Physical and chemical characterization, structural analysis and anticoagulation of a polysulfated fraction from the red seaweed Acanthophora muscoides (Linnaeus) Bory de Saint-Vicent / Caracterização fisico-química, análise estrutural e anticoagulação de uma fração polisulfatada da alga Acanthophora muscoides (Linnaeus) Bory de Saint-Vicent

  • José Ariévilo Gurgel Rodrigues Universidade Federal do Ceará
  • Ismael Nilo Lino de Queiroz
  • Ana Luíza Gomes Quinderé
  • Norma Maria Barros Benevides
  • Paulo Antônio de Souza Mourão

Resumo

Abstract Red seaweeds contain sulfated polysaccharides (SPs) that frequently exhibit anticoagulation, as potential alternatives to unfractionated heparin (UHEP) which induces extensive bleeding. This investigation evaluated the physical and chemical characteristics and the in vitro effects on coagulation of the SPs isolated from Acanthophora muscoides. A structural analysis of a rich fraction was also conducted by nuclear-magnetic-resonance (1H NMR) spectroscopy. Papain digestion performed in 100 mM sodium acetate buffer (pH 5) containing cysteine and EDTA (both 5 mM) yielded 16% crude SP, and the profile of DEAE-cellulose chromatography, using a NaCl stepwise, presented three SPs fractions (Am-1, Am-2 and Am-3 eluted with 0.5, 0.75 and 1 M of NaCl) containing differences among the relative proportions of sulfate (3.61-22.53%) and total sugars (18.04-47.39%). Agarose gel electrophoresis revealed different patterns on charge density among the fractions and compared to UHEP, whereas no electrophoretic mobility for glycosaminoglycans chondrotin-4 or 6-sulfate, UHEP and dextran sulfate was observed by polyacrylamide analysis which revealed fractions with distribution of their molecular masses of >100 kDa. For 1H NMR spectrum of the soluble Am-2 fraction, it was mainly found 4-linked-α-galactopyranosyl, 3-linked-β-galactopyranosyl and 3,6-anhydrogalactose units, 2-O-CH3 and CH3 group, similat to extract. Regarding the activated partial thromboplastin time assay, the fractions had no virtually anticoagulation (1.80, 3.00 and 1.46 IU mg-1 for Am-1, Am-2 and Am-3) when compared with UHEP (193 IU mg-1). Therefore, SPs from A. muscoides have less anticoagulant potency than UHEP, when evaluated by APTT coagulation model.

Resumo As algas marinhas vermelhas contém polissacarídeos sulfatados (PSs) que exibem anticoagulação frequentemente, como alternativas potenciais à heparina não-fracionada (HEPNF) a qual induz sangramento extensivo. Esta investigação avaliou as características físico-químicas e os efeitos in vitro sobre a coagulação dos PSs isolados de Acanthophora muscoides. Também foi conduzida uma análise estrutural de uma fração rica por espectroscopia de ressonância-magnética-nuclear (RMN 1H). Digestão com papaína desenvolvida em tampão acetato de sódio 100 mM (pH 5) contendo cisteína e EDTA (ambos 5 mM) rendeu 16% de PS bruto e o perfil cromatográfico em DEAE-celulose, usando um passo-a-passo de NaCl, apresentou três frações de PSs (Am-1; Am-2 e Am-3 eluídas com 0,5; 0,75 e 1 M de NaCl) contendo diferenças entre as relativas proporções de sulfato (3,61-22,53%) e açúcares totais (18,04-47,39%). A eletroforese em gel de agarose revelou diferenças na densidade de cargas entre as frações comparadas à HEPNF. Enquanto, na análise poliacrilamida, a qual revelou frações com distribuição de suas massas moleculares de >100 kDa, não observou-se mobilidade eletroforética para os glicosaminoglicanos condroitim-4 ou 6-sulfato, HEPNF e dextrana-sulfatada. Similar ao extrato, foram encontrados principalmente para o espectro de RMN 1H da fração solúvel Am-2, unidades de α-galactopiranose 4- ligada, β-galactopiranose 3-ligada e 3,6-anidrogalactose, além de 2-O-CH3 e de grupo CH3. Observou-se, ainda, que as frações praticamente não alteraram o tempo de tromboplastina parcial ativada (1,80; 3,00 e 1,46 UI mg-1 para Am-1, Am-2 e Am-3), comparadas à HEPNF (193 UI mg-1). Portanto, PSs de A. muscoides possuem potência anticoagulante inferior à HEPNF, quando avaliados pelo modelo de coagulação do TTPA.

Biografia do Autor

José Ariévilo Gurgel Rodrigues, Universidade Federal do Ceará
Graduado em Engenharia de Pesca pela Universidade Federal do Ceará (2004), Mestrado em Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca pela Universidade Federal do Ceará (2006), Doutorado em Biotecnologia pela Rede Nordeste de Biotecnologia - RENORBIO/UFC (2011) e Pós-doutorado em Química Biológica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro - CAPES/PNPD (2015). Tem experiência na área de Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca e de Biotecnologia em Recursos Naturais, com ênfase em Taxonomia de Algas Marinhas, Fisiologia Comparada (taxonomia de grupos, filogenia e biogeografia) e Bioprospecçâo de Produtos Naturais Bioativos de Organismos Aquáticos. Atua nas seguintes áreas: Ficologia, Química de macromoléculas (polissacarídeos sulfatados) e suas propriedades químicas e implicações terapêuticas sobre coagulação, trombose, dor, inflamação e de avaliação toxicológica (aguda, subcrônica e crônica). Foi professor horista (prestador de serviços) do Instituto de Desenvolvimento, Educação e Cultura do Ceará (IDECC-UVA) e do Instituto Dom José de Educação e Cultura (IDJ-UVA). E, é Editor Associado convidado dos periódicos científicos Acta Scientiarum.Technology e Acta Scientiarum. Biological Sciences

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Publicado
2018-05-01