Prospecção in silico, in vitro e in vivo de derivados aminoquinolínicos e β-carbolínicos com potencial antimalárico

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Bellei, Jessica Corrêa Bezerra
• Orientador(a): Scopel, Kézia Katiani Gorza
• Banca de defesa: Abramo, Clarice , Tavares, Guilherme Diniz , Braga, Erika Martins, Sanchez, Bruno Antônio Marinho
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia
• Departamento: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Malária cerebral; Quimioterapia; 4-aminoquinolinas; Alcaloides βcarbolínicos; Cerebral malaria; Chemotherapy; 4-aminoquinolines; β-carboline alkaloids
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::IMUNOLOGIA
• Link de acesso: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2022/00087; https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15070

Com 241 milhões de novos casos e 650.000 mortes estimadas em 2020, a malária continua sendo um dos maiores desafios de saúde pública em todo o mundo, com maior incidência de casos (94%) na África Subsaariana. Dentre as espécies de Plasmodium responsáveis pela malária humana, P. falciparum é a mais prevalente na África e a responsável pela complicação mais grave da infecção, a malária cerebral. Na ausência de uma vacina eficaz e devido à disseminação da resistência dos plasmódios aos antimaláricos disponíveis, é urgente a necessidade de desenvolvimento de novas drogas eficazes contra P. falciparum. Nesse contexto, os alcaloides representam um importante grupo de moléculas que têm sido utilizados como ferramenta na busca de novos fármacos. Dentre as diversas classes de alcaloides existentes na natureza destacam-se os quinolínicos e os β-carbolínicos que possuem diversas atividades biológicas, inclusive antimalárica. Com base nessas afirmações, esse trabalho se propôs a avaliar derivados sintéticos de 4- aminoquinolinas e β-carbolinas quanto ao potencial antimalárico in silico e in vitro a fim de selecionar as drogas mais promissoras para estudos in vivo contra a malária cerebral experimental (MCE). Os derivados β-carbolínicos foram incialmente testados contra 35 alvos moleculares de P. falciparum, selecionando 7 moléculas com provável interação com enzimas essenciais para o metabolismo do parasito, podendo causar sua morte. As propriedades físico-químicas e farmacocinéticas de absorção dessas moléculas, bem como dos derivados quinolínicos, foram analisadas por meio de ferramentas computacionais. Os parâmetros de citotoxicidade foram avaliados em fibroblastos de pulmão humano (WI26VA4) e em células de hepatocarcinoma humano (HepG2) e a atividade antiplasmodial foi avaliada contra cepa P. falciparum cloroquinaresistente (W2). Um provável mecanismo de ação foi investigado, in vitro, através da interação com a ferriprotoporfirina ou inibição da síntese de óxido nítrico. Finalmente, a atividade antimalárica in vivo foi determinada pelos testes curativo e/ou supressivo de Peters, realizado em camundongos C57BL/6 infectados com P. berghei ANKA e tratados com os candidatos à fármacos. Em geral as moléculas apresentaram boa biodisponibilidade via oral, predita in silico, com baixa citotoxicidade e adequada seletividade para os parasitos nos ensaios in vitro, destacando o quinolínico 3 e o βcarbolínico 10. Em relação à atividade in vivo, o tratamento com o derivado quinolínico 3 resultou em valores importantes de inibição da multiplicação do parasito (IMP) no 7° dia pós infecção (dpi) (76,9% (15mg/kg), 90,1% (30mg/kg) e 92,9% (50mg/kg)), com alta taxas de sobrevivência ao período crítico da MCE e perfil de toxicidade hepática e renal melhores do que a cloroquina. Este resultado pode estar relacionado à interação do composto teste com a ferriprotoporfirina, identificada através de ensaio in vitro, impedindo a formação de cristais de hemozoína no vacúolo digestivo do parasito, causando sua morte. Com relação à atividade in vivo dos alcaloides βcarbolínicos, o composto 10 apresentou importantes valores de IMP no 5° dpi (67,92% (10mg/kg) e 82,07% (10mg/kg)) no esquema de tratamento curativo e supressivo, respectivamente, com altas taxas de sobrevivência ao período crítico da MCE e ausência de hemorragia e oclusão vascular observados macro e microscopicamente em tecido cerebral. Entretanto, apesar da sobrevivência, os animais desenvolveram hiperparasitemia nos dias subsequentes, sugerindo que o composto possa apresentar fraca atividade antimalárica in vivo, porém adequada atividade anti-inflamatória para impedir o quadro de MCE. Tal atividade, determinada in vitro através da redução da síntese de oxido nítrico por macrófagos peritoneais estimulados e tratados com o composto teste, pode estar relacionada à interação do composto 10 como a enzima óxido nítrico sintase induzível (iNOS) predita através de modelagem molecular. Em conjunto, nossos resultados sugerem que as duas classes de compostos testadas apresentam importantes características para drogas antimaláricas, destacando o derivado quinolínico 3 e o β-carbolínicos 10 como compostos HIT (bioativos), dado seus baixos valores de CI50, elevados CC50 e IS, adequado perfil farmacocinético de absorção e predição in silico de boa biodisponibilidade pela via oral. Sugerimos ainda que o derivado quinolínico 3 é um candidato a composto “early lead” (líder precoce), por apresentar IC50 em escala nM, redução da parasitemia com valores superiores a 90%, alta taxa de sobrevivência proteção contra o desenvolvimento da MCE além de segurança hepática e renal. Sendo assim, o processo de síntese da série de derivados 4-aminoquinolínicos e β-carbolínicos deste estudo foi promissor, produzindo HITs antimaláricos.