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Lactonas em plantas e suplementos - tipos, propriedades e perspectivas médicas

Lactonas em plantas e suplementos - tipos, propriedades e perspectivas médicas
08 Out 2024
Publicado por: Łukasz Szostko Vezes Ler: 568 Comentários: 0

Tal como existe uma multiplicidade de substâncias que circulam no nosso corpo e que afectam a saúde, o mesmo acontece com as plantas. Muitos componentes das plantas têm um efeito positivo não só sobre elas próprias, mas também sobre nós quando as consumimos. Ingredientes como os polifenóis, os flavonóides, os alcalóides e os esteróis são bem conhecidos. As lactonas são menos faladas, mas isso não deve diminuir as suas propriedades. Há muito que os cientistas se inspiram nas lactonas para desenvolver novos medicamentos para ajudar os pacientes com muitas doenças. Também em alguns suplementos muito populares, como o Ginkgo biloba ou o Ashwagandha, encontramos lactonas, que são responsáveis pelos seus efeitos promotores de saúde. Neste artigo, vamos discutir que tipos de lactonas se encontram na natureza, onde ocorrem e qual a sua responsabilidade, bem como o que podemos esperar delas no futuro. Leia até ao fim!

O que são lactonas? Definição e propriedades

As lactonas são compostos biologicamente activos encontrados em muitas plantas, mas também em fungos, bactérias, esponjas marinhas e outros organismos. Muitas delas são substâncias aromáticas que conferem odor e, por vezes, sabor às plantas. No entanto, não são tão pequenas e voláteis como as substâncias contidas nos óleos essenciais. Neles, apenas pequenas quantidades de lactonas podem ser contidas, uma vez que a sua massa é demasiado grande para passar eficientemente durante a destilação. Em vez disso, o aroma das lactonas pode ser apreciado escolhendo absolutos (por exemplo, jasmim) ou óleos essenciais prensados (por exemplo, bergamota) em vez de destilados.

Quimicamente, podem ser classificadas como ésteres de hidroxiácidos cíclicos intramoleculares com diferentes tamanhos de anel[1]. Devido à estabilidade da estrutura do anel , as γ- e δ-lactonas com anéis de cinco e seis membros são as mais comuns. As letras gregas são utilizadas apenas para indicar o tamanho do anel da lactona. Assim, por exemplo, todas as γ-lactonas têm anéis de cinco membros e todas as ε-lactonas têm anéis de sete membros.

Os compostos com um fragmento de lactona podem ter esqueletos de carbono completamente diferentes e podem ser atribuídos a diferentes classes de compostos, tais como lactonas sesquiterpénicas, cumarinas ou lactonas de esqueleto esteroide.

Szkielety chemiczne
Os esqueletos químicos são sucessivamente α-, β-, γ-, δ-lactonas.

Os compostos mais pequenos desta classe são as α-, β-, γ-, δ- e ω-lactonas. Estas contêm anéis de 3, 4, 5, 6 e 7 membros, respetivamente. A elevada estabilidade dos anéis de lactona define a ocorrência generalizada de γ- e δ- lactonas na natureza. Estima-se que mais de 3000 γ-lactonas ocorram naturalmente. As α-lactonas, por outro lado, só podem ser obtidas sinteticamente[2].

Esta diversidade faz deste um grupo extremamente interessante que exibe uma série de importantes propriedades químicas e biológicas[1]. Entre estas actividades, as mais frequentemente mencionadas são:

  • citotóxica,
  • anti-inflamatórias,
  • antimalárica,
  • antivirais,
  • antimicrobiana.

As lactonas e os seus derivados são vistos como candidatos para preencher a lacuna na farmacologia criada pela propagação de bactérias patogénicas resistentes aos antibióticos convencionais. Ao fazê-lo, vale a pena mencionar que as lactonas existem há muito tempo na medicina. Por exemplo, o antibiótico eritromicina possui um anel de lactona com 14 membros, para além de outros grupos funcionais.

Exemplos de lactonas naturais utilizadas em suplementos alimentares

Vamos começar com informações práticas, ou seja, quais as lactonas que pode tomar sob a forma de suplementos alimentares para fazer uma verdadeira diferença na sua saúde. Conhecerá a classificação e os pormenores químicos mais adiante neste artigo.

