Avaliação in vitro da atividade antifúngica e citotóxica de cumarinas naturais e sintéticas

Abstract

Cumarinas são estruturas promissoras e diversas atividades biológicas têm sido atribuídas a esses metabólitos secundários vegetais. Estudos sugerem que o mecanismo antifúngico desses compostos esteja correlacionado com a atividade antioxidante. A reação da tirosinase, que produz radicais livres, está envolvida no processo de melanização do fungo Sporothrix schenckii, o causador de micose subcutânea de maior incidência no sul do Brasil. A inibição dessa enzima foi recentemente reportada para extrato de Pterocaulon (Asteraceae), planta rica em cumarinas e usada na medicina tradicional do Brasil para tratamento tópico de micoses e na medicina popular da Argentina como anticâncer. O objetivo desse trabalho foi investigar in vitro a atividade antifúngica, correlacionando-a com atividade antioxidante, de extratos de espécies de Pterocaulon e de 6,7-metilenodioxicumarinas isoladas e também de 4-metilcumarinas obtidas por síntese, bem como a investigação da atividade citotóxica de algumas destas moléculas. As 6,7-metilenodioxicumarinas foram isoladas de P. balansae e P. lorentzii, enquanto que as 4-metilcumarinas foram sintetizadas via Pechmann por micro-ondas. A atividade antifúngica contra Sporotrix schenckii foi realizada conforme manual do Clinical and Laboratory Standards Institute. O estudo das propriedades eletroquímicas foi obtido por voltametria cíclica e a capacidade antioxidante pelo método espectofotométrico DPPH (1,1-difenil-2-picrilhidrazil) e pelo método fluorimétrico ACAP contra radicais peroxil. A análise dessa atividade mostrou que os extratos metanólicos de espécies de Pterocaulon (P. polystachyum, P. balansae, P. lorentzii, P. lanatum e P. cordobense) foram ativos frente às cepas do fungo S. schenckii, sendo o extrato de P. polystachyum o mais ativo, apresentando Concentração Inibitória Mínima (CIM) compreendida entre 156 e 312 μg/mL. O fracionamento dos extratos lipofílicos de P. balansae e P. lorentzii levou ao isolamento de três metilenodioxicumarinas. Dados cristalográficos da 5-metóxi-6,7-metilenodioxicumarina, inéditos, foram depositados no Cambridge Crystallographic Data Centre 779123. As cumarinas sintéticas foram obtidas em rendimentos satisfatórios (98-30%) e em reduzido tempo de reação (5-20 min). O screening destas cumarinas frente às cepas do fungo S. schenckii revelou que 5-carboxi-6,7-diidroxi-4-metilcumarina, com CIM de 66 μM e Concentração Fungicida Mínima de 246 μM, foi o composto mais ativo. Essa cumarina apresentou sinergismo com a Anfotericina B, sendo sua CIM reduzida para 15 μM. A atividade antifúngica desses compostos pode estar correlacionada com a atividade antioxidante. O composto 5-carboxi-6,7-diidroxi-4-metilcumarina foi o mais ativo mostrando elevada capacidade antioxidante frente aos radicais DPPH com valores de IC50 de 17,49 μM e elevada atividade frente ao radical peroxil. Além disso, apresentou um potencial de oxidação de 0,4 V sugerindo atividade antioxidante. Baseado nos ensaios antioxidante e antifúngico foi possível observar que a presença de grupamentos hidroxilas no C-7 e C-8 do anel cumarínico, assim como a adição de grupamento polar no C-5 favoreceu ambas as atividades antifúngica e antioxidante. Na segunda etapa desse trabalho foi avaliada a citotoxicidade das cumarinas isoladas e algumas cumarinas simples, disponíveis comercialmente, pelo método Metil Tiazol Tetrazólio (MTT) usando linhagens de glioma humano (U138-MG) e de ratos (C6). Foi observado que as 6,7-metilenodioxicumarinas causaram uma significativa redução na viabilidade celular, sugerindo uma influência positiva do grupamento metilenodioxi sobre essa atividade. O composto 5-metóxi-6,7-metilenodioxicumarina foi o mais promissor (IC50= 34,6 μM e IC50= 31,6 μM para C6 e U-138 MG, respectivamente). Como desfecho desse trabalho, pode-se concluir que as cumarinas apresentaram uma atividade inibitória frente ao crescimento celular de linhagens de glioma e um efeito fungicida sobre S. schenckii, resultados estes que corroboram com o uso popular dessas plantas.

