Endophyte-Mediated Elicitation Enhances Picrosides Production in Suspension Cultures of Picrorhiza kurroa Royle ex Benth

Nas altitudes rarefeitas do Himalaia, uma erva pequena e modesta chamada Picrorhiza kurroa tem sido há muito tempo valorizada por sua capacidade de curar. Por séculos, a medicina tradicional dependeu de suas raízes para tratar doenças hepáticas, asma e outras condições. O segredo de seu poder reside em um grupo de compostos químicos complexos chamados picrosídeos, que a planta produz como uma forma de defesa natural. No entanto, a colheita dessas plantas na natureza tornou-se um problema sério. A demanda pela erva cresceu tanto que a planta está agora ameaçada de extinção, e simplesmente cultivá-la em um jardim muitas vezes falha em produzir os mesmos altos níveis de medicina encontrados na natureza. Cientistas voltaram-se para culturas de laboratório, cultivando as células da planta em frascos, mas essas células frequentemente esquecem como produzir os compostos valiosos de que precisam. Para resolver isso, pesquisadores estão explorando uma estratégia diferente: observar o mundo invisível de fungos que vivem dentro da própria planta. Esses parceiros microscópicos, conhecidos como endófitos, frequentemente ajudam suas plantas hospedeiras a sobreviver ao estresse e a produzir mais de seus compostos medicinais. A questão é se podemos usar esses pequenos fungos para ensinar as células cultivadas em laboratório a lembrar seu propósito medicinal.

Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Bio recursos do Himalaia, na Índia, partiu para testar essa ideia usando células da erva do Himalaia. Eles começaram coletando espécimes selvagens da planta do Passo de Rohtang, uma região de alta altitude no Himalaia. Das raízes dessas plantas selvagens, eles isolaram cuidadosamente três tipos distintos de fungos que vivem dentro do tecido. Usando o sequenciamento genético para identificá-los, descobriram dois tipos de fungos Fusarium e um tipo de Trichoderma. Esses fungos não eram invasores prejudiciais, mas residentes naturais da planta. Os cientistas então prepararam extratos das células fúngicas, criando uma solução líquida que continha os sinais químicos que esses fungos naturalmente liberam. Eles pegaram dois tipos de culturas de células vegetais cultivadas em laboratório — uma derivada das folhas da planta e outra de suas raízes — e introduziram esses extratos fúngicos a elas. O objetivo era ver se as células vegetais reagiriam à presença fúngica aumentando a produção de picrosídeos e compostos relacionados.

O experimento envolveu a adição de diferentes quantidades do líquido fúngico às culturas de células vegetais e observação do que acontecia ao longo de vários dias. Os pesquisadores descobriram que as células vegetais de fato reagiam, mas a resposta dependia fortemente de qual fungo era usado, quanto dele era adicionado e se as células vinham da folha ou da raiz. Um dos fungos, uma espécie de Fusarium acuminatum, provou ser o gatilho mais poderoso. Quando as células derivadas da folha foram tratadas com uma concentração específica deste fungo, produziram um surto significativo de compostos medicinais. Os níveis de picrosídeo I atingiram 4,71 miligramas por grama de peso seco da planta, o picrosídeo II atingiu 3,93 miligramas e o picrosído III atingiu 0,48 miligramas. O tratamento também impulsionou outros compostos importantes, incluindo aucubina e catalpol, que são precursores ou compostos relacionados que ajudam a construir o remédio final. As células derivadas da raiz também responderam bem, embora as quantidades exatas tenham variado ligeiramente, mostrando que as diferentes partes da planta reagem de maneiras únicas ao mesmo sinal fúngico.

Os outros dois fungos também funcionaram, mas agiram de forma diferente. A espécie Trichoderma aumentou a produção de picrosídeos, mas não tão dramaticamente quanto o Fusarium acuminatum. No entanto, mostrou uma forte capacidade de aumentar os níveis de catalpol, um bloco de construção fundamental para a química da planta. O terceiro fungo, outra espécie de Fusarium, teve um efeito mais modesto nos principais picrosídeos, mas pareceu preferir estimular a produção de compostos precursores como o ácido vanílico e o ácido cinâmico. Isso sugere que diferentes fungos podem estar "ajustando" a química interna da planta em diferentes direções. Os pesquisadores também observaram que o tempo e a concentração importavam muito. Adicionar excesso do líquido fúngico ou deixá-lo por muito tempo fez com que as células ficassem marrons e parassem de crescer, indicando que o tratamento havia se tornado tóxico. No entanto, na dose certa, o extrato fúngico agiu como um empurrão suave, despertando as fábricas químicas latentes da planta sem prejudicar as células.

Este estudo fornece uma demonstração clara de que os fungos microscópicos que vivem dentro das plantas selvagens detêm a chave para desbloquear maiores rendimentos medicinais em laboratório. Ao usar os sinais naturais desses fungos, os cientistas podem induzir as células vegetais cultivadas em laboratório a produzir os mesmos altos níveis de compostos valiosos encontrados em seus equivalentes selvagens. A pesquisa destaca que nem todos os fungos são iguais; cada espécie interage com a planta de uma forma única, e encontrar o parceiro certo é essencial. Embora o trabalho ainda esteja em estágio experimental, ele oferece um caminho promissor para a conservação da ameaçada Picrorhiza kurroa. Em vez de retirar as plantas selvagens das montanhas, poderemos em breve cultivar a medicina de que precisamos em um ambiente controlado, guiados pelos próprios micróbios que viveram ao lado da planta por milhares de anos.