Processo de obtenção de ácido rosmarínico (AR) e de derivados semi-sintéticos apartir da espécie vegetal Origanum vulgare e formulações para o tratamento dediabetes contendo tais substâncias.
Refere-se o presente invento a um processo de obtençãode ácido rosmarínico (AR) e de derivados semi-sintéticos a partir da espécie vegetalOriganum vulgare e a utilização destes no tratamento de diabéticos induzido por aloxana,para uma investigação funcional de sua bioatividade como um hipoglicemiante oral.
Estado da técnica
O diabetes constitui-se em um problema de saúde públicamundial, com altos índices de morbidade e mortalidade prematura, que afeta milhões depessoas em países de todos os níveis de desenvolvimento.
Estima-se que existam mais de 150 milhões de pessoascom diabetes no mundo, sendo que projeções da Organização Mundial da Saúde (OMS)para 2025 esse número possa chegar a 300 milhões.
Nos Estados Unidos, a doença atinge cerca de 16 milhõesde americanos, aproximadamente 2 a 4% da população, com mais de 700.000 novoscasos diagnosticados todos os anos. Neste país, o diabetes é a terceira causa demortalidade e morbidade, com uma média de 40.000 mortes e de 20.000 amputações porano. Estima-se que mais de 100 bilhões de dólares são gastos, anualmente, pelogoverno americano no tratamento do diabetes e de suas complicações.
O Brasil apresenta uma prevalência de indivíduos diabéticossemelhante aos países mais desenvolvidos, com o agravante de que 46% dos enfermosnão são diagnosticados precocemente e 22% não possuem qualquer tipo de tratamento.
O diabetes é uma síndrome metabólica hereditária deetiologia múltipla, caracterizada por um estado de hiperglicemia persistente, o qualresulta de uma deficiência na produção de insulina ou da resistência dos tecidos à açãodeste hormônio. Foi evidenciado que fatores ambientais estimulam a expressão gênicade forma variável, o que justifica as diferentes faixas etárias de manifestação dasintomatologia da doença. A interação de tais fatores parece também estar envolvida napotencialização da expressão patológica da doença.
A insulina é um hormônio polipeptídico produzido pelascélulas β das ilhotas de Langerhans no pâncreas. Sua principal função é controlar ometabolismo intermediário, exercendo ações sobre o fígado, músculo e tecido adiposo. Oefeito global da insulina consiste em conservar os combustíveis energéticos ao facilitar acaptação, utilização e o armazenamento da glicose, dos lipídios e das proteínas. Apesardo conhecimento das várias complicações que os indivíduos diabéticos apresentam,pouco se sabe sobre a etiologia dessa doença e isto se deve a vários fatores tais como: aidade com que a doença manifesta-se e a incidência nos diferentes grupos étnicos.Contudo, várias tentativas têm sido realizadas para elucidar como, quando, porque equais os efeitos deletérios nos sistemas orgânicos e se esses podem ser revertidosatravés de tratamentos ou dietas.
Os principais grupos de agentes hipoglicemiantes quereduzem a glicemia são as sulfoniluréias, as biguanidas e os inibidores como a a-glicosidase. As sulfoniluréias exercem a principal ação sobre as células β estimulando asecreção de insulina e reduzindo assim a concentração plasmática de glicose. Mas paraexercerem esta função exigem a presença de células β funcionais. É indicado parapacientes magros que possuem deficiência de insulina em maior grau. Seus efeitoscolaterais são hipoglicemia e ganho de peso corporal.
