Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Piplartine and piperine are alkaloids/amides isolated from Piper species. The activity of these compounds was initially evaluated on the brine shrimp lethality assay, sea urchin development, MTT assay using tumor cell lines, and hemolytic assay. Piperine showed a higher toxicity in brine shrimp than piplartine. Both piplartine and piperine inhibited the sea urchin development, but in this assay piplartine was more potent than piperine. In MTT assay, piplartine was also the most active with IC50 values ranging from 0.7 to 1.7 Âg/mL. None of the tested substances induced hemolysis. Since the piplartine showed the best results, its mode of action was studied. Viability of HL-60, K562, JUKART, and MOLT-4 cell lines were affected by piplartine only after an exposure time of 24h, as analyzed by the Trypan blue exclusion. Piplatine reduced the number of viable cells associated with an increasing of the number of non-viable cells, which corroborate data from morphologic analysis. The cytotoxic activity of piplartine was related to the inhibition of DNA synthesis, as revealed by the reduction of BrdU incorporation. Administration of piplartine or piperine (50 or 100 mg/kg/day) inhibited the solid tumor development in mice transplanted with Sarcoma 180. The inhibition rates were of 28.7 and 52.3% for piplartine and 55.1 and 56.8% for piperine at lowest and highest dose, respectively. Piplartine-antitumor activity was related to the tumor proliferation rate inhibition, as observed by reduction of Ki67 staining in tumor of the treated-animals. The histopathological analysis of liver and kidney showed that both organs were reversible affected by piplartine and piperine treatment, but in a different way. Piperine was more toxic to the liver while piplartine affected more the kidney. Thus, both amides may act as antitumor agents, although, they seem to act through different pathways. Piplartine activity seems to be related to direct cytotoxicity on tumor cells, while piperine presented a host mediated activity / Piplartina e piperina sÃo alcalÃides/amidas presentes em plantas do gÃnero Piper. A atividade desses compostos foi inicialmente avaliada atravÃs do ensaio de toxicidade aguda em Artemia sp., desenvolvimento de ovos de ouriÃo do mar, ensaio do MTT usando cÃlulas tumorais e ensaio hemolÃtico. A piperina apresentou toxicidade maior em Artemia sp. que a piplartina. Ambas inibiram o desenvolvimento de ouriÃo do mar, mas neste ensaio a piplartina foi mais potente que a piperina. No ensaio do MTT, a piplartina tambÃm foi a mais ativa com valores de CI50 variando de 0,7 a 1,7 Âg/mL. Nenhuma das substÃncias testadas induziu hemÃlise. O mecanismo de aÃÃo da piplartina foi, entÃo, estudado. A viabilidade de cÃlulas HL-60, K562, JUKART e MOLT-4 foi afetada por piplartina apenas apÃs de um perÃodo de exposiÃÃo de 24h, quando analisada por exclusÃo por azul de tripan. A piplatina reduziu o nÃmero de cÃlulas viÃveis associado com um aumento no nÃmero de cÃlulas nÃo-viÃveis, o que colabora com os achados da analise morfolÃgica, onde observou-se um aumento do nÃmero de cÃlulas mortas. A atividade citotÃxica da piplartina està relacionada com a inibiÃÃo da sÃntese de DNA, como revelado pela incorporaÃÃo do BrdU. A administraÃÃo de piplartina ou piperina (50 ou 100 mg/kg/dia) inibe o desenvolvimento de tumor sÃlido em camundongos transplantados com Sarcoma 180. A inibiÃÃo foi de 28,7 e 52,3% para piplartina e 55,1 e 56,8% para piperina na menor e maior dose, respectivamente. A atividade antitumoral da piplartina, mas nÃo da piperina, està relacionada com a inibiÃÃo da proliferaÃÃo do tumor, como observada pela reduÃÃo da marcaÃÃo com Ki67 em tumores de animais tratados. A analise histopatolÃgica do fÃgado e rins demostrou que ambos os ÃrgÃos foram reversivelmente afetados pelo tratamento com piplartina e piperina, mas de maneira diferente. A piperina foi mais tÃxica para o fÃgado, enquanto que a piplartina afetou mais os rins. Assim, ambas as amidas podem atuar como agentes antitumorais, embora, elas pareÃam atuar por vias diferentes. Sendo que a atividade da piplartina parece estar relacionada diretamente a sua aÃÃo citotÃxica, enquanto que a atividade da piperina sÃria mediada pelo hospedeiro.