A doença de Chagas é uma doença tropical negligenciada de alta prioridade nos programas de pesquisa e desenvolvimento da Organização Mundial da Saúde. Grave problema de saúde pública, é uma das maiores causas de desordens cardíacas em vários países da América Latina. A inexistência de um tratamento satisfatório faz urgente a busca por novas alternativas terapêuticas. Nesse contexto, o objetivo dessa tese de doutorado foi o desenvolvimento de inibidores da enzima cruzaína de Trypanosoma cruzi, alvo molecular validado para a doença de Chagas, utilizando de forma integrada várias estratégias experimentais e computacionais de química medicinal e planejamento de fármacos. Duas classes de inibidores foram utilizadas como compostos líderes: derivados benzimidazólicos e imídicos. Diversas etapas de planejamento, síntese química e avaliação biológica foram realizadas de forma iterativa até que a otimização da potência dos compostos fosse alcançada. Modificações em diversas regiões de cada composto líder foram exploradas, levando ao entendimento de requerimentos de SAR essenciais para a inibição enzimática. O mecanismo de inibição de novas séries de compostos foi determinado. Estudos preliminares de toxicidade, em linhagens celulares e in vivo, mostraram que os compostos apresentam um perfil seguro. Por meio da realização de um estágio de doutorado sanduíche no departamento de metabolismo de fármacos e farmacocinética da empresa farmacêutica norte-america AbbVie, foi realizada a determinação de parâmetros farmacocinéticos dos compostos investigados. Além disso, foi possível a utilização de uma metodologia recentemente implementada na empresa, com foco na otimização de múltiplos parâmetros de um composto teste. Este método foi utilizado para a identificação de candidatos a novos fármacos com um equilíbrio favorável entre potência e parâmetros farmacocinéticos, que são absolutamente essenciais para o desenvolvimento de um novo fármaco eficaz e seguro. Por fim, foi criada uma estratégia mais racional e efetiva para a triagem de candidatos a novos antichagásicos, que apresentem uma combinação otimizada de potência e propriedades de ADME. / Chagas\' disease is considered a high priority neglected tropical disease by the World Health Organization in its research and development programs. It is a serious public health problem, being among the main causes of cardiac disorders in many countries in Latin America. The absence of an effectite treatment makes urgent the pursue of novel therapeutic options. In this way, the goal of this PhD thesis was to develop inhibitors of the enzyme cruzain, the main cysteine protease from Trypanosoma cruzi, a validated target for Chagas\' disease drug discovery. This work involved the combination of experimental and computational approaches in medicinal chemistry and drug design. Two sets of inhibitors were used as lead compounds: benzimidazole and imide derivatives. The design, chemical synthesis and biological evaluation of several compounds were performed iteratively, until the optimization of potency was achieved. Modifications in different regions of each lead compound were explored, making it possible to understand the SAR requirements for enzyme inhibition. The mode of inhibition of the compounds was determined. Preliminary toxicity studies were caried out using cellular lineages and mice, showing that the compounds possess a safe profile. A PhD internship at the department of metabolism and pharmacokinetics at the U.S. pharmaceutical company AbbVie led to the determination and optimization of the pharmacokinetic profile of the inhibitors. Besides, a methodology recently implemented in the company was employed in this work, which aims a multi parametric optimization of the test compounds. This method was used to identify drug candidates with a favorable balance between potency and pharmacokinetic parameters, which are absolutely essential to develop a new, safe and effective drug. Finally, it was created a rational and more effective strategy for the screening of new antichagasic drug candidates, presenting an optimized combinaiton of potency and ADME properties.