Os principais fármacos encontrados no mercado são:tolbutamide, glibenclamida, clorpropamida. O grupo das biguanidas não necessita dascélulas β funcionais. Sua ação é complexa e ainda não foi totalmente esclarecida. Sabe-se que elas aumentam a sensibilidade à insulina, reduzem a absorção intestinal deglicose, diminuem a gliconeogênese e aumentam a captação de glicose pelos tecidosperiféricos. O principal efeito indesejável consiste em distúrbio gastrintestinal transitório.Os inibidores da α-glicosidase intestinal atuam no retardamento da absorção decarboidratos, reduzindo o aumento pós-prandial da glicemia. Os efeitos colaterais maiscomuns são flatulência, fezes moles, diarréias, dores e distensões abdominais. Tanto asbiguanidas como os inibidores da α-glicosidase intestinal são indicados para pacientescom diabetes do tipo 2 que são obesos e não respondem ao tratamento apenas com adieta.
Vários processos patogênicos estão envolvidos nodesenvolvimento do diabetes e suas complicações. Como conseqüência da hiperglicemiae dos distúrbios que esta condição ocasiona no metabolismo de carboidratos, proteínas elipídeos a maioria dos pacientes com diabetes manifesta a curto-prazo quadro deglicosúria, cetose e cetonúria, polifagia, polidipsia e poliúria. Estes sintomas freqüentesna população diabética são conhecidos como clássicos na história da doença. Noentanto, a ausência dos mesmos é comum em muitos pacientes com diabetes e nãodescarta a possibilidade de que exista um grau de hiperglicemia suficiente para causaralterações funcionais ou patológicas antes que o diagnóstico seja estabelecido.
No entanto conseqüências do diabetes a longo-prazoincluem disfunção e falência de vários órgãos, especialmente rins, olhos, nervos, coraçãoe vasos sangüíneos. Entre estas, o desenvolvimento de doenças cardiovasculares têmsido considerado a principal causa da redução da sobrevida e da mortalidade dospacientes diabéticos.
A terapia convencional do diabetes, realizada comaplicações repetidas de insulina, dieta e o freqüente monitoramento dos níveis de glicoseno sangue e na urina, restaura consideravelmente o controle metabólico, porém métodosalternativos, empregando produtos de origem natural vêm sendo investigados.
A busca por alívio e cura de doenças pela ingestão de ervase folhas talvez tenha sido uma das primeiras formas de utilização dos produtos naturais.A história do desenvolvimento das civilizações oriental e ocidental é rica em exemplos dautilização de recursos naturais na medicina. O profundo conhecimento do arsenalquímico da natureza, pelos povos primitivos e pelos indígenas pode ser considerado fatorfundamental para descobrimento de substâncias tóxicas e medicamentosas ao longo dotempo. A bioprospecção de novos princípios ativos a partir de plantas superiores paraserem utilizados como protótipos no desenvolvimento de novos medicamentos tem sidouma prática constante dos pesquisadores nas últimas décadas.
O Origanuri vulgare (orégano) é uma planta conhecida peloseu valor medicinal, sendo aceita oficialmente em inúmeros países. Suas flores e folhassão usadas extensivamente em homeopatia. Seu óleo essencial é usado na tradicionalmedicina indiana como um aroma estimulador e fortificante. Entretanto, tem uso limitadoem perfumaria e cosméticos.
Embora os antigos agrupassem espécies diferentes sobesse mesmo nome, o orégano é considerado uma planta aromática essencial para o usomédico e culinário desde a antigüidade. Teofrasto, Aristóteles e Hipócrates elogiavamsua ação benéfica nas doenças respiratórias, úlceras, queimaduras e digestão fraca.
A literatura etnofarmacológica atribui a esta plantapropriedades do sistema nervoso, forte ação analgésica, espasmolítica, sudorífera,estimulante da digestão, da atividade uterina, bem como expectorante brando.
O óleo essencial do orégano possui um amplo espectro invivo e in vitro, como potencial antimicrobiano, antifúngico, inseticida, antioxidante e comatividade anticarcinogênica. Sendo os maiores constituintes responsáveis por tais açõesbiológicas os monoterpenos fenólicos. Estudos evidenciaram a atividade antioxidante eação antiinflamatória do extrato preparado com orégano. Geralmente as substânciasbiologicamente ativas extraídas das plantas são os chamados metabólitos secundários,os quais desempenham papel importante no mecanismo de defesa química e que ganhadestaque na presente investigação é o ácido rosmarínico um dos componentesmajoritários presente na espécie Origanum vulgare.
