Investigação do potencial de artepelin c e bacarina da própolis verde e artepelin c acetilado na indução da neuritogênese
| Ano de defesa: | 2025 |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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Resumo: | A própolis verde brasileira é uma substância natural resinosa produzida pelas abelhas a partir de brotos jovens ricos em tricomas glandulares de Baccharis dracunculifolia DC, rica em compostos fenólicos com reconhecido potencial farmacológico. Dentre os constituintes bioativos da própolis verde destacam-se o artepelin C, seu derivado semisintético artepelin C acetilado e a bacarina, cujas atividades biológicas têm sido progressivamente investigadas, incluindo ações antioxidantes, anti-inflamatórias e neuroprotetoras. A crescente prevalência de doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson, tem motivado a busca por terapias que atuem além da prevenção da morte celular, promovendo regeneração neuronal e restauração da função sináptica. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo investigar o potencial neurotrófico e neuroprotetor dos compostos artepelin C, bacarina e artepelin C acetilado, com ênfase na diferenciação neuronal, sinalização neurotrófica e mecanismos moleculares de proteção celular, utilizando o modelo celular de células PC12. De forma complementar, ferramentas de modelagem computacional foram utilizadas para caracterização estrutural dos compostos e predição de suas propriedades farmacocinéticas, incluindo permeabilidade pela barreira hematoencefálica. O artepelin C e a bacarina foram isolados a partir da própolis verde utilizando-se uma sequência de técnicas cromatográficas, sendo elas cromatografia líquida à pressão reduzida do extrato hidroetanólico, seguido de coluna clássica de sílica e cromatografia líquida de alta eficiência semipreparativa. O artepelin C acetilado foi obtido por reação acetilação do artepelin C, e a estrutura química dos três compostos confirmados por meio de análise de ressonância magnética nuclear 1H. Os ensaios demonstraram que, nas concentrações testadas, artepelin C e bacarina não apresentaram citotoxicidade significativa, mantendo a viabilidade celular. Ambos os compostos foram capazes de induzir diferenciação neuronal em células PC12, aumentando a porcentagem de células neuritogênicas. Esse efeito foi mediado, ao menos em parte, pela ativação do receptor trkA e das vias de sinalização PI3K/Akt e MAPK/ERK, uma vez que inibidores específicos dessas vias reduziram significativamente a formação de neuritos induzida pelos tratamentos. Adicionalmente, observou-se aumento da expressão das proteínas sinapsina I e GAP-43, indicando estímulo à plasticidade sináptica e ao crescimento axonal. No que se refere ao metabolismo energético, os compostos moduladores demonstraram efeito positivo na captação de glicose e na produção de ATP, especialmente o artepelin C. Também foi observada modulação na captação de cálcio intracelular e manutenção do potencial de membrana, sugerindo ação sobre a excitabilidade neuronal e integridade celular. Os testes antioxidantes revelaram que tanto o artepelin C quanto a bacarina foram eficazes na redução dos níveis intracelulares de espécies reativas de oxigênio (EROs) e de peroxidação lipídica (MDA), além de apresentarem atividade de sequestro de radicais hidroxila, corroborando o potencial antioxidante dessas substâncias. Em relação aos mecanismos apoptóticos, os compostos reduziram a atividade de caspase-3/7 e calpaína, indicando efeitos citoprotetores adicionais. As análises computacionais corroboraram os resultados experimentais, revelando que todos os compostos apresentam propriedades farmacocinéticas compatíveis com biodisponibilidade oral e boa permeabilidade hematoencefálica, especialmente após a modificação estrutural do artepelin C por acetilação. Essa modificação química aumentou a lipofilicidade da molécula e melhorou seu perfil de absorção cerebral. Em conjunto, os resultados deste estudo demonstram que o artepelin C e a bacarina apresentam um conjunto de propriedades que os qualificam como candidatos a agentes neuroprotetores com potencial aplicação em doenças neurodegenerativas. Tais compostos foram capazes de induzir diferenciação neuronal, modular vias neurotróficas e promover ações antioxidantes e antiapoptóticas em modelo in vitro, sendo os efeitos potencializados por propriedades estruturais compatíveis com penetração no sistema nervoso central. Esses achados oferecem suporte para o desenvolvimento de novos fitoterápicos ou fármacos baseados em produtos naturais derivados da própolis verde, especialmente na prevenção e controle de doenças do sistema nervoso. |
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Investigação do potencial de artepelin c e bacarina da própolis verde e artepelin c acetilado na indução da neuritogêneseInvestigation of the potential of artepillin C and baccharin from green propolis and acetylated artepillin C in inducing neuritogenesisArtepelin CArtepillin CBacarinaBaccharinCells PC12Células PC12NeuritogêneseNeuritogenesisNeuroproteçãoNeuroprotectionA própolis verde brasileira é uma substância natural resinosa produzida pelas abelhas a partir de brotos jovens ricos em tricomas glandulares de Baccharis dracunculifolia DC, rica em compostos fenólicos com reconhecido potencial farmacológico. Dentre os constituintes bioativos da própolis verde destacam-se o artepelin C, seu derivado semisintético artepelin C acetilado e a bacarina, cujas atividades biológicas têm sido progressivamente investigadas, incluindo ações antioxidantes, anti-inflamatórias e neuroprotetoras. A crescente prevalência de doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson, tem motivado a busca por terapias que atuem além da prevenção da morte celular, promovendo regeneração neuronal e restauração da função sináptica. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo investigar o potencial neurotrófico e neuroprotetor dos compostos artepelin C, bacarina e artepelin C acetilado, com ênfase na diferenciação neuronal, sinalização neurotrófica e mecanismos moleculares de proteção celular, utilizando o modelo celular de células PC12. De forma complementar, ferramentas de modelagem computacional foram utilizadas para caracterização estrutural dos compostos e predição de suas propriedades farmacocinéticas, incluindo permeabilidade pela barreira hematoencefálica. O artepelin C e a bacarina foram isolados a partir da própolis verde utilizando-se uma sequência de técnicas cromatográficas, sendo elas cromatografia líquida à pressão reduzida do extrato hidroetanólico, seguido de coluna clássica de sílica e cromatografia líquida de alta eficiência semipreparativa. O artepelin C acetilado foi obtido por reação acetilação do artepelin C, e a estrutura química dos três compostos confirmados por meio de análise de ressonância magnética nuclear 1H. Os ensaios demonstraram que, nas concentrações testadas, artepelin C e bacarina não apresentaram citotoxicidade significativa, mantendo a viabilidade celular. Ambos os compostos foram capazes de induzir diferenciação neuronal em células PC12, aumentando a porcentagem de células neuritogênicas. Esse efeito foi mediado, ao menos em parte, pela ativação do receptor trkA e das vias de sinalização PI3K/Akt e MAPK/ERK, uma vez que inibidores específicos dessas vias reduziram significativamente a formação de neuritos induzida pelos tratamentos. Adicionalmente, observou-se aumento da expressão das proteínas sinapsina I e GAP-43, indicando estímulo à plasticidade sináptica e ao crescimento axonal. No que se refere ao metabolismo energético, os compostos moduladores demonstraram efeito positivo na captação de glicose e na produção de ATP, especialmente o artepelin C. Também foi observada modulação na captação de cálcio intracelular e manutenção do potencial de membrana, sugerindo ação sobre a excitabilidade neuronal e integridade celular. Os testes antioxidantes revelaram que tanto o artepelin C quanto a bacarina foram eficazes na redução dos níveis intracelulares de espécies reativas de oxigênio (EROs) e de peroxidação lipídica (MDA), além de apresentarem atividade de sequestro de radicais hidroxila, corroborando o potencial antioxidante dessas substâncias. Em relação aos mecanismos apoptóticos, os compostos reduziram a atividade de caspase-3/7 e calpaína, indicando efeitos citoprotetores adicionais. As análises computacionais corroboraram os resultados experimentais, revelando que todos os compostos apresentam propriedades farmacocinéticas compatíveis com biodisponibilidade oral e boa permeabilidade hematoencefálica, especialmente após a modificação estrutural do artepelin C por acetilação. Essa modificação química aumentou a lipofilicidade da molécula e melhorou seu perfil de absorção cerebral. Em conjunto, os resultados deste estudo demonstram que o artepelin C e a bacarina apresentam um conjunto de propriedades que os qualificam como candidatos a agentes neuroprotetores com potencial aplicação em doenças neurodegenerativas. Tais compostos foram capazes de induzir diferenciação neuronal, modular vias neurotróficas e promover ações antioxidantes e antiapoptóticas em modelo in vitro, sendo os efeitos potencializados por propriedades estruturais compatíveis com penetração no sistema nervoso central. Esses achados oferecem suporte para o desenvolvimento de novos fitoterápicos ou fármacos baseados em produtos naturais derivados da própolis verde, especialmente na prevenção e controle de doenças do sistema nervoso.Brazilian green propolis is a natural resinous substance produced by bees from exudates of the plant Baccharis dracunculifolia, being rich in phenolic compounds with recognized pharmacological potential. Among the bioactive constituents of green propolis, artepillin C, acetylated artepillin C, and baccharin stand out, whose biological activities have been progressively investigated, including antioxidant, anti-inflammatory, and neuroprotective effects. The growing prevalence of neurodegenerative diseases, such as Alzheimer\'s and Parkinson\'s, has driven the search for therapies that go beyond preventing cell death, aiming instead to promote neuronal regeneration and restore synaptic function. In this context, the present study aimed to investigate the neurotrophic and neuroprotective potential of artepillin C, baccharin, and acetylated artepillin C, with emphasis on neuronal differentiation, neurotrophic signaling, and molecular mechanisms of cellular protection, using the PC12 cell model. Complementarily, computational modeling tools were used for structural characterization of the compounds and prediction of their pharmacokinetic properties, including blood-brain barrier permeability. Artepillin C and baccharin were isolated from green propolis using a sequence of chromatographic techniques, including liquid chromatography at reduced pressure of the hydroethanolic extract, followed by a classic silica column and semi-preparative high-performance liquid chromatography. Acetylated artepelin C was obtained by acetylation reaction of artepelin C, and the chemical structure of the three compounds was confirmed through 1H nuclear magnetic resonance analysis. The assays demonstrated that, at the tested concentrations, artepillin C and baccharin did not exhibit significant cytotoxicity, maintaining cell viability. Both compounds were able to induce neuronal differentiation in PC12 cells, increasing the percentage of neuritogenic cells. This effect was mediated, at least in part, by the activation of the trkA receptor and the PI3K/Akt and MAPK/ERK signaling pathways, since specific inhibitors of these pathways significantly reduced neurite formation induced by the treatments. Additionally, increased expression of synapsin I and GAP-43 proteins was observed, indicating stimulation of synaptic plasticity and axonal growth. Regarding energy metabolism, the modulatory compounds showed a positive effect on glucose uptake and ATP production, especially artepillin C. Modulation of intracellular calcium uptake and maintenance of membrane potential were also observed, suggesting actions on neuronal excitability and cellular integrity. The antioxidant assays revealed that both artepillin C and baccharin were effective in reducing intracellular levels of reactive oxygen species (ROS) and lipid peroxidation (MDA), as well as demonstrating hydroxyl radical scavenging activity, supporting the antioxidant potential of these substances. With respect to apoptotic mechanisms, the compounds reduced the activity of caspase-3/7 and calpain, indicating additional cytoprotective effects. The computational analyses supported the experimental findings, revealing that all compounds present pharmacokinetic properties compatible with oral bioavailability and good blood-brain barrier permeability, especially after the structural modification of artepillin C through acetylation. This chemical modification increased the molecule\'s lipophilicity and improved its brain absorption profile. Taken together, the results of this study demonstrate that artepillin C and baccharin present a set of properties that qualify them as candidates for neuroprotective agents with potential application in neurodegenerative diseases. These compounds were able to induce neuronal differentiation, modulate neurotrophic pathways, and promote antioxidant and anti-apoptotic actions in an in vitro model, with their effects being potentiated by structural features compatible with central nervous system penetration. These findings provide support for the development of new phytotherapeutics or drugs based on natural products derived from green propolis, particularly for the prevention and control of nervous system disorders.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBastos, Jairo KenuppSantos, Antonio Cardozo dosCaldas, Gabriel Rocha2025-11-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60138/tde-30032026-181029/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2026-04-10T19:39:01Zoai:teses.usp.br:tde-30032026-181029Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-04-10T19:39:01Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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A própolis verde brasileira é uma substância natural resinosa produzida pelas abelhas a partir de brotos jovens ricos em tricomas glandulares de Baccharis dracunculifolia DC, rica em compostos fenólicos com reconhecido potencial farmacológico. Dentre os constituintes bioativos da própolis verde destacam-se o artepelin C, seu derivado semisintético artepelin C acetilado e a bacarina, cujas atividades biológicas têm sido progressivamente investigadas, incluindo ações antioxidantes, anti-inflamatórias e neuroprotetoras. A crescente prevalência de doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson, tem motivado a busca por terapias que atuem além da prevenção da morte celular, promovendo regeneração neuronal e restauração da função sináptica. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo investigar o potencial neurotrófico e neuroprotetor dos compostos artepelin C, bacarina e artepelin C acetilado, com ênfase na diferenciação neuronal, sinalização neurotrófica e mecanismos moleculares de proteção celular, utilizando o modelo celular de células PC12. De forma complementar, ferramentas de modelagem computacional foram utilizadas para caracterização estrutural dos compostos e predição de suas propriedades farmacocinéticas, incluindo permeabilidade pela barreira hematoencefálica. O artepelin C e a bacarina foram isolados a partir da própolis verde utilizando-se uma sequência de técnicas cromatográficas, sendo elas cromatografia líquida à pressão reduzida do extrato hidroetanólico, seguido de coluna clássica de sílica e cromatografia líquida de alta eficiência semipreparativa. O artepelin C acetilado foi obtido por reação acetilação do artepelin C, e a estrutura química dos três compostos confirmados por meio de análise de ressonância magnética nuclear 1H. Os ensaios demonstraram que, nas concentrações testadas, artepelin C e bacarina não apresentaram citotoxicidade significativa, mantendo a viabilidade celular. Ambos os compostos foram capazes de induzir diferenciação neuronal em células PC12, aumentando a porcentagem de células neuritogênicas. Esse efeito foi mediado, ao menos em parte, pela ativação do receptor trkA e das vias de sinalização PI3K/Akt e MAPK/ERK, uma vez que inibidores específicos dessas vias reduziram significativamente a formação de neuritos induzida pelos tratamentos. Adicionalmente, observou-se aumento da expressão das proteínas sinapsina I e GAP-43, indicando estímulo à plasticidade sináptica e ao crescimento axonal. No que se refere ao metabolismo energético, os compostos moduladores demonstraram efeito positivo na captação de glicose e na produção de ATP, especialmente o artepelin C. Também foi observada modulação na captação de cálcio intracelular e manutenção do potencial de membrana, sugerindo ação sobre a excitabilidade neuronal e integridade celular. Os testes antioxidantes revelaram que tanto o artepelin C quanto a bacarina foram eficazes na redução dos níveis intracelulares de espécies reativas de oxigênio (EROs) e de peroxidação lipídica (MDA), além de apresentarem atividade de sequestro de radicais hidroxila, corroborando o potencial antioxidante dessas substâncias. Em relação aos mecanismos apoptóticos, os compostos reduziram a atividade de caspase-3/7 e calpaína, indicando efeitos citoprotetores adicionais. As análises computacionais corroboraram os resultados experimentais, revelando que todos os compostos apresentam propriedades farmacocinéticas compatíveis com biodisponibilidade oral e boa permeabilidade hematoencefálica, especialmente após a modificação estrutural do artepelin C por acetilação. Essa modificação química aumentou a lipofilicidade da molécula e melhorou seu perfil de absorção cerebral. Em conjunto, os resultados deste estudo demonstram que o artepelin C e a bacarina apresentam um conjunto de propriedades que os qualificam como candidatos a agentes neuroprotetores com potencial aplicação em doenças neurodegenerativas. Tais compostos foram capazes de induzir diferenciação neuronal, modular vias neurotróficas e promover ações antioxidantes e antiapoptóticas em modelo in vitro, sendo os efeitos potencializados por propriedades estruturais compatíveis com penetração no sistema nervoso central. Esses achados oferecem suporte para o desenvolvimento de novos fitoterápicos ou fármacos baseados em produtos naturais derivados da própolis verde, especialmente na prevenção e controle de doenças do sistema nervoso. |
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