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Authors
Abstract(s)
Ayahuasca is a psychoactive beverage that has been consumed for centuries and was originally used by indigenous tribes in the northwest of the Amazon. This beverage consists of a decoction, thick, oily, and brownish in color, which is originally prepared from the leaves of Psychotria viridis Ruiz & Pav. and the scrapings of the stem of Banisteriopsis caapi (Spruce ex Griseb.) C.V.Morton, although over the years several modifications of this decoction have been developed. Currently, some natural or synthetic adulterants that can mimic the effects of the plants originally used are known. This decoction contains the hallucinogenic compound N,N-dimethyltryptamine (DMT) from Psychotria viridis, and β-carboline alkaloids such as harmine, tetrahydroharmine (THH) and harmaline, which come from Banisteriopsis caapi. DMT is the main psychoactive component of ayahuasca, since it acts as a serotonin receptor (5-HT1A/2A/2C) agonist and, when ingested alone, is metabolized by peripheral monoamine oxidase A (MAO-A), making it if harmless. However, together with the β-carboline alkaloids, it can reach the circulation and the central nervous system, by temporarily inhibiting MAO-A. Additionally, THH also inhibits serotonin reuptake enhancing the effects of DMT.
This synergy between compounds is known by the indigenous peoples for about 3000 years. Thus, originally, the tribes resorted to this beverage for therapeutic and religious purposes. It was also used by native healers to treat psychological disorders, stimulate visual creativity and creative thinking. More recently, non-indigenous religious entities in various countries, especially in Latin America, also used this beverage for their ceremonies, namely Barquinha, União do Vegetal and Santo Daime. These last two, currently spread to other continents. In recent decades, the popularity of ayahuasca has increased worldwide, being seen as a natural remedy used for millennia to cure various diseases. Thus, currently this beverage, despite continuing to be used in a traditional way, is also consumed recreationally all over the world, as well as used in modern medicine.
When consuming ayahuasca, vomiting, diarrhea and nausea often occur. In addition to these physical symptoms, changes in body temperature, pupil size and immunological, endocrine, and cardiovascular changes were observed. Psychological symptoms such as changes in perception (time, space, and the senses) and at the cognitive level have been also described. Additionally, connections with divine and mythical entities are also described, which is the aspect that motivates its consumption in a religious context. Despite all the effects described, over the years several beneficial properties have been pointed out to ayahuasca, even believing in its therapeutic potential in psychological illnesses, such as depression, anxiety, addiction, and psychological disorders. Additionally, beneficial properties in physiological treatments are also pointed out. In recent decades, the consumption of psychoactive substances has been increasing, namely substances of natural origin, such as ayahuasca. This consumption is often incited by cultural motivations or by spiritual and religious beliefs, making it difficult to measure its worldwide use. According to the literature, the ayahuasca consumption of in controlled environments is not dangerous and is not associated with psychotic episodes. However, the expansion of its consumption has raised some concerns. Although the consumption of DMT source plants is not controlled, it has become a controlled substance in some countries, due to the increase in its demand. However, the legislation regulating psychoactive substances is very variable and may even be ambiguous.
Considering the potential of ayahuasca, the first objective of this thesis was to develop an analytical methodology for determine and quantify the main compounds present in ayahuasca decoctions, as well as to understand their behavior throughout the digestive process. The second objective was to carry out a phytochemical characterization of ayahuasca decoctions and to evaluate their potential antioxidant, anti-inflammatory, antimicrobial effects and their therapeutic properties in wound healing and cancer treatment.
