Novas Perspectivas para Fisetina Parte 1

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A fisetina é um flavonol que compartilha propriedades antioxidantes distintas com uma infinidade de outros polifenóis vegetais.flavonóidesAlém disso, apresentam uma atividade biológica específica de considerável interesse no que diz respeito à proteção de macromoléculas funcionais contra o estresse que resulta na sustentação da citoproteção das células normais. Além disso, apresenta potencial como agente anti-inflamatório, quimiopreventivo, quimioterápico e, recentemente, também quimioterápico. Tendo em vista suas aplicações prospectivas na área da saúde e a provável demanda por fisetina, métodos para sua preparação e sua adequação para uso farmacêutico são discutidos neste documento.

Palavras-chave:fisetina, flavon{0}}óis, síntese de flflavonóis, atividade biológica de flflavonóis, anticancerígeno, antienvelhecimento

INTRODUÇÃO

O primeiro registro de fisetina como um isolado de sumagre veneziano (Rhus Cotinus L.) data de 1833. As características químicas básicas do composto foram fornecidas várias décadas depois por Schmidt (1886), enquanto sua estrutura foi elucidada e finalmente confirmada por síntese por S. Kostanecki, que na década de 1890 iniciou uma investigação maciça de pigmentos amarelos de plantas e cunhou novos nomes de grupos para suas subcategorias, atualmente conhecidas como "flavonas", cromonas, "chalconas", etc. (Kostanecki et al., 1904). O flavonol fisetina (CAS No. [528-48-3]), convencionalmente descrito como:2-(3,4-diidroxifenil)-3,7-diidroxi{{ 11}}H-1-benzopirano-4-ona;3,3',4',7-tetrahidroxiflavona; ou 5-desoxi quercetina, e representada pela fórmula estrutural 1, já foi identificada como metabólito secundário de muitas plantas, ocorrendo em suas partes verdes, frutos, bem como em cascas e madeiras duras (Panche et al. , 2016; Hostetler et al., 2017; Verma, 2017; Wang et al., 2018). Foi Roux, que em uma série de estudos meticulosos conduzidos antes do advento das modernas ferramentas espectrais de análise estrutural, explicou a origem e a estereoquímica dos taninos oligoméricos que contêm estruturas flavon{24}}ólicas intimamente relacionadas com fustin, fisetidinol, fisetina, e estruturas semelhantes presentes em várias árvores africanas (Roux e Paulus, 1961, 1962; Roux et al., 1961; Drewes e Roux, 1965) (Figura 1).hesperidina usaEmbora os taninos condensados ​​utilizados pela indústria coureira tenham mantido parte de seu significado técnico, hoje mais atenção é dada à presença de fisetina em constituintes vegetais da dieta humana e seu papel como importantes fatores epigenéticos na modulação do estado da saúde humana. A fisetina está presente nos morangos. maçãs, caquis, uvas, cebolas, kiwi, couve, etc., embora em baixa concentração, até centenas de microgramas por 1 grama de biomassa fresca. A razão para este interesse decorre de observações relativamente recentes de que o composto 1 não é apenas particularmente eficiente como agente antioxidante, mas também exibe notável seletividade no que diz respeito à influência de múltiplos processos biológicos considerados cruciais para a homeostase biológica.

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Essas descobertas naturalmente levantam algumas questões sobre a disponibilidade geral de fisetina.hesperidina usaAté agora, a substância natural de alta pureza química – agulhas amarelas de alto ponto de fusão, solúvel em solventes orgânicos polares e praticamente insolúvel em água – está disponível para fins de pesquisa como isolado de plantas e como reagente bioquímico que já se tornou um importante sonda molecular na fisiologia humana. A questão da disponibilidade da fisetina surge naturalmente com o aumento do número de estudos farmacológicos.império perdido cistancheA garantia de uma qualidade uniforme da substância ativa investigada é necessária ao preparar um documento CTD (Documento Técnico Comum) necessário antes que a substância seja aprovada para ensaios clínicos. Esta questão é discutida mais detalhadamente.

Quase todos os fenilpropanóides naturais tendem a ocorrer em formas glicosiladas, mas os glicosídeos de 1 raramente são mencionados na literatura fitoquímica, ao contrário dos derivados de açúcar de seus análogos apresentados na Figura 1. Os compostos 2-8 estão intimamente relacionados à fisetina: durante a biogênese da planta chalcones e suas flavanonas isoméricas estão sujeitas a dois tipos diferentes de hidroxilação (aromática no anel B de 4 e alicíclica no anel Cof 6), ambas realizadas pelas enzimas do tipo CYP450. Finalmente, o flavanol-3-em-4(8) é oxidado, perdendo ambos os centros de quiralidade e proporcionando 1.fração de flavonóides purificada micronizada 1000 mg usaO desenvolvimento de uma dobra proteica para a chalcona sintase (CHS, EC2.3.1.74; e sua isomerase CHI, EC5.5.1.6) constituiu uma grande conquista evolutiva que permitiu que as plantas dominassem a síntese estereosseletiva de fenilpropanóides e atingissem muitas novas funções como no que diz respeito à sinalização, defesa e alelopatia (Austin e Noel, 2003; Dao et al., 2011; Ngaki et al., 2012; Yin et al., 2018). No entanto, no mundo abiótico da síntese química, a posição do equilíbrio isomérico entre as chalconas e suas contrapartes racêmicas de flavanonas pode ser controlada por uma mera alteração do valor do pH (Figura 2) (Pramod et al, 2012; Bhattacharyya e Hatua, 2014 ; Masesane, 2015). Assim, uma interação de um metaboloma vegetal dietético com a fisiologia humana pode exigir um cuidado especial na interpretação de fenômenos nutricionais, tradicionalmente baseados em compostos marcadores selecionados.

BASE QUÍMICA PARA A ATIVIDADE BIOLÓGICA SELETIVA DA FISETINA

Amplas evidências experimentais existiam para apoiar uma simples generalização de que praticamente todos os compostos fenólicos vegetais exibem propriedades antioxidantes pronunciadas (Halliwell, 2006; Galleano et al, 2010; Prior e Wu, 2013). A química muito complicada de fenólicos simples, compreendendo a reatividade de radicais livres, iono-radicais e estruturas iônicas orgânicas resultantes da transferência de prótons, se reflete em parte considerável em sua atividade biológica e farmacologia. ; Baruah, 201l; Adeboye et al., 2014). Estruturas polifenólicas estendidas pela inclusão de um anel de catecol são particularmente

suscetível à deslocalização de elétrons aromáticos específicos que podem envolver, como resultado do contato com os aceptores de hidrogênio, estruturas de quinona e dicetona vicinal, como exemplificado para 1 na Figura 3 (Awad et al., 2001). Aparentemente, tais intermediários são menos propensos à oligomerização de flavonóides, mas podem ser ativos como aceitadores de uma variedade de nucleófilos celulares.

SENESCÊNCIA CELULAR E FISETINA

Há quase seis décadas, descobriu-se o fenômeno da capacidade de proliferação finita dos fibroblastos humanos (Hayflick, 1965, 1974), iniciando um período de extensos estudos sobre os mecanismos de parada do crescimento celular, particularmente em relação às causas do processo de envelhecimento. De acordo com as recentes descobertas, a senescência celular que é essencialmente permanente parece desempenhar papéis distintos tanto: na fisiologia normal quanto em várias patologias. Fenótipos de células senescentes, que normalmente secretam proteínas inflamatórias (SASP) e visam a apoptose, podem sofrer certos modos de intervenção farmacologicamente induzida levando à reversão do destino celular (Kuilman et al, 2010, p.92). Essencialmente, a senescência e a cancerogênese (oncogênese) direcionam o destino celular em direções opostas, o que é de importância crucial quando se trata de entender os mecanismos da quimioterapia durante os quais a regressão do tumor pode resultar da resposta de senescência induzida (Campisi, 2013; van Deursen, 2014; Mendelsohn et al., 2015). Apesar do fato de que as células senescentes também podem sofrer promoção e progressão do câncer, a influência de agentes farmacológicos em ambos os processos reversos continuará sendo um importante campo de pesquisa por muito tempo. Atualmente, ambos: a ideia de estímulos provocados pela senescência sob uma variedade de condições estressantes e a capacidade de neutralizar e/ou reverter o fenótipo secretor associado à senescência estão fortemente interconectados. Isso se baseia nas teorias do envelhecimento que apontam para os efeitos deletérios das espécies reativas de oxigênio (EROs), sejam de origem mitocondrial ou geradas por um impacto ambiental (Gil del Valle,201l,p.102; Liochev,2013). Embora a noção de produtos naturais, particularmente aqueles ingeridos com a dieta, como protetores contra EROs, já esteja bem estabelecida no nível celular, parece muito geral para explicar em detalhes as atividades seletivas particulares de uma miríade de metabólitos secundários de plantas para quem as alegações de efeitos medicinais beneficiários já foram formulados.oteflavonóideAlém da atividade antibiótica (Manjolin et al., 2013; Borsari et al., 2016), a fisetina compartilha uma atividade antioxidante distinta com muitos outros compostos polifenólicos, o que foi confirmado

por vários modelos in vitro e in vivo (Khan et al., 2013; Lall et al., 2016; Jiang et al, 2018; Kashyap et al., 2018). Além disso, os efeitos antioxidantes de 1 e em particular a indução da síntese de glutationa são considerados importantes no que diz respeito à neuroproteção. Além disso, muita atenção tem sido dada à atividade anticancerígena de 1. Foram realizados estudos in vitro que oferecem uma visão panorâmica das seletividades dos órgãos-alvo, bem como uma visão geral dos alvos macromoleculares. Os últimos incluem: proteína quinase ativada por AMP (AMPK); ciclooxigenase (COX); receptor do fator de crescimento epidérmico (EGFR); quinase regulada por sinal extracelular (ERKI1/2); metaloproteinase de matriz (MMP); fator nuclear-kappa B (NF-kB); fator de transcrição do antígeno específico da próstata (PSA) fator de célula T (TCF); ligando indutor de apoptose relacionado com TNF (TRAIL); fator inibitório Wnt(WIF-1); Inibidor de apoptose ligado ao X (XIAP), entre outros (Lall et al., 2016;Hostetler et al,2017;Kashyap et al.,2018; Wang et al, 2018). A atividade anticancerígena da fisetina pode ser aumentada por algumas substâncias auxiliares. Por exemplo, a fisetina prejudica significativamente o crescimento de células de carcinoma na presença de ácido ascórbico, o que resulta em uma inibição de 61% do crescimento celular, em 72h; o tratamento apenas com ácido ascórbico não teve efeito sobre a proliferação celular (Kandaswami et al., 1993). Também foi demonstrado que flavonóis do tipo fisetina extraídos de Allium Vegetais, podem desempenhar um papel de tal auxiliar em combinação com bem definidos

drogas anticancerígenas e aumentam a atividade antiproliferativa de cis-di amina dicloroplatina(II), mostarda nitrogenada e bussulfano em sistemas de cultura de células tumorais humanas. A análise da composição química dos extratos de flavonóis de diferentes tipos de Allium Vegetais e seus efeitos na transformação neoplásica de células NIH/3T3 já foi apresentada (Leighton et al.,1992).

Outras atividades nessa linha incluem o aprimoramento da memória de longo prazo, efeitos antidepressivos, inibição de lesão isquêmica-reperfusão e melhora de déficits comportamentais após um acidente vascular cerebral (Khan et al., 2013; Maher, 2015; Currais et al., 2018 ; Kashyap et al., 2018).

Talvez a mais promissora das atividades biológicas documentadas da fisetina resida na possibilidade antecipada de direcionar mecanismos fundamentais de envelhecimento. Embora as células senescentes resistam à apoptose através da regulação positiva das vias antiapoptóticas das células senescentes (SCAP), foi demonstrado que alguma combinação de agentes farmacológicos (chamados de política ou quimioterápicos; por exemplo, Dasatinib com quercetina) pode superar essa resistência. Uma triagem de acompanhamento dos flavonóides revelou que 1 foi ainda mais eficaz que a quercetina e poderia cumprir a tarefa de reduzir os marcadores de senescência como agente único (Yousefzadeh et al., 2018). Experimentos modelo que começaram com S. cerevisiae e prosseguiram por D.melanogaster até animais vertebrados demonstram claramente que a fisetina é capaz de prolongar a vida útil de organismos investigados de ambos os sexos (Wood et al, 2004; Si et al, 2011; Wagner e outros, 2015). Como resultado dessas descobertas, a equipe de JL Kirkland na Clínica Mayo recentemente projetou e iniciou um ensaio clínico voltado para o "Alívio pela Fisetina da Fragilidade, Inflamação e Medidas Relacionadas em Adultos Idosos" (AFFIRM-LITE) com fisetina administrada por via oral em doses de até 20mg por quilograma de peso corporal do paciente¹. Em vista da baixa solubilidade (10,45 ug/mL), biodisponibilidade oral relativamente baixa (44%) e metabolismo rápido, tal desenvolvimento garante interesse nas fontes prospectivas de fisetina para formulações farmacêuticas adequadas. Estudos in vitro recentes deram uma visão mecanicista de como a fisetina inibe o alvo da via da rapamicina em vários modelos celulares e, portanto, influencia as vias celulares que são conhecidas por afetar o envelhecimento (Syed et al., 2013; Pallauf et al 2016). Verificou-se também que a fisetina em combinação com outras moléculas epigeneticamente activas que são capazes de atravessar as barreiras sangue-aquoso e sangue-retina exibem efeitos benéficos sinérgicos. Isto aplica-se a uma dose baixa de polifenóis do vinho tinto, bem como de vitamina D3 e alguns outros compostos de baixo peso molecular, melhorando sinergicamente a acuidade visual em doentes com degeneração muscular atrófica avançada relacionada com a idade, incluindo os mais velhos com estádios avançados da doença para quem restavam poucas opções (Ivanova et al.2017).

Cistanche pode anti-envelhecimento

Levando-se em conta a disponibilidade moderada no mercado internacional de fisetina natural, por um lado, e sua alta atividade biológica, por outro, a suplementação alimentar desse composto ainda é rara. No mercado, existem vários suplementos alimentares contendo fisetina que, segundo os produtores, têm "benefícios aparentes para a saúde do cérebro". São anunciados como senoterapêuticos (Yousefzadeh et al.,2018), anticancerígenos, antioxidantes dietéticos para promoção da saúde (Khan et al,2013), como neurotróficos, agentes anti-inflamatórios exigem uma avaliação crítica das sínteses já descritas, especialmente tendo em vista os requisitos atuais para BPF farmacêutico e garantia de qualidade.

A primeira síntese de 1, concluída em 1904 (Kostanecki et al, 1904), envolveu a preparação de chalcona parcialmente protegida que pode ser ciclizada em flavanona em condições ácidas. O próximo passo no avanço da oxidação intermediária do fenilpropanóide foi alcançado pelo nitrato de amila, que serviu como agente de oxidação. Hidrólise de oxima passo a passo e desproteção de grupos fenol alquilados por HI proporcionou fisetina idêntica à amostra autêntica isolada da fonte vegetal (Figura 4). Este método tem várias modificações recentes principalmente dedicadas às etapas de oxidação e desmetilação (Hasan et al, 2010; Borsari et al., 2016).

A próxima tentativa de preparar 1 foi feita por Robinson em 1926 (Allan e Robinson, 1926). O tratamento de o-metoxire acetofenona com anidrido verátrico na presença de veratrato de potássio em etanol em um tubo de vidro selado a 180 graus proporcionou cromo -4-um necessário que foi convertido em 1 por iodeto de hidrogênio (Figura 5).

Recentemente, métodos mais amigáveis ​​foram desenvolvidos para flavonóides em geral e flavonóis em particular. Deve-se ressaltar que atualmente, conforme ilustrado na Figura 6, existe uma ampla seleção de métodos sintéticos usados ​​para preparar chalconas que permanecem os principais intermediários para ciclização em cromanonas (Zhuang et al., 2017). Em particular, com o auxílio de catalisadores de metais de transição modernos, a formação de ligações carbono-carbono entre dois síntons aromáticos pode ocorrer de várias maneiras, como descoberto por Heck, Suzuki e Negishi (Johansson-Seechurn et al., 2012).

Chalconas hidroxiladas na posição orto para o grupo cetona são de especial interesse aqui, porque podem facilmente sofrer ciclização levando a precursores de flavonas e flavonas (Figura 7), muito mais raramente a auronas (não mostradas) (Krohn et al., 2009; Megens e Roelfes, 2012; Nising e Brase, 2012; Zhang et al., 2013; Masesane, 2015).

Considerando a fácil disponibilidade de chalconas (facilmente transformáveis ​​em flavonas, por exemplo, por ciclização promovida por iodo conduzida em DMSO), sua epoxidação seguida de uma abertura do anel oxirano intramolecular pode ser considerada o método de escolha para a preparação de flavonóis. De fato, tal caminho foi desenvolvido em um método sintético prático por esforços sucessivos de pesquisadores irlandeses e japoneses e seus seguidores. Atualmente conhecida como reação Algar-Flynn-Oyamada (AFO), utiliza a solução básica de peróxido de hidrogênio como reagente crucial (Oyamada,1935; Gunduz et al,2012; Bhattacharyya e Hatua,2014; Shen et al,2017). Seu esquema geral, indicando padrões de substituição típicos, é apresentado a seguir (Figura 8). Esta reação oferece a possibilidade de formação do produto aurona pela abertura do anel -oxirano, com apenas rendimentos moderados de flavonóis normalmente relatados. Deve-se mencionar que as flavonas que estão mais prontamente disponíveis do que os flavonóis por uma variedade de procedimentos preparativos podem ser facilmente halogenadas na posição 3 usando reagentes que geram átomos de halogênio carregados positivamente, como NCS (N-clorossuccinimidas), NBS (N-bromossuccinimidas) , ou iodo na presença de CAN (nitrito de cério-amónio). Aparentemente, isso aparentemente

avenida óbvia não foi explorada como um método prático para preparar flavonóis.

Em uma tentativa mais recente na preparação de flavanóis, a química organometálica foi aplicada à etapa de arilação catalisada por 2-bromocromanona Pd, conforme ilustrado abaixo (Figura 9). No caso da fisetina, duas etapas cruciais de síntese foram concluídas em 75% do rendimento total (Rao e Kumar, 2014). Em princípio, três equivalentes do substrato de bromocromona podem ser arilados por um equivalente de um reagente de fenil-bismuto apropriado em tal reação.

Parece que a ideia inicial de Kostanecki, onde as flavanonas foram escolhidas como os principais substratos para a transformação, ainda não foi totalmente explorada, embora já tenha sido demonstrado que precursores como as flavonas podem ser oxidados diretamente a flavonóis, por exemplo por 3 ,3-dimetil dioxirano (Maloney e Hecht, 2005). Neste contexto, uma semi-síntese deve ser mencionada como mais do que uma possibilidade teórica. O exemplo da transformação da hesperidina (abundante flavanona cítrica facilmente recuperável das cascas de laranja) em 3-flavonol metoxilado nas 5 etapas sintéticas indica claramente que alguns produtos naturais podem ser tratados como substratos adequados para o material flavonóide necessário (Garg et al, 2001; Lewin et al., 2010).

Embora a lista de reações acima pareça esgotar os meios sintéticos químicos para a disponibilidade prospectiva de fisetina API (Molga et al, 2019), as tendências industriais atuais indicam que as biotransformações devem ser consideradas um recurso final de entidades químicas para uso humano em suplementos alimentares e medicamentos . Para este fim, existe um conhecimento substancial sobre a biossíntese da fisetina: a chalcona isoliquiritigenina é ciclizada em flavanona liquiritigenina, hidroxilada em catequina grão, flavona resoka kaempferol e oxidada a 1. Todos os biocatalisadores para esta cadeia de transformações são conhecidos, além disso, eles foram testados com sucesso expressa em microrganismos para a preparação de quercetina e fisetina (Jendresen et al., 2015; Stahlhut et al., 2015; Jones et al., 2016; Pandey et al., 2016; Rodriguez et al., 2017).

CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS

Estima-se que a ingestão média diária de fisetina de várias fontes vegetais esteja no nível de 0,4mg (Kashyap et al., 2018). Em vista das recentes descobertas sobre suas atividades biológicas antioxidantes, anti-inflamatórias, antitumorais, neuroprotetoras e antienvelhecimento benéficas, uma crescente necessidade de uma substância de alta pureza adequada para o desenvolvimento farmacêutico pode ser prevista. A busca pelo status medicinal de 1 pode ser lenta e difícil, como mostra a história da retração dos flavonóides do status vitamínico. No entanto, a demanda atual por produtos naturais como a fisetina pode vir de mercados menos regulamentados, como é o caso de alimentos funcionais ou suplementos alimentares. Não existe um conceito legal uniforme para alimento funcional e sua definição atual: “alimentos naturais ou processados ​​que contenham compostos biologicamente ativos; que, em quantidades definidas, eficazes e não tóxicas, proporcionem benefício à saúde clinicamente comprovado e documentado utilizando biomarcadores específicos, para a prevenção, gestão ou tratamento de uma doença crônica ou seus sintomas" (Danik e Jaishree, 2015; Martirosyan, 2015) pode não parecer ideal. No entanto, serve ao propósito em termos de uso de alegações de saúde e certamente pode promover novas entradas no mercado, desde que a boa ciência seja usada para apoiar a presença de novos constituintes nos produtos alimentícios. A síntese química parece ser uma solução óbvia de primeiros socorros, com o desenho do processo baseado em intermediários de chalcona, ao longo da rota AFO. No entanto, esta química simples requer esforços de otimização consideráveis ​​visando a minimização ou mesmo a eliminação da entrada química do grupo protetor. Como alternativa, a disponibilidade de matérias-primas intermediárias adequadas (ou seja,{10}}desoxi) deve ser examinada com cuidado, pois flavon{11}}óis podem ser obtidos por transformação química de seus parentes estruturais, como flavanos{{12} } e flavonas, catequinas e chalconas. Em qualquer caso, deve-se tomar cuidado para aumentar a baixa solubilidade e biodisponibilidade de 1. Algumas soluções técnicas já foram propostas (DeCorte,2016; Chadha et al.,2019). A questão da baixa solubilidade da fisetina pode ser superada por meio de sua complexação com dímero de ciclosoforoase e ciclodextrinas, o que também melhora significativamente a citotoxicidade da fisetina contra células HeLa (Jeong et al, 2013; Zhang et al, 2015). Tais estudos podem servir para ampliar a capacidade de química medicinal de 1, bem como de seus análogos e derivados, seguindo inúmeros exemplos de metabólitos secundários explorados como drogas principais. Finalmente, é provável que o futuro da fabricação de fisetina como API (ou seu precursor) possa estar no domínio da biotecnologia (Wu et al., 2018; Huccetogullari et al., 2019; Market al., 2019). Em qualquer Nesse caso, deve-se ressaltar que a suplementação de um único agente (como 1) pode trazer efeitos farmacológicos globais diferentes de uma dieta vegetal rica na mesma substância, pois neste último caso um segmento inteiro 5-deoxiflavonóide de um metaboloma vegetal (que compreende muitos produtos químicos individuais relacionados) colide com a biologia do sistema humano, levando a uma rede consideravelmente mais complexa de interações mútuas.

Este artigo é extraído de Frontiers in Chemistry|www.frontiersin.org 1 de outubro de 2019|Volume 7|Artigo 697