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A piplartina à um alcalÃide/amida conhecido encontrado em espÃcies do gÃnero Piper com propriedade citotÃxica interessante. Para avaliar o seu potencial antineoplÃsico, um estudo farmacolÃgico de suas propriedades anticÃncer foi realizado em vÃrios modelos biolÃgicos. A piplartina apresentou potente atividade citotÃxica em todas as linhagens tumorais testadas. Por comparaÃÃo da citotoxicidade de molÃculas com estruturas relacionadas com a piplartina, foi identificado que a presenÃa da carbonila α,β-insaturada do anel amÃdico à essencial para a sua atividade citotÃxica. Em cÃlulas mononucleares de sangue perifÃrico de doadores saudÃveis expostas a piplartina, foi observada apenas fraca atividade citotÃxica. Adicionalmente, a piplartina induziu apoptose em cÃlulas leucÃmicas HL-60, com participaÃÃo da via intrÃnseca, de maneira dependente da concentraÃÃo, como observado pelo padrÃo de morfologia celular, integridade da membrana citoplasmÃtica, alteraÃÃo no potencial transmembrÃnico da mitocÃndria e aumento da fragmentaÃÃo do DNA. Na anÃlise do ciclo celular, foi observado bloqueio na fase G2. A piplartina foi capaz de induzir dano ao DNA em cÃlulas V79, como observado pelo ensaio do cometa alcalino e neutro. Seu mecanismo de aÃÃo genotÃxico parece ser semelhante ao da sua atividade citotÃxica. NÃo foi observada atividade mutagÃnica, com ou sem ativaÃÃo metabÃlica (S9), nas linhagens de Salmonella (modelo procariÃtico) testadas. Por outro lado, a piplartina foi mutagÃnica e recombinogÃnica em linhagens de Saccharomyces cerevisiae (modelo eucariÃtico). Isto pode ser explicado pela diferenÃa fisiolÃgica entre a enzima topoisomerase II de eucariÃticos e procariÃticos, refletindo uma possÃvel interferÃncia da piplartina sobre a atividade desta enzima. No ensaio do micronÃcleo in vivo, a piplartina induziu aumento da freqÃÃncia de micronÃcleo na maior dose testada (100 mg/kg). Entretanto, nÃo alterou a proporÃÃo de eritrÃcitos policromÃticos/normocromÃticos. Em estudo farmacocinÃtico, um mÃtodo bioanalÃtico por LC-MS/MS foi desenvolvido e validado para a quantificaÃÃo da piplartina em plasma de ratos. O mÃtodo apresentou-se linear, sensÃvel, preciso e exato. No estudo de disposiÃÃo cinÃtica, a piplartina apresentou um perfil de absorÃÃo tÃpico de um modelo monocompartimentado. Adicionalmente, os nÃveis plasmÃticos sÃo compativeis com o valor obtido na citotoxicidade in vitro o que nos leva a propor que a atividade anticÃncer da piplartina deve-se as suas propriedades citotÃxica direto. No ensaio de atividade antitumoral, a combinaÃÃo da piplartina com o 5-fluourouracil levou a um aumento da inibiÃÃo do crescimento in vitro e in vivo. AlÃm disso, anÃlises hematolÃgicas mostraram leucopenia apÃs tratamento dos animais com o 5-fluourouracil, o qual foi revertido pela combinaÃÃo com a piplartina. Esses dados sugerem que a piplartina apresenta um potencial anticÃncer promissor / Piplartine is a known alkaloid/amide from Piper species with interesting cytotoxic properties. In order to understand the antineoplasic potential of piplartine, a pharmacological study was performed in several biological models. Piplartine displayed potent cytotoxicity against all cancer cell lines. By comparing the cytotoxicity of selected molecules that differ in structural elements, it was identified that the presence of the α,β-unsaturated carbonyl moiety of the amide ring is an important structural requirement for cytotoxic activity. In healthy peripheral blood mononuclear cells exposed to piplartine, it was observed only weak cytotoxic activity. Moreover, piplartine treatment induced apoptosis in HL-60 cells, by the intrinsic pathway, in a dose-dependent manner, as observed by morphology and cytoplasmatic membrane integrate changes, alteration in mitochondrial membrane potential and an increase in internucleosomal DNA fragmentation. In the cell cycle analysis, piplartine induced G2 cell cycle arrest. Piplartine treatment induced DNA strand breaks in V79 cells, as detected by neutral and alkaline comet assay. Its genotoxic mechanism of action seems to be similar to its cytotoxic activity. No mutagenic effect, with or without metabolic activation (S9 mix), in Salmonella strains (prokaryotic model) was observed under experimental conditions. On the other hand, piplartine was mutagenic and recombinogenic in Saccharomyces cerevisiae assays (eukaryotic model). This can be explained due to the differences in physiological between eukaryote and prokaryote DNA topoisomerase II, reflecting a possible interference of piplartine upon this enzyme activity. In vivo micronucleus test, piplartine increased in the levels of micronuclei in the highest dose tested (100 mg/kg). Nevertheless, no bone marrow cytotoxicity was found after piplartine-treated animals as observed by the polychromatic/normochromatic erythrocyte ratio. In pharmacokinetic study, a LCâMS/MS