Thus, initially decoctions, in sufficient quantity to carry out the entire study, of four individual plants commonly used in ayahuasca preparations (P. viridis (leaves), Mimosa hostilis Benth. (root), B. caapi (stem) and Peganum harmala L. (seeds)), a decoction of a commercial mixture and four decoctions of mixtures of two of the above plants (P. viridis and B. caapi, P. viridis and Peganum harmala, Mimosa hostilis and B. caapi and M. hostilis and P. harmala) were prepared. The samples were submitted to three microextraction procedures and later, an analytical method was developed and validated for the determination and quantification of the main compounds of these samples. The Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe (QuEChERS) technique proved to be the most promising and, therefore, was chosen for application in the samples. The analytical method showed to be linear between 0.16 and 10 μg/mL for β-carbolines and between 0.016 and 1 μg/mL for DMT, with determination coefficients (R2) between 0.9968 and 0.9993. The limit of detection (LOD) and lower limit of quantification (LLOQ) were 0.16 μg/mL (0.016 μg/mL for DMT) and extraction efficiencies ranged from 60 to 88%.
The bioavailability and bioaccessibility of the same compounds were also evaluated in vitro. The bioaccessibility of the samples was assessed using an in vitro digestion process, and subsequently their bioavailability was evaluated using the colorectal adenocarcinoma cell line (Caco-2). After quantification, it was verified that the compounds (DMT, harmine, harmaline, harmol, harmalol and THH) were released from the matrix during the in vitro digestion process, becoming bioaccessible. Likewise, some of these compounds, after being incubated with the cell monolayer, were absorbed, becoming bioavailable, without presenting a risk to its integrity.
The phytochemical profile of the samples was evaluated, and it was demonstrated that, in general, the samples have a high content of phenolic compounds and flavonoids. These results reflect the antioxidant and anti-inflammatory activities also determined. Additionally, the samples showed antimicrobial properties, with emphasis on the effect of B. caapi and P. harmala on the A. baumannii strain, which resulted in the inhibition of both biofilm formation and quorum sensing.
Ayahuasca samples also demonstrated their therapeutic potential, particularly in terms of wound healing. Using normal human dermal fibroblasts (NHDF), a scratch assay was performed, and it was found that only one sample showed cytotoxicity and the others promoted the migration of skin fibroblasts, without cutaneous absorption of DMT and β-carboline alkaloids. Likewise, the ayahuasca samples showed a great anticancer potential in Caco-2 cells, having been verified that after incubation, the samples significantly induced apoptosis while cell proliferation decreased significantly. There was also a significant reduction in oxidative stress with some samples, with a significant increase in the activity of antioxidant enzymes. Similarly, in gastric adenocarcinoma (AGS) cells, an increase in the induction of apoptosis and a reduction in oxidative stress were observed after incubation with the ayahuasca samples.
In conclusion, the main results of this thesis demonstrated that ayahuasca does indeed have a great therapeutic potential, with emphasis on its antimicrobial, antioxidant, anti-inflammatory, and healing actions, but above all its anticancer activity studied in two different cell lines. Also noteworthy was the development and validation of the analytical method where three miniaturized extraction techniques were compared and where the QuEChERS technique was applied to ayahuasca samples for the first time.
