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Publicação
Antibacterial activity of the chemical constituents of the african medicinal plant Grewia Hexamita against resistant bacteria
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
The main objective of this work was to contribute to the validation of the use of
the medicinal plant Grewia hexamita (Malvaceae) in the treatment of infectious diseases,
in the traditional medicine of Mozambique.
Bioassay-guided fractionation of the methanol extract of the roots of Grewia
hexamita led to the isolation of four triterpenes, three pentacyclic, namely lupeol (2.1),
betulin (2.2) and betulinic aldehyde (2.3) and a new tetracyclic triterpene named 3β-
caffeoyl-cycloartane (2.4). Two steroids, β-sitosterol (2.5) and 7-oxo-β-sitosterol (2.6),
two phenolic compounds, p-hydroxybenzaldehyde (2.7) and vanillin (2.8), as well as S-
(+)-pantolactone (2.9), a γ-butyrolactone, were also isolated. Acylation of lupeol (2.1)
and betulin (2.2), isolated in large amount, using acetic anhydride and benzoyl chloride,
gave rise to four derivatives (2.10-2.13). The structures of the compounds were
characterized by their spectroscopic data (IR, MS and one- and two-dimensional NMR).
The evaluation of the antibacterial activity was performed by the microdilution
method in sensitive Staphylococcus aureus (ATCC 6538) and resistant strains (MRSA
ATCC 43866 and VISA CIP 106760) and in a vancomycin-resistant Enterococcus
faecalis strain (VRE FFHB H164). Gram-negative strains, namely Salmonella
typhymurium (ATCC 13311), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027) and Escherichia
coli were also used.
The best results were found for the pentacyclic triterpenes lupeol (2.1) and betulin
(2.2), which showed significant antibacterial activity against both sensitive S. aureus and
MRSA strains (MIC = 30 and 15 μg.mL-1, respectively) and against resistant VISA
strains (MIC 62 μg.mL-1). In turn, betulinic aldehyde (2.3) exhibited MIC = 30 μg.mL-1
and 62 μg.mL-1, against sensitive and MRSA strains, respectively, and no significant
activity against VISA. No inhibitory activities of bacterial growth were observed in
Gram-positive E. faecalis VRE FFHB H164 nor in Gram-negative bacteria.
Combination assays, by the checkerboard method, were also performed to
evaluate the type of interaction between the compounds and reference antibiotics. It was
intended to determine the existence of synergistic effect between them and thus their
ability to reverse bacterial resistance. Betulinic aldehyde (2.3) restored synergistically the
antibacterial activity of the two β-lactam antibiotics tested, amoxicillin from 62 to 3.8
μg.mL-1, corresponding to a 16-fold reduction (FICI = 0.31) and oxacillin from 62 to 7.5
μg.mL-1 (FICI = 0.37), corresponding to a 8-fold reduction. 7-Oxo-β-sitosterol (2.6) was
also able to interact synergistically with amoxicillin, lowering the antibiotic MIC from
250 μg.mL-1 to 30 μg.mL-1 (FICI = 0.48), corresponding to a 8-fold reduction. Synergistic
effects were also obtained against the VISA CIP 106760 strain, with β-sitosterol (2.5),
vanillin (2.8) and pantolactone (2.9).
According to the results obtained, the most active compounds may be promising
prototypes for the development of new antibiotics against resistant strains.
