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Estratégias de Valorização de Plantas Aromáticas e Medicinais
Cynara cardunculus
Dia aberto dedicado às plantas aromáticas e medicinais na Universidade de Évora
Fátima Duarte14 de Dezembro 2011
CEBAL (Centro de Biotecnologia Agrícola e Agro-Alimentar do Baixo Alentejo e Litoral)
� Privada, sem fins lucrativos, localizada em Beja
� Início das actividades de I&D em Junho de 2008
ÁREAS DE INVESTIGAÇÃO
BIOTECNOLOGIAAGRO-ALIMENTAR
BIOTECNOLOGIAAGRO-FLORESTAL
ENGENHARIA QUÍMICA
COMPOSTOS BIOACTIVOS
IP:Fátima DuartePósdoc: a contratar
VALORIZAÇÃO DEAGRO-ALIMENTOS
IP:Xavier MalcataPósdoc: Eliana Jerónimo
ENGENHARIA DEPROCESSOS
IP: Luísa NevesPósdoc: Conceição Fernandes
GENÓMICA AGRONÓMICA
IP: Sónia GonçalvesPósdoc: Teresa Ribeiro
GRUPOS DE INVESTIGAÇÃO
ENGENHARIAAGRO-ALIMENTAR
Pósdoc: a contratarPhD:Patrícia Ramos
Ângela GuerraLaura Felício
Olinda Guerreiro
Pósdoc: Eliana Jerónimo Pósdoc: Conceição FernandesTeresa Brás
Pósdoc: Teresa RibeiroPhD:Tânia AlmeidaPhD: Tiago Capote
PhD: Ana Ferro Sara Valente
COLABORAÇÃO TRANSVERSAL ENTRE OS VÁRIOS GRUPOS DE INVESTIGAÇÃOVALORIZAÇÃO DE BIOMASSA AGRO-FLORESTAL E AGRO-ALIMENTAR
I&D ValorAcrescentado
ValorizaçãoBiomassa
Resíduos e sub-produtos agrícolas e
agro-industriais
Esteva
Cistus ladanifer
Ameixa
Prunus domestica
Cortiça
Bagaço daAzeitona
Cardo
Outras culturase/ou resíduos…
Cynara cardunculus
Quercus suberOlea europaea
“BI0ECOS – Valorização Integrada da Biomassa”Funding:
Extraction NF/ROCardoonextract
Formulation
Reverse Biological
AGRO-FOODPHARMACEUTICAL
INDUSTRYAPPLICATIONS
ReverseGenetics
(EcoTilling)
BiologicalActivity
Screening
Evaluation ofAntitumoral
Potential
Anti-TumorigenicPotential
BioetanolProduction
NF/RO
Inhibitorsremotion
Cynara cardunculus
� Planta herbácea perene, pertencente à família das Asteraceae compositae, originária
da região do Mediterrâneo
� Duas variedades botânicas:
cultivada - Cynara cardunculus var. altiliscultivada - Cynara cardunculus var. altilis
selvagem ou silvestre - Cynara cardunculus var. sylvestris
� Ampla utilização do cardo na indústria farmacêutica, devido às quantidades
consideráveis de diferentes fitoquímicos:
–Triterpenóides
– Fenóis(Petrovic et al., 2008)
� Anti-oxidante
� Anti-fibrótica
Actividade biológica da fracção fenólica de extractos deCynara cardunculus
� Anti-inflamatória
� Anti-microbiana
� Anti-hepatotóxica
� Anti-tumoral
(Fernández et al., 2006)
Folhas
CaulesCapítulo
Folha cultivada fresca (FCF)
Caracterização do potencial biológico de extractos de CC
Quantificação dos compostos fenólicos totais em extractos metanólicos de Cynara cardunculus variedade
cultivada e selvagemVelez et al. submitted 2011
Caules
Raízes
Adaptado de http://www.soc-botanical-
artists.org/
Actividade anti-oxidante
Caracterização do potencial biológico de extractos de CC
Cellular growth during 16 hours of S. cerevisiae in YPD medium (filled circles), YPD medium with 0.1 mM H2O2 (filled squares), YPD
medium with 0.1 mM H2O2 + 25 µg GAE mL-1 of GWL (filled triangles), GWS (inverted filled triangles), GWC (filled diamond), GCR (open circles) and 25 µg mL-1 BHA (opensquares). Each value represents the mean±S.D. of three determinations.
