In vitro inhibition of thrombin generation by sulfated polysaccharides from the marine alga Solieria filiformis (Kützing) Gabrielson (Solieriaceae, Rhodophyta) / Inibição in vitro de geração de trombina por polissacarídeos sulfatados da alga marinha Solieria filiformis (Kützing) Gabrielson (Solieriaceae; Rhodophyta)

Autores/as

  • Renato Martins Andrade Universidade Federal do Ceará
  • José Ariévilo Gurgel Rodrigues
  • Ianna Vivianne Fernandes de Araújo
  • Norma Maria Barros Benevides
  • Ana Maria Freire Tovar
  • Paulo Antônio de Souza Mourão

DOI:

https://doi.org/10.2312/Actafish.2017.5.2.1-10

Resumen

Abstract Solieria filiformis is a rich source in carrageenans-type sulfated polysaccharides (SPs) containing two fractions (F I and F II), of which F I presented in vivo antinociceptive and inflammatory actions. However, the effects of its SPs on thrombin generation (TG) assays have not been investigated. This study characterized the physicochemical properties of SPs isolated from Solieria filiformis cultured in the coast of Ceará, Brazil and analyzed in vitro inhibitory effects on a TG system using a chromogenic method by continuous detection. Crude extract obtained with papain and fractionated by anion-exchange chromatography on a DEAE-cellulose column contained two fractions (F I and F II). Electrophoresis in agarose gel revealed an difference in terms of charge density between extract and fractions obtained from the DEAE-cellulose chromatography, suggesting the presence of both kappa- and iota-carrageenans, confirming a previous study using the respective S. filiformis fractions. Anticoagulant assays using normal human plasma and unfractionated heparin (UHEP) (193 IU mg-1) by activated partial thromboplastin time test showed virtual effects in order of 1.34 (extract), 0.86 (F I) and 0.98 (F II)  IU mg-1 less potents than UHEP; additionally, extract and fractions had no actions on the prothrombin time. 60-fold diluted human plasma treated with extract and fractions inhibited dependently of concentration TG stimulated by cephalin (intrinsic pathway) and thromboplastin (extrinsic pathway), with charge density-related TG inhibition pattern of the algal SPs. UHEP totally abolished TG at 4.15-fold lower concentration. Therefore, SPs from S. filiformis prevent thrombosis, in vitro, by interfering with the TG system, as a promising plasma alternative to modulate blood coagulation.

Resumo Solieria filiformis é uma fonte rica em polissacarídeos sulfatados (PSs) tipo carragenanas contendo duas frações (F I e F II), das quais F I apresentou ações antinociceptiva e inflamatória in vivo. Entretanto, não têm sido investigados os efeitos de seus PSs sobre ensaios de geração de trombina (GT). Este estudo caracterizou as propriedades físico-químicas de PSs isolados de Solieria filiformis cultivada na costa do Ceará, Brasil e analisada efeitos inibitórios in vitro sobre um sistema de GT usando um método cromogênico por detecção contínua. O extrato bruto obtido com papaína e fracionado por cromatografia de troca-iônica em uma coluna de DEAE-celulose conteve duas frações (F I e F II). Eletrophorese em gel de agarose revelou diferença de densidade de cargas entre extrato e frações obtidas da cromatografia em DEAE-celulose, sugerindo a presença de ambas carragenanas-kappa e -iota, respectivamente, e confirmando, ainda, um estudo prévio usando as frações de S. filiformis. Ensaios anticoagulantes usando plasma humano e heparina não-fracionada (HEPNF) (193 UI mg-1) pelo teste do tempo de tromboplastina parcial ativada mostraram efeitos virtuais na ordem de 1,34 (extrato), 0,86 (F I) e 0,98 (F II)  UI mg-1 potentes menos que HEPNF. Ademais, extrato e frações não possuíram ações sobre o time de protrombina. Plasma humano diluído 60 vezes tratado com extrato e frações inibiu GT estimulada por cefalina (via intrínsica) e tromboplastina (via extrínsica), com grau de inibição relacionada à densidade de carga dos PSs da alga. HEPNF aboliu totalmente GT em concentração 4,15 vezes menor. Os PSs de S. filiformis previnem trombose in vitro por interferir com o sistema de GT, alternativa promissora no plasma para modular a coagulação sanguínea.

