Polissacarídeos da alga marinha lithothamnion muelleri: obtenção, caracterização química e atividade antiartrítica

• Main Author: Bruna Gomes Malagoli
• Other Authors: Fernao Castro Braga
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2012
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8UKK97

=== Marine organisms are a promising source of bioactive compounds, including red seaweeds, which are known to produce sulfated polysaccharides with different biological properties. The aim of this study was to obtain and characterize polysaccharide-rich fractions of the marine red alga Lithothamnion muelleri Lenormand ex Rosanoff (Hapalidiaceae), as well as to evaluate their anti-arthritic activity. The alga is commercialized as food supplement in Brazil in view of its mineral content. The algal material employed in the study was furnished by a brazilian company as a granulated powder. The mineral composition of the algal material was determined by ICP-AES and pointed out calcium (34.76±0.42%) and magnesium (2.71±0.07%) as major constituents. Polysaccharide-rich fractions were obtained by extraction of the algal material at 60 °C, for 2 hours, sequentially with 1% and 2% w/v Na2CO3 aqueous solution, affording fractions B1 and B2, respectively, followed by precipitation with ethanol (4:1 v/v) and dialysation of the precipitate against water in a cellulose membrane. Extraction yields ranged from 0.1034±0.0038 to 0.1296±0.0070% w/w. The fractions were submitted to size exclusion chromatography (Sephadex G-100), giving sub-fractions Fra B1 and Fra B2. The polysaccharide nature of B1, B2, Fra B1 and Fra B2 was characterized by chemical, chromatographic and spectroscopic methods, along with the presence of uronic acids and sulfate groups. The polysaccharides presented molecular weight in the range 43.01±4.26 to 60.70±4.90 kDa and uronic acid contents from 4.17±0.08 to 5.07±0.10%. Their composition was also characterized in terms of proteins (2.49±0.04 to 3.78±0.02%), total sugars (26.87±0.82 and 34.69±0.81%) and sulfate (8.94±0.25 to 11.70±0.21%) contents. The monosaccharide constituents were investigated in hydrolyzed samples of B1 and B2 by TLC on cellulose and GC-FID analyses, which disclosed a sulfated xylogalactan as the main polysaccharide of L. muelleri, with high contents also of glucose, mannose and glucuronic acid. The biological activity of L. muelleri, B1 and B2 was tested using a model of antigen-induced arthritis in C57BL/6 mice. The administration of L. muelleri (100 mg/kg), B1 (1 mg/kg) and B2 (1 mg/kg) per os, for 10 days, induced significant anti-inflammatory and anti-hypernociceptive response in the animals. All treatments reduced cell infiltration in the knee cavity and periarticular tissue. Besides, all treatments lowered cell adhesion in the vascular endothelium, as shown by intravital microscopy experiments. Histological analyses revealed smaller damages in the knee after treatment with the alga, B1 and B2. Calcium carbonate, the major mineral found in L. muelleri, did not induced anti-inflammatory activity, thus indicating that sulfated polysaccharides are responsible for the anti-arthritic effect of the species. In conclusion, the major polysaccharide of L. muelleri was isolated and chemically characterized, and its participation on the anti-arthritic activity of the alga has been demonstrated in vivo === Organismos marinhos constituem uma fonte promissora de substâncias bioativas, incluindo as algas vermelhas, que produzem polissacarídeos sulfatados com diferentes propriedades biológicas. O presente trabalho teve como objetivo isolar e caracterizar polissacarídeos da alga marinha Lithothamnion muelleri Lenormand ex Rosanoff (Hapalidiaceae), bem como avaliar a atividade antiartrítica desses compostos. A espécie é comercializada como suplemento alimentar no Brasil devido ao elevado teor de minerais. O material ficológico em estudo foi fornecido pela empresa produtora do suplemento, na forma de um pó granulado. A quantificação de elementos minerais no granulado, realizada por ICP-AES, indicou cálcio (34,76±0,42%) e magnésio (2,71±0,07%) como constituintes principais. Frações enriquecidas em polissacarídeos foram obtidas pela extração sequencial do granulado com soluções aquosas de Na2CO3 a 1% e 2%, a 60 ºC, por duas horas, originando as frações B1 e B2, respectivamente, seguindo-se precipitação com etanol (4:1 v/v) e diálise do precipitado em membrana de celulose. Os rendimentos extrativos variaram de 0,1034±0,0038% a 0,1296±0,0070% m/m. As frações enriquecidas foram submetidas à cromatografia de exclusão por tamanho (Sephadex G-100), originando as sub-frações Fra B1 e Fra B2. A natureza polissacarídica de B1, B2, Fra B1 e Fra B2 foi caracterizada por métodos químicos, cromatográficos e espectroscópicos, bem como a presença de ácidos urônicos e sulfato. Os polissacarídeos de B1 e B2 apresentaram massas moleculares entre 43,01±4,26 e 60,70±4,90 kDa e teor de ácidos urônicos de 4,17±0,08 a 5,07±0,10%. A composição dos polissacarídeos também foi determinada em relação aos teores de proteínas (2,49±0,04 a 3,78±0,02%), açúcares totais (26,87±0,82 a 34,69±0,81%) e grupos sulfato (8,94±0,25 a 11,70±0,21%). A composição monossacarídica foi investigada em hidrolisados de B1 e B2, utilizando CCD de celulose e GC-FID, que indicaram uma xilogalactana sulfatada como polissacarídeo majoritário de L. muelleri, com teores elevados também de glicose, manose e ácido glicurônico. A atividade biológica do granulado de L. muelleri e das frações B1 e B2 foi avaliada em modelo de artrite induzida por antígeno em camundongos C57BL/6. A administração per os de L. muelleri (100 mg/kg), B1 (1 mg/kg) e B2 (1 mg/kg), por 10 dias, induziu significativo efeito antiinflamatório e anti-hipernociceptivo. Todos os tratamentos reduziram o infiltrado celular na cavidade articular e no tecido periarticular. Experimentos com microscopia intravital indicaram redução da adesão celular no endotélio vascular para todos os tratamentos. O carbonato de cálcio, principal constituinte mineral de L. muelleri, não ocasionou efeito antiinflamatório em nenhum dos parâmetros avaliados, indicando que polissacarídeos sulfatados são os responsáveis pela atividade antiartrítica da espécie. Em suma, um polissacarídeo majoritário de L. muelleri foi isolado e caracterizado quimicamente, tendo-se demonstrado seu envolvimento direto na atividade antiartrítica da espécie em modelo in vivo