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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:35:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 272741.pdf: 8966127 bytes, checksum: eca2ed49fd741e4a8192395e54ba46f8 (MD5) / O complexo Laurencia Lamouroux (Rhodophyceae) compreende quatro gêneros com grande variabilidade morfológica que representam os maiores produtores de metabólitos secundários do ambiente marinho. As substâncias provenientes destas algas são predominantemente sesquiterpenos, diterpenos e C15-acetogeninas que usualmente são caracterizados pela presença de átomos de halogênio em suas estruturas. Existem mais de 19 espécies catalogadas e na região sul observa-se a presença das espécies Laurencia obtusa, L. microcladia, L. majuscula, L. catarinensis e L. flagellifera. O estudo químico do extrato orgânico de Laurencia microcladia indicou a presença de um metabólito majoritário conhecido como elatol, encontrado em outras espécies de Laurencia Lamouroux. Estudos em cromatografia delgada demonstraram a presença dessa substância em extratos de organismos como ouriço do mar (Echinometra lucunter) e pepino do mar (Holothuria grisea). Foram realizados ensaios de herbivoria com ouriços do mar indicando que este composto apesar de apresentar atividade anti-herbivoria foi consumido pelos ouriços até a concentração de 0,2 mg/pellets. A investigação de atividades biológicas com o elatol obtido neste trabalho, indicou atividade tripanocida frente ao Trypanossoma cruzi (CI50 = 13,86 (12,39-15,51) µM) e leishmanicida frente a Leishmania amazonensis (CI50 = 2,54 (2,44-2,64) µM) e L. chagasi (CI50 = 2,56 (1,94-3,38) µM), mas não apresentou atividade antiviral frente aos vírus herpéticos do tipo 1 (2 cepas) [modelo viral de genoma DNA], e do rotavírus SA-11 [modelo viral de genoma RNA]. Também apresentou atividade antitumoral in vitro e in vivo para células B16F10 (melanoma). A investigação química do extrato orgânico de Laurencia catarinsensis resultou no isolamento de cerca de 40 compostos puros, dentre os quais, 21 possuem características estruturais semelhantes. Destes 21 compostos, treze compostos são inéditos na literatura e identificados como: o-metilfurocaespitano e seu estereoisômero, o isômero do caespitano, o derivado 5-acetoxi do caespitol, o derivado 5-acetoxi do caespitano, o derivado 5-acetoxi do 8-acetilcaespitol, o derivado 5-hidroxi do 8-acetilcaespitol, o derivado 5-acetoxi do laucapiranóide A, o derivado 5-hidroxi laucapiranóide, o derivado do isocaespitol, dois derivados do caespitol e derivado do sniderol. Adicionalmente, os compostos caespitol e isocaespitol foram submetidos a avaliação antitumoral em células T47D (tumor de mama), U373 (glioblastoma), A549 (câncer de pulmão) e PC3 (câncer de próstata) verificando-se atividade nas três últimas linhagens. Os compostos caespitol e derivado 5-acetoxi do caespitol não apresentaram atividade antiviral frente aos vírus herpéticos do tipo 1 (2 cepas) [modelo viral de genoma DNA], e do rotavírus SA-11 [modelo viral de genoma RNA]. O estudo químico do extrato aquoso de Laurencia flagellifera indicou a presença de dois compostos majoritários conhecidos como monogalactopiranosilglicerol e sulfoquinovosildiacilglicerol.

