Pesquisa
Atividades biológicas e composição química dos óleos essenciais e extratos brutos dos rizomas e folhas de Curcuma zedoaria
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Herika Line Marko de Oliveira
Orientador: Zilda Cristiani Gazim
Defendido em: 16/12/2022
Resumo
Esta tese encontra-se dividida em três capítulos. O Capítulo I analisa a composição química e as atividades antitumoral, anti-inflamatória, citotóxica e antimicrobiana dos óleos essenciais (OEs) dos rizomas de C. zedoaria obtidos no período da brotação e dormência. Os rizomas foram obtidos da cultura implantada no Horto Medicinal da Universidade Paranaense – Umuarama – Paraná, Brasil. Os OEs foram obtidos por hidrodestilação (2h) e identificados por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG/EM). A identificação química dos OEs (brotação e dormência), indicaram a presença de epicurzerenone com 14,05% e 18,20%; 1,8-cineol com 12,10% e 15,76%, respectivamente. Também foram investigadas as atividades anti-inflamatória em cultura de macrófagos da linhagem RAW 264.7 de camundongos, demonstrando ação inibitória da produção de óxido nítrico com EC₅₀: 84,14 e 71,72 μg mL-1 para os OEs de brotação e dormência, respectivamente. A capacidade de inibição de crescimento celular dos OEs (brotação e dormência) foi determinada em quatro linhagens de células tumorais humanas: adenocarcinoma de mama (MCF-7) com GI50 de 200,74 e 232,98 μg mL-1; carcinoma de pulmão (NCI-H-46) GI50 de 218,08; 230,43 μg mL-1; carcinoma cervical (HeLa) com 279,90; 280,43 μg mL-1 e carcinoma hepatocelular (HepG2) com GI50 de 244,92; 349,91 μg mL-1, respectivamente. Entretanto, quando testado em células não-tumorais de fígado de suíno (PLP2), não apresentou toxicidade para os OEs de brotação e dormência respectivamente. Os OEs foram avaliados quanto ao potencial antimicrobiano, frente às bactérias Gram-positivas Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Micrococcus flavus, and Staphylococcus aureus, e Gram-negativas Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Salmonella typhimurim e os fungos Aspergillus fumigatus, Aspergillus ochraceus, Aspergillus niger, Aspergillus versicolor, Penicillium funiculosum, Penicillium ochrochloron, Penicillium verrucosum e Trichoderma viride. O método utilizado foi a microdiluição em caldo determinando a Concentração Inibitória Mínima (CIM), bacteriostática mínima (CBM) e fungistática mínima (CFM). O OE brotação apresentou atividade fungistática e fungicida contra os fungos A. versicolor (400 μg mL-1), sendo que os fungos A. ochraceus (300 μg mL-11) e T. viride (400 μg mL-1), foram mais eficazes que o controle positivo cetoconazol (1500 μg mL-1). No capítulo II foi avaliada a ação dos extratos brutos (EBs) de C. zedoaria sobre as larvas de Rhipicephalus (Boophilus) microplus e de Aedes aegypti pelo teste de imersão larval. Os (EBs) foram obtidos por maceração dinâmica com esgotamento do solvente (etanol 70%) e identificados por cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada à espectrometria de massas de alta resolução (UHPLC-ESI/qTOF). Os compostos identificados nos extratos foram: Curcumanolide A/B; tetraidrodemetoxicurcumina; diidrocurcumina; p-metoxicinamato; furanodiene; epicurzerenone; zederone; cucurbitacina; zedoalactone A/ B. As concentrações de EBs utilizadas variaram de 500 a 0,19 mg mL-1. Os resultados indicaram que as concentrações letais (CLs) que mataram 99,9% (CL99,9) das larvas de carrapato bovino e de Aedes aegypti foram 79,03 e 0,39 mg mL-1 para o EB da brotação e de 77,26 e 0,19 mg mL-1 para o EB da dormência, respectivamente. Os testes realizados na fase de vida livre “ex situ” proporcionaram uma eficiência de mortalidade das larvas de carrapato bovino de 91,92% (EB brotação) e de 95,13% para o (EB dormência). No capítulo III os extratos brutos (EBs) foram avaliados quanto à atividade antioxidante, pelos métodos de sequestro do radical 2,2-difenil-1- picril-hidrazil (DPPH), pela co-oxidação do β-caroteno/ácido linoléico, pela capacidade de redução de metal (FRAP – ferric reducing antioxidant power) e determinação de fenóis totais. Os resultados encontrados para a atividade antioxidante pelo sistema de co-oxidação β-caroteno/ácido linoleico indicaram que os EBs das folhas e rizomas (brotação e dormência) de C. zedoaria apresentam alto potencial antioxidante na concentração de 1,00 mg mL-1 com inibição da oxidação em 70,14%; 75,03% e 69,10%, respectivamente. O EB das folhas apresentou altos teores de fenóis totais (65,73 µg de ácido gálico mg-1 de amostra). Os resultados encontrados nesta pesquisa abrem novas perspectivas para a utilização das folhas e rizomas de C. zedoaria em produtos farmacêuticos, cosméticos, alimentícios e domissaneantes.
