Caracterização química, reológica e atividade sobre o sistema complemento da goma de exsudato vegetal de Cedrela fissilis (Vell)

Orientadora: Profa Dra Juliana Bello Baron MaurerCoorientador: Dr. Luciano Henrique CampestriniDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências - Bioquímica. Defesa : Curitiba, 30/10/2020Inclui referências: p. 89-104Resumo: Gomas de exsudatos vegetais são polissacarídeos complexos, produzidos por plantas de forma espontânea, após injúria mecânica ou após infecção por agentes biológicos. Estes polissacarídeos apresentam diferentes propriedades (como emulsificantes e espessantes), com variadas aplicações em indústrias alimentícia e não alimentícia. A Cedrela fissilis Vell. (cedro rosa) é uma espécie arbórea nativa da Mata Atlântica é produtora de um exsudato, o qual não existe estudos relatados na literatura. As frações polissacarídicas oriundas da goma desta espécie (CFPN - precipitado e CFSN - sobrenadante) foram obtidas por extração aquosa (25° C) com posterior precipitação etanólica. Para determinação da estrutura química de CFPN e CFSN foram utilizadas diferentes estratégias metodológicas: técnicas colorimétricas, cromatográficas e espectroscópicas. Os resultados em relação à caracterização química demonstraram que as frações se apresentaram homogêneas quando analisadas por HPSEC-MALLS, sendo que CFPN e CFSN possuem massa molecular de 8,904 x 105 g/mol e 1,953 x 106 g/mol, respectivamente, e são constituídas majoritariamente de arabinose e galactose e por pequenas quantidades de ramnose, manose, glucose e ácido urônico. Dentre essas análises não foram detectadas proteínas, compostos fenólicos nem AGPs. O espectro de RMN das frações apresentaram sinais correspondentes às unidades de a-L-Ara/, S-DGalp, a-L-Rhap e ácido urônico. Foram observados grupos acetil e de grupos carboxílicos metilesterificados o que é curioso já que isso é incomum em gomas de exsudato vegetal. Em conjunto de todos os resultados das análises realizadas tanto em CFPN e CFSN e com os polissacarídeos modificados supõe-se que os polissacarídeos na goma do cedro sejam AG-II, polissacarídeos formados por S-D-Galp (1 ^ 3) ligada com ramificações formadas por a-L-Ara. As frações CFPN e CFSN foram submetidas ao teste hemolítico verificando resultado negativo. Em seguida foi submetido ao teste de fixação do sistema complemento humano para avaliação da atividade imunomoduladora, resultando em atividade imunoestimulante somente para a via alternativa com ICH50 de 9 e 226 pg/mL, respectivamente. O valor menor de CFPN indica que é mais potente do que CFSN. As frações CFPN e CFSN formaram soluções viscosas em água e desta forma, análises reológicas foram realizadas. A solução aquosa da fração CFPN apresentou alta viscosidade, comportamento não-newtoniano pseudoplástico e formou gel verdadeiro a 2 % (m/v). As viscosidades aparentes de CFPN em soluções salinas de NaCl 0,1 M, KCl 0,1 M e CaCl2 0,1 M foram de 408, 56 e 1772 Pa.s-1 respectivamente. A fração CFSN apresentou baixa viscosidade aparente em solução aquosa, comportamento nãonewtoniano pseudoplástico e formou soluções concentradas a 2 % (m/v). As viscosidades de CFSN em soluções salinas de NaCl 0,1 M, KCl 0,1 M e CaCl2 0,1 M foram de 0,809, 0,383 e 0,718 Pa.s-1 respectivamente. Apesar das semelhanças em composição, os experimentos de HPSEC, de atividade biológica e de reologia diferenciadas indicam um arranjo diferente dos monossacarídeos, o que resultou nas diferenças nos experimentos realizados. Os resultados obtidos com o teste de fixação do complemento dão uma pista do potencial para utilização na indústria farmacêutica, enquanto que as análises reológicas dão subsídios para investigar suas potenciais aplicações em substituição às gomas industriais importadas hoje, além de contribuir para a conservação e valorização da espécie.Abstract: Vegetable exudate gums are complex polysaccharides, produced by higher plants spontaneously, after mechanical injury or after infection by biological agents. These polysaccharides have different properties (such as emulsifiers and thickeners), with varied applications in the food and non-food industries. Cedrela fissilis Vell. (pink cedar) is a tree found in the Atlantic Forest and produces an exudate whose use needs studies. The polysaccharide fractions from the gum of this species (CFPN - precipitate and CFSN - supernatant) were obtained by aqueous extraction (25° C) with subsequent ethanolic precipitation. To determine the chemical structure of CFPN and CFSN, different methodological strategies were used: colorimetric, chromatographic and spectroscopic techniques. The results in relation to chemical characterization demonstrated that the fractions were homogeneous when analyzed by HPSEC-MALLS, with CFPN and CFSN having a molecular mass of 8.904 x 105 g/mol and 1.95 x 106 g/mol, respectively and are constituted mainly of arabinose and galactose and small amounts of rhamnose, mannose, glucose and uronic acid. Among these analyzes, no proteins, phenolic compounds or AGPs were detected. The NMR spectrum of the fractions showed signals corresponding to the units of a-L-Araf j6-D-Galp, a-L-Rhap and uronic acid. Acetyl groups and methylesterified carboxylic groups have been observed which is curious since this is uncommon in vegetable exudate gums. Together with all the results of the analyzes carried out in both CFPN and CFSN and with the modified polysaccharides, it is assumed that the polysaccharides in the cedar gum are AG-II, polysaccharides composed by a (1 ^ )-linked j6-D-Galp main chain, substituted by a-L-Araf. The CFPN and CFSN fractions were subjected to the hemolytic test with negative results. Then, it was subjected to the fixation test of the human complement system to assess immunomodulatory activity, resulting in immunostimulatory activity only for the alternative pathway with ICH50 of 9 and 226 pg/mL, respectively. The lower value of CFPN indicates it is more potent than CFSN. The CFPN and CFSN fractions formed viscous solutions in water and thus, rheological analyzes were performed. The aqueous solution of the CFPN fraction showed high viscosity, non-Newtonian pseudoplastic behavior and formed true gel at 2% (m/v). The apparent viscosities of C fP n in saline solutions of 0.1 M NaCl, 0.1 M KCl and 0.1 M CaCl2 were 408, 56 and 1772 Pa.s-1 respectively. The CFSN fraction showed low apparent viscosity in aqueous solution, non-Newtonian pseudoplastic behavior and formed 2% (m/v) concentrated solutions. The viscosities of CFSN in saline solutions of 0.1 M NaCl, 0.1 M KCl and 0.1 M CaCl2 were 0.809, 0. 8 and 0.718 Pa.s-1 respectively. Despite the similarities in composition, the HPSEC, biological activity and different rheology experiments indicate a different arrangement from monosaccharides, which resulted in differences in the experiments carried out. The results obtained with the complement fixation test give a clue to the potential for use in the pharmaceutical industry, while the rheological analyzes provide subsidies to investigate its potential applications to replace the industrial gums imported today, in addition to contributing to the conservation and valorization of species