Farmacognosia - Saponinas

Farmacognosia - Saponinas

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO

Saponinas são glicosídeos de esteróides ou de terpenos policíc1icos. Esse tipo de estrutura, que possui uma parte com característica lipofílica (triterpeno ou esteróide) e outra parte hidrofílica (açúcares), o que determina a propriedade de redução da tensão superficial da água e suas ações detergente e emulsificante.

As saponinas são substâncias de elevada massa molecular (600 a 2000) e, de modo geral, ocorrem em misturas complexas devido à presença concomitante de estruturas com um número variado de açúcares ou ainda devido à presença de diversas agliconas. A cadeia de açúcares pode ser linear ou ramificada e uma das dificuldades na elucidação estrutural desses compostos está justamente em determinar os carbonos das ligações interglicosídicas. Por essas razões, o isolamento de saponinas, bem como a sua elucidação estrutural, podem ser muito difíceis. É por isso, também, que o conhecimento sobre a química e propriedades biológicas de saponinas desenvolveu-se apenas mais recentemente, paralelo à evolução das técnicas cromatográficas e espectroscópicas.

Apesar dessas dificuldades, ao longo do tempo, esse grupo de substâncias sempre tem sido de interesse farmacêutico, seja como adjuvante em formulações, componentes ativos em drogas vegetais, ou ainda, como matéria-prima para a síntese de esteróides.

2. PROPRIEDADES GERAIS

As saponinas em solução aquosa formam espuma persistente e abundante. Essa atividade provém, como nos outros detergentes, do fato de apresentarem na sua estrutura, como já referido, uma parte lipofílica, denominada aglicona ou sapogenina e uma parte hidrofílica constituída por um ou mais açúcares. A espuma formada é estável à ação de ácidos minerais diluídos, diferenciando-a daquela dos sabões comuns. Essa propriedade é a mais característica desse grupo de compostos, da qual deriva o seu nome (do latim sapone = sabão).

Outras propriedades físico-químicas e biológicas encontradas, mas nem sempre presentes em todas as saponinas, são:

- elevada solubilidade em água;

- ação sobre membranas: muitas saponinas são capazes de causar desorganização das membranas das células sangüíneas (ação hemolítica) ou das células das brânquias em peixes (ação ictiotóxica);

- complexação com esteróides: razão pela qual freqüentemente apresentam ação antifúngica e hipocolesterolemiante.

3. TERMINOLOGIA E CLASSIFICAÇÃO

As saponinas podem ser classificadas de acordo com o núcleo fundamental da aglicona ou, ainda, pelo seu caráter ácido, básico ou neutro. Assim, quanto à aglicona, denominam-se saponinas esteroidais e saponinas triterpênicas. No grupo das saponinas esteroidais podem ser considerados também os glicosídeos nitrogenados esteroidais, que são tratados por alguns autores como um grupo à parte. O caráter ácido pode ser devido à presença de um grupamento carboxila na aglicona ou na cadeia de açúcares (por exemplo, ácidos glicurônico e galacturônic), ou ambos. O caráter básico decorre da presença de nitrogênio, em geral sob forma de uma amina secundária ou terciária, como nos glicosídeos nitrogenados esteroidais.

Outra classificação refere-se ao número de cadeias de açúcares ligadas na aglicona. Assim, saponinas monodesmosídicas possuem uma cadeia de açúcares, enquanto que saponinas bidesmosídicas têm duas cadeias de açúcares, a maioria com ligação éter na hidroxila em C-3 e a outra com ligação éster. Essa diferenciação é importante já que, freqüentemente, as saponinas bidesmosídicas não apresentam as atividades biológicas relatadas para as saponinas monodesmosídicas. As saponinas apresentam um número variável de monossacarídeos ligados entre si em cadeia linear ou como uma cadeia ramificada. Os monossacarídeos encontrados mais comumente são: D-glicose, D-galactose, L-ramnose, L-arabinose, D-xilose, D-fucose e os ácidos glicurônico e galacturônico. As ligações interglicosídicas podem ser α ou β e os monossacarídeos podem ocorrer na forma de piranose ou furanose.

4. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

A variação estrutural das agliconas pode ser mais facilmente entendida considerando a classificação em saponinas esteroidais e saponinas triterpênicas.

4.1. Saponinas esteroidais neutras

Nas saponinas esteroidais, a aglicona é formada por um esqueleto de 27 carbonos dispostos num sistema tetracíclico. Biogeneticamente, formam-se via pirofosfato de isopentenila originando o óxido de esqualeno que cicliza numa conformação cadeira-barco-cadeira-barco formando o cicloartenol (em algas e plantas verdes) ou o lanosterol (em fungos e organismos não fotossintéticos), após vários rearranjos do tipo 1,2. Nessa rota biogenética, o cicloartenol, após clivagem oxidativa de três metilas, forma, entre outros compostos, os esteróides e os cardenolídeos (Abe et al., 1993; Lichtenthaler etal., 1997).

Essas saponinas apresentam duas estruturas básicas comuns: o espirostano (16,22:22,26-diepóxi-colestano) e o furostano (16,22-epóxi-colestano).

O espirostano é o cetal de 16,26-di-hidróxi-22-colestanona, enquanto que o hemiacetal correspondente, furostano-22,26-diol é estável apenas quando o grupo hidroxila em C-26 está ligado a um açúcar. Quando esse é cindido, ocorre espontaneamente a cetalização formando o derivado espirostano (figura 1).

As saponinas do tipo espirostano possuem núcleo espirocetal em C-22 e podem ser divididas nas séries 25R (metila em posição α; série normal) ou 25S (metila em posição β; série iso). As saponinas de núcleo furostano apresentam cadeia lateral com ligação osídica na hidroxila em C-26. São menos freqüentes e, por hidrólise, transformam-se em estruturas do tipo espirostano através do fechamento do anel.

Em relação à conformação espacial, a fusão dos anéis A e B pode ser cis (H-5 em posição β, como na esmilagenina) ou trans (H-5 em posição α, como na digitogenina). Já a fusão dos anéis B/C e C/D é trans, enquanto que os anéis D/E têm junção cis (figura 1).

4.2. Saponinas esteroidais básicas

As saponinas de caráter básico pertencem ao grupo dos alcalóides esteroidais, que são característicos do gênero Solanum (família Solanaceae). Possuem nitrogênio no anel F e são conhecidos dois tipos de estruturas: espirosolano (quando o nitrogênio é secundário) e solanidano (quando o nitrogênio é terciário).

Os compostos com núcleo espirosolano podem existir nas configurações 22R,25R (exemplo, solasodina encontrada na batata-inglesa) ou 22S,25S (exemplo, tomatidina encontrada no tomate) (figura 2) .

Nos compostos com núcleo solanidano, o nitrogênio pertence aos dois anéis E e F, simultaneamente, sendo também conhecidos como indolizidinas. Os solanidanos têm a configuração 22R,25S, estando a metila do carbono 25 em posição equatorial.

Diferentes substituintes, geralmente hidroxilas, caracterizam os diversos compostos desses dois grupos de esteróides. As ligações osídicas normalmente ocorrem na hidroxila em C-3 sendo que, naquelas de tipo furostano, também encontram-se açúcares em C-26. Às vezes, há ligação dupla entre os carbonos 5 e 6.

4.3. Saponinas triterpênicas

As saponinas mais freqüentemente encontradas na natureza possuem 30 átomos de carbono e núcleo triterpênico. Esse núcleo tem a mesma origem do esqueleto esteroidal até a formação do óxido de esqualeno. No entanto, este último, ao ciclizar numa conformação cadeira-cadeira-cadeira-barco e, de acordo com dois tipos diferentes de rearranjos, pode originar os triterpenos tetracíclicos e os triterpenos pentacíclicos (Abe et al., 1993). Os triterpenos pentacíclicos podem ser divididos em três grupos principais, segundo seu esqueleto: β-amirina, α-amirina e lupeol. As saponinas do tipo β-amirina (conhecidas também como oleananos) apresentam duas metilas em C-20. Aquelas do tipo α-amirina (ou ursanos) apresentam uma metila em C-20 e outra em C-19. Nessas saponinas, a estereoquímica entre os anéis A/B, B/C e CID é trans, e entre D/E é eis. As saponinas do tipo lupeol diferem, daquelas citadas acima, na estereoquírnica entre os anéis DIE, que é trans.

Além disso, o quinto anel (E) possui cinco carbonos, não sendo hexagonal como nas outras saponinas triterpênicas.

Substituintes no núcleo básico, tais como hidroxilas, carboxilas e metoxilas, diferenciam os compostos identificados nesse grupo. As ligações osídicas normalmente ocorrem na hidroxila em C-3 (ligação éter) ou na carboxila em C-28 (ligação éster). Quando ocorre ligação dupla esta é, em geral, entre C-12 e C-13, nos grupos de oleananos, de ursanos e do lupeol. Outros tipos de núcleos, mais raramente encontrados incluem: friedelano, taraxastano e hopano.

5. OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO

As saponinas esteroidais e triterpênicas apresentam uma distribuição diferenciada no reino vegetal.

As saponinas esteroidais neutras são encontradas quase que exclusivamente em monocotiledôneas, principalmente nas famílias Liliaceae, Dioscoreaceae e Agavaceae. Os gêneros Smilax, Dioscorea, Agave e Yucca são especialmente ricos nessas saponinas. Em dicotiledôneas, a ocorrência dessas saponinas é bastante rara, tendo sido isoladas na família Scrophulariaceae, mais especificamente nos gêneros Digitalis e Trigonella.

As saponinas esteroidais básicas ou alcaloídicas são encontradas principalmente no gênero Solanum, pertencente a família Solanaceae.

As saponinas triterpênicas encontram-se predominantemente em dicotiledôneas, principalmente nas famílias Sapindaceae, Hippocastanaceae, Sapotaceae, Polygalaceae, Caryophyllaceae, Primulaceae e Araliaceae.

6. DETECÇÃO, IDENTIFICAÇÃO E OBTENÇÃO

6.1. Detecção no vegetal

A detecção de saponinas no vegetal é realizada a partir de suas propriedades químicas e físico-químicas: pela reação com ácidos minerais, aldeídos aromáticos ou sais de metais produzindo compostos corados, pela diminuição da tensão superficial e/ou pela ação hemolítica. Esses testes podem ser realizados qualitativa ou quantitativamente.

O teste de ação superficial é realizado com o extrato aquoso obtido a partir do decocto do vegetal. Após agitação enérgica do extrato filtrado em tubo de ensaio, a formação de espuma, que não desaparece com a adição de um ácido mineral diluído, indica a presença de saponinas.

A ação hemolítica pode ser determinada tanto em tubo de ensaio contendo uma solução tamponada de células sangüíneas, como em placa cromatográfica, após migração dos diferentes extratos vegetais em teste. No primeiro caso, a presença de solução avermelhada, após centrifugação, caracteriza a liberação de hemoglobina das células. Na cromatografia em camada delgada (CCD), o aparecimento de halos esbranquiçados sobre fundo avermelhado homogêneo caracteriza hemólise. Apesar de outras substâncias presentes nos vegetais também apresentarem ação hemolítica (alguns taninos, por exemplo) ou existirem saponinas que não são hemolíticas, esse teste é bastante útil quando aplicado em conjunto com outros.

6.2. Métodos de extração e purificação

Sendo glicosídeos, e portanto, substâncias polares, as saponinas são geralmente solúveis em água e pouco solúveis em solventes apolares. O extrato aquoso apresenta como vantagem, além do custo menor, a ausência de lipídeos e clorofila. No entanto, como desvantagens devem ser consideradas as possibilidades de hidrólise, durante o processo extrativo, ou hidrotermólise, no caso de extração a quente, bem como a baixa estabilidade desses extratos. Por essas razões, de modo geral, são utilizados álcoois, etanol ou metanol, ou misturas hidroalcoólicas para a extração, através de maceração, decocção, percolação ou extração exaustiva sob refluxo. Freqüentemente, o extrato hidroalcoólico assim obtido é submetido à purificação, após eliminação do conteúdo alcoólico, através da partição com solvente pouco polar (diclorometano ou clorofórmio) para a retirada de compostos apolares, seguida da partição com n-butanol, para a eliminação de açúcares livres, aminoácidos e ácidos orgânicos, entre outras substâncias hidrofílicas que ficam na fase aquosa, obtendo-se uma fração purificada de saponinas na fase butanólica. Tradicionalmente, tem sido também utilizada como técnica de purificação, a precipitação fracionada através da adição do extrato concentrado de saponinas a solventes de menor polaridade, como éter etílico ou acetona, provocando sua precipitação por redução da solubilidade.

Outros métodos de purificação incluem a complexação com colesterol, diálise, cromatografia de troca iônica ou extração seletiva utilizando a formação de sal, quando na presença de saponinas de reação ácida, bem como métodos cromatográficos, utilizando resinas sintéticas (Amberlite®), gel de sílica ou géis de exclusão molecular, tipo Sephadex® (Hostettmann e Marston, 1995).

7. PROPRIEDADES BIOLÓGICAS

O comportamento anfifílico das saponinas e a capacidade de formar complexos com esteróides, proteínas e fosfolipídeos de membranas determinam um número variado de propriedades biológicas para essas substâncias, destacando-se a ação sobre membranas celulares, alterando a sua permeabilidade, ou causando sua destruição. Relacionadas com essa ação sobre membranas, estão as atividades hemolítica, ictiotóxica e molusquicida, freqüentemente observadas. Para algumas saponinas também foi relatada ação espermicida; o mecanismo proposto até agora para essa ação seria a ruptura da membrana plasmática da célula do espermatozóide. Atividade anti-helmíntica foi apontada para um número significativo de saponinas; no entanto, a irritação causada nas mucosas tem impedido o desenvolvimento de aplicações práticas (Jentsch et al., 1961).

