Quim. Nova, Vol. 30, No.2, 374-381, 2007 PLANTAS MEDICINAIS: FATORES DE INFLUÊNCIA NO CONTEÚDO DE METABÓLITOS SECUNDÁRIOS Revisão Leonardo Gobbo-Neto e Norberto P. Lopes* Departamento de Física e Química, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Av. do Café, s/n, 14040-903 Ribeirão Preto – SP, Brasil Recebido em 7/7/05; aceito em 11/4/06; publicado na web em 31/10/06 MEDICINAL PLANTS: FACTORS OF INFLUENCE ON THE CONTENT OF SECONDARY METABOLITES. Since secondary metabolites represent a chemical interface between plants and surrounding environment, their syntheses are frequently affected by environmental conditions. Thus, variations in the total content and/or of the relative proportions of secondary metabolites in plants can take place. We review the main environmental factors that can streamline or alter the production or concentration of secondary metabolites in plants. How seasonality, circadian rhythm, developmental stage and age, temperature, water availability, UV radiation, soil nutrients, altitude, atmospheric composition and tissue damage influence secondary metabolism are discussed. Keywords: variations in secondary metabolites; medicinal plants; chemical ecology. INTRODUÇÃO Desde o quarto século a.C. existem relatos de normas para a coleta de plantas medicinais. Os carrascos gregos, por ex., coletavam suas amostras do veneno cicuta (Conium maculatum) pela manhã, quando os níveis de coniina são maiores1,2. Variações temporais e espaciais no conteúdo total, bem como as proporções relativas de metabólitos secundários em plantas ocorrem em diferentes níveis (sazonais e diárias; intraplanta, inter- e intraespecífica) e, apesar da existência de um controle genético, a expressão pode sofrer modificações resultantes da interação de processos bioquímicos, fisiológicos, ecológicos e evolutivos3-7. De fato, os metabólitos secundários representam uma interface química entre as plantas e o ambiente circundante, portanto, sua síntese é freqüentemente afetada por condições ambientais8. Os principais fatores que podem coordenar ou alterar a taxa de produção de metabólitos secundários estão expostos a seguir. Deve ser enfatizado, porém, que os estudos sobre influência destes fatores na produção de metabólitos secundários geralmente têm se limitado a um grupo restrito de espécies, predominantemente ocorrentes em regiões temperadas, muitas das quais são comercialmente importantes e podem ter sofrido fortes pressões seletivas antrópicas visando certas características desejadas. Seu comportamento, portanto, nem sempre é representativo de plantas selvagens ou de outros tipos de habitat. Também deve ser ressaltado que, muitas vezes, as variações podem ser decorrentes do desenvolvimento foliar e/ou surgimento de novos órgãos concomitante a uma constância no conteúdo total de metabólitos secundários. Isto pode levar à menor concentração destes metabólitos por diluição, podendo, no entanto, resultar em maior quantidade total, devido ao aumento de biomassa9,10. Além disso, alguns dos fatores discutidos apresentam correlações entre si e não atuam isoladamente, podendo influir em conjunto no metabolismo secundário, como por ex.: desenvolvimento e sazonalidade; índice pluviométrico e sazonalidade; temperatura e altitude, entre outros. FATORES QUE INFLUENCIAM O CONTEÚDO DE METABÓLITOS SECUNDÁRIOS Sazonalidade, ritmo circadiano e desenvolvimento A época em que uma droga é coletada é um dos fatores de maior importância, visto que a quantidade e, às vezes, até mesmo a natureza dos constituintes ativos não é constante durante o ano. São relatadas, por ex., variações sazonais no conteúdo de praticamente todas as classes de metabólitos secundários, como óleos essenciais11-15, lactonas sesquiterpênicas16,17, ácidos fenólicos16,18, flavonóides19-25, cumarinas21, saponinas26-27, alcalóides1,28-31, taninos32-36, graxas epicuticulares37, iridóides22,38,39, glucosinolatos40,41 e glicosídeos cianogênicos42,43. Os casos mais freqüentemente relatados envolvem plantas e/ ou metabólitos empregados na terapêutica, podendo ser citados os seguintes exemplos: as folhas de Digitalis obscura apresentam as menores concentrações de cardenolídeos, como o lanatosídeo A (Figura 1d), na primavera e uma fase de rápido acúmulo no verão, seguida por uma fase de decréscimo no outono31; as concentrações de hipericina (Figura 1c) e pseudo-hipericina na erva de São João (Hypericum perforatum, utilizada no tratamento de depressões leves a moderadas) aumentam de cerca de 100 ppm no inverno para mais de 3000 ppm no verão44; nas folhas de Ginkgo biloba as concentrações de biflavonóides, como a ginkgetina (Figura 1f), constituintes ativos dos extratos utilizados para tratamento de desordens vasculares periféricas e cerebrais, também apresentam marcantes variações sazonais23; por outro