Biografía del autor/a

Renato Martins Andrade, 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

Citas

Ale, M.T., Barret, K., Addico, G.N.D., Rhein-Knudsen, N., Graft-Johnsn, A.A. & Meyer, A.S. (2016). DNA-based identification and chemical characteristics of Hypnea musciformis from coastal sites in Ghana. Diversity, 8(14): 1-14.

Araújo, I.W.F., Vanderlei, E.S.O., Rodrigues, J.A.G., Coura, C.O., Quinderé, A.L.G., Fontes, B.P., Queiroz, I.N.L., Jorge, R.J.B., Bezerra, M.M., Silva, A.A.R., Chaves, H.V., Monteiro, H.S.A., Paula, R.C.M. & Benevides, N.M.B. (2011). Effects of a sulfated polysaccharide isolated from the red seaweed Solieria filiformis on models of nociception and inflammation. Carbohydrate Polymers, 86(3): 1207-1215.

Araújo, I.W.F., Rodrigues, J.A.G., Vanderlei, E.S.O., Paula, G.A., Lima, T.B. & Benevides, N.M.B. (2012). Iota-carrageenans from Solieria filiformis (Rhodophyta) and their effects in the inflammation and coagulation. Acta Scientiarum Technology, 34(2): 127-135.

Cardozo, K.H.M., Guaratini, T., Barros, M.P., Falcão, V.R., Tonon, A.P., Lopes, N.P., Campos, S., Torres, M.A., Souza, A.O. & Pinto, E. (2007). Metabolites from algae with economical impact. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology &Pharmacology,146(102): 60-78.

Carneiro, J.G., Rodrigues, J.A.G., Teles, F.B., Cavalcante, A.B.D. & Benevides, N.M.B. (2014). Analysis of some chemical nutrients in four Brazilian tropical seaweeds. Acta Scientiarum. Biological Sciences, 32(2): 137-145.

Castoldi, E. & Rosing J. (2011). Thrombin generation tests. Throm. Res., 127(suppl.3): S21-S25.

Chang, C.W., Lur, H.S., Lu, M. K. & Cheng, J.J. (2013). Sulfated polysaccharides of Amillariella mellea and their anti-inflammatory activities via NF-κB suppression. Food Res. Inter., 54(1): 239-245.

Cheung, R.C.F., Ng, T.B., Wong, J.H., Chen, Y. & Chan, W.Y. (2016). Marine natural products with anti-inflammatory activity. Appl. Microbiol. Biotechnol., 100(4): 1645-1666.

Chiovitti, A., Bacic, A., Kraft, G.T., Craik, D.J. & Liao, M.L. (1999). Pyruvated carrageenans from Solieria robusta and its adelphoparasite Tikvahiella candida. Hydrobiol., 398/399(0): 401-409.

Costa-Lotufo, L.V., Pessoa, C.U., Moraes, M.E.A., Almeida, A.M.P., Moraes, M.O. & Lotufo, T.M.C. (2006). Marine organisms from Brazil as source of potential anticancer agents. Adv. Phytom., 2(1): 181-196.

Dantas-Santos, N., Gomes, D.L., Costa, L.S., Cordeiro, S.L., Costa, M.S.S.P., Trindade, E.S., Chavichiolo, C.R., Scortecci, K.C., Leite, E.L. & Rocha, H.A.O. (2012). Freschwater plants synthesize sulfated polysaccharides: Heterogalactans from water hycinth (Eicchornia crassipes). Inter. J. Mol. Sci., 13(1): 961-976.

Dietrich, C.P.; & Dietrich, S.M.C. (1976). Electrophoretic behaviour of acidic mucopolysaccharides in diamine buffers. Anal. Biochem., 70(2): 645-647.

Farndale, R.W., Buttle, D.J. & Barrett, A.J. (1986). Improved quantitation and discrimination of sulphated glycosaminoglycans by use of dimethylmethylene blue. Biochim. Biophys. Acta, 883(2): 173-177.

Glauser, B.F., Rezende, R.M., Melo, F.R., Pereira, M.S., Fransischetti, I.M. B., Monteiro, R.Q., Rezaie, A.R. & Mourão, P.A.S. (2009). Anticoagulant activity of a sulfated: Serpin-independent effect and specific interaction with factor Xa. Throm. Haemos., 102(6): 1183-1193.

