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UNIVERSIDADE ANHANGUERA UNIDERP PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONAL EM PRODUÇÃO E GESTÃO AGROINDUSTRIAL IDENTIFICAÇÃO HISTOQUÍMICA DE SAPONINAS EM FOLHAS DE Brachiaria spp. E Panicum maximum Renato Nunes Toniasso Médico Veterinário CAMPO GRANDE MATO GROSSO DO SUL 2014

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UNIVERSIDADE ANHANGUERA – UNIDERP

PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONAL EM PRODUÇÃO

E GESTÃO AGROINDUSTRIAL

IDENTIFICAÇÃO HISTOQUÍMICA DE SAPONINAS EM FOLHAS DE Brachiaria spp. E Panicum maximum

Renato Nunes Toniasso

Médico Veterinário

CAMPO GRANDE – MATO GROSSO DO SUL 2014

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UNIVERSIDADE ANHANGUERA – UNIDERP

PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONAL EM PRODUÇÃO

E GESTÃO AGROINDUSTRIAL

IDENTIFICAÇÃO HISTOQUÍMICA DE SAPONINAS EM FOLHAS DE Brachiaria spp. E Panicum maximum

Renato Nunes Toniasso

Orientador: Prof. Dr. Marcos Barbosa Ferreira

Co-orientador: Prof. Dr. Wolff Camargo Marques Filho

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em nível de Mestrado Profissional em Produção e Gestão Agroindustrial da Universidade Anhanguera-Uniderp, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Produção e Gestão Agroindustrial.

CAMPO GRANDE – MATO GROSSO DO SUL Novembro – 2014

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iii

DEDICATÓRIA

Aos meus pais e meus irmãos, pelo apoio

e incentivo em todos os momentos da

minha vida.

À Dayana, minha noiva, por toda a ajuda,

dedicação e carinho

Aos professores, técnicos, estagiários e

todos os demais que contribuíram para a

execução desta obra.

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iv

AGRADECIMENTOS

A Deus, pela oportunidade que me concedeu, de realizar este trabalho;

pelo incremento de ânimo, nas horas mais difíceis; pelo conforto espiritual,

quando eu achei que não conseguiria realizar o referido intento; e aos Espíritos

Superiores, por terem me atendido em todas as vezes que os invoquei nas

provações para que me iluminassem;

Aos meus pais, Renato Toniasso e Leide Celia Otoni Nunes Toniasso,

por terem lutado ao meu lado ao longo do caminho da vida, dando-me apoio no

desenvolvimento deste mestrado;

Aos meus irmãos, Eduardo Nunes Toniasso e Adriana Nunes Toniasso,

por terem contribuído com auxílio efetivo e apoio moral, reforçando a confiança

em minha capacidade perante os desafios a que me submeti durante a

realização deste trabalho;

À minha noiva, Dayana Calvis de Almeida, pelo amparo, em cada

momento dos estudos deste mestrado, pois sem a sua valorosa dedicação e

atenção esta conquista acadêmica teria sido bem mais difícil;

Aos colegas e professores do programa de mestrado, pela ajuda que me

dispensaram nos momentos decisivos, sem os quais eu não teria chegado ao

final do curso, completando mais essa etapa da minha vida - destaque especial

para o colega amigo Celso Cavalheiro, o qual sempre esteve colaborando com

seus conselhos, mesmo após o final das aulas;

Ao Prof. Dr. Marcos Barbosa Ferreira e ao Prof. Dr. Wolff Marques

Camargo Filho, respectivamente, meu orientador e co-orientador, pela

orientação prestada, confiança, apoio, amizade a mim dispensados e

necessários para a caminhada rumo à minha titulação;

À Prof.ª Dr.ª Rosemary Matias, à Prof.ª Mª Eloty Justina Dias Schleder e

à Prof.ª Dr.ª Denise Renata Pedrinho, pela disponibilidade, auxilio e

compromisso, a contribuir com o desenvolvimento e a realização da pesquisa

durante os estudos deste trabalho;

À Técnica de laboratório Sueli Marques de Mattos; à acadêmica do

curso de Ciências Biológicas Adriana Oliveira de Sousa; e aos demais

membros da rede de laboratórios da Universidade Anhanguera-Uniderp,

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v

campus de Ciências Agrárias, pela contribuição na condução do experimento e

ajuda na parte técnico–prática dos estudos; e

À Universidade Anhanguera – Uniderp e à Coordenação do Programa

de Mestrado Profissional em Produção e Gestão Agroindustrial, pela

oportunidade de poder graduar-me Mestre.

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vi

SUMÁRIO

Página

LISTA DE ABREVIATURAS........................................................................... viii

LISTA DE QUADROS.................................................................................... ix

LISTA DE TABELAS...................................................................................... x

LISTA DE FIGURAS....................................................................................... xi

RESUMO GERAL.......................................................................................... xiv

ABSTRACT GERAL....................................................................................... xv

1. INTRODUÇÃO GERAL.............................................................................. 01

2. REVISÃO GERAL DE LITERATURA......................................................... 03

2.1. Brachiaria spp. e Panicum spp............................................................. 03

2.1.1. Anatomia Básica das Folhas das Poaceae.................................. 05

2.1.2. Célula Vegetal.............................................................................. 07

2.1.3. Aspectos fisiológicos das folhas................................................... 08

2.2. Os Metabólitos Secundários................................................................ 11

2.2.1. As saponinas................................................................................ 13

2.3. Brachiaria spp. e protodioscina........................................................... 18

2.4. Brachiaria spp. e fotossensibilização hepatógena................................ 19

3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GERAIS........................................... 22

4. ARTIGO.... ................................................................................................ 29

RESUMO...................................................................................................... 29

ABSTRACT................................................................................................... 30

4.1. Introdução.......................................................................................... 31

4.2. Material e Métodos............................................................................ 32

4.2.1. Coleta de folhas de Brachiaria spp............................................ 32

4.2.2. Processamento Fitoquímico – Índice afrosimétrico................... 33

4.2.3. Processamento Histológico........................................................ 34

4.2.4. Processamento Histoquímico.................................................... 35

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vii

4.3. Resultados e Discussão.................................................................... 36

4.4. Conclusões........................................................................................ 46

4.5. Referências Bibliográficas................................................................. 47

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viii

LISTA DE ABREVIATURAS

CCD – Cromatografia de camada delgada.

CLAE – Cromatografia líquida de alta eficiência.

DELE – Detector evaporativo de luz espalhada.

RMN – Ressonância magnética nuclear.

RUBISCO – Ribulose-bisfosfato carboxilase oxigenase.

PEPcase – Fosfoenolpiruvato carboxilase.

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ix

LISTA DE QUADROS Página

Quadro 1. Bateria com 10 tubos de ensaio utilizados para determinar o

índice afrosimétrico.................................................................... 34

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x

LISTA DE TABELAS

Página

Tabela 1. Valores do índice afrosimétrico de Brachiaria spp. e cultivares

de Panicum maximum obtidos após análise de persistência de

espuma em dez diluições diferentes............................................ 37

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xi

LISTA DE FIGURAS

Página

Figura 1. Fotomicrografia de corte de tecido vegetal de B. decumbens,

ilustrando os principais sistemas teciduais de uma folha. A40X.. 05

Figura 2. Ilustração esquemática de mecanismo fotossintético em plantas

C4 do tipo 2.................................................................................. 09

Figura 3. Exemplos de estrutura de uma saponina esteroidal neutra –

esqueleto básico das saponinas, espirostano e furostano........... 14

Figura 4. Vias metabólicas da biossíntese dos terpenos, mostrando as

saponinas..................................................................................... 16

Figura 5. Estrutura de um dos isômeros da protodioscina (25R- e 25S-) -

uma saponina esteroidal neutra................................................... 19

Figura 6. Mapa de canteiros de Brachiaria spp. EMBRAPA Gado de

Corte, contendo 14 espécimes com duas repetições (rep). - B.

decumbens cv. Basilisk (D62) e ecótipo D70; B. brizantha cv.

BRS Arapoty (Arapo), BRS Xaraés (Xar), BRS Piatã (Piatã),

Paiaguás (B6); B. humidicola cv. comum (H com) e BRS Tupi

(Tupi); B. ruziziensis cv. R124 (R124); P. maximus cv. Massai

(Massai), Tanzânia (Tanz.), Mombaça (Momb.) e Colonião

(Col).............................................................................................. 33

Figura 7. Ilustração representando a análise afrosimétrica realizada em

todos os espécimes avaliados. Esquerda: teste positivo para a

B.brizantha cv. BRS Paiaguás. Direita: teste negativo para

P.maximum cv. Mombaça............................................................ 36

Figura 8. Reação histoquímica para saponinas, evidenciando em

amarelo o conteúdo de saponinas nas células do mesófilo e da

bainha. A) e B) Brachiaria decumbens cv. Basiliski, AX10 e A

X40 respectivamente. C) e D) Brachiaria decumbens ecotipo

D70 AX10 e A~X50, respectivamente.......................................... 39

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xii

Figura 9. Reação histoquímica para saponinas, seguida da imersão em

nitrato de prata, evidenciando desorganização celular e cristais

de saponina em vermelho, presentes na área do corte tecidual.

A) e B) Brachiaria decumbens D70 AX40 e A~X80,

respectivamente........................................................................... 39

Figura 10. Cortes histológicos de B. brizantha evidenciando o

conteúdo de saponina, em amarelo, à esquerda, e a reação

com nitrado de prata, evidenciando cristais vermelhos de

saponina. A e B: B. brizantha Marandu; C e D: B. brizantha

Xaraés. A e C X10. B~X 50 e D A~X80....................................... 40

Figura 11. Cortes histoquímicos de B. brizantha, após reação com

nitrato de prata, evidenciando cristais vermelhos de saponina

dentro de células buliformes da B. brizantha cv. Arapoti (A), e

na região da inserção de um tricoma em B. brizantha cv.

