Doctor en Química / La tripanosomiasis americana o enfermedad de Chagas, provocada por Trypanosoma cruzi, presenta un problema de salud pública en Latino América, abarcando cerca de 21 países. El proceso de globalización ha llevado a que la enfermedad se propague a otras áreas no endémicas, convirtiéndola en un problema de salud global. Para el tratamiento de la enfermedad de Chagas se han utilizado drogas como nifurtimox y benznidazol, estas a pesar de tener cierta eficacia en la etapa aguda son ineficaces en la erradicación del parásito. Es por ello, que se han investigado nuevas alternativas farmacológicas, entre ellas drogas antifúngicas, principalmente derivados azólicos, los cuales han demostrado un potente efecto antiparasitario in vitro e in vivo. En este trabajo se propone una nueva serie de moléculas triazólicas, conocidas como [1,2,3] triazolo piridinas cetónicas. Las características más importantes de este grupo son la estructura triazólica y la presencia de grupos carbonilos los cuales se proponen como responsables del mecanismo antiparasitario, a través de la generación de especies reactivas de oxígeno y/o la inhibición de la biosíntesis de ergosterol. Para evaluar las propiedades fisicoquímicas de esta familia, se determinó el mecanismo de reducción y se caracterizó las especies generadas en esta reducción mediante voltametría cíclica y por espectrometría de resonancia de espín electrónico, en donde se encontró la formación de una especie radicalaria, capaz de deslocalizarse a través de los grupos cetopiridinas y estabilizarse por resonancia. Para relacionar la formación de esta especie radicalaria y la actividad biológica, se estudió y comparó la viabilidad celular en T. cruzi y en células de mamífero, siendo el compuesto 4 como el mejor candidato anti-T. cruzi. Por otro lado, los derivados 7 y 9 fueron los únicos de la serie que mostraron efectos citotóxicos en células de mamífero. También se evaluó la formación de especies radicalarias en el parásito y en células de mamífero y se encontró la generación de radical hidroxilo se generaban en ambos sistemas celulares. Sin embargo, la baja concentración de esta especie es incapaz de producir un efecto tóxico en el parásito, por lo cual hemos descartado el estrés oxidativo como principal mecanismo antichagásico. Como segundo posible mecanismo estudiamos la inhibición de la biosíntesis de esterol, dado que la presencia de un grupo triazólico sería capaz de inhibir la enzima CYP51. Realizamos ensayos por espectroscopia de masas para evaluar los niveles de los esteroles que participan en la biosíntesis de ergosterol. Nuevamente, encontramos que el compuesto 4 es capaz de afectar la biosíntesis de ergosterol en la etapa catabolizada por la enzima CYP51, observándose un aumento en el sustrato de la enzima (lanosterol) y una disminución de su producto (ergosterol), este efecto se observa después de 72 horas de exposición al compuesto. Finalmente, a partir de los resultados obtenidos, se diseñó de manera racional una nueva serie de derivados de triazolo piridinas, cuyas características incluyen la presencia del núcleo [1,2,3] triazolo [1,5-α] piridina y distintas variaciones en las posiciones 3 y 7 de esta estructura, con estas modificaciones en estudios posteriores se pretende mejorar el efecto antichagásico de la serie triazolo piridinas / American trypanosomiasis or Chagas disease, caused by Trypanosoma cruzi, presents a public health issue In Latin America, covering about 21 countries. The globalization process has led to the disease spreading to other non-endemic areas, becoming this disease in a global threat. For the treatment of Chagas disease have been used drugs such as nifurtimox and benznidazole. Although these drugs have some efficacy in the acute stage, are ineffective in eradicating the parasite. For this reason, have been investigated new pharmacological alternatives, including antifungal drugs, mainly azole derivatives, which have demonstrated a potent anti-parasitic effect in vitro and in vivo. This work presents a new series of triazolic molecules, known as [1,2,3] triazolo pyridines ketones. The most important features of this group are the triazolic structure and the presence of ketone groups which are proposed as responsible for the antichagasic mechanism, via the generation of reactive oxygen species and/or inhibiting ergosterol biosynthesis. To evaluate the physicochemical properties of this family, the reduction mechanism, and the reduction species generated, were determined by cyclic voltammetry spectrometry and electron spin resonance. We found the formation of a radical species which was able to delocalize among the keto-pyridines groups and stabilize