Goulard, F., Diouris, M., Quere, G., Deslandes, E. & Floc, J.Y. (2001). Salinity effects on NDP-sugars, floridoside, starch, and carrageenan yield, and UDP-glucose-pyrophosphorylase and -epimerase activities of cultivated Solieria chordalis. J. Plant Physiol., 158:1387-1394.

Holanda, M.L., Melo, V.M M., Silva, L.M.C.M., Amorim, R.C.N., Pereira, M.G. & Benevides, N.M.B. (2005). Differential activity of a lectin from Solieria filiformis against human pathogenic bacteria. Braz. J. Med. Biol. Res., 38(12): 1769-1773.

Mourão, P.A.S., Boisson-Vidal, C., Tapon-Bretaudière, J., Drouet, B., Bros, A. & Fischer, A.M. (2001). Inactivation of thrombin by a fucosylated chondroitin sulfate from Echinoderm. Throm. Res., 102(2): 167-176.

Mourão, P.A.S. (2015). Perspective on the use of sulfated polysaccharides from marine organisms as a source of new antithrombotic drugs. Mar. Drugs, 1(5): 2770-2784.

Murano, E., Toffanin, R., Cecere, E., Rizzo, R. & Knutsen, S.H. (1997). Investigation of the carrageenans extracted from Solieria filiformis and Agardhiella subulata from Mar Piccolo, Taranto. Mar. Chem., 58(3-4): 319-325.

Nader, H.B., Pinhal, M.A.S., Baú, E.C., Castro, R.A.B., Medeiros, G.F., Chavante, S.F., Leite, E.L., Trindade, E.S., Shinjol, S.K., Rocha, H.A.O., Tersariol, I.L.S., Mendes, A. & Dietrich, C.P. (2001). Development of new heparin-like compounds and other antithrombotic drugs and their interactions with vascular endothelial cells. Braz. J. Med. Biol. Res., 34(6): 699-709.

Nishino, T., Fukuda, A., Nagumo, T., Fujihara, M. & Kaji, E. (1999). Inhibition of the generation of thrombin and factor Xa by a fucoidan from the brown seaweed Ecklonia kurome. Throm. Res., 96(1): 37-49.

Paula, G.A., Benevides, N.M.B., Cunha, A.P., Oliveira, A.V., Pinto, A.M.B., Morais, J.P.S., & Azeredo, H.M.C. (2015). Development and characterization of edible films from mixtures of κ-carrageenan, ι-carrageenan, and alginate. Food Hydrocoll., 47(1): 140-145.

Pellizzari, F. & Reis, R.P. (2011). Seaweed cultivation on the Southern and Southeastern Brazilian Coast. Braz. J. Pharmacog., 21(2): 305-312.

Pereira, R.C. & Costa-Lotufo, L.V. (2012). Bioprospecting for bioactives from seaweeds: potential, obstacles and alternatives. Braz. J. Pharmacog., 22(4): 894-905.

Pomin, V.H. & Mourão, P.A.S. (2008). Structure, biology, evolution, and medical importance of sulfated fucans and galactans. Glycobiology., 18(12): 1016-1027.

Pomin, V.H. (2012). Fucanomis and galactanomics: Current status in drug discovery, mechanisms of action and role of the well-defined structures. Biochim. Biophys. Acta, 1820(12): 1971-1979.

Prajapati, V.D., Maheriya, P.M., Jani, G.K. & Solanki, H.K. (2014). Carrageenan: A natural seaweed polysaccharide and its applications. Carbohydrate Polymers, 105(25): 97-112.

Quinderé, A.L.G., Santos, G.R.C., Oliveira, N.M. C.G., Glauser, B.F.; Fontes, B.P., Queiroz, I.N. L., Benevides, N.M.B., Pomin, V.H. & Mourão, P.A.S. (2014). Is the antithrombotic effect of sulfated galactans independent of serpins? J. Throm. Haemos., 12(1), 43-53.

Rau, J.C., Beaulieu, L.M., Huntington, J.A. & Church, F.C. (2007). Serpins in thrombosis, hemostasis and fibrinlysis. J. Throm. Haemos., 5(suppl.1): 102-115.

Rocha, H.A.O., Moraes, F.A., Trindade, E.S., Franco, C.R.C., Torquato, R.J.S., Veiga, S.S., Valente, A.P., Mourão, P.A.S., Leite, E.L., Nader, H.B. & Dietrich, C.P. (2005). Structural and hemostatic activities of a sulfated galactofucan from the brown alga Spatoglossum schroederi. An ideal antithrombotic agent? J. Biol. Chem., 280(5): 41278-41288.