Paiaguás (B) AX40, A~X80 e A~X80, respectivamente. A figura

C ilustra a presença de precipitado vermelho marginando a

região abaxial de B. brizantha cv. Piatã. A~X60.......................... 41

Figura 12. Histoquímicas de B. ruziziensis, após reação com nitrato de

prata, evidenciando cristais vermelhos de saponina dentro de

célula buliforme (A) e, aparentemente, dentro de célula da

bainha (B) AX40 e A~X50............................................................ 42

Figura 13. Cortes histoquímicos de B. humidicola cv. Tupi, após

reação com nitrato de prata, evidenciando cristais vermelhos de

saponinas espalhados difusamente sobre o corte tecidual

AX40............................................................................................. 42

Figura 14. Cortes histológicos de Panicum maximum submetidos à

histoquímica para evidenciação de saponinas. Cultivares

colonião (A), Tanzânia (B), Mombaça (C) e Massai (D)............... 43

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xiii

Figura 15 Fotomicrografia de corte histológico de Panicum maximum

cv. Massai submetido à histoquímica para evidenciação de

saponinas, com exposição posterior ao nitrato de prata

evidenciando-se imagem da nervura central contendo cristais

sugestivos de saponinas (setas). A~80X..................................... 43

Figura 16. Esquema de degradação da protodioscina em outros

metabólitos. Dentro dos círculos são evidenciadas as

moléculas de açúcares................................................................. 46

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xiv

IDENTIFICAÇÃO HISTOQUÍMICA DE SAPONINAS EM

FOLHAS DE Brachiaria spp. E Panicum maximum

RESUMO: As espécies de Brachiaria são encontradas, principalmente, na

região Centro-Oeste do Brasil, constituindo fonte importante de alimento para

ruminantes a pasto. No entanto, há ocorrência de intoxicações em decorrência

da presença, nestas pastagens, da saponina protodioscina, a qual ocasiona

lesão hepática que, quando não é fatal, desencadeia processo de

hipersensibilidade à luz solar caracterizada por queimaduras de segundo grau,

que levam ao desprendimento da pele nas áreas expostas, as acometidas. O

Panicum maximum é outra espécie forrageira com cultivares presentes em todo

o Brasil. Existem relatos de que essas pastagens apresentam pequenas

quantidades de saponinas. Sabe-se que as B. decumbens são as mais tóxicas,

seguidas das B. brizantha e B. ruziziensis e, finalmente pelas B. humidicola,

praticamente isentas de saponinas. Até a realização deste trabalho não eram

conhecidas as estruturas histológicas onde as saponinas são armazenadas nas

folhas das Brachiaria spp. e de P. maximum. Assim, este estudo teve como

objetivo adaptar um protocolo histoquímico específico para saponinas e

evidenciar as células que as contêm. Foram utilizadas folhas maduras frescas

de cultivares de quatro espécies de braquiária e de quatro cultivares de P.

maximum. Além da análise histoquímica, realizaram-se testes de persistência

de espuma. Foram observados depósitos de saponinas nas células da bainha e

do mesófilo, responsáveis pelo metabolismo de carbono e a síntese de glicose;

nos tricomas; e nas células buliformes. Tais locais de observações possibilitam

sugerir que estes metabólitos secundários podem estar envolvidos no

armazenamento e transporte da glicose, até à defesa por exsudação como

ocorre na ação alelopática, corroborando com outros autores. Outros estudos

devem ser desenvolvidos para melhor se compreender a importância das

saponinas no metabolismo vegetal das Brachiaria spp. e P. maximum.

Palavras-chave: fotossensibilização hepatógena; metabólitos secundários;

histologia vegetal; protodioscina.

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xv

HISTOCHEMISTRY IDENTIFICATION OF SAPONINS IN Brachiaria spp.

AND Panicum maximum LEAVES

ABSTRACT: Brachiaria spp. are important forage in tropical regions such as

Africa, Asia, Australia and South America. In Brazil they are found mainly in the

Midwest region constituting very important food for ruminants raised on pasture

source. However, there are occurrences of poisoning in these animals, due to

the presence of saponin protodioscin in these pastures causing liver damage

triggering a process of hypersensitivity to sunlight, causing death or second-

degree burns that lead to loss of skin in the area to the sun exposed. The

Panicum maximum is another forage with cultivars present throughout the Brazil

there are reports that these pastures have small amounts of saponins. The

identification and quantification of protodioscin in Brachiaria spp. leaves was

former performed and is known that B. decumbens are the most toxic, followed

by B. brizantha and B. ruziziensis and the last by B. humidicola. However is not

known which histological structures the saponins are stored in Brachiaria spp.

and P. maximum leaves. Thus, this study aimed to adapt a specific

histochemical protocol for saponins identification in Brachiaria spp. and P.

maximum leaves, pointing which are the cells that contain them. Fresh mature

leaves of cultivars from four Brachiaria species and four cultivars of Panicum

maximum were studied. Besides the histochemical analysis, there were

performed foam tests. Saponins deposits were observed in different cell

structures such as sheath cells responsible for local carbon metabolism to the

glucose synthesis and its transportation also, it was observed in excretion

structures as trichomes and in bulliform cells, which store water. The

observation sites of saponins allows suggests that it could be involved in

different mechanisms of plant metabolism, as glucose storage and

transportation, and in the plant defense being exuded as in allelopathy, as has

been previously proposed by other researchers. Further studies are being

developed to better understand the importance of saponins in plant metabolism

of Brachiaria spp. and P. maximum.

Keywords: hepatogenous photosensitivity; secondary metabolites; plant

histology; protodioscin.

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1. INTRODUÇÃO GERAL

O Brasil é o maior produtor mundial de carne em sistemas de criação em

regime extensivo de pastejo, sendo que grande parte desses sistemas são

originalmente formados por vegetação do Cerrado, onde as pastagens

totalizam mais de 180 milhões de hectares (CARVALHO, 2006; IBGE, 2006).

Tais regiões são caracterizadas pela estacionalidade climática, temperaturas

elevadas e baixa fertilidade do solo (VALLE; EUCLIDES; MACEDO, 2001).

Sendo os materiais vegetais utilizados nessas áreas destinadas à

produção de forragens tropicais para alimentação animal nos dias atuais foram

obtidos por processos de introdução por centros de pesquisa e extensão

público-privados como o Instituto de Pesquisa e Experimentação Agropecuária

Norte (IPEAN) e a EMBRAPA. Dentre as forrageiras mais importantes,

destacam-se as Brachiaria brizantha e B. decumbens, esta última introduzida

no Brasil em 1952, pelo IPEAN (SEIFFERT, 1980, KISSMANN, 1997; ALVES

et al., 2000).

As Brachiaria spp. ocupam a metade da área destinada a pastagens na

região Centro-Oeste do Brasil (IBGE, 2006). Como são tolerantes a altos níveis

de alumínio, de produtividade razoável e compostas por um sistema radicular

que se adapta a solos pobres e profundos, encontram ambiente propício para

sua produção em regiões de cerrado. Associada ao exposto, a relevância da

forrageira para a economia e o manejo nutricional na pecuária nacional pode

ser observada também pelo elevado número de pesquisas e financiamentos

direcionados ao tema (SEIFFERT, 1980; KISSMANN, 1997; ALVES et al.,

2012).

Embora se trate de forrageira amplamente difundida, é relatada na

literatura a ocorrência de intoxicação em diversas espécies animais após a

ingestão de Brachiaria spp. Este distúrbio foi relacionado, recentemente, à

substância química denominada protodioscina, uma saponina esteroidal

(LEMOS et al., 1996; LEMOS et al., 1998; BARBOSA et al., 2006; BRUM et al.,

2007). Tais compostos de característica esteroidal estão presentes em maior

concentração nas folhas jovens (BARBOSA-FERREIRA et al., 2011a), parte

principal ingerida durante o pastejo, que ocasiona lesão hepática caracterizada

por colangite, entre outros que, quando não é fatal, desencadeia um processo

de hipersensibilidade à luz solar (fotossensibilização hepatógena),

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2

caracterizados por queimaduras de segundo grau, que levam à perda da pele

nas áreas mais gravemente lesionadas (BRUM et al., 2007; BARBOSA-

FERREIRA et al., 2011a).

A detecção e a quantificação deste composto químico nas braquiárias

são essenciais para promover debates a cerca do tema, visando os processos

de seleção e melhoramento genético de forrageiras. Contudo, a forma de

análise laboratorial de saponinas em tecidos vegetais se mostra onerosa e

complexa por exigir equipamentos específicos e importados, disponíveis

somente em laboratórios restritos. Portanto, o presente estudo objetivou

adaptar um protocolo histoquímico específico de identificação de saponinas em

folhas de Brachiaria spp. e Panicum spp., com o intuito de caracterizar o tipo

celular que as contém predominantemente, independente de equipamentos

únicos e com baixo custo.

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2. REVISÃO GERAL DE LITERATURA

2.1. Brachiaria spp. e Panicum spp.

Os gêneros Brachiaria spp e Panicum spp, ambos pertencentes à família

Poaceae, têm fornecido importantes espécies de forrageiras formadoras de

pastagens, que se adaptam às mais variadas condições culturais (SEIFFERT,

1980; KISSMANN, 1997; ALVES et al., 2012).

As braquiárias desenvolvem-se em áreas que possuem desde solos

úmidos e férteis, como a B. purpurascens, até os solos pobres de Cerrado

sujeitos a secas estacionais, como a B. decumbens (SEIFFERT, 1980; ALVES

et al., 2012). Já os P. maximum Jacq, em suas variedades ou cultivares, se

encontram presentes nas diversas regiões brasileiras (KISSMANN,1997), e em

geral possuem tolerância a solos ácidos e com boa drenagem, mas

apresentam alta exigência de fósforo (FAO, 2004; ALVES et al., 2012).

Quanto às folhas dos representantes dessas espécies, que são a parte

vegetal mais consumida pelos animais sob pastejo (EUCLIDES; MACEDO;

OLIVEIRA, 1992; SANTOS et al., 2004), tem-se em vista as seguintes

considerações:

A B. decumbens cv. Basilisk tem lâminas foliares rígidas e esparsamente

pilosas (SEIFFERT, 1980; KISSMANN, 1997; ALVES et al., 2012), de forma

linear-lanceolada, com 150-250 mm de comprimento e 20 mm de largura.

Genericamente, sua base é arredondada e o ápice acuminado, com pelos em

ambas as faces, margens espessas e em certos trechos crenuladas

(KISSMANN, 1997). Conhecidas por formar um relvado junto ao solo e,

também, pela sua capacidade de suportar considerável pressão de pastejo,

além de variações de umidade de solo, são as principais causadoras de

fotossensibilização hepatógena em ruminantes (SOUZA et al., 2010).

As B. humidicola tem suas folhas do estolão curtas e lanceoladas, com

25-120 mm de comprimento e 8-12 mm de largura (SEIFFERT, 1980;

KISSMANN, 1997; ALVES et al., 2012). As dos ramos floríferos são mais

estreitas e longas do que as dos estolões, com 70-170 mm de comprimento e

6-8 mm de largura. Já as dos ramos vegetativos são lineares, afiladas,

relativamente rígidas no ápice, de nervuras finas, com 100-300 mm de

comprimento e 5-10 mm de largura, glabras, semicoriáceas, com ápice

acuminado, às vezes ligeiramente denticulado; possuem as margens inteiras

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4

ou serrilhadas (KISSMANN, 1997; ALVES et al., 2012). Tem a junção da

lâmina com a bainha na parte externa, não havendo saliência em forma de

cordão ondulado, por onde elas se destacam (SEIFFERT, 1980).

As B. brizantha possuem lâminas foliares glabras ou pilosas em forma

de canoa, linear-lanceoladas com 50 a 400 mm de comprimento e de largura 6

a 15 mm, de margens curtamente serrilhadas (SEIFFERT, 1980; KISSMANN,

1997). Segundo Kissmann (1997), os tricomas nas lâminas podem ser

inexistentes ou curtos em ambas as faces.

As B. ruziziensis tem as lâminas foliares lineares e lanceoladas,

acuminando para o ápice e atenuado para a base, com 100-200 mm ou 300

mm de comprimento e 6-15 mm de largura, com margens denticuladas e

ásperas, de nervura mediana evidente, sendo esparsamente papilhoso-pilosas

- pubescentes, verde amareladas (SEIFFERT, 1980; KISSMANN, 1997; ALVES

et al., 2012).