A complexação com colesterol, propriedade também freqüentemente observada, originou um número significativo de trabalhos objetivando avaliar o uso de saponinas na dieta com o objetivo de reduzir os níveis de colesterol sérico. Um dos primeiros trabalhos data de 1971, demonstrando a redução de colesterol no sangue e tecidos pela adição de saponinas à dieta de frangos (Cheeke, 1971). Posteriormente, foi relatada a redução de lipídeos e colesterol no fígado de camundongos através de dieta contendo saponinas da alfafa, Medicago sativa L. (Reshef et aI., 1976). Também para extratos de ginseng (Panax ginseng C.A.Mey.) foi demonstrada, em coelhos, a redução das concentrações de colesterol e triglicerídeos (Moon et aI., 1984). Efeitos semelhantes foram descritos também para as saponinas de Calendula officinalis L. (calêndula) e Beta vulgaris L. (beterraba) (Lutomski, 1983).

A atividade antiinflamatória dessa classe de substâncias é conhecida há longo tempo para as saponinas de Aesculus hippocastanum L. (castanheira-daíndia, cuja mistura de saponinas é conhecida como escina) e Glycyrrhiza glabra L. (alcaçuz, cuja saponina principal é a glicirrizina). Mais recentemente, essa ação foi descrita em modelos animais também para as saponinas de Akebia quinata (Houtt.) Decne., Bupleurum chinense DC., Bupleurum falcatum L., Eryngium planum L., Hedera helix L., Hydrocotyle vulgaris L., entre outras espécies.

A atividade antiviral de saponinas tem sido investigada intensamente na última década, destacando-se as atividades verificadas para substâncias isoladas de Glycyrrhiza glabra L., Gymnema sylvestre (Retz.) R.Br.ex Schult.), Anagallis arvensis L., Calendula arvensis L., Bupleurum falcatum L., Guettarda platypoda DC., entre outras.

É de se ressaltar que muitas das propriedades apontadas anteriormente foram detectadas em testes in vitro ou em modelos animais, sendo indispensável para propiciar o desenvolvimento de aplicações terapêuticas, na maioria dos casos, a avaliação de aspectos farmacocinéticos relativos à absorção, metabolização, eliminação (em muitos ensaios, a avaliação preliminar foi realizada por via i.p.!), ensaios pré-clínicos quanto à toxicidade, bem como ensaios clínicos em todas suas fases, já que, na maioria dos casos, nem mesmo aqueles ensaios de fase I para determinação da dose em humanos foram desenvolvidos.

8. EMPREGO FARMACÊUTICO

As saponinas são componentes importantes para a ação de muitas drogas vegetais, destacando-se aquelas tradicionalmente utilizadas como expectorantes e diuréticas. Exemplos de drogas de uso tradicional são Polygala senega L. (polígala), Primula veris L. (prímula), Grindelia robusta Nutt. (grindélia) e Hedera helix L. (hera) como expectorantes e Smilax spp. (salsaparilha), Hemiaria glabra L., Betula pendula Roth e Equisetum arvense L. como diuréticas. No entanto, os mecanismos dessas atividades não estão completamente elucidados. Alguns autores argumentam que a irritação no trato respiratório aumentaria o volume do fluido respiratório, hidratando a secreção brônquica. O muco teria, então, sua viscosidade diminuída. Outra possibilidade seria devida à atividade superficial das saponinas, também originando menor viscosidade e maior facilidade de expulsão do muco. Já a atividade diurética , seria devida à irritação do epitélio renal causada pelas saponinas, ou ainda devida aos flavonóides, geralmente também presentes nessas drogas, ou mesmo pela presença de teores elevados de potássio.

Outros empregos farmacêuticos destacados são como adjuvantes para aumentar a absorção de outros medicamentos através do aumento da solubilidade ou interferência nos mecanismos de absorção e, como adjuvante para aumentar a resposta imunológica.

Como substâncias isoladas, são poucas as saponinas utilizadas, destacando-se a glicirrizina e o seu derivado hemi-succinato sódico do ácido glicirrético, conhecido como carbenoxolona, além do asiaticosídeo, obtido de Centella asiatica (L.) Urb. Mais recentemente, como fármaco investigacional tem se destacado a utilização da saponina isolada de Quillaja saponaria Molina, QS-21, como adjuvante imunológico.

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