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CUMARINAS 1. Caracterização de cumarinas; 2. Formação de cumarinas; 3. Classificação de cumarinas; 4. Extração e identificação de cumarinas; 5. Propriedades farmacológicas de cumarinas; 6. Drogas com cumarinas; 6.1.Angélica; 6.2 Melilotus; 6.3 Guaco. TEMAS ABORDADOS NA AULA INTRODUÇÃO Amplamente distribuídas nos vegetais Cerca de 1300 cumarinas já foram isoladas de fontes naturais Em 1820, Vogel isolou pela primeira vez a 1,2- benzopirona (cumarina) da planta Coumarouna odorata (Dipteryx odorata, Willd, Fabaceae) popularmente conhecida como fava-tonca. Suas propriedades farmacológicas, bioquímicas e aplicações terapêuticas dependem de seus padrões de substituições Cumarina Coumarouna odorata Lactonas do ácido o-hidróxi-cinâmico 1 2 3 4 5 6 7 8 1-benzopiron-2-onas CLASSIFICAÇÃO • Cumarinas simples: possuem radicais hidroxi, alcóxi, alquil, assim como as formas glicosídicas. CLASSIFICAÇÃO • As furanocumarinas possuem um anel furano condensado ao núcleo cumarínico e seus substituintes estão ligados às posições dos demais anéis benzenoides (C5, C6, C7 e C8). CLASSIFICAÇÃO • Piranocumarinas: possuem um anel pirano. BIOGÊNESE Biossíntese • As cumarinas têm origem metabólica na via do ácido chiquímico. • São biossintetizados a partir da condensação aldólica da eritrose-4-fosfato e fosfoenolpiruvato derivados da quebra oxidativa da glicose. • Biossíntese fenilalanina após a formação dos ácidos chiquímico, corísmico e prefênico. • A desaminação pela enzima fenilalanina amonialiase, origina o ácido cinâmico, precursor da maioria dos fenilpropanoides e também das cumarinas. BIOGÊNESE A partir do ácido ácido cinâmico, a biossíntese das cumarinas segue as seguintes etapas (CZELUSNIAK et al., 2012): • Hidroxilação orto da cadeia lateral do ácido cinâmico catalisada pela enzima trans-cinamato-4- hidroxilase (a). • O-glicosilação do ácido o-cumárico (b) e a isomerização cis/trans da dupla ligação da cadeia lateral (c). • A última etapa (d) é a lactonização do ácido o-cumárico que leva à formação das cumarinas. BIOGÊNESE Formação dos derivados de cumarinas Prenilação das cumarinas • O núcleo básico das cumarinas podem sofrer prenilação, ou seja, adição de unidade difosfato de mimetilalilo (DMAPP). • Essas cumarinas possuem via metabólica mista, uma vez que usam a rota do ácido chiquímico e do acetato na sua formação. • A partir da adição das unidades isopreno e da reação de epoxidação são produzidas a pirano e furanocumarinas lineares e angulares. • Grupos isoprenoides são comuns a muitas cumarinas. OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO Predominantemente nas Angiospermas Famílias: Apiaceae, Rutaceae, Asteraceae PROPRIEDADES, EXTRAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO Encontradas em todas as partes de uma planta Anel lactônico – meio alcalino – abertura do anel –sais Acidificação – relactonização – extração com solventes orgânicos. A quantificação de cumarinas é feita por métodos cromatográficos e a determinação da estrutura por métodos espectroscópicos Extração e identificação de cumarinas Identificação • As cumarinas possuem um espectro ultravioleta característico, o qual é fortemente influenciado pela natureza e posição dos grupos substituintes. • As cumarinas são facilmente visualizadas por cromatografia em camada delgada, em que as manchas sob ação da luz UV aparecem em diversas cores, como azul, amarela e roxa (KUSTER; ROCHA, 2003). USOS E PROPRIEDADES FARMACOLÓGICAS Usos Odor característico Aromatizantes em alimentos industrializados – uso obsoleto – hepatotoxicidade Indústrias de produtos de limpeza e cosméticos USOS E PROPRIEDADES FARMACOLÓGICAS Medicamentos Derivados da 4-hidróxi-cumarina Ação anticoagulante - dicumarol Dicumarol Varfarina Importância • As cumarinas possuem uma ampla aplicação na indústria. • As cumarinas simples possuem odor característico e acentuado, estabilidade e custo reduzido, por isso são muito utilizadas. • A 3,4-Dihidrocumarina é um componente de perfume industrial. • A 7-Hidroxicumarina é usado em protetores solares. • A 4-Hidroxicumarina é usada na produção do dicumarol e da warfarina, que são usados como rodenticidas. Interesse farmacêutico em cumarinas Atividades farmacológicas potentes Baixa toxicidade Escoparona Artemisia scoparia Atividades imunosupressora Relaxante vascular hipotensora Ostol Angelica pubescens Ação hipotensora Inibição da agregação plaquetária Fraxetina - antioxidantes Calanolídeos – atividade anti-HIV Propriedades farmacológicas das cumarinas • Inibidoras da agregação plaquetária: a propriedade de inibir a agregação concomitantemente com a ação vasodilatadora promove seu uso na tratamento da hipertensão e na Insuficiência cardíaca congestiva. • Vasorrelaxante: a potencial ação vasodilatadora das cumarinas ocorre pelo relaxamento das musculaturas lisa e cardíaca. São agentes anti- hipertensivos e podem ser utilizadas no tratamento da disfunção erétil masculina. Propriedades farmacológicas das cumarinas • Anti-inflamatória: em consequência da sua atividade antioxidante como a 7,8-di-hidroxicumarina que sequestra radicais superóxidos de neutrófilos e fagocíticos ativados, envolvidos nos processos inflamatórios. • Antioxidante: são antioxidantes naturais mas a relação estrutura- atividade não está elucidada. • As cumarinas fraxetina, escopoletina e a cleomiscosina-A inibem a oxidação da lipoproteína de baixa densidade (LDL) e quelam o ferro (Fe). Propriedades farmacológicas das cumarinas • Antiparasitária: • Atividade antifilarial capazes de eliminar o parasita na fase adulta sendo úteis no combate da inflamação e da infecção filarial simultaneamente. • Atividade antimalárica in vitro da cumarina isolada da raiz da planta Toddalia asiática contra formas tripomastigotas do Trypanosoma cruzi. drfarrahcancercenter.com Toddalia asiática Propriedades farmacológicas das cumarinas • Antibacteriana: o mecanismo de ação antibacteriana se deve à capacidade das cumarinas de interagirem com o DNA. • Antiviral: atividade antiviral das cumarinas, em especial sobre o vírus HIV, os compostos cumarínicos inibem a enzima transcriptase reversa. • Antifúngica: vários derivados hidroxilados apresentam atividade antifúngica. A isocumarina 3,5- di-metil-8-hidroxi-7- metoxi-3,4-di-hidroisocumarina apresentou atividade para o fungo Aspergillus niger. AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Propriedades farmacológicas das cumarinas • Atividade cutânea: as furanocumarinas ou psoralenos absorvem energia na região ultravioleta sendo muito reativas sob incidência de luz. • Citotóxica e Antitumoral: atividade imunomodulatória e a ação direta nas células cancerígenas. • Usada na fotoquimioterapia PUVA (psoralenos + UVA) para o tratamento de psoríase, vitiligo, micoses, eczemas. • Crescente incidência de câncer de pele necessitando de uma avaliação riscobenefício rigorosa. AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Propriedades toxicológicas das cumarinas • O FDA, em 1954, baniu o uso da cumarina, devido à atividade hepatotóxica. • Algumas cumarinas, sintetizadas por fungos, são tóxicas, como as aflatoxinas produzidas por espécies de Aspergillus. • As micotoxinas de origem cumarínica oriundas do crescimento de fungos dos gêneros Penicillium e Aspergillus produzidas durante o crescimento fúngico em grãos, alimentos processados estão relacionadas a intoxicações agudas ou crônicas. FURANOCUMARINAS E FOTOTOXICIDADE USOS Tratamento de doenças de pele Ex: hanseníase, vitiligo TOXICIDADE Absorvem fortemente energia na região UV Altamente reativas sob a incidência de luz Formação de radicais superóxido e hidróxi Ligam-se as bases pirimídicas do DNA causando mutações citoplasmáticas Uso terapêutico – incidência crescente de câncer de pele Farmacognosia II Drogas com cumarinas Angélica • Origem botânica: Angelica archangelica L. • Origem geográfica: Norte da Europa. • Família: Apiaceae. • Farmacógeno: Raízes e rizomas secos. www.wala.de AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Drogas com cumarinas Angélica Composição química: • Os óleos essenciais são constituídos de monoterpenos, lactonas macrocíclicas, ácidos fenólicos, flavonoides, esteroides, cumarinas simples e furanocumarinas angulares e lineares, entre outros. • Os monoterpenos (73%) como ésteres terpênicos alifáticos representam 1,5%- 2% do óleo essêncial. • As furanocumarinas presentes são as angelicina, a imperatorina e o