Lactonas terpénicas

Os extractos de Ginkgo biloba são uma das principais fontes de lactonas na suplementação. Os extractos padrão são normalizados para conter 6% de lactonas terpénicas. Estas lactonas são constituídas por bilobalídeos e ginkgolídeos, as principais substâncias activas do ginkgo, responsáveis pela maior parte das suas propriedades benéficas para a saúde[3]. Os ginkgolídeos são lactonas diterpénicas, enquanto o bilobalídeo é uma lactona triterpénica (mais especificamente, uma trilactona sesquiterpénica). No conjunto total das lactonas, os ginkgolídeos representam 3,1 e os bilobalídeos 2,9 pontos percentuais.

Vitanolidas

Este é o principal grupo de substâncias activas da famosa planta adaptogénica Vitania sluggishis, conhecida como Ashwagandha. O seu principal domínio é a ação adaptogénica, ou seja, o aumento da resistência a condições de stress. No entanto, o espetro de actividades promotoras da saúde é muito mais vasto.

As vitanolidas são um grupo de triterpenóides lactonas de ocorrência natural[4]. As propriedades promotoras da saúde das lactonas de Ashwagandha são tão valiosas que estão a ser feitas numerosas tentativas para as sintetizar e criar derivados com um potencial ainda maior.

Artemisinina

A artemisinina é uma lactona sesquiterpénica isolada da artemísia (Artemisia annua). É utilizada em suplementos para apoiar o sistema imunitário e como agente anti-inflamatório.

De acordo com estudos, a artemisinina é eficaz contra estirpes cerebrais e resistentes aos medicamentos do Plasmodium falciparum, causador da malária[5].

A família das plantas ásteres contém muitas mais lactonas sesquiterpénicas diferentes, especialmente em espécies do género Artemisia [6], e não apenas a artemisinina. A atividade antimicrobiana dos sesquiterpenos pode estar relacionada com alterações na síntese de proteínas, alteração da permeabilidade celular ou interação com os fosfolípidos da parede celular, perturbando a integridade da membrana[1].

Ecdisteróides

Plantas como a Ajuga turkestanica, Leuzea carthamoides ou Spinacia oleracea (ou seja, espinafre comum) contêm ecdisteróides, que têm uma estrutura de lactona. Exemplos incluem a ajugalactona ou a cartamosterona[7].

Wzory chemiczne ecdysteroidów
Fonte gráfica - doi: 10.1016/B978-0-444-63473-3.00005-8.

Kavalactonas

Estas são as substâncias activas contidas na pimenta metistina, ou kava kava. Na Polónia, infelizmente, a kava kava não está aprovada para utilização em produtos alimentares, mas nos EUA, por exemplo, estão disponíveis para compra extractos de kava kava em cápsulas com kavalactonas normalizadas[8]. Existem muitas substâncias diferentes entre elas, mas 6 são listadas como as principais - os seus esqueletos são mostrados no gráfico abaixo.

Wzory chemiczne kavalaktonów
Fonte do gráfico - doi: 10.3390/nu12103044

Monacolina K

Quimicamente, a monacolina K tem uma estrutura de lactona, contendo um anel éster. A sua ação é análoga à das estatinas sintéticas e, quando convertida na sua forma ácida ativa, torna-se um inibidor da enzima responsável pela síntese do colesterol no organismo (é um inibidor da HMG-CoA redutase)[9]. O painel da EFSA considerou que a monacolina K na forma de lactona é idêntica à lowastatina, o ingrediente ativo de vários medicamentos aprovados para o tratamento da hipercolesterolemia na UE. Por este motivo, os regulamentos limitaram a ingestão diária permitida de monacolina K em suplementos a doses inferiores a 3 mg.

Divisão e classificação das lactonas

Vamos discutir brevemente os grupos mais numerosos e comuns de lactonas.

[esta secção é um pouco aborrecida, mas o resumo incluía informação química, e há aqui uma forte saturação de palavras-chave caraterísticas; eu faria isto sob a forma de um acordeão suspenso, como são feitas as secções de perguntas frequentes].

γ-lactonas

Estas são lactonas com 5 membros. As γ-lactonas estão presentes na estrutura de vários produtos naturais, como a butirolactona γ-saturada e os butenolídeos α-β-insaturados. Os butenolídeos exibem propriedades biológicas fascinantes, por exemplo[2]:

  • A 3-metil-2H-furo[2,3-c]piran-2-ona apresenta uma forte atividade herbicida,
  • o flupiradifurão é um inseticida eficaz,
  • o rubrolídio M e a basidalina apresentam propriedades anticancerígenas,
  • a 5-octilfurano-2(5H)-ona apresenta atividade anti-incrustante.

