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BASE DE DADOS DE ALIMENTOS FUNCIONAIS E SEUS COMPOSTOS BIOATIVOS

ANA CARLA MOREIRA DA SILVA

ORIENTADORA: Eliane Fialho de Oliveira CO-ORIENTADOR: Mauro Barbosa de Amorim

Dissertao submetida Universidade Federal do Rio de Janeiro visando obteno de grau de Mestre em Nutrio Programa de Ps-Graduao em Nutrio Instituto de Nutrio Josu de Castro Universidade Federal do Rio de Janeiro 2008

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BASE DE DADOS DE ALIMENTOS FUNCIONAIS E SEUS CONSTITUINTES QUMICOS

Dissertao submetida ao Instituto de Nutrio Josu de Castro da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Mestre em Nutrio. Banca Examinadora:

Profa. Eliane Fialho de Oliveira Profa. Adjunto do Departamento de Nutrio Bsica e Experimental/ INJC / UFRJ Orientadora Prof. Mauro Barbosa de Amorim Prof. Adjunto do Ncleo de Pesquisa de Produtos Naturais / UFRJ Co-orientador Profa. Cristiana Pedrosa Melo Porto Profa. Adjunto do Departamento de Nutrio Bsica e Experimental/ INJC / UFRJ Revisor/Titular Prof. Antonio Jorge Ribeiro da Silva Prof. Adjunto do Ncleo de Pesquisa de Produtos Naturais / UFRJ Titular Profa. Maria Luiza Machado Campos Profa. Adjunto do Departamento de Cincia da Computao / UFRJ Titular Prof. Alexandre Guedes Torres Prof. Adjunto do Departamento de Cincia da Computao/ UFRJ Suplente Externo Profa. Eliane Lopes Rosado Profa. Adjunto do Departamento de Nutrio e Diettica/ INJC / UFRJ Suplente Interno

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Ficha Catalogrfica

Silva, Ana Carla Moreira Base de Dados de Alimentos Funcionais e seus Constituintes Qumicos/Ana Carla Moreira da Silva. Rio de Janeiro: UFRJ/INJC, 2008

No de folhas xvi, 141 p.

Dissertao: Mestre em Nutrio Universidade Federal do Rio de Janeiro, INJC 1. Alimentos funcionais 2. Banco de dados 3. Compostos bioativos 4. Metablitos secundrios 5. Dissertao

I. Base de Dados de Alimentos Funcionais e seus Compostos Bioativos.

II. Mestre

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Este trabalho foi realizado no Ncleo de Pesquisa de Produtos Naturais e Departamento de Nutrio Bsica e Experimental, sob orientao da Professora Eliane Fialho de Oliveira e co-orientao do Professor Mauro Barbosa de Amorim, na vigncia de auxlio concedido pela Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior (CAPES).

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Dedico esta dissertao ao Professor Mauro Barbosa de Amorim pelo seu grande incentivo e auxlio.

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Agradecimentos

Agradeo a todos que vivenciaram comigo este momento, principalmente minha me querida.

Lili, sua grande perseverana e pacincia.

A todos os membros do Laboratrio da Lili e do Mauro.

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Da SILVA, Ana Carla Moreira]. Base de dados de alimentos funcionais e seus compostos bioativos. Rio de Janeiro, 2008. Dissertao (Mestrado em Nutrio)Instituto de Nutrio, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008

Resumo

relativamente antiga a ateno atribuda a alimentos de fontes vegetais que, alm de seu valor nutritivo, podem tambm desempenhar um papel na promoo da sade humana e na preveno de doenas crnicas degenerativas. Contudo, recentemente vem crescendo o interesse em estudar e caracterizar estes alimentos, denominados alimentos funcionais, bem como os seus compostos bioativos (metablitos secundrios), responsveis por essas propriedades preventivas. Do ponto de vista scio-econmico, importante mencionar que estes compostos bioativos podem ser encontrados em alimentos na forma natural e no processada com valor econmico reduzido, como as frutas e as hortalias. Esse trabalho apresenta a elaborao de uma base de dados relacional com livre acesso na Web de alimentos funcionais, o qual contm dados associados com seus compostos bioativos, suas frmulas moleculares e suas atividades biolgicas. Tal banco de dados est sendo realizado atravs da pesquisa de dados na literatura cientfica e atravs do uso de software e programas livres (MySQL, sistema de gerenciamento de bancos de dados relacionais; PHPMyAdmin, interface grfica de manipulao de bancos de dados administrados pela linguagem MySQL;viii | P g i n a

PHP, linguagem denominada pr-processador de hipertexto que interpretada pelo servidor; JavaScript, linguagem interpretada pelo cliente para processamento de pginas de hipertexto dinmicas; e as ferramentas usuais para o design e construo de pginas Web, como o HTML, XHTML, CSS, XML, etc). O banco de dados pode ser acessado no endereo http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-bdalimento.php. Existem 180

referncias bibliogrficas correspondentes ao ano de 1990 at 2007, referenciando os grupos biossintticos dos flavonides, terpenos, taninos, cumarinas e quinonas.Um banco de dados de acesso livre na internet sobre alimentos funcionais tem como finalidade esclarecer o pblico em geral, incluindo os profissionais de sade, sobre as propriedades reais de algumas substncias qumicas presentes nos alimentos e pode, inclusive, incentivar novas pesquisas neste tema.

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Da SILVA, Ana Carla Moreira]. Base de dados de alimentos funcionais e seus compostos bioativos. Rio de Janeiro, 2008. Dissertao (Mestrado em Nutrio)Instituto de Nutrio, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008

Abstract

Is relatively old the knowledge that plant food, apart from their nutritional value, can also play a role in the promotion of human health and in prevention of chronic and degenerative diseases. There has recently been a growing interest in study and characterize these foods, called functional foods, as well as the bioactive compounds (secondary metabolites) that are responsible for their therapeutic and preventive properties. From the socioeconomic point of view, it is important to mention that these chemical constituents may be found in natural, non-processed low-priced foods, such as fruits and vegetables. This work report the creation of a free access of Web relational database of functional foods, which contains data related to their bioactive compounds, molecular formula and biological activities. So, it is being accomplished through data search in scientific literature and by use of free software and programming languages (MySQLa relational database management system,

PHPMyAdmin- a graphical user interface for manipulation of MySQL managed databases, PHP- a server-side interpreted language of hypertext preprocessing, JavaScript- a client-side interpreted language for dynamicx|Pgina

processing of

hypertext pages, and the usual tools for design and

construction of Web pages, such as HTML, XHTML, CSS, XML, etc). The database can be accessed at http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-bdalimento.php. There are 180 bibliographical references corresponding to the year of 1990 up to 2007, refering the flavonoids, terpenes, tannins, coumarins and quinones biosynthetic groups. A free accessible internet database on functional foods can clarify the public in general, including healths

professionals about the real properties of some chemicals present on foods and can, even, encourage new researches on this area.

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Lista de Abreviaturas:

APIs BD BDR DCL DDL DML ERO HDL HTML LDL PHP SOD SQL SGDB

Application Programming Interface Banco de Dados Banco de Dados Relacional Data Control Language (Linguagem de Controle de dados) Data Definition Language (Linguagem de Definio de dados) Data Manipulation Language (Linguagem de Manipulao de dados) Espcies Reativas de Oxignio Lipoprotena de Alta Densidade Hypertext Markup Language (Linguagem de Marcao de Hipertexto) Lipoprotena de Baixa Densidade PHP Hypertext Preprocessing (Pr-processador de Hipertexto) Superxido Desmutase Structured Query Language (Linguagem de Pesquisa Estruturada) Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados

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Lista de figuras: Figura 1: Exemplos de metablitos provenientes da via do acetato. Figura 2: Exemplos de metablitos provenientes da via do chiquimato. Figura 3: Classificao de terpenos segundo o nmero de carbonos. Figura 4: Exemplos de metablitos provenientes da via do mevalonato. Figura 5: Colesterol. Figura 6: Biossntese mista. Figura 7: Exemplos de carotenides. Figura 8: Esqueletos bsicos de compostos fenlicos. Figura 9: Estrutura bsica das cumarinas. Figura 10: Estrutura da bergenina e seus anlogos. Figura 11: Estrutura da embelina. Figura 12: Flavonides. Figura 13: Quercetina. Figura 14: Exemplos de flavonis e flavanis. Figura 15: Apigenina. Figura 16: cido Tnico. Figura 17: Estrutura do banco de dados. Figura 18: Banco de dados. Figura 19: Pesquisa de opinio.

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Lista de tabelas: Tabela 1: Nmero de referncias coletadas de cada grupo biossinttico e suas respectivas substncias. Tabela 2: Exemplo de fontes alimentares e atividades biolgicas por substncia ou grupo biossinttico.

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ndice 1- INTRODUO 1.1. Alimentos Funcionais 1.2- Metablitos primrios e secundrios 1.2.1- A via do acetato 1.2.2- A via do chiquimato 1.2.3- A via do mevalonato 1.2.4- Metablitos secundrios de biossntese mista 1.3- Metablitos secundrios de importncia fisiolgica 1.3.1- Terpenos 1.3.2-Polifenis 1.3.2.1- Cumarinas 1.3.2.1.1- Isocumarinas 1.3.2.2- Quinonas 1.3.2.3- Flavonides 1.3.2.4- Taninos 1.4- Atividades biolgicas 1.4.1- Mecanismos de ao 1 1 5 6 7 8 11 12 13 18 20 22 23 24 30 33 33

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1.4.1.1- Atividade antioxidante 1.4.1.2- Mutao no DNA 1.4.2- Preveno de doenas 1.4.2.1- Doenas cardiovasculares 1.4.2.2- Preveno de doenas neurodegenerativas 1.4.2.3- Neoplasias 1.4.2.4- Doenas oculares 1.4.2.5- Diabetes Mellitus 1.5- Banco de dados 1.5.1- SQL (Structured Query Language) 1.5.1.1- MySQL (My- Structured Query Language) 1.5.2- PHP (Hypertext Preprocessing) 1.5.3- Histrico de banco de dados em alimentos 2- JUSTIFICATIVA 3- OBJETIVOS 3.1- Objetivo Geral 3.2- Objetivos Especficos 4- METODOLOGIA

33 35 36 36 39 40 42 43 45 46 47 47 48 50 51 51 51 52

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4.1-Coleta de dados 4.2- Estrutura das Pginas Web 4.3- Estrutura do banco de dados 4.4- Pesquisa de Opinio e contador de acesso 5- RESULTADOS 5.1- Coleta de dados 5.2- Estrutura das Pginas Web 5.3- Estrutura do Banco de Dados 5.4- Pesquisa de opinio 6- DISCUSSO 6.1- Anlise dos dados 6.2- Bancos de dados da literatura 7- CONCLUSO 8- PROPOSTAS FUTURAS 9- RERNCIAS BIBLIOGRFICAS

52 53 53 55 57 57 60 60 62 63 63 66 69 69 71

I. Anexo Manuscrito intitulado Functional foods database on bioactive compounds in plant foods, em fase final de preparao, a ser

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submetido para revista Journal of Food Composition and Analysis. II. Anexo Manuscrito intitulado Base de dados de Alimentos Funcionais e Compostos Bioativos, em fase final de preparao, a ser submetido para revista Qumica Nova. 123