Esta dissertação teve como principal objetivo o isolamento e identificação de compostos antibacterianos a partir da planta medicinal africana Grewia hexamita (Malvaceae), de modo a validar cientificamente a sua utilização no tratamento de doenças infeciosas. Para tal, procedeu-se ao estudo fitoquímico bioguiado do extracto metanólico das raízes, a parte da planta utilizada pelas populações, recorrendo a várias técnicas cromatográficas, nomeadamente cromatografia em coluna e cromatografia em camada fina. Das frações solúveis em acetato de etilo e n-hexano (as que exibiram melhores atividades antibacterianas) foram isolados e caracterizados nove compostos, nomeadamente, três triterpenos pentacíclicos, lupeol (2.1), betulina (2.2) e aldeído betulínico (2.3) e um novo triterpeno tetracíclico designado 3β-cafeoil-cicloartano (2.4), dois esteróides, β-sitosterol (2.5) e 7-Oxo-β-sitosterol (2.6), dois compostos fenólicos, phidroxibenzaldeído (2.7) e vanilina (2.8), e uma γ-butirolactona, a S-(+)-pantolactona (2.9). Adicionalmente, foram também preparados dois derivados do lupeol (2.10 e 2.11) e da betulina (2.12 e 2.13) através de reacções de esterificação com o anidrido acético e o cloreto de benzoílo. As estruturas dos compostos foram estabelecidas com base nos seus dados espetroscópicos (IV, MS e RMN unidimensional - 1H, 13C e DEPT - e bidimensional - 1H-1H-COSY, HSQC e HMBC). A avaliação da actividade antibacteriana foi efectuada pelo método da microdiluição em meio líquido em estirpes de Staphylococcus aureus sensíveis (ATCC 6538) e resistentes à meticilina e à vancomicina (MRSA ATCC 43866 e VISA CIP 106760, respetivamente) e numa estirpe de Enterococcus faecalis resistente à vancomicina (VRE FFHB H164). A actividade antibacteriana foi também avaliada em bactérias Gram-negativas, nomeadamente Salmonella typhymurium (ATCC 13311), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027) e Escherichia coli. Os triterpenos pentacíclicos lupeol (2.1) e betulina (2.2) foram os mais ativos, apresentando uma actividade antibacteriana significativa contra as estirpes de S. aureus sensíveis (CMI = 30 μg.mL-1) e resistentes à meticilina e à vancomicina (CMI = 15 e 62 μg.mL-1, respetivamente). O aldeído betulínico (2.3) exibiu igualmente actividade antibacteriana contra as estirpes de S. aureus sensíveis e MRSA resistentes (CMI de 30 μg.mL-1 e 62 μg.mL-1, respectivamente), mas não mostrou actividade significativa contra as estirpes resistentes à vancomicina. Nenhum dos compostos testados se mostrou ativo contra a estirpe de E. faecalis VRE FFHB H164 nem nas bactérias Gram-negativas. Com o objectivo de avaliar o tipo de interacção entre os compostos testados e os antibióticos de referência, foram realizados ensaios de combinação recorrendo ao método de checkerboard. O aldeído betulínico (2.3) restaurou sinergicamente a atividade antibacteriana dos dois antibióticos β-lactâmicos testados, a amoxacilina (redução dos valores de CMI de 62 para 3,8 μg.mL-1), correspondendo a uma redução de 16 vezes (FICI = 0,31) e da oxacilina (variação do valor de CMI de 62 para 7,5 μg. mL-1) (FICI = 0,37), correspondendo a uma redução de 8 vezes. O 7-oxo-β-sitosterol (2.6) também exibiu sinergismo com a amoxicilina alterando o valor de CMI do antibiótico de 250 μg.mL-1 para 30 μg.mL-1 (FICI = 0.48), correspondendo a uma redução de 8 vezes. Foram também obtidos efeitos sinérgicos dos compostos β-sitosterol (2.5), vanilina (2.8) and pantolactona (2.9) contra a estirpe VISA CIP 106760. De acordo com os resultados obtidos, os compostos mais ativos podem ser promissores para o desenvolvimento de novos antibióticos contra estirpes bacterianas resistentes.
