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Um estudo que avaliou a influência do sistema de cultivo convencional e orgânico em m. Glomerata, com ênfase na produção de cumarina e na genotoxicidade da planta em células sanguíneas humanas. O documento também discute os benefícios da adubação orgânica em sistemas de cultivo orgânico e a importância da produção de plantas medicinais.
Tipologia: Notas de aula
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PRODUÇÃO DE CUMARINA EM Mikania glomerata Spreng. (Asteraceae) E AVALIAÇÃO DE GENOTOXICIDADE
PRODUÇÃO DE CUMARINA EM Mikania glomerata Spreng. (Asteraceae) E AVALIAÇÃO DE GENOTOXICIDADE
Tese apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense para obtenção do Título de Doutor em Ciências Ambientais. Área de Concentração: Ecologia e gestão de Ambientes Alterados.
Orientadora: Profa. Dra. Patrícia de Aguiar Amaral. Coorientadora: Profa. Dra. Vanessa Moraes de Andrade.
Aos meus pais, Deloá e Edmundo, pelo amor, carinho, dedicação e educação, à minha esposa Deise pelo amor e por ter me ajudado a enfrentar as dificuldades com serenidade e otimismo e aos meus filhos, Eduarda, Victor e Luiza, pelo apoio, incentivo e compreensão.
"Não sou da altura que me veem, mas sim da altura que meus olhos podem ver". Fernando Pessoa
Mikania glomerata Spreng. – Asteraceae (guaco) é uma planta de reconhecida importância medicinal como produtora de cumarina, com indicação terapêutica validada pela ANVISA como expectorante e para o tratamento de doenças respiratórias. Possui ainda ação broncodilatadora, antimutagênica, antiulcerogênica, entre outras. Sendo a cumarina o metabólito secundário, o marcador químico relacionado à atividade farmacológica desta planta, estudos agronômicos de plantas medicinais, demonstram que o tipo de cultivo pode interferir no desenvolvimento da planta e, consequentemente, na síntese de compostos secundários. Portanto, o presente trabalho avaliou a influência do sistema de cultivo, convencional e orgânico, com vistas a determinar a influência destes na produção de cumarina (1,2-benzopirona) em folhas de M. glomerata, bem como avaliar a genotoxicidade desta planta em células sanguíneas humanas. A determinação e quantificação da cumarina foram feitas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) de acordo com os critérios descritos pela ANVISA. A avaliação genotóxica foi realizada através de Teste Cometa. Os resultados demonstraram que o sistema de cultivo orgânico apresentou o dobro da concentração de cumarina em relação ao sistema convencional, sendo 100% mais produtivo, mas não diferiu significativamente quanto à produção de matéria seca de folhas colhidas aos 100 dias de cultivo ( p < 0,01). Quanto à ação genotóxica, o grupo de células exposto por 6 horas ao extrato de M. glomerata cultivada de forma convencional mostrou aumento dos níveis de danos ao DNA quando comparado com 2 horas de exposição ao mesmo extrato ( p < 0,05). Além disso, observou-se que 24 horas de exposição foi capaz de reduzir dano ao DNA quando comparado com 6 horas de exposição ao mesmo extrato ( p < 0,05) demonstrando a ação reparadora dos danos. Não houve diferença significativa entre o grupo de células expostas ao extrato da planta cultivada através do sistema orgânico nos diferentes tempos de exposição, mas diferiram significativamente do grupo de células expostas ao extrato da planta cultivada através do sistema convencional quando comparados dentro do tempo de 6 horas de exposição.
Palavras-chave: Planta Medicinal. Sistema de Cultivo. CLAE. Cumarina. Genotoxicidade.
