Toxic genera of our flora: chemistry and biology

O conhecimento de plantas tóxicas tem apresentado um grande papel para a sociedade. Seus estudos são importantes desde que são responsáveis por diferentes enfermidades, e até mesmo mortes por envenenamento, assim como por tornar possível o conhecimento de moléculas bioativas, as quais muitas delas se tornaram importantes na terapêutica atual. Vários são os exemplos de fármacos que estão no mercado, provenientes da observação humana de sinais de intoxicação após a ingestão de plantas capazes de metabolizar essas estruturas. Portanto, o estudo de plantas tóxicas está intimamente relacionado com a saúde de homens e de animais. Todavia, estão envolvidas também em aspectos econômicos, se for considerado os milhões de ruminantes que morrem a cada ano pelas suas ingestões. O envenenamento do gado, ocasionado por essas espécies é um sério problema, principalmente no Brasil, onde aproximadamente um milhão de animais morre por ano, devido à ingestão dessas plantas. Após avaliação de diversas plantas, consideradas tóxicas ou potencialmente tóxicas para o gado, observouse a presença de poucos estudos referentes à composição dos metabólitos secundários para várias espécies. Este trabalho apresentou como objetivos realizar um screening químico das espécies tóxicas Riedeliella graciliflora, Indigofera truxillensis e Crotalaria micans, além das espécies pertencentes a gêneros tóxicos Senna pendula, Senna splendida, Senna aculeata e Ipomoea chiliantha, envolvendo estudos farmacognósticos, além de análises espectroscópicas (RMN de 1H) e observação do perfil químico em CLAE-UV-DAD, CG-EM. Tal screening permitiu selecionar as espécies para a realização de estudo químico mais detalhado. Também foram propostas as avaliações da atividade citotóxica dos extratos e frações, a partir de ensaios utilizando Artemia salina, e das atividades antimicrobianas, antitumorais, anti-alérgica e tripanocida. Quanto aos ensaios de citotoxicidade dos extratos para Artemia salina, apesar destes não se apresentarem muito ativos, observou-se maior toxicidade de Crotalaria micans, Senna splendida e Indigofera truxillensis, nas quais todos os microcrustáceos apresentaram comprometimento da motilidade ou morte nas concentrações 500 e 1000 ?g/ml. No estudo químico de I. chiliantha foram identificados triterpenos, alcoóis, ácidos e ésteres graxos, derivados fenilpropanoides, flavonoide, além de calisteginas, as quais são alcaloides nortropânicos, e uma resina glicosídica ainda não descrita na literatura. As calisteginas são inibidoras de glicosidases, sendo tal atividade atribuída à toxicidade apresentada pelas espécies do gênero Ipomoea, ao gado. Já as resinas glicosídicas têm apresentado efeito catártico drástico, além de citotoxicidade, podendo contribuir para a toxicidade das espécies do gênero. No estudo químico de R. graciliflora, foram identificados triterpenos, esteroides, ácidos graxos, tocoferol, flavonoides C-glicosídeos e O-glicosídeos, benzenoide, além de quatro isoflavanas, sendo três inéditas na literatura e a outra inédita como produto natural. A fração diclorometânica de R. graciliflora, a partir da qual foram isolados os isoflavanóis descritos, apresentou-se muito ativa contra as linhagens celulares tumorais SP-295, HCT-8 e MDA-MB-435. No estudo químico de I. truxillensis, foram identificados triterpeno, esteroides, ácidos e ésteres graxos, benzenoides, flavonoides O-glicosídeos, e o alcaloide indoxil-?-glicopiranosídeo, ao qual ii têm sido atribuído ser o responsável por toxicidade urêmica, em ratos, devido ao seu produto de biotransformação, indoxil (3-hidroxindol) sulfato, ser uma toxina urêmica. Devido os sintomas de intoxicação apresentados pelo gado que ingeriram esta planta estarem relacionados à toxicidade nos rins, a presença deste alcaloide parece ter um importante papel em sua toxicidade. No estudo químico de S. splendida e S. pendula, foram identificados ácidos e ésteres graxos, tocoferóis, triterpeno, esteroides, flavonóis e antraquinona. Nenhuma destas substâncias parece estar relacionada à toxicidez. Quanto aos ensaios de atividade citotóxica frente às linhagens celulares tumorais, o extrato bruto de C. micans apresentou atividade moderada frente à linhagem celular SF-295. Quanto aos ensaios antimicrobianos, nenhum dos extratos brutos apresentou-se ativo. Porém, as frações de S. splendida provenientes das partições apresentaram atividade contra as bactérias Klebsiela pneumoniae/13883 e Proteus mirabilis/29906. Quanto aos ensaios para avaliação da atividade anti-alérgica, os derivados fenilpropanoides isolados de I. chiliantha apresentaram-se ativos. Quanto aos ensaios para avaliação da atividade tripanocida, apresentaram atividade o extrato etanólico bruto de R. graciliflora