A doença de Chagas possui uma importante relevância clínica, sendo uma das principais causas de mortalidade e morbidade na América Latina. As relações entre a lesão tecidual miocárdica e os defeitos na inervação autonômica na doença de Chagas são pouco conhecidas. Este trabalho descreve o desenvolvimento e aplicação de métodos de segmentação, corregistro e análise de imagens capazes de prover uma análise integrada das lesões teciduais através do imageamento de ressonância magnética (MRI), perfusão miocárdica e inervação autonômica, disponíveis através da tomografia de emissão de fótons (SPECT). O método proposto é baseado na segmentação e corregistro entre as imagens MRI e imagens SPECT usando 99mTc-MIBI e 123I-MIBG. Para realizar a segmentação do miocárdio, foi utilizada a técnica de Contorno Ativo Geodésico. A segmentação de fibrose em imagens MRI foi realizada com base na maximização da entropia de Tsallis. O corregistro não-rígido foi realizado através do método B-Spline. Os resultados de quantificação indicam correlações entre a presença de fibrose, desnervação e isquemia, além de mostrar a presença de regiões de miocárdio vivo, isquêmico e desnervado. Assim, a ferramenta desenvolvida fornece uma análise integrada de informação, permitindo uma melhor compreensão da relação entre o dano ao tecido do miocárdio e defeitos de inervação autonômica causadas pela doença de Chagas. / Chagas disease is of major clinical relevance, and a major cause of morbidity and mortality in Latin America. The relations between the myocardial tissue damage, myocardial perfusion and defects in autonomic innervations are poorly understood. This study proposes the development and application of image analysis methods capable of providing an integrated visualization and analysis of tissue injuries through enhanced magnetic resonance imaging (MRI), autonomic innervations and myocardial perfusion, available through photon emission tomography (SPECT). The proposed method is based on segmentation and registration between MRI images and SPECT images using 99mTc-MIBI and 123I-MIBG. To perform the segmentation of myocardium, we used Geodesic Active Contour. Fibrosis segmentation in MRI images was performed based on the algorithm of maximum Tsallis entropy. Nonrigid registrations was performed based on B-Spline method. The quantification results showed correlations between the presence of fibrosis, denervation and ischemia, as well as showing the regarded presence of regions of healthy myocardium, ischemic and denervated. Thus, the developed tool provides an integrated analysis of information contributing to a better understanding of the relationship between myocardial tissue damage and autonomic innervations injuries caused by Chagas disease.

A doença de Chagas afeta milhões de pessoas e os fármacos existentes não são seguros e apresentam eficácia limitada. Muitos produtos naturais mostraram efeitos inibitórios contra uma enzima importante para a sobrevivência do Trypanosoma cruzi, a gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH). Dentre esses produtos naturais destacam-se aqueles da classe dos flavonoides, sendo que um deles, o tilirosídeo, mostrou-se interessante por inibir a enzima com valores de IC50 e Ki iguais a 46 e 25 µM, respectivamente, além de ter sido eficaz contra a cepa do T. cruzi resistente a fármacos (cepa Y) mostrando um valor de IC50 igual a 770 µM. Com objetivo de identificar novos potenciais inibidores da TcGAPDH baseados no tilirosídeo foram empregados métodos computacionais nos quais combinaram-se duas diferentes estratégias: os ensaios virtuais baseados na estrutura do ligante (LBVS) e os ensaios virtuais baseados na estrutura do receptor (SBVS). Os compostos que se ajustaram ao sítio catalítico da enzima e preditos para interagir de forma efetiva com o alvo foram adquiridos e testados contra a TcGAPDH. Os estudos de inibição enzimática foram realizados utilizando as técnicas de calorimetria de titulação isotérmica e espectroscopia de fluorescência obtendo como resultados as constantes de inibição dos compostos selecionados e seus modos de inibição. Dois flavonoides, o Nequimed 214 e o Nequimed 215 inibiram a TcGAPDH na mesma grandeza que o composto de partida, o tilirosídeo, mas como possuem cerca da metade da massa molecular, houve grande aumento da eficiência do ligante. A partir dessa informação, foram selecionados uma segunda geração de compostos preditos a interagir com a TcGAPDH. Deste modo, foram adquiridos bioisósteros de flavonoides que foram testados contra essa enzima, sendo que dois dos mesmos mostraram-se ativos e com alta eficiência do ligante. Foram adquiridos também compostos pertencentes à classe das hidantoínas, rodaninas, tio-hidantoínas e pirrolidina-2,4-dionas sendo que muitos dos mesmos foram ativos e mostraram os maiores valores de eficiência do ligante já relatados para a TcGAPDH, tornando-os excelentes candidatos para otimização molecular. Os resultados obtidos sugerem que vários inibidores possuem inibição não competitiva com relação ao substrato G3P. Os inibidores mais potentes foram testados contra a GAPDH de humanos e não foi verificada seletividade relevante. / Chagas disease affects millions of people worldwide. The available drugs are not safe and show limited efficacy. Many natural products inhibit the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), an important Trypanosoma cruzi enzyme. Among them, flavonoids have stood out and one of them, the tiliroside, inhibited the enzyme with IC50 and Ki values of 46 and 25 µM, respectively. Furthermore, unpublished results showed that this compound was effective against the drug-resistant strain of T. cruzi (Y strain) with IC50 value of 770 µM. In order to select potential inhibitors of TcGAPDH based on the tiliroside structure, computational methods were used combining two different strategies, the ligand-based virtual screening (LBVS) and the structure-based virtual screening (SBVS). The compounds predicted to interact effectively with the target and fit into the active site of the enzyme were purchased and tested. Enzyme inhibition studies were performed using isothermal titration calorimetry and fluorescence spectroscopy from which the constants and mode of inhibition of the compounds were determined. Two of the tested flavonoids, Nequimed 214 and Nequimed 215, showed inhibition activity against TcGAPDH in the same magnitude values as the starting compound, the tiliroside, in spite of their lower molecular weight, thus greatly enhancing the ligand efficiency (LE). These data prompted us to search for some flavonoid bioisosters that were obtained and tested against this enzyme, and two of them proved to be active with high ligand efficiencies. We also purchased compounds belonging to the class of hydantoins, pyrrolidine-2,4-dione, thio-hydantoin and rhodanine. Many of them were active at low micromolar concentration range and exhibited the highest ligand efficiencies ever reported for this enzyme, therefore becoming excellent candidates for molecular optimization. The obtained results suggest that most of inhibitors tested behave as non-competitive inhibitors with respect to the G3P substrate. The most potent inhibitors were tested against human GAPDH and relevant selectivity was not observed.

