante pela quantidade de alcalóides que integra e pela variedade estrutural e de acções farmacológicas que apresenta. Subdividem-se em vários grupos, dos quais os mais importantes são as Benzilisoquinoleínas simples, as Bisbenzilisoquinoleínas e os Morfinanos, e os menos importantes são as Aporfinas e as Protoberbinas, com pouco uso na terapêutica.

10.5.2.1) Benzilisoquinoleínas simples O exemplo desta classe é a Papaverina, pois é o único a ser usado na terapêutica, que embora exista no ópio, é actualmente obtida totalmente por síntese química.

Mescalina

Catinona

Efedrina

47

Como não apresenta núcleo morfinano, a sua acção farmacológica sobre o SNC é reduzida. A sua principal acção é anti-espasmódica, com relaxamento da musculatura lisa especialmente ao nível dos vasos, região cerebral, pulmonar e periférica. Quanto aos seus usos terapêuticos, não há unanimidade no seu interesse, mas é amplamente usada em casos de falta de atenção e concentração, em AVCs e em manifestações isquémicas de ordem oftalmológica.

10.5.2.2) Bisbenzilisoquinoleínas Como o nome indica, estas moléculas são simétricas e os principais constituintes deste grupo são os Curares, que são extractos aquosos, concentrados ao fogo ou ao sol, de várias plantas: - do género Chondrodendron das Menispermaceae, com alcalóides do tipo isoquinoleico: bisbenzilisoquinoleico (tubocuranina); - do género Strychnos das Loganiaceae, com alcalóides do tipo indólico: bisindolínicos simétricos (toxiferina). Estes compostos são usados pelos índios da América do Sul para a caça, uma vez que apresentam um efeito rápido (evita fuga de animais), provocando o relaxamento muscular (causa queda dos animais das árvores) e a toxicidade do curare é expressa por via parenteral, pelo que a caça pode ser consumida. Estas características devem-se ao facto de os curares provocarem a paralisia da musculatura esquelética, que conduzem à morte por paragem respiratória (diafragma não contrai). A imagem que se segue demonstra os dois tipos de alcalóides, em que os mais importantes a saber são a tubocuranina e a toxiferina, e cujos núcleos (isoquinoleico e indolico respectivamente) estão evidenciados (estes compostos são um dos dois que vamos estudar que se apresentam protonados, o segundo é a Psilocibina, que veremos mais à frente): Apesar das diferenças estruturais, a acção farmacológicas destes alcalóides curarizantes é bastante semelhante: actuam como bloqueadores neuromusculares competitivos da acetilcolina (não são despolarizantes, isto é, impedem a despolarização, mas não actuam a nível dos canais de sódio), com bloqueio dos receptores colinérgicos da placa motora, apenas por via parenteral. Os antídotos

Papaverina

Alcalóides do tipo isoquinoleico

Alcalóides do tipo indólico

48

destes compostos são os inibidores da acetilcolinesterase, que aumentam a concentração de acetilcolina e como os curares são inibidores competitivos, o receptor colinérgico tem maior afinidade para se ligar a acetilcolina do que aos curares (é o caso da fisostigmina que veremos mais à frente). O uso clínico destes compostos está limitado a situações que obrigam a uma paralisia completa da musculatura esquelética dos doentes, tais como entubação endotraqueal e ventilação mecânica, quer em anestesia geral, quer em cuidados intensivos. Podem ainda ser aplicados em casos de convulsões resistentes a outras terapêuticas. Os curarisantes usados actualmente na terapêutica são análogos estruturais dos compostos existentes nos curares, uma vez que estes possuem efeitos secundários muito fortes. São assim compostos derivados de semi-síntese (alcurónio, derivado de semi-síntese da C-toxiferina) ou de síntese química (pancurónio, vecurónio e atracúrio). Para o mecanismo de acção tipo não despolarizante são essenciais 3 factores: - átomos de azoto quaternários (carregados +); - moléculas volumosas e simétricas; - substituintes a bloquear o azoto.

10.5.2.3) Morfinanos Obtidos a partir do Ópio (Papaver somniferum), que é o látex (suspensão de partículas em água) seco ao ar, obtido por incisão nas cápsulas (frutos imaturos). A P. somniferum apresenta várias subespécies (album, nigrum, glabrum) e as suas sementes, que não contêm alcalóides são utilizadas para fins alimentares, pintura, etc. A Reticulina é o precursor de todos os morfinanos e trata-se de uma tetrahidroisoquinoleína (tem mais quatro hidrogénios porque perdeu as ligações duplas assinaladas):