Velez et al. Submitted 2011
Caracterização do potencial biológico de extractos de CC
Actividade biológica da fracção fenólica de extractos deCynara cardunculus
� Folhas de cardo cultivado parecem ser particularmente ricas em
compostos fenólicoscompostos fenólicos
� Extractos de folha de cardo cultivado apresentam um bom
potencial anti-oxidante
Caracterização do potencial anti-tumorigénico de extractos decardo, em células de cancro da mama (MDA-MB-231)
Efeito anti-proliferativo
Extracto de folhas cultivadas de Cc (GCL)
Caracterização do potencial anti-tumoral de extractos de CC
Dose response curve representative of the effect of green cultivated leaves (GCL) extracts onhuman breast cancer MDA-MB-231 cell viability. Extracts concentration range from 0.1 to 20 µg GAE mL-1.
Velez et al. Submitted 2011
A) Control B) FCL extract IC50
Estudo do ciclo celular
Caracterização do potencial anti-tumoral de extractos de CC
A) Control B) FCL extract IC50 Análise do Ciclo Celular
Caracterização do potencial anti-tumoral de extractos de CC
Cell cyclephase
% of controlcells
% of treated cellswith FCL IC50
value
G1 52,8 35,0
S 28,1 22,3
G2 19,6 40,4
Invasão CelularMonolayer wound healing assay
Cell monolayer
Wound
Caracterização do potencial anti-tumoral de extractos de CC
Migration (7-24h)
D=(L/2) - W1
Invasão CelularMonolayer wound healing assay
Control FCL extract 70 µg/mlCc green cultivated leaves (GCL) extract 70µg/mlControl
D=(L/2) - W1
Caracterização do potencial anti-tumoral de extractos de CC
Time 0 Time 10 h
Time 24 h Time 24 hTime 48 h
Time 0 Time 10 h
Time 24 h Time 48 h
Proliferação
AngiogéneseRegulação do Ciclo celular
Apoptose
Cc green cultivated leaves (GCL) extract
Caracterização do potencial anti-tumoral de extractos de CC
AKT1 protein immunodetection by western blot in MDA-MB-231 cells. Cells were incubated for 48 h with 0.74µg
GAE ml-1 of GCL extract. A commercial inhibitor of the PI3K pathway, LY294002, was used as an internal control. Immunoblot for β-actin served as control.
Guerra et al. 2010
Potencial anti-tumoral do extracto da folha de Cynara
cardunculus (var. cultivada)
� Folhas de cardo cultivado parecem ser particularmente ricas em compostos fenólicos
� Extractos de folha de cardo cultivado apresentam um bom potencial anti-oxidante
� Capacidade anti-proliferativa bastante pronunciada, em células cancro da mama
Conclusões
fenótipo triplo negativo
� Inibição da progressão normal do ciclo celular, em células tratadas com extracto de
folha de cardo cultivado
� Redução da capacidade migratória
� Diminuição da expressão proteica do AKT
Potencial anti-tumoral do extracto da folha de Cynara
cardunculus (var. cultivada)
Caracterização e identificaçãoquímica das
componentes
Potencial biológico deextractos brutos,
fracções enriquecidase/ou compostos
Estratégia de abordagem componentes
extractavéise/ou compostos
puros
Avaliação do potencial
anti-tumoral
Modelo in vitroCancro da mama fenótipo
triplo negativo
abordagem integrada para a valorização econonómica
das PAMs
Potencial anti-tumoral do extracto da folha de Cynara
cardunculus (var. cultivada)
Caracterização e identificaçãoquímica das
componentesextractavéis
Potencial biológico deextractos brutos,
fracções enriquecidase/ou compostos
puros
Biologicaland
extractavéis puros
Modelo in vitroCancro da mama fenótipo
triplo negativo
Avaliação do potencial
anti-tumoral
andeconomicpotential
valorization
Estratégias de Valorização de Plantas Aromáticas e Medicinais
Cistus ladanifer
Dia aberto dedicado às plantas aromáticas e medicinais na Universidade de Évora
Alimentação AnimalVALORIZAÇÃO
AGRO-ALIMENTOS
COMPOSTOS BIOACTIVOS
Produção de BioetanolENGENHARIA DE PROCESSOS
Gordura de Ruminantes
SFAácidos gordos saturados
PUFAácidos gordos polinsaturados
MUFAácidos gordos
monoinsaturados
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
ácidos gordos trans
↑ risco de doenças cardiovasculares
Bioidrogenação RuminalPrincipais C18 da dieta
18:2 cis-9, cis-12ácido linoleico
18:3 cis-9, cis-12, cis-15ácido linolénico
18:2 cis-9, trans-11ácido ruménico
18:3 cis-9, trans-11, cis-15
18:2 trans-11, cis-15
isomerização