A doença de Chagas causada pelo Trypanosoma cruzi representa um grave problema de saúde pública na América Latina e cada vez mais em todo o mundo, afetando principalmente regiões de baixo poder aquisitivo, e por isso negligenciada pela indústria farmacêutica. Atualmente apenas um fármaco está disponível, o benzonidazol, o qual apresenta eficácia limitada e está associado a diversos efeitos colaterais. Estudos recentes demonstraram atividade tripanocida do ácido ursólico, entretanto sua utilização é limitada pela alta hidrofobicidade, sendo o uso dos nanocarreadores lipossomais reconhecido como uma estratégia promissora para solucionar tal limitação, além de serem sistemas altamente versáteis e biocompatíveis. Neste trabalho, foram desenvolvidos lipossomas de fosfatidilcolina e colesterol contendo ácido ursólico pela técnica da evaporação do solvente e hidratação do filme lipídico seguida de sonicação, permitindo a obtenção de vesículas unilamelares e com baixa polidispersividade. A partir da avaliação preliminar da estabilidade das dispersões, a adição do colesterol na razão molar 10:1 fosfatidilcolina:colesterol foi essencial para a manutenção do conteúdo encapsulado quando a formulação foi estocada em temperatura ambiente e melhor retenção do conteúdo a 4°C (90%). Após a liofilização o emprego de sucrose na razão molar 1:10 lipídeo:açúcar, a formulação manteve o tamanho e distribuição de tamanho e impediu a agregação das vesículas. A formulação obtida foi caracterizada por microscopia eletrônica de transmissão, apresentando diâmetro entre 100 e 120 nm, também observado pelo espalhamento dinâmico da luz. As análises por espectroscopia no infravermelho e calorimetria exploratória diferencial demonstraram uma forte interação do fármaco com a membrana fosfolipídica por interações de hidrogênio, assim como uma menor mobilidade das cadeias lipídicas e formação de uma matriz vítrea a qual foi responsável pela efetiva crioproteção das vesículas. Estudo in vitro do perfil de liberação do fármaco a partir dos lipossomas pela técnica da diálise resultou em alta retenção do conteúdo encapsulado e uma liberação sustentada deste. A partir de ensaio biológico in vitro empregando azul de trypan, a formulação liofilizada contendo ácido ursólico se mostrou segura até a concentração em que seria necessária para carrear 32 ?M do fármaco, considerando a linhagem de mamíferos LLC-MK2. Em relação à atividade tripanocida em linhagem da cepa CL da forma epimastigota empregando MTT, o lipossoma contendo o fármaco foi capaz de causar morte celular do parasita em 100%, considerando-se um possível efeito sinérgico do ácido ursólico e o colesterol, cuja seletividade à membrana do parasita tem sido recentemente demonstrada. Contudo apenas a formulação contendo o ácido ursólico apresentou índice de seletividade aceitável, o que está relacionado com o efeito citoprotetor do ácido ursólico. / Chagas disease caused by Trypanosoma cruzi is a serious public health problem in Latin America and is an increasing disease around the world, mainly affecting regions with low purchasing power, and therefore Chagas disease is considered neglected by the pharmaceutical industry. Today, only one product is available, benznidazole, which has limited efficacy and is associated with several side effects. Recent studies have shown trypanocidal activity of ursolic acid, however its use is limited by the high hydrophobicity. The use of liposomal nanocarriers is recognized as a promising strategy to address this limitation and they are highly versatile and biocompatible systems. In this study, ursolic acid loaded phosphatidylcholine and cholesterol liposomes were developed using the solvent evaporation and lipid film hydration technique followed by sonication, allowing unilamellar vesicles formation with low polydispersity. From the preliminary assessment of the dispersion stability, the addition of cholesterol allowed the encapsulation efficiency maintenance when the formulation was stored at room temperature and better drug retention at 4°C (90%). After lyophilization employing sucrose 1:10 lipid:sugar molar ratio, the formulation manteined the size and size distribution and vesicle aggregation was prevented. The formulation obtained was characterized by transmission