Alcalóide indólico

Alcalóide piperídinicos

Bisbenzilisoquinoleína

Morfina

49

A Morfina apresenta uma síntese laboratorial muito complexa (e com baixo rendimento) o que torna preferível a sua obtenção directamente a partir da planta. Há alterações que podem ser executadas na morfina que levam a diferentes consequências como por exemplo: - OH em C3 na Morfina: - solúvel em soluções de hidróxidos alcalinos; - sob a forma básica é pouco solúvel em éter etílico (não acontece com os outros alcalóides porque esta apresenta o grupo fenol); - poder redutor (por causa do fenol – antioxidante). - Esterificação ou eterificação do OH em C3 diminui a actividade analgésica; - Inversão da configuração em C9 e C13 faz desaparecer a actividade analgésica; - a substituição no azoto é determinante: se em vez do metilo estiverem pequenos radicais alquilo, a molécula passa a ser antagonista da morfina; - um OH em 14 aumenta a acção analgésica. Quanto aos alcalóides de núcleo morfinano de semi-síntese e de síntese, os que são mais importantes saber reconhecer são a normorfina, a nalorfina e a heroína: Além deste compostos existem os 14-hidroximorfinanos, que como já foi referido, potencia a acção farmacológica do alcalóide. A maior parte destes compostos deriva da tebaína, que é muito reactiva por apresentar ligações duplas no anel C. Na iamgem seguinte vemos que se o azoto for substituído com pequenos radicais alquilo (alilo, ciclopropilmetilo, ciclobutilmetilo), a molécula passa a ser antagonista da morfina (puro ou antagonista):

50

Existem ainda alcalóides do ópio sem núcleo morfinano, os mais importantes dos quais são a Papaverina (benzilisoquinoleína) e a Noscapina (tetrahidroisoquinoleína). Os alcalóides do ópio, dadas as diferenças estruturais, apresentam acções farmacológicas e usos terapêuticos distintos. Assim: - Morfina: actua a nível do SNC, provocando analgesia, depressão do centro respiratório e do centro da tosse, dependência psíquica e física; a nível periférico, apresenta actividade parassimpaticomimética, provocando miose, bradicardia, vasodilatação, hipotensão, vómitos, obstipação, retenção urinária por acção sobre o esfíncter vesical, contracção espasmódica das fibras biliárias e urinárias, bem como do útero. É utilizada como analgésico e como matéria-prima para semi-síntese de outras moléculas. - Codeína: menor acção analgésica, menor efeito depressor respiratório e menor toxicodependência; a sua utilização na terapêutica como analgésico está restringida a associações com antipiréticos e anti-inflamatórios e é principalmente utilizado como antitússico. - Papaverina: exerce pouca actividade sobre o SNC e possui acção anti-espasmódica, com relaxamento da musculatura lisa especialmente ao nível dos vasos, região cerebral, pulmonar e periférica; usada no tratamento de défice intelectual e em manifestações isquémicas oftalmológicas;

51

- Noscapina: desprovida de acção analgésica e não provoca dependência, sendo usada como antitússico. Quanto às acções farmacológicas e uso terapêutico dos alcalóides de núcleo morfinano de semi-síntese e de síntese, são sobretudo antagonistas da morfina: - Nalorfina: retira a morfina dos receptores onde se fixa, interrompendo os seus efeitos; é utilizada no tratamento da insuficiência respiratória provocada por opiáceos, em clínica, em casos não cirúrgicos; - Naltrexona (antagonista puro): indicado no tratamento da toxicomania por opiáceos (terapia de substituição); - Naloxona (antagonista puro): tratamento de depressões respiratórias que ocorrem em consequência do uso de morfina após intervenções cirúrgicas.

10.5.2.4) Protoberbinas Esta classe não tem muita importância, destacando-se apenas a roeadina, obtida das pétalas de papoila vulgar (P. rhoeas), cuja infusão é usada tradicionalmente como sedativo ligeiro e antitússico.

10.5.3) Feniletilisoquinoleínas O composto mais relevante neste classe é a Colquicina (é para saber identificar), cuja biossíntese parte de dois aminoácidos: a fenilalanina e a tirosina. O composto que se forma apresenta um núcleo tropolona (pouco frequente, saber identificar), em que o átomo de azoto não faz parte de um anel heterocíclico mas continua a ser isoquinoleína:

A Colquicina é sensível à luz, sendo que quando exposta a esta, transforma-se

em compostos farmacologicamente inactivos. A sua ocorrência é sobretudo nos bolbos e sementes do Cólquico – Colchicum

autumnale L. (os bolbos só aparecem aqui e nos cardiotónicos). As acções farmacológicas de maior importância são a sua acção anti-

inflamatória, especifica em artrites microcristalinas provocadas por cristais de urato de sódio, como ocorre na gota, muitas vezes devido à elevada ingestão de carne. A gota requer a utilização de compostos que inibam o metabolismo ou síntese do ácido úrico (uricosúricos). Apresenta também actividade antimitótica mas não pode ser usada como anticancerígeno dada a sua elevada toxicidade.

O uso terapêutico da colquicina (agente de 3ª linha de acção) é na supressão da crise aguda de gota e na terapia profilática da mesma. Não apresenta acção no

Núcleo tropolona

52

metabolismo do ácido úrico e tem, como referido, elevada toxicidade, o que se traduz em dores abdominais, gastroenterite hemorrágica, diarreia abundante com desidratação, hipocalémia, acidose metabólica, septicemia, insuficiência renal e morte.

Há compostos derivados da colquicina obtidos por semi-síntese, como o

Tiocolquicósido (saber distinguir da colquicina: apresenta um átomo de enxofre e um poliálcool). Este composto actua como relaxante muscular e não tem actividade contra a gota.