As algas vermelhas, filo Rhodophyta, representam uma das maiores e mais antigas linhagens de organismos eucarióticos. Dentre as Rhodophyta, o gênero Laurencia J.V. Lamouroux (Ceramiales) é um dos mais completos do ponto de vista químico, pois consiste no maior produtor de metabólitos secundários e assim, destaca-se como uma fonte fascinante de novos produtos naturais, biologicamente ativos. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o potencial farmacológico dos extratos das espécies de Laurencia frente às atividades biológicas, assim como a análise da composição bioquímica e identificação de seus constituintes químicos. As espécies utilizadas foram L. aldingensis (LA), L. catarinensis (LC), L. dendroidea (LD), L.intricata (LI). Adicionalmente L. translúcida (LT), Palisada flagellifera (PF), P.perforata (PP) e uma variante pigmentar de LD (LDV) foram utilizadas para comparação. Para o desenvolvimento das atividades propostas foram utilizados extratos fracionados obtidos sucessivamente através dos solventes hexano (EH), clorofórmio (EC), metanol (EM), água (EA) e também extrato aquoso bruto (EAB). A análise de proteínas foi feita com os métodos de Bradford, Ácido bicinconínico (BCA) e absorção na luz UV a 280 nm. Destes, o método de Bradford mostrou-se o mais adequado Na dosagem de ficobilinas, a ficoeritrina se apresentou em maior quantidade em todas as espécies testadas em relação à ficocianina e aloficocianina. O ensaio para avaliação da atividade antimicrobiana usando vários patógenos foi feito por microdiluição em placa seguindo a NCCLS e as concentrações inibitórias mínimas (CIM) foram obtidas espectrofotometricamente. Em bactérias, LA-EH foi bactericida contra P. aeruginosa a uma concentração de 62,8 μg.mL-1 e os extratos LA-EM e LC-EH tiveram uma ação bacteriostática forte contra S. pneumoniae nas concentrações de 51,1 e 85,1 μg.mL-1, respectivamente. No ensaio antifúngico, LA-EH e LA-EC foram fungicidas contra C.parapsilosis a 49,0 e 57,8 μg.mL-1, respectivamente. O ensaio antioxidante foi feito usando-se o método com DPPH, em que os EC apresentaram-se como os melhores extratos possuidores de moléculas capazes de doar prótons. Para o teste anticolinesterásico foi feito o ensaio qualitativo em CCD e ensaio quantitativo em microplaca pelo método de Ellman que puderam demonstrar a atividade inibidora da AChE sendo menor que 50 % , mesmo para concentrações de 600 μg.mL-1. O perfil foi muito semelhante em todos os extratos testados no qual os EH e EC foram os mais ativos e os EM possivelmente deram um falso positivo, enquanto os extratos EA e EAB tiveram atividades baixas. No ensaio contra o fitopatógeno causador da antracnose no mamão, Colletotrichum gloesporioides, os resultados mostram que LC-EH e LD-EH são os mais ativos, com IC50 de 70 e 40 μg.mL-1, respectivamente. Para o ensaio citotóxico contra células de mamíferos está sendo desenvolvido um modelo em que se utilizam células MES-SA e sua correspondente mutante (MES-SA/Dx5) multiresistente a drogas. O modelo proposto é bastante promissor e, do screening inicial sugere-se uma investigação mais detalhada em LD-EH e LT-EH cujos IC50 foram de 91 μg.mL-1 e 16 μg.mL-1, respectivamente, contra MES-SA. Uma investigação química de cada uma das frações dos extratos das espécies LA, LC, LD e LI foi realizada utilizando-se o CG-EM. Para identificação das substâncias foi utilizada a biblioteca do equipamento e literatura disponível através da comparação dos espectros de massas, tempo de retenção e Índice de Kovat´s. Os resultados obtidos neste estudo apresentaram potencial que justifica dar continuidade na busca de novas moléculas ou grupo de moléculas capazes de serem usadas em terapias sem a toxidez das substâncias sintetizadas quimicamente. / The Red Algae, phylum Rhodophyta, represent one of the largest and oldest lineages of eukaryotic organism. From the chemical standpoint, the Laurencia J.V. Lamouroux (Ceramiales) has been identified as one of the most complete and diverse genus within this specific group. The members of this genus have been identified, for instance, as the largest producers of secondary metabolites known to the Rhodophyta. Thus, it is not surprising that these specific species are currently under intense scrutiny with regard to their potential as new sources of natural products for medical and biotechnological applications. The primary aim of this study is to start a systematic investigation on the identification and characterization of novel Laurencia natural products showing desirable pharmacological and biomedical properties. The species used in this research are L. aldingensis (LA), L. catarinensis (LC), L. dendroidea(LD), L. intricate (LI). In addition, L. translucida (LT), Palisada flagellifera(PF), P.perforata (PP) and a pigment variant of LD (LDV) were included for comparison. Specifically, algal extracts were obtained through the sequential fractionation of dried algae samples with hexane (EH), chloroform (EC), methanol (EM), water (EA), and a single, crude, aqueous extracts (EAB). Protein content was performed using the Bradford, bicinchoninic acid assay (BCA) and the 280 nm uv quantification methods. The Bradford method was