bioanalytical method for the determination of piplartine in rat plasma was established. The method developed shows great linearity and low quantification limit; precision and accuracy were within the acceptable ranges for bioanalytical purposes. In the concentrationâtime profiles, piplartine showed absorption kinetic of a monocompartimental model. Additionally, the plasma levels are compatible with the in vitro cytotoxicity which leads us to propose that the anticancer activity of piplartine is due to its direct cytotoxic properties. In antitumor assay, the combination of piplartine with 5-fluourouracil led to an in vitro and in vivo increasing of the tumor growth inhibition. In addition, hematological analysis showed leukopenia after 5-fluourouracil treatment, which was reversed by the combined use of piplartine. These data suggest that piplartine has promising anticancer potential

Orientadores: Hiroshi Aoyama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T03:25:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_CamiladeAndrade_D.pdf: 5871656 bytes, checksum: 08f82cc2064fb3997898335664c62806 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Atualmente o câncer é um problema de saúde pública mundial, em virtude do aumento de sua incidência. A anorexia e a perda de peso involuntária são comuns em pacientes oncológicos. Esta condição, também conhecida como caquexia, afeta a capacidade funcional, a resposta ao tratamento, a qualidade de vida e a sobrevida do paciente. Estima-se que aproximadamente dois milhões de pessoas no mundo morrem anualmente devido às conseqüências da via câncer/caquexia. O modelo estudado neste trabalho é o carcinossarcoma de Walker 256 (W256), que tem como característica principal o desenvolvimento da caquexia nos animais portadores, devido ao seu comportamento biológico agressivo, crescimento invasivo e alto potencial de metástase. Os flavonóides, fitocompostos polifenólicos encontrados em plantas, apresentam diversas atividades biológicas, principalmente, devido as suas propriedades antioxidantes e habilidades em modular diversas enzimas ou receptores celulares. Estes compostos possuem efeitos protetores contra doenças relacionadas ao sistema cardiovascular, certas etiologias de câncer, doenças provocadas pela fotossensibilidade e envelhecimento, dentre outras. A proposta do presente estudo foi avaliar os efeitos dos flavonóides quercetina, narigina, morina e do composto acetoxi DMU (um derivado sintético do resveratrol e do DMU-212), na prevenção/atenuação da caquexia e inibição do crescimento do tumor em ratos portadores de W256, num estudo pré-clínico. Ratos machos sadios foram inoculados subcutaneamente, no flanco direito, com as células tumorais e tratados com diferentes doses dos compostos (10, 25 e 35mg/kg), via intraperitoneal, 5 dias consecutivos por semana, durante 50 dias ou até o óbito. A administração de 10mg/kg de quercetina e de 25mg/kg de narigina, morina e do composto acetoxi DMU inibiram cerca de 50% o crescimento do tumor (ED50) quando comparado com os animais controle inoculados com tumor, sem tratamento (grupo Tumor). A ED50 para os tratamentos com quercetina, narigina, morina e acetoxi DMU foi responsável por um aumento de 30, 70, 60 e 70%, respectivamente, na sobrevida dos ratos tratados (p < 0,05) em contraste aos 100% de mortalidade observada no grupo Tumor. Outra conseqüência da administração da ED50 foi a ocorrência de regressão tumoral em 2, 5, 2 e 3 animais, respectivamente, para os tratamentos com quercetina, narigina, morina e acetoxi DMU (n=10). O tratamento com os compostos também foi eficiente em manter os níveis das citocinas TNF-? e IL-6 (no tecido hepático e tumoral do hospedeiro), mediadores do processo caquético, semelhantes aos encontrados nos ratos controle sem tumor (grupo Controle). Já os ratos do grupo Tumor apresentaram altos níveis destas citocinas, tanto nas amostras de fígado como nas de tumor. Os tratamentos promoveram também um alto potencial anti-angiogênico, mostrado através da diminuição na expressão de VEGF e nas atividades das MMP-2 presentes nas amostras de fígado e tumor. Os níveis de VEGF encontrados nos fígados dos ratos do grupo Tumor foram significantemente maiores que os do grupo Controle. Outro efeito do tratamento com os compostos foi uma diminuição significativa na expressão da proteína tirosina fosfatase de baixa massa molecular (nas amostras de fígado e tumor), que havia sido super-expressa em animais do grupo Tumor. As análises dos pesos dos testículos e órgãos reprodutivos acessórios (epidídimo, vesícula seminal, glândula de coagulação e próstata) foram