O P. maximum cv. Colonião, primeiro cultivar utilizado no Brasil e tido

como referência, possui bainhas muito longas, envolvendo o colmo, podendo

ser de comprimento menor, igual ou até maior que o dos entrenós. Suas

lâminas foliares são lanceoladas e acuminadas com 200-1000 mm de

comprimento por 10-35 mm de largura, planas ou de seção em V, margens

escabrosas, nervura mediana desenvolvida, coloração verde a verde-clara

sendo a nervura mais clara, pilosa e com cerosidade (KISSMANN, 1997;

ALVES et al., 2012).

O P. maximum cv. Mombaça possui folhas quebradiças ou eretas, com

largura média de 30 mm e sem serosidade; tendo poucos tricomas duros e

curtos, principalmente na superfície abaxial (VILLELA, 2009a; ALVES et al.,

2012).

O P. maximum cv. Tanzânia tem folhas menores que o cv. Colonião,

sendo decumbentes, com largura média de 26 mm, de lâminas e bainhas

glabras sem serosidade (VILLELA, 2009b; ALVES et al., 2012).

O P. maximum cv. Massai são híbridos espontâneos, suas lâminas

foliares são quebradiças e eretas, dobrando nas pontas; sem cerosidade,

apresentam média densidade de pelos curtos e duros na face adaxial, alta

densidade de pelos nas bainhas, com média de 9 mm de largura, tendo sua

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5

bainha apresentada com densidade alta de pelos curtos e duros (VILLELA,

2009c; ALVES et al., 2012).

2.1.1. Anatomia básica das folhas das Poaceae

As folhas de Brachiaria spp. e P. maximum que tem apenas bainha e

limbo, denominam-se invaginantes (MENEZES; SILVA; PINNA, 2012), com

crescimento apical, como o resto da planta, apresentam crescimento

(intersticial) abaixo do seu ápice, por divisão de células de tecido meristemático

intercalar. Esses meristemas são caracterizados por terem células de paredes

delgadas com citoplasma abundante, núcleo grande e vacúolos ausentes ou

pequenos. Essas células, quando presentes, frequentemente estão em divisão

(FERRI, 1984).

Fora este conjunto, que forma o tecido meristemático, existem outros

três sistemas principais, de tecidos permanentes encontrados em todos os

órgãos das plantas forrageiras (Figura 1), sendo eles: o tecido dérmico, o

tecido fundamental e o tecido vascular ou condutor (FERRI, 1984; WILSON,

1993; TAIZ; ZEIGER, 2013).

Tecido dérmico

Tecido vascular

Tecido fundamental

Figura 1. Fotomicrografia de corte de tecido vegetal de B. decumbens,

ilustrando os principais sistemas teciduais de sua folha. A40X. (FONTE: Marcos Barbosa-Ferreira, 2014).

O tecido dérmico tem a função de revestimento e se divide em epiderme

e súber. Já o tecido fundamental, que serve de sustentação à planta, é dividido

em colênquima e esclerênquima. E o tecido vascular, de condução, divide-se

em xilema e floema (lenhoso e liberiano), organiza-se conjuntamente com o

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tecido de preenchimento conhecido por parênquima, podendo ser composto de

diversos tipos: o assimilador; o de reserva; e o secretor, entre outros. Estes

existindo em distribuição e quantidade que atendem à necessidade da planta

(FERRI, 1984; WILSON, 1993; TAIZ; ZEIGER, 2013).

Portanto, a epiderme deve ser vista como uma camada de revestimento

do organismo primário da planta, tendo a função de proteção contra a

desidratação por transpiração e agressões de animais. Nas Poaceae ela pode

estar ligada a uma apresentação da camada de cutícula em ambas as faces da

folha. Em se tratando das forrageiras, a epiderme contém estômatos, que são

formados por células estreitas associadas a células subsidiárias. Em certas

partes da folha podem estar presentes as células silicificadas, as suberificadas,

os tricomas e as células buliformes, que auxiliam na troca gasosa, tem função

de reserva da planta, de controle de umidade, excretora e motora. (FERRI,

1984; ESAU, 1993; WILSON, 1993; TAIZ; ZEIGER, 2013).

O colênquima e o esclerênquima fazem parte de um conjunto histológico

que promove o suporte das estruturas vegetais. Nas folhas de Poaceae essas

estruturas estão frequentemente associadas ao feixe vascular e ao ápice da

lâmina (FERRI, 1984; WILSON, 1993; SILVEIRA, 2004; TAIZ; ZEIGER, 2013).

O primeiro deles é um tecido que permite as trocas metabólicas. Já o segundo

serve somente como suporte mecânico; e isso porque suas células têm

paredes espessadas e lignificadas, podendo ser encontradas densamente

agrupadas, o que lhe dá capacidade de sustentação (FERRI, 1984; PACIULLO,

2002; SILVEIRA, 2004; TAIZ; ZEIGER, 2013).

O xilema é um tecido constituído por elementos traqueários, sendo o

principal meio de transporte de seiva elaborada dentro das plantas. É formado

por parênquima lenhoso, especializado na sustentação, e tem em sua

composição células vivas e mortas. Já o floema é um tecido constituído por

elementos crivados, onde há células parenquimáticas, fibras liberianas e

escleritos, sendo condutor de seiva orgânica (FERRI, 1984; SILVEIRA, 2004).

O parênquima é um tecido de morfologia e fisiologia variáveis. Entre as

suas várias funções estão: fotossíntese, respiração, armazenagem, secreção e

excreção. Nas Poaceae vê-se o clorofiliano regular, com poucos espaços

intercelulares, como componente de suas folhas, constituindo um mesófilo

homogêneo (FERRI, 1984; BRITO, 2002; SCATENA; SCREMIN-DIAS, 2012).

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As atividades dependentes do protoplasma têm como sede em geral as células

desse tecido (FERRI, 1984). Essas células são dispostas radialmente, ao redor

dos feixes, mas entre esses feixes e o parênquima organizam-se uma ou duas

camadas de células denominadas de bainha parenquimática e de bainha

mestomática (OLIVEIRA et al., 1973) onde se estabelece uma associação do

feixe, com o tecido esclerenquimático (WILSON, 1993). Esse arranjo é referido

como anatomia Kranz (RAVEN, 2007). Assim, é possível concluir que há maior

proporção de tecidos condutores, bainha parenquimática dos feixes vasculares

e esclerênquima no limbo foliar de espécies C4 (QUEIROZ et al., 2000).

2.1.2. Célula vegetal

As células vegetais são consideradas unidades estruturais e funcionais

das plantas e consistem, tipicamente, em uma parede celular formada por

microfibrilas de celulose imersas em uma matriz contendo polissacarídeos não

celulósicos, tais como hemicelulose e pectinas. Essas paredes tendem a ser

mais ou menos rígidas e, nelas, muitas outras substâncias orgânicas e

inorgânicas podem ser encontradas em quantidades variáveis. Entre as

substâncias orgânicas estão a lignina, proteínas e lipídeos como a suberina, a

cutina e ceras que as tornam impermeáveis.

Localizado na parte interna dessas células, o protoplasto é constituído

de citoplasma e núcleo. O citoplasma contém diferentes estruturas, dentre as

quais, as envolvidas por membranas (os plastídios e as mitocôndrias), as dos

sistemas de membranas (o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi) e as

estruturas não membranosas (os ribossomos, os filamentos de actina e os

microtúbulos), todas imersas no chamado citossol e com superfície delimitada

por uma simples membrana plasmática, já o núcleo possui sua própria

membrana (RAVEN, 2007; KRAUS et al., 2012).

A estrutura externa, formada pela membrana celular conhecida por

parede celular, que difere em espessura, composição e propriedades físicas

nas diferentes células, organiza-se geralmente em três camadas; mas há

alguns casos sem a terceira delas. Por exemplo, vê-se que as células tidas

como mortas são delimitadas somente pela parede secundária. Essa estrutura,

além da função de suporte, é portadora de enzimas relacionadas a vários

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processos metabólicos e atua na defesa contra a ação de bactérias e fungos; e

pode sofrer modificações durante o crescimento e desenvolvimento das células

(KRAUS et al., 2012).

Entre as organelas citoplasmáticas, os cloroplastos tem grande destaque

por ser o local onde ocorre o processo da fotossíntese, já que contêm

pigmentos do grupo das clorofilas, além de outros pigmentos acessórios nesse

processo. Os vacúolos também merecem destaque, por terem a função de

armazenamento de substâncias orgânicas tais como os metabólitos (SANTOS,

2000; KRAUS et al., 2012).

Nas folhas, os cloroplastos são mais numerosos e diferenciados, e têm o

seu espaço intermembranoso acessível aos metabólitos do citoplasma, pois

sua membrana externa é uma barreira menos seletiva. Há também neles o

possível encontrar plastoglóbulos ou glóbulos de substâncias lipofílicas

(KRAUS et al., 2012).

A maior evidência disso está na célula da bainha Kranz, onde são

observados vários cloropastos, mitocôndrias e vacúolos, além do retículo

endoplasmático, do núcleo e do nucléolo. Também nesse sentido, observa-se

que as plantas C4 têm um retículo periférico que se estima servir para facilitar

as trocas entre organelas e o citoplasma (KRAUS et al., 2012). Ainda neles

existem as células do parênquima clorofiliano, que se organizam para

disponibilizar uma grande superfície de contato, visando facilitar a captação de

energia luminosa e demais elementos gasosos necessários para a fotossíntese

(SCATENA; DIAS, 2012).

2.1.3. Aspectos fisiológicos das folhas

As plantas de coloração verde são coletoras fundamentais de energia

solar, convertendo energia luminosa em química, que é armazenada através de

ligações formadas durante a síntese de carboidratos a partir do dióxido de

carbono (CO2) e água (H2O). A maior parte da folha em si desempenha essa

função (OLIVEIRA; SAITO, 2000; TAIZ; ZEIGER, 2013).

Nas células ocorre o encontro de diversas organelas distribuídas em três

categorias; e uma delas é a das semiautônomas de divisão independente,

composta pelos plastídeos e mitocôndrias, que atuam no metabolismo

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energético e na reserva de substâncias. Nesse conjunto, o vacúolo, de forma e

função variáveis, destaca-se como compartimento de metabólitos secundários

envolvidos na defesa contra a herbivoria. E os cloroplastos, que contêm

clorofilas e suas moléculas associadas, e são delimitados por membranas

formadas, basicamente, por glicosilglicerídeos, são um dos sítios onde se

realiza a fotossíntese (TAIZ; ZEIGER, 2013).

Na organização do ciclo fotossintético, as Poaceae tropicais são

conhecidas por possuírem mecanismos de concentração do CO2 (Figura 2), os

quais contribuem para reduzir a fotorrespiração (processo onde se consome O2

e libera CO2 em presença de luz) e incrementam a eficiência do uso da água.

Tais mecanismos envolveram algumas adaptações morfofisiológicas, que são

conhecidas como ciclo de quatro carbonos (C4) (SOWINSKI; SZCZEPANIK;

MINCHIN, 2008).