Figura 1. Etapas da biossíntese da cumarina. ............................................................................................................... 38 Figura 2. Localização do Laboratório de Plantas Medicinais – LAPLAM no Horto Florestal da UNESC e das áreas de produção de M. glomerata Spreng. (Asteraceae) no sistema convencional e orgânico ........................................... 45 Figura 3. Sistema de condução das plantas de M. glomerata em espaldeira no Horto Florestal da Unesc, nos sistemas convencional (A) e orgânico (B). ................................................................................................................................. 49 Tabela 1. Concentrações (mg) de extrato bruto convencional e orgânico usadas no Teste cometa em células sanguíneas humanas. .................................................................................................................................................... 58 Figura 4. Fluxograma da produção de folhas e análises dos extratos de M. glomerata ................................................ 59 Figura 5. Espectro de RMN de 1 H em CDCl 3 de cumarina extraída de M. glomerata sob os sistemas de cultivo convencional e orgânico. .............................................................................................................................................. 61 Figura 6. Ampliação do espectro de RMN de 1 H em CDCl 3 de 7.9 à 6.1 ppm da amostra de cumarina extraída de M. glomerata sob os sistemas de cultivo convencional e orgânico. .................................................................................. 62 Figura 7. Cumarina 1,2-benzopirona ............................................................................................................................ 62 Tabela 2. Dados de RMN de ¹H (CDCl3, 300 MHz) de cumarina orgânica e convencional e comparação com dados da literatura. .................................................................................................................................................................. 63 Figura 8. Expansão de 13C nos espectros de RMN (300 MHz) em CDCl3 de cumarina. ........................................... 64 Tabela 3. Dados de RMN de 13C (CDCl3, 300 MHz) de cumarina orgânica e convencional e comparação com dados da literatura. .................................................................................................................................................................. 64 Figura 9. Tempo de retenção (Tr) de 6,284 minutos de cumarina (1,2-benzopirona, Sigma). ..................................... 65 Tabela 4. Curva da concentração (μg/μL) da substância pura de cumarina (1,2-benzopirona: Sigma). ....................... 66 Figura 10. Reta de calibração do padrão de cumarina em diferentes concentrações. ................................................... 66 Figura 11. Perfil cromatográfico do extrato bruto de M. glomerata (EBMg/Conv.) obtido a partir do cultivo convencional (Amostra Conv18 - 3º triplicata representando o comportamento médio de 17 amostras). ................... 67 Figura 12. Perfil cromatográfico da amostra do cultivo orgânico (EBMg/Org.) Amostra ORG12 - 1º triplicata representando a o comportamento médio de 13 amostras). .......................................................................................... 68 Tabela 5. Parâmetros de referência para análise básica de fertilidade do solo, segundo a Rede Oficial de Laboratórios de Análise de solos para o solo usado no experimento. ................................................................................................ 70 Tabela 6. Parâmetros de referência para análise de micronutrientes, segundo a Rede Oficial de Laboratórios de Análise de solos para o solo usado no experimento. .................................................................................................... 70 Tabela 7. Valores de referência utilizados como limites máximos de contaminantes admitidos em compostos orgânicos. ..................................................................................................................................................................... 72 Figura 13. A produção de matéria seca de folhas de M. glomerata colhidas aos 100 dias não diferiram entre os tratamentos convencional e orgânico. .......................................................................................................................... 73 Figura 14. A produção de cumarina de folhas de M. glomerata colhidas aos 100 dias diferiram significativamente (p<0,001) entre os tratamento convencional e orgânico. .............................................................................................. 74
Tabela 8. Concentração média de cumarina em g/kg folha de M. glomerata observada nos tratamentos produção convencional e produção orgânica. .............................................................................................................................. 74 Tabela 9. Matéria Seca (MS) média em g de folhas de M. glomerata observada nos tratamentos produção convencional e produção orgânica. .............................................................................................................................. 74 Figura 15. Percentual (%) de danos ao DNA (Tail Intensity) em função da concentração de cumarina e tempo de exposição (h) do extrato bruto de M. glomerata Spren. ............................................................................................... 82 Figura 16. Percentual (%) de danos (Tail Intensity) ao DNA em função do peso de extrato bruto e tempo de exposição (h) do de M. glomerata Spreng .................................................................................................................... 82 Figura 17. Percentual (%) de viabilidade celular em função da concentração de cumarina e tempo de exposição (h) do extrato bruto de M. glomerata Spreng. .................................................................................................................... 83