Os butenolídeos e as butirolactonas são também conhecidos pelo seu odor caraterístico, o que os torna muito utilizados na indústria alimentar e de perfumes.

δ-lactonas

Lactonas com 6 membros. Têm uma ampla representação na natureza. Tal como as γ-lactonas, as δ-lactonas podem ser divididas em lactonas saturadas e α-β-insaturadas, sendo estas últimas as mais comuns. O fragmento δ-lactona é comum em vários compostos naturais com diversas actividades biológicas[2], tais como:

  • inibição da protease do VIH,
  • indução da apoptose (goniotalamina e rasfonina)
  • atividade antileucémica (dictiopirona C)
  • atividade anticancerígena (pironetina)
  • leishmanicida,
  • tripanicida,
  • antifúngica (argentilactona),
  • antimicrobiana,
  • anti-inflamatório.

Lactonas de tamanho médio

Estas lactonas contêm anéis com 8 a 11 membros. As decalactonas de 10 membros são as mais abundantes na natureza. Entre as lactonas naturais com 8 membros, distinguem-se as octalactonas A e B. Possuem uma potencial atividade citotóxica contra as células tumorais do melanoma e do colo-rectal. As cefalosporolidas e as solandelactonas são outros exemplos de lactonas de 8 membros de ocorrência natural[2].

As oxilipinas, a halicolactona, a neohalicolactona e as topsentolidas são alguns representantes das lactonas com 9 membros. Sete topsentolidas (A1, A2, B1, B2, B3, C1 e C2) mostraram uma atividade citotóxica moderada contra linhas celulares de cancro humano. As dilactonas antimicinais são conhecidas pelas suas propriedades antibióticas e antifúngicas e pela sua capacidade de induzir a apoptose das células cancerosas. As decalactonas, ou nonanolidas, são as lactonas naturais de tamanho médio mais bem estudadas e exibem uma variedade de propriedades biológicas. A decaestrina distingue-se pelo seu efeito inibidor da biossíntese do colesterol.

Ftalidas

As ftalidas são moléculas bicíclicas formadas pela combinação de uma γ-lactona e um anel de benzeno. São importantes moléculas orgânicas produzidas por vários géneros de plantas da família Apiaceae. Estes compostos encontram-se também nas Asteraceae, Acanthaceae, Amaranthaceae e Magnoliaceae.

Esta classe de compostos tem sido estudada desde o século XVIII e existem numerosos relatos na literatura sobre as suas diversas utilizações etnobotânicas e actividades biológicas. Por exemplo:

  • A (S)-3-n-butilftalida é comercializada como medicamento anticonvulsivo para o tratamento da isquémia cerebral,
  • a isopestacina tem propriedades antifúngicas e antioxidantes
  • a fuscinarina tem efeitos anti-amnésicos,
  • a (±)-concentricolida tem atividade antiviral.

As ftalidas apresentam igualmente propriedades antimicrobianas, antiplaquetárias e analgésicas.

Cumarinas

São metabolitos secundários de plantas e de fungos. Estes compostos heterocíclicos contêm um anel de benzeno ligado a uma α-pirona. Chamam a atenção pelos seus efeitos antivirais, anticancerígenos, de prevenção da doença de Alzheimer, antidepressivos, antibióticos (armillarina), anti-inflamatórios (escopoletina) e anticoagulantes (varfarina e dicumarol).

As cumarinas são amplamente utilizadas nas indústrias cosmética, de corantes e alimentar e como materiais luminescentes.

Furanocumarinas

Compostos que contêm um anel de furano ligado ao esqueleto de cumarina. São produzidas pelas plantas em resposta ao stress e como proteção contra predadores como fungos, bactérias e insectos. As furanocumarinas são utilizadas no tratamento de doenças de pele.

Espirolactonas

São compostos de ocorrência natural que compreendem uma grande família de moléculas estruturalmente diversas com uma vasta gama de actividades biológicas:

  • antimicrobiana (espiroindicumida A),
  • antifúngica (perrenniporida A)
  • anti-inflamatório (abiespirosídeo A)
  • antiparasitário (plumericina),
  • antiviral (biyouyanagin B),
  • citotóxicos (yaoshanenolide A).