by resonance. To relate the formation of this radical species with the biological activity, cell viability was studied and compared in T. cruzi and mammalian cells. The compound 4 was identified as the best anti-T. cruzi candidate. On the other hand, derivatives 7 and 9 were the only that showed cytotoxic effects on mammalian cells. Radical species generation in the parasite and in mammalian cells was then evaluated. The generation of toxic species such as the hydroxyl radical was detected in both cell systems. However, the low concentration of this species was unable to produce a toxic effect on the parasite, so we have ruled out the formation of oxidative stress as the main antichagasic mechanism. In addition, we studied the inhibition of the sterol biosynthesis, since the presence of a triazole group that would be capable of inhibiting the enzyme CYP51. We assessed the levels of the sterols involved in ergosterol biosynthesis by mass spectroscopy. The compound 4 was capable of affect the biosynthesis of ergosterol by inhibition of the enzyme CYP51, increasing the enzyme substrate (lanosterol) and decreasing its product (ergosterol). This effect was observed at 72 hours after exposure of the coumpounds. Finally from the results, was rationally designed a new series of triazolo pyridines derivatives, whose features include the presence of the [1,2,3] triazolo [1,5-α] pyridine nucleus and several variations in the positions 3 and 7 of this structure, these modifications are intended to improve the effect of antichagasic series triazolo pyridines / Conicyt

Tesis para optar al grado de Magíster en Química área de Especialización Tópicos en Química Medicinal y Memoria para optar al Título de Química / La Tripanosomiasis americana o mal de Chagas es una enfermedad potencialmente mortal, causada por el parásito protozoario Trypanosoma cruzi (T. cruzi), cuya principal vía de infección es a través de las heces del insecto vector comúnmente conocido como vinchuca. Esta enfermedad es endémica de América latina, pero se ha extendido a otros continentes, lo que lo hace un problema a nivel mundial. Para el tratamiento de la enfermedad existen dos drogas: nifurtimox y benznidazol. Estos medicamentos tienen una mayor efectividad en la fase aguda de la enfermedad, y conllevan a efectos secundarios indeseables. Por estos motivos existe la necesidad de buscar nuevas alternativas para el tratamiento de Chagas, como la familia de las cumarinas. Estas se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza (también son sintetizadas), son de gran interés, debido a sus numerosas actividades biológicas, actividad antiprotozoaria y una destacada capacidad antioxidante. Por lo que, presentan un potencial uso en el tratamiento de la enfermedad de Chagas. En este trabajo se presenta el estudio electroquímico, capacidad antioxidante y actividad tripanocida de compuestos N-aril amido cumarinas. Encontrándose, mediante técnica electroquímica (voltametría cíclica), que los compuestos que contienen grupo nitro en su estructura presentaron un proceso de reducción correspondiente a la generación del radical anión nitro, a través del mecanismo ECE. En el estudio oxidativo de los compuestos hay un proceso de oxidación del grupo hidroxilo hacia la formación de un carbonilo, a través de un intermediario radicalario, el que fue detectado y caracterizado por resonancia de espín electrónico (REE). Se observó un pico anódico irreversible en todos los voltamogramas, que indica la oxidación de la amida (en el rango de 0,98-1,48 V). La capacidad antioxidante fue determinada a través de ORAC-FL, encontrándose valores bajos, atribuidos a la cantidad de grupos hidroxilo en las estructuras de los compuestos estudiados. En cuanto a la actividad frente a T. cruzi, en el estadio epimastigote del parásito, los mejores de la serie fueron el 9 y 10 (los cuales poseen una quinolina en la estructura), con un IC50 de 22,25 μM y 20,9 μM, respectivamente, siendo ambos mayores a la concentración de nifurtimox (17,4 μM). En el estadio tripomastigote, la familia de cumarinas no resultaron ser potentes, lo máximo logrado fue una disminución de viabilidad del parásito en un 34,9% a una concentración de 50 μM. De acuerdo a la citotoxicidad en células macrófagos, en relación a nifurtimox, todos los compuestos evaluados, son más tóxicos. Finalmente mediante la técnica de REE y spin trapping se determinó que los compuestos N-aril amido cumarina, producen estrés oxidativo y este quizás sea una posible explicación de la toxicidad hacia los parásitos en estadio epimastigote. Sin embargo no se puede descartar otro mecanismo de acción / American Trypanosomiasis or Chagas disease is a potentially fatal disease caused by the protozoan parasite Trypanosoma cruzi (T. cruzi), the main route of infection is through the feces of the insect vector commonly known as Vinchuca. This disease is endemic in Latin America, but has spread to other continents, which makes it a worldwide problem. For the treatment of the disease there are two drugs: nifurtimox and benznidazole. These medicines are more effective in the acute phase of the disease, and lead to undesirable secondary effects. For these reasons there is a need to seek new alternatives for the treatment of Chagas, as the family of coumarins. These are widely distributed in nature (they are also synthesized) are of great interest due to its numerous biological activities, antiprotozoal activity and an outstanding antioxidant capacity. Therefore, they have potential use in the treatment of Chagas disease. This paper presents the electrochemical study, antioxidant activity and trypanocidal N-aryl coumarin amide compounds. Finding, by electrochemical technique (cyclic voltammetry), that compounds containing nitro group in its structure presented a reduction process corresponding to the radical anion generation nitro, through the ECE mechanism. In the oxidative study of compounds there is a process of oxidation of the hydroxyl group to the formation of a carbonyl, through a radical intermediate, which was detected and characterized by electron spin resonance (ESR). An irreversible anodic peak was observed in all voltammograms, indicating the oxidation of the amide (in the range of 0.98 to 1.48 V). The antioxidant capacity was determined by ORAC-FL, being low values attributed to the amount of hydroxyl groups in the structures of the compounds studied. As regards the activity against T. cruzi, epimastigote stage of the parasite, the best of the series were 9 and 10 (which have a quinoline structure), with an IC50 of 22.25 μM and 20.9 μM respectively, both being greater than the concentration of nifurtimox (17.4 μM). In the trypomastigote stage, the family of coumarins were not potent, the maximum achieved was a parasite viability decreased by 34.9% at a concentration of 50 μM. According to macrophage cell cytotoxicity in relation to nifurtimox, all compounds tested are more toxic. Finally by ESR technique and spin trapping was determined that N-aryl amide compounds coumarin, produce oxidative stress and this may be a possible explanation of the toxicity to the parasites in epimastigote stage. However, cannot discard another mechanism of action

Tesis para optar al grado de Magíster en Química área de Especialización Tópicos en Química Medicinal y Memoria para optar al Título de Química / El estrés oxidativo es causado por un desequilibrio entre la producción de especies reactivas de oxígeno (radicales libres) y una disminución en los antioxidantes. Con el tiempo, este desajuste en el equilibrio entre radicales libres y antioxidantes puede provocar daño a moléculas biológicas como lípidos, proteínas y ácidos nucleídos. La degeneración biomolecular, seguido de la iniciación y propagación de reacciones oxidativas, provoca el envejecimiento acelerado y muchas enfermedades crónicas, incluyendo enfermedades neurodegenerativas, cáncer y enfermedades cardiovasculares. Es por esta razón, que el estudio y desarrollo de nuevos compuestos antioxidantes es un tema de gran interés con el objetivo de generar nuevas y mejores moléculas con capacidad antioxidante. Por otro lado, la Tripanosomiasis americana, también llamada enfermedad de Chagas, es una enfermedad parasitaria causada por el protozoo flagelado Trypanosoma cruzi. Esta enfermedad se encontraba limitada a América del Sur, América Central y partes de América del Norte (México y sur de Estados Unidos); sin embargo, en la última década la enfermedad se ha propagado a otras áreas no endémicas, presentando un problema emergente de salud pública de importancia global. El tratamiento actual se limita a dos fármacos; nifurtimox y benznidazol. Estos compuestos nitroheterocíclicos se consideran alejados de lo óptimo, debido a que causan múltiples efectos secundarios y presentan una eficacia limitada, especialmente en pacientes con la forma crónica de la enfermedad. En consecuencia, es necesario y urgente el desarrollo de nuevos fármacos menos tóxicos y más eficaces. De acuerdo a lo expuesto anteriormente, en esta tesis se estudiaron nuevos compuestos hidroxilados de cumarinas, con el fin de evaluar su capacidad antioxidante y su actividad tripanocida. A través de voltametría cíclica, se evidenció que los derivados cumarínicos que presentan grupos catecoles y los que poseen un grupo hidroxilo en el anillo cumarínico tienen menores potenciales de oxidación