bergapteno. AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Angélica Propriedades farmacológicas: • A angelicina tem o poder sedativo comparável ao clordiazepóxido e propriedades vasodilatadoras e antitrombóticas. • As furanos cumarinas angelicina, imperatorina e bergapteno são fotossensibilizantes usadas no vitiligo. • As furanos cumarinas estimulam o apetite e as secreções digestivas, sendo usadas na flatulência e no desconforto gástrico. • Não apresenta relação risco benefício aceitável. revistaipe.com.br AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Drogas com cumarinas Angélica Propriedades Toxicológicas: • O óleo essencial em altas doses pode exercer efeito paralizante cerebral. • As furanocumarinas são fotossensibilizantes à exposição ao sol pode levar a formação de vesículas edemas e hiperpigmentação. • O uso prolongado pode levar a casos de necrose cutânea induzida por cumarinas. medicinanet.com.br Farmacognosia II Drogas com cumarinas Trevo • Origem botânica: Melilotus officinalis Lam. e/ou Melilotus altissimus. • Nome comum: trevo amarelo ou trevo cheiroso. • Origem geográfica: Europa e Ásia. • Família botânica: Fabaceae. • Farmacógeno: folhas e sumidades floridas. npwrc.usgs.gov etienne.aspord.free.fr AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Drogas com cumarinas Trevo Constituintes Químicos: • Os principais componentes químicos são o melilotosídeo, o ácido o-cumárico, e flavonoides. • O ácido o-cumárico é formado pela hidrólise enzimática do melilotosídeo durante o processo de secagem imprópria do trevo formando o dicumarol e glicose. • O dicumarol é um potente anticoagulante relacionado ao envenenamento de animais. AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Drogas com cumarinas Trevo Propriedades farmacológicas: • Utilizada no tratamento de desordem por insuficiência venosa crônica. • Antiespasmódica. • Anti-inflamatório utilizado em casos de artrite. • Uso em hemorroidas devido as propriedades anti-inflamatória e venotônica. AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Drogas com cumarinas Trevo Toxicidade: • Acumulação de mofo nas forragens faz com que a cumarina seja convertida no dicumarol causador de processos hemorrágicos. • Os sintomas de envenenamento estão relacionados a perda de sangue, edema sob a pele, hemorragia interna seguida de choque e óbito. Farmacognosia II Drogas com cumarinas Guaco • Origem botânica: Mikania glomerata. • Espécie predominante no Sul e Sudeste do país é M. laevigata. • Nome utilizado: erva-de- serpentes, cipó-catinga ou erva- de-cobra. • Família: Asteraceae. • Farmacógeno: folhas secas. commons.wikimedia.org AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Drogas com cumarinas Guaco Composição química: Na composição química estão presentes: cumarina (1), lupeol (2), ácido α-isobutiriloxi-caur-16-en-19- oico (3), sesquiterpenos e diterpenos do tipo caurano (4), ácidos caurenoico (5), grandiflórico (6), cinamoilgrandiflórico (7), caurenol (8), β-sitosterol (9), friedelina (10), estigmasterol (11), taninos hidrolisáveis, flavonoides e saponina. AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Drogas com cumarinas Guaco Propriedades terapêuticas (CZELUSNIAK et al., 2012): • Ações broncodilatadora, antitussígena, expectorante e antimicrobiana comprovadas. • A broncodilatação pelo relaxamento da musculatura lisa respiratória pelo bloqueio dos canais de cálcio. • As ações anti-inflamatória e antialérgica são extremamente benéficas ao tratamento da asma e pneumoconiose. • Atividade antimicrobiana contra Staphylococcus epidermidis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus mutans e candidíase. AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Drogas com cumarinas Guaco Propriedades terapêuticas (CZELUSNIAK et al., 2012): • Existem evidências de outras propriedades (tabela). ATIVIDADE ESTUDO Antialérgica Fierro et al., 1999 Analgésica Ruppelt et al., 1991 Anti- inflamatória Falcão et al., 2005 Antioxidant e Vicentino & Menezes, 2007 AULA 03: CUMARINAS Farmacognosia II Drogas com cumarinas Guaco Propriedades toxicológicas: • Antagonizam os efeitos da vitamina K (coagulação sanguínea). • Potencializam os efeitos dos anticoagulantes orais (warfarina). • Contraindicados na gravidez e lactação.