isomerização
hidrogenação
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
18:1 trans-11ácido vacénico
18:2 trans-11, cis-15
18:1 cis-1518:1 trans-15
18:0ácido esteárico
hidrogenação
hidrogenaçãohidrogenação
adaptado de Harfoot e Hazelwood, 1997
18:1 cis-9ácido oleico
hidrogenação
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
Gordura de Ruminantes
SFAácidos gordos saturados
PUFAácidos gordos polinsaturados
MUFAácidos gordos
monoinsaturados
isómeros conjugados do ácido linoleico
CLA
ácidos gordos trans
Isómeros conjugados do ácido linoleico (Conjugated linoleic acid – CLA)
Anti-carcinogénico
Anti-adipogénico
Anti-diabetógenico
Anti-aterogénico
Anti-inflamatório
Efeitos benéficos: 18:2 cis-9, cis-12
ácido linoleico
18:2 cis-9, trans-11ácido ruménico
18:3 cis-9, cis-12, cis-15ácido linolénico
isomerização
hidrogenação
Teci
do
s Ru
mé
n
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
Anti-inflamatório
18:1 trans-11ácido vacénico
18:0ácido esteárico
hidrogenação
hidrogenação
∆∆∆∆9-dessaturase Te
cid
os R
um
én
Origem:
Síntese ruminal
Síntese endógena
Harfoot e Hazelwood, 1997; Griinari et at., 2000
Forragem/PastagemSantos-Silva et al., 2002, Bessa et al., 2005, Bessa et al., 2008
Suplementação com óleos vegetais ricos em ácidos gordos polinsaturadoSantos-Silva et al., 2004, Bessa et al., 2005, Bessa et al., 2007, Jerónimo et al., 2009, Jerónimo et al., 2010
↑ CLA
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
Harfoot e Hazelwood, 1997; Griinari et at., 2000
↑ CLA
“Taninos condensados podem modular a bioidrogenação ruminal”
Khiaosa-Ard et al., 2009, Vasta et al., 2009, Vasta et al., 2010
Animais
Borregos machos da raça Merino Branco
Dietas experimentais
Dieta base: 90% de luzerna desidratada + 10% de sêmea de trigo
Mistura de óleos vegetais: óleo de girassol e de linho (1:2)
Ensaio Experimental
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
Unidade de Investigação em Produção Animal, Instituto Nacional de Recursos Biológicos
Dieta base
Mistura de óleos vegetais: óleo de girassol e de linho (1:2)
Dieta base - C
+ 6% de óleo – CO
+ 25% de Cistus ladanifer – CL
+ 25% de Cistus ladanifer + 6% de óleo – CLO
Duração do ensaio – 6 semanas
≈ 9 % de Taninos Condensados
Média EPM
Desempenho produtivo
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
� Não foi afectado
Harfoot e Hazelwood, 1997; Griinari et at., 2000
Ganho médio diário (g) 285 17,1
Consumo médio diário (g MS) 1584 105,4
Índice de Conversão 5,58 0,416
Peso vivo ao abate (kg) 36,7 2,00
in Jerónimo et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry (2010) 58, 10710-10721
Bioidrogenação RuminalÁcidos gordos - Conteúdo abomasal
0.6
0.8
d
% to
tal C
18
40
50
60
70
18:0 18:1 trans-11
bb
b
% to
tal C
18
18:1 cis-9, trans-11
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
18:1 trans-1118:0
Harfoot e Hazelwood, 1997; Griinari et at., 2000
C CO CL CLO
0.0
0.2
0.4
a
aa
Dietas
% to
tal C
C CO CL CLO
0
5
10
15
2040
aa
a
b
a
b
Dietas%
tota
l C
in Jerónimo et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry (2010) 58, 10710-10721
18:2 cis-9, cis-12ácido linoleico
18:3 cis-9, cis-12, cis-15ácido linolénico
18:2 cis-9, trans-11
18:3 cis-9, trans-11, cis-15
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
Bioidrogenação RuminalÁcidos gordos - Conteúdo abomasal
Harfoot e Hazelwood, 1997; Griinari et at., 2000
18:2 trans-11, cis-15
18:0
18:1 trans-11
Xin Jerónimo et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry (2010) 58, 10710-10721
2.0234567
18:1 trans-11 18:2 cis-9, trans-11
b
a
c
c
% d
o t
ota
l de
áci
do
s g
ord
os
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
Ácidos gordos – Gordura Intramuscular
Harfoot e Hazelwood, 1997; Griinari et at., 2000
C CO CL CLO
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0a
a
ba
a
c
Dietas
% d
o t
ota
l de
áci
do
s g
ord
os
in Jerónimo et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry (2010) 58, 10710-10721
Análise sensorial
Teste triangular
20
30
Distinguiram Não distinguiram
N.º
de
prov
ador
es
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
in Jerónimo et al., 2011. Meat Science, Submetido.