O ácido rosmarínico é um metabólito secundário, ligado aum grupo de substâncias ésteres e heterosídeos de ácidos fenólicos e do ácido cinâmico.Estas substâncias apresentam ampla distribuição no reino vegetal, sendo encontradas naforma de ésteres, glicosídeos e amidas. Nesse grupo destacam-se os derivados do ácidocaféico. Este metabólito secundário é comumente encontrado nas famílias Lamiaceae eBoraginaceae.O ácido rosmarínico é um éster do ácido caféico e do ácidoláctico (3,4 diidroxifenil), sendo isolado pela primeira vez da espécie Rosmarinusofficinalis por dois químicos italianos. Várias atividades biológicas vêm sendo descritaspara o ácido rosmarínico, sendo as principais: antimicrobiana, antiviral e antioxidante.Além de apresentar ações contra reumatismo, ação antiinflamatória, açãoanticarcinogênica, ação antialérgica, antioxidantes, antiinflamatórios, antiveneno(antídoto), antidepressivo e supressor. Em estudos recentes, ressalta o ácido rosmarínicocom propriedade de ação anti-HIV. No entanto, na literatura científica não há nenhumrelato que relaciona a atividade hipoglicemiante do ácido rosmarínico, fato este quemotivou a investigação sobre o seu potencial como um hipoglicemiante.
Muitas espécies de plantas têm sido usadasetnofarmacologicamente ou experimentalmente para tratar dos sintomas do diabetes(Oliveira, 1989; Ivorra et ai, 1989; Rahman, Zaman, 1989; Handa, Chawla, 1989; Neefefai, 1995; Johns, Chapman, 1995; Marles1 Farnsworth1 1995; Ernst, 1997; Pereira, 1997;Kar et ai, 1999, 2003; Lamba et a/., 2000; Novaes et ai, 2001; Mccune1 Jonhns1 2002;Said et ai, 2002; Volpato et ai, 2002; Grover et ai, 2002b; Syem et ai, 2002; Huo et ai,2003; Elder1 2004; Saxena1 Vikram1 2004). Estas plantas representam mais de 725gêneros em 183 famílias, estendendo-se fisiologicamente das algas marinhas e fungospara plantas. A distância filogenética entre este grupo de famílias é forte indicação danatureza variada de seus constituintes ativos. A maioria das plantas que são utilizadascomo antidiabéticas ao serem avaliadas farmacologicamente demonstraram ter atividadehipoglicemiante e possuir constituintes químicos que podem ser utilizados como modelospara novos agentes hipoglicemiantes. Entretanto, as análises posteriores revelaramgrande variedade de mecanismos de ação que podem levar ao efeito hipoglicemiante.
O mecanismo de ação pelos quais as plantas diminuem ataxa de glicose do sangue pode ser atribuído aos seguintes fatores: aumento da liberaçãode insulina através da estimulação das células β-pancreáticas; resistência aos hormôniosque aumentam a taxa de glicose; aumento do número e da sensibilidade do sítio receptorde insulina; diminuição da perda de glicogênio; aumento do consumo de glicose nostecidos e órgãos; eliminação de radicais livres; resistência à peroxidação de lipideos;correção da desordem metabólica causada em lipideos e proteínas e estímulo aoaumento da microcirculação do sangue no organismo. Embora diversas drogas sejamutilizadas para controlar o diabetes, o controle glicêmico perfeito é raramente atingido.Então, novas alternativas de terapêutica mais seguras e mais eficientes é de extremaimportância para superar os problemas hoje existentes.
