Caracterização estrutural dos carboidratos de yacon (Smollanthus sonchifolius) e propriedades biológicas e reológicas dos frutooligossacarídeos

Orientador : Prof. Dr. Guilherme Lanzi SassakiCo-orientador : Prof. Dr. Marcello IacominiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências : Bioquímica. Defesa: Curitiba, 13/04/2015Inclui referências : f. 92-106Resumo: Smallanthus sonchifolius (yacon) é uma planta da família Astereacea cuja raíz fez parte da dieta dos povos Pré-Incas e Incas nos Andes da América do Sul, e suas folhas são utilizadas no preparo de chás para o tratamento de doenças, como o diabetes. Esta armazena frutooligossacarídeos nas raízes, os quais são considerados prebióticos. Estudos indicam sua utilização na regularização de funções intestinais e até na redução da proliferação de células cancerígenas. Neste trabalho foram extraídos, isolados e identificados quimicamente os frutooligossacarídeos (FOS) e arabinogalactanas-proteínas (AGPs) das raízes e folhas de yacon, respectivamente. Além disso, foi testada a influência dos FOS na fagocitose de leveduras por macrógafos (derivados de monócitos THP-1), na proliferação de melanoma murino (linhagem celular B16-F10) e o seu comportamento reológico. As raízes descascadas foram picadas, congeladas liofilizadas, deslipidificadas e submetidas a extração aquosa com água fervente. O extrato foi precipitado com 3 volumes de etanol, sendo o sobrenadante concentrado a vácuo (60 °C), congelado e liofilizado, este foi isolado por ultrafiltração e caracterizado como uma mistura de glucose, frutose e FOS de cadeia linear (RYPFR5). Os FOS se iniciam com uma unidade de glucose ?-(1?2)-ligada a frutose ?-D-(1?2) que se liga a outra frutose até alcançar um grau de polimerização de 10 unidades. RYPFR5 aumentou o índice de fagocitose de macrófagos e estimulou a proliferação de células B16-F10 (de melanoma murino). Visando utilizar RYPFR5 em alimentos processados, foram realizados estudos reológicos, RYPFR5 apresentou comportamento Newtoniano e Pseudoplástico. Visando um maior entendimento dos carboidratos de yacon, as suas folhas também foram estudadas, estas, foram secas, trituradas, deslipidificadas e submetidas à extração com água fervente, este extrato foi precipitado com 3 volumes de etanol e o precipitado foi separado, congelado e liofilizado. As AGPs deste extrato foram isoladas por ultrafiltração e identificadas como AGPs de estrutura compacta, provavelmente do tipo "Wattle Blossom" modificado, análise realizada a esta AGP indica que possui uma cadeia peptídica conformada por: valina, isoleucina, serina, ácido glutâmico, alanina, hidroxiprolina, asparagina, fenilalanina, treonina, glicina e arginina, esta cadeia se encontra ramificada com arabinogalactanas do tipo II (AG II) O-ligadas a serina ou treonina, estas se apresentam em três diferentes tamanhos. Estas AG II foram caracterizadas estruturalmente e apresentam uma cadeia principal de unidades de ?-D-Galp-(1?3) ligada, ramificadas em (O-6) por terminais de ?-D-Galp, além destes, também foram encontradas ramificações em O-6 por ?-L-Rhap-(1?2)- ligada ?-L-Rhap e/ou ?-L-Araf-(1?5)-?-L-Araf-(1?5)-?-L-Araf-(1?5)-?-L-Araf. Determinar as estruturas dos carboidratos necesita de complexas e variadas técnicas, sendo importante a combinação destas, nesta tese foram expostas algumas técnicas que permitiram a elucidação de FOS e AGPs de yacon, os FOS se apresentaram como imunomoduladores favorecendo a fagocitose de macrófagos, provavelmente como uma resposta à estrutura química dos FOS e por sua composição química beneficiou a proliferação de células B16-F10. Palavras-chave: Smallanthus sonchifolius. Yacon. Frutooligossacarídeos. Arabinogalactanas-proteínas. Fagocitose. Proliferação celular.Abstract: Smallanthus sonchifolius (yacon) is a Astereacea, the root was part of the diet of people Pre-Inca and Inca in the Andes of South America; the leaves were used as teas for health care (especially diabetes). This Astereacea stores fructooligossacarides in the roots, which are considered prebiotics and invetigations indicate their use in its regularization of intestinal functions to reduce the proliferation of cancer cells. In this work were extracted, isolated and identified fructooligosaccharides (FOS) and arabinogalactan-proteins (AGP), in addition, was tested the influence of fructooligosaccharides in the phagocytosis of yeast (by macrophages derived from THP-1 monocytes), and proliferation of murine melanoma (B16-F10 cell line), furthermore their rheological properties. The roots were peeled, cut, frozen and dried by lyophilization, defatted and extracted with boiling water. This extract was separated by precipitation with 3 volumes of ethanol, the supernatant was concentrate to vacuum and 60 °C, frozen and lyophilized, the resulted fructooligosaccharides were isolated by ultrafiltration and identified as glucose, fructose and linear chain fructooligosaccharides (LYPFR5), which initiaes with a glucose ?-(2?1)-linked to ?-D-(2?1) fructosyl units which can enlarge its chain until to reach a degree of polymerization of 10. The fraction LYPFR5 increased the phagocytic index in macrophages and the proliferation of murine melanoma. LYPFR5 also exhibited a pseudoplastic behavior when tested its rheological properties. The leaves of yacon were dried, milled and deffated, extracted with boiling water, and precipitated with 3 volumes of ethanol, the precipitate was frozen and lyophilized. The arabinogalactan-proteins (AGPs) of this extract were isolated by ultrafiltration and identified as AGPs probability "Wattle Blossom" type, which contains a peptide core of valine, isoleucine, serine, glutamic acid, alanine, hydroxyproline, asparagine, phenylalanine, threonine, arginine, glycine and arginine, This core peptide is linked covalently with arabinogalactan type II (with 3 diferents sizes) linked to serine or threonine (O-glycan linked) which exhibit a main chain of ?-D-Galp-(1?3), branched on (O-6) by ?-D-Galp, as well as, by linked to O-6 with units of ?-D-Rhap-(1?2)-?-DRhap and/or ?-L-Araf-(1?5)-?-L-Araf-(1?5)-?-L-Araf-(1?5)-?-L-Araf. To determination the structure of carbohydrates need of complex and different tecnics, is important the combination this, in this thesis were exposed some techniques that have allowed the elucidation of AGPs and FOS of yacon, FOS presented as immunomodulators, promoting phagocytosis of macrophages, most likely as a response to the chemical structure and its chemical composition has benefited the proliferation of line cell B16-F10. Keywords: Smallanthus sonchifolius. Yacon. Fructooligosaccharides. Arabinogalactan-proteins. Phagocytosis. Cell proliferation