Estudo fitoquímico e avaliação da influência de cádmio no metabolismo secundário de Pontederia crassipes

Abstract

Em decorrência dos problemas ocasionados pela contaminação do meio ambiente, diferentes tecnologias sustentáveis e economicamente viáveis estão sendo utilizadas para contribuir na remoção desses poluentes. Uma das abordagens é a fitorremediação, que envolve o uso de plantas para descontaminação do solo, da água e do ar. Neste contexto, as macrófitas aquáticas tem se destacado por apresentarem alta capacidade de remoção e acúmulo de metais. Diante disso, visando entender a possível influência dos metais e suas interações no metabolismo secundário de macrófitas aquáticas, estudamos neste trabalho a espécie Pontederia crassipes Mart. [≡ Eichhornia crassipes (Mart.) Solms] (Pontederiaceae). Espécimes de P. crassipes foram cultivadas na ausência e presença de cádmio (0,0, 5,0, 10,0, 15,0 e 20,0 mg.L-1) e monitoradas a cada 48 horas por um período de seis dias. Após os experimentos de absorção do metal pelos espécimes, a concentração de cádmio foi determinada por Espectrometria de Absorção Atômica (AAS) tanto na água de cultivo, quanto nos tecidos vegetais da planta. Os resultados indicaram alta eficiência de remoção de cádmio da água por P. crassipes, atingindo valores de 90% (5,0 mg.L-1) a 66% (20,0 mg.L-1) ao final do tratamento. Nos tecidos vegetais, as maiores concentrações de cádmio foram detectadas nas raízes, com concentração máxima de aproximadamente 12 vezes em relação às partes aéreas. Análise quimiométrica dos dados obtidos por Cromatografia Líquida de Ultra Eficiência acoplada a Espectrometria de Massas (CLUE-EM) dos extratos brutos das partes aéreas e raízes sugere que o metabolismo secundário de P. crassipes pode ter sofrido influência pela exposição ao Cd2+. Os extratos etanólicos das partes aéreas e raízes de P. crassipes, obtidos em larga escala, foram submetidos a processos cromatográficos proporcionando o isolamento e identificação de 17 substâncias de diferentes classes de compostos aromáticos, incluindo dois anidridos fenilnaftálicos inéditos (4-hidroxi-5-fenil-1,8-naftálico e 4-hidroxi-5-(4-hidroxifenil)-1,8-naftálico). As estruturas das substâncias foram estabelecidas por análises espectrométricas (Ressonância Magnética Nuclear (RMN), Espectrometria de Massas (EM), Ultravioleta (UV)) e físicas (rotação óptica (αD) e Dicroísmo Circular (DC)). As substâncias 2-hidroxi-8-(4-hidroxifenil)-fenalen-1-ona e 2-hidroxi-8-(3,4-diidroxifenil)-fenalen-1-ona foram avaliadas contra parasitas tripomastigotas de Trypanosoma cruzi e se mostraram moderadamente ativas com EC50 de 37,7 M e 66,6 M, respectivamente.

Due to the problems caused by environmental contamination, different sustainable and economically viable technologies have been used to contribute to the removal of these pollutants. One of these approaches is phytoremediation, which involves the use of plants to decontaminate soil, water and air. In this context, aquatic macrophytes have stood out for their high capacity for removing and accumulating metals. Therefore, in order to understand the possible influence of metals and their interactions in the secondary metabolism of aquatic macrophytes, we studied in this work the species Pontederia crassipes Mart. [≡ Eichhornia crassipes (Mart.) Solms] (Pontederiaceae). Specimens of P. crassipes were cultivated in the absence and presence of cadmium (0.0, 5.0, 10.0, 15.0 and 20.0 mg.L-1) and monitored every 48 hours for a period of six days. After the metal absorption experiments by the specimens, the cadmium concentration was determined by Atomic Absorption Spectrometry (AAS) both in the culture water and in the plant tissues. The results indicated high efficiency of cadmium removal from water by P. crassipes, reaching values from 90% (5.0 mg.L-1) to 66% (20.0 mg.L-1) at the end of the treatment. In plant tissues, the highest concentrations of cadmium were detected in the roots, with a maximum concentration of approximately 12 times in relation to the aerial parts. Chemometric analysis of data obtained by Ultra Perfomance Liquid Chromatography-Mass Spectrometer (UPLC-MS) of crude extracts from shoots and roots suggests that the secondary metabolism of P. crassipes may have been influenced by exposure to Cd2+. Ethanol extracts from aerial parts and roots of P. crassipes, obtained on a large scale, were subjected to chromatographic processes providing the isolation and identification of 17 compounds from different classes of aromatic compounds, including two new phenylnaphthalic anhydrides (4-hydroxy-5-phenyl-1,8-naphthalic anhydride and4-hydroxy-5-(4-hydroxyphenyl)-1,8-naphthalic anhydride). The structures of the compounds were established by spectrometric (Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Mass Spectrometry (MS), Ultraviolet (UV) and physical analysis (optical rotation (αD) and Circular Dichroism (CD)). The compounds 2-hydroxy-8-(4-hydroxyphenyl)-phenalen-1-one and 2-hydroxy-8-(3,4-dihydroxyphenyl)-phenalen-1-onewere evaluated against Trypanosoma cruzi trypomastigote parasites and showed moderate activity with EC50 of 37.7 M and 66.6 M, respectively.