electron microscopy, with diameter between 100 and 120 nm, also observed by dynamic light scattering. The analysis by infrared spectroscopy and differential scanning calorimetry showed a strong hydrogen interaction between ursolic acid and the phospholipid membrane, as well as a lower mobility of the lipid chains and glassy matrix formation which was responsible for the effective cryoprotection. In vitro drug release profile from liposomes by dialysis technique resulted in high retention of the encapsulated content and a sustained release. From in vitro biological assay using trypan blue, the ursolic acid loaded lyophilized liposomes proved to be safe up to a concentration that would be required to carry 32 ?M of the drug, considering the LLC-MK2 mammalians cell line. Regarding the trypanocidal activity of epimastigotes CL strain by MTT technique, the ursolic acid loaded liposomes showed greater efficacy than blank liposome able to causing 100% of parasite cell death, considering a possible synergism effect of ursolic acid and cholesterol, whose selectivity to the parasite membrane has been recently demonstrated. However, only the formulation containing ursolic acid showed acceptable selectivity index, which is related to the ursolic acid cytoprotective effect.

O selênio (Se) é um micronutriente importante na dieta de mamíferos e tem sido descrito com importante papel na função imune. É constituinte de mais de 25 selenoproteínas na forma do aminoácido selenocisteína, sendo este elemento crítico na manutenção do sistema de defesa antioxidante. Uma dieta complementar com Se pode ser benéfica no tratamento de doenças correlacionadas com altos níveis de estresse oxidativo, como a doença de Chagas, enfermidade negligenciada causada por Trypanosoma cruzi. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do Se em ratas Wistar prenhas infectadas pela cepa Y de T. cruzi. O tratamento com Se desencadeou aumento no peso e comprimento fetal, bem como no diâmetro e peso placentário. Também foi observada diminuição da parasitemia. Não ocorreram alterações significativas nas concentrações de NO e no número de ninhos de amastigotas no coração. A avaliação histológica das placentas mostrou elevado número de ninhos de amastigotas nos animais do grupo infectado e tratado. A redução da concentração de citocinas pró-inflamatórias e de populações de células T desencadeou uma resposta voltada ao padrão Th-2, característico da gestação, fato que provavelmente contribuiu no aumento do parasitismo placentário encontrado nos animais tratados com Se. Assim, é possível que a administração de Se, durante a prenhez, poderia alterar a resposta imune placentária local, favorecendo a instalação do parasita. Mais estudos são necessários para avaliar a interação entre o Se e a doença de Chagas durante a prenhez. / The selenium (Se) is an essential micronutrient in the diet ofmammals and has an important role in the immune function. A range of 25 selenoproteinshas Sein its structure and most of them in the form of amino acid selenocysteine, being this element involved in the in maintenance of the antioxidant defense. Diet with Se is beneficial in the treatment of diseases correlated with high levels of oxidative stress, like Chagas\' disease, a neglected illness caused by Trypanosoma cruzi. The objective of this study was to evaluate the effects of selenium in the immune response of pregnant Wistar rats infected withtheY strain of T. cruzi. Se treatment triggered enhanced fetal weight and length and placental diameter and weight. It was observed decreased parasitemia. No significant alterations in NO concentrations and amastigote nests in heart were observed. The histological evaluation of placenta displayed an enhanced number of amastigote nests in infected and Se treated animals. The reduction of pro-inflammatory cytokines and T cell populations triggered a Th-2 immune response, which is the hallmark of the gestation period. This fact probably led to the raise in parasite nests in placenta of infected and Se treated animals. So it is possible that the Se supplementation during pregnancy could impair the local placental immune response. Further studies are needed to assess the interaction between selenium and the acute Chagas\' disease during pregnancy.

