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Tipo: Tese
Título: Caracterização estrutural e propriedades anti-inflamatória e antiviral de polissacarídeos sulfatados de algas marinhas do genêro Hypnea
Título em inglês: Structural characterization and anti-inflammatory and antiviral properties of sulfated polysaccharides of seaweeds from the genus hypena
Autor(es): Barros, Francisco Clark Nogueira
Orientador: Freitas, Ana Lúcia Ponte
Palavras-chave em português: Polissacarídeo;Carragenana;Hypnea;Inflamação;HIV
Palavras-chave em inglês: Polysaccharide;Carrageenan;Hypnea;Inflammation;HIV
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Data do documento: 2018
Citação: BARROS, Francisco Clark Nogueira. Caracterização estrutural e propriedades anti-inflamatória e antiviral de polissacarídeos sulfatados de algas marinhas do genêro hypnea. 2025. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Programa de Pós-Graduação em Bioquímia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Resumo: As algas marinhas têm demonstrado ser uma importante fonte de moléculas bioativas. As algas do gênero Hypnea são caracterizadas pela produção de polissacarídeos tipo carragenana, hidrocolóide espessante utilizado na indústria farmacêutica, cosmética, alimentar e biotecnológica. Devido à simplicidade morfológica desses organismos, a sua identificação com base em caracteres anatômicos e morfológicos tem levado a erros de classificação. Para resolver este problema, diversos estudos tem proposto a utilização de genes marcadores para auxiliar na identificação desses organismos. Neste trabalho, foram estudados exemplares das espécies Hypnea pseudomusciformis variedades “musciformis” “e “nigrescens” e Hypnea cervicornis, coletados no litoral dos estados do Ceará, São Paulo e Bahia, respectivamente. A identificação de H. pseudomusciformis foi realizada a partir de caracteres morfológicos. Já a espécie H. cervicornis foi identificada por características morfológicas e pela sequência de bases de dois genes marcadores moleculares, COI-5P e rbcL. Em seguida, foram extraídos e isolados os polissacarídeos sulfatados produzidos por estas espécies. A estrutura química desses polímeros foi caracterizada por microanálise elementar, FT-IR, RMN e cromatografia de exclusão molecular de alta eficiência. O polissacarídeo isolado de H. pseudomusciformis var. “musciformis” (HmP) apresentou grau de substituição por grupamentos sulfato igual a 0,88, enquanto para a variedade “nigrescens” (HnP) foi igual a 1,05. Já o polisscarídeo de H. cervicornis (HcP) apresentou DS sulfato igual a 0,79. A massa molar do pico de HmP foi igual a 123.6 kDa. Para HnP o valor observado foi de 71.4 kDa enquanto a massa molar do pico de HcP foi estimada em 70.2 kDa. O espectro de FT-IR de HmP, HnP e HcP demonstrou a presença de bandas com número de onda semelhantes, característicos de kappa- carragenanas. Os espectros de RMN de HmP HnP demonstraram a presença majoritária de κ-carragenana, com pequeno percentual de ι-carragenana, igual a 7,3% para HmP e 9,2% para HnP. O RMN do polissacarídeo de H. cervicornis revelou que 95% de HcP é formado