10.5.4) Alcalóides Isoquinoleino-Monoterpénicos É um grupo de alcalóides pouco frequente na natureza. Há 3 compostos

essenciais deste grupo: a Emetina, a Cefalina e a Desidroemetina (saber distinguir as três). Na estrutura seguinte vemos que a molécula possui porções de 3 origens biossínteticas distintas: via aminoácido (tetrahidroisoquinoleína: fenilalanina+tirosina (azul); via mevalonato ou desoxixilulose (verde); via chiquimato (vermelho)):

A ocorrência na Natureza destes dois compostos ocorre nas raízes de

Ipecacuanha (Cephaelis ipecacuanha) e nas raízes de Cephaelis acuminata. O extracto (titulado) de ipecacuanha é usado com emético, actividade pela qual

a cefalina é responsável e como expectorante devido à presença de emetina. A acção emética ocorre devido à excitação provocada no esófago e estômago que é transmitida directamente ao centro do vómito localizado no bolbo raquidiano. É aplicado no tratamento de intoxicações (sobretudo pediátricas) e usado indevidamente por anorécticos.

A emetina isolada é usada como amebicida, isto é, destrói a Entamoeba histolytica a qual causa disenteria amebiana. A emetina tem a capacidade de inibir a síntese proteica de células vegetais, animais e de protozoários, mas deixou de ser usada devido à sua toxicidade, uma vez que pode causar arritmias (cardiotóxica), hipotensão, fraqueza muscular, problemas gastrointestinais e a sua eliminação renal é muito lenta (60h). Embora tenha deixado de ser usada, há um composto de síntese, a Desidroemetina, que tem actividade amebicida.

Desidroemetina

53

10.6) Alcalóides derivados do Triptofano É um vasto grupo de alcalóides que apresenta um elevado interesse farmacológico e uma enorme diversidade estrutural, a qual advém do facto de ao aa precursor, o triptofano, muitas vezes se juntarem outros precursores, tais como o acetato, o mevalonato e o secologanósido (monoterpeno que pode ir para construção de outras moléculas).

10.6.1) Derivados Simples do Triptofano ou Triptamina O exemplo deste tipo de compostos é a Psilocibina, que como já foi referido, é carregada positivamente e apresenta um núcleo indólico derivado do triptofano. É obtida a partir de géneros de Agaricaceae (Psylocibe sp. e Stropharia cubensis) e tem acção alucinogénica/psicodisléptica:

10.6.2) Alcalóides Tricíclicos O primeiro exemplo deste tipod e alcalóides é a Fisostigmina ou Eserina, obtida a partir da fava de Calabar (Physostigma venenosum), que é um composto tricíclico, triazotado de núcleo indólico, outrora usado como veneno de prova de inocência: Este composto actua como inibidor reversível das colinesterases, o que o torna um parassimpaticomimético indirecto, que já não se usa actualmente, tendo sido na terapêutica este alcalóide natural substituído por outros sintéticos, de estrutura semelhante: a Neostigmina e a Piridostigmina, usados no tratamente de miastenias, do íleo paralítico, na paresia vesical (bexiga), glaucoma e funcionam como antagonistas dos curarizantes do grupo das tubocurarina:

10.6.3) Ergolinas São derivados de um núcleo tetracíclico, octahidro-indoloquinoleico – ergolina – cujos precursores são o triptofano, o ácido mevalónico e a metionina: Nestes compostos destacam-se os Alcalóides da Cravagem do Centeio. A cravagem do centeio consiste no Escleroto (estado do fungo no Inverno) de um fungo

Psilocibina

Fisostigmina

Neostigmina Priridostigmina

Núcleo piridina

Ergolina

54

do género Claviceps, o qual contém cerca de 50 espécies, mas cuja espécie principal é o Claviceps purpurea (Fries) Tulasne, que se desenvolve no ovário do centeio, produzindo estruturas arqueadas que são denominadas de cravagem do centeio. O Ergotismo é a consequência da ingestão pelo homem de cereais contaminados com Claviceps purpurea que se apresenta sob duas formas: - Tipo gangrenoso: inflamação dolorosa das extremidades, entorpecimento, arrefecimento, queda espontânea dos membros pelas articulações; - Tipo convulsivo: agitação mental, delírio e perturbações sensoriais. Dos alcalóides com o núcleo Ergolina destacam-se dois tipos: Erginas ou amidas simples e as Ergopeptinas. Quanto às Erginas, o quadro seguinte demonstra os diferentes compostos, sendo o mais importante (para saber reconhecer) a ergometrina, antigamente usado como abortivo: O quadro seguinte representa o mesmo que o anterior, mas agora para as Ergopeptinas (além da ergolina, têm um substituinte muito maior que as erginas). É para saber reconhecer a Ergotamina, sendo ainda de realçar que a Ergocristina, Ergocornina e Ergocriptina (α e β) são compostos difíceis de isolar e por isso comercializados em conjunto, assumindo o nome de Ergotoxina. Por seu lado a Bromocriptina é um composto de semi-síntese, que é dopaminérgica e utilizada no tratamento do Alzheimer (geralmente compostos com Br só têm ocorrência natural em matrizes de origem marinha):

Name R1 N1 N2

Ergina

Ergonovina ou ergometrina ou ergobasina

CH(CH3)CH2OH

Metergina CH(CH2CH3)CH2OH

Metirsergide CH3 CH(CH2CH3)CH2OH

(LSD) CH2CH3 CH2CH3

Name R2 R2' R5'