identified to be more appropriate for quantification. The analysis of phycobilins revealed that phycoerythrin was the major pigment in all species tested. Extracts were assayed for antimicrobial activity following the NCCLS microdilution tests and the minimum inhibitory concentration (MICs) obtained spectrophotometrically. Antimicrobial activity was explored using a variety of model biological targets (i.e. pathogens). To this end, microdilutions were used following the classical NCCLS and a minimal inhibitory concentration (MIC) protocol was performed on basis of electronic spectroscopy measurements. With respect to our findings on antibacterial activity, the LA-EH extract was bactericidal against the P. aeruginosa concentration of 62.8 μg.mL-1 extracts and LA-EM and LC-EH had a strong bacteriostatic action against S. pneumoniae at concentrations of 51.1 and 85,1 μg.mL-1, respectively. In the antifungal assay, LA-EH and LA-EC were fungicides against C. parapsilosis to 49.0 and 57.8 μg.mL-1, respectively. The antioxidant assay was tested using the method with DPPH, in which the EC presented them as possessing the finest extracts of molecules capable of donating protons. And for the anticholinesterase test was done in the qualitative assay and quantitative assay on TLC plate by the Ellman method that could demonstrate the inhibitory activity of AChE less than 50 % for concentrations of 600 μg.mL-1. The profile was similar for all extracts in which the EH and EC were the most active and possibly EM gave a false positive, while the EA and EAB extracts had very low activity. In the trial against the pathogen Colletotrichum Gloesporioides that causes papaya anthracnose the results show that LC-EH and LD-EH are the most active with IC50 of 70 and 40 μg.mL-1, respectively. To perform the cytotoxicity assay against mammalian cells a model that is under development was proposed in which use cells MES-SA and its corresponding mutant (MES-SA/Dx5) multi-drug resistant. The proposed model is quite promising and the initial screening we propose a more detailed investigation of LD-EH and LT-EH whose IC50 were 91 μg.mL-1 and 16 μg.mL-1, respectively, against MES-SA cells. The LA, LC, LD and LI extract compounds were analyzed by GC-MS and the identification was performed using the library data and literature by comparing the mass spectra, retention time and index Kovat\'s. The study conducted here is likely to draw directions and help in the search for new molecules or group of molecules capable of being used in therapy without the toxicity of chemically synthesized compounds.

As algas vermelhas, filo Rhodophyta, representam uma das maiores e mais antigas linhagens de organismos eucarióticos. Dentre as Rhodophyta, o gênero Laurencia J.V. Lamouroux (Ceramiales) é um dos mais completos do ponto de vista químico, pois consiste no maior produtor de metabólitos secundários e assim, destaca-se como uma fonte fascinante de novos produtos naturais, biologicamente ativos. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o potencial farmacológico dos extratos das espécies de Laurencia frente às atividades biológicas, assim como a análise da composição bioquímica e identificação de seus constituintes químicos. As espécies utilizadas foram L. aldingensis (LA), L. catarinensis (LC), L. dendroidea (LD), L.intricata (LI). Adicionalmente L. translúcida (LT), Palisada flagellifera (PF), P.perforata (PP) e uma variante pigmentar de LD (LDV) foram utilizadas para comparação. Para o desenvolvimento das atividades propostas foram utilizados extratos fracionados obtidos sucessivamente através dos solventes hexano (EH), clorofórmio (EC), metanol (EM), água (EA) e também extrato aquoso bruto (EAB). A análise de proteínas foi feita com os métodos de Bradford, Ácido bicinconínico (BCA) e absorção na luz UV a 280 nm. Destes, o método de Bradford mostrou-se o mais adequado Na dosagem de ficobilinas, a ficoeritrina se apresentou em maior quantidade em todas as espécies testadas em relação à ficocianina e aloficocianina. O ensaio para avaliação da atividade antimicrobiana usando vários patógenos foi feito por microdiluição em placa seguindo a NCCLS e as concentrações inibitórias mínimas (CIM) foram obtidas espectrofotometricamente. Em bactérias, LA-EH foi bactericida contra P. aeruginosa a uma concentração de 62,8 μg.mL-1 e os extratos LA-EM e LC-EH tiveram uma ação bacteriostática forte contra S. pneumoniae nas concentrações de 51,1 e 85,1 μg.mL-1, respectivamente. No ensaio antifúngico, LA-EH e LA-EC foram fungicidas contra C.parapsilosis a 49,0 e 57,8 μg.mL-1, respectivamente. O ensaio antioxidante foi feito usando-se o método com DPPH, em que os EC apresentaram-se como os melhores extratos possuidores de moléculas capazes de doar prótons. Para o teste anticolinesterásico foi feito o ensaio qualitativo em CCD e ensaio quantitativo em microplaca pelo método de Ellman que puderam demonstrar a atividade inibidora da AChE sendo menor que 50 % , mesmo para concentrações de 600 μg.mL-1. O perfil foi muito semelhante em todos os extratos testados no qual os EH e EC foram os mais ativos e os EM possivelmente deram um falso positivo, enquanto os extratos EA e EAB