por kappa-carragenana, possuindo 5% de ι-carragenana. O polissacarídeo de H. cervicornis foi ainda avaliado quanto ao seu efeito sobre modelos clássicos de inflamação em camundongos. HcP reduziu até 69% do edema de pata induzido por carragenina (30 mg/kg; i.p.) e a migração de células inflamatórias, demonstrado pela redução da atividade da enzima mieloperoxidase (MPO) em 53%. Em adição, HcP reduziu a migração de neutrófilos para a cavidade peritoneal induzida por carragenina e f-MLP. Contudo, HcP não reduziu a resposta inflamatória osmótica/vascular induzida por histamina ou composto 48/80. Ainda, foi verificado efeito analgésico de HcP em modelo de lambedura de pata induzida por formalina. Contudo, o efeito somente foi verificado na segunda fase (fase inflamatória), não apresentando efeito analgésico sobre a fase neurogênica. O efeito analgésico de HcP foi confirmado pelo teste de hipersensibilidade (Von Frey). Os polissacarídeos isolados de H. pseudomusciformis foram avaliados quanto ao seu potencial de neutralização viral, em especial contra o HIV. Inicialmente foi verificada a capacidade de ligação de HnP e HmP a diversas proteínas virais por ELISA. Ambos polissacarídeos ligaram-se às glicoproteínas gp120/gp140 do HIV, S2-rGP, S2-GPe e ZEBOV rGP do vírus Ebola, Dengue III, Chikungunya E1 e E2. Em seguida, a cinética e a afinidade de ligação de HnP foi avaliada frente à glicoproteína gp140 do vírus HIV por Ressonância Plasmônica de Superfície com uso de chip CM-5 de ouro. A constante de afinidade (KD =1,450 x 10-9) de HnP para gp140 foi determinada. Posteriormente, foi observado o efeito neutralizador de HnP contra o vírus HIV cultivado em células Tzmbl expressando a enzima luciferase. Foram testados um vírus do clado B em sua forma viva, chamado HIV Bal (IC50 = 73,51 μg/mL; IC90 = 661,59 μg/mL), e quatro pseudovírus de HIV dos clados B e C descritos a seguir: Bal pseudovirus (IC50 = 54,84 μg/mL; IC90 = 493,56 μg/mL), PCAAN S342 (IC50 = 36,67 μg/mL; IC90 = 330,03 μg/mL), SC422-661.8 (IC50 = 25,79 μg/mL; IC90 = 232,11 μg/mL) e ZM53M.PB12 SVPC11 (IC50 = 70,85 μg/mL; IC90 = 637,65 μg/mL). Em adição foi avaliado o efeito de HnP e HmP sobre o vírus da Raiva cultivado em células BHK21. HnP neutralizou o crescimento do pseudovírus CVS11 da Raiva, com IC50 = 71,04 μg/mL e IC90 = 639,36 μg/mL. No entanto, o efeito neutralizador de HmP para o pseudovirus da Raiva CVS11 foi significativamente maior (IC50 = 10,99 μg/mL; IC90 = 98,91 μg/mL). Foi também avaliada a citotoxicidade de HnP e HmP frente às duas linhagens celulares utilizadas para o cultivo viral, pelo método da Lactato Desidrogenase (LDH). Foi verificada ausência de toxicidade de HnP frente às células Tzmbl e BHK21 até a concentração de 375 μg/mL quando incubado por 2h e até 750 μg/mL quando incubado por 9h. Resultado semelhante foi observado para células Tzmbl e BHK21 incubadas com HmP. Por fim, É possível inferir que o polissacarídeo HcP revelou um potencial antiinflamatório importante e que HnP e HmP demonstraram um potente efeito antiviral, podendo ser utilizados no desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas.