C vs CL CO vs CLO
0
10
20
N.º
de
prov
ador
es
6
8
10
12
mg
MD
A/ k
g de
car
ne(a
pós
indu
ção
da o
xida
ção
lipíd
ica)
Capacidade antioxidante da carne
Conservação durante 0, 3 e 7 dias a 2 °C
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
Harfoot e Hazelwood, 1997; Griinari et at., 2000
0 1 2 3 4 5 6 7
0
2
4
6
C CO CL CLO
Dias de Conservação
mg
MD
A/ k
g de
car
ne(a
pós
indu
ção
da o
xida
ção
lipíd
ica)
in Jerónimo et al., 2011. Meat Science, Submetido.
Inclusão de esteva em dietas suplementadas com óleos vegetais ricos em ácidos gordos
polinsaturados
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
Conclusão
Harfoot e Hazelwood, 1997; Griinari et at., 2000
melhorar o valor nutricional da fracção lipídica da carne de
ruminantes e aumentar o seu potencial antioxidante
sem comprometer as propriedades sensórias da carne e o
desempenho produtivo dos animais
Modelação da Bioidrogenação Ruminal
↑ Capacidade antioxidanteda carne
Cistus ladanifer
Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal
↑ Valor nutricional da
Quais e Como??
↑ Valor nutricional da
fracção lipídica da carne
Compostos secundários das plantas
Caracterização da
Planta
ExtracçãoCompostos Secundários
Cistus
ladanifer
Potencial
Biológico da Planta eCompostos Secundários
Química e
actividade antioxidante
Ensaios in vitro
e in vivo
Caracterização química e da actividade antioxidante
de Cistus ladanifer de diferentes idades ao longo do ano
Monte do Vento, Mértola
3 anos1 ano > 10 anos
Março 2011 – Fevereiro 2012
Caracterização de Cistus ladanifer de diferentes idades ao longo do ano
Fenóis Totais
40
60
80
100
120
1 ano3 anos> 10 anos
Fen
ois
tota
is (
mg/
g M
S)
3 4 5 6 7 8 9 10 11
0
20
40
Mês
Fen
ois
tota
is (
mg/
g M
S)
Mês Idade Mês*Idade
<0,001 0,010 <0,001
Actividade Antioxidante
Caracterização de Cistus ladanifer de diferentes idades ao longo do ano
1.8
2.0
2.2
2.4
IC50
(mg
GA
E/m
l)
3 4 5 6 7 8 9 10 11
1.4
1.6
1.8
Mês
IC50
(mg
GA
E/m
l)
Mês Idade Mês*Idade
0,012 0,469 0,814
Conclusão Final
Compostos SecundáriosCompostos SecundáriosCompostos SecundáriosCompostos Secundários
Financiamento:
CompostosCompostos BioactivosBioactivos::
- Fátima Duarte- Olinda Guerreiro- Ângela Guerra- Zélia Velez- Patrícia Ramos- Laura Felício
Agradecimentos
- Laura Felício
Valorização de Valorização de AgroAgro--AlimentosAlimentos::
- F. Xavier Malcata- Eliana Jerónimo
GenómicaGenómica Agronómica:Agronómica:
- Sónia Gonçalves- Ana Ferro- Sara Valente
Obrigado pela vossa atenção
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