que las cumarinas con grupo resorcinol en su estructura. La generación de radicales libres producto de la oxidación de estos compuestos fue comprobada a través de resonancia de espín electrónico (REE). Todos los derivados presentaron mayor capacidad antioxidante frente a radicales peroxilos (ROO●) que el estándar Trolox. Siendo los derivados JLG15B, JLG5B y JLG14B los que presentaron mayor índice ORAC, con valores de 5,47, 5,38 y 5,30, respectivamente. Por el contrario, los derivados que poseen grupo catecol en la posiciones 7 y 8 del anillo cumarínico presentaron los índices ORAC más bajos. En los estudios de actividad tripanocida el derivado JLG3B resultó ser el más activo contra las dos formas del T. cruzi, presentando una mayor actividad en epimastigotes que nifurtimox y actividad moderada contra tripomastigotes. Además, al evaluar la citotoxicidad en células RAW, se obtuvo un IC50 de 68,85± 0,65 μM, mostrando de esta manera una citotoxicidad moderada. Por otra parte, la detección de radicales a través de REE en medio epimastigote demostró que estos compuestos podrían actuar por medio de la generación de estrés oxidativo. Mediante la realización de esta tesis se encontraron derivados hidroxilados cumarínicos que presentan gran capacidad antioxidante y actividad tripanocida moderada, los cuales nos servirán como base y punto de partida para el diseño racional de nuevos fármacos que tengan como finalidad curar o prevenir diversas patologías que afectan a un gran número de personas / Oxidative stress is caused by an imbalance between the production of reactive oxygen species (free radicals) and a decrease in antioxidant. Over time, this imbalance in the equilibrium between free radicals and antioxidants can cause damage to biological molecules such as lipids, proteins and nucleic acids. The biomolecular degeneration, followed by the initiation and propagation of oxidative reactions, causes accelerated aging and many chronic diseases, including neurodegenerative diseases, cancer and cardiovascular diseases. It is for this reason that the study and development of new antioxidant compounds is a subject of great interest in order to generate new and better molecules with antioxidant capacity. On the other hand, the American trypanosomiasis, also known as Chagas disease is a parasitic disease caused by the flagellate protozoan Trypanosoma cruzi. This disease was limited to South America, Central America and parts of North America (Mexico and the southern United States); however, in the last decade the disease has spread to other non-endemic areas, presenting an emerging public health problem of global importance. Current treatment is limited to two drugs; nifurtimox and benznidazole. These nitroheterocyclic compounds are considered far from optimal, because they cause multiple side effects and have limited efficacy, particularly in patients with the chronic form of the disease. Consequently, the development of new, less toxic and more effective drugs are urgently needed. According to the foregoing, in this thesis were studied new hydroxylated coumarin compounds in order to evaluate its antioxidant capacity and its trypanocidal activity. Using cyclic voltammetry, it was shown that coumarin derivatives that presents catechols groups and who possess an hydroxyl group in the coumarin ring has lower oxidation potential than coumarins with resorcinol group in her structure. The generation of free radicals from the oxidation product of these compounds was verified by electron spin resonance (ESR). All derivatives had higher antioxidant capacity against peroxyl radicals (ROO●) than the Trolox standard. JLG15B, JLG5B and JLG14B was the derivatives that showed higher ORAC index, with values of 5.47, 5.38 and 5.30, respectively. Conversely, the derivatives possessing catechol group at positions 7 and 8 of the coumarin ring showed lower ORAC rates. In studies of the trypanocidal activity, JLG3B was the most active against the two forms of T. cruzi, showing increased activity in epimastigotes that nifurtimox and moderate activity against trypomastigotes. Furthermore, in assessing cytotoxicity in RAW cells, it was obtained a IC50 of 68.85 ± 0.65 μM, thus showing a moderate cytotoxicity. Moreover, detection of radicals through ESR in epimastigote medium showed that these compounds could act through the generation of oxidative stress. By performing this thesis they found hydroxylated coumarin derivatives which have high antioxidant capacity and moderate trypanocidal activity, that will serve us as the basis and starting point for the rational design of new drugs that have as finality cured or prevented various diseases affecting a large number of people