Fundamento: A ativação da cascata inflamatória está presente na insuficiência cardíaca(IC). Existe relação entre esta ativação e estado protrombótico nesta síndrome. Dentre as etiologias de IC, a cardiomiopatia chagásica (CMC) parece ter maior ativação inflamatória e prognóstico mais reservado, possivelmente por especial risco para fenômenos tromboembólicos. A relação entre atividade inflamatória e protrombótica na cardiomiopatia chagásica e em outras etiologias é obscura. Objetivo: Estudar o perfil de marcadores protrombóticos e proinflamatórios em pacientes com insuficiência cardíaca chagásica comparando-os com os de etiologia não-chagásica. Métodos: Corte transversal. Critérios de inclusão: fração de ejeção do VE (FEVE) < 45% e tempo de início de sintomas > 1 mês. Os pacientes foram divididos em dois grupos: grupo 1(G1) sorologias positivas para Chagas e grupo 2(G2) sorologia negativa para Chagas. Dosou-se como fatores proinflamatórios: fator de necrose tumoral-alfa (TNF-), interleucina-6 (IL-6) e proteína C reativa (PCR) ultrassensível; fatores protrombóticos: dímero D, P-selectina solúvel, antígeno do fator de von Willebrand, fibrinogênio, complexo trombina-anti-trombina(TAT), fator tecidual(FT) e tromboelastograma(TEG). A amostra foi calculada para poder de 90%, assumindo-se diferença de 1/3 de desvio-padrão entre os grupos; p significativo se < 0,05. Análise estatística: teste exato de Fischer para comparação de proporções; teste t de student não-pareado para variáveis contínuas de distribuição normal e teste de Mann-Whitney para variáveis contínuas de distribuição assimétrica. Realizada análise de co-variância para ajuste de potenciais influências de co-variáveis. Resultados: Entre 16 de janeiro de 2008 e 08 de abril de 2009, 287 pacientes com IC crônica foram consecutivamente selecionados em nível ambulatorial ou de internação, sendo 138 no G1 e 149 no G2. O G1 apresentava maior porcentual de pacientes internados, de CF III/IV, PA sistólica mais baixa, maior freqüência de RHJ, ascite, menor fração de ejeção e níveis mais altos de BNP. Por outro lado, a prevalência de HAS, DM e DLP foi superior no G2. Dos marcadores proinflamatórios, o TNF- foi maior no G1, independentemente de outros fatores de gravidade(p<0,0001). A IL-6, apesar de maior no G1, sofreu maior influência de outras variáveis de gravidade do que da etiologia chagásica. Os níveis de PCR ultrassensível estavam elevados em ambos os grupos embora sem diferença entre eles. Dentre os fatores protrombóticos o dímero-D(p<0,0001), o fator de von Willebrand(p<0,0001) e a P-selectina(p=0,0262) foram mais altos no G1 que no G2. Os níveis de FT e TAT foram semelhantes. O fibrinogênio foi mais alto no G2 que no G1(p=0,0424), assim como os parâmetros do TEG - MA(p=0,0044), G(p=0,0022) e TG(p=0,001), embora todos estivessem dentro dos limites de referência na maioria dos pacientes em ambos os grupos. Na análise de co-variância apenas o dímero-D e a P-selectina mantiveram-se diferentes entre os grupos, sendo que os níveis de P-selectina estavam normais na maioria dos pacientes de ambos os grupos. Conclusões: A atividade proinflamatória esteve aumentada nos pacientes com IC chagásica e não-chagásica. A inflamação medida pelo TNF- foi independentemente maior entre chagásicos.Observou-se maior estado protrombótico entre chagásicos medido pelo dímero-D, independentemente de outros fatores de gravidade. / Background: Inflammatory cascade activation is present in heart failure (HF). This activation is closely related to a prothrombotic state in this syndrome. Among HF etiologies, Chagas cardiomyopathy (CCM) seems to have greater inflammatory activation and worse prognosis, possibly because of special risk for thromboembolic phenomena. The relation of inflammatory and prothrombotic activity between CCM and other HF etiologies remains unclear. Objective: To assess the profile of prothrombotic and proinflammatory markers in patients with chagasic in comparison to non-chagasic systolic heart failure. Methods: Cross sectional study. Inclusion criteria: LV ejection fraction (LVEF) < 45% and time of symptoms onset > 1 month. Patients were divided into two groups: group 1 (G1) positive Chagas serology and group 2 (G2) negative serology. Proinflammatory factors determined: tumor necrosis factor (TNF-), interleukin-6(IL-6) and ultrasensitive C-reactive protein (CRP); prothrombotic factors: D-dimer, soluble P-selectin, von Willebrand factor(vWF), fibrinogen, thrombin-anti-thrombin complex(TAT), tissue factor(TF) and thromboelastography(TEG). Sample was calculated for an 90% power, assuming a difference of 1 / 3 of the standard deviation; p significant if < 0.05. Statistical analysis: Fischer exact test for proportions, non-paired Students t test for parametric continuous variables and Mann-Whitney test for non-parametric continuous variables. Covariance analysis