Rodrigues, J.A.G., Torres, V.M., Alencar, D.B., Sampaio, A.H. & Farias, W.R.L. (2009). Extração e atividade anticoagulante dos polissacarídeos sulfatados da alga marinha vermelha Halymenia pseudofloresia. Rev. Ciên. Agron., 40(2): 224-231.

Rodrigues, J.A.G., Araújo, I.W.F., Paula, G.A., Lima, T.B., Bessa, E.F. & Benevides, N.M.B. (2011). Carragenana da epífita Hypnea musciformis obtida do cultivo experimental de Solieria filiformis em Flecheiras, Estado do Ceará, Brasil. Acta Scientiarum Technology, 33(2): 137-144.

Rodrigues, J.A.G., Vanderlei, E.S.O., Silva, L.M.C.M., Araújo, I.W.F., Queiroz, I.N.L., Paula, G.A., Abreu, T.M., Ribeiro, N.A., Bezerra, M.M., Chaves, H.V., Lima, V., Jorge, R.J.B., Monteiro, H.S.A., Leite, E.L. & Benevides, N.M.B. (2012a). Antinociceptive and anti-inflammatory activities of a sulfated polysaccharide isolated from the green seaweed Caulerpa cupressoides. Pharmacol. Rep., 64(2): 282-292.

Rodrigues, J.A.G., Vanderlei, E.S.O., Quinderé, A.L.G., Fontes, B.P., Queiroz, I.N.L., Benevides, N.N. B.(2012b). Glicosaminoglicanos isolados da pele de palombeta (Chloroscombrus chrysurus) e guaiúba (Ocyurus chrysurus): características e implicações biológicas. Acta Scientiarum. Biological Sciences., 32(2): 141-148.

Rodrigues, J.A.G., Moura-Neto, E., Teixeira, L.A.C., Paula, R.C.M., Mourão, P.A.S. & Benevides, N.M.B. (2013). Structural features and inactivation of coagulation proteases of a sulfated polysaccharidic fraction from Caulerpa cupressoides var. lycopodium (Caulerpaceae, Chlorophyta). Acta Scientiarum Technology, 35(4): 611-619.

Rodrigues, J.A.G., Queiroz, I.N.L., Quinderé, A.L.G., Benevides, N.M.B., Tovar, A.M.F. & Mourão, P.A.S. (2016). Mild-acid hydrolysis of a native polysulfated fraction from Acanthophora muscoides generates sulfated oligosaccharides displaying in vitro thrombin generation inhibition. Acta Scientiarum. Biological Sciences., 38(1): 7-15.

Rodrigues, J.A.G., Barcellos, P.G., Salles, T.C., Benevides, N.M.B., Tovar, A.M.F. & Mourão, P.A.S. (2017). In vitro inhibition of thrombin generation by sulfated polysaccharides from the tropical red seaweed Gracilaria birdiae Plastino & Oliveira. Acta Fish. Aquat. Res., 5(1): 22-32.

Smit, A. (2004). Medicinal and pharmaceutical uses of seaweed natural products: A review. J. Appl. Phycol., 16(4): 245-262.

Silva, F.R.F., Dore, C.M.P.G., Marques, C.T., Nascimento, M.S., Benevides, N.M.B., Rocha, H.A.O.; Chavante, S.F. & Leite, E.L. (2010). Anticoagulant activity, paw edema and pleurisy induced carrageenan: Action of major types of commercial carrageenans. Carbohydrate Polymers, 79(1): 29-33, 2010.

Stephanie, B., Eric, D., Sophie, F.M., Chistian, B. & Yu, G. (2010). Carrageenan from Solieria chordalis (Gigartinales): Structural analysis and immunological activities of the low molecular weight fractions. Carbohydrate Polymers, 81(2): 448-460.

Zhang, Z., Till, S., Jiang, C., Knappe, S., Reutterer, S., Scheiflinger, F., Szabo, C.M. & Dockai, M. (2014). Structure-activity relationship of the pro- and anticoagulant effects of Fucus vesiculosus fucoidan. Throm. and Haemos., 111(3): 429-437.

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Publicado

2018-05-01

Número

Vol. 5 Núm. 2 (2017): ACTA OF FISHERIES AND AQUATIC RESOURCES

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