Digitalis lanata, cultivado em uma estufa. Esta espécie de dedaleira produz digoxina, um produto químico usado com moderação para tratar a insuficiência cardíaca. Crédito:Zhen Wang
Plantas dedaleira, encontrado em muitos jardins, são conhecidas pelas chuvas de flores em forma de sino que produzem.
Mas as plantas pertencentes a este gênero, Digital, também abrigam um ativo menos visível:produtos químicos chamados glicosídeos cardíacos, que foram registrados para tratar a insuficiência cardíaca desde a década de 1780, diz o biólogo da Universidade de Buffalo, Zhen Wang.
A pesquisa de Wang investiga como as dedaleiras criam esses compostos medicinais, com o objetivo de melhorar o processo. Cultivar dedaleiras é demorado e trabalhoso, e Wang espera mudar isso.
Especificamente, seu laboratório está investigando os processos químicos que as plantas usam para criar glicosídeos cardíacos:quais etapas são tomadas, quais genes estão ativados, e quais enzimas são implantadas.
“A razão pela qual as plantas fazem tantos produtos naturais com propriedades medicinais é porque também lutam contra doenças, "diz Wang, Ph.D., professor assistente de ciências biológicas na UB College of Arts and Sciences. "As plantas não são como os animais. Elas não podem fugir quando o estresse chega, então eles lidam com isso tornando-se os químicos mais extraordinários do planeta. "
E ainda, "Como as plantas sintetizam muitos produtos naturais é amplamente desconhecido, "Diz Wang." Quero entender como podemos aproveitar o poder da natureza para tornar o processo de produção de compostos medicinais mais eficiente e sustentável. As dedaleiras fazem esses compostos poderosos, mas leva dois anos para fazer isso, e eles não os fazem em uma quantidade muito grande. Como podemos melhorar esse processo? "
Digitalis purpurea, cultivado pelo pesquisador de ciências biológicas da UB, Zhen Wang. Esta espécie de dedaleira é frequentemente cultivada como planta ornamental em jardins, enquanto seu parente, Digitalis lanata, é freqüentemente cultivado para a produção de medicamentos. Crédito:Zhen Wang
Dois novos estudos iluminam compostos químicos em dedaleiras
A equipe de Wang publicou recentemente um par de artigos detalhando as características dos glicosídeos cardíacos em duas espécies de dedaleira:Digitalis purpurea, uma flor roxa vistosa encontrada em muitos jardins; e Digitalis lanata, que é cultivado para fins medicinais.
"Este tipo de estudo é importante porque primeiro temos que saber a estrutura precisa dos compostos naturais antes de explorar seus efeitos medicinais, "Wang diz.
O primeiro artigo, publicado online em janeiro no Journal of Chromatography A, descreve métodos para avaliar a massa e estrutura exatas dos glicosídeos cardíacos, e compara compostos encontrados em Digitalis purpurea e Digitalis lanata. O segundo estudo, publicado online em março na revista Data in Brief, expande no primeiro, fornecendo dados adicionais sobre as características dos glicosídeos cardíacos em ambas as espécies.
"Quando olhamos para os glicosídeos cardíacos em cada um deles, encontramos diferenças drásticas, "Wang diz." Na cepa industrial que é cultivada para a medicina, você vê quantidades muito maiores de glicosídeos cardíacos, com muito mais diversidade. Acho que isso apenas destaca a adaptação das plantas e como elas são versáteis como químicos. "
Ambos os estudos incluíram contribuições de pesquisadores do Departamento de Química da UB.
Mudas de digitalis lanata, cultivado em uma estufa. Esta espécie de dedaleira produz digoxina, um produto químico usado com moderação para tratar a insuficiência cardíaca. Crédito:Zhen Wang
Melhorando as habilidades naturais da dedaleira
O Digitalis lanata é cultivado para fins medicinais porque produz um glicosídeo cardíaco chamado digoxina. Este composto é tóxico em grandes quantidades, mas é prescrito com moderação, em pequenas doses, para tratar a insuficiência cardíaca e certas anormalidades do ritmo cardíaco.
Os métodos atuais para a produção de digoxina são complicados:como cada planta dedaleira produz apenas uma pequena quantidade do produto químico, os agricultores devem cultivar a safra em grandes quantidades, Wang diz. Isso consome muitas terras agrícolas. O tempo de espera também é longo.
"Demora dois anos, desde o momento em que você planta a semente até o momento em que as folhas estão prontas para a colheita, e então você tem que secar no silo, "Wang diz." Então, a planta é esmagada em pó, e o composto é extraído e purificado usando processos químicos. "
Se a equipe de Wang pode descobrir, passo a passo, como dedaleiras produzem glicosídeos cardíacos, os cientistas poderiam aproveitar essas informações para explorar uma variedade de melhorias.
Os biólogos podem criar micróbios de crescimento rápido, como leveduras ou cepas inofensivas de bactérias, para produzir glicosídeos cardíacos mais rapidamente. Os cientistas de plantas poderiam manipular geneticamente dedaleiras para fazer maiores quantidades de digoxina, o que aumentaria a eficiência das fazendas e liberaria terras para outras safras úteis.
Os químicos medicinais também podem trabalhar para desenvolver novos medicamentos semelhantes à digoxina, mas mais seguros.
"Podemos aprender com a natureza, "Wang diz." Podemos estudar todos os compostos disponíveis que são encontrados nas plantas e, em seguida, criar nosso próprio projeto de compostos que são mais seguros e eficazes. É por isso que acho importante não se concentrar apenas na droga digoxina atual, mas para expandir nosso foco para todos os compostos da mesma classe, os glicosídeos cardíacos. "