Can the Cure for Chagas’ Disease be Found in Nature?

Nature is a skilled factory that produces a wide variety of secondary metabolites known as natural products. Those compounds synthesized by living organisms are usually related to their vital processes. Many drugs used nowadays, had its origins in medicinal plants and other organisms such as herbs, fungi and sponges. Hence, those sources constitute a viable alternative to conventional medicine in many developing countries. In other hand, protozoan diseases like Chagas, represent a health threat causing mortality to populations around the world. The classic treatment for Chagas’ disease is chemotherapic and includes benznidazole and nifurtimox, although, the search for new drugs still remains. Triatomines that may spread Chagas can also be controlled making use of the insecticide property of certain plants. After literature survey it was found, classes of natural products, plant extracts, essential oils, and other natural sources that have shown activity against T. cruzi. In this context, many substances were tested in vitro and in vivo assays to verify trypanocidal efficacy. Promising results were published regarding to compounds arising from plants and sponges that showed high toxicity on different forms of the parasite with low toxicity on mammalian cells, although few were clinically tested on Chagas’ disease

Alcaloides esteroidais de frutos de Solanum caavurana Vell : isolamento, proposta dos seus mecanismos de fragmentação por ESI-MS/MS e avaliação de seu uso popular para o tratamento da hanseníase

Orientadora : Profª Drª Beatriz Helena L. de N. Sales MaiaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 26/03/2013incluir referênciasResumo: O estudo químico realizado em frutos maduros e imaturos de Solanum caavurana Vell. resultou no isolamento de sete substâncias, todas pertencentes a classe dos alcaloides esteroidais e com esqueleto do tipo espirossolano. Os compostos SCFI - 1, SCFI - 2, SCFI - 3, SCFI - 4 e SCFI - 5 foram obtidos tanto de frutos maduros quanto de frutos imaturos, enquanto SCFM - 1 e SCFM - 2 só foram isolados a partir do fracionamento dos extratos oriundos de frutos maduros desta espécie. Seis compostos tiveram suas estruturas determinadas principalmente pela análise dos espectros de RMN de 13C aliado ao espectro de DEPT 135 e aos experimentos bidimensionais HMBC e HSQC quando necessário. O alcaloide esteroidal caavuranamida (SCFM - 1) é inédito na natureza e teve sua estereoquímica relativa determinada após o exame do espectro de NOESY 2D e experimentos de D. Neste trabalho também foi possível obter o composto inédito SCFM - 1 a partir da transformação química de SCFI - 3 (um 3-aminoespirossolano considerado raro no gênero Solanum) para realizar estudos de RMN e de fragmentação pela técnica de ESI-MS/MS. Estudos de fragmentação utilizando técnicas modernas de espectrometria de massas sequencial com ionização por eletrospray (ESI-MS/MS) foram realizados e mecanismos de fragmentação foram propostos para todos os alcaloides esteroidais isolados, propondo-se fragmentos característicos para identificar a classe dos espirossolanos. Até onde conhecemos, com exceção de SCFI - 1, não há relatos na literatura de estudos de fragmentação para nenhum dos espirossolanos isolados neste trabalho. Além disso, foi possível identificar a presença de SCFM - 1 no extrato hidrometanólico dos frutos imaturos de S.caavurana sem a necessidade de seu isolamento, apenas utilizando a técnica de ESI-MS/MS. Além disso, foi possível identificar a presença de SCFM - 1 no extrato hidrometanólico dos frutos imaturos de S.caavurana sem a necessidade de seu isolamento, apenas utilizando a técnica de ESI-MS/MS com infusão direta dos extratos na fonte de ionização. Este resultado ilustra a alta produtividade e simplicidade características da técnica. No entanto foram observadas algumas limitações, mais especificamente os dois isômeros SCFI - 2 e SCFI - 3 não puderam ser diferenciados nem localizados nos extratos utilizando esta técnica de screening rápido, uma vez que possuem as mesmas massas exatas e perfil de fragmentação semelhante. Desta maneira faz-se necessária a utilização de um processo prévio de separação cromatográfica tal como CLAE para auxiliar a identificação e caracterização das outras substâncias nos demais extratos. Outras duas espécies também foram coletadas: Solanum scuticum M Nee (S. tabacifolium Dunal.) e Solanum diploconos (Mart.) Bohs. (Cyphomandra diploconos) que tiveram seus extratos brutos (e algumas frações obtidas da extração para alcaloides), avaliados quanto as suas atividades antimicrobiana e antiproliferativa in vitro, juntamente com aqueles oriundos de S. caavurana, obtendo alguns resultados promissores, até mesmo superiores quando comparadas ao padrão positivo empregado. Além disso, os extratos e subfrações provenientes de troncos, folhas, frutos maduros e imaturos de S. caavurana foram avaliados para atividade antileprótica no sentido de verificar o relato de seu uso etnofarmacológico desta espécie para o tratamento da hanseníase. PALAVRAS CHAVE: Solanum caavurana, S. scuticum (S. tabacifolium), S. diploconos (Cyphomandra diploconos), alcaloides esteroidais, espectrometria de massas (ESI-MS e ESI-MS/MS), mecanismos de fragmentação.Abstract: The phytochemical study was performed on ripe and unripe fruits of Solanum caavurana Vell. It resulted on the isolation of seven steroidal alkaloids with spirosolane type skeleton. The compounds SCFI - 1, SCFI - 2, SCFI-3, SCFI - 4 e SCFI - 5 were obtained from ripe and unripe fruits while SCFM - 1 e SCFM - 2 were just found on the ripe ones. Among these, six compounds have their structures fully elucidated mainly on 13C NMR and DEPT 135 spectra analysis. HMBC and HSQC techniques were used just when was necessary. The steroidal alkaloid caavuranamide (SCFM - 1) that is new on the genera has your absolute stereochemistry assigned after analyzed the NOESY 2D spectra and D experiment. On this work it was also possible to obtain the caavuranamide (SCFM - 1) directly from the chemical reaction of the rare 3 -aminospirosolane SCFI - 3 to accomplish complete NMR assignments and ESI-MS/MS fragmentation patterns. Fragmentation studies using modern mass spectrometry techniques with eletrospray ionization as ESI-MS/MS were performed. With this approach it was possible to propose fragmentation pathways and mechanisms for all isolated steroidal alkaloids, identifying the main reactions involved and the characteristic fragments for the spirosolane type skeleton. To the best of our knowledge with the exception of SCFI - 1, there are no reports on the fragmentation studies of none isolated spirosolanes on this work. Thus, it was also possible to identify SCFM - 1 in the hydrometanolic extracts of unripe fruits of S. caavurana without the need of its isolation, just using the ESI-MS/MS approach. Besides, it was also possible to identify SCFM - 1 in hydromethanolic extract of S.caavurana unripe fruits without isolation, just using direct injection analysis of the extracts on ESI-MS/MS source. This result illustrates the high productivity and the simplicity of the technique. However some limitations were found, more specifically the two isomers SCFI - 2 and SCFI - 3 could not be differentiated nor localizated on other extracts using this fast screening technique, since they posses the same accurate mass and similar fragmentation pattern. This way previously chromatographic purification step as HPLC for instance is needed to aid the identification and characterization of other compounds on other extracts. Other two species were collected: Solanum scuticum M Nee (S. tabacifolium Dunal.) e Solanum diploconos (Mart.) Bohs. (Cyphomandra diploconos) which had their crude extracts (and some fractions obtained from acid-base treatment), evaluated for their antimicrobial and antiproliferative activities in vitro, together with those obtained from S. caavurana, getting some promising results even higher when compared to the positive control. In addition, extracts and sub fractions from S. caavurana trunks, leaves, ripe and unripe fruits, were evaluated for antileprotic activity in order to verify the reports of its ethnopharmacological use for the treatment of leprosy. KEY WORDS: Solanum caavurana, S. scuticum (S. tabacifolium), S. diploconos (Cyphomandra diploconos), steroidal alkaloids, mass spectrometry (ESI-MS e ESIMS/ MS), fragmentation patterns