was performed to adjust for possible covariables influence on results. Results: From january 16th to april 8th 2009, 287 chronic HF patients were consecutively included, 138 in G1 and 149 in G2. G1 showed larger proportion of inpatients, higher III/IV functional class, lower systolic blood pressure, higher frequency of hepatojugular reflux, ascites, lower left ventricle ejection fraction and higher levels of B-type natriuretic peptide (BNP). On the other hand, G2 had higher proportion of hypertension, diabetes and hypercholesterolemia. Among proinflammatory markers, TNF- levels were higher in G1, independently of other prognosis variables (p<0,0001). Although IL-6 levels were higher in G1, there was greater influence of other prognosis variables than chagasic etiology itself. CRP levels were above reference values but there was no difference between G1 and G2. Among prothrombotic markers, D-dimer(p<0,0001), vWF(p<0,0001) and soluble P-selectin(p=0,0262) levels were higher in G1 than in G2. TF and TAT levels were similar in both groups. Fibrinogen levels were higher in G2 than in G1 (p = 0.0424), as well as TEG parameters MA(p=0,0044), G(p=0,0022) and TG(p=0,001), even though all of them were in normal reference range in most patients in both groups. D-dimer and soluble P-selectin kept different among groups in covariance analysis. However, soluble P-selectin levels were in normal reference range in both groups. Conclusions: Proinflammatory activity was increased in both groups. Inflammation measured by TNF- was independently greater among CCM patients. Greater prothrombotic state measured by D-dimer was observed in CCM patients independently of other prognosis variables.

A doença de Chagas é uma doença tropical negligenciada de alta prioridade nos programas de pesquisa e desenvolvimento da Organização Mundial da Saúde (OMS). Endêmica em 21 países da América Latina, a doença tem recentemente se tornado uma preocupação de saúde em outras regiões do planeta, como a América do Norte, Europa, Oceania e Ásia. Causada pelo parasita Trypanosoma cruzi, a doença de Chagas atinge 8-10 milhões de pessoas, de acordo com estimativas da OMS. Os únicos dois medicamentos disponíveis para o tratamento da doença são ineficazes e causam graves efeitos adversos. Este panorama tem evidenciado a urgência por novos agentes terapêuticos. O objetivo desta dissertação de mestrado é o desenvolvimento de modelos de relações quantitativas entre a estrutura e atividade (QSAR, na sigla inglesa para quantitative structure-activity relationships) para uma série de derivados piridínicos inspirados em um composto líder com potente ação anti-T. cruzi. Os modelos de QSAR foram gerados com os métodos holograma QSAR (HQSAR, na sigla inglesa para hologram QSAR); análise comparativa dos campos moleculares (CoMFA, na sigla inglesa comparative molecular field analysis); e análise comparativa dos índices de similaridade estrutural (CoMSIA, na sigla inglesa para comparative molecular similarity indices analysis). Os modelos identificaram as principais características estruturais que determinam a potência biológica destes compostos. Além disso, os modelos possuem alta consistência estatística e elevada capacidade de predição para novas moléculas. Os resultados apresentados revelam a utilidade dos modelos de QSAR no planejamento de novos antichagásicos mais potentes dentro da diversidade química explorada. / Chagas disease is a neglected tropical disease of high priority for the World Health Organization (WHO) drug discovery and development programs. Endemic in 21 countries in Latin America, the disease has recently become a public health problem in other regions of the planet, such as North America, Europe, Oceania and Asia. Caused by the parasite Trypanosoma cruzi, Chagas disease affects 8-10 million people worldwide, according to WHO. The only two available drugs are ineffective and cause serious side effects. These drawbacks have demonstrated the urgency for novel therapeutic agents. The main goal of this masters dissertation is the development of quantitative structure-activity relationships models (QSAR) for a series of pyridine derivatives having prominent activity against T. cruzi. The compounds were inspired in the structure of a lead compound with potent anti-T. cruzi action. The QSAR models were created using the methods hologram QSAR (HQSAR); comparative molecular field analysis (CoMFA); and comparative molecular similarity indices analysis (CoMSIA). The resulting models have identified key molecular features that determine the biological potency of the compounds. Furthermore, these models possess high statistical consistency and distinct ability to predict the potency of new molecules. The results reported reveal the usefulness of the developed QSAR models in the design of new antichagasic agents within this structural diversity.

