Caracterização da diversidade genética e composição química de Lychnophora pinaster MART

Abstract

Os objetivos deste estudo foram (i) fornecer a caracterização dos padrões de diversidade genética e estrutura populacional de sete populações naturais de L. pinaster e discutir estratégias de conservação; (ii) avaliar a composição química dos óleos essenciais de três populações naturais da espécie, duas provenientes da região sul e uma do sudeste de Minas Gerais; (iii) caracterizar os princípios ativos, registrados na literatura, dos extratos etanólicos das três populações naturais; (iv) determinar a atividade in vitro dos óleos essenciais e extratos etanólicos das populações contra formas amastigotas de Tripanossoma cruzi; e (v) avaliar as relações entre o polimorfismo químico, os fatores ambientais e genéticos. Os resultados revelaram (i) existência de diferentes níveis de diversidade genética dentro e alto nível de diferenciação genética entre populações. É estritamente necessário o monitoramento das populações remanescentes para que, de fato, seja evitada a extinção da espécie. Os esforços de conservação in situ devem focar na preservação dos habitats de L. pinaster da destruição e no aumento dos tamanhos populacionais, uma vez que o pequeno tamanho populacional e a fragmentação fazem de L. pinaster susceptível às perdas de diversidade genética causada pela endogamia e deriva genética. É sugerido planejamento de coleta de sementes provenientes dos grupos genéticos evidenciados pelo STRUCTURE ou DAPC para a conservação ex situ do germoplasma; (ii) não foi registrada a presença de substâncias da classe dos fenilpropanóides no óleo essencial da população de L. pinaster proveniente da região sudeste, apresentando como constituinte majoritário um sesquiterpeno oxigenado, enquanto as populações do sul apresentaram o E-cinamato de metila, E-cariofileno e α-humuleno como constituintes mais abundantes; (iii) mesmo padrão espacial de composição química foi observado para os extratos, onde as populações do sul apresentaram perfil químico semelhante entre si sob o ponto de vista qualitativo, diferindo da proveniente do sudeste. Dos princípios ativos, somente a quercetina e friedelina foram identificados nos extratos das três populações, tendo as suas quantidades variado entre populações; (iv) os óleos essenciais e extratos etanólicos não apresentam in vitro seletividade e atividade antiparasitária com relação às formas amastigotas T. cruzi equivalente ou superior ao benznidazol, utilizado comercialmente para tratar doença de Chagas; (v) com o aumento das concentrações dos óleos essenciais e extratos, houve aumento da citotoxicidade e, consequentemente, diminuição da taxa de células hospedeiras tanto infectadas como não infectadas. Os extratos se mostraram mais citotóxicos em relação aos óleos essenciais; (vi) comparados à genética, os preditores ambientais - distância geográfica e os diferentes gradientes de solo - se mostraram os elementos mais relevantes para a variação química do óleo essencial entre populações de L. pinaster, indicando que o polimorfismo químico no óleo essencial esteja ocorrendo mais como um reflexo de uma seleção natural de acordo com os fatores ambientais locais e não devido à deriva genética; o que é um alerta quanto à utilização de diferentes populações de L. pinaster como fitoterápico de modo indiscriminado, uma vez que as diferenças na composição química podem comprometer sua eficácia terapêutica.

The aims of this study were (i) to provide the characterization of the genetic diversity and population structure of seven native populations of L.pinaster and to provide strategies for its conservation; (ii) to study the chemical composition of essential oils of three native population of this species, being two from southern and one from southeastern region of the State of Minas Gerais; (iii) to characterize the active ingredients of the ethanolic extracts of these three native populations; (iv) to determine the in vitro activity of the essential oils and ethanolic extracts of the populations against amastigote forms of Tripanossoma cruzi; and (v) to analyze the correlation of the chemical polymorphism of the essential oil with environmental and genetic factors. It were detected (i) existence of different levels of genetic diversity within and high level of genetic differentiation among populations. It is strictly necessary monitoring of the remaining populations so that, in fact, be avoided extinction of L. pinaster. The efforts for in situ conservation should focus on preservation of habitats and the increase of populations size, once the small population size and fragmentation make L. pinaster vulnerable to losses of genetic diversity due to the endogamy and genetic drift. It is suggested collection of seeds from the genetic groups evidenced by STRUCTURE or DAPC for ex situ conservation of germplasm; (ii) It were not detected phenylpropanoids in the essential oil of the population from southeastern region, which presented as majoritary compound an oxygenated sesquiterpene, while in southern populations were detected the majoritary E-methyl cinnamate (phenylpropanoid), followed by E-caryophyllene and α- humelene; (iii) same spatial pattern of chemical composition was observed for extracts, with southern populations having similar profile quantitatively, differing of the southeastern population. Regarding the active ingredients, only quercetin and friedelin were identified in the extracts of the three populations, with quantities differing among populations; (iv) the essential oils and extracts did not show selectivity and antiparasitic activity against T. cruzi amastigotes equivalent or superior to benznidazole, commercially used to treat Chagas disease; (v) the extracts were more cytotoxic than essential oils; and (vi) the environmental predictors – geographical distance and soils – were the most relevant factors to explain the chemical variation of essential oils among populations, indicating the chemical polymorphism is due to a natural selection according to the local environmental factors and not due to the genetic drift, which is an alert regarding the usage of different populations of L. pinaster in an indiscriminate way, once differences in chemical composition could compromise their therapeutic efficacy.