Alcaloides e constituintes voláteis de três espécies de Guatteria, avaliação das atividades antiproliferativa e antimicrobiana e estudos de biotransformação de um alcaloide oxoaporfínico e seus precursores sintéticos

Abstract

Resumo: O gênero Neotropical Guatteria Ruiz & Pav. é representado por cerca de 265 espécies o que corresponde a aproximadamente 10% das espécies pertencentes a família Annonaceae. No presente trabalho é descrito o estudo fitoquímico, o estudo dos constituintes voláteis, avaliação da atividade antiproliferativa e antimicrobiana de quatro espécies de Guatteria nativas da Mata Atlântica, são elas: Guatteria australis, Guatteria ferruginea, Guatteria latifolia e Guatteria sellowiana. Além do estudo com as espécies vegetais realizou-se a síntese do alcaloide oxoaporfínico 7-oxo-7Hdibenzo- quinolina-4,5-dicarboxilato de dimetila, avaliou-se atividade antimicrobiana e antiproliferativa, assim como de seus precursores sintéticos, além da utilização do alcaloide sintético e precursores como substratos para reações de biotransformação empregando os fungos Aspergillus flavus, Rhizopus microsporus, Rhizopus orizae, Chaetomium 56 e Bipolaris sorokiniana. As partes aéreas das espécies G. ferruginea, G. latifolia e G. sellowiana foram submetidas à extração em temperatura ambiente com metanol. Os extratos obtidos foram submetidos à extração ácido-base para a obtenção dos alcaloides. Os extratos brutos foram avaliados quanto à atividade antimicrobiana e antiproliferativa. O estudo fitoquímico de G. latifolia resultou na identificação de seis alcaloides, sendo três aporfínicos 3- hidroxinornuciferina e a mistura de anonaína e nornuciferina, e três oxoaporfínicos isomoscatolina e a mistura de lisicamina e liriodenina. O estudo fitoquímico de G. ferruginea resultou no isolamento do alcaloide oxoaporfínico liriodenina. Para a espécie G. sellowiana foram isolados o alcaloide aporfínico nornuciferina e os alcaloides oxoaporfínicos lisicamina e 3-O-metilmoscatolina. As estruturas das substâncias isoladas foram definidas com base na análise dos dados espectroscópicos de RMN de 1H e de 13C, DEPT, incluindo técnicas bidimensionais como HSQC e HMBC. Para a espécie G. australis foi realizado apenas o estudo dos constituintes voláteis e sua atividade antimicrobiana e antiproliferativa. Quanto à composição química dos constituintes voláteis foram identificados 25, 27, 22 e 19 componentes majoritários para as espécies G. australis, G. latifolia, G. ferruginea e G. sellowiana, respectivamente. Os sesquiterpenos oxigenados foram encontrados em maior concentração nas quatro espécies seguidos pelos monoterpenos oxigenados. O sesquiterpeno espatulenol foi o constituinte majoritário nos óleos essenciais de G. australis com 40,29% e foi encontrado em alta concentração nos óleos de G. latifolia (22,21%), G. ferruginea (11,04%) e G. sellowiana (23,0%). A síntese do alcaloide oxoaporfínico 7-oxo-7H-dibenzo-quinolina-4,5-dicarboxilato de dimetila foi realizada em três etapas com rendimento global de 28,5%. A avaliação da atividade antimicrobiana dos extratos brutos das espécies G. ferruginea, G. latifolia, G. sellowiana e fração alcaloídica de G. sellowiana mostrou que somente o extrato bruto de G. ferruginea foi ativo frente à bactéria Staphylococcus aureus. A fração alcaloídica de G. sellowiana foi ativa frente às bactérias Escherichia coli, Staphylococcus aureus e contra a levedura Candida albicans. A avaliação da atividade antimicrobiana dos constituintes voláteis mostrou que as quatro espécies de Guatteria foram ativas frente a diversas linhagens de bactérias. O alcaloide oxoaporfínico 7-oxo-7H-dibenzo-quinolina-4,5-dicarboxilato de dimetila e seus precursores quando testada a atividade antimicrobiana verificou-se ser ativo frente a diversas linhagens de bactérias e para a levedura C. albicans. A atividade antiproliferativa dos extratos brutos metanólicos das espécies G. ferruginea, G. latifolia e G. sellowiana foi testada e mostrou fraca atividade para os extratos de G. latifolia sendo os demais extratos inativos. Os constituintes voláteis das quatro espécies de Guatteria apresentaram forte atividade frente à linhagem tumoral OVCAR-3 (ovário), além da forte atividade apresentada para os constituintes voláteis de G. sellowiana frente a linhagem K562 (leucemia). A avaliação da atividade antiproliferativa para o alcaloide oxoaporfínico 7-oxo-7H-dibenzo-quinolina-4,5- dicarboxilato de dimetila e seus precursores sintéticos mostraram que o alcaloide não foi ativo frente às linhagens tumorais humanas testadas e que os precursores sintéticos apresentaram expressivas atividades frente a diversas linhagens tumorais humanas. Palavras-chave: Guatteria australis, Guatteria ferruginea, Guatteria latifolia, Guatteria sellowiana, constituintes voláteis, síntese do alcaloide oxoaporfínico 7-oxo- 7H-dibenzo-quinolina-4,5-dicarboxilato de dimetila, biotransformação, atividade antimicrobiana e atividade antiproliferativa.