Ergotamina CH3 benzyl

Ergocristina CH(CH3)2 benzyl

Ergocornina CH(CH3)2 CH(CH3)2

Ergocriptina CH(CH3)2 CH2CH(CH3)2

Bromocriptina Br CH(CH3)2 CH2CH(CH3)2

Ergovalina CH3 CH(CH3)2

H

H

H H

H

H H

H

H

55

A partir do ácido lisérgico extraído da cravagem do centeio obtém-se um composto semi-sintético não usado na terapêutica, a dietilamida do ácido lisérgico (LSD) que é um poderoso psicodisléptico (substancia que modifica a actividade mental normal), proibida em Portugal e muitos outros países. A produção de alcalóides para uso terapêutico ocorre sobretudo de duas formas: Infestação artificial de cereais e Fermentação industrial, com desenvolvimento de Claviceps em meio sintético (reactores biológicos). Usam-se sobretudo duas espécies de Claviceps, que permitem obter produtos de forma distinta: - Claviceps paspali: produzem ácido paspálico e hidroxietilamida que depois de isolados do meio de cultura, permitem que se forme o ácido lisérgico e deste obtém-se alcalóides não peptídicos (ex: ergometrina); - Claviceps purpurea: produção directa de ergopeptinas. A acção farmacológica e o uso terapêutico dos alcalóides da cravagem do centeio é complexa, e está relacionada com a analogia estrutural que apresentam com as aminas biogénicas: Noradrenalina, Dopamina e Serotonina. Embora consigam ter acções antagónicas, a sua acção principal é ao nível dos receptores adrenérgicos, dopaminérgicos e serotoninérgicos como agonistas. As imagens seguintes mostram a sobreposição molecular para evidenciar as semelhanças, sendo que a negrito estão as aminas biogénicas:

Ergotamina

Ácido lisérgico LSD

56

Estes alcalóides, até uma determinada concentração são agonistas (o que é útil para a terapêutica). A partir dessa concentração passam a antagonistas. Contudo a sua acção antagonista α não tem interesse terapêutico. Então destaca-se a actividade dos derivados na cravagem do centeio como agonistas dos receptores adrenérgicos α e receptores da 5-HT (serotonina). A Ergometrina/Ergonovina/Ergobasina quase não possui acção vasocontritora e não bloqueia os receptores adrenérgicos. Possui intensa acção ocitócica (contracção das fibras musculares do útero) pelo que era usado antigamente como abortivo. É bem absorvida por via oral e é usado clinicamente, em obstetrícia, pelas suas acções no útero, sobretudo para evitar hemorragia pós-parto ou pós-aborto. A sua metilação (metilergonovina) aumenta a sua acção uterotónica. A Ergotamina e seus derivados actua como agonista parcial dos receptores adrenérgicos α o que conduz a duas grandes consequências: - vasoconstrição periférica (origina hipertensão, bradicardia e diminuição do débito cardíaco); - contracção da musculatura lisa (útero, intestinos, brônquios, etc…); Actua ainda como agonista parcial dos receptores serotoninérgicos o que conduz a uma constrição dos vasos cranianos. Em doses mais elevadas actuam como antagonistas dos receptores adrenérgicos α e serotoninérgicos. O uso terapêutico destes compostos é no tratamento da enxaqueca (são medicamentos bastante fortes). Os derivados diidrogenados (em laboratório, semi-síntese), sem a ligação dupla entre C9 e C10. Esta hidrogenação leva a duas consequências: - diminuição da actividade agonista nos receptores adrenérgicos α (↓ acção contracturante da musculatura lisa, logo provoca menor vasoconstrição e menor contracção uterina); - aumento a actividade antagonista (bloqueadores) ao nível dos receptores adrenérgicos α e serotoninérgica. Estes são os antagonistas usados na terapêutica, uma vez que se usássemos os compostos vistos anteriormente, ao elevar a sua concentração, a sua toxicidade também aumenta consideravelmente. São utilizados como vasorreguladores (vasodilatadores). Em países europeus é popular a associação de alcalóides semi-sintéticos da cravagem: diidroergocornina, diidroergocristina e diidroergocriptina para o melhoramento do metabolismo central, quando há problemas de irrigação cerebral, mas a sua acção terapêutica é discutível. A Bromocriptina é um agonista muito forte dos receptores dopaminérgicos, exercendo esta sua acção no SNC, no aparelho cardiovascular, no eixo hipófise-hipotálamo e no tracto gastro-intestinal. O seu uso terapêutico é na inibição da produção de leite (supressão da lactação em mães que não desejem amamentar e em casos de hiperprolactinemia) e também na doença de Parkinson (porque há ↓ [dopamina]).

10.6.4) Alcalóides indolo-monoterpénicos 10.6.4.1) Alcalóides indólicos das Loganiaceae Já se falou destes compostos quando referimos os

curares. São alcalóides bisiondolínicos simétricos do género Strychnos (S. toxifera Benth, S. castelnaeana Weddel, etc.) das Loganiaceae, que possuem acção curarisante.

