Ferruginol

El ferruginol es un fenol natural con una subestructura terpenoide . Específicamente, es un diterpeno de la clase química abietano , lo que significa que se caracteriza por tres anillos fusionados de seis miembros y grupos funcionales alquilo. El ferruginol fue identificado por primera vez en 1939 por Brandt y Neubauer como el componente principal de la resina del árbol miro ( Podocarpus ferrugneus) ^{[ 1 ]} y desde entonces se ha aislado de otras especies de coníferas de las familias Cupressaceae y Podocarpaceae . Como biomarcador , la presencia de ferruginol en fósiles, principalmente en resina, se utiliza para describir la densidad de estas coníferas en esa biosfera en particular a lo largo del tiempo.

El ferruginol es un abieteno fenólico, un tipo de diterpenoide tricíclico derivado de plantas terrestres. ^{[ 2 ]} Tiene una composición molecular de C ₂₀ H ₃₀ O con un peso molecular de 286 g/mol. Además de su presencia en la familia Verbenaceae , se ha encontrado en diversas familias de coníferas, incluidas Podocarpaceae , la antigua Araucariaceae y la extinta Cheirolepidiaceae . Es particularmente útil como biomarcador debido a su concentración en la familia Cupressaceae . ^{[ 2 ]} En estas coníferas, actúa como un metabolito vegetal, además de desempeñar algunas funciones protectoras y antibacterianas.

Como terpenoide polar, se creía que el ferruginol tenía un bajo potencial de conservación . Sin embargo, el descubrimiento de fósiles de resina proporcionó diterpenoides naturales inalterados que pueden usarse para comprender la diversidad botánica durante una era geológica determinada. El análisis de macrofósiles o sedimentos arcillosos también se usa para identificar la presencia de ferruginol, aunque estas muestras pueden no estar completamente conservadas. Comparar la composición del carbón o la arcilla fosilizados de la misma región que los fósiles de resina puede indicar los precursores biológicos originales de estas muestras. Además, las alteraciones diagenéticas de los fósiles pueden usarse para comprender los cambios ambientales en el tiempo posterior a su formación. ^{[ 3 ]} Los ácidos abiéticos, diterpenoides abietanos generales, se han relacionado con los productos diagenéticos simonelita y reteno . La degradación microbiana y abiótica hace que la mayoría de los biomarcadores de coníferas no puedan vincularse a especies específicas, por lo que es especialmente útil encontrar muestras resinosas que puedan proporcionar una identificación más detallada. ^{[ 4 ]}

Debido a la mejor conservación del ferruginol y otros diterpenoides en la resina fósil, se ha observado que están subrepresentados en las muestras de sedimento en comparación con las angiospermas, cuyas ceras foliares se dispersan con mayor facilidad por toda la muestra. Incluso en regiones conocidas por su alta abundancia de coníferas, se ha encontrado que las muestras de sedimento contienen pocos o ningún diterpenoide inalterado. Por lo tanto, la abundancia relativa de coníferas no puede determinarse directamente a partir de las concentraciones de biomarcadores en las muestras de sedimento, ya que esto estaría sesgado por la conservación. ^{[ 2 ]}

La presencia de ferruginol también se ha utilizado en muestras más modernas como trazadores biológicos. Por ejemplo, el análisis del propóleo, producto de las abejas, ayuda a establecer la principal fuente botánica recolectada por ellas. ^{[ 5 ]}

La preparación de la muestra para medir la abundancia de ferruginol varía según la forma inicial de la muestra, aunque generalmente sigue la misma estructura. Tras triturar físicamente la muestra, se utiliza N , O- bistrifluoroacetamida ( BSTFA ) para transformar las moléculas en derivados de trimetilsililo (TMS). A continuación, se extrae químicamente en fracciones neutras, aromáticas y polares utilizando eluyentes específicos, a menudo hexano , diclorometano y metanol , respectivamente. ^{[ 2 ]} Las fracciones aromáticas se analizan mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS), y se utilizan datos de biblioteca junto con patrones de fragmentación para identificar la composición molecular de cada pico notable y su concentración relativa en la muestra. El ferruginol se puede identificar con un peso molecular de 286 m/z. ^{[ 3 ]}

Además de la GC-MS, el ferruginol también se ha analizado mediante resonancia magnética nuclear de polarización cruzada/ giro en ángulo mágico (3C-CPMAS-NMR) para obtener un análisis más detallado. ^{[ 6 ]} Adicionalmente, se ha utilizado la espectrometría de masas de iones secundarios de tiempo de vuelo (TOF-SIMS) en combinación con la GC-MS con muestras recolectadas de organismos vivos para la obtención de imágenes de superficie y el perfilado de profundidad. ^{[ 7 ]}

Una investigación publicada en 2005 reveló que este y otros compuestos de la misma clase, provenientes de Sequoia, poseen propiedades antitumorales y antiinflamatorias in vitro en líneas celulares . Estudios in vitro han demostrado la reducción de tumores de colon, mama y pulmón humanos, así como la reducción de células transformadas por oncogenes . También se ha descubierto que el ferruginol tiene actividad antibacteriana y efectos gastroprotectores. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

Cuando se estudió contra células de cáncer de próstata humano, el ferruginol indujo la muerte celular al suprimir las vías de señalización de supervivencia. ^{[ 11 ]} La actividad específica de inhibición del crecimiento tumoral (IG) es de 2 a 5 microgramos/mililitro. ^{[ 12 ]} Más allá de la actividad anticancerígena, estudios con ratones mostraron que el ferruginol tenía propiedades antiinflamatorias contra la colitis ulcerosa inducida ^{[ 13 ]} y actuaba como agente gastroprotector contra lesiones gastrointestinales. ^{[ 14 ]}

La cuenca de Araripe en Brasil es bien conocida por su diversa y bien conservada colección de fósiles. A pesar de esto, la Formación Ipubi en el Grupo Santana central está poco explorada. Para comprender mejor la paleoflora, investigadores de la Universidade Federal Rural de Pernambuco analizaron resina de ámbar de las lutitas negras que componen el sitio de recolección. El contenido palinológico se había utilizado para datar la Formación Ipubi como Aptiense-Albiense (125–100,5 millones de años), y se creía que las muestras de ámbar eran alóctonas , provenientes de fuentes de coníferas cercanas. El análisis GC-MS dio como resultado el cromatograma que se muestra a la derecha, con el pico de ferruginol marcado en rojo. Además, se utilizó 3C-CPMAS-NMR para comprender mejor la muestra. Los terpenoides analizados se separaron en tres grupos: monoterpenos, sesquiterpenoides y diterpenoides. Los diterpenoides de la clase abietánica fueron los más abundantes en el ámbar, aunque están ampliamente presentes en todas las familias de coníferas y, por lo tanto, son menos útiles para identificar especies contribuyentes específicas. La detección de ferruginol ayudó a limitar el origen biológico a las familias Cupressaceae , Podocarpaceae y Cheirolepidiaceae . Además, la ausencia de calitrisatos, kauranos y filocladanos excluyó a Cupressaceae como fuente. Por lo tanto, las posibles fuentes botánicas del ámbar recolectado en la Formación Ipubi se identificaron como Podocarpaceae y Cheirolepidiaceae. Los resultados de las muestras de ámbar son consistentes con las condiciones ambientales determinadas a partir de un análisis separado de la lutita bituminosa. ^{[ 6 ]}