tiveram atividades baixas. No ensaio contra o fitopatógeno causador da antracnose no mamão, Colletotrichum gloesporioides, os resultados mostram que LC-EH e LD-EH são os mais ativos, com IC50 de 70 e 40 μg.mL-1, respectivamente. Para o ensaio citotóxico contra células de mamíferos está sendo desenvolvido um modelo em que se utilizam células MES-SA e sua correspondente mutante (MES-SA/Dx5) multiresistente a drogas. O modelo proposto é bastante promissor e, do screening inicial sugere-se uma investigação mais detalhada em LD-EH e LT-EH cujos IC50 foram de 91 μg.mL-1 e 16 μg.mL-1, respectivamente, contra MES-SA. Uma investigação química de cada uma das frações dos extratos das espécies LA, LC, LD e LI foi realizada utilizando-se o CG-EM. Para identificação das substâncias foi utilizada a biblioteca do equipamento e literatura disponível através da comparação dos espectros de massas, tempo de retenção e Índice de Kovat´s. Os resultados obtidos neste estudo apresentaram potencial que justifica dar continuidade na busca de novas moléculas ou grupo de moléculas capazes de serem usadas em terapias sem a toxidez das substâncias sintetizadas quimicamente. / The Red Algae, phylum Rhodophyta, represent one of the largest and oldest lineages of eukaryotic organism. From the chemical standpoint, the Laurencia J.V. Lamouroux (Ceramiales) has been identified as one of the most complete and diverse genus within this specific group. The members of this genus have been identified, for instance, as the largest producers of secondary metabolites known to the Rhodophyta. Thus, it is not surprising that these specific species are currently under intense scrutiny with regard to their potential as new sources of natural products for medical and biotechnological applications. The primary aim of this study is to start a systematic investigation on the identification and characterization of novel Laurencia natural products showing desirable pharmacological and biomedical properties. The species used in this research are L. aldingensis (LA), L. catarinensis (LC), L. dendroidea(LD), L. intricate (LI). In addition, L. translucida (LT), Palisada flagellifera(PF), P.perforata (PP) and a pigment variant of LD (LDV) were included for comparison. Specifically, algal extracts were obtained through the sequential fractionation of dried algae samples with hexane (EH), chloroform (EC), methanol (EM), water (EA), and a single, crude, aqueous extracts (EAB). Protein content was performed using the Bradford, bicinchoninic acid assay (BCA) and the 280 nm uv quantification methods. The Bradford method was identified to be more appropriate for quantification. The analysis of phycobilins revealed that phycoerythrin was the major pigment in all species tested. Extracts were assayed for antimicrobial activity following the NCCLS microdilution tests and the minimum inhibitory concentration (MICs) obtained spectrophotometrically. Antimicrobial activity was explored using a variety of model biological targets (i.e. pathogens). To this end, microdilutions were used following the classical NCCLS and a minimal inhibitory concentration (MIC) protocol was performed on basis of electronic spectroscopy measurements. With respect to our findings on antibacterial activity, the LA-EH extract was bactericidal against the P. aeruginosa concentration of 62.8 μg.mL-1 extracts and LA-EM and LC-EH had a strong bacteriostatic action against S. pneumoniae at concentrations of 51.1 and 85,1 μg.mL-1, respectively. In the antifungal assay, LA-EH and LA-EC were fungicides against C. parapsilosis to 49.0 and 57.8 μg.mL-1, respectively. The antioxidant assay was tested using the method with DPPH, in which the EC presented them as possessing the finest extracts of molecules capable of donating protons. And for the anticholinesterase test was done in the qualitative assay and quantitative assay on TLC plate by the Ellman method that could demonstrate the inhibitory activity of AChE less than 50 % for concentrations of 600 μg.mL-1. The profile was similar for all extracts in which the EH and EC were the most active and possibly EM gave a false positive, while the EA and EAB extracts had very low activity. In the trial against the pathogen Colletotrichum Gloesporioides that causes papaya anthracnose the results show that LC-EH and LD-EH are the most active with IC50 of 70 and 40 μg.mL-1, respectively. To perform the cytotoxicity assay against mammalian cells a model that is under development was proposed in which use cells MES-SA and its corresponding mutant (MES-SA/Dx5) multi-drug resistant. The proposed model is quite promising and the initial screening we propose a more detailed investigation of LD-EH and LT-EH whose IC50 were 91 μg.mL-1 and 16 μg.mL-1, respectively, against MES-SA cells. The LA, LC, LD and LI extract compounds were analyzed by GC-MS and the identification was performed using the library data and literature by comparing the mass spectra, retention time and index Kovat\'s. The study conducted here is likely to draw directions and help in the search for new molecules or group of molecules capable of being used in therapy without the toxicity of chemically synthesized compounds.