Esta dissertação teve como principal objetivo o isolamento e identificação de compostos antibacterianos a partir da planta medicinal africana Grewia hexamita (Malvaceae), de modo a validar cientificamente a sua utilização no tratamento de doenças infeciosas. Para tal, procedeu-se ao estudo fitoquímico bioguiado do extracto metanólico das raízes, a parte da planta utilizada pelas populações, recorrendo a várias técnicas cromatográficas, nomeadamente cromatografia em coluna e cromatografia em camada fina. Das frações solúveis em acetato de etilo e n-hexano (as que exibiram melhores atividades antibacterianas) foram isolados e caracterizados nove compostos, nomeadamente, três triterpenos pentacíclicos, lupeol (2.1), betulina (2.2) e aldeído betulínico (2.3) e um novo triterpeno tetracíclico designado 3β-cafeoil-cicloartano (2.4), dois esteróides, β-sitosterol (2.5) e 7-Oxo-β-sitosterol (2.6), dois compostos fenólicos, phidroxibenzaldeído (2.7) e vanilina (2.8), e uma γ-butirolactona, a S-(+)-pantolactona (2.9). Adicionalmente, foram também preparados dois derivados do lupeol (2.10 e 2.11) e da betulina (2.12 e 2.13) através de reacções de esterificação com o anidrido acético e o cloreto de benzoílo. As estruturas dos compostos foram estabelecidas com base nos seus dados espetroscópicos (IV, MS e RMN unidimensional - 1H, 13C e DEPT - e bidimensional - 1H-1H-COSY, HSQC e HMBC). A avaliação da actividade antibacteriana foi efectuada pelo método da microdiluição em meio líquido em estirpes de Staphylococcus aureus sensíveis (ATCC 6538) e resistentes à meticilina e à vancomicina (MRSA ATCC 43866 e VISA CIP 106760, respetivamente) e numa estirpe de Enterococcus faecalis resistente à vancomicina (VRE FFHB H164). A actividade antibacteriana foi também avaliada em bactérias Gram-negativas, nomeadamente Salmonella typhymurium (ATCC 13311), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 9027) e Escherichia coli. Os triterpenos pentacíclicos lupeol (2.1) e betulina (2.2) foram os mais ativos, apresentando uma actividade antibacteriana significativa contra as estirpes de S. aureus sensíveis (CMI = 30 μg.mL-1) e resistentes à meticilina e à vancomicina (CMI = 15 e 62 μg.mL-1, respetivamente). O aldeído betulínico (2.3) exibiu igualmente actividade antibacteriana contra as estirpes de S. aureus sensíveis e MRSA resistentes (CMI de 30 μg.mL-1 e 62 μg.mL-1, respectivamente), mas não mostrou actividade significativa contra as estirpes resistentes à vancomicina. Nenhum dos compostos testados se mostrou ativo contra a estirpe de E. faecalis VRE FFHB H164 nem nas bactérias Gram-negativas. Com o objectivo de avaliar o tipo de interacção entre os compostos testados e os antibióticos de referência, foram realizados ensaios de combinação recorrendo ao método de checkerboard. O aldeído betulínico (2.3) restaurou sinergicamente a atividade antibacteriana dos dois antibióticos β-lactâmicos testados, a amoxacilina (redução dos valores de CMI de 62 para 3,8 μg.mL-1), correspondendo a uma redução de 16 vezes (FICI = 0,31) e da oxacilina (variação do valor de CMI de 62 para 7,5 μg. mL-1) (FICI = 0,37), correspondendo a uma redução de 8 vezes. O 7-oxo-β-sitosterol (2.6) também exibiu sinergismo com a amoxicilina alterando o valor de CMI do antibiótico de 250 μg.mL-1 para 30 μg.mL-1 (FICI = 0.48), correspondendo a uma redução de 8 vezes. Foram também obtidos efeitos sinérgicos dos compostos β-sitosterol (2.5), vanilina (2.8) and pantolactona (2.9) contra a estirpe VISA CIP 106760. De acordo com os resultados obtidos, os compostos mais ativos podem ser promissores para o desenvolvimento de novos antibióticos contra estirpes bacterianas resistentes.
Descrição
Tese de mestrado, Química Farmacêutica e Terapêutica, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2019
Palavras-chave
Grewia hexamita Medicinal plant Antibacterial Staphylococcus aureus Synergism Teses de mestrado - 2019