lado, não há consenso quanto às variações no conteúdo dos ginkgolidos, devido à existência de resultados contraditórios na literatura45; nas raízes de Panax ginseng foi detectado um grande aumento na concentração de damarano-saponinas bioativas, tais como o ginsenosídeo (Figura 1g) no verão27; o conteúdo de valepotriatos, como o valtrato (Figura 1a) e derivados do ácido valerênico (Figura 1b), nas raízes de Valeriana officinalis (utilizada como sedativo moderado) também apresenta variações marcantes durante o ano46; os conteúdos de C-glicosídeos, O-glicosídeos e antraquinonas livres (metabólitos responsáveis pela atividade laxante da planta) nos brotos e folhas da cáscara sagrada Rhamnus purshiana flutuam marcadamente durante o ano47; no inverno, o ruibarbo (Rhei rhizoma) não contém *e-mail:
[email protected] isto é. Sabe-se também que tecidos mais novos geralmente possuem maior taxa biossintética de metabólitos7. No. na fase de floração. enquanto plantas jovens acumulam majoritariamente derivados da helenalina (Figura 3d). 2 Plantas medicinais: fatores de influência no conteúdo de metabólitos secundários 375 antraquinonas. tendo como alvo principal o paclitaxel (Figura 1e . enquanto O-glicosídeos.64-74. uma variação de mais de 80% na concentração de eugenol (Figura 2b) no óleo essencial da alfavaca (Ocimum gratissimum). ácidos fenólicos78.2. aumentando durante o dia e atingindo um máximo no final da noite51. Resultados contrastantes também foram encontrados nos estudos envolvendo as antraquinonas de Aloe arborescens54. Situação semelhante ocorre com os metabólitos de Gentiana lutea.. codeína e noscapina59. é na verdade causada por uma variação diária no conteúdo de água no látex da planta. também. de morfina (Figura 2c). Foi notada.47. Os níveis de coniina (Figura 2a) em Conium maculatum são maiores quando as coletas são efetuadas pela manhã que no entardecer2. mas não no conteúdo total. porém. responsável por cerca de 65% do total de cardenolídeos) e de digitoxina aumentam consideravelmente com o desenvolvimento da planta75. flavonóides e estilbenos71. mas também as proporções relativas dos componentes da mistura5. O conteúdo total de taxanos (por ex. nota-se freqüentemente uma correlação inversa entre alta atividade metabólica e produção de aleloquímicos. De fato.59-61 . 30. o qual atinge um máximo em torno do meio-dia.10.Vol.55. a concentração destes compostos é reduzida para praticamente zero após aproximadamente seis semanas contadas a partir da formação das folhas.. . o que leva a alterações na concentração. ao contrário das hastes. Exemplos de metabólitos secundários que podem ter seu acúmulo alterado por influência do ritmo circadiano Figura 1. porém a quantidade total obtida por planta aumenta de cerca de 10 para 20 mg durante o crescimento. entre outros) notam-se alterações no decorrer do ano na concentração destes compostos em Taxus brevifolia e T. a porcentagem de partenolídeo (Figura 3c . horário em que é responsável por 98% do óleo essencial. alcalóides 1. devido ao surgimento de flores (as quais.. consideradas os principais princípios ativos desta planta utilizada como antiinflamatório. das lactonas sesquiterpênicas produzidas em Arnica montana. a partir da oxidação de antranóis47. já o conteúdo de codeína se mostrou praticamente constante72. Figura 1e) em Taxus media mostrou-se menor pela manhã. Exemplos de metabólitos secundários que podem ter seu acúmulo alterado por influência da sazonalidade Existem.um dos principais constituintes bioativos desta planta utilizada principalmente na profilaxia da enxaqueca) é maior nos primeiros estágios de desenvolvimento da planta (antes do surgimento das hastes no ápice das quais surgirão as flores). tendo sido descritas. É o caso. especialmente em estudos de campo e com plantas anuais. cujas folhas são ricas em Cglicosídeos. lactonas sesquiterpênicas9. alcalóides73. por ex. os níveis de compostos do tipo diidrohelenalina aumentam muito e então se mantêm constantes por um longo período17. que era atribuída a um rápido “turnover” destes metabólitos.cardenolídeo predominante. Em Digitalis obscura micropropagada foi observado que os conteúdos de lanatosídeo A (Figura 1d . como a mangiferina (Figura 3b). não é possível determinar um padrão de variação. por outro lado. como a isoorientina (Figura 3a). o conteúdo de morfina (Figura 2c) aumentou de menos de 20 µg g-1 no 50º dia após a germinação para mais de 120 µg g-1 no 75º dia. glicosídeos cianogênicos e tiocianatos63. são acumulados principalmente antes do desenvolvimento das flores22. No caso do Tanacetum parthenium. devendo assim ser considerados em conjunto. Em um estudo com Papaver somniferum (papoula).utilizado na terapêutica de câncer de ovário. contêm mais de 1% de partenolídeo) e mais folhas10. baccata. em contraste com uma concentração de 11% em torno de 17h56.. Figura 2. cada vez mais estudos mostrando que a composição de metabólitos secundários de uma planta pode variar apreciavelmente durante o ciclo dia/noite. as quais começam a se formar com a chegada da estação quente.56-58. também são de considerável importância e podem influenciar não só a quantidade total de metabólitos produzidos. Também é inte- A idade e o desenvolvimento da planta. bem como dos diferentes órgãos vegetais.14. em estudos que visam determinar a sazonalidade de taxóides. variações circadianas nas concentrações de óleos voláteis12. iridóides 38 . ressante notar que a variação circadiana dos alcalóides majoritários de Papaver somniferum. os efeitos da sazonalidade podem ser confundidos com alterações metabólicas sob controle do processo de desenvolvimento internamente (hormonalmente) controlado pela planta. por ex.60. Convém notar que.77. tais como óleos essenciais76. por ex. devido a resultados conflitantes na literatura48-53.79-82. glucosinolatos 62 . um decréscimo na produção de metabólitos secundários (notadamente derivados fenólicos) em períodos de crescimento tecidual rápido6. ácido clorogênico (Figura 4c) e seus isômeros (compostos antioxidantes) após submissão a baixas temperaturas78. como ocorre por ex. Conforme mencionado. e há vários relatos de que estas condições geralmente levam a um aumento na produção de vários tipos de metabólitos secundários 6. verificou-se um aumento de cerca de 60% nos níveis de artemisinina (Figura 4b . tais como PAL (fenilalanina amônia-liase) e chalcona sintase83. afetando. A formação de óleos voláteis. porém. porém neste caso podem estar mais ligados à sazonalidade18. Outro exemplo notório foi observado em Artemisia annua: após estresse metabólico causado por geada. como glicosídeos cianogênicos. Também foi demonstrado. glucosinolatos 89 . alguns terpenóides 90 . mobilização de reservas. não existem muitos estudos sobre sua influência isoladamente na produção de metabólitos secundários. as plantas freqüentemente são capazes de existir em uma considerável faixa de temperatura. expansão foliar e crescimento. agente causador da malária). tais como fotossíntese. a produção de metabólitos secundários47. Exemplos da influência do índice pluviométrico na produção de metabólitos secundários são a correlação positiva de alguns dos componentes do óleo essencial de Santolina rosmarinifolia 13 e a correlação negativa entre a produção de saponinas. dependente do grau de estresse e do período em que ocorre. As baixas temperaturas têm influências significantes nos níveis de metabólitos secundários. levar a alterações no metabolismo secundário85-87. No entanto. parece aumentar em temperaturas mais elevadas. hipericinas (Figura 1c) e ácido clorogênico (Figura 4c) nas flores sob condições de estresse hídrico. há um decréscimo na concentração de hiperforinas (Figura 5b)88. com os alcalóides de Catharanthus roseus100. mostram uma correlação negativa com a temperatura13. conseqüentemente. mensais e diárias na temperatura é um dos fatores que exerce maior influência em seu desenvolvimento. o que revelou uma rápida mobilização para a conversão deste em artemisinina84.93. É relatada. O efeito da seca na concentração de metabólitos é.79 . Disponibilidade hídrica Fatores fisiológicos críticos. seu efeito na umidade e seu efeito conjunto com a capacidade de absorção de Figura 4. Exemplos de metabólitos secundários cujo acúmulo pode ser influenciado pela disponibilidade hídrica . Exemplos de metabólitos secundários cuja concentração pode ser influenciada pela temperatura água do solo47. antocianinas 91 e alcalóides92.376 Gobbo-Neto e Lopes Quim. portanto. como a lemmatoxina (Figura 5a) em Phytolacca dodecandra. As concentrações de algumas substâncias componentes do óleo essencial de Santolina rosmarinifolia.. concomitante a uma diminuição de seu precursor biossintético ácido diidroartemisínico. apesar de dias muito quentes levarem a uma perda excessiva destes metabólitos47.94-99. uma conseqüência de outros fatores. em folhas de tabaco (Nicotiana tabacum).79. Exemplos de metabólitos secundários cuja concentração na planta pode ser influenciada por sua idade ou estágio de desenvolvimento Temperatura Apesar de cada espécie ter se adaptado ao seu habitat.substância com apreciável atividade contra cepas susceptíveis e resistentes de Plasmodium falciparum. comportamento estomatal. O aumento nas concentrações de ácido clorogênico e antocianinas relacionados a baixas temperaturas também foram relatados em folhas de Mahonia repens. sendo que efeitos Figura 5. talvez pelo fato da temperatura ser. às vezes. como altitude e sazonalidade. por ex. o estresse hídrico freqüentemente tem conseqüências significantes nas concentrações de metabólitos secundários em plantas. Em Hypericum perforatum há um aumento significativo na concentração de flavonóides. Nova Figura 3. nem sempre há alterações no acúmulo de metabólitos decorrentes de variações hídricas. entretanto. porém. com os níveis de precipitação 26. de modo geral. Os efeitos da chuva na vegetação devem ser considerados em relação ao índice anual. em geral. podem ser alterados por estresse hídrico e. sua distribuição pelo ano. A faixa em que ocorrem as variações anuais. os estudos realizados apresentam resultados conflitantes e parece não ser possível estabelecer uma correlação clara entre sua concentração e estresse osmótico43. um aumento de quatro a cinco vezes no conteúdo de escopolina (Figura 4a). uma correlação positiva entre a intensidade e a duração do frio imposto a mudas de milho (Zea mays) e a abundância de antocianinas e mRNA para as enzimas chaves da via fenilpropanoídica. Com relação a metabólitos fenólicos. enquanto a longo prazo é observado um efeito oposto6. como terpenóides9. Existe uma correlação positiva bem estabelecida entre intensidade de radiação solar e produção de compostos fenólicos101. glicosídeos cianogênicos124 e alcalóides92-125.94. dificultando assim a danificação dos tecidos mais internos pela radiação UV-B101. principalmente no caso de flavonóides e fenilpropanóides correlatos.95. os quais têm absorção máxima em comprimentos de onda consideravelmente mais curtos que os da UV-B101. a produção de metabólitos secundários (exceto os nitrogenados) mostra uma correlação positiva com a proporção carbono/nutrientes (C/N). tendências podem ser reconhecidas.101. comportamento oposto ao apresentado pelos alcalóides de Tabernaemontana pachysiphon92.98.108-110. a adição de nutrientes.128. particularmente nitrogênio.129. No caso específico dos flavonóides. as quais visam estabelecer uma relação entre as disponibilidades de nitrogênio.85. por outro lado. Estes efeitos. decorrente da depleção da camada de ozônio. mas também influenciam a produção de diferentes metabólitos secundários. entre outras).47.121-123.um antitumoral utilizado na terapêutica de vários tipos de cânceres) aumentando sua produção. sabe-se que derivados da luteolina são mais efetivos que os da apigenina em dissipar a energia absorvida. geralmente se verifica maior produção de metabólitos secundários. existindo resultados controversos e tentativas de refinamento das hipóteses de balanço C/N34. Figura 6b) / glicosídeos de apigenina (por ex. glicosídeos e até mesmo óleos voláteis47. também. aumentando deste modo os níveis de defe- sa antioxidante120. Estudos mostram que a intensidade de luz é um fator que também influencia a concentração e/ou composição de outras classes de metabólitos secundários6.. de modo geral. sabe-se que isto se aplica a algumas plantas produtoras de alcalóides.101. isto é. O aumento na produção de tais metabólitos “protetores solares” é controlado por enzimas da rota biossíntética dos fenilpropanóides (fenilalanina amônia-liase e chalcona sintase. carbono e luz128. No. existe uma crescente preocupação com os efeitos do aumento de radiação ultravioleta (UV-B. enquanto as plantas desenvolvidas sob condições de dia curto apresentam o mentofurano como constituinte majoritário do óleo essencial127. o aumento na proporção de glicosídeos de luteolina (por ex. taninos94. Isto não aumenta a capacidade de absorção de UV-B mas. onde foi observado um aumento desta proporção por indução luminosa99..104. paralelamente à menor taxa de crescimento. Figura 6c) quando do aumento de radiação UVB incidente em Marchantia polymorpha. as quais podem ter sua expressão gênica induzida pela luz114-119. que no manjericão (Ocimum basilicum) e no tomilho (Thymus vulgaris). não são totalmente previsíveis. apesar da reconhecida influência no desenvolvimento vegetal.113. Em Atropa belladonna. é luz-dependente123. poucos estudos mostram relações entre pH ou microorganismos do solo e metabolismo secundário47. 280–320 nm). tais como flavonóides99.130. duas plantas utilizadas na medicina popular e como condimentos. e somente traços de mentofurano (Figura 6f). e o impacto de mudanças em sua disponibilidade na produção de metabólitos secundários foi revista por Gershenzon79.Vol. os nutrientes afetam não somente o metabolismo primário. Isso pode ser explicado. 30. Nutrientes Na agricultura. Foi demonstrado. Outro fator é que a chuva contínua pode resultar na perda de substâncias hidrossolúveis das folhas e raízes por lixiviação. pêlos. exceto no Figura 6. Radiação ultravioleta As diferentes espécies de plantas estão adaptadas a uma enorme variação na intensidade e quantidade de incidência luminosa6.103. Situação semelhante foi recentemente descrita para a relação flavonóides/hidróxi-cinamatos. Além disso. particularmente derivados fenólicos79.. Datura stramonium e Cinchona ledgeriana uma exposição total à luz solar leva a um maior conteúdo de alcalóides que a permanência na sombra47. É interessante notar.112.107. cutícula e material epicuticular) e utilizados pela planta como filtros UV.126. mentona (Figura 6e). Macronutrientes A grande maioria dos estudos sobre influência de nutrientes no solo está correlacionada com intensidade de luz incidente e voltada para discussões sobre alocação de recursos (hipóteses de balanço carbono/nutrientes). mas também a capacidade de atuar como antioxidantes. bem como de outros alcalóides diméricos. sendo que uma exposição intensa leva a um maior nível biossintético9. mas não é possível estabelecer regras sólidas e estáveis6. subepiderme.131.111.125 demonstraram que a irradiação de Catharanthus roseus (vinca) com radiação UV na faixa entre 290380 nm estimula a dimerização dos alcalóides catarantina e vindolina em vimblastina (Figura 6a .105 e antocianinas18. estes são acumulados principalmente em tecidos superficiais (tais como epiderme. no entanto. Observa-se que estresse nutricional usualmente resulta em aumento nas concentrações de metabólitos secundários. de certo modo. Isso demonstra que não somente a capacidade de absorver radiação UV-B. Exemplos de metabólitos secundários que podem ter seu acúmulo alterado por influência da intensidade e/ou quantidade de radiação ultravioleta . onde os óleos essenciais são armazenados. isto não se aplica a taninos e compostos fenólicos simples. em solos pobres em nutrientes. é geralmente empregada para aumentar a produção de biomassa. Por outro lado. pela proteção contra a foto-destruição proporcionada por estes metabólitos ao absorver e/ou dissipar a energia solar. Além disso. 2 Plantas medicinais: fatores de influência no conteúdo de metabólitos secundários 377 a curto prazo parecem levar a uma produção aumentada. estas hipóteses não foram totalmente comprovadas. por ex. também podem atuar como “radical-scavengers” e antioxidantes108.102. Hirata et al. A formação de lactonas sesquiterpênicas nos tricomas do girassol (Helianthus annuus) também é influenciada pela luz.130-134. podem determinar a concentração e composição de metabólitos anti-UV-B99. o completo desenvolvimento de tricomas glandulares. pois absorvem radiação UV-B sem alterar a radiação fotossinteticamente ativa101. Nestes estudos. Contudo. As folhas de hortelã (Mentha piperita) mantidas sob condições de dia longo contêm mentol (Figura 6d).106. No entanto. Figura 7b . no caso) com a altitude147. levou a um maior acúmulo dos isoflavonóides cumestrol (Figura 8a).substâncias utilizadas comercialmente como inseticidas) em Chrysanthemum é maior e. A exposição de plantas de 6 semanas de idade de Pinus sylvestris a O3. por ex.79. fósforo. uma vez que estes são constituintes ativos de um grande número de plantas medicinais16.47. Metabólitos não fenólicos também podem ser influenciados pela altitude. . Foi relatado que Digitalis lanata cultivada em casas de vegetação com atmosfera enriquecida com CO2 (1000 ppm) produziu 3.15 μL L-1 por 8 h. um dos alcalóides de interesse comercial da planta.. como p-hidróxi-acetofenona. durante o desenvolvimento de Digitalis grandiflora (dedaleira) leva a um aumento de mais de duas vezes no conteúdo de heterosídeos cardioativos137. A falta de boro reduz a produção de compostos fenólicos em palmeiras143 e o fornecimento de estanho e bismuto aumenta a quantidade de taninos produzidos por Acacia catuchu6. Já o conteúdo de piretrinas (por ex. somente as concentrações das xantonas mangiferina (Figura 3b) e 1. através do borrifamento das folhas com soluções de sais destes elementos. como desordens do fígado) mostrou que. e apenas a última mostrou correlação (negativa. fósforo ou potássio79. Os efeitos de nutrientes nos níveis de derivados do ácido chiquímico (especialmente ácidos cinâmicos simples e taninos hidrolisáveis e condensados) são bem documentados e deficiências em nitrogênio. Outros estudos relacionando manganês75. Figura 7. A fumigação das folhas de soja (Glycine max) com O3 (de 0. destes isoflavonóides150. utilizado no tratamento de uma série de doenças.92. em que a produção de metabólitos secundários contendo estes elementos é diminuída79. O tratamento de suspensões celulares de Catharanthus roseus com cádmio pode aumentar em mais de três vezes a produção de ajmalicina (Figura 9b).5 vezes mais digoxina (Figura 8e . uma significante correlação positiva entre a altitude do local de coleta (entre 30 e 2950 m) de espécies do gênero Leontodon e o conteúdo total de flavonóides. porém resultados conflitantes foram obtidos148. glicosídeos cianogênicos e glucosinolatos) geralmente é aumentada com a maior disponibilidade de nitrogênio no solo6. os níveis de pinocembrina e catequina não se alteraram significativamente com este tratamento148. entre as altitudes de 2200 e 3960 m. daidzeína (Figura 8b) e sojagol. Alterações no conteúdo de alguns polifenóis.7-dimetóxi-xantona correlacionaram-se com a latitude. os metabólitos derivados do mevalonato parecem não mostrar correlações consistentes com mudanças na disponibilidade de nitrogênio. enxofre e potássio geralmente resultam em maiores concentrações destes metabólitos6. uma vez que. Nova caso da deficiência de nitrogênio e enxofre.149. estudo recente com Swertia franchetiana (matéria-prima para elaboração de um importante medicamento popular conhecido como DiDa no Tibet. dose. em contraste. bastante limitados e voltados principalmente para as conseqüências de níveis elevados de O3 ou de CO2 no metabolismo de derivados fenólicos. é de particular interesse farmacêutico. porém os resultados são contrastantes. a concentração destes nos tecidos pode diminuir6. também podem ter efeitos na produção de metabólitos nitrogenados6. o que tem sido utilizado para explicar estudos que constataram altos níveis de produção de metabólitos secundários (especialmente compostos fenólicos) associados a plantas crescendo nesse tipo de solo6.79..79. por ex. Altitude A altitude também exerce efeitos sobre o desenvolvimento e a produção de metabólitos secundários em plantas. Por outro lado. o conteúdo de ácidos fenólicos não mostrou variação altitudinal significante16. a incorporação de nitrogênio pode ser inibida. Os níveis de fósforo e potássio. dentre os metabólitos secundários bioativos analisados. Além disso. Plantago lanceolata quando cultivada em atmosfera com elevada concentração de CO2 (700 μL L-1) apresenta concentrações similares ou menores de iridóides que a cultivada em condição ambiente (CO2 = 350 μL L-1)131. conforme comentado anteriormente. e sua excreção para o meio de cultura141. de modo geral. que o fornecimento de manganês e molibdênio. Por outro lado. mas sim a quantidade deste que é incorporada aos tecidos da planta94. NO2 e SO2 também causaram um acúmulo.136.25 a 1 μL L-1 por 3 h).e tempo-dependente) na formação dos estilbenos pinosilvina (Figura 8d) e pinosilvina-3-metiléter.378 Gobbo-Neto e Lopes Quim. piceína (Figura 8c) e 3-O-glicosil-kaempferol foram observados nas folhas de abeto (Picea abies). os flavonóides são reconhecidos por propiciarem proteção à radiação e seus efeitos. Foi descrita. apesar de existirem relativamente poucos estudos neste sentido. Um maior conteúdo de compostos fenólicos em Sedum album coletada em altitudes maiores (2100 x 240 m) também foi relatado145.138. na concentração de pelo menos 0. Esta correlação pode ser explicada pela maior susceptibilidade à radiação UV em altitudes maiores. apesar de relativamente pouco estudados. como conseqüência do aumento da biomassa da planta.94. por ex. porém bem menor. A produção global de metabólitos nitrogenados por uma planta (alcalóides. Em solos ácidos. devido a uma redução na taxa de conversão de amônio a nitrato. Uma comparação entre coletas de Plantago lanceolata efetuadas em altas altitudes x baixas altitudes revelou maiores concentrações do iridóide catalpol (Figura 7a) nas primeiras4. Por outro lado. assim como da atividade da enzima estilbenosintase. Foi mostrado. O aumento de altitude leva a um decréscimo no conteúdo dos alcalóides diterpênicos de Aconitum napellus e piperidínicos de Lobelia inflata e no de óleos voláteis de tomilho e hortelã pimenta47.144-146. paralelamente aos danos foliares.um heterosídeo cardioativo utilizado na terapêutica da insuficiência cardíaca congestiva) por hectare que plantas cultivadas no campo47.8-diidróxi-3. altas altitudes e baixas latitudes47.139 e conteúdo de micronutrientes nas folhas140 à produção de cardioativos foram realizados.. Entretanto. A correlação positiva geralmente existente entre o conteúdo total de flavonóides e a altitude. resultou em forte indução (aumento de centenas de vezes. Por outro lado.79. Uma correlação bem estabelecida é que menores quantidades de metabólitos fenólicos são produzidas em condições de fornecimento abundante de nitrogênio135. existem evidências de que não é somente a disponibilidade ambiental de nitrogênio em si que influencia o metabolismo secundário. Micronutrientes Há pouca informação disponível sobre o impacto de micronutrientes na produção de metabólitos secundários em plantas. Exemplos de metabólitos secundários que podem ter seu acúmulo alterado por influência da altitude Poluição atmosférica Os poucos trabalhos sobre alterações no metabolismo secundário decorrentes de poluição atmosférica são. Também foi relatado que o tratamento com cádmio ou cobre altera a excreção de alcalóides para o meio em cultura celular de raízes transformadas de Atropa belladonna142. areia. amostrada diretamente em seu habitat em três diferentes populações.166. entretanto. uma resposta restrita ao órgão danificado. granizo. vento. podendo afetar a bioquímica vegetal como um todo6. que reduz a aceitabilidade do órgão ou de todo o organismo a ataques futuros6. De fato.141. bem como outros que podem afetar o conteúdo final de metabólitos secundários em plantas medicinais. levando à fuga dos animais6. foi encontrada uma correlação positiva entre número de ferimentos nas folhas. sendo que a constância de concentrações de metabólitos secundários é praticamente uma exceção. Outros relatos interessantes são os aumentos no conteúdo de taninos164 e iridóides5 em resposta à danificação de folhas por lagartas. Danos causados a plantas por ferimentos ou ataque de herbívoros ou patógenos freqüentemente levam a uma resposta bioquímica. em resposta à alimentação por insetos produzem rapidamente peptídeos inibidores de proteinase. devido a eliciadores presentes na saliva do inseto152. por ex. demonstrando. A danificação artificial em plântulas de Catharanthus roseus. produção biotecnológica e melhoramentos genéticos de plantas medicinais. Variando o número de ferimentos artificiais e quantificando o ácido jasmônico resultante após 90 min e a concentração de nicotina (Figura 9a) na planta após 5 dias. deve levar à obtenção de matérias-primas uniformes e de alta qualidade47. mas também de terpenóides ou poliacetilenos) em resposta à invasão de patógenos6. Figura 9. causados por chuva. Indução por estímulos mecânicos ou ataque de patógenos Fatores mecânicos aos quais as plantas estão susceptíveis. Algumas plantas. No.158. aparentemente bem distinta da anterior. Em Asclepias syriaca (uma das plantas das quais a borboleta monarca seqüestra os cardenolídeos tóxicos que utiliza como defesa).163 verificaram que as cucurbitacinas da aboboreira são rapidamente induzidas 1 h após a danificação e retornam aos níveis constitutivos menos de 10 h após. tais como ferimentos. na qual a expressão gênica e/ou formação de metabólitos secundários é induzida especificamente ou mais rapidamente. às vezes.155. também podem influenciar a expressão do metabolismo secundário5.160. a fonte e a qualidade das matérias-primas têm um papel central na obtenção de produtos com constância de composição e propriedades terapêuticas reprodutíveis168.157-159. algumas observações têm revelado que injúria causada por alimentação de insetos pode resultar em uma resposta fisiológica diferenciada. o que pode diminuir significantemente a palatabilidade da planta ou parte dela6. Exemplos de metabólitos secundários que podem ter seu acúmulo alterado por influência de estímulos mecânicos CONCLUSÕES Conforme visto. Os fatores expostos aqui (Figura 10). O processo legal de regulamentação e legislação de preparados fitoterápicos. temporais ou ambientais167.161. como tomate e batata.156. em contraste. ou mesmo meros estímulos. um distúrbio físico em um local específico pode proporcionar um sinal suficiente para induzir respostas em locais distantes e não estimulados160. Similarmente. conseqüentemente no valor terapêutico de preparados fitoterápicos47. atingindo um máximo 24 h após a danificação das folhas e diminuindo praticamente aos níveis constitutivos após 148 h162. 2 Plantas medicinais: fatores de influência no conteúdo de metabólitos secundários 379 Figura 8. O controle de qualidade e a padronização de fitoterápicos envolvem várias etapas.168. e outras vezes uma resposta mais geral. 30.85. O aprimoramento e o investimento em estudos de domesticação. Este acréscimo é.e quantitativas em resinas e aumento na emissão de terpenóides voláteis resultantes de tratamentos com SO2 ou O3151. porém. tais como condições de coleta. Por outro lado. o acúmulo destas substâncias é rapidamente induzido. se mantiveram em concentrações constantes durante os dois anos do estudo. O ferimento artificial das folhas do arbusto Eriodictyon californicum resultou em uma diminuição de até 63% no conteúdo de resinas fenólicas das folhas. portanto. o metabolismo secundário de plantas pode variar consideravelmente dependendo de vários fatores (Figura 10).. resultou em um aumento de cerca de 100% no conteúdo dos alcalóides ajmalicina (Figura 9b) e vindolina 48 h após o tratamento. McCloud et al.165.155.154. é dife- . a composição da resina não mostrou alterações161. Portanto. o conteúdo de catarantina não sofreu alterações significativas 153 . devido principalmente a aspectos culturais. podem ter grande influência na qualidade e. ao invés do uso de plantas selvagens coletadas diretamente no campo. Sabe-se também que o nível de indução pode variar de acordo com o agente causador. estabilização e estocagem.Vol.153. de onde ela é distribuída para toda a planta155. Sabe-se que o ácido jasmônico é um regulador de rotas biossintéticas e responsá- vel por parte da rota sinalizadora que aumenta notavelmente a síntese de novo de nicotina nas raízes de Nicotiana