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Introduo

1- INTRODUO

1.1- Alimentos funcionais relativamente antigo o reconhecimento popular de que alguns alimentos, particularmente as frutas e hortalias promovam a sade e evitam ou retardam o aparecimento de doenas crnicas no transmissveis. Os alimentos funcionais so definidos como alimentos que apresentam propriedades ou funes alm daquelas referentes aos nutrientes. preciso considerar, contudo, definies mais tcnicas, que incluem desde aquelas de cunho mais normativo, regional (como, no Brasil, a da Agncia Nacional de Vigilncia Sanitria - ANVISA) ou internacional, at aquelas de natureza mais cientfica ou mesmo comercial. A resoluo N 18 da ANVISA define alimentos funcionais como O alimento ou ingrediente que alegar propriedades funcionais ou de sade e que pode, alm de exercer funes nutricionais bsicas, quando se tratar de nutriente, produzir efeitos metablicos e ou fisiolgicos e ou efeitos benficos sade, devendo ser seguro para consumo sem superviso mdica. A American Dietetic Association (ADA) (2004), aborda do ponto de vista cientfico os alimentos funcionais, incluindo todos os alimentos e aqueles fortificados, enriquecidos ou acrescentados, que possuem potenciais efeitos benficos para a sade quando consumidos como parte de uma dieta variada. Outras organizaes internacionais apresentam a definio de alimentos funcionais. The Internacional Food Information Council (IFIC) apresenta uma definio simples para o termo: Alimentos que promovem benefcios sade, alm da nutrio bsica. Essa definio similar ao do International Life Science Institute

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Introduo

of North America (ILSI): Alimentos, que em virtude da presena de compostos ativos fisiologicamente, promovem benefcios sade, alm da nutrio bsica. Contudo, outra organizao, a Health Canada amplia essa definio: Similar em aparncia com um alimento convencional e consumido como parte de uma dieta usual, que demonstra benefcios fisiolgicos, e/ou reduz o risco de doenas crnicas alm das funes nutricionais bsicas, em virtude da presena de compostos bioativos. importante esclarecer a diferena, ressaltada pela Health Canada, entre alimento funcional e composto bioativo, antes considerado nutracutico, uma vez, que o primeiro refere-se a alimentos convencionais, sendo parte de uma dieta usual, j o segundo no corresponde a alimentos e sim a um produto isolado ou purificado, derivado de alimentos e comercializado em diversas formas medicinais, no usualmente associado com alimento. O composto bioativo apresenta efeitos benficos ou promove proteo contra as doenas crnicas (Health Canada, 1998). De acordo com essas definies, um conjunto de alimentos no modificados por processos tecnolgicos, como as frutas e as hortalias, representa a mais simples forma de se consumir alimentos funcionais. Por exemplo, a laranja, a cenoura ou o tomate podem ser considerados alimentos funcionais devido presena de compostos bioativos como a quercetina, o beta-caroteno e o licopeno (JONES & JEW, 2007). Alimentos modificados, incluindo aqueles que foram fortificados com nutrientes ou acrescidos com compostos fitoqumicos (bioativos) tambm podem ser considerados alimentos funcionais. Entretanto, agrega-se um custo elevado a esses alimentos, sendo, muitas vezes, invivel seu consumo para a populao de baixa renda e pases subdesenvolvidos, como o Brasil. 2|Pgina

Introduo

As substncias qumicas responsveis pelas propriedades funcionais desses alimentos so chamadas compostos bioativos, as quais apresentam atividades biolgicas diversas importantes sade humana. Essas substncias recebem tambm a denominao de metablitos secundrios, uma vez que so produzidas pelos vegetais ou alguns animais de acordo com determinadas situaes de estresse bitico ou abitico. Contudo, esses metablitos no so essenciais vida dos organismos que o produzem, podendo conferir maior longevidade e melhor propagao da espcie. Desse modo, pode-se citar como exemplo de alimentos funcionais as leguminosas, como a soja, que contm quantidades importantes de substncias fenlicas fisiologicamente ativas (McCUE & SHETTY, 2004). Destacam-se as isoflavonas com ao fitoestrognica (genistena, daidzena, coumestrol e a glicitena). Estas substncias tm despertado muito interesse pelas suas aes estrognica, antiestrognica, anticarcinognica, antiviral, antifngica e antioxidante (McCUE & SHETTY, 2004; HOLZER et al., 2007; HWANG et al.2006; CABRAL & FERNANDES, 2007). Frutas e hortalias naturais tm sido altamente recomendadas (LAKO et al., 2007; RAMASSAMY, 2006) pela riqueza em substncias fenlicas, substncias sulfuradas, glicosdios indlicos, fruto-oligossacardios, dentre muitos outros compostos, principalmente pela ao antioxidante e seqestrante de radicais livres, carcingenos e de seus metablitos, os quais exercem ao protetora contra a evoluo de processos degenerativos que conduzem s doenas e ao

envelhecimento precoce. Atualmente recomenda-se a participao de frutas e hortalias na dieta, em quantidades significativas, como cinco pores ao dia (MINISTRIO DA SADE, 2005). Da mesma forma, sucos e nctares de frutas 3|Pgina

Introduo

naturais so altamente recomendados, como parte da dieta diria, pela presena das substncias fisiologicamente ativas, j mencionadas (KRIS-ETHERTON et al., 2002). O ch (ch verde e preto) e o vinho tinto tm sido reconhecidos como benficos sade, em quantidades moderadas, por conterem substncias fenlicas, como a catequina, a quercetina, a rutina e o resveratrol, com propriedades antioxidantes, antiaterognicas e anticancergenas (YAO et al., 2006; YAMADA & WATANABE, 2007; KATIYAR et al., 2007; NIKFARJAM et al., 2006). Algumas substncias qumicas, como resveratrol, antocianinas e quercetina, encontradas na casca de uva e no vinho tinto, vem sendo relacionadas baixa mortalidade por doenas cardiovasculares, em certas regies da Frana. Apesar dessas populaes ingerirem elevadas quantidades de gordura saturada e apresentarem altos nveis de colesterol sangneo, semelhante dos Estados Unidos da Amrica, a incidncia e a morte por doenas cardacas so muito menores. Estudos de anlise multivariada conduziram concluso de que a varivel diettica capaz de explicar essa diferena a maior ingesto de vinho tinto pelos franceses, o que define o paradoxo francs (de LANGE, 2007). Peixes e outros produtos do mar so altamente recomendados pela predominncia dos cidos graxos poliinsaturados da famlia -3 e pela qualidade nutritiva e funcional de suas protenas (SHAHIDI, 2003). A seguir est explicitado como essas substncias de notvel potencial benfico so formadas atravs do metabolismo secundrio peculiar de alguns seres vivos.

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Introduo

1.2- Metablitos primrios e secundrios Todos os organismos realizam reaes bsicas para a sobrevivncia, crescimento e reproduo, utilizando uma imensa variedade de compostos orgnicos. Forma-se, ento, uma rede enzimtica integrada, denominada

metabolismo intermedirio, e as vias envolvidas so conhecidas como vias metablicas. Algumas das molculas mais importantes vida de todos os organismos so os carboidratos, protenas, gorduras e cidos nuclicos e as vias responsveis pelo metabolismo destes participam do metabolismo primrio, sendo que os compostos envolvidos nela so metablitos primrios (DEWICK, 2002). As molculas cuja presena na natureza est mais limitada e apenas alguns organismos as sintetizam so os metablitos secundrios, que necessitam de determinadas condies para serem formados e seus benefcios para a natureza no esto, muitas vezes, bem esclarecidos. Alguns so produzidos, por exemplo, como substncias txicas com funo de defesa contra os predadores ou como um agente colorido como a antocianina para a atrao entre espcies (TORSSEL, 1983). Os metablitos secundrios so biossintetizados por trs vias bsicas, sendo estas: as vias do acetato, do chiquimato e do mevalonato; A via do acetato corresponde biossntese de cidos graxos e policetdeos, a via do chiquimato est relacionada aos aminocidos aromticos e aos

fenilpropanides (cumarinas, flavonides, quinonas) e a via do mevalonato refere-se aos terpenides e aos esterides (DEWICK, 2002). Alguns autores (DEWICK, 2002; TORSSEL, 1983) acrescentam mais uma via biossinttica, a via dos alcalides, constituda por bases nitrogenadas derivadas 5|Pgina

Introduo

principalmente de plantas. Contudo, sabe-se que os alcalides possuem diversas rotas biossintticas que esto relacionadas com as vias descritas anteriormente, e, portanto, no possuem uma nica via definida.

1.2.1- A via do acetato O cido actico ou seu equivalente biossinttico, a acetil coenzima A (acetil CoA), ocupa uma posio central na sntese de compostos naturais. As reaes de condensao linear de Claisen originam -ceto steres, que por reduo e uma nova condensao produzem cidos graxos ou por uma outra condensao direta produzem policetdeos (TORSSELL, 1983). Estes compostos podem se ciclizar em uma variedade de compostos aromticos. A acetil CoA corresponde tambm ao ponto de partida para a sntese de terpenides. Em uma condensao ramificada, do grupamento ceto da acetoacetil CoA, reagem com outra molcula de acetil CoA, formando o hidroxi metilglutarilCoA que transformado em unidades ativas de isopreno e finalmente nos terpenides (TORSSELL, 1983). Os compostos inclusos na via do acetato so os cidos graxos e as prostaglandinas e muitos compostos aromticos como as antraquinonas e as tetraciclinas (DEWICK, 2002). Tais compostos podem ser visualizados na figura 1.

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Introduo

Protaglandina.

Antraquinona.

cido olico

Tetraciclina

Figura 1: Exemplos de metablitos provenientes da via do acetato.

1.2.2- A via do chiquimato Uma variedade de compostos exibe a caracterstica estrutural da cadeia C6aromtico-C3, como alguns aminocidos, os cidos cinmicos, as cumarinas, os flavonides, as ligninas, dentre outros (figura 2). Logo, se tornou evidente que estas substncias possuem a mesma origem (TORSSEL, 1983).

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Introduo

Cumarina

Tirosina

Fenilanina Figura 2: Exemplos de metablitos povenientes da via do chiquimato.

Muitos dos intermedirios metablicos dessa via foram identificados atravs de estudos com uma srie de mutantes da Escherichia coli preparados por irradiao UV. Assim, seus requerimentos nutricionais para o crescimento e todos os seus produtos formados foram caracterizados (DEWICK, 2002). Esta via corresponde ao metabolismo de plantas e microrganismos e no de animais; portanto as substncias formadas s podero ser adquiridas pelos seres humanos atravs da dieta.

1.2.3- A via do mevalonato Os compostos formados na via do mevalonato so principalmente os terpenides e os esterides. 8|Pgina

Introduo

Os terpenos so originados a partir de unidades C5 denominadas unidades de isopentenil ou isopreno (C5H8). Os terpenos podem ser classificados de acordo com o nmero de unidade C5: monoterpenos, C10; sesquiterpenos, C15; diterpenos, C20; sesterpenos, C25; triterpenos, C30; e tetraterpenos, C40. Essa classificao est disposta na figura 3.

Figura 3: Classificao de terpenos segundo o nmero de carbonos.

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Introduo

O sub-grupo tetraterpeno representa o grupo com maior prevalncia de metablitos secundrios estudados em alimentos, citando, como exemplo, os carotenides (o licopeno figura 4, a lutena, o -caroteno e etc). Cabe ressaltar que os carotenides so tetraterpenos, pois possuem 40 carbonos, porm nem todos os tetraterpenos so carotenides: por exemplo, o diplopterol, relatado na literatura como auxiliador dos processos oxidativos em plantas (figura 4) (HANISCH et al., 2003). Contudo pouco est descrito na literatura a respeito de tetraterpenos outros que no os carotenides apresentando atividade biolgica em alimentos.