A enzima glicossomal gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) de Tripanosoma cruzi e os mutantes D210L e D210L-G213D foram expressos em E. coli, purificados e submetidos a ensaios de cinética enzimática e de cristalização. A enzima GAPDH tipo selvagem e o mutante D210L-G213D cristalizaram-se no grupo espacial P21 e os cristais apresentaram padrões de difração de raios-X de boa qualidade. A estrutura cristalográfica da enzima tipo selvagem foi determinada a 2.5 e 2.15 A de resolução, a partir de coletas de dados realizadas a 277 e 100 K respectivamente. Os fatores R cristalográficos finais dos refinamentos foram de 16.0% para a estrutura a 277 K e 18.8% para a estrutura a 100 K. A estrutura do mutante GAPDH D210L-G213D foi determinada a 2.15 A de resolução e refinada até um fator R cristalográfico de 18.9%. A comparação entre as estruturas da enzima tipo selvagem determinadas nas duas temperaturas levou a resultados interessantes no que diz respeito ao empacotamento cristalino. O resfriamento dos cristais provocou uma redução no volume da cela unitária de 10.5%, tendo a maior variação ocorrido no parâmetro de rede a (14.5%). A sobreposição das celas unitárias mostrou uma rotação do conteúdo da unidade assimétrica de cerca de 5 graus em torno de um eixo aproximadamente paralelo a b. Por outro lado, a análise das estruturas da enzima tipo selvagem e mutante, juntamente com os parâmetros cinéticos, permitiram a discussão a respeito de alguns detalhes do mecanismo catalítico da enzima, principalmente no que se refere ao papel do resíduo Arg249. Tal resíduo, que apresenta grande mobilidade conformacional de sua cadeia lateral, parece estar envolvido na etapa de reorientação de um dos intermediários durante o processo catalítico. / The glycosomal glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) from Typanosoma cruzi and its mutants D210L and D210L-G213D were expressed in E. coli and purified, followed by kinetic and crystallization assays. Both wild type enzyme and D210L-G213D mutant were crystallized in P21 space group and the crystals presented good X-ray diffraction patterns. The three-dimensional structure of the wild type enzyme was determined at 2.5 and 2.15 A resolution from data collected at 277 and 100 K respectively. The structures were refined to a crystallographic R-factor of 16.0% for data collected at 277 K and 18.8% for those collected at 100 K. Also, the structure of the D210L-G213D mutant was solved at 2.15 A resolution and refined to a crystallographic R-factor of 18.9% with good geometry indicators. Comparison between the wild type enzyme structures solved at both temperatures led to interesting results concerning the crystal packing. Flash-cooled crystals presented a 10.5% shrink in the unit cell volume being the major reduction observed in the parameter a (14.5%). Superposition of the unit cells showed a global rotation of the asyrnmetric unit content of about 5 degrees around an axis approximately parallel to b. On the other hand, the analysis of the wild type and mutant enzyme structures, together with the kinetic parameters, allowed a discussion about some catalytic mecanism details, mainly the role of the Arg249 residue. The results showed that this residue might be involved in the reorientation of one of the intermediates during the catalytic process.

INTRODUÇÃO: A doença de Chagas (DC) persiste como um importante problema de saúde na América Latina, onde o envolvimento cardíaco é responsável pela elevada morbidade e mortalidade. A identificação dos pacientes de maior risco representa, portanto, um grande desafio. A ressonância magnética cardiovascular (RMC) é uma metodologia de elevada acurácia na avaliação da morfologia e da função ventricular e permite a detecção da fibrose miocárdica pela técnica do realce tardio, podendo ser útil na estratificação de risco dos pacientes chagásicos. OBJETIVOS: Avaliar as características morfológicas e funcionais dos ventrículos esquerdo e direito nas formas clínicas da DC; avaliar a fibrose miocárdica pela RMC e sua relação com as formas clínicas da DC; investigar o valor prognóstico da fibrose miocárdica, através de sua correlação com o escore de Rassi. MÉTODOS: Foram estudados 39 pacientes, sendo 20 do sexo masculino. A população de pacientes foi dividida em dois grupos: com cardiopatia aparente (CCA) e sem cardiopatia aparente (SCA). Todos os pacientes foram submetidos a estudo de RMC para avaliação morfológica e funcional; e detecção da fibrose miocárdica. Visando à obtenção do escore de Rassi, os pacientes realizaram avaliação clínica, eletrocardiograma, radiografia do tórax, ecodopplercardiograma e eletrocardiografia dinâmica de 24 horas (Holter). Os pacientes foram classificados, de acordo com o escore de Rassi, em: de baixo, de médio e de alto risco, e foi realizada a correlação desse escore com os parâmetros obtidos pela RMC. RESULTADOS: Os aspectos morfológicos e