Palavras-chave
Aedes aegypti. Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Antioxidante. Antifúngica. Composição química. Zedoaria. Epicurzenone. Isocurcumenol. Terpenos.
Title
Biological activities and chemical composition of essential oils and crude extracts from the rhizomes and leaves of Curcuma zedoaria
Abstract
This thesis is divided into three chapters. Chapter I analyzes the chemical composition and antitumor, anti-inflammatory, cytotoxic and antimicrobial activities of essential oils (EOs) from C. zedoaria rhizomes obtained during budding and dormancy. The rhizomes were obtained from the culture implanted in the Medicinal Garden of Universidade Paranaense – Umuarama – Paraná, Brazil. EOs were obtained by hydrodistillation (2h) and identified by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS). The chemical identification of the EOs (budding and dormancy) indicated the presence of epicurzerenone with 14.05% and 18.20%; 1,8-cineole with 12.10% and 15.76%, respectively. The anti-inflammatory activities in cultured RAW 264.7 mouse macrophages were also investigated, demonstrating an inhibitory action on nitric oxide production with EC₅₀: 84.14 and 71.72 μg mL-1 for budding and dormancy EOs, respectively . The ability of EOs to inhibit cell growth (budding and dormancy) was determined in four human tumor cell lines: breast adenocarcinoma (MCF-7) with GI50 of 200.74 and 232.98 μg mL-1; lung carcinoma (NCI-H-46) GI50 of 218.08; 230.43 μg mL-1; cervical carcinoma (HeLa) with 279.90; 280.43 μg mL-1 and hepatocellular carcinoma (HepG2) with GI50 of 244.92; 349.91 μg mL-1, respectively. However, when tested on non-tumor porcine liver cells (PLP2), it did not show toxicity for budding and dormancy EOs respectively. EOs were evaluated for their antimicrobial potential against Gram-positive bacteria Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Micrococcus flavus, and Staphylococcus aureus, and Gram-negative bacteria Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Salmonella typhimurim. The fungi used were Aspergillus fumigatus, Aspergillus ochraceus, Aspergillus niger, Aspergillus versicolor, Penicillium funiculosum, Penicillium ochrochloron, Penicillium verrucosum and Trichoderma viride. The method used was microdilution in broth determining the Minimum Inhibitory Concentration (MIC), minimum bacteriostatic (MBC) and minimum fungistatic (CFM). The budding EO showed fungistatic and fungicidal activity against A. versicolor fungi (400 μg mL-1), and A. ochraceus (300 μg mL-1) and T. viride (400 μg mL-1) fungi were more effective than the positive control ketoconazole (1500 μg mL-1). In chapter II, the action of crude extracts (EBs) of C. zedoaria on larvae of Rhipicephalus (Boophilus) microplus and Aedes aegypti was evaluated using the larval immersion test. The (EBs) were obtained by dynamic maceration with solvent exhaustion (70% ethanol) and identified by ultra-performance liquid chromatography coupled to high-resolution mass spectrometry (UHPLC-ESI/qTOF). The compounds identified in the extracts were: Curcumanolide A/B; tetrahydrodemethoxycurcumin; dihydrocurcumin; p-methoxycinnamate; furanodiene; epicurzerenone; zederone; cucurbitacin; zedoalactone A/B. The EB concentrations used ranged from 500 to 0.19 mg mL-1. The results indicated that the lethal concentrations (LCs) that killed 99.9% (CL99.9) of the bovine tick and A. aegypti larvae were 79.03 and 0.39 mg mL-1 for the EB of the budding and of 77.26 and 0.19 mg mL-1 for the EB of dormancy, respectively. The tests carried out in the ex situ free-living phase provided a mortality efficiency of bovine tick larvae of 91.92% (EB budding) and 95.13% for the (EB dormancy). In chapter III, the crude extracts (EBs) were evaluated for their antioxidant activity, by methods of scavenging the radical 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl (DPPH), by co-oxidation of β-carotene/linoleic acid, by metal reducing capacity (FRAP – ferric reducing antioxidant power) and determination of total phenols. The results found for antioxidant activity by the β-carotene/linoleic acid co-oxidation system indicated that EBs from leaves and rhizomes (budding and dormancy) of C. zedoaria have a high antioxidant potential at a concentration of 1.00 mg mL-1 with inhibition of oxidation by 70.14%; 75.03% and 69.10%, respectively. The EB of leaves showed high levels of total phenols (65.73 µg of gallic acid mg-1 of sample). The results found in this research open new perspectives for the use of leaves and rhizomes of C. zedoaria in pharmaceutical, cosmetic, food and household products.
Keywords
Aedes aegypti. Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Antioxidant. Antifungal. Chemical composition. Zedoaria. Epicurzenone. Isocurcumenol. Terpenes.