Figura 2. Ilustração esquemática de mecanismo fotossintético em plantas C4

do tipo 2. (FONTE: Adaptado de Loureiro; Martinez, 2014).

Essas adaptações dizem respeito à disposição anatômica da folha, que

possui dois tipos de células fotossintéticas: as primeiras são as células do

parênquima clorofiliano, que circundam as segundas, conhecidas como células

da bainha. Estas, por sua vez, circundam o feixe vascular, separadas dele por

suas respectivas membranas, que formam uma barreira de difusão. Esse

sistema é conhecido como anatomia de Kranz (BERRY; PATEL, 2008; TAIZ;

ZEIGER, 2013) e garante compartimentalização das enzimas essenciais ao

funcionamento do metabolismo C4, com o fim de se minimizar a perda de

carbono. Por isso tal sistema tornou-se um dos principais mecanismos de

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concentração de carbono, para se aproveitar de melhor forma os níveis de CO2

atmosférico livre. O transporte dos metabólitos entre as células é acionado a

partir do gradiente entre os compartimentos das mesmas; mas também ocorre

dentro das células, a exemplo de seres de célula única, como as algas verdes

(SOWINSKI; SZCZEPANIK; MINCHIN, 2008; TAIZ; ZEIGER, 2013).

Esse ciclo foi observado a partir do final da década de 1950, com a

marcação de ácidos de quatro carbonos, compostos por sais de malato e/ou

aspartato. Esse é de padrão diferente daquele observado por Calvin-Benson,

que posteriormente, ao ser mais bem elucidado, ficou conhecido também ciclo

Hatch-Slack (SOWINSKI; SZCZEPANIK; MINCHIN, 2008; TAIZ; ZEIGER,

2013). Trata-se de um aperfeiçoamento do ciclo C3, complementando-o e

aumentando a sua eficiência energética e diminuindo a perda de CO2 durante a

fotorrespiração (LEEGOOD, 2008; TAIZ; ZEIGER, 2013).

Na maioria dos casos a operação do ciclo C4 requer esforço cooperativo

das duas principais células responsáveis pelo metabolismo e transporte de

CO2, onde se tem os cloroplastos das células do mesófilo, que são arranjados

aleatoriamente com tilacóides empilhados, com a grana bem desenvolvida. Já

os cloroplastos das células da bainha vascular são arranjados de forma

concêntrica, com as membranas dos tilacóides não empilhados, com grana

pouco desenvolvida ou ausente. Além disso, quando a fotossíntese está

ocorrendo, os cloroplastos da bainha vascular geralmente formam grãos de

amido maiores e mais numerosos do que os cloroplastos das células do

mesófilo. Desses arranjos fixa-se uma das diferenças, entre outras que as

caracterizam, enfim com relação à composição enzimática entre elas, tem-se a

presença da PEPcase no mesófilo, e de RUBISCO nas células da bainha

(RAVEN, 2007; SOWINSKI; SZCZEPANIK; MINCHIN, 2008; TAIZ; ZEIGER,

2013).

O transporte intermembranas entre essas células é facilitado pela

quantidade e qualidade dos plasmodesmos presentes, que as conectam

gerando uma concentração muito mais elevada de CO2 nas células da bainha

do feixe vascular, o sítio da carboxilação, do que nas do mesófilo, reprimindo

assim, a fotorrespiração no sistema (SOWINSKI; SZCZEPANIK; MINCHIN,

2008; TAIZ; ZEIGER, 2013). Enfim, o ciclo C4 concentra CO2 nos cloroplastos

das células da bainha do feixe, onde ocorre o acúmulo predominante do amido,

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que é o produto transitório da fotossíntese. Atualmente sabe-se que o ciclo C4

ocorre em 18 famílias vegetais, com proeminência em Poaceae (TAIZ;

ZEIGER, 2013).

2.2. Os Metabólitos secundários

São produtos do processo fisiológico, restritos em sua distribuição, tanto

dentro da planta quanto entre as diferentes espécies vegetais. Têm importância

para a sobrevivência e a propagação das plantas que os produzem. Muitos

deles acabam funcionando como sinalizadores químicos, o que permite a

essas plantas responderem aos estímulos do ambiente. Em situações de

estresse eles atuam como instrumento de defesa das mesmas, protegendo-as

contra ação de herbívoros, patógenos ou competidores dentro do ecossistema

(GOTTLIEB; KAPLAN; BORIN, 1996; RAVEN, 2007).

Existem metabólitos secundários com as funções de ferormônios como,

dentre os pigmentos, as antocianinas; e de sustentação estrutural das plantas,

como a lignina. Esses metabólitos podem ter papéis não reconhecidos

diretamente sobre processos como a fotossíntese, a respiração, o transporte

de solutos, a translocação e síntese de proteínas, a assimilação de nutrientes e

a diferenciação ou síntese de carboidratos e lipídeos. Os metabólitos são

específicos às suas funções e costumam estar restritos a uma espécie ou a um

grupo de espécies relacionadas (TAIZ; ZEIGER, 2013). Por isso são tidos

como indicadores funcionais de adaptação de seus produtores ao seu meio,

conforme disse em Santos (2000).

Os metabólitos secundários exercem importante função de defesa nas

plantas uma vez que, através das suas estruturas físicas e composição

química, eles diminuem a fragilidade defensiva das mesmas, em especial pela

imobilidade física, o que as expõem às pressões ambientais desencadeadas,

por exemplo, pelo ataque de animais (CARVALHO et al., 2003).

Qualquer tecido ou célula vegetal tem a capacidade de biossintetizar

metabólitos secundários. Porém, essa capacidade é maior em alguns tecidos

ou mesmo em células especiais, em função do grau de diferenciação e

desenvolvimento dos mesmos (SANTOS, 2000). Além disso, há indícios de que

o nível de concentração desses metabolitos é controlado geneticamente, e de

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que a concentração é acentuadamente variável em função de condições

ambientais próprias. Os fatores ambientais mais importantes para a expressão

dessas concentrações nas plantas são: a luz, a água, a latitude, a temperatura,

as propriedades químicas e físicas do solo, os ventos, os macro e os

micronutrientes (PALEVITCH, 1987; FARIAS, 2000).

Mesmo diante da probabilidade de alguns desses metabólitos não serem

essenciais ao organismo que os produz, em geral eles possuem alguma função

específica no funcionamento desse organismo (GROS et al., 1985). Assim, é

de se considerar que em alguns casos a produção deles pode estar restrita a

um estágio específico do desenvolvimento vegetal e ou sujeita a determinadas

condições ecológicas ou ambientais, uma vez que essa produção resulta de

uma complexa interação entre fatores como a biossíntese, o transporte, a

estocagem e degradação Em várias espécies esse processo biossintético tem

o local de processamento restrito a um órgão vegetal, enquanto que os seus

produtos são acumulados em toda planta ou em órgãos diferentes, devido a um

sistema de transporte intercelular. Por força disso, os metabólitos hidrofílicos

tendem a ser armazenados nos vacúolos e os lipofílicos se acumulam em

ductos de células mortas ou ligam-se aos componentes como membranas,

ceras cuticulares e lignina (SANTOS, 2000).

O estudo dos metabólitos secundários iniciou-se no final do século XIX,

movido pela percepção da importância que eles poderiam adquirir como drogas

medicinais, venenos (toxinas), aromatizantes e outros insumos industriais

(TAIZ; ZEIGER, 2013). Diante da grande diversidade desses compostos, se

acentuou o interesse de pesquisadores, em diversos campos da ciência, que

os veem como fonte promissora de novas moléculas potencialmente úteis ao

homem (SANTOS, 2000). Atualmente esses metabólitos são importantes para

a agricultura, pelas suas funções ecológicas, mas não se pode ignorar que eles

podem tornar as plantas que os produzem impróprias para o consumo humano

e animal (TAIZ; ZEIGER, 2013).

Os metabólitos secundários são divididos em três grupos principais: os

terpenos, os compostos fenólicos e os compostos nitrogenados. Dentro do

grupo dos terpenos, que são tóxicos e agem na defesa dos vegetais, têm-se as

saponinas (TAIZ; ZEIGER, 2013).

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2.2.1. As saponinas

As saponinas formam um grupo particular de heterosídeos e se dividem

em esteroides e triterpenoides (terpenos policíclicos), de acordo com a

estrutura e propriedades do núcleo molecular que as compõem. Possuem

estrutura alilifática, parte com caráter lipofílico - as geninas, e parte hidrofílica -

os glicídeos, composto esse que tem a propriedade de redução da tensão

superficial da água, o que promove suas funções detergentes e emulsificantes.

Em soluções aquosas (coloidal), formam espuma persistente e abundante por

agitação; mas esse processo pode ser inibido por álcool anidro, éter,

clorofórmio e lectinas. Entretanto, por se diferenciarem dos sabões comuns,

pelo fato de se manterem estáveis diante da ação de ácidos minerais diluídos,

adquiriram essa denominação (BRUNETON,1991; SCHENKEL; GOSMANN;

ATHAYDE, 2000; COSTA, 2002; PERES, 2004; OLIVEIRA, 2011; TAIZ e

ZEIGER, 2013).

São classificadas também em ácidas, básicas ou neutras. As ácidas tem

a participação do agrupamento carboxila na aglicona ou na cadeia glicídica (ex.

ácidos glicurônico e galacturônico) ou em ambas. As básicas distinguem-se

pela presença de nitrogênio sob a forma de amina secundária ou terciária. As

neutras não apresentam esses agrupamentos. Classificam-se ainda pelo

número da cadeia glicídica, como monodesmosídicas ou bidesmosídicas; e

essa diferenciação é relevante pois as atividades biológicas relatadas não são

as mesmas entre essas formas. No entanto, como características gerais, as

saponinas são substâncias sólidas ou amorfas em estado líquido, brancas ou

amareladas, mas poucas são cristalinas, incolores, porém todas são inodoras e

de sabor amargo (SCHENKEL; GOSMANN; ATHAYDE, 2000; COSTA, 2002).

As saponinas são misturas complexas, pois na sua estruturação entra

um número variado de açúcares (glicosídeos), com diversidade de agliconas

(sapogeninas), o que dificulta a sua elucidação estrutural e isolamento. Para tal

elucidação podem se usados diversos tipos de processos cromatográficos. Mas

para isso é necessário se ter a substância pura – saponina. Para purificá-la

usam-se métodos de derivatização, como acetilação, metilação e benzoilação.

Elas também podem ser identificadas através de hidrólise seguida de análises

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espectroscópicas. Portanto, há um tipo de saponinas (triterpênicas) que são

derivadas biogeneticamente do metabolismo de acetato e que são ativadas via

ácido mevalônico ou mevalonato. O nível atual de saber sobre as saponinas se

deve a conhecimentos químicos e biológicos recentes, adquiridos com a

evolução das técnicas cromatográficas e espectográficas (HOSTETTMANN;

MARSTON, 1995; SANTOS, 2000; SCHENKEL; GOSMANN; ATHAYDE, 2000;

COSTA, 2001; COSTA, 2002; PERES, 2004; TAIZ e ZEIGER, 2013).