Licopeno

Diplopterol

Figura 4: Exemplos de metablitos provenientes da via do mevalonato.

Dentre a variedade de utilidades desses compostos, pode-se destacar o uso de leos essenciais para a indstria de perfumes e cosmticos. Os esterides so derivados de triterpenides contendo um sistema de anel tetracclico de lanosterol, mas com a ausncia de trs grupamentos metila no C-4 e C-14. O colesterol a estrutura fundamental, onde algumas modificaes permitem a formao de uma grande variedade de produtos naturais de importncia biolgica: por exemplo, esteris, saponinas esteroidais, glicosdeos, cidos biliares,

corticosterides e hormnios sexuais (DEWICK, 2002). 10 | P g i n a

Introduo

Figura 5: Colesterol.

1.2.4- Metablitos secundrios de biossntese mista As vias metablicas descritas anteriormente originam um grande nmero de metablicos secundrios. Contudo, cabe ressaltar que muitos deles possuem biossntese mista, ou seja, a sua sntese depende de mais de uma via metablica. Pode-se citar como exemplo a famlia dos flavonides que apresenta a sua rota biossinttica derivada da via do acetato e da via do chiquimato (figura 6).

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Figura 6: Biossntese mista.

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Introduo

1.3- Metablitos secundrios de importncia fisiolgica. A seguir sero descritos alguns metablitos secundrios de importncia significativa sade humana de acordo com estudos relatados na literatura.

1.3.1- Terpenos Os mecanismos biossintticos dos terpenos foram explicitados anteriormente no item 1.2.4, que corresponde via do mevalonato. Os terpenos apresentam uma importante funo ecolgica atuando como um mensageiro interno e externo, funcionando como agentes alelopticos, repelente contra insetos ou atrativos para os insetos polinizarem as plantas (HARREWIJAN et al, 2001). Uma outra funo vista na defesa e na regio da ferida na espcie da rvore do pinho onde uma induo coordenada da biossntese dos terpenides e dos cidos de resina observada (KREUZWIESER et al, 1999). As plantas em locais extremos freqentemente tm que tolerar temperaturas elevadas. A correlao direta entre a concentrao do isopreno e a tolerncia trmica conduziu a uma especulao que estes compostos aumentam a tolerncia trmica, interagindo com as membranas das plantas (SHARKEY & SINGSAAS, 1995; SINGSAAS et al, 1997). Tal interao da membrana suposta tambm para funes fisiolgicas e farmacolgicas no homem. Poucas evidncias cientficas apontam para a ao antioxidante em plantas, mas alguns deles ou seus precursores agem como um sistema de eliminao para molculas agressivas externas na fase gasosa, tal como a emisso de isopreno que evita os danos do oznio (LORETO et al, 2001). Os terpenides representam a base das numerosas drogas sintetizadas a partir de plantas usadas no tratamento

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Introduo

da dor, do frio, da bronquite e das doenas gastrointestinais (KOHLER et al, 2000), nas quais as espcies reativas de oxignio (ROS) possivelmente esto envolvidas. Os terpenos apresentam caractersticas lipoflicas e possuem uma importante atividade antioxidante em sistemas lipoflicos, podendo atuar, inclusive, na inibio da oxidao da LDL, evitando o desenvolvimento da aterosclerose (GRABMANN et al., 2001, 2005). Dentre os terpenides estudados merece destaque o sub-grupo dos tetraterpenos, que inclui substncias como a lutena, o licopeno, a zeaxantina, a criptoxantina e o -caroteno (figura 7). Estas substncias correspondem aos carotenides de maior concentrao no plasma humano e so as mais relatadas na literatura devido aos seus significativos efeitos biolgicos sade humana. Trs desses carotenides, o -caroteno, o -caroteno e a -criptoxantina possuem funo de pr-vitamina A e podem ser convertidas em retinol (KILDAHL-ANDERSEN et al., 2007).

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Introduo

Lutena

Zeaxantina

-caroteno

Criptoxantina

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Introduo

-caroteno Figura 7: Exemplos de carotenides.

Antigamente, a importncia funcional desses terpenos estava atrelada apenas funo de pr-vitamina A, contudo as pesquisas recentes vm relacionando-os com outras funes biolgicas de grande importncia sade humana. Alguns estudos tm demonstrado que o elevado consumo de tomate est relacionado com a reduo do risco de alguns tipos de cncer (FRANCESCHI et al., 1994) e, tambm, pode contribuir com uma menor incidncia de doena isqumica coronariana (GERSTER, 1997). Essas propriedades benficas do tomate so atribudas ao contedo de tetraterpenos presente, particularmente licopeno e caroteno, os quais acumulam no plasma e tecidos de acordo com a ingesto (OSHIMA et al., 1996). A lutena pertence ao grupo de pigmentos de plantas denominados xantofilas (carotenides contendo oxignio). Ela est presente em muitas frutas, vegetais, particularmente nos vegetais verde-escuros como o espinafre e a couve (WANG et al., 2006) e corresponde a um dos tetraterpenos mais prevalentes no soro humano (KHACHIK et al., 1997c). Uma dieta rica em lutena est associada com reduo do risco de doenas oculares como a degenerao macular, a principal causa de cegueira entre a populao idosa (SNODDERLY, 1995; CHEW et al., 1996). Apresenta tambm um potencial antioxidante (ZHANG et al., 1991; WANG et al., 16 | P g i n a

Introduo

2006) e foi demonstrado que aumenta a funo imune, suprime o crescimento de tumor mamrio e eleva a proliferao de linfcitos (CHEW et al., 1996; HADDEN et al., 1999), protege a pele dos danos causados pela luz ultravioleta e previne doenas cardiovasculares e cncer (MICHAUD et al., 2000; SLATTERY et al., 2000). O licopeno, assim como a lutena, um dos carotenides mais prevalentes no soro humano. Na dieta est presente principalmente em frutas e vegetais vermelhos escuros, como o tomate (HOLDEN et al., 1999) e o seu consumo e nveis sricos esto relacionados reduo do risco de desenvolvimentos de doenas cardiovasculares (ARAB & STECK, 2000; WILLCOX et al., 2003) e cncer de prstata (CHAN et al., 2005; GIOVANNUCCI, 2005). Dados referentes a um estudo de interveno placebo controlado sugerem que o consumo de licopeno (tanto na forma de suplemento como na forma de tomates processados) pode reduzir o dano ao DNA (ASTLEY et al., 2004; ZHAO et al., 2006) e pode promover efeitos benficos no cncer de prstata (KUCUK et al., 2004; KUCUK et al., 2002; ANSARI & GUPTA, 2003; van BREEMEN, 2005) e de pulmo (LIU et al., 2003; WANG, 2005). O -caroteno tambm se apresenta em elevada concentrao no sangue e tecidos humanos, alm de estar presente de forma significante na dieta, principalmente em vegetais folhosos verde-escuros e frutas e hortalias alaranjadas (SCHMITZ et al., 1991). Este composto est sendo mais estudado com relao aos seus efeitos protetores contra o desenvolvimento de cncer, como o de mama (CHO et al., 2003) e pulmo (van POPPEL, 1993). Em um estudo clnico (Physicians Health Study) prospectivo e caso-controle entre esportistas do sexo masculino sem diagnstico de doena cardiovascular durante 13 anos, observou-se que concentraes plasmticas basais de -caroteno, -caroteno e licopeno foram inversamente relacionadas com o infarto isqumico 17 | P g i n a

Introduo

(HAK et al., 2004). Entretanto, esses investigadores tambm demonstraram nenhuma evidncia de efeitos protetores de concentraes elevadas de

carotenides no plasma contra o infarto do miocrdio (HAK et al., 2003). A zeaxantina est presente em maior concentrao no espinafre e couve, possuindo contedo significativo nos brcolis, ervilha e gema de ovo (HANDELMAN et al., 1999; SURAI et al., 2000). Este carotenide, associado com a lutena, est em altas concentraes na retina e nas lentes, o que confere a ambos uma proteo sade ocular (BERNSTEIN et al., 2001). A -criptoxantina possui como fontes dietticas importantes a manga, o pssego, o mamo papaia, a laranja e a tangerina (WINGERATH et al., 1995). Este carotenide apresenta funes na formao ssea (YAMAGUCHI & UCHIYAMA, 2003) e inibio de cncer de pulmo (KOHNO et al., 2001).

1.3.2-Polifenis Os compostos fenlicos constituem um grupo diverso de compostos qumicos, apresentando mais de 8000 compostos identificados at o momento, que possuem uma caracterstica em comum: a presena de ao menos em um grupamento arila com pelo menos um grupamento hidroxila ligado (OCONNELL & FOX, 2001), como mostrado na figura 8. Os compostos fenlicos so amplamente distribudos na natureza e demonstram um comportamento no-uniforme durante o desenvolvimento da hortalia ou da fruta em resposta aos fatores externos. A sntese desses compostos, alm do componente gentico e do estgio de desenvolvimento, influenciada por diversos fatores ambientais como a disponibilidade de nutrientes, a temperatura e, em particular, a luz (OCONNELL & FOX, 2001). 18 | P g i n a

Introduo

Muitas das enzimas envolvidas na sntese de polifenis so induzidas pela luz (TREUTTER, 2001) e a concentrao total desses fenis maior na casca das frutas, pois esta parte que ficam em maior contato com radiao solar (AWAD et al, 2001).

Figura 8: Esqueletos bsicos de compostos fenlicos.

Os polifenis presentes na casca so eficientes protetores do dano induzido pelos raios UV-B (SOLOVCHENKO & SCHMITZ-EIBERGER, 2003) e esto tambm 19 | P g i n a

Introduo

envolvidos na defesa em situaes de estresse, como o ataque de patgenos (TREUTER, 2001). Pode-se citar como exemplo de polifenis os estilbenos, as cumarinas, as antraquinonas, os flavonides e os taninos. Essas substncias apresentam uma srie de funes biolgicas importantes sade, como descrito nos sub-itens a seguir.

1.3.2.1- Cumarinas As cumarinas (1,2-benzopironas; 2H-1-benzopina-2-onas; lactonas do cido cis-o-cumarnico; anidridos cumarnicos; ou cnforas de cumaru) so compostos que contm um anel aromtico unido com um anel lactona (figura 9). So solveis em etanol, clorofrmio, ter dietil e leos e pouco solvel em gua. (COHEN, 1979).

Figura 9: Estrutura bsica das cumarinas.

A hidroxilao na posio orto cadeia lateral do cido cinmico um passo crucial na formao das cumarinas (TORSSEL, 1983) e, portanto, os organismos que possuem um sistema enzimtico capaz de o-hidroxilar o cinamato podem biossintetiz-las. Desse modo, as cumarinas esto amplamente distribudas entre as plantas, particularmente nas famlias Umbelliferae (temperos verdes) e Rutaceae (limoeiro). 20 | P g i n a

Introduo

Devido s suas propriedades biolgicas, as cumarinas podem apresentar usos medicinais. Por exemplo, a habilidade das cumarinas em ativar macrfagos propicia o seu uso para o tratamento de edema e as suas propriedades imunomoduladoras podem ser benficas ao tratamento de brucelose (EGAN et al., 1990). As cumarinas esto sendo utilizadas, freqentemente, em ensaios clnicos para o tratamento de linfoedema, cncer de mama e pulmo e carcinoma renal. Seu uso, tanto na forma isolada (THORNES et al., 1989) quanto na combinada com cimetidina, mostra-se um tratamento antineoplsico eficiente (COX et al., 1989; DEXEUS et al., 1990; et al., MARSHALL et al., 1987a; MASHALL et al., 1989). As cumarinas vm sendo atualmente estudadas devido s suas propriedades de fluorescncia e atividades fisiolgicas, como anti-coagulante (dicoumarol), fotosensibilizante na derme (furocumarinas - constituente de plantas que pode ser utilizada para o tratamento de vitiligo e leses na pele), diurtica, hepatotxica, estimulante respiratrio, vasodilatadora e antibacteriana (SMYTH et al., 2006). As fontes alimentares das cumarinas incluem as frutas, como o mirtilo (Vaccinium myrtillus) e amora-branca-silvestre (Rubus chamaemorus), ch verde (Camellia sinensis L.) e chicria (Chicorium indivia, L.) (SMYTH et al., 2006). Baseado nos dados de ingesto sobre alimentos, bebidas, caramelos confeccionados, goma de mascar, bebidas alcolicas, o mximo de ingesto diria pode ser calculado por 4,085 mg/dia ou 0,07 mg/kg/dia de cumarinas para consumidores de 60 kg (LAKE, 1999).