Caavuranamide, a novel steroidal alkaloid from the ripe fruits of Solanum caavurana Vell. (Solanaceae)

Phytochemical investigation of the ripe fruits of Solanum caavurana Vell. (Solanaceae) afforded a novel steroidal alkaloid with spirosolane-type skeleton, named as caavuranamide, together with the alkaloids 4-tomatiden-3-one and 5α-tomatidan-3-one. Their structures were elucidated on the basis of spectroscopic methods. The antiproliferative and antimicrobial activities for the ethanolic extract, sub-fractions obtained from partition and acid-base treatment were also evaluated. Caavuranamide showed antibacterial activity similar to the chloramphenicol positive control against Rhodococcus equi.A investigação fitoquímica dos frutos maduros de Solanum caavurana Vell. (Solanaceae) forneceu um novo alcaloide esteroidal do tipo espirosolano, caavuranamida, juntamente com os alcaloides 4-tomatiden-3-ona e 5α-tomatidan-3-ona. Suas estruturas foram elucidadas através de métodos espectroscópicos. As atividades antiproliferativa e antimicrobiana para o extrato etanólico e subfrações provenientes de partição e de extração ácido-base foram investigadas. A caavuranamida apresentou atividade antibacteriana similar ao controle positivo cloranfenicol contra Rhodococcus equi