Quanto à variação estrutural, partindo de suas agliconas, têm-se as

saponinas esteroidais neutras, que apresentam duas estruturas básicas, a

saber: o espirostano e o furostano, ambos apresentados na Figura 3. As

esteroidais neutras do tipo furostano são conhecidas como pseudo-saponinas.

As esteroidais básicas apresentam o espirosolano e o solanidano (SCHENKEL;

GOSMANN; ATHAYDE, 2000; COSTA, 2002). As saponinas encontradas com

mais frequência possuem núcleo triterpênico, mas tem origem esteroidal, uma

vez que, de acordo com o rearranjo, os seus anéis podem ser tetra ou

pentacíclicos. Elas se apresentam como oleanos (beta-amirina), ursanos (alfa-

amirina) e lupeol ou lupanos (ABE, ROHMER, PRESTWICH, 1993;

SCHENKEL; GOSMANN; ATHAYDE, 2000; COSTA, 2002).

Figura 3. Exemplos de estrutura de saponina esteroidal neutra – esqueleto básico das saponinas, espirostano e furostano. (FONTE: Schenkel;

Gosmann; Athayde, 2000, p.601).

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As saponinas são estudadas com base nas suas propriedades físico-

químicas e biológicas - que podem variar em termos de presença e de

intensidade. Exemplos disso são a solubilidade em água e a complexação com

proteínas, fosfolipídeos e esteroides de membrana, que promove ação

hemolítica, ictiotóxica, moluscicida, antifúngica, inseticida, espermicida e anti-

helmíntica - esta capaz de produzir irritação da mucosa (JENTSCH; SIEGL;

FUCHS, 1961; COSTA, 2002; PERES, 2004; TAIZ; ZIEGER, 2013). Tem-se

ainda a complexação com colesterol (colesterina) sérico, que, através de ação

hipocolesterolminante, forma combinações insolúveis e promove o aumento de

excreção do colesterol, principalmente quando as saponinas são administradas

pela via oral. Nesse caso há a eliminação dos ácidos biliares, o que acelera o

consumo metabólico do colesterol. Por fim, é possível a complexação de

saponinas com o colesterol das membranas das células intestinais, o que

produz esfoliação (JOHNSON et al, 1986; CHEEKE, 1996; COSTA, 2002;

TAIZ; ZEIGER, 2013). A eficiência dessas complexações depende diretamente

da natureza da sapogenina que compõe a molécula da saponina considerada,

e como a cadeia glicídica, fator que modifica os valores quantitativos de tais

concentrações (COSTA, 2002).

As saponinas são frequentes e com distribuição ampla e diferenciada no

reino vegetal, produzidas durante o metabolismo secundário (Figura 4). E

dentre elas, as esteroidais neutras que se encontram quase que

exclusivamente em monocotiledôneas e raramente em eudicotiledôneas. Já as

triterpênicas são predominantemente encontradas nas eudicotiledôneas

(BRUNETON, 1991; SCHENKEL; GOSMANN; ATHAYDE, 2000; COSTA,

2002; OLIVEIRA, 2011).

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Figura 4. Vias metabólicas da biossíntese dos terpenos, mostrando as

saponinas.( FONTE: Santos, 2000, p.430).

As saponinas são substâncias polares solúveis em meio aquoso e pouco

solúveis ou insolúveis em meio que contenha solventes apolares tais como o

clorofórmio e o benzeno. Por isso, para extraí-las, sopesadas as vantagens e

desvantagens entre a utilização de meio aquoso e a de solventes apolares, a

literatura consultada sugere a utilização de misturas hidroalcoólicas. Contudo,

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dependendo-se da utilização da hidrólise do extrato bruto, com ou sem o

processo vagaroso de isolamento dos componentes individuais da solução

(com seria melhor), a análise cromatrográfica é a forma mais adequada de

identificação e detalhamento dos componentes do extrato vegetal, inclusive as

saponinas Porém, se a intenção for apenas identificar a presença de

saponinas, isso pode ser feito por hidrotermólise e arrefecimento, com posterior

agitação, onde a existência desses metabólitos será indicada pela formação

abundante e persistente de espuma (HOSTETTMANN; MARSTON, 1995;

COSTA, 2002).

A identificação das saponinas nos tecidos vegetais pode ser feita através

de testes qualitativos ou quantitativos, tais como reações fitoquímicas ou

histoquímicas com ácidos minerais (ácido sulfúrico), aldeídos aromáticos ou

sais metálicos, nos quais elas adquirem coloração específica. A quantificação

se torna possível através de testes com o decoto vegetal, pela conjugação do

índice afrosimétrico ou do de hemólise, com análise cromatográfica de camada

delgada (CCD), esta especialmente útil para a diferenciação das saponinas em

relação a outras substâncias hemolíticas, quando realizada juntamente com

testes qualitativos. Na atualidade, a análise quantitativa é feita através de

métodos fotométricos como a densitometria e a colorimetria de produtos

derivatizados, sendo que destes, o mais utilizado é a cromatrografia líquida de

alta eficiência (CLAE). Apesar de se dispor dos métodos espectrofotométricos,

eles não são recomendados para quantificação das saponinas não totalmente

purificadas, pois produzem reações não específicas através das quais outros

produtos são formados a partir de reações com compostos como os

flavonoides e fitosteróis, o que pode mascarar o resultado. Outro método que

exige cuidados é o do uso de radiação ultravioleta. Nele a dificuldade está na

necessidade de se utilizar essa radiação em baixos comprimentos de onda

(203 a 210 nm), sob pena de surgirem problemas como a interferência dos

eluentes na análise. Porém, ele é viável com o uso correto de solventes de alto

grau de pureza (SCHENKEL; GOSMANN; ATHAYDE, 2000; COSTA, 2002).

O interesse farmacêutico das saponinas reside na possível utilização

como adjuvante em formulações diversas, onde funcionam como componente

ativo de drogas vegetais, a exemplo da formação de matéria-prima para a

síntese de esteroides (SCHENKEL; GOSMANN; ATHAYDE, 2000; PERES,

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2004). Elas potencializam as ações anti-inflamatória, expectorante e diurética

de drogas com tais propriedades. Há ainda as que promovem a absorção de

componentes químicos aos quais estejam associadas e a ação de resposta

imunológica (SCHENKEL; GOSMANN; ATHAYDE, 2000). Por fim, através da

hecogenina e da diosgenina elas pode se tornar hormônios, o que possibilitou a

produção de anticoncepcionais e causou grande mudança no comportamento

da sociedade atual (COSTA, 2002; DJERASSI apud PERES, 2004).

2.3. Brachiaria spp. e protodioscina

As Brachiaria são importante fonte de forrageiras em regiões tropicais da

África, Ásia, Austrália e América do Sul (FERRAZ, 2003). No Brasil elas são

mais encontradas na região Centro-Oeste e constituem fonte importante de

alimento para ruminantes em pastejo (EUCLIDES et al, 2010) Assim, pondo

que existem mais de 172 milhões de hectares de pastagens que desses

aproximadamente 95 milhões hectares são cultivados com espécies do gênero:

Brachiaria brizantha (60 milhões de ha); Brachiaria decumbens (25 milhões de

ha); Brachiaria humidícola e outras (10milhões de ha), vista isso há clara

importância dessa espécie para pecuária nacional (IBGE, 2006).

Porém, nessas espécies, foram identificadas saponinas; mais

especificamente a protodioscina, com seus isômeros 25R e 25S, cujos arranjos

estruturais já são conhecidos (Figura 5). Essa variante é classificada como

esteroidal neutra do tipo furostano e já foi isolada de folhas de Brachiaria

decumbens (HARAGUCHI et al., 2003).

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Figura 5. Estrutura de um dos isômeros da protodioscina (25R- e 25S-) - uma saponina esteroidal neutra. (FONTE: NUTRIMAX, 2014)

Em estudo de um surto de fotodermite ou fotossensibilização ocorrido

em ovinos mantidos em piquete com Brachiaria decumbens em uma fazenda

de Mato Grosso do Sul constatou-se a existência de 2,36% de protodioscina no

substrato vegetal, enquanto num piquete vizinho de cerca, onde os animais não

tinham sido afetados pela doença, encontrou-se o índice de 1,63% da referida

substância, o que demonstra que o teor de protodioscina é fator determinante

para a formação de um quadro de intoxicação (BRUM et al., 2007).

A identificação e quantificação de saponinas nas folhas de diferentes

espécies e cultivares de Brachiaria foi estabelecida recentemente por Barbosa-

Ferreira et al. (2011b). Esse estudo constatou serem as B. decumbens as que

possuem maiores concentrações de protodioscina ao longo do ano (24,8 g/kg,

± 0,9), seguidas das B. brizantha (10,9 g/Kg, ± 0,9), B. ruziziensis (7,8 g/Kg, ±

0,6) e das menos tóxicas, as B. humidicola (1,2 g/Kg, ± 0,04). No caso das B.

decumbens, o valor máximo observado foi de 33,6 g/Kg. Essas identificações

são dependentes de aparelho de CLAE acoplado a um detector evaporativo de

luz espalhada (ELSD).

2.4. Brachiaria spp. e fotossensibilização hepatógena

O termo fotossensibilização refere-se à sensibilidade exagerada da pele

à luz solar; e o fenômeno é induzido pela presença de um agente fotodinâmico,

ocorrendo principalmente em áreas de pele despigmentada ou desprotegida de

Açúcar (es)

Açúcar (es)

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pelo ou lã dos animais. O aparecimento das lesões é muito rápido (YAGER;

SCOTT, 1993; TOKARNIA et al., 2000; CULLEN, 2009).

A fotossensibilização é classificada de acordo com a origem do agente

fotodinâmico envolvido. Pode ser: primária, quando o agente é adquirido pré-

formado; porfírica, congênita ou tipo II, na qual o agente é formado durante a

síntese de pigmentos endógenos aberrantes; e hepatógena ou tipo III, que é

secundária a um dano hepático que causa perturbações no mecanismo de

eliminação da filoeritrina (CLARE, 1952; HARGIS; GINN, 2009). O tipo de

fotossensibilização mais observado em bovinos é a hepatógena, sendo que os

principais agentes envolvidos nos casos espontâneos descritos no Brasil são

plantas tóxicas e algumas micotoxinas (TOKARNIA et al., 2000).

Três espécies de Brachiaria spp - decumbens, brizantha e humidícola,

em especial a primeira, são descritas como causadoras de fotossensibilização

hepatógena em bovinos, ovinos e caprinos (OPASINA, 1985; GRAYDON et al.,

1991; SMITH; MILES, 1993; MEAGHER et al., 1996; LEMOS; PURISCO, 2002;

SOUZA et al, 2010).

Casos de fotossensibilização no Brasil foram observados em bovinos

mantidos em pastagens formadas com B. decumbens cv. Basilisk (ou

braquiária australiana), sendo descritos pela primeira vez em 1975 (CAMARGO

et al., 1976; NOBRE; ANDRADE, 1976). A enfermidade tem sido relatada em

bovinos, ovinos, caprinos e equinos mantidos em pastagens de Brachiaria spp.

