Este estudo procurou estabelecer se fitoquímicos de função conhecida na saúde humana são encontrados na árvore do quinino (Rauvolfia caffra), uma planta usada como medicina entre as comunidades tradicionais em muitos países para controlar tumores e outras doenças associadas ao estresse oxidativo. A presença de tais fitoquímicos validaria o conhecimento indígena das comunidades tradicionais sobre seu valor medicinal e posicionaria a árvore do quinino como candidata à exploração utilizando a biotecnologia moderna. Verificamos que R. caffra é rica em antioxidantes e contém vários fitoquímicos conhecidos, dois dos quais mostraram efeito antagônico.
Ecológica e descrição das plantas: As árvores quininas foram confirmadas para crescer nas localidades que foram anteriormente descritas pelos praticantes tradicionais em Kuria, no Quénia Ocidental. Encontramos três árvores isoladas crescendo perto de um vale com um riacho que corre a cerca de 500 metros da árvore. As folhas eram verde brilhante na superfície superior, sugerindo a presença de cera na camada epidérmica. As flores tinham características reprodutivas masculinas e femininas, com anteras aparecendo acima dos estigmas.
Quinídea como um antioxidante rico
Todos os testes mostraram que o Metanol usado como controle negativo tinha 0,00% de inibição de radicais livres, enquanto a quercetina comercialmente disponível usada como controle positivo inibiu dentro dos níveis esperados (82,63% ± 2,00), emprestando credibilidade ao método como um teste confiável para a atividade antioxidante. Extractos de amostras de casca de caule de R. caffra tiveram uma Inibição radical livre de 79,65% ± 1,86, enquanto que as folhas apresentaram 70,55% ± 1,26 (Tabela 1). Não houve diferença estatisticamente significativa entre a atividade de absorção de radicais livres dos extratos de casca de caule de R. caffra e a quercetina padrão (p > 0,05), sugerindo que R. caffra seja um antioxidante competitivo e forte. De facto, é provável que a actividade antioxidante do R. caffra seja mais forte que a quercetina, dado que as amostras ensaiadas neste estudo eram extractos brutos, enquanto o produto comercial é geralmente um composto purificado.
A observação de maior atividade antioxidante nos extratos de casca de caule em comparação com as folhas foi consistente com achados anteriores que testaram a planta para atividade antimicrobiana. O motivo pelo qual os extratos de casca de caule são um melhor antioxidante não é claro, mas pode estar relacionado ao sistema de armazenamento da planta ou à presença de polifenóis antagônicos nas folhas.
Composição fitoquímica do R. caffra em bruto
Précreen para fitoquímicos em extratos brutos de folhas e casca de caule de R. caffra revelou as seguintes classes de compostos: alcalóides, terpenóides, saponina, glicosídeos cardíacos e esteróides (Tabela 2). Estes resultados foram consistentes para cada classe de composto mesmo quando testes/abordagens diferentes foram utilizados, embora com diferenças sutis na abundância. A detecção de alcalóides, terpenóides, saponina, glicosídeos cardíacos e esteróides confirmou que as amostras de R. caffra realmente continham moléculas conhecidas por atividade antioxidante. Estas descobertas reafirmam o valor do conhecimento indígena na identificação de plantas para uso farmacêutico. O uso da árvore quinina na medicina tradicional é validado pela presença de fitoquímicos de benefícios conhecidos para a saúde. A presença de glicosídeos cardíacos em R. caffra pode explicar porque a erva é usada tradicionalmente para o manejo de doenças cardíacas.
Baseado na fisiologia das plantas, R. caffra e árvores similares devem conter fenóis e taninos. Surpreendentemente, estes não foram detectados mesmo usando múltiplos testes. É possível que a maioria dos polifenóis tenha sido perdida no sistema solvente (hexano e DCM), antes dos extratos serem submetidos a análises posteriores com metanol. R. caffra tinha folhas que eram brilhantes na superfície superior. A cera que é responsável pelo aspecto brilhante das folhas geralmente contém fitoquímicos incluindo flavonóides, fenólicos e esteróis.
Bioatividade antagônica de alcalóides e saponinas
Embora os extratos brutos de casca de caule e amostras de folhas de R. caffra mostrassem atividade antioxidante (Inibição dos radicais livres) de 79% e 70% respectivamente (Tabela 1), a análise das frações mostrou atividade a variar com a composição fitoquímica. Atividade antioxidante mais forte foi observada para frações contendo alcalóides, esteróides, terpenóides, glicosídeos cardíacos, mas sem saponinas (82,39%; Tabela 3). As frações que incluíam saponinas, ou seja, alcalóides, esteróides, terpenóides, glicosídeos cardíacos, saponinas tiveram uma atividade reduzida de 58,99%. Os alcalóides tiveram apenas 63% de atividade, mas as frações contendo uma combinação de alcalóides e saponinas apresentaram a atividade antioxidante mais pobre de 15% (Tabela 3). Os alcalóides e as saponinas pareciam ter uma interacção antagónica, pelo menos no que diz respeito à actividade antioxidante. Isto diminui potencialmente a sua actividade como antioxidantes, e possivelmente a potência dos extractos que contêm ambos os compostos. As saponinas observadas neste estudo são provavelmente esteróides, o tipo comum em plantas silvestres utilizadas como ervas, enquanto as que ocorrem em culturas cultivadas são predominantemente as saponinas triterpenóides.
Biotecnologia moderna e otimização do valor medicinal do R. caffra
Os praticantes tradicionais administram tecidos da árvore quinina como extratos brutos aos seus pacientes. Neste estudo, mostramos uma relação antagônica entre dois fitoquímicos (alcalóides e saponinas), uma observação que só pode ser óbvia quando os compostos são fracionados e testados separadamente. Tal antagonismo, talvez envolvendo mais compostos do que os observados neste estudo, afetaria a eficácia dos extratos brutos como utilizados na medicina tradicional. Os dados sugerem que, para fins farmacêuticos, alcalóides e saponinas devem ser exclusivos um do outro nas formulações de medicamentos. Além disso, a administração de extratos brutos não leva em conta a possibilidade de que alguns compostos possam existir em níveis tóxicos. Por exemplo, sabe-se que as saponinas têm uma ação lítica sobre as membranas eritrócitas, uma ação hemolítica que se acredita ser o resultado da afinidade da meação aglycone para os esteróis de membrana, particularmente o colesterol, com o qual formam complexos insolúveis. Além disso, tem sido relatado que as saponinas dietéticas obstruem a absorção de micronutrientes e reduzem a digestibilidade das proteínas, provavelmente pela formação de complexos proteicos de saponina, de fácil digestão. No entanto, no lado positivo, foi demonstrado que as saponinas afetam a absorção de nutrientes através da membrana intestinal, aumentando a permeabilidade das células da mucosa intestinal in vitro, inibindo o transporte ativo da mucosa e facilitando a absorção de substâncias que normalmente não são absorvidas .
Genetic engineering of metabolic pathhways: Ao contrário da medicina herbal, a utilização da biotecnologia moderna na extracção, purificação e concepção de combinações óptimas irá assegurar formulações de medicamentos eficientes com uma bioactividade óptima. Embora a manipulação genética seja um assunto controverso a nível mundial, uma objecção mais forte diz respeito às culturas alimentares, onde as actividades GM afectariam populações humanas não intencionais. A manipulação de espécies arbóreas selvagens só seria oposta com base em um possível fluxo genético para espécies arbóreas não relacionadas. R. caffra é uma espécie arbórea pouco povoada que é puramente autóctone, daí as ameaças de fluxo gênico serem limitadas.
Variação na composição fitoquímica: R. caffra é uma planta auto-fertilizada e normalmente seria de esperar que tivesse baixos níveis de diversidade genética. No entanto, suspeitamos que R. caffra tenha altos níveis de diferenciação genética, seguindo R. serpentina, uma espécie arbórea igualmente autogâmica no mesmo gênero e que tem sido relatada como exibindo altos níveis de diversidade . A variação genética entre espécies vegetais pode corresponder à variação na composição fitoquímica, afetando assim os níveis de abundância dos compostos bioativos. A dificuldade em prever a composição fitoquímica, que pode variar significativamente, e que devido à variação pode ser tomada a níveis tóxicos, torna o R. caffra impróprio como extrato bruto como o praticado atualmente. Esta erva seria melhor explorada utilizando a biotecnologia moderna, onde a composição fitoquímica pode ser quantificada e controlada. Com novos desenvolvimentos na engenharia genética, os fitoquímicos conhecidos por terem atividades biológicas importantes relacionadas à saúde humana, como a ação antioxidante, antiinflamatória e antimicrobiana, podem agora ser influenciados para o fornecimento contínuo de metabólitos secundários raros e caros. A engenharia metabólica visa modificar a composição dos metabólitos celulares, para que novos compostos possam ser produzidos, compostos existentes possam ser aumentados, e/ou eliminar compostos indesejáveis. Isto pode ser alcançado através da introdução de novos genes ou vias, e/ou melhorando ou eliminando a expressão de vias endógenas.