Neste contexto, esta investigação teve como objetivo aavaliação da atividade hipoglicemiante da infusão, extrato hidroalcólico de Origanumvulgare, bem como da substância isolada - ácido rosmarínico (AR) em ratos diabéticosinduzido por aloxana e a investigação de sua bioatividade. Ao final do experimento,obteve-se dados importantes, que possam vir a fornecer subsídios para a realização deterapias convencionais e alternativas do diabetes, incluindo o desenvolvimento de umhipoglicemiante oral.
Descrição Resumida da Invenção
A invenção caracteriza-se pelo processo de obtenção eutilização da infusão, extrato bruto hidroalcoólico da espécie vegetal Origanum vulgare,substância isolada - ácido rosmarínico (AR) e de seus derivados semi-sintéticos.
O extrato bruto, a infusão e principalmente a substânciaisolada, o ácido rosmarínico (AR), possuem a propriedade de reduzir o nível glicêmicoplasmático de ratos diabéticos e não reduzir o nível glicêmico em ratos normais. Deacordo com o modelo experimental utilizado, os resultados indicam uma aplicação do usoda substância AR e/ou extratos de O. vulgare no tratamento de diabetes do tipo 1 e 2.
Atualmente com o grande índice de portadores de diabetesa busca por alternativas eficientes, com poucos efeitos colaterais e baixo custo é umarealidade ainda distante. No entanto, o reino vegetal vem mostrando um enormepotencial como alternativa para tratamento desta patologia, principalmente do tipo 2.Descrição dos Desenhos
A presente invenção será melhor entendida, à luz dasfiguras em anexo, dadas a título meramente exemplificativo, mas não limitativo, nasquais:
- Figura 1 - Fluxograma geral do procedimento de obtençãodos extratos brutos hidroalcoólico de O vulgare\
- Figura 2 - FIuxograma geral do procedimento de extraçãodo ácido de O. vulgare;
- Figura 3 - Fluxograma geral do procedimento de induçãoexperimental de diabetes por aloxana tratamento do modelo experimental;
- Figura 4 - Gráfico da variação dos níveis plasmáticos daglicemia (mg/dL), observados nos diferentes grupos experimentais: Controle Diabético(CD), Diabético Tratado com extrato hidrolacoólico (DTE, 250 mg/Kg, v.o.) e ControleNormoglicêmico (CN);
- Figura 5 - Gráfico da variação dos níveis plasmáticos daglicemia (mg/dL), observados nos diferentes grupos experimentais: Controle Diabético(CD), Diabético Tratado com Ácido Rosmarínico (DTAR, 25 mg/kg, v.o.) e ControleNormoglicêmico (CN);
- Figura 6 - Gráfico da variação dos níveis plasmáticos daglicemia (mg/dL), observados nos diferentes grupos experimentais: Controle Diabético(CD), Diabético Tratado com infusão (DTC, 55 mL/rato, v.o.) e Controle Normoglicêmico(CN);
- Figura 7 - Gráfico da variação dos níveis plasmáticos daglicemia (mg/dL), observados nos diferentes grupos experimentais: Controle Diabético(CD), Diabético Tratado com infusão (DTC, 55 mL/rato, v.o.), Diabético Tratado comExtrato hidroalcoólico (DTE, 250 mg/kg, v.o.) e Diabético Tratado com Ácido Rosmarinico(DTAR, 25 mg/kg, v.o.), e
- Figura 8 - Gráfico da variação dos níveis plasmáticos daglicemia (mg/dL), observados nos diferentes grupos experimentais: Diabético Tratadocom extrato hidroalcoólico (DTE, 250 mg/kg, v.o.), Diabético Tratado com ÁcidoRosmarínico (DTAR, 25 mg/kg, v.o.), Diabético Tratado com fármaco do mercado(Clorpropamida, 40 mg/kg), Controle Diabético (CD) e Controle Normoglicêmico (CN).