(LEMOS et al., 1996; LEMOS; SALVADOR; NAKAZATO, 1997; LEMOS et al.,

1998; SEITZ et al., 2004; BRUM et al., 2007; BARBOSA et al., 2006; SILVEIRA

et al., 2009; ALBERNAZ et al., 2010; CASTRO et al., 2011).

Inicialmente a doença foi atribuída à presença do fungo Pithomyces

chartarum, produtor da toxina esporidesmina (DÖBEREINER et al., 1976;

TOKARNIA et al., 1979; FAGLIARI et al., 1990; FIORAVANTI, 1999), mas

alterações histológicas de colangiohepatopatia associada a cristais, causadas

pela presença de saponinas esteroidais, semelhantes às encontradas nas

intoxicações por Panicum spp (HOLLAND et al., 1991), Narthecium ossifragum

(CEH; HAUGE, 1981), Agave lecheguilla (CAMP et al., 1988) e Tribulus

terrestris (GLASTONBURY et al., 1984) têm sido observadas em animais que

desenvolvem fotossensibilização em pastagens de Brachiaria spp. (LEMOS et

al., 1996; LEMOS et al., 1997; LEMOS et al., 1998; BRUM et al., 2007).

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Cruz et al. (2001) conseguiram reproduzir a colangiohepatopatia em

ovinos, pela administração de extratos fracionados de B. decumbens. A

intoxicação por essa gramínea também tem sido reproduzida em experimentos

com ovinos a campo e confinados. Nestes experimentos as contagens de

esporos de P. chartarum estavam nulas ou abaixo de 5.000 por grama de pasto

(CRUZ et al., 2001; SATURNINO et al., 2010).

Além desses importantes avanços, não se conhecem as estruturas

foliares nas quais a protodioscina está armazenada na Brachiaria spp. Tal

conhecimento pode servir de base para melhor compreensão do papel das

saponinas na forrageira, bem como pode lançar novas luzes no conhecimento

atual da fisiologia destes metabólitos secundários nas forrageiras mais

utilizadas no Brasil como pastagens, fornecendo subsídios para a seleção de

novos cultivares menos tóxicas.

Portanto, o presente trabalho teve como objetivo principal a identificação

de saponinas nas folhas de Brachiaria spp. e em cultivares de Panicum

maximum, bem como a descrição das estruturas histológicas que as contém.

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4. ARTIGO

IDENTIFICAÇÃO HISTOQUÍMICA DE SAPONINAS EM FOLHAS DE Brachiaria spp. E Panicum maximum

RESUMO: As espécies de Brachiaria são encontradas, principalmente, na

região Centro-Oeste do Brasil, constituindo fonte importante de alimento para

ruminantes a pasto. No entanto, há ocorrência de intoxicações em decorrência

da presença, nestas pastagens, da saponina protodioscina, a qual ocasiona

lesão hepática que, quando não é fatal, desencadeia processo de

hipersensibilidade à luz solar caracterizada por queimaduras de segundo grau,

que levam ao desprendimento da pele nas áreas expostas, as acometidas. O

Panicum maximum é outra espécie forrageira com cultivares presentes em todo

o Brasil. Existem relatos de que essas pastagens apresentam pequenas

quantidades de saponinas. Sabe-se que as B. decumbens são as mais tóxicas,

seguidas das B. brizantha e B. ruziziensis e, finalmente pelas B. humidicola,

praticamente isentas de saponinas. Até a realização deste trabalho não eram

conhecidas as estruturas histológicas onde as saponinas são armazenadas nas

folhas das Brachiaria spp. e de P. maximum. Assim, este estudo teve como

objetivo adaptar um protocolo histoquímico específico para saponinas e

evidenciar as células que as contêm. Foram utilizadas folhas maduras frescas

de cultivares de quatro espécies de braquiária e de quatro cultivares de P.

maximum. Além da análise histoquímica, realizaram-se testes de persistência

de espuma. Foram observados depósitos de saponinas nas células da bainha e

do mesófilo, responsáveis pelo metabolismo de carbono e a síntese de glicose;

nos tricomas; e nas células buliformes. Tais locais de observações possibilitam

sugerir que estes metabólitos secundários podem estar envolvidos no

armazenamento e transporte da glicose, até à defesa por exsudação como

ocorre na ação alelopática, corroborando com outros autores. Outros estudos

devem ser desenvolvidos para melhor se compreender a importância das

saponinas no metabolismo vegetal das Brachiaria spp. e P. maximum.

Palavras-chave: fotossensibilização hepatógena; histologia vegetal;

metabólitos secundários; protodioscina.

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HISTOCHEMISTRY IDENTIFICATION OF SAPONINS IN Brachiaria spp. AND Panicum maximum LEAVES

ABSTRACT: Brachiaria spp. are important forage in tropical regions such as

Africa, Asia, Australia and South America. In Brazil they are found mainly in the

Midwest region constituting very important food for ruminants raised on pasture

source. However, there are occurrences of poisoning in these animals, due to

the presence of saponin protodioscin in these pastures causing liver damage

triggering a process of hypersensitivity to sunlight, causing death or second-

degree burns that lead to loss of skin in the area to the sun exposed. The

Panicum maximum is another forage with cultivars present throughout the Brazil

there are reports that these pastures have small amounts of saponins. The

identification and quantification of protodioscin in Brachiaria spp. leaves was

former performed and is known that B. decumbens are the most toxic, followed

by B. brizantha and B. ruziziensis and the last by B. humidicola. However isn’t

known which histological structures the saponins are stored in Brachiaria spp.

and P. maximum leaves. Thus, this study aimed to adapt a specific

histochemical protocol for saponins identification in Brachiaria spp. and P.

maximum leaves, pointing which are the cells that contain them. Fresh mature

leaves of cultivars from four Brachiaria species and four cultivars of Panicum

maximum were studied. Besides the histochemical analysis, there were

performed foam tests. Saponins deposits were observed in different cell

structures such as sheath cells responsible for local carbon metabolism to the

glucose synthesis and its transportation also, it was observed in excretion

structures as trichomes and in bulliform cells which store water. The

observation sites of saponins allows suggests that it could be involved in

different mechanisms of plant metabolism, as glucose storage and

transportation, and in the plant defense being exuded as in allelopathy, as has

been previously proposed by other researchers. Further studies are being

developed to better understand the importance of saponins in plant metabolism

of Brachiaria spp. and P. maximum.

Keywords: hepatogenous photosensitivity; plant histology; protodioscin;

secondary metabolites.

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4.1. Introdução

As pastagens dos gêneros Brachiaria spp. e Panicum maximum,

membros da família Poaceae (Gramineae) têm origem africana e foram

introduzidas no Brasil a partir da década 1950 (KISSMANN, 1997; LORENZI,

2008). Tais plantas são importantes forrageiras de regiões tropicais como a

África, Ásia, Austrália e América do Sul (FERRAZ, 2003), e se adaptam às

mais variadas condições de solos (SEIFFERT, 1980; KISSMANN, 1997;

ALVES et al., 2012). No Brasil elas são cultivadas em grande extensão

territorial, possuindo importância econômica para a pecuária, principalmente a

de corte, tornando-se base para produção animal (IBGE, 2006).

Contudo, as Brachiaria spp. têm sido consideradas tóxicas, devido à

ocorrência da intoxicação em ruminantes, causada pela presença de saponinas

nos tecidos vegetais dessas forrageiras e identificadas como protodioscina por

Brum et al. (2007), utilizando cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE),

em conjunto a um detector evaporativo de luz espalhada (DELE). A

protodioscina está presente em praticamente todo o tecido vegetal das

Brachiaria spp., mas apresenta-se em maior concentração nas folhas jovens

(BARBOSA-FERREIRA et al., 2011), que são a parte principal ingerida durante

o pastejo (EUCLIDES; MACEDO; OLIVEIRA, 1992; SANTOS et al., 2004).

Quando ingerida ela ocasiona lesão hepática caracterizada histologicamente

como colangite que, quando não é fatal, desencadeia um processo de

hipersensibilidade à luz solar (fotossensibilização hepatógena), caracterizado

por queimaduras de segundo grau, que levam à perda da pele nas áreas mais

gravemente lesionadas (BRUM et al., 2007; BARBOSA-FERREIRA et al.,

2011).

Em relação aos cultivares de Panicum maximum cultivados no Brasil,

existem autores que relatam a existência de saponinas em suas folhas

(NOBREGA, 2004; BURAKOVAS et al., 2006), mas em quantidades muito

inferiores às encontradas nas Brachiaria spp.

As saponinas são heterosídeos triterpernoides ou esteroides, produzidos

durante o metabolismo secundário e de distribuição ampla e diferenciada no

reino vegetal e de forma distinta nos vegetais que as contém. (BRUNETON,

1991; SCHENKEL; GOSMANN; ATHAYDE, 2000; COSTA, 2002; PERES,

2004; OLIVEIRA, 2013). Sua presença e concentração são restritas em termos

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tanto dentro da planta como entre diferentes espécies de plantas, que

funcionam como sinalizadores químicos, permitindo a estas responderem a

estímulos do ambiente, acionando mecanismos de defesa contra a ação de

herbívoros e de patógenos ou em resposta à competição dentro do

ecossistema, especialmente em situações de estresse (GOTTLIEB; KAPLAN;

BORIN, 1996; RAVEN, 2007). Assim, podem ser encontradas nos locais mais

expostos aos ataques dos agentes nocivos, funcionando como uma barreira

química no sistema de defesa da planta que compõem (WINA et al., 2005). Em

outras situações as saponinas podem desempenhar papel relacionado com a

regulação hormonal (VERONKA et al., 2012).

Não se conhece as estruturas foliares nas quais a protodioscina está

armazenada na Brachiaria spp., o que revela uma lacuna em relação à sua

identificação, espaço esse que merece ser investigado. Tal conhecimento

poderá servir de base para a melhor compreensão do papel das saponinas nas

plantas, bem como para lançar novas luzes sobre o saber atual da fisiologia

desta classe de metabólitos secundários nas forrageiras mais utilizadas no

Brasil, fornecendo subsídios para a seleção de novos cultivares menos tóxicos.

Portanto, o presente trabalho teve como objetivo a identificação de

saponinas no tecido das folhas de Brachiaria spp. e em cultivares de Panicum

maximum, bem como a descrição das estruturas histológicas que as contém.

4.2. Material e métodos

4.2.1. Coleta de folhas de Brachiaria spp.

As coletas das folhas verdes adultas foram feitas manualmente, em um

campo experimental da EMBRAPA – Gado de Corte, Campo Grande - MS,

região Centro-Oeste do Brasil, coordenadas sob a responsabilidade da Dra.

Cacilda Borges do Valle, contendo canteiros cultivados em duplicata com dois

cultivares de B. decumbens: cv. Basilisk (D62) e seu ecótipo BRA001996

(D70); cinco cultivares de B. brizantha: cv. BRS Arapoty, cv. Marandu, cv. BRS

Paiaguás (B6), cv. BRS Piatã e cv. BRS Xaraés; um cultivar de B. ruziziensis:

cv. R124 e dois cultivares de B. humidicola cv. Comum e cv. BRS Tupi, e mais

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quatro cultivares de Panicum maximum: cv. Colonião, cv. Massai, cv. Mombaça

e cv. Tanzânia, como grupo controle (Figura 6).