e a fração em acetato de etila de S. splendida.Knowledge about toxic plants has played a fundamental role in our society. Investigation of such plants is important, because they are responsible for a wide range of malaise and even death by poisoning. Moreover, gaining insight into active biomolecules is paramount, since many of these compounds have become extremely relevant in current therapeutics. There are various examples of commercially available drugs originated from the human observation of signs of intoxication following ingestion of plants capable of metabolizing these structures. Therefore, the study of toxic plants is closely related to human and animal health. Economic issues are also involved, if one considers the millions of ruminants that die every year due to toxic plant ingestion. Cattle poisoning owing to these species is a serious matter, especially in Brazil, where approximately a million animals die due to poisoning by ingested plants every year. After evaluation of several plants deemed toxic or potentially toxic to cattle, we have observed that there are few works on the composition of secondary metabolites from these species. Therefore, the present investigation aimed at the chemical screening of the toxic species Riedeliella graciliflora, Indigofera truxillensis, and Crotalaria micans, and of species belonging to the toxic genera Senna pendula, Senna splendida, Senna aculeate, and Ipomoea chiliantha, by means of pharmacodiagnostic studies , spectroscopic analysis (1H NMR), and examination of the chemical profile by HPLC-UV-DAD, GC-MS. Such screening allowed for selection of the species to be used in a more detailed chemical study. Assessment of the cytotoxic activity of the extracts and fractions was proposed on the basis of assays employing Artemia salina and evaluating its antimicrobial, antitumor, anti-allergic, and trypanocidal activities. Although the extracts from Artemia salina did not exhibit pronounced cytotoxicity, larger toxicity was detected for Crotalaria micans, Senna splendida, and Indigofera truxillensis, in the presence of which all the crustraceans presented reduced motility or death at concentrations of 500 and 1000 ?g/ml. The chemical investigation of I. chiliantha enabled identification of triterpenes, alcohols, fatty acids and esters, phenylpropanoid derivatives, flavonoids, as well as calystegines, which are nortropane alkaloids, and a resin glycosidic not yet described in the literature. Calystegines are inhibitors of glycosidases, and this action is attributed to the toxicity displayed by species of the genus Ipomoea against cattle. As for resins glycosidic, besides cytotoxicity they also present a drastic cathartic effect, thereby contributing to the toxicity inherent to the species of this genus. The chemical study of R. graciliflora allowed for identification of triterpenes, steroids, fatty acids, tocopherol, flavonoids, C-glycosides and O-glycosides, benzenoids, in addition to four isoflavans, three of which have not been reported in the literature yet and one of which is novel as natural product. The dichloromethane fraction of R. graciliflora, from which the described isoflavanols were isolated, was very active against the tumor cell strains SP-295, HCT-8, and MDA-MB- 435. The chemical investigation of I. truxillensis revealed the existence of triterpene, steroids, fatty acids and esters, benzenoids, flavonoid O-glycosides, and the alkaloid indoxyl-?-glucopiranoside, to which uremic toxicity in rats has been attributed. This is because of its biotransformation product indoxyl (3-hydroxindol) sulfate, which is known to be a uremic toxin. Because the intoxication symptoms detected in the cattle that have ingest this plant are related to kidney toxicity, the presence of this alkaloid seems to play iv an important part in the toxicity of this species. The chemical screening of S. splendida and S. pendula demonstrated the existence of fatty acid and esters, flavonols, and anthraquinone. None of these compounds seem to be related to toxicity. As for the assays regarding the cytotoxic activity against tumor cell strains, the crude extract of C. micans was moderately active against the cell strain SF-295. With respect to the antimicrobial assays, none of the crude extracts displayed activity. Nevertheless, S. splendida fractions originated from partitions presented activity against the bacteria Klebsiela pneumoniae/13883 and Proteus mirabilis/29906. Concerning the assays evaluating the anti-allergic action, the phenylpropanoid derivatives isolated from I. chiliantha exhibited interesting properties. When it comes to the trypanocidal activity, the crude ethanolic extract from R. graciliflora and the acetyl acetate fraction of S. splendida were active