A ayahuasca é uma bebida psicoativa consumida desde há séculos, sendo originalmente utilizada por tribos indígenas no noroeste da Amazónia. Esta bebida consiste numa decocção, espessa, oleosa e de cor acastanhada, que é originalmente preparada a partir das folhas de Psychotria viridis Ruiz & Pav. e de raspas do caule de Banisteriopsis caapi (Spruce ex Griseb.) C.V.Morton, embora ao longo dos anos tenham sido desenvolvidas diversas variações desta decocção. Atualmente, são conhecidos alguns adulterantes naturais ou sintéticos que conseguem mimetizar os efeitos das plantas utilizadas originalmente. Esta decocção contém o composto alucinogénico N,N-dimetiltriptamina (DMT) proveniente da Psychotria viridise alcaloides β-carbolínicos como a harmina, tetrahidroharmina (THH) e harmalina, que provêm da Banisteriopsis caapi. O DMT é o principal componente psicoativo da ayahuasca, uma vez que atua como agonista dos recetores de serotonina (5-HT1A/2A/2C) e, quando ingerido sozinho, é metabolizado pela monoamina oxidase A (MAO-A) periférica, tornando-se inofensivo. Porém, em conjunto com os alcaloides β-carbolínicos consegue atingir a circulação e o sistema nervoso central, por inibição temporária da MAO-A. Adicionalmente, a THH também inibe a recaptação de serotonina aumentando os efeitos do DMT. Esta sinergia entre compostos é conhecida pelos povos indígenas há cerca de 3000 anos. Assim, originalmente, as tribos recorriam a esta bebida para fins terapêuticos e religiosos. Era também utilizada pelos curandeiros nativos no tratamento de distúrbios psicológicos, estimulação da criatividade visual e pensamento criativo. Mais recentemente, entidades religiosas não indígenas de vários países, sobretudo da América Latina, também recorreram a esta bebida para as suas cerimónias, nomeadamente a Barquinha, a União do Vegetal e o Santo Daime. Estes dois últimos, atualmente encontram-se disseminados pelos restantes continentes. Nas últimas décadas, tem crescido significativamente em todo o mundo, sendo reconhecida como um fármaco de origem natural usado desde há milénios para a cura de várias doenças. Assim, atualmente esta bebida, apesar de continuar a ser usada de forma tradicional, é também consumida de forma recreativa um pouco por todo o mundo, bem como usada na medicina moderna. Aquando do consumo de ayahuasca surgem frequentemente vómitos, diarreia e náuseas. Além destes sintomas físicos, foram verificadas alterações na temperatura corporal, tamanho da pupila e alterações imunológicas, endócrinas e cardiovasculares. Sintomas psicológicos como alterações na perceção (tempo, espaço e dos sentidos) e ao nível cognitivo também têm sido descritas. Adicionalmente, são também descritas conexões com entidades divinas e míticas, sendo este o aspeto que motiva o seu consumo em contexto religioso. Não obstante todos os efeitos descritos, ao longo dos anos têm sido apontadas à ayahuasca diversas propriedades benéficas, acreditando-se mesmo no seu potencial terapêutico em doenças do foro psicológico, como a depressão, ansiedade, dependência e transtornos psicológicos. Além disso, também lhe são apontadas propriedades benéficas em tratamentos fisiológicos. Nas últimas décadas o consumo de substâncias psicoativas tem vindo a aumentar, nomeadamente substâncias de origem natural, como é o caso da ayahuasca. Muitas vezes este consumo é incitado por motivações culturais ou por crenças espirituais e religiosas, tornando difícil avaliar o seu uso mundial. Segundo a literatura, o consumo desta mistura vegetal em ambientes controlados não apresenta perigo, não estando associado a episódios psicóticos. Porém, a expansão do seu consumo tem levantado algumas preocupações. Apesar do consumo de plantas fonte de DMT não ser controlado, este passou a ser uma substância controlada em alguns países, devido ao aumento da sua procura. Contudo, a legislação que regulamenta substâncias psicoativas é muito variável, podendo até ser ambígua. Tendo em conta as potencialidades da ayahuasca, o primeiro objetivo desta tese foi desenvolver um método analítico para determinar e quantificar os principais compostos presentes em decocções de ayahuasca, bem como compreender o seu comportamento ao longo do processo digestivo. O segundo objetivo foi efetuar uma caracterização fitoquímica de decocções de ayahuasca e avaliar os seus potenciais efeitos antioxidante, anti-inflamatório, antimicrobiano