funcionais do VE apresentaram uma diferença significante entre as formas clínicas estudadas, e a quantificação de fibrose miocárdica na DC apresentou uma forte correlação com o escore de Rassi (r=0,76 p<0,001). CONCLUSÕES: O ventrículo esquerdo apresentou comprometimento morfológico e funcional no grupo com cardiopatia aparente; a extensão da fibrose miocárdica foi maior no grupo com cardiopatia aparente; a quantificação de fibrose miocárdica pela RMC apresentou forte correlação com o escore de Rassi, denotando o valor prognóstico da RMC nesse grupo de paciente chagásico / INTRODUCTION: Chagas disease (CD) still remains an important health problem in Latin America. One of the major challenges is to identify high risk patients. Considering that magnetic resonance imaging (MRI) has a very high accuracy to assess morphology and ventricular function and that myocardial delayed enhancement (MDE) technique is well established to detect myocardial fibrosis, we believe that MRI may have an important role to stratify patients with CD. OBJECTIVES: Evaluate morphological and functional ventricular characteristics, as well as the extent of myocardial fibrosis (MF) in patients with Chagasdisease, by magnetic resonance imaging (MRI); and search the prognostic value of myocardial fibrosis detected by MRI, comparing these findings with the recently developed Rassi`s score. METHODS: 39 patients were evaluated (male sex = 20), divided in two main groups: a) with apparent cardiomyopathy (AC) and without apparent cardiomyopathy (WAC). All patients were submitted to MRI, using the technique of myocardial delayed enhancement (MDE) and the results were compared with the Rassi`s score (RS), which was obtained by analyzing the following parameters: 12-lead electrocardiogram, chest x-ray, echodopplercardiography and 24-hour dynamic electrocardiography (Holter). Patients were stratified as belonging to the low, medium or high risk group, and then each one was compared with data obtained by MRI. RESULTS: Regarding the morphological and functional analysis, significant differences were observed in both groups (p< 0.001). Furthermore, there was a strong correlation between the extent of myocardial fibrosis and the Rassi`s score (r= 0.76). CONCLUSIONS: MRI is an important technique in the evaluation of patients with CD, stressing morphological and functional differences in all clinical presentations. The strong correlation with the Rassi`s score and the extent of myocardial fibrosis detected by MRI, emphasizes its role in the prognostic stratification of patients with CD

A prolina é convertida em glutamato através de dois passos de oxidorredução. Primeiro, prolina é oxidada em D1-pirrolina-5-carboxilato (P5C) que é convertido em glutamato pela TcP5CDH. Neste trabalho demonstrou-se que a enzima TcP5CDH catalisa a oxidação irreversível de gGSA formando glutamato e NADH/NADPH. A TcP5CDH forma um hexâmero que interage com a membrana interna mitocondrial. Os elétrons a partir de NADH abastecem a cadeia transportadora de elétrons para a síntese de ATP. Além disso vimos que a TcP5CDH é regulada positivamente nos estágios infectivos do parasita e, quando esta é induzida pela inserção de uma cópia ectópica, os mutantes apresentam mudanças morfológicas e alterações na expressão da TcGP82. O DSF, reportado como inibidor de aldeído desidrogenasses, interfere na atividade da TcP5CDH, bem como exibiu um efeito tripanocida. Ensaios de RNAi para a TbP5CDH e a análise da expressão desta enzima nas formas do parasita presentes na mosca tsé-tsé também foram discutidos. Os nossos dados reforçam a relevância bioquímica da via prolina-glutamato em T. cruzi, e constituem as primeiras evidências sobre a ocorrência do metabolismo de P5C nessas espécies de tripanossomatídeos. / Proline is converted into glutamate through two oxidorreduction steps. First, prolina is oxidized into D1-pyrroline-5-carboxylate (P5C), which is further converted in glutamate by TcP5CDH. In this work we demonstrate that TcP5CDH catalyzes irreversibly the oxidation of gGSA rendering glutamate and NADH/NADPH. The TcP5CDH undergoes a hexameric conformation interacting with inner mitochondrial membranes. Electrons from NADH fed electron respiratory chain for ATP synthesis. Moreover, we show that TcP5CDH is up regulated in infective stages (M e T). When an additional copy of TcP5CDH was ectopically introduced into parasites, mutant cells exhibited morphological changes and alterations in TcGP82. O DSF, reported as inhibitor of aldehyde dehydrogenases, interferes with TcP5CDH, as well as exhibited a trypanocidal effect. RNAi silencing assays for TbP5CDH and developmental expression of this enzyme throughout main insect stages within tsetse fly were also addressed. Our data support biochemical relevance of proline-glutamate pathway in T. cruzi, and constitute first evidences regarding occurrence of P5C metabolism over these trypanosomatid species.