sylvestris. Exemplos de metabólitos secundários que podem ter sua concentração alterada por influência da composição atmosférica Também há alguns relatos de mudanças quali. invasão por patógenos e pastagem de herbívoros.168. estudo recente mostrou que os metabólitos secundários de uma espécie vegetal selvagem. enquanto não foram observadas alterações metabólicas em folhas maduras. é a resposta a curto ou longo prazo à danificação de tecidos vegetais aumentando a produção e o acúmulo de metabólitos secundários já existentes na planta. O mais claro exemplo disto é a produção de novo de fitoalexinas (compostos geralmente derivados de fenilpropanóides. Uma outra forma de defesa induzida. que em alguns casos o metabolismo secundário pode não se alterar em função de fatores climáticos.160. O acúmulo de alcalóides indólicos monoterpênicos em vinca também se mostrou estimulado pela danificação em folhas jovens. o que sugere um maior comprometimento implícito da proteção química com os tecidos mais jovens em relação aos já desenvolvidos100. ácido jasmônico endógeno e acúmulo de nicotina em toda a planta160. 80. Ossipov. K. Veselá. Jako..170. H.. Putten. S. 17. L. 25.. L. 33. A. 513. Brobst. Syst. D. Ent. Morazzoni. M.. Ecol.. Morimoto. 47. Int. 18. 64. Zidorn. Iason. G.. S.. 4.. 135.. 64. 50. T. 663. 52. K. J. Mølgaard. Wheeler. Kato. 1998. 405. Yoshida. Phytochemistry 1961... Exp. J.. J. resoluções recentes da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) dispõem sobre o registro de medicamentos fitoterápicos171. E. 56. Y. J. Darrow. D. Bombardelli. Logan. 1986. ElSohly. 52. WB Saunders Company: London.. K. 32. C.. M. 735. R. 1. S. Lopes. J.. A.. J. Woerdenbag. 22. Kim.. Spring.. 1. I. K... W. 2001. Guéritte. Biochem. Maia.. J.. Phytochemistry 1996. 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Phytochem. 30. bem como normas de produção e controle de qualidade visando reprodutibilidade e constância de princípios ativos e/ ou marcadores característicos da espécie vegetal169. Ecol. Bernays. Kim. I. Croom. 15. 14th ed. 32.. P. Neste mesmo sentido. A. D. K. Feeny. 14. 40. I. 1996.. C. Plant Physiol. B.. Evans. Park. 145. D. 211.. Ecol. E. M. Kuftinec. S. Agerbirk. Adams III. 1869. Lee... S.. Biochem. 128. Phytochemistry 2001.. Bomme. 1998. Planta Med. Savikin-Fodulovic. Hartley. 177. J. S... Biochem. A. Biochem. Staden. T. Nat. H. Syst.. J. Coll.. V. Em Insect-plant interactions. I.. no futuro. H.. Drewes. J. Nova Figura 10. 15.. M. K. 46.. 689. Bla•evic. 25. 1241. Phytochemistry 2004. Ecol. J. Kim. P. S. Perdetzoglou. 92. Plant Physiol. e ao CNPq pelas bolsas concedidas aos autores.. Syst. Prod. H. Sakamoto.. Brooks. Scriber. 27. 5. Pérez-Alonso. E. S. 1984. 2001. 5. E. H. 57. P.. 1997. Syst. 74. 21.. M. Jech. Lindroth. Syst. ‘aman. Syst.. Biochem. M. pela colaboração na elaboração das figuras. Robinson.. A. 36. 37. J. M. Nat. C. 58. Tanaka. Wu. 490.. E. Osier.. Palá-Paúl. L. Stuppner. T. Breuillet.. 6.. 1041. T. Lindroth. Biochem. 1989. Oecologia 1992.. exigindo testes que comprovem a eficácia. 367.. 1997. Bostock. Schmitt. 8. J. E. K. J. H. O. Palá-Paúl. Anal. T. 54. Syst. 44. 21. 430.. Kawai.. 91. 36. Prod. Bessiere... A. Nat. 53. J.. 58. 143. S. Yamasaki. E.. A.. Kopycki. Kutchan. C.. K. P. 268. Wang. F. Baseando-se nos relatos aqui apresentados. 319. a segurança e a eficácia. Kuzuya. Pitarevic. o reconhecimento e a compreensão dessas variações poderão. Bos. Schmidt. 1992.. Hoover. I. 115. Louda. 47. Blakeman. C. Ahond. Olsen. Biochem. 50. N. qualidade e segurança dos fitoterápicos169. 1981. C. 13. Ecol. 43.. N. Ueda. Schwob. A... Hendriks. 63. Anal. J. Engels.. 29. B. S. C. 783. A. D. Clark. Syst. G. M.. Bos. 1991. Ecol. 1. S. Lobstein. H. G.. Ecol. J.. 130. 16. 28. Lemmich... Woerdenbag. H.. Hendriks. Hwang. 181. para o preparado fitoterápico a ser registrado. Ecol.. J... J. 35. H.. C... M. 349. Gamble. D.. Labbé. J. Biochem. Valterová. Biochem. New Phytol.... A. D. Bryant.... 1993. 7. W. K.. Gottlieb. 201.. Planta Med. 13. Jalal. G. V. Mølgaard. Também se faz necessário um rigoroso controle de qualidade realizado por meio de técnicas analíticas modernas. J. Pharmacog. S. M. Read..171. no Brasil. M. Y. 1998. vol. N. 42.. 19. Poupat. 39.. J. 861... 1984. 119... Jeong. J. 314. Camp. F.. A. 288. 110. Weed Sci. 99. Proc. D. Duan. W. Oecologia 1987. Höft. 1396. Tanaka.. 1990. Mattson. Rennenberg. M. R.. Bryant. E. E. 73. D. Pearson. T. 59. 143. Hall. I. M. 2085. 1351... 23. Robberecht. J. 62. G. 124. K. R. Kokkini.. I. A. Olivares.. 15. G.. Gavidia. 1997. 45. Zhang. S. Rosa. S. C. A. 327. Rec. G. E. E. 2000. 357. G. Phytochemistry 1996. 353.. G. C. Plant Physiol. H... 84.. P. B. 154. 117. E. Goralka. M. W.. W. R... Cooper-Driver. 3. Lokar. 87. Walbot. Food Agric. 453.. Verpoorte. 1992. 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