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1.3.2.1.1- Isocumarinas A bergenina, uma isocumarina, pode se destacar como um representante biologicamente ativo das isocumarinas, cujas propriedades englobam as funes hepatoprotetoras (LIM et al, 2000), antifngicas (PRITHIVIRAI et al., 1997) e antiHIV (PIACENTE et al., 1996). Um estudo conduzido para avaliar as propriedades anti-HIV das frutas vermelhas (Ardisia japonica), determinou uma srie de compostos isolados no extrato da planta; contudo apenas a bergenina e a norbergenina (figura 10) foram realmente efetivas atuando na inibio da replicao viral (PIACENTE et al., 1996). Outro estudo demonstrou que a desmetoxibergenina, um derivado da bergenina, pode ser efetivo contra o desenvolvimento de clulas envolvidas no cncer de mama. (SUMINO et al., 2002).

R1 Norbergenina Bergenina Tri-O-metilnorbegenina CH3 H H

R2 H CH3 CH3

R3 H H CH3

Figura 10: Estrutura da bergenina e seus anlogos.

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1.3.2.2- Quinonas Quinonas correspondem a qualquer membro da classe de compostos orgnicos contendo dois grupos carbonilas adjacentes ou separados por um grupamento vinileno (CH=CH) em um anel insaturado de 6 membros. Um estudo verificou que a preincubao de galato de (-)-epigalocatequina (EGCG) e ardisina em hepatcitos resulta em um aumento significativo nos nveis de glutationa peroxidase, com conseqente elevao da atividade da mesma, e na formao de malondialdedo (RAMREZ-MARES & GONZALES DE MEJA, 2003). Entre as quinonas pode-se destacar a embelina (figura 11), uma benzoquinona, originalmente isolada de frutas vermelhas de Embelia ribes Burm. F. (Myrsinaceae), que exibe uma variedade de atividades, como analgsica (ATAL et al., 1984), antibacteriana (CHITRA et al., 2003), anti-helmntica (BOGH et al, 1996) e anticarcinognica (CHITRA et al, 1994).

O HO (CH 2 ) 10 Me

OH O

Figura 11: Estrutura da embelina.

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1.3.2.3- Flavonides Os flavonides so produtos da unidade iniciadora de cinamoil CoA que acrescida de trs molculas de malonil CoA. Os produtos iniciais desse processo, as chalconas, agem como precursores de um grande e variado nmero de flavonides, a maioria contendo seis membros em um anel heterocclico (TORSSEL, 1983). So caracterizados estruturalmente pela presena de dois anis aromticos hidroxilados, A e B, unidos por um fragmento de trs carbonos. Um grupamento hidroxila, normalmente, est ligado a uma molcula de acar. At o momento foram identificados cerca de 6000 tipos, contudo um grupo pequeno considerado importante do ponto de vista diettico (HARBONE & WILLIANS, 2000). De acordo com as caractersticas qumicas e biossintticas, os flavonides so separados em diversas classes: chalconas, flavonis, flavonas, dihidroflavonides (flavanonas e flavanonis), antocianidinas, isoflavonides, auronas, neoflavonides, biflavonides, entre outros (figura 12) (SIMES, 2002).

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Introduo

Figura 12: Flavonides.

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Vrios fatores ambientais influenciam a produo de flavonides nas plantas, como, por exemplo, infeco, temperatura, nutrio, injria, metabolismo do acar e do nitrognio e qualidade de radiao. A radiao solar um dos fatores que, via de regra, est relacionada variao quantitativa. Muitos trabalhos demonstraram que h um aumento quantitativo de flavonides em rgos expostos luz, em comparao com aqueles que esto sombra (HILLIS & SWAIN, 1959; BOHM, 1987; HOLST, 1977). Adicionalmente, contribuem para a colorao das plantas, sendo: amarelo para as chalconas; vermelho, azul e violeta para as antocianidinas. Esta propriedade permite a absoro das cores pela radiao UV e subseqente atrao de insetos que auxiliam na polinizao (DEWICK, 2002). Essas substncias apresentam inmeras atividades biolgicas como a atividade antioxidante, proteo contra doenas cardiovasculares e certas formas de cncer, dentre outras (SIMES, 2002). A sua natureza polifenlica auxilia na eliminao dos danos causados por radicais livres como os radicais superxido e hidroxila. Cabe destaque quercetina (figura 13) que est quase sempre presente em quantidades significativas nos tecidos das plantas (DEWICK, 2002; HAYEK et al, 1997; CHOPRA et al, 2000). As atividades caractersticas dessa substncia so a sua atividade antioxidante (HAYEK et al, 1997; CHOPRA et al, 2000), antiagregatria (PIGNATELLI et al, 2000) e vasodilatadora (PEREZ-VIZCAINO et al, 2002). Os mecanismos ainda so desconhecidos, mas possvel que diversos tipos de eventos bioqumicos os precedam. A atividade antioxidante, por exemplo, pode ser o resultado de uma quelao com um metal (FERRALI et al, 1997; SESTILI et al, 1998), eliminao de radicais (HUK et al, 1998; AHERNE et al, 2000), inibio enzimtica (DA SILVA et al, 1998; NAGAO et al, 1999), e/ou induo da expresso e 26 | P g i n a

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modulao de enzimas antioxidantes, como a glutationa peroxidade e superxido desmutase (MYHRSTAD at al, 2002). A anticarcinognese, por sua vez, pode ser o resultado da inibio enzimtica (AGULLO et al, 1997; HUANG et al, 1997), ou efeitos antioxidantes e na expresso de genes, como o CDKN1A, o TP53I11 e o CDC14 (ISE et al., 2005; HANSEN et al, 1997; PIANTELLI et al, 2000; XING et al, 2001).

Figura 13: Quercetina.

Os flavonis (figura 14) no vinho tinto (campferol, quercetina e antocianidina) e os flavanis no ch (catequina e epigalocatequina) tambm tm demonstrado seu potencial efeito antioxidante (PEREZ-VIZCAINO et al, 2002).

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Introduo

Figura 14: Exemplos de flavonis e flavanis.

Correlaes positivas existem entre o consumo de alimentos ricos em flavonides e doenas cardacas (HERTOG et al, 1993; LESLIE et al,1989; MELNICK et al, 1993; SAMMAN et al,1998; SLLUITER at al, 1993; VECKNESTEDT & PUSZTAI, 1981). H investigaes empregando extratos de plantas contendo flavonides e utilizando modelos em animais em que foram induzidas doenas vasculares (RAJENDRAN et al,1997). A apigenina (figura 15) e outros flavonides tm atividade antiviral e esta ao importante nas miocardites. Este um processo de infiltrao inflamatria do miocrdio na qual ocorre degenerao e necrose dos micitos. Este processo est associado a viroses, e os vrus influenza e picornavrus so possveis causadores dessas inflamaes. Aps a invaso dos micitos, os vrus replicam e causam a sua 28 | P g i n a

Introduo

morte e a lise das clulas, liberando miosina que ativa e atrai os leuccitos. Em seguida, ocorre adeso de leuccitos, diapedese e liberao de fatores inflamatrios. Os flavonides impedem tais processos, atuando como substncias antivirais, inibindo tambm a atividade da tirosina quinase, uma enzima chave em mecanismo de sinalizao celular de miocardite mediada por vrus (LESLIE et al,1989; MELNICK et al, 1993; SAMMAN et al,1998; SLLUITER at al, 1993; VECKNESTEDT & PUSZTAI, 1981).

Figura 15: Apigenina.

Estudos realizados por Kellis e Vickery (KELLIS E VICKERY, 1984) mostraram o efeito de flavonides tambm sobre a enzima estrognio sintetase citocromo P450, que catalisa a converso de andrognios em estrognios (formados a partir do colesterol). Os flavonides tm ao inibidora sobre a transformao da androstenodiona para estrona e de testosterona para estradiol. Segundo estes pesquisadores, os flavonides podem competir com os esterides, e a interao dos flavonides com certas monoxigenases alteram a sua atividade e conseqentemente o metabolismo dos hormnios esteroidais. Esta ao relevante, tendo em vista que os glicocorticides aumentam a taxa de mobilizao de gordura pelo aumento da

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Introduo

permeabilidade da membrana celular e diminuem a entrada de lipdeos para o interior das clulas. A pesquisa dos efeitos de flavonides como estrognicos um mecanismo de ao importante para explicar os seus efeitos no metabolismo lipdico e na preveno da aterosclerose. Em coelhos, ratos e aves, verificou-se que a administrao de estrgenos previne a aterosclerose (NATAN &CHAHURI, 1997). Para uma completa compreenso dos efeitos vasoprotetores dos hormnios estrognicos importante verificar os seus diversos mecanismos de ao. Eles podem agir diminuindo a sntese da apolipoprotena A, prevenindo a oxidao lipdica, aumentando a concentrao da lipoprotena HDL, inibindo a proliferao de clulas do msculo liso, inibindo a sntese do colgeno e prevenindo, assim, a agregao plaquetria e promovendo ainda a dilatao dos vasos sangneos. Os flavonides como quercetina, genistena, isoliquirritigenina e apigenina podem, por estas aes, se ligar a receptores de estrognios do tipo II (MIKSICEK, 1993; SCAMBIA, 1990).

1.3.2.4- Taninos Os taninos podem ser classificados como hidrolisveis e no hidrolisveis (proantocianidinas) (SINGLETON & KRATZER, 1973). Os taninos hidrolisveis por meio da hidrlise cida liberam cidos fenlicos: glico, cafico, elgico e glicose (SGARBIERI, 1996). O cido tnico (figura 16) um tpico tanino hidrolisvel, o qual pode ser degradado por enzimas ou de forma espontnea (SINGLETON & KRATZER, 1973).

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Introduo

Figura 16: cido Tnico.

Os taninos no hidrolisveis ou condensados (flavolanos) so polmeros dos flavonides (SGARBIERI, 1996), formados predominantemente por unidades de flavan-3-ols (catequinas) e flavan-3,4-diols (leucoanto-cianidinas), presentes em maior quantidade nos alimentos normalmente consumidos, como a cereja, o chocolate e o feijo (SINGLETON & KRATZER, 1973; SALUNKE et al., 1982; DESPHANDE et al., 1986; SALUNKE et al., 1990). Na forma no oxidada, os taninos reagem com as protenas atravs de pontes de hidrognio e/ou ligaes hidrofbicas. Quando oxidados os taninos se transformam em quinonas, as quais formam ligaes covalentes com alguns grupos funcionais das protenas, principalmente os grupos sulfidrilas da cistena e -amino da lisina (SGARBIERI, 1996).