e as suas propriedades terapêuticas na cicatrização de feridas e no tratamento do cancro. Assim, inicialmente foram preparadas decocções, em quantidade suficiente para a realização de todo o trabalho, de quatro plantas individuais habitualmente utilizadas nas preparações de ayahuasca (P. viridis (folhas), Mimosa hostilis Benth. (raíz), B. caapi (caule) e Peganum harmala L. (sementes)), uma decocção de uma mistura comercial e quatro decocções de misturas de duas das plantas anteriores (P. viridis e B. caapi, P. viridis e Peganum harmala, Mimosa hostilis e B. caapi e M. hostilis e P. harmala). As amostras foram submetidas a três procedimentos de microextração e posteriormente, foi desenvolvido e validado um método analítico para a determinação e quantificação dos principais constituintes destas amostras. A técnica de Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe (QuEChERS) mostrou ser a mais promissora e, portanto, foi a eleita para aplicação nas amostras. O método analítico mostrou ser linear entre 0,16 e 10 μg/mL para as β-carbolinas e entre 0,016 e 1 μg/mL para o DMT, com coeficientes de determinação (R2) entre 0,9968 e 0,9993. O limite de deteção (LOD) e o limite inferior de quantificação (LLOQ) foram de 0,16 μg/mL (0,016 μg/mL para o DMT) e as eficiências de extração variaram entre 60 e 88 %. A biodisponibilidade e bioacessibilidade dos mesmos compostos também foi avaliada in vitro. Para tal, a bioacessibilidade das amostras foi avaliada por um processo de digestão in vitro, e posteriormente a sua biodisponibilidade foi avaliada com recurso à linha celular do adenocarcinoma colorretal (Caco-2). Após a quantificação, verificou-se que os compostos (DMT, harmina, harmalina, harmol, harmalol e THH) foram libertados da matriz durante o processo de digestão in vitro, tornando-se bioacessíveis. Do mesmo modo, alguns destes compostos, após serem incubados com a monocamada de células, foram absorvidos, tornando-se biodisponíveis, sem apresentarem risco para a integridade da mesma. O perfil fitoquímico das amostras foi avaliado, tendo-se demonstrado que de forma geral, as amostras apresentam um elevado teor de compostos fenólicos e flavonoides. Estes resultados refletem as atividades antioxidante e anti-inflamatória também determinadas. Adicionalmente, as amostras também apresentaram propriedades antimicrobianas, sendo de destacar o efeito da B. caapi e P. harmala na estirpe A. baumannii, que resultou na inibição da formação de biofilmes e da inibição do quorum sensing. As amostras de ayahuasca também demonstraram o seu potencial terapêutico, nomeadamente ao nível da cicatrização de feridas da pele. Recorrendo a fibroblastos dérmicos normais humanos (NHDF) realizou-se um ensaio de arranhão, tendo-se verificado que apenas uma amostra apresentou citotoxicidade e todas as outras promoveram a migração dos fibroblastos da pele, sem absorção cutânea de DMT e alcaloides β-carbolínicos. Do mesmo modo, as amostras de ayahuasca apresentaram um grande potencial anticancerígeno em células Caco-2, tendo-se verificado que após incubação, as amostras induziram significativamente a apoptose enquanto a proliferação celular diminuiu muito significativamente. Verificou-se ainda uma redução significativa do stresse oxidativo com algumas amostras, com um aumento significativo da atividade de enzimas antioxidantes. Do mesmo modo, em células do adenocarcinoma gástrico (AGS) foi verificado um aumento da indução da apoptose e uma redução do stresse oxidativo após incubação com as amostras de ayahuasca. Em conclusão, os principais resultados desta tese demonstraram que a ayahuasca possui de facto um grande potencial terapêutico, sendo de destacar as suas ações antimicrobiana, antioxidante, anti-inflamatória, cicatrizante, mas sobretudo a sua atividade anticancerígena estudada em duas linhas celulares diferentes. É ainda de realçar o desenvolvimento e validação do método analítico onde foram comparadas três técnicas de extração miniaturizadas e onde a técnica de QuEChERS foi aplicada a amostras de ayahuasca pela primeira vez.
A ayahuasca é uma bebida psicoativa consumida desde há séculos, sendo originalmente utilizada por tribos indígenas no noroeste da Amazónia. Esta bebida consiste numa decocção, espessa, oleosa e de cor acastanhada, que é originalmente preparada a partir das folhas de Psychotria viridis Ruiz & Pav. e de raspas do caule de Banisteriopsis caapi (Spruce ex Griseb.) C.V.Morton, embora ao longo dos anos tenham sido desenvolvidas diversas variações desta decocção. Atualmente, são conhecidos alguns adulterantes naturais ou sintéticos que conseguem mimetizar os efeitos das plantas utilizadas originalmente. Esta decocção contém o composto alucinogénico N,N-dimetiltriptamina (DMT) proveniente da Psychotria viridise alcaloides β-carbolínicos como a harmina, tetrahidroharmina (THH) e harmalina, que provêm da Banisteriopsis caapi. O DMT é o principal componente psicoativo da ayahuasca, uma vez que atua como agonista dos recetores de serotonina (5-HT1A/2A/2C) e, quando ingerido sozinho, é metabolizado pela monoamina oxidase A (MAO-A) periférica, tornando-se inofensivo. Porém, em conjunto com os alcaloides β-carbolínicos consegue atingir a circulação e o sistema nervoso central, por inibição temporária da MAO-A. Adicionalmente, a THH também inibe a recaptação de serotonina aumentando os efeitos do DMT. Esta sinergia entre compostos é conhecida pelos povos indígenas há cerca de 3000 anos. Assim, originalmente, as tribos recorriam a esta bebida para fins terapêuticos e religiosos. Era também utilizada pelos curandeiros nativos no tratamento de distúrbios psicológicos, estimulação da criatividade visual e pensamento criativo. Mais recentemente, entidades religiosas não indígenas de vários países, sobretudo da América Latina, também recorreram a esta bebida para as suas cerimónias, nomeadamente a Barquinha, a União do Vegetal e o Santo Daime. Estes dois últimos, atualmente encontram-se disseminados pelos restantes continentes. Nas últimas décadas, tem crescido significativamente em todo o mundo, sendo reconhecida como um fármaco de origem natural usado desde há milénios para a cura de várias doenças. Assim, atualmente esta bebida, apesar de continuar a ser usada de forma tradicional, é também consumida de forma recreativa um pouco por todo o mundo, bem como usada na medicina moderna. Aquando do consumo de ayahuasca surgem frequentemente vómitos, diarreia e náuseas. Além destes sintomas físicos, foram verificadas alterações na temperatura corporal, tamanho da pupila e alterações imunológicas, endócrinas e cardiovasculares. Sintomas psicológicos como alterações na perceção (tempo, espaço e dos sentidos) e ao nível cognitivo também têm sido descritas. Adicionalmente, são também descritas conexões com entidades divinas e míticas, sendo este o aspeto que motiva o seu consumo em contexto religioso. Não obstante todos os efeitos descritos, ao longo dos anos têm sido apontadas à ayahuasca diversas propriedades benéficas, acreditando-se mesmo no seu potencial terapêutico em doenças do foro psicológico, como a depressão, ansiedade, dependência e transtornos psicológicos. Além disso, também lhe são apontadas propriedades benéficas em tratamentos fisiológicos. Nas últimas décadas o consumo de substâncias psicoativas tem vindo a aumentar, nomeadamente substâncias de origem natural, como é o caso da ayahuasca. Muitas vezes este consumo é incitado por motivações culturais ou por crenças espirituais e religiosas, tornando difícil avaliar o seu uso mundial. Segundo a literatura, o consumo desta mistura vegetal em ambientes controlados não apresenta perigo, não estando associado a episódios psicóticos. Porém, a expansão do seu consumo tem levantado algumas preocupações. Apesar do consumo de plantas fonte de DMT não ser controlado, este passou a ser uma substância controlada em alguns países, devido ao aumento da sua procura. Contudo, a legislação que regulamenta substâncias psicoativas é muito variável, podendo até ser ambígua. Tendo em conta as potencialidades da ayahuasca, o primeiro objetivo desta tese foi desenvolver um método analítico para determinar e quantificar os principais compostos presentes em decocções de ayahuasca, bem como compreender o seu comportamento ao longo do processo digestivo. O segundo objetivo foi efetuar uma caracterização fitoquímica de decocções de ayahuasca e avaliar os seus potenciais efeitos antioxidante, anti-inflamatório, antimicrobiano e as suas propriedades terapêuticas na cicatrização de feridas e no tratamento do cancro. Assim, inicialmente foram preparadas decocções, em quantidade suficiente para a realização de todo o trabalho, de quatro plantas individuais habitualmente utilizadas nas preparações de ayahuasca (P. viridis (folhas), Mimosa hostilis Benth. (raíz), B. caapi (caule) e Peganum harmala L. (sementes)), uma decocção de uma mistura comercial e quatro decocções de misturas de duas das plantas anteriores (P. viridis e B. caapi, P. viridis e Peganum harmala, Mimosa hostilis e B. caapi e M. hostilis e P. harmala). As amostras foram submetidas a três procedimentos de microextração e posteriormente, foi desenvolvido e validado um método analítico para a determinação e quantificação dos principais constituintes destas amostras. A técnica de Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe (QuEChERS) mostrou ser a mais promissora e, portanto, foi a eleita para aplicação nas amostras. O método analítico mostrou ser linear entre 0,16 e 10 μg/mL para as β-carbolinas e entre 0,016 e 1 μg/mL para o DMT, com coeficientes de determinação (R2) entre 0,9968 e 0,9993. O limite de deteção (LOD) e o limite inferior de quantificação (LLOQ) foram de 0,16 μg/mL (0,016 μg/mL para o DMT) e as eficiências de extração variaram entre 60 e 88 %. A biodisponibilidade e bioacessibilidade dos mesmos compostos também foi avaliada in vitro. Para tal, a bioacessibilidade das amostras foi avaliada por um processo de digestão in vitro, e posteriormente a sua biodisponibilidade foi avaliada com recurso à linha celular do adenocarcinoma colorretal (Caco-2). Após a quantificação, verificou-se que os compostos (DMT, harmina, harmalina, harmol, harmalol e THH) foram libertados da matriz durante o processo de digestão in vitro, tornando-se bioacessíveis. Do mesmo modo, alguns destes compostos, após serem incubados com a monocamada de células, foram absorvidos, tornando-se biodisponíveis, sem apresentarem risco para a integridade da mesma. O perfil fitoquímico das amostras foi avaliado, tendo-se demonstrado que de forma geral, as amostras apresentam um elevado teor de compostos fenólicos e flavonoides. Estes resultados refletem as atividades antioxidante e anti-inflamatória também determinadas. Adicionalmente, as amostras também apresentaram propriedades antimicrobianas, sendo de destacar o efeito da B. caapi e P. harmala na estirpe A. baumannii, que resultou na inibição da formação de biofilmes e da inibição do quorum sensing. As amostras de ayahuasca também demonstraram o seu potencial terapêutico, nomeadamente ao nível da cicatrização de feridas da pele. Recorrendo a fibroblastos dérmicos normais humanos (NHDF) realizou-se um ensaio de arranhão, tendo-se verificado que apenas uma amostra apresentou citotoxicidade e todas as outras promoveram a migração dos fibroblastos da pele, sem absorção cutânea de DMT e alcaloides β-carbolínicos. Do mesmo modo, as amostras de ayahuasca apresentaram um grande potencial anticancerígeno em células Caco-2, tendo-se verificado que após incubação, as amostras induziram significativamente a apoptose enquanto a proliferação celular diminuiu muito significativamente. Verificou-se ainda uma redução significativa do stresse oxidativo com algumas amostras, com um aumento significativo da atividade de enzimas antioxidantes. Do mesmo modo, em células do adenocarcinoma gástrico (AGS) foi verificado um aumento da indução da apoptose e uma redução do stresse oxidativo após incubação com as amostras de ayahuasca. Em conclusão, os principais resultados desta tese demonstraram que a ayahuasca possui de facto um grande potencial terapêutico, sendo de destacar as suas ações antimicrobiana, antioxidante, anti-inflamatória, cicatrizante, mas sobretudo a sua atividade anticancerígena estudada em duas linhas celulares diferentes. É ainda de realçar o desenvolvimento e validação do método analítico onde foram comparadas três técnicas de extração miniaturizadas e onde a técnica de QuEChERS foi aplicada a amostras de ayahuasca pela primeira vez.
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Ayahuasca DMT β-carbolinas Caracterização fitoquímica Caracterização analítica Propriedades terapêuticas