Abstract: Marine seaweeds fave demonstrated to be a importante source of bioactive molecules. Algae from the genus Hypnea are known for the production carrageenan polysaccharides, a hidrocolloid used in pharmaceutical, cosmetic, food and biotechnological industries. Due to the morphological simplicity of these organisms, the identification of these organisms based on anatomic and morphological characters has led to mistakes. To overcome this problem, several studies have proposed the use of gene markers to aid in the identification of these organisms. In this work, specimens of the species Hypnea pseudomusciformis variety. “musciformis” “and “nigrescens” and Hypnea cervicornis, collected on the coast of Ceará, São Paulo and Bahia were studied. The identification of H. pseudomusciformis was made through morphologial characters. Though, for H. cervicornis a morphological analysis followed by the sequence of two gene markers (COI-5P and rbcL) were used. Later, sulfated polysaccharides were isolated from each group. The chemical structure of these polymers was characterized by elemental microanalysis, FT-IT, NMR and High Performance Size Exclusion Chromatography. The polysaccharide isolated from H. pseudomusciformis var. “musciformis” (HmP) showed a degree of substitution for sulfate groups (DS sulfate) of 0.88, while the variety nigrescens presented a DS sulfate = 1.05. The polysaccharide from H. cervicornis (HcP) had a DS sulfate of 0.79. The peak molar mass of HmP was 123.6 kDa. To HnP, the value observed was 71.4 kDa, while HcP peak molar mass was estimated in 70.2 kDa. FT-IR spectra of HmP, HnP and HcP revealed the presence of bands with similiar wavenumbers, characteristic of kappa-carrageenan. NMR spectra of HmP and HnP revealed that 7.3% of HmP and 9.2% of HnP were ι-carrageenan. NMR also demonstrated that 95% HcP had 95% of kappa-carrageenan and only 5% as ι-carrageenan. HcP was also evaluated regarding its effect on classic models of inflammation in mice. HcP (30 mg/kg; i.p.) reduced paw edema induced by carrageenin in 69% and the migration of inflammatory cells, as seen by mieloperoxidase (MPO) counting reduction of 53%. HcP also reduced the migration of neutrophils to the peritoneal cavity induced by carrageenin and fMLP. Though, HcP did not reduced the osmotic/vascular inflammatory response induced by histamine or 48/80 compound. Yet, HcP (30 mg/kg; i.p.) exerted antinociceptive effect in mice when inflammation was induced by formalin injection in the animal paw. The licking time was significantly reduced in the second phase, which is known to involve inflammatoy response. Though, no effect was detected in the first phase, regarded to be neurogenic. The analgesic effect of HcP was confirmed by a hyperssensitivity test (Von Frey assay). The polysaccharides isolated from H. pseudomusciformis were evaluated regarding their potential for neutralizing virus, especially HIV. In a first step it was verified the bond capacity of HnP and HmP against several viral proteins by ELISA. Both polysaccharides bound to te glycoproteins gp120/gp140 from HIV, S2-rGP, S2-GPe and ZEBOV rGP from Ebola virus, Dengue III, Chikungunya E1 and E2. Then, kinetics and affinity of HnP binding to the glyprotein gp140 from HIV was evaluated by Surface Plasmon Resonance in a gold CM-5 chip. The affinity constanto (KD =1,450 x 10-9) observed for HnP binding to gp120 was determined. Later, it was analysed HnP neutralizing effect against HIV cultivated in Tzmbl cells expressing luciferase. It was tested one virus of clade B in a live form called HIV Bal (IC50 = 73,51 μg/mL; IC90 = 661,59 μg/mL) and the four HIV pseudoviruses of clades B and C as follows: Bal pseudovirus (IC50 = 54,84 μg/mL; IC90 = 493,56 μg/mL), PCAAN S342 (IC50 = 36,67 μg/mL; IC90 = 330,03 μg/mL), SC422-661.8 (IC50 = 25,79 μg/mL; IC90 = 232,11 μg/mL) and ZM53M.PB12 SVPC11 (IC50 = 70,85 μg/mL; IC90 = 637,65 μg/mL). In addition, HnP and HmP effect on Rabies virus cultivated in BHK21 cells. HnP neutralized Rabies CVS11 pseudovirus with IC50 = 71,04 μg/mL and IC90 = 639,36 μg/mL. Though, HmP effect against Rabies CVS11 pseudovirus was significantly higher (IC50 = 10,99 μg/mL; IC90 = 98,91 μg/mL). It was also evaluated HnP and HmP cytotoxicity against the two cell lines used for viral cultivation by the Lactate dehydrogenase assay (LDH). No HnP toxicity was found against Tzmbl and BHK21 cells until 375 μg/mL when incubated for 2h and until 750 μg/mL when incubated for 9h. Similar result was found was found to Tzmbl and BHK21 cells incubated with HmP. Finally, it is possible to infer that HcP revealed and important anti-inflammatory potential and that HnP and HmP demonstrated a potent antiviral effect and could be used in the development of new therapeutic approaches.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/87204
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/7735616043143253
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3037251435191671
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DBBM - Teses defendidas na UFC

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