Coumarins are promising structures and diverse biological activities have been attributed to these secondary plant metabolites. Studies suggest that the mechanism of antifungal compounds is correlated with antioxidant activity. The reaction of tyrosinase, which produces free radicals, is involved in the process of melanization of the fungus Sporothrix schenckii, the agent of subcutaneous mycosis with the highest incidence in southern Brazil. The inhibition of this enzyme has recently been reported to extract Pterocaulon (Asteraceae) This plant is rich in coumarins and used in traditional medicine in Brazil for topical treatment of fungal infections and in folk medicine of Argentina as anticancer. The aim of this study was to investigate the in vitro antifungal activity and correlation with its antioxidant properties and cytotoxic activities of extracts of some species of Pterocaulon, as well as the isolated coumarins, and 4-methylcoumarin analogs obtained by synthesis. The 6.7-methylenedioxycoumarins were isolated from P. balansae and P. lorentzii, while the 4-methylcoumarins were synthesized via Pechmann reaction using microwave. The antifungal activity against Sporothrix schenckii was performed as indicated in the Manual of Clinical and Laboratory Standards Institute. A study of the electrochemical properties of coumarins was performed by cyclic voltammetry, by the method of 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH) and against peroxyl radicals (ACAP) by fluorometric method. The analysis showed that the antifungal activity of the methanol extracts of Pterocaulon species (P. polystachyum, P. balansae, P. lorentzii, P. lanatum and P. cordobense) were active against the strains of the fungus S. schenckii, being the extract of P. polystachyum the most active, presenting Minimum Inhibitory Concentration (MIC) compressed between 156 and 312 μg/mL. The fractionation of lipophilic extracts of P. balansae and P. lorentzii led to the isolation of three methylenedioxycoumarins. The crystallographic data of 5-methoxy-6,7-methylenedioxycoumarin were deposited at the Cambridge Crystallographic Data Center 779123. The synthetic coumarins were obtained in satisfactory yields (98-30%) and reduced reaction time (5-20 min). The screening of these coumarins against strains of the fungus S. schenckii revealed that the 5-carboxy-6,7-dihydroxy-4-methylcoumarin was the most active compound, presenting MIC of 66 μM and Minimum Fungicidal Concentration of 246 μM. This coumarin showed synergism with Amphotericin B, and its MIC was reduced to 15 μM. The antifungal activity of phenolic compounds could be related to its antioxidant activities. The compound 5-carboxy-6,7-dihydroxy-4-methylcoumarin was again the most active with IC50 value of 17.49 μM, showing the highest capacity to deplete the radicals DPPH and ACAP, moreover present a oxidation potential of 0.4 V suggesting antioxidant activity. Based on the antioxidant and antifungal tests it was observed that the presence of hydroxyl groups at C-7 and C-8 of the coumarin ring and the addition of polar grouping at C-5 favored both antifungal and antioxidant activities.In the second part of this work, it was evaluated the cytotoxicity of the Pterocaulon compounds and some commercially available coumarins, with simple structure. The cytotoxic potential was determined by Methyl Thiazole Tetrazolium (MTT) test using strains of human glioma (U138-MG) and rat (C6). It was observed that the 6,7-methylenedioxycoumarins caused a significant reduction in cell viability, suggesting a positive influence of the methylenedioxy group in this activity. The compound 5-methoxy-6,7-methylenedioxycoumarin was the most promising (IC50 = 34.6 μM and IC50 = 31.6 μM for C6 and U-138 MG, respectively). In conclusion, this work it was demonstrated that some coumarins showed an inhibitory activity against the growth of glioma cell lines and a fungicidal effect on the S. schenckii. These results corroborate the popular use of these plants.