5.1.1 Elucidação estrutural de 1,2-benzopirona por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) 5.1.4 Perfil cromatográfico do extrato bruto de M. glomerata submetida ao cultivo orgânico
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políticas econômicas como as sociais garantem melhoria da renda e das condições de vida das pessoas que dependem da atividade agrícola (NUNES-DESER, 2007). Entre as décadas de 1950 e 1960 a Revolução Verde foi implantada em diversos países do mundo e no Brasil em particular iniciou após 1964 e consolidou-se no início dos anos 70. Essa estratégia de modernização compreendeu o emprego de “novas tecnologias”, entre as quais o emprego de herbicidas, fertilizantes e variedades de plantas com maior resposta à aplicação de fertilizantes, em um primeiro momento nas grandes culturas como arroz, trigo, milho e soja, assim como de modernas máquinas e equipamentos agrícolas. Acompanhando esse processo, veio o estímulo às organizações institucionais centralizadas nos órgãos de pesquisa em cada estado e nelas a concentração de recursos como elemento indissociável desse movimento de difusão do padrão tecnológico produtivista (BONNY, 1994; ZAMBERLAM; FRONCHETI, 2002; FUCK; BONACELLI, 2007) bem como a instalação de instrumentos de políticas públicas, notadamente crédito subsidiado, dirigiram-se para a elevação da produtividade da terra e do trabalho (GONÇALVES, 1999). Na década de 1970, no auge do período da Revolução Verde, a Embrapa coordenou o Sistema Cooperativo de Pesquisa Agropecuária – SCPA, formando unidades autônomas e descentralizadas, com organizações estaduais de pesquisa agropecuária que trabalhavam associadas às universidades. Neste período foram criados os Programas Nacionais de Pesquisa – PNPs, com repasse dos recursos para os realizadores de projetos de pesquisa e disponibilização de pessoal técnico e administrativo qualificado, bens e equipamentos em comodato e apoio ao desenvolvimento de recursos humanos. Posteriormente, o SCPA foi transformado no Sistema Nacional de Pesquisa Agropecuária – SNPA, pela Lei Agrícola 8.171/1991 (CHIANCA, 2004; FUCK; BONACELLI, 2007). Ao longo desse processo de transformação tecnológica ocorreram nas regiões Sul e Sudeste, mas principalmente na Região Sul, um aumento das propriedades entre 100 a 1. hectares entre 1970 e 1975 e consequentemente reduziu-se, no mesmo período, o número e a participação no sistema produtivo das propriedades com menos de 100 hectares (DELGADO, 1979). As grandes corporações estabeleceram esses novos padrões tecnológicos e subordinaram os produtores agrícolas à sua lógica tecnicista, já os pequenos agricultores passaram a ter cada vez menos chances de competir e sobreviver diante da impossibilidade de adquirir os novos
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“pacotes” tecnológicos e de acompanhar um novo tempo que se implantava no sistema produtivo no Brasil (FREDERICO, 2009).
1.1.1 Agricultura convencional
A agricultura consiste em um tipo de atividade desenvolvida pelo homem, que o relaciona com a terra. Segundo Bonilla (1992) a “agricultura moderna” inicia após a II grande guerra mundial e caracteriza-se por ter como referência um modelo que busca o máximo de produção, e maior lucro. Diehl (1984) ressalta que a agricultura é a arte de obter do solo, o máximo de lucro, porém mantendo sempre a sua fertilidade. Após a década de 70 no Brasil a agricultura passou a depender da indústria química e mecânica fazendo com que a agricultura tradicional fosse substituída por uma agricultura dependente dos insumos químicos e de mecanização. O uso intensivo de insumos industriais, mecanização e redução do custo de manejo, permitiram o aumento na produção agrícola em países menos desenvolvidos (ZAMBERLAM; FRONCHETI, 2002). Com isso, o período de 1964 a 1979 caracterizou-se pelo aumento de consumo de fertilizantes minerais solúveis em 1.243%, de pesticidas em 421%, de máquinas agrícolas em 389%, enquanto, no mesmo período, o aumento de produtividade agrícola foi de apenas 4,9% considerando a média de 15 culturas mais importantes nesse período (PASCHOAL, 1983; ROEL, 2002). O último censo Agropecuário brasileiro mostrou que o uso de fertilizantes aumentou considerando o intervalo de 1992 a 2007 passando de 70 kg/ha para 160 Kg/ha e os agrotóxicos passou de 3 Kg/ha no ano 2000 para 3,5 Kg/ha em 2007 (IBGE, 2006). Este desenvolvimento tecnológico não trouxe mudanças somente aos produtores, mas também ao meio ambiente. “A revolução verde contribuiu para disseminar problemas ambientais, como erosão do solo, desertificação, poluição por agrotóxicos e perda de biodiversidade” (REDCLIF; GOODMAN, 1991 apud ALTIERI 2004, p. 19). Os autores relatam ainda que a perda da biodiversidade atingiu áreas de extrema sensibilidade para a manutenção das espécies. De acordo com Gliessman (2001) a agricultura moderna está em crise, pois embora bem sucedida com relação à produção de alimentos, as técnicas que surgiram com o avanço tecnológico para proporcionar o aumento da produtividade acabam causando um aumento na
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O que se requer, então, é uma nova abordagem da agricultura e do desenvolvimento agrícola, que construa sobre aspectos de conservação de recursos da agricultura tradicional local, enquanto ao mesmo tempo, se exploram conhecimento e métodos ecológicos (GLIESSMAN, 2001, p. 53-54).