Descrição detalhada da invenção
Conforme pode ser observado através das figuras, o extratofoi preparado a partir das folhas e ramos de O.vulgare. O vegetal foi seco e estabilizadoem estufa de ar circulante com temperatura aproximada de 40°C. Em seguida, foitriturado até a forma de pó em moinho de facas. O pó resultante do vegetal passou peloprocesso de extração exaustiva por mâceração com etanol/água (95:5 v/v) à temperaturaambiente. Foram realizadas três extrações sucessivas com intervalo de uma semanaentre elas. Todo o material resultante do processo de maceração foi filtrado econcentrado sob pressão reduzida à temperatura de 60°C utilizando-se um evaporadorrotativo até a eliminação completa do solvente. O extrato vegetal seco foi acondicionadoem frasco âmbar com tampa e mantidos em geladeira até o momento da realização dosensaios.
Para o preparo da infusão utilizou-se 20g de folhas deO.vulgare para 1 litro de água a 100°C. A água fervente foi despejada sobre as folhas, orecipiente foi tampado, permanecendo assim por 30 minutos de forma que as substânciasativas das folhas fossem extraídas. Após este período, a infusão foi filtrada em filtro depapel, e então fornecida aos animais, sendo preparada todos os dias do tratamento.
Para o isolamento do ácido de rosmarínico (AR) utilizou-se200g de pó das folhas do vegetal O.vulgare. Este foi submetido a processo de extraçãopor maceração (temperatura ambiente) durante sete dias utilizando água/ácido acético(Merck) (85:15 v/v). O produto da maceração foi filtrado e o pH ajustado para 10,adicionando-se uma solução de hidróxido de cálcio. Formou-se então, um precipitado quefoi identificado através da comparação padrão autêntico ser o AR (Figura 2/ Tanaka et al,2001). A identificação final foi realizada por Ressonância Magnética Nuclear deHidrogênio e Carbono. (RMN -1He 13C) do composto.
Embora vários modelos experimentais de promoção dediabetes estejam disponíveis, o mais freqüentemente utilizado é a indução de diabetesquímico pela administração de agentes tóxicos como a Aloxana em roedores.
A atividade diabetogênica da Aloxana foi notada inicialmentepor DUNN et ai (1943), quando estudava os efeitos do ácido úrico e seus derivados naprodução da lesão renal em coelhos. A Aloxana é um agente citotóxico beta pancreático,e tem contribuído para a maioria das informações pertinentes ao diabetes humano. Adroga diabetogênica provoca resposta trifásica nos níveis glicêmicos durante as primeirashoras de sua administração e, em 24 horas, estabelece diabetes permanente.
Sendo assim, optou-se por este método químico desupressão endócrina do pâncreas, o qual exibe todos os eventos bioquímicos, hormonaise morfológicos que ocorrem durante e após a indução do estado diabetogênico. Aaloxana é um agente químico, com citotoxicidade específica para as células beta, maisestudados.
A indução de diabetes nos animais foi realizada medianteutilização de aloxana. Os animais permaneceram em jejum durante 24 horas antes dereceberam injeções de aloxana, para que os animais fiquem mais susceptíveis aodiabetes. Após um estudo piloto a dose de aloxana utilizada foi de 40mg/kg injetado porvia intravenosa na veia caudal. A aloxana foi diluída em citrato de sódio 0,05M pH 4,5 e ovolume injetado foi de 50μΙ. Durante as quatro horas após a injeção os animaisreceberam solução de glicose 5% via oral (ac/ Iibidum) para prevenir convulsões e morte,o que é comum na hipoglicemia. Nos dois primeiros dias após a indução de diabetes, osanimais receberam uma injeção de insulina (100 μΙ — diluída 1/10) a cada 24hs viasubcutânea (Figura 3). Esse procedimento garante a sobrevivência dos animais durante afase aguda da doença viabilizando o estudo. No quinto dia após a injeção de aloxana aglicemia dos animais foi avaliada e somente foram utilizados no estudo os animais queapresentaram glicemia superior ou igual a 250 mg/dl.
Para utilização nos animais, foram empregadas dosescorrespondentes, considerando-se a massa corpórea dos animais, a qual eqüivaleaproximadamente a 250mg/kg de extrato hidroalcólico, 55 mL da infusão/rato e 25mg/ kgde AR . Os animais receberam o tratamento por via oral (v.o.), sendo mantidos duranteum período de 40 dias. Sendo os 15 primeiros dias avaliados recebendo o tratamento eos dias subseqüentes sem tratamento, para que possivelmente avaliasse o potencial demanter o nível glicêmico. Os resultados obtidos estão representados nos gráficos dasfiguras 4 a 7.
Conforme pode ser observado na figura 4, os níveisglicêmicos foram monitorados durante 15 dias alternados. Após os 15 dias, o tratamentofoi suspenso (ST) e avaliou-se durante 5, 10,15 e 40 dias. Os dados representam amédia ± EPM1 P<0,0001, quando comparado com a resposta obtida para os grupos DTEversus OD e CD versus CN (Anova seguido do teste de Turkey - Kramer).Na figura 5, os níveis glicêmicos foram monitorados durante15 dias alternados. Após os 15 dias, o tratamento foi suspenso (ST) e avaliou-se durante5, 10,15 e 40 dias. Os dados representam a média ± EPM1 P<0,0001, quando comparadocom a resposta obtida para os grupos DTAR versus CD e CD versus CN (Anova seguidodo teste de Turkey - Kramer).
Na figura 6, os níveis glicêmicos foram monitorados durante15 dias alternados. Após os 15 dias, o tratamento foi suspenso (ST) e avaliou-se durante5, 10,15 e 40 dias. Os dados representam a média ± EPM1 P<0,0001, quando comparadocom a resposta obtida para os grupos DTC versus CD e CD versus CN (Anova seguidodo teste de Turkey - Kramer).
Na figura 7, os níveis glicêmicos foram monitorados durante15 dias alternados. Após os 15 dias, o tratamento foi suspenso (ST) e avaliou-se durante5, 10,15 e 40 dias. Os dados representam a média ± EPM, P<0,0001, quando comparadocom a resposta obtida para os grupos tratados versus CD. (Anova seguido do teste deTurkey - Kramer).
Na figura 8, os níveis glicêmicos foram monitorados após60, 120 e 240 minutos. Os dados representam a média ± EPM, P<0,0001, quandocomparado com a resposta obtida para os grupos tratados (DTE, DTAR1 DTDM) econtrole (CD e CN) - Anova seguido do teste de Turkey - Kramer.
O ácido rosmarínico (Esquema 1 - estrutura química 1) foi ocomposto ativo que apresentou melhores resultados (gráfico da figura 5), além dediminuir, manteve o nível glicêmico até o final do experimento. No entanto, acredita-seque seus derivados semi-sintéticos (Esquema 1 - estruturas químicas 2, 3 e 4)apresentem-se também potencialmente ativos como hipoglicemiantes. No experimentoonde se monitorou a glicemia por 4 h, utilizando clorpropamida como controle positivo,verificou-se a efetividade da substância isolada ácido rormarínico (gráfico da figura 8). Natabela 1 estão elencados todos os resultados dos gráficos das figuras 4-7.
<figure>figure see original document page 9</figure>Esquema 1 - Estruturas do ácido rosmarínico (1) e semi-sintéticos (2, 3 e 4).
Os resultados obtidos podem ser observados na tabelaabaixo:
TABELA 1 - Resultados da atividade hipoglicemiante em ratos diabéticos induzidos pelaaloxana, tratados com infusão, extrato da espécie vegetal O.vulgare e substância isolada-AR
<table>table see original document page 10</column></row><table>
*AR - ácido rosmarínico; **ST - sem tratamento
Não há no mercado medicamentos, sejam eles fitoterápicosou não, que sejam eficientes em diminuir ó nível glicêmico e mantê-lo. Assim, osprodutos da presente invenção propiciarão o desenvolvimento de um hipoglicemiante oralinédito.