The Florida Keys experienced some of the most drastic transitions from coral to macroalgae dominated states, known as phase-or regime-shifts, of any reefs in the Caribbean. Macroalgae on coral reefs lower coral recruitment by deterring coral settlement either directly through competition or indirectly by changing the chemical environment near the benthos. With evidence of species-specific interactions to coral-macroalgae competition, the type of macroalgae on a phase-shifted coral reef might be more important than just identifying a reef transition. To answer this question, I tested the effect of Laurencia intricata (a macroalgae related to the settlement inducing crustose coralline algae) and Dictyotaceae (known for its toxic or allelopathic compounds) on Porites astreoides planulae behavior, settlement and choice settlement preference, and post-settlement survival. I found that P. astreoides planulae show a positive response to chemical cues released from L. intricata, crustose coralline algae, and species in the Dictyotaceae family. However, the positive chemical cue response becomes algal-specific as larvae start probing for settlement substrate. Providing P. astreoides larvae with a choice between settlement substrates, revealed that the algal structure caused higher settlement next to L. intricata, while Dictyotaceae deterred larval settlement. It may be beneficial for larvae to settle next to L. intricata over Dictyotaceae algae. I identified that post-settlement survival was enhanced when P. astreoides larvae settled next to L. intricata while Dictyotaceae species did not enhance or deter post-settlement survival. These results indicate that coral larvae may be responding differently to a variety of chemical cues. Any chemical or physical cue from a reef may be used by coral larvae to identify and locate settlement substrate on a reef. Once they identify a reef’s location, they express a more selective behavior during settlement by avoiding Dictyotaceae macroalgae and favoring L. intricata. This suggests that the composition of a phase-shifted reef matters to coral recovery, not only that it has shifted to a dominated macroalgal state.

Secondary metabolites from natural sources are fast growing as popular drug leads. The structural novelty and favourable biological activity that these compounds display contribute to their popularity as drugs of the future. Examples of such compounds include the potent anticancer drug paclitaxel isolated from the bark of a yew tree as well as the more commonly known analgesic aspirin which stems from the bark of the willow tree. The biological activities exhibited by these secondary metabolites are vast and range from antimicrobial to anticancer activity to mention but a few. As a result, the isolation of novel compounds from natural sources is on the rise. The South African seaboard is home to a wealth of various marine algal species which produce fascinating secondary metabolites. For example, Portierria hornemanii was shown to produce halomon, a halogenated monoterpene which has displayed promising cytotoxic activity. This study thus focused primarily on pursuing novel compounds from three endemic South African marine algal species which have never been analysed previously from a chemical perspective. These are Plocamium rigidum (Bory de Saint-Vincent), Laurencia natalensis (Kylin) and Delisea flaccida (Suhr) Papenfuss. Four known compounds and one new halogenated monoterpene, (2E,5E,7Z)-8-chloro- 7-(dichloromethyl)-4-hydroxy-3-methylocta-2,5,7-trienal, were isolated from Plocamium rigidum. The breast cancer (MCF-7 cell line) inhibitory activity for these compounds was assessed and it was observed that an increase in the lipophilic nature of the compounds produced more favourable IC50 values. A pre-cursor to bromofucin type compounds, cis-laurencenyne, was isolated from Laurencia natalensis, as well as a new acetoxy chamigrane type compound, 4-bromo- 3,10-dichloro-7-hydroxy-3,7,11,11-tetramethylspiro [6.6] undec-1-yl acetate. Delisea flaccida was seen to contain two known bromofuranone type compounds isolated as an isomeric mixture, 1-[(5Z)-4-bromo-5-(bromomethylidene)-2-oxo-2,5- dihydrofuran-3-yl] butyl acetate and 1-[(5E)-4-bromo-5-(bromomethylidene)-2- oxo-2,5-dihydrofuran-3-yl]butyl acetate. These compounds are famous for their ability to inhibit bacterial biofilm production and they have been isolated before from an Australian Delisea spp / Adobe Acrobat 9.53 Paper Capture Plug-in