Para haver uma nova abordagem o desenvolvimento precisa ser capaz de atender as necessidades humanas atuais, mas não comprometer as necessidades das gerações futuras, portanto, necessita-se de um desenvolvimento que não esgote os recursos naturais. Desta forma o desenvolvimento econômico e a conservação ambiental podem e devem ser desenvolvidos juntos (GLIESSMAN, 2001). A partir do final do século XX as técnicas de produção agrícola mais equilibradas começaram a surgir, mas cabe lembrar de que a agricultura convencional até a atualidade tem um papel importante para a população e que torna-se difícil excluir esse tipo de produção das áreas agrícolas no contexto atual (SANTOS; NASCIMENTO, 2009).
1.2 AGRICULTURA SUSTENTÁVEL
A questão ambiental no Brasil ganha proporções nos discursos e nos estudos a partir da década de 1960 após um período acentuado de crescimento urbano e estende-se até ao final desta década, associada a uma grave crise do petróleo que se prolonga até o início da década de 1970 levando a sociedade a uma reflexão sobre um futuro que parece incerto e questiona a participação do homem no planeta. Neste contexto, político, social e filosófico, a expressão “desenvolvimento sustentável” surge como um termo que demonstra os anseios coletivos tanto quanto a democracia e a liberdade tão questionados nesse período. O conceito de desenvolvimento sustentável começa a configurar-se a partir de estudos da Organização das Nações Unidas sobre as mudanças climáticas, respondendo para a humanidade diante da crise social e ambiental pela qual o mundo passava a partir da segunda metade do século XX (BARBOSA, 2008). A agricultura, pela forma como o homem a conduz, mostra-se uma atividade com um grande poder de destruição pela degradação em função do mau uso do solo, a poluição pelo uso de agroquímicos e a exploração e devastação dos recursos. Com essa realidade a sociedade vem se mobilizando para a procura de alternativas sustentáveis, com base na consciência ecológica e do desenvolvimento sustentável (BARBOSA, 2008).
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O conceito de desenvolvimento sustentável foi firmado na Agenda 21, documento desenvolvido na Conferência “Rio 92”, e incorporado em outras agendas mundiais de desenvolvimento e de direitos humanos, mas o conceito ainda está em construção segundo a maioria dos autores que escrevem sobre o tema, como por exemplo, Acselrad e Leroy (1999), Veiga, (2005) e Canepa, (2007). Desta forma o desenvolvimento sustentável caracteriza-se não como um estado fixo de harmonia, mas sim como um processo de mudanças globais, no qual se compatibiliza a exploração de recursos naturais, o gerenciamento de investimento tecnológico e as mudanças institucionais com o presente e o futuro (CANEPA, 2007). Veiga (2005) afirma que o conceito de desenvolvimento sustentável é uma utopia para o século XXI, mas defende a necessidade de se buscar um novo paradigma científico capaz de substituir os paradigmas do “globalismo”. Para Barbosa (2008) o desenvolvimento sustentável não deve ser apresentado como um slogan político e considera que as condições ambientais já estão bastante prejudicadas pelo padrão de desenvolvimento e consumo atual, deste modo, o desenvolvimento sustentável pode ser uma resposta aos anseios da sociedade. A sustentabilidade, segundo o autor, consiste em encontrar meios de produção, distribuição e consumo dos recursos existentes de forma mais coesiva, economicamente eficaz e ecologicamente viável, priorizando o desenvolvimento social e humano com capacidade de suporte ambiental, gerando cidades produtoras com atividades que podem ser acessadas por todos é uma forma de valorização do espaço incorporando os elementos naturais e sociais. Para facilitar a compreensão do conceito de sustentabilidade, Sachs (1993) a divide em cinco classificações: a sustentabilidade ambiental, a sustentabilidade econômica, a sustentabilidade ecológica, a sustentabilidade social e a sustentabilidade política. Essa divisão é contraposta pela visão de Shumacher citado no relatório da Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (CMMAD, 1991) que classifica somente em sustentabilidade ambiental, econômica e pessoal, mas essas duas visões diferem principalmente na definição do termo ambiental, pois Shumacher refere-se ao uso racional dos recursos, enquanto Sachs a capacidade dos ecossistemas diante da agressão humana. A Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (CMMAD, 1988 e