H com Marandu Tupi D62 ARAPO B6 XAR PIATÃ R124 D70 Massai Momb Col Tanz REP 4

XAR ARAPO R124 PIATÃ Marandu H com D70 Tupi D62 B6 Tanz Col Massai Momb REP 3

R124 PIATÃ B6 D70 H com Tupi D62 Marandu XAR ARAPO Massai Tanz Momb Col REP 2

B6 D70 R124 Marandu D62 XAR PIATÃ ARAPO H com Tupi Col Tanz Momb Massai REP 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Figura 6. Mapa de canteiros de Brachiaria spp. EMBRAPA Gado de Corte, contendo 14 espécimes com duas repetições (rep). - B. decumbens cv. Basilisk (D62) e ecótipo D70; B. brizantha cv. BRS Arapoty (Arapo), BRS Xaraés (Xar), BRS Piatã (Piatã), Paiaguás (B6); B. humidicola cv. comum (H com) e BRS Tupi (Tupi); B. ruziziensis cv. R124 (R124); P. maximus cv. Massai (Massai), Tanzânia (Tanz.), Mombaça (Momb.) e Colonião (Col).

4.2.2. Processamento fitoquímico – Índice afrosimétrico

Parte das folhas colhidas foi submetida ao protocolo de índice

afrosimétrico (SCHENKEL et al., 2000; MATOS, 2009; BRASIL, 2010):

1) As amostras, acondicionadas em sacos de papel rotulados, foram

colocadas em estufa com circulação de ar pré-aquecido a 40ºC e mantidas

para secagem entre 40-45ºC durante dez dias, com monitoramento a cada dois

dias. Após esse período os sacos foram retirados e postos em ambiente seco,

fresco e escuro, por quatro dias;

2) De cada saco foram trituradas e extraídas porções de 30g de massa

seca em moinho de facas tipo Willey (Tecnal®), 20 Mesh (0,850 mm) e

acondicionadas em potes plásticos com tampa opaca, devidamente rotulados;

3) Juntou-se 1g de cada uma das amostras trituradas a 50 mL de água

destilada em um becker e, em sequência aquecida em banho-maria a 60ºC,

por 30 minutos;

4) Resfriou-se esse material por 10 minutos, à temperatura ambiente,

sendo filtrado, em seguida, em um erlenmayer (100 mL). Completou-se o

volume para 100 mL, com água destilada. O decoto foi rotulado, e tampado

com filme PVC;

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5) Para análise do índice de espuma foram separados dez tubos de

ensaio com tampa e neles distribui-se o decoto em séries sucessivas de 1, 2, 3,

até 10 mL, ajustando-se em todos, o volume para 10 mL, com água destilada

(Quadro 1). Por fim, esses tubos foram manualmente agitados de forma

enérgica e deixados em repouso por 15 minutos;

Quadro 1. Bateria com 10 tubos de ensaio utilizados para determinar o índice afrosimétrico.

Tubos I II III IV V VI VII VIII IX X

Sol. da droga (mL) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Água destilada (mL) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 -

Após esse período, observou-se, nos tubos, a formação de anéis de

espuma consistente e persistente, indicando a presença de saponina. Aferiram-

se então as alturas das colunas de espuma, marcando-se a parte os tubos que

apresentaram a diluição em que se registravam anéis com 1 cm de altura, para

determinação do índice. Foi realizado o cálculo do índice a partir do volume

dessa diluição em mililitros da solução extrativa (1%) que se submeteu a tal

condição. Exemplo: o tubo V apresentou anel de 1 cm, então 0,01g:10mL ::

x:5mL, x = 0,005g. O índice é calculado para 1g, da seguinte maneira:

0,005:10::1g:Y=2000, COSTA (2001). Assim, quanto menor a concentração a

apresentar espuma, maior quantidade de saponinas terá a amostra. Esse

método foi executado em triplicata (SCHENKEL, GOSMANN, ATHAYDE, 2000;

COSTA, 2001).

4.2.3. Processamento Histológico

A partir de cortes transversais das folhas, fixados em álcool etílico 70%,

e obtidos pela técnica de corte da “Mão-Livre”, os tecidos foram corados pela

técnica de histologia básica, para identificação anatômica pelo método

adaptado de Kraus; Arduin (1997) e Brasil (2010).

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4.2.4. Processamento Histoquímico

As folhas sofreram cortes histológicos em suas partes centrais e foram

submetidas ao protocolo histoquímico para saponinas (COSTA, 2001; MOMIM;

KADAM, 2011), adaptado para o objeto do estudo. Todos os procedimentos

foram realizados em ambiente de capela.

1) Os cortes frescos de cada espécime permaneceram imersos por 20

horas dentro de um dessecador com vácuo, em solução aquosa saturada de

hidróxido de bário octahidratada (Ba(OH)2.8H2O), ou barita, utilizando-se

placas de Petri de plástico, com o volume médio de 10 ml da solução, com o

que se formou um precipitado gelatinoso e incolor com as saponinas;

2) Após 20 horas, os cortes foram retirados da solução e lavados em

solução de cloreto de cálcio (CaCl2) 8% por 1-2 minutos, para deslocar o que

sobrou de barita em excesso, não fixada. Em seguida foram montados em

lâminas de microscopia e banhados, por 20 segundos, com uma gota de

solução de dicromato de potássio (K₂Cr₂O₇) a 10%, a fim de se destruir a

combinação de barita com a saponina. Imediatamente formou-se um

precipitado de cromato de Bário (BaCrO4), de coloração amarela, nas células

que contêm saponinas;

3) Na montagem das lâminas utilizou-se solução de glicerina 50%, com

o intuito de retirar o excesso de K₂Cr₂O7, que deixa toda a lâmina amarelada

em sequência as lamínulas foram vedadas com base de unha comum (KRAUS

e ARDUIN, 1997; BRASIL, 2010). Realizou-se a leitura em microscopia de luz,

o mais rápido possível, para a visualização e captura de imagens das

estruturas contendo as saponinas, nas células, coradas em tons de amarelo,

dando definição da localização onde se concentra a substância em estudo.

4) Entretanto, conforme Costa (2001), o K₂Cr₂O₇ reage também com

taninos, resultando um precipitado castanho-avermelhado nas células, o que

pode influenciar nas leituras das lâminas. Assim procedeu-se à adaptação de

Conrard (COSTA, 2001), que consiste em, após a exposição dos cortes em

K₂Cr₂O₇, lavá-los em água e, em seguida, montá-los em lâmina de microscopia

com uma gota de nitrato de prata (AgNO3) 0,1N. As células que continham o

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precipitado amarelo de cromato de bário formam um precipitado vermelho, de

cromato de prata (Ag2CrO4).

4.3. Resultados e Discussão

A espuma observada apresentou persistência em todas as

concentrações para os exemplares de Brachiaria spp., exceto a B. humidicola

cv Tupi, que produziu pouca (menor que 5cm) porém persistente espuma. Os

exemplares do grupo Panicum maximum não apresentaram as mesmas

evidências que possibilitassem o cálculo para o índice de espuma (Figura 7).

Figura 7. Ilustração representando a análise afrosimétrica realizada em todos

os espécimes avaliados. Esquerda: teste positivo para a B.brizantha cv. BRS Paiaguás. Direita: teste negativo para P.maximum cv. Mombaça.

O índice afrosimétrico da B. decumbens cv. Basilisk e o ecotipo BRA

001996 foram, respectivamente, de 1250 e 2500. Nas B. brizantha ele variou

de 1000 a 3333,3; na B. ruziziensis cv. R124 foi de 3333,33; na B. humidicola

cv. Comum foi de 1000 e no cv. BRS Tupi manteve-se menor do que 1000

(Tabela 1).

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Tabela 1. Valores do índice afrosimétrico de Brachiaria spp. e cultivares de Panicum maximum, obtidos após a análise de persistência de espuma em dez diluições diferentes.

Amostras Espuma

persistente* Índice de Espuma

Histoquímica

B. decumbens cv. Basilisk 100% 1250 +

B. decumbens ecótipo BRA 001996 100% 2500 +

B. brizantha cv. BRS Arapoty 100% 2000 +

B. brizantha cv. Marandú 100% 1428,6 +

B. brizantha cv. BRS Paiaguás 100% 3333,3 +

B. brizantha cv. BRS Piatã 100% 1666,7 +

B. brizantha cv. Xaraés 90% 1000 +

B. ruziziensis cv. R124 100% 3333,3 +

B. humidicola cv. Comum 100% 1000 +

B. humidicola cv. BRS Tupi 90% < 1000 +

P. maximum cv. Colonião 0% < 1000 +

P. maximum cv. Massai 90% < 1000 +

P. maximum cv. Mombaça 90% < 1000 +

P. maximum cv. Tanzânia 20% < 1000 +

* Refere-se à percentagem de tubos que apresentaram espuma em uma bateria com dez diluições diferentes, com três repetições.

Quanto à frequência de espuma, nas dez diluições do teste, observou-se

que oito amostras de Brachiaria apresentaram espuma consistente e

persistente (100%) As amostras de B. brizantha cv. Xaraés e B. humidicola cv.

BRS Tupi alcançaram 90% de frequência, sendo que estas amostras

apresentaram menor índice de espuma em relação às demais espécies.

Em relação aos resultados obtidos com Panicum maximum, o índice

afrosimétrico revelou concentrações muito baixas de espuma nas soluções, o

que impossibilita a afirmação de que as saponinas estejam presentes nessas

Poaceae.

O índice afrosimétrico indica a menor diluição do extrato em água capaz

de formar 1 cm de espuma. Quanto maior a coluna de espuma em uma grande

diluição, maior o índice e, consequentemente, maior a toxicidade (COSTA,

2001; SCHENKEL, GOSMANN, ATHAYDE, 2007; MATOS, 2009).

Este método não traduz o conteúdo de saponósidos, todavia permite

apreciar o conteúdo relativo de substâncias afrogênicas. Não foram

encontrados até o momento trabalhos relatando o índice de saponinas com

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pastagens, sendo que esse índice é especificamente aplicado para plantas

medicinais (COSTA, 2001).

Dentre as amostras de Brachiaria utilizadas em outro estudo, as B.

decumbens apresentam maior quantidade de protodioscina (BARBOSA-

FERREIRA et al., 2011), entretanto, resultados de colheitas pontuais revelam

discrepâncias, uma vez que os componentes químicos nos vegetais podem

variar consideravelmente em razão de diferentes fatores como a época do ano,

local de coleta, formas de cultivo, condições climáticas, idade do material

vegetal, período e condições de armazenamento, entre outros (FARIAS, 2000).

Os resultados apresentados no presente trabalho corroboram os achados de

BARBOSA-FERREIRA et al. (2011), que observaram que as concentrações de

protodioscina variam em uma mesma espécie ao longo do tempo, podendo

haver altas concentrações nas B. brizantha e baixas nas B. decumbens em um

determinado momento, equiparando-as. Os índices afrosimétricos corroboram

também o observado pelos mesmos autores, em que as B. brizantha podem se

equivaler em toxicidade à B. ruziziensis. Além disso, as B. humidicola são as

que apresentam as menores concentrações de saponinas.

Os resultados histoquímicos dos cortes histológicos são apresentados

nas próximas Figuras (8 a 15). Imediatamente após a adição de dicromato de

potássio, todos os cortes positivos para saponinas apresentaram coloração

amarela ou amarelo-alaranjada, coloração essa observada somente dentro das

células do mesófilo e da bainha do feixe vascular, permeando a superfície dos

cloroplastos.

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Figura 8. Reação histoquímica para saponinas, evidenciando em amarelo o

conteúdo de saponinas nas células do mesófilo e da bainha. A) e B) B. decumbens cv. Basiliski, AX10 e A X40 respectivamente. C) e D) B. decumbens ecotipo D70 AX10 e A~X50, respectivamente.

Após a realização do teste com nitrato de prata, observou-se perda da

estrutura celular dos tecidos, com precipitação da saponina em forma de

cristais difusamente distribuídos na lâmina histológica e, em alguns casos,

precipitação vermelha dentro de estruturas celulares (Figura 9).

Figura 9. Reação histoquímica para saponinas, seguida da imersão em nitrato

de prata, evidenciando desorganização celular e cristais de saponina

B A

D C

B A

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em vermelho, presentes na área do corte tecidual. B. decumbens D70 AX40 e A~X80, respectivamente.

As cultivares de Brachiaria brizantha apresentaram a coloração amarela,

variando em intensidade, o que pode ser devido, em grande parte, à espessura

do corte, realizado à mão livre. A Figura 10 ilustra a histoquímica de B.

brizantha, cultivares Marandu e Xaraés.

Figura 10. Cortes histológicos de B. brizantha evidenciando o conteúdo de saponina, em amarelo, à esquerda, e a reação com nitrado de prata, evidenciando cristais vermelhos de saponina. A e B: B. cv. Marandu; C e D: cv. Xaraés. A e C X10. B~X 50 e D A~X80.

Após a reação com o nitrato de prata, a cultivar Arapoti apresentou

precipitado cristalino, de coloração avermelhada, dentro das células buliformes,

e a cultivar Paiaguás apresentou coloração vermelha na região da inserção dos

tricomas. A cultivar Piatã apresentou pouco precipitado vermelho marginando a

região abaxial do corte histológico, possivelmente por ter ocorrido

extravasamento do conteúdo celular após a reação química (Figura 11).

A B

C D

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Figura 11. Cortes histoquímicos de B. brizantha, após reação com nitrato de

prata, evidenciando cristais vermelhos de saponina dentro de células buliformes da cv. Arapoti (A), e na região da inserção de um tricoma da cv. Paiaguás (B) AX40, A~X80 e A~X80, respectivamente. A figura C ilustra a presença de precipitado vermelho marginando a região abaxial de cv. Piatã. A~X60.

Após a reação com nitrato de prata, o corte histológico de B. ruziziensis

revelou a presença de cristais de saponina esparsos em algumas áreas

fragmentadas do tecido, no interior de células buliformes e dentro de células da

bainha do feixe vascular (Figura 12).

B PIAT

A PIAT

C PIAT

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Figura 12. Reações histoquímicas de B. ruziziensis, após reação com nitrato de prata, evidenciando cristais vermelhos de saponina dentro de célula buliforme (A) e dentro de célula da bainha (B) AX40 e A~X50.

Os cortes histológicos de B. humidicola apresentaram cristais vermelhos

de saponinas distribuídos difusamente no sobrenadante do tecido,

caracterizando extravasamento do material após rompimentos celulares (Figura

13).

Figura 13. Cortes histoquímicos de B. humidicola cv. Tupi, após reação com

nitrato de prata, evidenciando cristais vermelhos de saponinas espalhados difusamente sobre o corte tecidual AX40.

As cultivares de Panicum maximum apresentaram colorações

amareladas e esverdeadas após o teste de dicromato de potássio nas mesmas

células observadas para as Brachiaria spp., aparentemente corando os

cloroplastos existentes (Figura 14).

A PIAT

B PIAT

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Figura 14. Cortes histológicos de Panicum maximum submetidos à

histoquímica para evidenciação de saponinas. Cultivares colonião (A), Tanzânia (B), Mombaça (C) e Massai (D).

Após a reação com nitrato de prata, essas cultivares apresentaram a

presença de cristais de saponinas no sobrenadante e nas células da nervura

central (Figura. 15)

Figura 15. Fotomicrografia de corte histológico de Panicum maximum cv.

Massai submetido à histoquímica para evidenciação de saponinas, com exposição posterior ao nitrato de prata evidenciando-se imagem da nervura central contendo cristais sugestivos de saponinas (setas). A~80X.

B PIAT

A PIAT

D PIAT

C PIAT

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Apesar de o Panicum dichotomiflorum possuir, comprovadamente, a

saponina esteroidal dicotomina (MEAGHER et al., 1996; RIET-CORREA,

2009), existem relatos conflitantes sobre a concentração desses metabólitos

secundários nos Panicum maximum estudados no presente trabalho.

BURAKOVAS et al. (2006) observaram baixas concentrações de protodioscina,

em P. maximum cv. Tanzânia, Massai e Mombaça, avaliadas por meio de

CCD, CLAE e espectroscopia RMN. Por outro lado Nóbrega et al. (2004)

relataram não haver, no cultivar Tanzânia, detecção destes metabólitos por

meio de CCD. Portanto, esses achados conflitantes podem ocorrer,

possivelmente, devido à baixa concentração desta saponina nos Panicum

maximum estudados.

Na análise histoquímica, o teste usual de saponinas recomendado para

drogas vegetais, segundo a 5a edição da farmacopeia brasileira (BRASIL,

2010) é a reação feita com material fresco seccionado ou material cortado em

micrótomo e incluído em parafina ou macrogol, adicionando-se uma gota dos

reativos sobre uma lâmina com uma secção da amostra.

Este reativo para saponinas é uma gota de ácido sulfúrico. Após a

adição ocorre uma sequência de cor amarela, seguida de cor vermelha e,

finalmente, de cor violeta ou azul-esverdeada. Contudo, esse teste acaba

sendo inviável, como foi observado no trabalho com a Gomphrena arborescens

L.f. (Amaranthaceae), onde a reação dos tecidos submetidos ao ácido sulfúrico

concentrado, para a detecção de saponinas e/ou lactonas sesquiterpênicas nas

folhas foi considerada não conclusiva (FRANK-DE-CARVALHO; GRACIANO-

RIBEIRO, 2005). Além disso, o uso de ácido sulfúrico no presente trabalho

acarretou em destruição precoce das estruturas celulares, impedindo a

identificação dos locais de depósito das saponinas.

O uso da solução aquosa de hidróxido de bário octahidratado, em

contato com as saponinas (protodioscina), presente no órgão vegetal, libera íon

Ba+2, que forma complexo com os pares de elétrons livres das hidroxilas (OH-)

do glicosídeo. Com a retirada do excesso desse hidróxido, que não foi

complexado às saponinas, pelo cloreto de cálcio, ocorrerá à formação de

precipitado amarelo pálido, após a adição de solução aquosa de dicromato de

potássio, que reage precipitando o cromato de bário (VOGEL, 1981). Essa

coloração amarelada pode sofrer oxirredução do cromato, resultando na

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coloração verde (BACCAN, 2011). Por este motivo, as leituras dos cortes pós-

coloração devem ser realizadas imediatamente, para serem identificadas as

áreas que possuem cor amarela.

As Brachiaria spp. e o Panicum maximum fazem parte do grupo de

plantas C4, comuns nas regiões tropicais, que possuem uma arquitetura foliar

apresentando células parenquimais adaptadas (mesófilo), distribuídas ao redor

do feixe vascular, conhecidas como células da bainha (RAVEN, 2007). Estas

células da bainha são intimamente relacionadas com as células do parênquima

(mesófilo), que dividem a fotossíntese entre si. Assim, duas etapas do

metabolismo C4 com reações químicas dependentes de luz e subsequente

fixação de CO2 na forma de malato, ocorrem nas células do mesófilo (RAVEN,

2007). Este malato é transportado para as células da bainha, onde a enzima

RUBISCO, dentro do ciclo de Calvin-Benson, utiliza o CO2 para formar os

carboidratos que, finalmente, serão armazenados na forma de amido ou

transportados para a planta toda (TAIZ; ZEIGER, 2013).

Em relação à coloração amarelada dos cloroplastos, observada, pela

histoquímica, após a reação com o dicromato de potássio, pode-se sugerir que

as saponinas estariam ligadas a essas organelas, participando de parte do

metabolismo C4, possivelmente na captação dos açúcares formados. Essa

teoria se deve ao fato de as saponinas serem formadas por uma porção

sapogenina e uma porção glicona (SCHENKEL; GOSMANN; ATHAYDE, 2007),

ilustrado na Figura 16. Assim, a porção glicona representaria aquele

carboidrato produzido ao final do metabolismo C4, que seria atraído pela

sapogenina, formando a saponina.

Desta maneira, além do armazenamento da glicose na forma de amido,

a ligação dos carboidratos a uma sapogenina poderia se dar pela necessidade

de transporte tecidual, tornando a saponina um transportador desses nutrientes

às diferentes partes da planta para a produção de ATP.

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Figura 16. Esquema de degradação da protodioscina em outros metabólitos.

Dentro dos círculos são evidenciadas as moléculas de açúcares. (FONTE: BRUM et al., (2007).

Apesar da reação com nitrato de prata ter causado perda da estrutura

celular em alguns tecidos, a presença de cristais de saponina precipitados no

interior das células da bainha indica que as saponinas estariam contribuindo

com os cloroplastos na acepção dos carboidratos. A presença dentro de

estruturas excretoras como nas células buliformes e nas estruturas tubulares

dos tricomas evidenciaria um caráter excretório das saponinas, que poderiam

ser transudadas pelas folhas com funções diversas, sendo uma delas a

alelopática, conforme sugerido por Veronka et al. (2012), permeando o solo ao

redor da planta e impedindo o crescimento de outras plantas competidoras

suscetíveis ao efeito tóxico das mesmas.

4.4. Conclusões

O teste histoquímico utilizado no trabalho mostrou-se eficiente na

identificação e localização das saponinas (protodioscina) nas células foliares,

do mesófilo e da bainha do feixe dos cultivares das Brachiaria spp. estudadas.

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Apesar de alguns (testes) experimentos anteriores não se identificarem a

presença da protodioscina, o teste histoquímico identificou presença de

pequena concentração das saponinas nas células de Panicum maximum.

Os testes feitos com ácido sulfúrico não foram eficientes para esse

estudo, pois ele destrói precocemente as estruturas celulares impedindo a

identificação dos locais de depósito das saponinas

Há necessidade de se realizar mais estudos com o intuito de melhorar a

metodologia empregada, incluindo o uso de micrótomo para se efetuar o corte

tecidual e padronizar a espessura dos tecidos a serem corados.

4.5. Referências Bibliográficas

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