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Os taninos so considerados como produto de excreo de muitas plantas, porm esto, provavelmente, envolvidos em mecanismos de defesa contra parasitas e predadores (TORSSEL, 1983). Esses compostos so caracterizados pela sua capacidade de se combinar com protenas da pele animal (curtimento do couro) inibindo o processo de putrefao (DESPHANDE et al., 1986). Tambm so considerados potentes inibidores de enzimas, como a tripsina, a lipase e a -amilase, devido a sua complexao com protenas enzimticas (NACZK et al., 1994). Apresentam habilidade para interagir e precipitar protenas como a gelatina, e parecem ser responsveis pela adstringncia de muitas plantas (STRUMEYER & MALIN, 1975). A dieta do ser humano, de uma maneira geral, possui vrios alimentos contendo considervel quantidade de taninos, tais como feijes secos, ervilhas, cereais, folhas, vegetais verdes, caf, ch, cidra e alguns tipos de vinhos (REDDY et al., 1985). Os efeitos de taninos em seres humanos so desconhecidos (PRICE et al., 1980; CHANG et al., 1994). Em poucos exemplos, os efeitos nocivos em seres humanos parecem ser o resultado do consumo anormal de fenis de plantas (SINGLETON, 1981), embora, substncias que formam complexos com compostos nitrogenados provavelmente devem influenciar a digesto e a absoro de nutrientes (CHANG et al., 1994). Os taninos condensados esto presentes na frao fibra alimentar de diferentes alimentos e podem ser considerados indigerveis ou pouco digerveis (BARTOLOM et al., 1995). Em leguminosas e cereais, os taninos tm recebido considervel ateno, devido aos seus efeitos adversos na cor, sabor e qualidade nutricional (SALUNKE et al., 1982).

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Apesar da ao negativa do tanino no valor nutritivo de certos vegetais, em particular a reduo de digestibilidade protica, a inibio da ao de enzimas digestivas e de interferncia na absoro de ferro, os efeitos do tanino na sade humana ainda so questionveis devido limitao de estudos nesta rea. interessante considerar que o tanino tambm apresenta uma forte ao antioxidante que provavelmente poder ser mais explorada em relao aos estudos na rea de conservao de alimentos e ao no organismo humano.

1.4- Atividades biolgicas

1.4.1- Mecanismos de ao Os metablitos secundrios podem atuar de diversas formas na preveno de doenas crnicas no transmissveis. Dois so os principais mecanismos responsveis pela atuao dessas substncias: a atividade antioxidante e a inibio da mutao no DNA.

1.4.1.1- Atividade antioxidante As molculas orgnicas e inorgnicas e os tomos que contm um ou mais eltrons no pareados, com existncia independente, podem ser classificados como radicais livres (FRANA et al., 2007). Essa configurao faz dos radicais livres molculas altamente instveis, com meia-vida curtssima e quimicamente muito reativas. A presena dos radicais crtica para a manuteno de muitas funes fisiolgicas normais (VALKO et al., 2006).

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A gerao de radicais livres se faz em vrios compartimentos celulares. Na mitocndria eles so gerados pela liberao de eltrons da cadeia respiratria com reduo das molculas de oxignio para radical superxido. O superxido transformado em perxido de hidrognio pela superxido desmutase (SOD Mn e a SOD CuZn). O perxido de hidrognio menos reativo que o radical superxido, porm quando ele reage com metais de transio como o ferro e o cobre, forma-se o radical hidroxila, o mais reativo de todos os radicais livres (reao de Fenton). Outro local de gerao de radicais livres o retculo endoplasmtico, via citocromo P-450, onde so produzidos radicais superxidos para metabolizar substncias hidrofbicas para se proceder a desintoxicao de tais elementos. Outro importante local de produo das espcies reativas de oxignio (ERO) so os macrfagos e outros fagcitos, os quais geram radical superxido, perxido de hidrognio e radical hidroxila para matar microrganismos e clulas cancerosas (LYKKESFELDT & SVENDSEN, 2007). A produo contnua de radicais livres durante os processos metablicos levou ao desenvolvimento de muitos mecanismos de defesa antioxidante para limitar os nveis intracelulares e impedir a induo de danos (VALKO et al., 2006). Os antioxidantes so agentes responsveis pela inibio e reduo das leses causadas pelos radicais livres nas clulas. Uma ampla definio de antioxidante "qualquer substncia que, presente em baixas concentraes quando comparada a do substrato oxidvel, atrasa ou inibe a oxidao deste substrato de maneira eficaz" (BUONOCORE & GROENENDAAL, 2007). Os antioxidantes so classificados como endgenos ou exgenos dependendo da origem das substncias precursoras. Como exemplo de defesa endgena, tm-se 34 | P g i n a

Introduo

as enzimas glutationa peroxidase e superxido desmutase sintetizadas no organismo de acordo com a presena de um estresse oxidativo. A defesa exgena depende da ingesto diettica de substncias como as prprias vitaminas (cido ascrbico, vitamina E) e minerais (selnio, zinco, cobre), alm dos metablitos secundrios como os flavonides e os terpenides presentes em diversos alimentos, como frutas e hortalias (SIDDHURAJU, 2007).

1.4.1.2- Mutao no DNA O termo agente antimutagnico foi usado originalmente por Novick e Szilard em 1952 para descrever os agentes que reduzem a freqncia de mutao espontnea ou induzida, independentemente do mecanismo envolvido (THRIAULT et al., 2006; GEETHA et al., 2004). Os estudos com os agentes antimutagnicos foram iniciados nos anos cinqenta, porm recentemente diversos grupos de pesquisa, distribudos por todo o mundo, tem se interessado na identificao de agentes antimutagnicos, principalmente os de origem natural. A identificao de agentes antimutagnicos e/ou anticarcinognicos em alimentos indispensvel e extremamente importante na busca de estratgias para a preveno do cncer, por meio de modificaes do hbito alimentar (WARGOVICH, 1997). Os mecanismos de ao dos agentes antimutagnicos foram classificados em dois processos maiores, denominados desmutagnese e bioantimutagnese. Na desmutagnese, os agentes protetores, ou antimutagnicos, atuam diretamente sobre os compostos que induzem mutaes no DNA, inativando-os qumica ou enzimaticamente, inibindo a ativao metablica de pr-mutagnicos ou

seqestrando molculas reativas. Na bio-antimutagnese, os antimutagnicos atuam 35 | P g i n a

Introduo

sobre o processo que leva a induo de mutaes, ou no reparo das leses causadas no DNA (KADA et al., 1978). Muitos compostos antimutagnicos encontrados nos alimentos so agentes antioxidantes e atuam seqestrando os radicais livres de oxignio, como por exemplo os flavonis e os isoflavonides (KURODA et al., 2002; MANACH et al., 2004; McCULLOUGH & GIOVANNUCCI, 2004; FERGUSON et al., 2004; CABRAL & FERNANDES, 2007).

1.4.2- Preveno de doenas

1.4.2.1- Doenas cardiovasculares As enfermidades cardiovasculares incluem o infarto e a aterosclerose, que podem causar problemas vasculares, como o derrame cerebral. A causa principal destas enfermidades a obstruo do fluxo de sangue nos vasos sangneos em virtude da formao de placas gordurosas que, medida que aumentam de tamanho, reduzem o fluxo at que, em caso extremo, chegam a obstru-lo por completo (GRUNDY, 2003). Um dos principais fatores que levam ocorrncia destas enfermidades o nvel elevado de colesterol no sangue. A ocorrncia de um perfil lipdico onde a LDL (Lipoprotena de Baixa Densidade) encontra-se elevada e a HDL (Lipoprotena de Alta Densidade) reduzida corresponde a um dos fatores precursores do desenvolvimento de aterosclerose, uma vez que a LDL altamente suscetvel ao estresse oxidativo que leva ao acmulo de clulas fagocitrias e fatores de coagulao no endotlio, originando, assim, a placa de ateroma (GRUNDY, 2003).

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Introduo

O

consumo

de

soja

tem

sido

associado

reduo

de

doenas

cardiovasculares, especialmente da aterosclerose em modelos animais. Em adio, evidncias epidemiolgicas sugerem que populaes que consomem dietas ricas em soja e seus produtos apresentam uma menor taxa de mortalidade por doenas coronarianas (MARK & BRANIN, 2007; KONDO et al., 2002). Apesar de estudos em animais sugerirem que a protena de soja reduz o colesterol sanguneo, estudos similares em humanos tm apresentado resultados menos consistentes. Dentre as isoflavonas, principalmente a genistena e a daidzena apresentaram um potencial efeito hipocolesterolemiante em animais e humanos (PATEL et al., 2001). Estudos com animais demonstram que as isoflavonas parecem ser essenciais no efeito de reduo do colesterol sanguneo. Isolados proticos de soja os quais tiveram as isoflavonas removidas quando administrados, resultaram em animais de laboratrio normo ou hipercolesterolmicos. As concentraes plasmticas de LDL foram significativamente menores em macacos Rhesus tratados com isoflavonas de soja quando comparados com macacos tratados com formulados de soja sem isoflavonas. Estudos adicionais tm demonstrado que as isoflavonas no s desempenham um papel importante na regulao de lipoprotenas, reduzindo LDL e aumentando HDL, mas tambm protegem contra o desenvolvimento de placas de ateroma (ANTHONY et al., 1996). YUGARANI (2002) realizou uma pesquisa com animais experimentais durante 4, 7, 10 semanas, com hiperlipidemia induzida por colesterol a 2,5% e toucinho a 16,0%, misturadas dieta contendo outros flavonides como a quercetina, morina ou o cido tnico e mostraram redues nos lipdeos plasmticos. Na stima semana do experimento observou-se que a morina reduziu as concentraes dos triacilgliceris plasmticos em 65,0%, reduzindo tambm a gordura do fgado, mas 37 | P g i n a

Introduo

aumentando as concentraes de HDL em 47,0% na quarta semana. A morina tambm foi ativa na dcima semana do experimento, reduzindo o colesterol total em 30,9% e o LDL em 29,3%. J a quercetina provocou a elevao plasmtica de HDL em 28,6% na stima semana do experimento . A quercetina est presente nas frutas e hortalias principalmente na sua forma glicosdica, por exemplo, como quercitrina. Wagner et al (2006) avaliaram que ocorreu atuao positiva da quercitrina na inibio da peroxidao lipdica in vitro e na inibio da reao de Fenton. Estudos em humanos avaliaram que o consumo moderado (20 30g de lcool por dia) de bebidas alcolicas como o vinho leva a proteo contra a morte por doenas cardiovasculares e tambm, em uma pequena escala, contra o cncer. Esse fato se deve presena de compostos fenlicos como o resveratrol nessa bebida (RENAUD et al., 1998; BIANCHINI & VAINIO, 2003; PEDERSEN et al., 2004; PETRI et al., 2004). Outro exemplo o suco de rom, pois contm uma grande variedade de polifenis com atividades antioxidantes que apresentam funes benficas ao organismo, destacando-se a preveno de doenas cardiovasculares. Um estudo envolvendo as substncias presentes no suco de rom (taninos e antocianinas) e no vinho tinto (quercetina e resveratrol) verificou uma significante reduo da oxidao da LDL pelo on cobre e a preservao da atividade da enzima paraoxonase 1 (PON1), relacionada com nveis elevados da lipoprotena de alta densidade (HDL). Isto sugere que o aumento da ingesto diettica destes antioxidantes por indivduos deficientes de apolipoprotena E, reduz o estresse oxidativo e aumenta a atividade da PON1 (KAPLAN et al., 2001). Outro estudo demonstrou que o consumo de suco de rom durante 2 semanas por indivduos saudveis aumentou os nveis sricos de 38 | P g i n a

Introduo

PON 1 e a resistncia ao estresse oxidativo provocado pelo on cobre na LDL e HDL (AVIRAM et al., 2004). Outro estudo avaliou o efeito de carotenides como o -caroteno, a lutena e o licopeno extrados de fontes naturais (a alga Dunaliella salina para o -caroteno, a flor Tagetes erecta para a lutena e o tomate para o licopeno) na progresso das doenas cardiovasculares. Como resultado, obteve a supresso do fator de atividade tissular nas clulas endoteliais (p< 0.01) (LEE et al, 2006). Associado a esse efeito positivo, outras pesquisas avaliaram que o licopeno apresenta eficincia em suprimir a adeso celular pelos moncitos nas clulas endoteliais humanas (MARTIN et al, 2000) e promove a inibio da oxidao de LDL (FUHRMAN et al, 2005), correspondendo a passos iniciais no desenvolvimento da aterosclerose e da trombose.

1.4.2.2- Preveno de doenas neurodegenerativas O envelhecimento caracterizado pela reduo da funo dos tecidos e pelo acmulo de mutaes no DNA, particularmente no crebro. Alguns pesquisadores sugerem que o estresse oxidativo ocasionado por espcies reativas de oxignio (ERO) e pela inflamao esteja relacionado com o declnio da cognio e perda neuronal em doenas neurodegenerativas como Alzheimer, Parkinson e Huntington (MARKESBERY, 1997; JENNER, 1998). O dano a protenas causado pelo estresse oxidativo considerado como um dos maiores contribuintes do processo de envelhecimento e suas enfermidades. Anlises da patologia das doenas neurodegenerativas demonstram que h um acmulo de ferro nos stios onde os neurnios morrem, assim, a construo de um gradiente de ferro em conjuno com as EROs (superxido, radical hidroxila e xido 39 | P g i n a

Introduo

ntrico) constitui o maior impulso para a toxicidade neural, comum em todas essas doenas (MANDEL et al., 2005). Os flavonides esto sendo intensamente estudados devido ao seu papel na proteo da neurodegenerao, pois possuem atividade antioxidante e antiinflamatria, alm de funcionarem como quelantes de metais de transio (MANDEL & YOUNDIM, 2004; JOSEPH et al., 2005; WEINREB et al.,2004). Acredita-se que os flavanides e terpenides, alm do ginkgolide B, um inibidor da agregao plaquetria, presentes nos extratos de ginkgo biloba evidenciando as propriedades antioxidantes e por conseqncia podem inibir a neurodegenerao (BLUMENTHAL et al., 1998).

1.4.2.3- Neoplasias O cncer o crescimento incontrolado de clulas para formar um tumor que, em alguns casos, pode invadir os tecidos adjacentes e se propagar, por processos de metstases, formando tumores secundrios em outras partes do organismo (RAIMONDI et al, 2007). O principal grupo de agentes inibidores da carcinognese representado por antioxidantes, bloqueadores de radicais livres. Alm destes, existem os indutores da morte celular programada (apoptose), os inibidores das enzimas do citocromo P450 (responsvel pelo metabolismo de drogas, cuja ativao leva formao de radicais livres carcinognicos), outros inibidores enzimticos, inibidores da angiognese (neoformao de vasos sanguneos, necessria para a disseminao dos tumores atravs das metstases), antagonistas de fatores de crescimento, hormnios e agentes reparadores de leses ao DNA (FERRARI & TORRES, 2002).

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Introduo

As isoflavonas da soja, especificamente a genistena e a daidzena, e o licopeno, dentre outros compostos bioativos, que apresentam efeito anticancergeno, atuando na induo da apoptose de clulas tumorais. Estudos epidemiolgicos demonstram que nas populaes que consomem dietas ricas em soja e seus produtos, a incidncia de determinados tipos de cncer (clon, mama e prstata, principalmente) menor quando comparada com a incidncia em populaes que no consomem esse tipo de dieta. Em adio, acredita-se que a suplementao da dieta com certos produtos da soja, os quais tm mostrado suprimir a carcinognese em animais, poderia reduzir as taxas de mortalidade por cncer. Os mecanismos relacionando cncer e isoflavonas ainda so alusivos. Tem sido demonstrado que a atividade de vrias enzimas, principalmente a

topoisomerase II e as tirosinas quinases, so inibidas pela genistena e, em alguns casos, por outras isoflavonas. Adicionalmente, outros estudos tm demonstrado propriedades anti-carcinognicas, anti-oxidativas, efeitos anti-estrognicos e antiproliferativos das isoflavonas. Ento, pode-se inferir que estas molculas podem agir de maneiras diferentes, promovendo a inibio das diversas fases da carcinognese (ESTEVES & MONTEIRO, 2001). Muitos estudos tm mostrado a relao entre o consumo de vinho tinto e a reduo de doenas crnicas como o cncer e doenas cardiovasculares. Esse efeito benfico se deve a presena de compostos fenlicos como o resveratrol, o qual apresenta como funo proteger o DNA da oxidao, e possveis mutaes geradas a partir desse dano, levando ao desenvolvimento de neoplasias (KAUR et al., 2007; FENECH et al., 2005). Alm disso, descrita a atuao do resveratrol na induo da apoptose e na reduo da proliferao de clulas cancerosas (FERRARI & TORRES, 2002). 41 | P g i n a

Introduo

1.4.2.4- Doenas oculares A lutena e a zeaxantina, carotenides pertencentes ao sub-grupo xantofila, apresentam como peculiaridade a sua presena em tecidos oculares. Estas substncias esto concentradas em grande escala na mcula, uma pequena rea da retina responsvel pela viso central e acuidade visual (LANDRUM & BONE, 2001; YEUM et al., 1999,1995). A mcula, um tecido intensamente vascularizado, possui uma grande quantidade de cidos graxos poliinsaturados suscetveis oxidao (BEATTY et al., 2001). A presena de metablitos oxidados sugere que a lutena pode tambm oferecer proteo s suas clulas, agindo como antioxidante (KHACHIK et al., 1997a, 2002). Desse modo, alguns estudos com cultura de clulas da retina in vitro mostraram que o tratamento com antioxidantes, como a lutena e a zeaxantina, diminui expressivamente o estresse oxidativo induzido pela peroxidao lipdica e apoptose (CAI et al., 2000; SUNDELIN & NILSSON, 2001; WRONA et al., 2004). A degenerao macular relacionada idade (AMD) uma degradao da poro central da retina, incluindo a mcula, e corresponde principal causa de cegueira entre as pessoas com idade igual ou superior a 65 anos (NEWCOMB et al., 1992). A AMD pode ser classificada em duas categorias: precoce (ou AMD seca) e tardia (ou AMD mida). A primeira caracterizada pela acumulao leve de material extracelular causado pela oxidao foto-induzida e despigmentao do epitlio da retina, a outra causada pela neovascularizao da mcula e da retina e acumulao de tecido cicatrizante (BEATTY et al., 2000). Os riscos que mais influenciam na gnese da AMD, incluindo a idade so a exposio aos raios solares seguida do fumo e de uma alimentao inadequada (CAI et al., 2000; CHRISTEN, 2004). 42 | P g i n a

Introduo

Supe-se que a lutena e a zeaxantina realizam as mesmas funes em homens e em plantas, atuando como potentes antioxidantes e efetivos filtradores da luz azul, a luz de maior energia entre as luzes visveis que induz o dano fotooxidativo pela gerao de espcies reativas de oxignio (KRINSKY, 2002). Sendo o segundo carotenide de maior prevalncia no soro humano, a lutena (KHACHIK et al., 1997b) est presente em abundncia em vegetais folhosos verdeescuro, como o espinafre e a couve (KEUNEN et al., 2003). Sabendo da importncia deste composto para a sade ocular, o seu consumo est inversamente relacionado com problemas oculares como a degenerao macular (Eye Disease CaseControl Study Group, 1993; MARES-PERLMAN et al., 2001; SEDDON et al., 1994) e catarata (BROWN et al., 1999; CHASAN-TABER et al., 1999; GALE et al., 2001; SERRACARBASSA, 2006).

1.4.2.5- Diabetes Mellitus O diabetes mellitus uma sndrome caracterizada por nveis elevados de glicose sangnea em situaes de jejum, de forma crnica; alm disso acompanhado por alteraes no metabolismo de carboidratos, lipdios e protenas, sendo essas alteraes uma conseqncia do dficit da secreo ou da ao da insulina (LEE, 2006). A sobrevida dos pacientes diabticos acompanhada de numerosas complicaes tanto metablicas (hiperglicemia, hipoglicemia,

dislipidemia) quanto vasculares (nefropatias, retinopatias e neuropatias) (NESTEL, 2002). As formas clnicas consideradas clssicas do diabetes so: o diabetes mellitus insulino dependente (DMID) e o diabetes mellitus no insulino dependente (DMNID) que a mais freqente (LEE, 2006).

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Introduo

A insulina o principal hormnio que regula o metabolismo da glicose. Nas clulas, a insulina ativa o transporte de glicose e aminocidos, o metabolismo de glicognio e de lipdios, a sntese protica e a transcrio de genes especficos (NESTEL, 2002). As aes biolgicas da insulina so iniciadas pela ligao deste hormnio a receptores especficos localizados nas membranas plasmticas das clulas responsivas. O sinal inicial, promovido pela ligao da insulina ao receptor convertido aos efeitos finais deste hormnio no crescimento e metabolismo, como esta sinalizao alterada em estados de resistncia insulina, tais como no DMNID, acarreta alteraes negativas em processos metablicos importantes ao organismo (LEE, 2006). Devido a genistena apresentar efeito inibitrio como a protena tirosina quinase, e vem sendo estudada um composto regulador da secreo de insulina, cuja liberao controlada por mecanismos complexos de sinalizao celular que envolve a ao destes receptores (ANDERSON & GARNER, 1997). Os efeitos benficos que vm sendo observados em estudos com animais e culturas de clulas sugerem que a genistena pode ser uma alternativa no tratamento do diabetes, principalmente do tipo 2. Os mecanismos pelos quais as isoflavonas, especialmente a genistena, exercem este efeito ainda no esto bem elucidados. Sabe-se que a genistena um potente inibidor das protenas tirosina quinases (receptores para insulina) e sua ligao a estes receptores promove aumento da secreo de insulina. As pesquisas vm demonstrando que, na presena da genistena ligada ao receptor, ocorre acmulo de AMPc e clcio intracelulares, podendo inferir que um possvel mecanismo de ao destes compostos seria via ativao das protenas quinases (A e C). As protenas quinases A e C ativam cascatas de fosforilaes de protenas que 44 | P g i n a

Introduo

culminam com a transcrio de genes para a insulina, o que aumenta a secreo deste hormnio. Em contraste, estas protenas quinases, via de regra, so ativadas por receptores de membrana ligados protena G (outra classe de receptores de membrana) e no por receptores tirosina quinases. De alguma maneira, a inativao dos receptores tirosina quinases pela genistena, promoveria a ativao das protenas quinases A e C, via mecanismos dependentes de clcio e AMPc. Em adio, tem sido observado que a daidzena promove um aumento na secreo de insulina proporcional ao da genistena e que a daidzena no um inibidor de tirosina quinase, sugerindo mais uma vez, que o mecanismo que leva ao aumento da secreo da insulina envolve muito mais do que a inativao dos receptores de tirosina quinases (ASHCROFT, 1994; JEONG et al., 2005).

1.5- Banco de dados Um banco de dados a unio dos dados propriamente ditos e dos programas que atuam sobre eles. Os Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados (SGDB) so os programas de computador (softwares) que administram estes dados e, em algumas verses, possuem a capacidade de ter procedimentos internos atuando sobre estes dados, mantendo-os e assegurando-os sua integridade (HEUSER, 2004). O principal objetivo dos SGDB retirar da aplicao do cliente a responsabilidade de gerenciar o acesso, manipulao e organizao dos dados, disponibilizando, assim, uma interface para que os seus clientes possam incluir, alterar ou consultar dados. Em bancos de dados relacionais a interface constituda pelas APIs (application programming interface) ou drivers do SGBD, que executam

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Introduo

comandos na linguagem SQL (Structured Query Language Linguagem Estruturada de Consulta) (HEUSER, 2004; MUTO, 2004). Existem quatro modelos mais conhecidos de SGBD: o hierrquico, em rede, relacional e orientado a objeto, sendo que o modelo utilizado neste projeto o relacional (HEUSER, 2004).

1.5.1- SQL (Structured Query Language) Quando os bancos de dados relacionais estavam sendo desenvolvidos, foram criadas linguagens destinadas sua manipulao. Nos laboratrios de pesquisa da IBM, na dcada de 70, foi desenvolvida a linguagem SQL (MUTO, 2004). Em 1986, o America National Standard Institute (ANSI) publicou um padro SQL, tornando esta linguagem intensamente utilizada para bancos de dados relacionais (MUTO, 2004; de OLIVEIRA, 2002). A linguagem SQL corresponde a um conjunto de comandos de manipulao de banco de dados utilizados para criar e manter a estrutura, alm de incluir, excluir, modificar e pesquisar informaes nas tabelas dele. Esta linguagem no autnoma, pois depende de uma linguagem de programao tradicional (PHP, C, Java, COBOL e etc.) para embutir comandos SQL para manipular os dados (MUTO, 2005). Em um modelo relacional, como o caso deste banco de dados, apenas um tipo de estrutura existe: a tabela. Novas tabelas so criadas com a juno ou combinao de outras tabelas. Desse modo, atravs da utilizao dos comandos SQL possvel manipul-las conforme o desejado (de OLIVEIRA, 2002).

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Introduo

1.5.1.1- MySQL (My- Structured Query Language) MySQL um servidor de banco de dados multi-usurio e multi-threaded e consiste em uma implementao clinte-servidor que corresponde a um servidor e diferentes programas clientes e bibliotecas, utilizando o padro SQL (MUTO, 2005). O servidor MySQL rpido e flexvel o suficiente para permitir armazenar logs e figuras nele. Suas principais vantagens so: velocidade, robustez, facilidade de uso e um servidor gratuito.

1.5.2- PHP (Hypertext Preprocessing) A linguagem PHP foi desenvolvida por Rasmus Lerdorf em 1994, sendo que as primeiras verses no foram disponibilizadas. A primeira verso utilizada por outras pessoas ficou disponvel em 1995, conhecida como Personal Home Pages Tools (ferramentas para pgina pessoal). composta por um sistema simples que interpretava macros e alguns utilitrios: um livro de visita e um contador (NIEDERAUER, 2004). Em meados de 1995, o interpretador foi reescrito e ganhou o nome de PHP/FI, o FI veio de um outro pacote escrito por Rasmus que interpretava dados de formulrios HTML (HyperText Markup Language). Ele combinou os scripts do pacote Personal Home Pages Tools com o FI e adicionou suporte no mSQL, originando assim o PHP/FI, que foi disponibilizado na Internet, de modo que as pessoas pudessem contribuir, aprimorando os cdigos e compartilhando-os na rede (NIEDERAUER, 2004). O lanamento do PHP 4 ocorreu em 2000, trazendo novidades como: suporte a sesses que auxilia a identificar o cliente que solicitou determinadas informaes e

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Introduo

um otimizador denominado Zend, que permitiu a execuo de scripts de forma mais rpida. O PHP uma linguagem que permite a criao de pginas na internet (Web sites) dinmicos, possibilitando a interao com o usurio atravs de formulrios, parmetros da URL e links (direcionamento automtico). Existem outras linguagens de uso semelhante, como o JavaScript, porm a diferena que o PHP executado no servidor, sendo enviado ao cliente apenas o cdigo HTML puro. Assim, possvel interagir com aplicaes de bancos de dados existentes no servidor, com a vantagem de no expor o cdigo-fonte para o cliente, oferecendo maior segurana (NIEDERAUER, 2004).

1.5.3- Histrico de banco de dados em alimentos Existem na literatura alguns bancos de dados, sendo que alguns esto na forma de artigos cientficos publicados e outros esto disponveis na Internet. Os grupos de pesquisa que esto desenvolvendo esses bancos de dados possuem caractersticas distintas, pois h estudos baseados na coleta de artigos cientficos e outros desenvolvem as suas prprias anlises em determinados alimentos. Quanto ao contedo de macronutrientes, a Universidade de So Paulo (USP) desenvolveu uma tabela de composio de alimentos disponvel na Internet (www.fcf.usp.br/tabela) atravs de anlises desenvolvidas em alimentos brasileiros na prpria universidade e tambm atravs de pesquisa em artigos de reviso e de anlise e dissertaes e teses (MENEZES et al., 2002). Este tipo de trabalho interessante, contudo os dados disponveis so restritos energia, protenas, lipdios, carboidratos, vitaminas A e fibra alimentar (GIUNTINI et al., 2003). Outros trabalhos esto sendo realizados pela mesma instituio englobando metablitos 48 | P g i n a

Introduo

secundrios (RABBI et al., 2004), embora ainda no tenham inseridos no seu banco de dados. Ainda h um outro banco de dados elaborado por pases latino-americanos em 1994 nomeado SAMFOODS. Este aborda informaes quantitativas a respeito de protena, carboidratos, lipdios, energia, fibras, vitaminas (carotenides includos) e minerais e esta disponvel no stio: http://www.rlc.fao.org/bases/alimento/) (de Pablo, 2000). Quanto aos compostos bioativos, Ridley e colaboradores (RIDLEY et al., 2004) desenvolveram um banco de dados sobre os gros de milho e soja para a quantificao de aminocidos, carboidratos, cidos graxos, fibras, minerais, vitaminas, substncias bioativas (lectinas, cido ftico, rafinose, estaquiose, daidzena, genistena, glicitena, total de isoflavonas e inibidores de tripsina) e outros metablitos (cido ferlico, furfural, inositol e cido p-cumarnico). Esse banco de dados est disponvel no stio: http://www.cropcomposition.org/. O Instituto Nacional do Cncer e o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) desenvolveram um banco de dados com 6 carotenides a partir de 120 vegetais e frutas (USDA, 2001). A partir desses dados o USDA aprimorou o seu banco de dados e o disponibiliza no stio: http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/, agregando aproximadamente 7146 alimentos, apresentando dados referentes a energia, carboidratos, protenas, lipdios, minerais, vitaminas e fitosteris e cafena, teobromina, licopeno, lutena, zeaxantina e -criptoxantina e e -caroteno (USDA, 2004). Outro banco de dados foi desenvolvido pela USDA (USDA, 2003) englobando apenas os flavonides como os flavonis, as flavonas, as flavononas, as catequinas, as antocianidinas e as teaflavinas. Este projeto foi dividido em duas fases, onde a 49 | P g i n a

Introduo

primeira consistia na pesquisa de artigos cientficos e uma segunda fase correspondeu anlise pelo prprio grupo de pesquisa de 60 frutas frescas, nozes e vegetais. Cabe ressaltar que todos esses bancos de dados relatados anteriormente no costumam disponibilizar informaes a respeito da atividade biolgica referentes aos metablitos secundrios, ou seja, eles priorizam informaes quantitativas e no as qualitativas. Desse modo, torna-se necessrio a divulgao para a comunidade cientfica e populao em geral de informaes acerca da importncia do consumo de determinados alimentos, principalmente frutas e hortalias, oferecendo benefcios orgnicos visando a preveno de doenas crnicas no transmissveis.

2- JUSTIFICATIVA Existe atualmente um grande contedo de informao disponvel na mdia a respeito de alimentos funcionais e seus constituintes qumicos, muitas das quais divergem em relao ao seu contedo tornando-se assim no confiveis. A Internet, por si s, veicula uma srie de dados sobre alimentos e recomendaes que, muitas vezes, no so fidedignas, pois no informam as fontes primrias de informaes, mas que, de qualquer forma, atingem um grande nmero de usurios que tm acesso Grande Rede. Desse modo, a criao de um banco de dados disponvel na Internet objetiva organizar, atualizar e disponibilizar dados referentes aos alimentos funcionais. Para o meio cientfico e para a populao em geral, torna-se de grande importncia a oferta de informaes baseadas em artigos cientficos publicados em peridicos de contedo srio e confivel, disponibilizando informaes quanto preveno de doenas crnicas no transmissveis, proporcionando conhecimento a respeito da promoo de sade a populao em geral. 50 | P g i n a

Objetivos 3- OBJETIVOS

3.1- Objetivo Geral Elaborao e manuteno de um banco de dados de acesso pblico e gratuito na Internet, que permita, ao pblico em geral, a pesquisa sobre alimentos funcionais, seus metablitos secundrios (atravs de nomes, classes e sub-classes biossinttico-estruturais e frmulas moleculares e estruturais), suas fontes alimentares (nome vulgar e nome botnico) e sobre suas atividades biolgicas in vitro e in vivo.

3.2- Objetivos Especficos I. Elaborar e aprimorar a lgica de organizao de dados nas tabelas, para incluso de novas informaes; II. Implementar interfaces (grficas) de acesso ao contedo do banco de dados que permitam a pesquisa com base em dados estruturais e subestruturas, bem como a visualizao de dados fsico-qumicos; III. Manter e atualizar constantemente as informaes das pginas Web e do banco de dados para permitir sua fidedignidade e inovao; IV. Inserir e ampliar dados, com incluso de novos grupos de metablitos secundrios, enfatizando o grupo dos flavonides, terpenos, cumarinas, quinonas e taninos, atravs de pesquisa crtica da literatura; V. Disponibilizar mecanismos de troca de informaes com o usurio para otimizar a atualizao do mesmo.

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Metodologia

4- METODOLOGIA

4.1-Coleta de dados A coleta de dados foi realizada utilizando-se os instrumentos de busca de artigos cientficos disponveis na Web para o pblico em geral (Google Scholar1 e PubMed2) ou exclusivamente para as Instituies de Ensino e Pesquisa (Web of Sciences3, SciFinder Scholar4 e Peridicos Capes5). As buscas esto sendo realizadas a partir de palavras-chaves isoladas em ingls, tais como flavonoids, quercetin, kaempferol, rutin, antocianidin, delfinidin, pelargonidine, cianidin, petunidin, malvindin, luteolin, apigenin catechin, genistein, daidzein, glycetein, terpenoids, lycopene, lutein, zeaxanthin, betacriptoxanthin, quinones, coumarins e tannins, bem como contendo mais de uma palavra-chave tais como as relativas s substncias desejadas (terpenoids, flavonoids, quinones, coumarins e tannins), atividade antioxidante (antioxidant) e preveno de doenas apropriadas (cardiovascular diseases, cancer, neurodegenerative disease, diabetes, eye disease). Alm disso, pretende-se utilizar livros-texto que abordem o assunto. A pesquisa de dados foi realizada a partir do ano de 1990, inclusive; tendo sido iniciada em janeiro de 2006 e concluda em dezembro de 2007.

1 2 3 4 5

http://scholar.google.com.br/. http://www.pubmed.com.br/. http://portal.isiknowledge.com/. American Chemical Society; SciFinder Scholar; Chemical Abstracts Service, Estados Unidos, 2006. http://www.periodicos.capes.gov.br/.

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Metodologia

4.2- Estrutura das Pginas Web As pginas foram e continuaro a ser construdas utilizando-se as metalinguagens HTML (Hypertext Markup Language), XML (eXtensible Markup Language) e sua variante XHTML, e as linguagens de script PHP (MUTO, 2004; MUTO, 2005; NIEDERAUER, 2004; WELLING e THOMSON, 2005) e JavaScript (FLANAGAN, 2004) e formatadas com folhas de estilo CSS (Cascading Style Sheets; CARVALHO, 2004). Dessa forma, objetiva-se a construo de pginas dinmicas e interativas que sejam compatveis com os padres estabelecidos pelo Consrcio W3 (W3C)6.

4.3- Estrutura do banco de dados A construo de um banco de dados que no apresente redundncias nem acmulo de informaes desnecessrias depende diretamente da elaborao de um projeto inicial adequado, no qual deve-se analisar o que se pretende disponibilizar e qual o perfil dos usurios. No caso deste projeto, as seguintes informaes foram levadas em considerao para o planejamento: Alimento funcional: nome vulgar e nome botnico Compostos bioativos (metablitos secundrios) Atividade biolgica Referncias bibliogrficas

Posteriormente, define-se as tabelas necessrias, construindo-as de forma adequada, por meio do DE-R (Diagrama de Entidade-Relacionamento), que

6

www.w3schools.com/.

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Metodologia

corresponde

representao

grfica

definida

pelo

Modelo

Entidade

Relacionamento (de OLIVEIRA, 2002). O modelo EntidadeRelacionamento baseia-se na percepo do mundo real e consiste em objetos, chamados de entidades e seus relacionamentos. Assim, sempre que duas entidades apresentarem interdependncia indica-se um

relacionamento entre elas (de OLIVEIRA, 2002; MUTO, 2004, 2005). Este primeiro modelo permite uma menor organizao dos dados para evitar redundncias de informaes o que pode prejudicar o dinamismo do banco de dados. Entretanto, para uma melhor disposio das informaes, agregando uma forma mais cientfica de realizar o trabalho, deve-se utilizar o modelo de normalizao de dados, que consiste em 5 regras (de OLIVEIRA, 2002):

Primeira Forma Normal (1FN): Consiste em evitar a repetio de atributos, ou seja, os atributos devem estar indivisveis e possurem apenas um valor por clula. Segunda Forma Normal (2FN): Consiste em definir os atributos dependentes de uma determinada chave, ou seja, agrupar informaes semelhantes em uma tabela. Terceira Forma Normal (3FN): Corresponde organizao de atributos no chave para que dependam unicamente do atributo-chave, ou seja, a tabela deve ter apenas uma chave e todos os seus atributos devem se relacionar exclusivamente com ela, e nunca entre si. Quarta Forma Normal (4FN): Denominada tambm de dependncia

multivalorada (relacionada a vrios atributos), tem como caracterstica evitar a repetio de atributos no chave para evitar redundncia desnecessria ao modelo.

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Metodologia

Quinta Forma Normal (5FN): Consiste em definir se uma tabela na 4FN pode ser subdividida em duas ou mais tabelas para evitar redundncia.

Cabe ressaltar que aps organizar as tabelas de acordo com os critrios anteriores tambm se deve realizar uma nova anlise, para avaliar se determinados dados devem se repetir, para atingir o objetivo do banco de dados, aplicando assim o mtodo de desnormalizao dos dados.

Propem-se a seguinte estrutura de banco de dados:

* Alim- Alimento; Alim_vulgar- Nome vulgar do alimento; MS- Metablito Secundrio; AB- Atividade Biolgico; ref- referncia; id-atributo de identificao chave

Figura 17: Estrutura do banco de dados. 55| P g i n a

Metodologia

4.4- Pesquisa de Opinio e contador de acesso A pgina Web relativa ao banco de dados apresenta um formulrio de pesquisa de opinio que objetiva obter informaes a respeito do perfil do usurio que o acessa a pgina. Alm disso, importante saber se o banco de dados atende as expectativas do pblico em geral e tambm permitir que ele possa interagir com o desenvolvimento do projeto atravs de crticas. O contador de acesso tambm foi adicionado com o objetivo de analisar o impacto do stio na Internet.

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Discusso 6- DISCUSSO

6.1- Anlise dos dados As frutas e hortalias possuem benefcios sade e so boas fontes de compostos fenlicos como os flavonides e os carotenides (CIESLIK et al., 2006; QIAN et al., 2004; SASS-KISS et al., 2005; TRAPPEY et al., 2005). Presume-se que quanto mais coloridas forem, maior ser o seu contedo de fenis, especialmente flavonides. Entretanto, a quantidade de determinado composto varia intensamente entre os alimentos e depende das tcnicas de cultivo, do solo, de variaes climticas, dentre outros fatores. Assim, os estudos apresentam variaes significantes ao avaliar o teor de determinado composto bioativo em alimento (LIN & TANG, 2007). Os alimentos encontrados na literatura contendo propriedades funcionais incluram um grupo variado de hortalias e frutas, entretanto, algumas bebidas, como o ch preto e verde e o vinho tinto tambm foram encontrados em uma variedade de estudos. Essas bebidas apresentam um contedo elevado de compostos bioativos, como a quercetina e o resveratrol, com funes importantes na preveno de doenas crnicas no transmissveis (YAO et al., 2006; YAMADA & WATANABE, 2007; KATIYAR et al., 2007; NIKFARJAM et al., 2006). Com relao s atividades biolgicas, a atividade antioxidante intensamente abordada em trabalhos devido a sua importncia na preveno inicial do desenvolvimento de uma srie de patologias, como as neoplasias, doenas cardiovasculares e neuropatias. (TANG et al., 2002; CUEVAS et al., 1999; HANNUM, 2004 ).

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Discusso Sabe-se que organismo est sujeito a reaes de desequilbrio que levam a formao de radicais livres, que por sua vez podem provocar vrios danos celulares como a degenerao de membranas lipdicas (NEPOMUCENO et al., 1999). Para impedir ou equilibrar esse tipo de dano celular, o organismo possui um mecanismo de proteo via enzimas endgenas (como superxido desmutase, glutationa peroxidase, catalase, entre outras) capazes de catalisar reaes para inativao de radicais livres. Muitas vezes ocorre grande desequilbrio entre a produo e a inativao de radicais livres, seja pela queda na capacidade do sistema enzimtico ou pelo excesso de produo de radicais. Nesses casos, o organismo encontra-se em situao de estresse oxidativo (HALLIWELL, 2000). O estresse oxidativo est envolvido na incidncia de doenas como cncer, aterosclerose, reumatismo, artrite, e de doenas degenerativas como Parkinson e Ahlzeimer que surgem com a idade (ARUOMA, 1998). Desse modo, as propriedades biolgicas dos compostos bioativos muitas vezes esto relacionadas com a atividade antioxidante que, por sua vez, depende de sua estrutura qumica, podendo ser determinada pela ao da molcula como agente redutor (velocidade de inativao do radical livre, reatividade com outros antioxidantes e potencial de quelao de metais). Os compostos bioativos mais estudados quanto atividade antioxidante so o grupo dos taninos, das cumarinas, das quinonas e dos flavonides (KIM et al., 2007; TULAYAKUL et al., 2007; RAMREZ-MARES & MEJA, 2003). A preveno de doenas oculares, como a degenerao macular e catarata, est relacionada aos tetraterpenos lutena e zeaxantina, como verificado em uma srie de publicaes. A presena marcante destes

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Discusso tetraterpenos na mcula pode ser uma das explicaes para esse fato. Contudo, a atuao exata dessas substncias ainda especulada em estudos, como por exemplo, naqueles que indicam que estes compostos so potentes antioxidantes e efetivos filtradores da luz azul danosa mcula (CAI et al., 2000; SUNDELIN & NILSSON, 2001; WRONA et al., 2004). Na preveno de doenas cardiovasculares, a oxidao do LDL corresponde a um evento precursor da aterosclerose. Entretanto, as partculas de LDL contm antioxidantes como e -tocoferis e -caroteno que previnem esta oxidao. Porm o aumento da ingesto diettica de compostos fenlicos aumenta a capacidade de preveno desta oxidao, uma vez que estes so potentes antioxidantes (GAZIANO & HENNEKENS, 1993). Alguns estudos reportaram a relao inversa entre a ingesto de flavonides oriunda dos alimentos e uma menor mortalidade por doenas cardiovasculares. Isso se deve capacidade dessas substncias em inibir a oxidao de LDL, atuando como antioxidantes (TANG et al., 2002; HERTOG et al., 1993). Outra atuao dos flavonides seria atravs da inibio da agregao plaquetria, prevenindo a formao de trombos, pois atuam na inibio das enzimas ciclooxigenase e lipooxigenase envolvidas no

metabolismo do cido araquidnico, alm disso antagonizam a formao de tromboxano e de seus receptores. Um dos principais mecanismos pelo qual os flavonides reduzem a agregao plaquetria corresponde ao aumento de AMPc pela estimulao de adenilato ciclase ou inibio da atividade de AMPc fosfodiesterase (DUARTE et al., 1993; KUPPUSAMY & DAS, 1992).

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Discusso 6.2- Bancos de dados da literatura As linguagens utilizadas para a elaborao de bancos de dados disponveis na Internet so variadas. A tabela de composio de alimentos da USP utilizou a linguagem de programao PHP (Hypertext Preprocessor) e o XML (eXtended Markup Language) (MENEZES et al., 2002). O International Life Sciences Institute (ILSI)(RIDLEY et al., 2004) desenvolveu seu banco de dados com Perl e CGI utilizando um servidor Oracle. O Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA, 2001) utilizou ASP, XML e o programa Access do pacote Office da Microsoft. Entretanto, importante salientar que as linguagens livres (XML, SQL, PHP dentre outros) disponveis oferecem, adequadamente, as ferramentas necessrias ao desenvolvimento de bancos de dados. A introduo, organizao e atualizao de informaes podem ser perfeitamente realizadas atravs da linguagem utilizada neste trabalho, SQL. A introduo de mecanismos de buscas diversos, como a pesquisa atravs de frmulas moleculares e o desenvolvimento de contadores de acesso pde ser apropriadamente adicionado atravs da linguagem PHP. A disponibilizao de dados na Internet tem alguns enfoques especficos de acordo com o banco de dados. Por exemplo, o Crop Composition Database (ILSI) tem o objetivo de atender, principalmente, os agricultores e indstrias de alimentos, uma vez que disponibiliza dados a respeito da colheita, meio ambiente e caractersticas das sementes (RIDLEY et al., 2004). A USDA tem como enfoque disponibilizar informaes para a populao e profissionais de sade a respeito de fontes alimentares de isoflavonas e carotenides (USDA, 2001, 2003).

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Discusso Cabe ressaltar que todos esses bancos de dados relatados anteriormente no costumam disponibilizar informaes a respeito da atividade biolgica referentes aos metablitos secundrios, ou seja, eles priorizam informaes quantitativas e no as qualit