57

Um outro exemplo é a noz vómica, em que são usadas as sementes de Strychnos nux-vomica L.. Contém brucina e Estricnina sem interesse terapêutico mas com grande interesse toxicológico, sendo utilizados na eliminação de animais indesejáveis. Os sintomas de intoxicação por Estricnina são a ansiedade, extrema sensibilidade ao barulho e à luz, crises convulsivas periódicas e a morte surge por asfixia como consequência da contracção do diafragma.

10.6.4.2) Alcalóides indólicos das Apocynaceae Nesta classe destacam-se os alcalóides obtidos das raízes da Rauvólfia (Sarpagamdha/Rauwolfia serpentina L.). A raulvólfia é usada tradicionalmente no tratamento de doenças mentais e é actualmente fonte de extracções de alcalóides, principalmente da reserpina (saber identificar), destacando-se também a ajmalicina (raubasina) e a ajmalina: Quanto às acções farmacológicas e ao uso terapêutico, a Reserpina (pouco usada actualmente) apresenta actividade depletiva periférica de noradrenalina o que provoca hipotensão, pois a acção do SNSimpático é frenada, pelo que é usada como anti-hipertensor. A acção depletiva de mediadores (NA, 5-HT e dopamina) ao nível do SNC explica a sua actividade sedativa e antipsicótica. A Ajmalicina é anti-espasmódico, bloqueador adrenérgico α, moderador da actividade dos centros vasomotores, usada (em associação com outros fármacos) em problemas de senescência e em AVCs. A Ajmalina tem acção anti-arrítmica. Ainda nos alcalóides indólicos das Apocynaceae há uma classe muito importante, a dos alcalóides da Pervinca de Madagáscar (Catharantus roseus ou Vinca rósea). Usam-se as partes aéreas da planta para extracção de alcalóides prescritos em quimioterapia do carcinoma, especialmente em associação com outros fármacos. Estes alcalóides são a Vimblastina e a Vincristina, que são alcalóides bis-indólicos terpénicos e são compostos minoritários, pelo que a sua obtenção é cara e difícil (é preciso saber reconhecer as duas moléculas, que apresentam apenas uma pequena diferença). Pelo povo local, esta planta era usada como anti-diabético.

Estricnina

Reserpina Via chiquimato (ácido fenólico)

Secologanina

58

A acção antimitótica destes compostos deve-se à sua fixação sobre a tubulina, conseguindo evitar a formação de microtúbulos, bloqueando a mitose a nível da metáfase. A Vimblastina está indicada em monoterapia nas leucemias agudas e em quimioterapia de associação na doença de Hodgkin, outros linfomas, carcinomas do testículo, da mama, do ovário, etc. A Vincristina é usada em quimioterapia de associação no tratamento da doença de Hodgkin, em outros linfomas, carcinomas da mama, colo do útero, etc. Quanto à toxicidade, como a maior parte dos anticancerígenos, são alcalóides muito tóxicos. A Vimblastina provoca leucopenia (↓ anormal do número de leucócitos do sangue), problemas gastro-intestinais, respiratórios, neurológicos (cefaleias, depressões) e alopécia (calvície), entre outros. A Vincristina é pouco tóxica para a medula óssea, pelo que pode ser usada em associação com outros citostáticos. Apresenta elevada toxicidade neurológica (perda de reflexos, nevrites periféricas) e também problemas digestivos. A administração destes compostos deve ser endovenosa e feita de forma cuidada, uma vez que o extravasamento do líquido para a pele provoca necrose tecidular. Há ainda derivados de semi-síntese, destacando-se a Vindesina, que é um antimitótico muito forte (saber reconhecer as diferenças), preparada a partir da Vimblastina. É usada no tratamento de leucemias e noutros carcinomas resistentes a outros compostos sendo que a sua acção deve ser o mais localizada possível, de modo a diminuir fenómenos de toxicidade. Como curiosidade há um outro derivado de semi-síntese, a Vinorelbina, usada no carcinoma da mama e do pulmão. Da Pervinca (folhas da Vinca minor) é extraído um outro alcalóide, a Vincamina, que possui uma porção indólica e uma porção monoterpénica. Este composto é um vasodilatador cerebral empregue em geriatria, em casos de problemas psicocomportamentais da senescência cerebral.

10.6.5) Alcalóides quinoleínicos A biossíntese destes compostos é mista e dá-se a partir do triptofano e do secologanósido, que sofre um rearranjo e transforma o núcleo indólico inicial numa quinoleína (a posição do azoto é diferente daquela que se verifica nas isoquinoleínas e são compostos básicos).

17

16

59

As Quinas ou Cinchonas são obtidas da casca de Cinchona pubescens (quina vermelha) ou das suas variedades ou híbridos. Estes compostos são muito importantes no caso da Malária. A Malária é uma doença provocada por algumas espécies de protozoários pertencentes ao género Plasmodium, nomeadamente Plasmodium falciparum (provoca o tipo mais grave de malária, vivax, malariae e ovale. É uma das doenças infecciosas humanas mais amplamente disseminadas e o seu modo de transmissão é complexo, envolvendo um hospedeiro intermediário obrigatório, os mosquitos do género Anopheles, antes de infectar o homem. O Plasmodium apresenta um ciclo de vida complexo, sendo que quando o mosquito infectado pica, os esporozoítos passam para o sangue e dirigem-se rapidamente para o fígado, onde se transformam em ciptozoítos. Este divide-se de forma assexuada, do qual resulta uma forma multinucleada, o esquizonte, que quando se rompe liberta merozoítos, que vão para a corrente sanguínea, invadem os eritrócitos originando os trofozoítos, que de forma assexuada originam mais merozoítos, que rebentam os eritrócitos e vão para a corrente sanguínea. Nos eritrócitos alguns merozoítos diferenciam-se em formas sexuadas (gametócitos) que que passam para os mosquitos quando picam um individuo infectado. Os gametócitos no mosquito unem-se formando o oocisto e nas paredes dos estômago desenvolve-se um esporozoíto que quando maduro migra para as glândulas salivares do mosquito, reiniciando o ciclo. Primeiramente o tratamento da malária era efeito com quinino, sendo mais recente a terapia conjunta da cloroquina (4-aminoquinoleína) que destrói merozoítos no sangue e da primaquina (8-aminoquinoleína) que actua a nível do fígado. A quinina tem acção antimalárica, constituindo um dos fármacos de eleição para casos graves e de resistência às 4-aminoquinoleínas. A intoxicação crónica tem o nome de cinchonismo. A quinidina é um anti-arrítmico. Mais recentemente surgiram os derivados semi-sintéticos da artemisinina (lactona sesquiterpénica) para combate à malária.

Há rotação na ligação entre C8 e C9

60

Antimaláricos com biossíntese via mevalonato A partir de estudos feitos a partir de plantas utilizadas na medicina tradicional

chinesa, surgiu uma nova família de medicamentos obtidos a partir da Artemisia annua (artemísia chinesa). Primeiramente, a substância activa, a artemisinina, foi isolada da planta, mas actualmente é obtida por semi-síntese, pois utiliza-se um outro composto existente na planta, o ácido artemisínico, que é um composto de fácil isolamento, muito abundante e sem actividade antimalárica, do qual é obtida a artemisinina, com actividade antimalárica mas que ainda não se conhece exactamente o seu mecanismo de acção. A Artemisinina e os seus derivados semi-sintéticos (dihidroartemisinina, arteméter, artesunato e artéter – saber identificar) apresentam 3 vantagens em relação à quinina (alcalóide quinoleínico) e aos seus derivados: - são os mais rápidos a provocar o desaparecimento do Plasmodium spp do sangue e a diminuição da febre; - são tão eficazes como a quinina no tratamento dos casos graves (a quinina é melhor para casos de resistência, mas é mais tóxico); - são muito eficazes contra o Plasmodium sp resistente à quinina e aos derivados de síntese cloroquina e mefloquina, logo são muito úteis em zonas de multirresistências como o Sudoeste Asiático. O mais comum é a administração de um cocktail de derivados de quinina e de artemisinina (a OMS recomenda a administração de artemisinina associada à mefloquina). Ao contrário da quinina e seus derivados, a artemisinina e os seus derivados só são usados num tratamento curativo e não com finalidades profiláticas.

R=CH2

Ácido artemisínico

Artemisinina

61

10.7) Alcalóides Terpénicos 10.7.1) Alcalóides Diterpénicos do Teixo

Estes alcalóides não têm como precursor um aa como os vistos até aqui, sendo sintetizados via mevalonato ou desoxixilulose. O átomo de azoto é depois incorporado no terpeno e por isso são muitas vezes denominados de pseudo-alcalóides. As espécies de teixo mais importantes são a Taxus brevifolia e a T. baccata. O teixo é tóxico por causa de vários diterpenos tricíclicos de núcleo taxano que possui, nomeadamente: - bacatinas (estritamente diterpénicos C20); - amidas (caso do taxol – são as que nos interessam); - taxinas (ésteres do ácido 3-dimetilamino-3-fenilpropiónico). Das cascas de T. brevifolia foi isolado o Paclitaxel (Taxol R é o nome comercial). Só que são requeridos muitos teixos para isolar uma pequena quantidade de Paclitaxel, tal como na Vimblastina e na Vincristina, o que torna a quimioterapia tão cara. Da folhagem do T. baccata (não é preciso abater a árvore) foi isolado o Docetaxel (nome comercial é Taxorère R), que agora é obtido por semi-síntese a partir da 10-desacetilbacatina III, um composto presente em quantidade apreciável nas cascas e troncos dos teixos (T. brevifolia e T. baccata) (saber distinguir Docetaxel e Paclitaxel). O Docetaxel é duas vezes mais potente que o Paclitaxel. Quanto às acções farmacológicas e o uso terapêutico do Paclitaxel e do Docetaxel estes são anti-mitóticos, estabilizando os microtúbulos impedindo a sua dissociação. Estimulam também a polimerização da tubulina com consequente bloqueio da dissociação dos microtúbulos, interrompendo a mitose e impedindo a replicação de células neoplásicas, por isso são usados como antineoplásicos em diversos carcinomas. O Paclitaxel tem actividade no carcinoma avançado do ovário, carcinoma da mama e do pulmão. O Docetaxel apresenta toxicidade sobreponível ao paclitaxel, mas com reacções de hipersensibilidade menores.

10.7.2) Alcalóides Esteroídicos das Solanaceae Podem ser encontrados em Apocynaceae, Liliaceae mas é nas Solanaceae que têm maior interesse porque muitas são comestíveis. Muitos destes alcalóides são heterósidos que ocorrem nas partes aéreas de diversas espécies de Solanum (batatas, tomates e beringelas). Espécies deste género estão frequentemente envolvidas em problemas de envenenamento de animais. Dividem-se em dois grandes grupos, os alcalóides de núcleo espirosolano e o núcleo solanidano (estes núcleos dizem respeito a toda a genina). Os de núcleo espirosolano possuem o azoto num encadeamento oxoazaspirano que inclui a cadeia

Composto de semi-síntese Composto natural

Docetaxel (Taxotère®)

Paclitaxel (Taxol®)

62

lateral esteroídica original. Os compostos com núcleo solanidano possuem o azoto num núcleo indolizidínico (que não provém do aa lisina). Os compostos mais importantes estão assinalados no esquema seguinte (reparar que a solasonina e a α-solanina apresentam apenas a genina diferente, com cadeia glicídica igual): O precursor biossintético dos alcalóides esteróides é o colesterol, e tal como os alcalóides terpénicos já referidos, os alcalóides esteroídicos são por vezes designados de pseudo-alcalóides. Estes alcalóides não resultam do metabolismo de um aa mas sim da via mevalonato ou desoxixilulose, isto é, de um terpeno que tardiamente incorpora um átomo de azoto. A actividade biológica destes animais consiste em actuarem como repelentes de insectos, ou seja, função de defesa das plantas e são extremamente tóxicos, actuando como necrosantes das mucosas gástricas e intestinais (com um efeito semelhante ao dos saponósidos (tensioactivos, poderão ter um mecanismo de acção semelhante)), inibidores de colinesterases (antídoto de curares, mas não podem ser usadas dada a sua toxicidade). Têm ainda actividade anti-fúngica e suspeita-se que sejam teratogénicos. As folhas de Doce-amarga (Solanum dulcamara) são utilizadas na medicina popular como diurética e depurativa. O teor máximo de alcalóides é nos frutos verdes, havendo predomínio de alcalóides de núcleo espirosolano. A planta florida sem raiz da Erva-moira ou Solano (Solanum nigrum) é usada na medicina popular como antinevrálgica, e possui solanina e heterósidos da solasodina. As plantas que possuem mais interesse neste grupo são a Solanum tuberosum. O aumento de glicoalcalóides na batata verifica-se em caso de germinação, exposição à luz e consequente aparecimento da cor verde e em batatas sujeitas a traumatismos. Estes alcalóides são estáveis durante a cozedura e são muito tóxicos, pois são necrosantes da mucosa gastrointestinal e são inibidores das colinesterases. Os alcalóides mais importantes desta planta são a α-solanina e a α-chalconina (saber identificar e aparecerá sempre a estrutura dos açúcares, não a sua sigla).

63

Outra espécie importante é a Solanum lycopersicum, que possuí α-tomatina nas folhas do tomateiro e no tomate verde (saber reconhecer).

α-solanina

galactose glucose

ramnose

α-chalconina

glucose

ramnose

ramnose

64

11) Xantinas 11.1) Generalidades As xantinas (dioxopurinas) são compostos com núcleo purina, cuja origem biossintética não implica um aminoácido, resultando da fusão entre um núcleo pirimidina e um núcleo imidazol. Devido à sua estrutura e também ao seu carácter anfotérico, actualmente já não são consideradas alcalóides. Os compostos com maior interesse, do ponto de vista farmacológico, são as metilxantinas (metil-2,6-dioxopurinas): teofilina, teobromina e cafeína, que se distinguem pelo número e posição dos grupos metilo. Estes compostos encontram-se em plantas de elevada importância económica, cujos derivados fazem parte do nosso quotidiano, nomeadamente o café (cafeína, que é o composto mais apolar), o chá (cafeína e teofilina) e o cacau (teobromina). Existem vários fármacos com xantinas e que são simultaneamente usados na terapêutica e na alimentação: café (Coffea spp.), chá (Camellia sinensis), cacau (sementes de Theobroma cacao), cola (Cola spp), guaraná (Paullinia sorbilis) e mate (Ilex paraguayensis).

11.2) Acções Farmacológicas e Uso Terapêutico 11.2.1) Cafeína

Tem acção no SNC, como estimulante cortical, aumentando a vigília, diminuindo a sensação de fadiga e quando em doses elevadas provocam nervosismo, insónia e tremores. É ainda estimulante do centro respiratório bulbar (interfere nos receptores da adenosina, que tem uma acção protectora a nível neurológico, sendo que a cafeína ocupa o seu lugar, causando desinibição). Tem ainda acção no sistema cardiovascular, com acção inotropa positiva (como os heterósidos cardiotónicos) com aumento da força de contracção do miocárdio, taquicardia, aumento ligeiro do débito, ligeira acção vasodilatadora periférica e ligeira actividade diurética. A cafeína é muitas vezes associada com outras substâncias activas em formulações farmacêuticas ou é usada individualmente no tratamento sintomático da celulite (estimulando a lipólise, mas é uma acção controversa).