Para além dos compostos naturais, as espirolactonas incluem esteróides sintéticos conhecidos como 17α-espirolactonas. O membro mais conhecido desta classe é a espironolactona devido ao seu antagonismo à aldosterona, uma hormona do sistema renina-angiotensina-aldosterona associada à hipertensão, hipertrofia cardíaca e fibrose cardíaca e vascular.

Ilustracja mikroskopowej struktury mikroorganizmu

Estrigolactonas

São fitohormonas isoladas de plantas dos géneros Striga e Orobanche. As estrigolactonas estimulam a germinação de sementes de plantas parasitas após a deteção do hospedeiro, regulam o crescimento das plantas, inibem a germinação e medeiam a comunicação química subterrânea entre as plantas e os organismos vizinhos. Os exemplos naturais mais conhecidos têm um núcleo ABC tricíclico com γ-lactona como um dos anéis e um anel D exocíclico de butenolida. Esta estrutura pode ser encontrada no 5-deoxistrigol.

As estrigolactonas são utilizadas como aditivos do solo para controlar as ervas daninhas, reduzindo assim as perdas agrícolas associadas aos danos causados pelas ervas daninhas. Estes compostos induzem a germinação suicida. Ou seja, os sinais emitidos pela presença de compostos isolados da rizosfera ou equivalentes sintéticos induzem a germinação de sementes parasitas sem a presença de um hospedeiro, levando à morte das ervas daninhas.

Macrolactonas

As macrolactonas ou lactonas macrocíclicas contêm anéis com 12 ou mais membros. Podem ser classificadas como olídeos ou diolídeos.

Os kukuolídeos actuam como feromonas e são utilizados por muitos animais para comunicação química. O kukuolídeo X foi identificado como uma feromona que atrai a fêmea do escaravelho Oryzaephilus surinamensis, uma praga do milho e do arroz.

As macrolactinas são macrólidos isolados de estirpes de bactérias Bacillus e Actinomadura. Atualmente, estão descritas na literatura 19 macrolactinas (A-S). A sua atividade biológica varia de antiviral a antifúngica. Por exemplo, a macrolactina A apresenta uma atividade potente contra o vírus do herpes simplex e pode controlar a replicação do VIH nos seres humanos. As macrolactinas T e B, por outro lado, são capazes de inibir os fungos Alternaria solani e Pyricularia oryzae e a bactéria Staphylococcus aureus. Existem ainda as quinolidomicinas A1, A2 e B1, das quais as quinolidomicinas A1 e B1 inibem o crescimento de várias células cancerosas, incluindo as resistentes aos medicamentos.

Motivados pelos numerosos exemplos de lactonas naturais e pela sua vasta gama de actividades biológicas, os químicos associados à química orgânica voltaram a sua atenção para a conceção de anéis de lactona.

Aplicações industriais das lactonas

As lactonas são substâncias tão interessantes que seria um mau serviço não explorar o seu potencial. Por esta razão, são utilizadas numa grande variedade de indústrias.

As lactonas são compostos aromáticos, pelo que a indústria dos perfumes é uma das mais beneficiadas. As propriedades sensoriais das lactonas permitem obter aromas invulgares, como o perfume de jasmim, baunilha ou erva-dos-gatos. Várias substâncias com uma estrutura de lactona podem ser encontradas nos rótulos de perfumes e cosméticos perfumados.

Também foi encontrada uma vasta gama de aplicações na agricultura e na horticultura. Algumas das lactonas têm uma ação muito eficaz contra insectos, parasitas ou ervas daninhas.

Resumo

A família das lactonas inclui milhares de substâncias diferentes. Embora partilhem um elemento comum na sua estrutura (o anel de lactona), podem diferir drasticamente em termos da sua ação. Não recebem tanta atenção nos textos científicos populares como, por exemplo, os polifenóis, mas existem ainda muitas lactonas que têm efeitos notáveis na saúde humana. É graças às lactonas que devemos os benefícios de ervas como o Ashwagandha ou o Gingo biloba. A presença de lactonas na natureza e a realização de mais investigação sobre elas abre a porta para que os cientistas obtenham novas ferramentas para desenvolver novos e melhores medicamentos para salvar a vida das pessoas. Estamos a fazer figas para que possamos beneficiar o mais possível do poder das lactonas!

Fontes: