MPT-UBI 2013 14 de dezembro de 2013
Quando as plantas falamMatemática
Dina Mendonça
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Alô estão a ouvir
• 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89…
Afzelia xylocarpa Euphorbia milii Trillium undulatumRanunculus
flabellaris
Dryas octopetala Rudbeckia hirtaLeucanthemum superbum
34, 55, 89São números normais na família das margaridas
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Alô estão a ouvir…
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> <• A maior …
Amorphophallus titanum
• Jarro-titã ou flor -cadáver• 3 m de altura e 75 kg• Planta carnívora da Sumatra• É na verdade uma inflorescência
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> <
Rafflesia arnoldii
• Rafflesia arnoldii a flor monstro• Até 3 m e 15 kg• Planta parasita e carnívora sem folhas nem raízes• Florestas da Sumatra.
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> <
A flor mais pequena Wolffia spp
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> <• A maior folha
Victoria amazonica
• Até 2,5 m• Suporta até 40 kg
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Nem só de beleza…
• A OMS estima que cerca de 80% da população mundial usaa medicina tradicional.
• Entre 1983 e 1994 41% dos medicamentos aprovadostinham como origem produtosnaturais.
• 68,3% em anti-infectivos
• 79,8% no tratamento do cancro
• Newman et al. Nat. Prod. Rep., 2000, 17, 215-234
• Cragg et al. J. Nat. Prod., 1997, 60, 52-60• Cragg et al. Chem. Rev., 2009, 109, 3012-
3043.
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Nem só de beleza…
1986-1990 1991-1995 1996-20010
1000
2000
# of
issu
ed p
aten
ts
microbial
plant
total
694
16550 91
315
1153
448
969
2580
61% de todos osmedicamentos introduzidosentre 1981-2001 foraminspirados ou podem ser relacionados com produtos naturais.
Newman et al, 2003, J Nat Prod, 66, 1022
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Nem só de beleza…
•Screening/Design/Serendipity*
•Composto ativo
•Design/Otimização da estrutura
•Medicamento aprovado
•Atividade•Toxicidade•Biodisponibilidade•Metabolismo
in vitroin vivo animaisin vivo humanos
*Fortunate discovery by accident
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Nem só de beleza…
“…the ability of ecosystems to
sustain future generation can no
longer be taken for granted”
Millennium Ecosystem Assessment, UN, April 2005
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Nem só de beleza…
• A investigação de novos medicamentos faz-se de muita investigação aleatória “You have to kiss a lot of frogs to get a prince” ou o mais português “Muita parra e pouca uva”
• A maior diversidade biológica encontra-se nas florestas tropicais que ocupam 8% da superfície da Terra mas contém 50% das plantas.
• Estas florestas estão a desaparecer rapidamente, ocupavam em 1950 16% da terra, atualmente ocupam cerca de 8%.
• O desaparecimento das florestas tropicais representa o desaparecimento potencial para a cura do cancro, SIDA etc…
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Um não sei quê…
• Diversidade estrutural
• Novidade
• Complexidade
• Possibilidade de modificação para obtenção de medicamentos mais potentes.
• Não têm de obedecer à regra dos 5 de Lipinski
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Algumas moléculas importantes
• Artemisinina• Artemisia annua• Qinghaosu
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Algumas moléculas importantes
• Paclitaxel Taxol®
• Taxus brevifolia
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Algumas moléculas importantes
• Alcalóides da vinca
• Vincristina, vimblastina
• Catharanthus roseus
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Algumas plantas medicinais mais conhecidas
• Camomila
• Matricaria recutita
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Algumas plantas medicinais mais conhecidas
• Melissa officinalis
• Erva-cidreira
Lippia alba
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Algumas plantas medicinais mais conhecidas
• Atropa belladona
• Uma das plantas mais tóxicas
• Atropina
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Algumas plantas medicinais mais conhecidas
• Hipericão-do-Gerês
• Hypericum androsaemum
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Algumas plantas medicinais mais conhecidas
• Hypericum perforatum
• Erva-de-São-João
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Algumas plantas medicinais mais conhecidas
• Digitalis purpurea• Dedaleira
• Digitalina (mistura de compostos) utilizada como tónico cardíaco
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Medicamento ou veneno?
• Depende…
• Qual é a diferença entre um medicamento e um veneno?
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Perceção sobre medicamentos naturais
• Natural, benigno e seguro.Boon and Kachan, Patient Education and Counseling, 2007, 68, 193-199.
• Hypericum perforatum
• Diminui a biodisponibilidade de: • Digoxina – doenças cardíacas• Teofilina – doenças respiratórias como a asma• Ciclosporina – droga imunossupressora• Fenprocoumona - anticoagulante• Varfarina - anticoagulante• Pílula etc.
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Onde???
• Onde emerge a matemática no estudo de plantas medicinais?
• É possível reduzir uma planta a números?
• E a variabilidade biológica?
• E isso tem significado?
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Atividade biológica
• Grande variabilidade de resultados nos modelos biológicos
Precisão – aproximação de um grupo de medidas a um valor que não é necessariamente o valor verdadeiro
Exatidão – aproximação de um grupo de medidas ao valor verdadeiro
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Atividade biológica
• A análise da dispersão de resultados
• Desvio padrão
• Medida do grau de dispersão dos valores em relação ao valor médio
2,72881922,9699626,60607
SDSDSD
4,8347137,6166366,50721
MédiaMédiaMédia
7,97764812,4382738,22925
3,45794957,4277591,04576
3,06853342,9838870,24662
250 µg50 µg25 µg
H
O
O
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Cibergrafia• http://dokmaidogma.wordpress.com/2012/03/20/makha-in-blossom/• http://www.plantasonya.com.br/• http://naturallycuriouswithmaryholland.wordpress.com/2010/05/08/painted-trillium-welcome-to-a-photographic-journey-through-the-fields-
woods-and-marshes-of-new-england/• http://www.minnesotawildflowers.info/flower/yellow-water-buttercup• http://www.flickr.com/photos/monceau/7175680546/• http://www.missouriplants.com/Yellowalt/Rudbeckia_hirta_page.html• http://britton.disted.camosun.bc.ca/fibslide/jbfibslide.htm• http://en.wikipedia.org/wiki/Amorphophallus_titanum• http://www.flickr.com/photos/wildsumatra/8692629136/in/photostream/• http://www.mdig.com.br/?itemid=16013• http://ambientalistasemrede.org/a-maior-e-a-menor-flor-do-mundo/• http://waynesword.palomar.edu/dckwdher3.htm• http://www.explore-kew-gardens.net/engMarch/textMM/waterlilyN.htm• http://www.kew.org/plants-fungi/Artemisia-annua.htm• https://www.mja.com.au/journal/2005/182/4/artemisinin-based-combination-therapies-uncomplicated-malaria• http://www.pfaf.org/user/Plant.aspx?LatinName=Taxus+brevifolia• http://www.coniferenvereniging.com/album/slides/taxusbrevifolia1.html• http://en.wikipedia.org/wiki/Paclitaxel• http://es.wikipedia.org/wiki/Catharanthus_roseus• http://www.kew.org/plants-fungi/Catharanthus-roseus.htm• http://en.wikipedia.org/wiki/Vincristine• http://www.infuseherbals.com/chamomile/• http://www.tuasaude.com/erva-cidreira/• http://farmaciavivaceara.blogspot.pt/2012/09/erva-cidreira.html• http://sp13ethnobotany.providence.wikispaces.net/Belladonna• http://molbiol.ru/forums/index.php?showtopic=175198• http://www.answers.com/topic/atropine• http://jb.utad.pt/especie/hypericum_androsaemum• http://www.spicesmedicinalherbs.com/hypericum-perforatum.html• http://en.wikibooks.org/wiki/Wikijunior%3ASummer_Flowers_of_Northern_New_England/Hypericum_perforatum• http://pt.wikipedia.org/wiki/Dedaleira• http://amigosdobotanico.blogspot.pt/2012/05/dedaleira-na-serra-de-sintra.html• http://calibraend.blogspot.pt/2013/02/voce-conhece-diferenca-entre-precisao-e.html
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Muito obrigada pela vossa atenção.
Parque Terra Nostra, São Miguel, Açores