Abstract: The Neotropical genus Guatteria Ruiz & Pav. is represented by about 265 species corresponding to approximately 10% of species belonging to the family Annonaceae. In this work is described the phytochemical study, the study of volatile constituents, evaluation of antiproliferative and antimicrobial activities of four species of Guatteria native of Atlantic Forest, they are described: Guatteria australis, Guatteria ferruginea, Guatteria latifolia and Guatteria sellowiana. Further in the study of plant species we have proposed to perform the synthesis of the oxoaporphine alkaloid dimethyl-7-oxo-7H-dibenzo-quinoline-4,5-dicarboxylate assess the antiproliferative and antimicrobial activities, as well as their synthetic precursors, plus the use of the alkaloid and synthetic precursors as substrates for biotransformation reactions using the fungi Aspergillus flavus, Rhizopus microsporus, Rhizopus oryzae, Chaetomium 56 and Bipolaris sorokiniana. The aerial parts of the species G. ferruginea, G. latifolia and G. sellowiana were extracted with methanol at room temperature. The extracts were subjected to acid-base extraction to obtain the alkaloids. The extracts were evaluated for antimicrobial and antiproliferative activities. The phytochemical study of G. latifolia resulted in the isolation of six alkaloids being three aporphine alkaloids 3-hidroxynornuciferine and the mixture of alkaloids anonaine and nornuciferine and three oxoaporphine alkaloids isomoschatoline and the mixture of alkaloids liriodenine and lysicamine. The phytochemical study of G. ferruginea resulted in the isolation of the oxoaporphine alkaloid liriodenine. For the species G. sellowiana were isolated oxoaporphine alkaloids lysicamine and 3-Omethylmoschatoline. The structures of the compounds were elucidated based on the analysis of spectral data 1H NMR and 13C, DEPT, including techniques such as twodimensional HSQC and HMBC. For G. australis species was done just the study of volatile constituents and their antimicrobial and antiproliferative activities. Regarding the chemical composition of the volatile constituents were identified 25, 27, 22 and 19 major components for the species G. australis, G. latifolia, G.ferruginea and G. sellowiana respectively. Oxygenated sesquiterpenes were found in higher concentrations in four species followed by oxygenated monoterpenes. The spathulenol sesquiterpene was the major constituent in the essential oils of G. australis with 40.29% and has been found in significant concentrations in oils from G. latifolia (22.21%), G. ferruginea (11.04%) and G. sellowiana (23.0%). The synthesis of the oxoaporphine alkaloid dimethyl-7-oxo-7H-dibenzo-quinoline-4,5-dicarboxylate was performed in three steps with an overall yield of 28.5%. Evaluation of the antimicrobial activity of crude extracts from G. ferruginea, G. latifolia, G. sellowiana and alkaloidal fraction of G. sellowiana showed that only the crude extract of G. ferruginea was active against the bacteria Staphylococcus aureus. The alkaloidal fraction of G.sellowiana was active on the bacteria Escherichia coli, Staphylococcus aureus and against the yeast Candida albicans. Evaluation of the antimicrobial activity of volatile constituents showed that the four species of Guatteria were active against several strains of bacteria. The oxoaporphine alkaloid dimethyl-7-oxo-7Hdibenzo- quinoline-4,5-dicarboxylate and its precursors were active against several strains of bacteria and the yeast C. albicans. The antiproliferative activity of methanolic crude extracts of the species G. ferruginea, G. latifolia and G. sellowiana was evaleated and the extracts of G. latifolia showed weak activity and the other extracts were inactive. The volatile constituents of the four species of Guatteria showed strong activity against the tumor cell line OVCAR-3 (ovarian), in addition to strong activity presented to the volatile constituents of G. sellowiana against K562 (leukemia). Evaluation of antiproliferative activity for oxoaporphine alkaloid dimethyl- 7-oxo-7H-dibenzo-quinoline-4,5-dicarboxylate and their synthetic precursors have shown that the alkaloid was not active of human tumor cell lines tested and synthetic precursors showed significant activity against several tumor cell lines. Key-words: Guatteria australis, Guatteria ferruginea, Guatteria latifolia, Guatteria sellowiana, volatile constituents, synthesis of oxoaporphine alkaloid dimethyl-7-oxo- 7H-dibenzo-quinoline-4,5-dicarboxylate, biotransformation, antimicrobial activity, antiproliferative activity.