11.2.2) Teofilina Apresenta acção broncopulmonar e respiratória, por relaxamento da musculatura lisa brônquica, sendo um estimulante respiratório. É usada na asma e em certas broncopneumopatias obstrutivas crónicas.

CH3

CH3

3

Teobromina Teofilina

1 7

Cafeína

3,7-dimetilxantina 1,3,7-trimetilxantina 1,3-dimetilxantina

65

11.3) REA das Metilxantinas

66

12) Compostos Bioactivos dos Batráquios Nas glândulas da pele destes animais encontram-se diferentes compostos, nomeadamente: - bufadienólidos, peptídeos e proteínas e ainda aminas biogénicas que são compostos sintetizados de novo pelo sapo/rã; - alcalóides, que são sequestrados na dieta, rica em artrópodes. Geralmente são estes os alcalóides que tornam estes seres tóxicos. São necessários cerca de 30 a 40 espécies de artrópodes diferentes para todo o tipo de alcalóides, pelo que não interessa a espécie mas sim o habitat e o tipo de artrópodes existentes. Estes compostos funcionam como defesas químicas contra predadores e microrganismos. 12.1) Dendrobates pumilio (Panamá) Sequestram alcalóides dos artrópodes de que se alimentam, e guardam-nos em glândulas na pele. Estes alcalóides são designados de Pumiliotoxinas e apresentam efeitos cardiotónicos com efeitos moduladores dos canais de sódio (comparação entre cardenólidos e bufadienólidos das plantas e dos batráquios).

Derivados da lisina: Alcalóides indolizidínicos Alcalóides quinolizidínicos Derivados da ornitina: Alcalóides pirrolizidínicos Derivados do ácido antranílico Alcalóide decahidroquinoleína (5 duplas, 10 H’s)

A variedade de artrópodes da dieta é de tal modo elevado, que as condições

são muito difíceis de mimetizar em laboratório.

12.2) Epipedobates tricolor (Equador) Os alcalóides desta espécie são agentes farmacológicos que actuam nos receptores neuronais. Entre eles há a Epibatidina, cuja estrutura é muito semelhante à nicotina e possui dois núcleos: piridina e tropano que actua como agonista dos receptores nicotínicos de acetilcolina.

67

A Epibatidina possui um átomo de cloro, o que é raro (é mais comum haver compostos com bromo). Este composto tem actividade analgésica 200X superior à morfina mas tem uma janela terapêutica estreita.

12.3) Phyllobates sp. (Colômbia) Apresenta um alcalóide esteroídico denominado Batracotoxina, de biossíntese mista (aminoácido e mevalonato/desoxixilulose), que é um potente activador dos canais de sódio e importante em estudos de interacção com canais de sódio com anestésicos, antirrítmicos, etc. (não inibem colinesterases – ver Solanaceae).

12.4) Dendrobates histrionicus (Colômbia) O alcalóide mais importante desta espécie é a Histrionicotoxina que é um agonista dos receptores nicotínicos de acetilcolina (saber nome e estrutura).

Alcalóide indolizidínico

Epiquinamida

Alcalóide quinolizidínico

Piridínico

Pirrolidínico

Piperidínico

68

13) Compostos Bioactivos em Esponjas e Nudibrânquios Os Nudibrânquios alimentam-se de Esponjas, pelo que muitos dos compostos que apresentam são de esponjas. Dos compostos bioactivos das esponjas é preciso dizer que na sua maioria são considerados Meroterpenos, com biogénese mista e são fundamentalmente inibidores da lipoxigenase, usados por isso como anti-inflamatórios. Um destes meroterpenos que é importante conhecer é o Avarol que é uma hidroquinona sesquiterpenóide (o sesquiterpeno é da via mevalonato/desoxixilulose), com toxicidade elevada contra células tumorais de linfomas, devendo a sua actividade antimitótica à prevenção da formação de telófase. O Avarol é um agente citostático, com potente actividade antileuquemica in vitro e in vivo (em ratos). Também apresenta actividade antibacteriana e antifungica (contra um número limitado de microrganismos). Inibe ainda a transcriptase reversa do HIV-1. Estes compostos são usados como agentes contra bioincrustações (acumulação indesejável de microrganismos, algas, plantas e animais) uma vez que o que se usa tradicionalmente são tintas com cobre, que acarretam problemas ambientais. As esponjas Theonella sp. que faz parte da dieta do nudibrânquio Phyllidia pustulosa possuem isocianoterpenóides, que são sesquiterpenos do tipo bisabolano e são agentes contra bioincrustações. Em nudibrânquios da espécie Dendrodoris carbunculosa existem sesquiterpenos de núcleo drimano que são citotóxicos em linhas celulares cancerígenas resistentes à vincristina, sendo uma alternativa a este fármaco. Em tunicados, que também se alimentam de esponjas, da espécie Fascaplysinopsis reticulata, existem alcalóides de núcleo indólico (o mais importante e para saber é a Fascaplysina), que apresentam toxicidade contra duas linhas celulares tumorais, responsáveis pelo carcinoma do cólon, leucemias e linfomas.

Meroterpeno

Avarol: Hidroquinona sesquiterpenóide

69