feitas para os animais tratados com narigina e acetoxi DMU. Os resultados indicaram uma redução significativa nos órgãos dos animais do grupo Tumor em comparação com o grupo Controle. Pelo contrário, o tratamento terapêutico de ratos com tumor com a narigina e o acetoxi DMU se mostrou eficaz em proteger a morfologia destes órgãos e inibir esta redução. De acordo com os resultados obtidos, o melhor tratamento foi obtido com o acetoxi DMU. Os resultados obtidos neste trabalho confirmam o efeito dos flavonóides e de acetoxi DMU em diminuir os sintomas da caquexia no modelo tumoral utilizado para experimentação e em inibir o crescimento tumoral, contribuindo, assim, para uma melhor compreensão da ação in vivo destes compostos, tanto no organismo sadio como na presença do tumor / Abstract: Currently, cancer is a public health problem worldwide in virtue of the increase in incidence. Anorexia and involuntary weight loss are common in cancer patients. This condition, also known as cachexia, affects the functional capacity, response to treatment, quality of life and patient survival. It is estimated that approximately two million people worldwide die annually because of cancer cachexia consequences. In this work the Walker 256 carcinosarcoma (W256) is used as an experimental model to establish cancer cachexia in infected animals. Furthermore, it presents an aggressive biological behavior, local invasive growth and high metastasis potential. Flavonoids are polyphenolic compounds with several biological activities mainly due to its antioxidant properties and ability to modulate several enzymes or cellular receptors. These characteristics are associated with the protective effect attributed to these compounds against cardiovascular system diseases, some causes of cancer, diseases caused by photosensitivity and aging, among other. The aim of this study was to evaluate the effects of the flavonoids quercetin, naringin and morin and the compound acetoxy DMU (a synthetic derivative of resveratrol and DMU-212) in the cachexia prevention/attenuation and inhibition of tumor growth in rats bearing W256, in a preclinical study. Healthy male rats were inoculated with tumor cells and treated with different doses of quercetin, naringin, morin and acetoxy DMU (10, 25 and 35mg/kg) intraperitoneally administered, 5 consecutive times a week, during 50 days or until death. The administration of 10 mg/kg quercetin and 25mg/kg naringin, morin and acetoxy DMU inhibited about 50% of tumor growth (ED50) compared with Tumor group (untreated). The ED50 values for the treatment with quercetin, naringin, morin and acetoxy DMU were responsible for a survival increase about 30, 50, 40 and 60%, respectively, in contrast to 100% mortality observed in the tumor group. Another consequence of the ED50 administration was the tumor regression in 2, 5, 2 and 3 animals, respectively, for treatment with quercetin, naringin, morin and acetoxy DMU (n=10). The effect of treatment with these compounds on cytokines mediators of the cachectic process (in liver and tumor tissue) was efficient in maintaining the TNF-? and IL-6 levels similar to those found in control rats (Control group). Tumor group presented high levels of these cytokines in both liver and tumor samples. The treatments also promoted a high potential anti-angiogenic, shown by the decrease in VEGF expression and MMP-2 activity of liver and tumor samples. The VEGF levels found in Tumor group (liver samples) were significantly higher than the Control group. Another effect of treatment with the compounds was a significant decrease in the low molecular weight protein tyrosine phosphatase expression (in liver and tumor tissue), which had been over-expressed in Tumor group. Analyses of testes and accessory reproductive organs weights (epididymis, seminal vesicle, coagulating gland and prostate) were made for animals treated with narigina and acetoxy DMU. The results indicated a significant reduction in Tumor group organs compared with the Control group. On the other hand, the naringin and acetoxi DMU therapeutic treatments of rats with tumor have been proven effective in protecting the morphology of these organs and inhibiting its reduction. According to the results, the best treatment was obtained with the acetoxy DMU. The results of this work confirm the effect of these flavonoids and acetoxi DMU on reducing the cachexia symptoms and tumor growth inhibition, contributing to a better understanding of the action of these compounds in vivo, both in healthy and in tumor organisms / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular