Obtenção e caracterização de frações purificadas de saponinas de chenopodium quinoa e avaliação da formação de complexos do tipo ISCOM : atividades biológicas das frações e dos complexos formados

Abstract

As sementes de Chenopodium quinoa (quinoa) são conhecidas pelo seu elevado teor de proteína bem como de saponinas. Quimicamente as saponinas de quinoa são triterpenos sendo ácido fitolacagênico, hederagenina, ácido oleanólico e ácido serjânico, as agliconas mais comumente encontradas. Para as saponinas de quinoa existem relatos contraditórios de atividade imunoadjuvante. Complexos imunoestimulantes têm sido bastante estudados nos últimos anos por atuarem como carreadores de antígenos. Esses complexos são constituídos, de saponinas, colesterol, fosfolipídios e um antígeno (ISCOM); na ausência de um antígeno são denominados de matrizes ISCOM. Para as saponinas de quinoa a possibilidade de formação de matrizes ISCOM não está completamente elucidada. Esse trabalho teve como objetivo a caracterização química das principais saponinas presentes nas sementes de C. quinoa bem como a avaliação das atividades antifúngica e imunoadjuvante. Agregados micelares formados por auto-associação das saponinas, bem como os complexos formados quando da formulação com colesterol e fosfatidilcolina também foram avaliados. O método de purificação das saponinas de quinoa utilizando resina poliaromática permitiu a obtenção de duas frações saponosídicas principais denominadas FQ70 e FQ90. Nessas frações foram caracterizadas dez saponinas triterpênicas bidesmosídicas pela técnica de UPLC/Q-TOF-MS. Um método por CLAE foi desenvolvido e validado para a determinação do conteúdo de saponinas nas frações de quinoa. A atividade antifúngica das frações de quinoa foi avaliada pelo método da microdiluição em placa para a determinação da concentração inibitória mínima (CIM). As frações foram inativas frente a todas as leveduras avaliadas. No entanto, todos os fungos dermatófitos testados foram suscetíveis às frações de quinoa. Os agregados formados por auto-associação das saponinas em solução aquosa bem como as nanoestruturas formadas após a complexação das saponinas de quinoa com colesterol (CHOL) e fosfatidilcolina (PC) foram estudados em diferentes proporções. As técnicas de espalhamento de luz dinâmico (DLS) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) demonstraram estruturas esféricas e micelas filiformes. Em condições experimentais similares àquelas relatadas para a formação de matrizes ISCOM de saponinas de Quillaja saponaria, foram observadas estruturas tubulares e micelas anelares. A composição de saponinas das frações de quinoa parece determinar o tipo de nanoestrutura observada por MET. A toxicidade das frações de quinoa foi avaliada pela determinação da atividade hemolítica, toxicidade frente à Artemia salina e toxicidade aguda em camundongos. FQ70 foi praticamente atóxica frente à A. salina, no entanto, FQ90 apresentou toxicidade. Ambas as frações de quinoa foram menos hemolíticas quando comparadas com Quil A (extrato purificado Q. saponaria). Para avaliar a atividade imunoadjuvante camundongos foram imunizados somente com ovoalbumina (OVA) ou com OVA e os adjuvantes Quil A (adjuvante controle), FQ70 ou FQ90. Hipersensibilidade do tipo tardia (DTH) foi avaliada 28 dias após o priming. A proliferação de esplenócitos com os mitógenos Concanavalina A (Con A)-, lipopolissacarídeo e OVA, foi avaliada 28 dias pós priming. Ambas as frações de quinoa promoveram um estímulo da resposta imune humoral e celular, porém de forma diferenciada.

Chenopodium quinoa (quinoa) seeds are a rich protein source and well-known for their high saponin content. Chemically, quinoa saponins are triterpene glycosides being phytolaccagenic, hederagenin, oleanolic and serjanic acids the most common aglycones found in seeds. Its immunoadjuvant properties have been examined and the results obtained were conflicting. Mixed micelles composed of saponin, cholesterol and phospholipids, either containing antigen (ISCOM) or not (ISCOM matrix), have been under intensive development in recent years due to their ability to act as antigen presenting-carriers with remarkable immunostimulating properties. The formation of ISCOM or other clearly defined micellar structures with quinoa saponins remained uncorroborated. The objectives of this study were the chemical structure characterization of main saponins present in C. quinoa seeds and the evaluation of antifungal and immunoadjuvant properties related to them. Also, micellar aggregates formed by self-association in aqueous solutions by quinoa saponins as well as nanostructures formed after their complexation with cholesterol (CHOL) and phosphatidylcholine (PC) were evaluated. The separation method of quinoa saponins using a polyaromatic resin allowed the preparation of two purified and enriched fractions, FQ70 and FQ90. Ten triterpenic saponins were chemically characterized by UPLC/Q-TOF-MS in quinoa saponin fractions. A LC-method was developed and validated aiming the saponin content assay in quinoa saponin fractions. The antifungal activity of quinoa fractions was evaluated by broth microdilution method for the determination of the minimal inhibitory concentration (MIC). Both fractions were inactive against all yeasts tested. However all dermatophyte fungi were susceptible to quinoa saponin fractions. The aggregates formed by self-association in aqueous solutions by two quinoa saponin fractions, as well as several distinctive nanostructures formed after their complexation with cholesterol and phosphatidylcholine at different ratios were studied. Dynamic Light Scattering (DLS) and Transmission Electron Microscopy (TEM) showed novel nanosized spherical vesicles formed by self-association and worm-like micelles in quinoa saponin fractions. When experimental conditions, similar to those reported for the preparation of Quillaja saponaria ISCOM matrices, tubular and ring-like micelles arose from quinoa saponin fractions. The saponin composition of quinoa fractions seems determines the nanosized structures viewed by TEM. The toxicity of quinoa fractions were assayed by haemolytic, toxicity to brine shrimps, and acute toxicity in mice tests. FQ70 was almost atoxic however, for FQ90 presented toxicity against shrimps. The quinoa saponin fractions were less haemolytic than Quil A (purified extract from Q. saponaria). To evaluate immunoadjuvant activity, mice were immunized subcutaneously with ovoalbumin (OVA) alone or adjuvanted with Quil A (adjuvant control), FQ70 or FQ90. Delayed-Type Hypersensitivity (DTH) were assayed 28 days post-priming and Concanavalin A (Con A)-, Lipopolysaccharide-, and OVA-stimulated splenocyte proliferation were also measured 28 days post-priming. The results suggested that the two quinoa saponin fractions enhanced significantly the production of humoral and cellular immune responses to OVA in mice.