A família Amaryllidaceae é reconhecida como fonte de compostos bioativos, sendo o isolamento e elucidação estrutural de seus alcaloides, aliado às avaliações farmacológicas, um tema importante. Estudos mostram que o mecanismo de ação da citotoxicidade desses alcaloides é seletivo e depende da linhagem celular. Trichomonas vaginalis é um protozoário parasita que causa a tricomonose, a doença sexualmente transmissível de origem não viral mais comum no mundo. Além de ser considerado um importante organismo patogênico, suas características bioquímicas peculiares, como a ausência de mitocôndrias, torna o tricomonas um adequado modelo para estudos de vias metabólicas de morte celular. A atividade anti-T. vaginalis dos alcaloides de Amaryllidaceae licorina e candimina, assim como o potencial citotóxico de diaminas sintéticas, foram investigados. Estudos de semi-síntese com a licorina também foram desenvolvidos. Nossos resultados mostraram que a licorina e candimina induzem importantes alterações na ultraestrutura dos parasitos e nenhum marcador morfológico clássico de apoptose, como corpos apoptóticos, foi observado. Além disso, nem a fragmentação do DNA genômico nem a exposição de resíduos de fosfatidilserina foram detectadas. Por outro lado, ambos os alcaloides atrasaram o ciclo celular do parasito e inibiram a atividade das enzimas NTPDase e ecto-5`- nucleotidase, importantes na manutenção da relação parasito/hospedeiro. O alcaloide pró-apoptótico licorina e a candimina induziram morte celular no parasito amitocondriado T. vaginalis por um mecanismo de ação que não cumpre as características morfológicas de apoptose. Entretanto, similaridades com a morte celular denominada paraptose foram observadas: intensa vacuolização citoplasmática periférica aliada à integridade nuclear. Considerando que a citotoxicidade dos alcaloides pode ser considerada moderada (250 μM), derivados de poliaminas foram escolhidos para desenvolver estudos de semi-síntese com a licorina e aperfeiçoar a atividade do alcalóide. Poliaminas são moléculas catiônicas de estruturas simples, essenciais para a diferenciação celular e regulação do ciclo celular. Neste trabalho demonstrou-se a síntese e avaliação da atividade anti-T. vaginalis de uma série de derivados de diaminas, dos quais N-hexadecil-1,4-butanodiamina apresentou CIM igual a 2,5 μg/ml, duas vezes mais ativo em comparação ao metronidazol, utilizado como composto de referência. A hibridização molecular da licorina com as diaminas foi prejudicada pela instabilidade da licorina mesilada, intermediário chave para prosseguir a rota sintética. No entanto, seis derivados inéditos da licorina, todos ésteres, aromáticos ou alifáticos, foram sintetizados. / Amaryllidaceae family has proven to be plentiful sources for therapeutic agents. Hence, the isolation, biology and chemistry of the Amaryllidaceae alkaloids make an important subject. Investigations on cytotoxic mechanisms of these alkaloids indicate a promising selective cell-type-dependent cytotoxicity. Trichomonas vaginalis is a parasite that causes trichomonosis, the number one non-viral sexually-transmitted disease in the world. However, whilst T. vaginalis is a prime pathogenic target, its lack of mitochondria makes it a suitable biochemical model to study cell death-related mechanisms. Anti-T. vaginalis activity of lycorine and candimine alkaloids were investigated, as well as the cytotoxic potential of diamine analogs. Finally, studies on lycorine semi-synthesis were developed. Our results showed that, after lycorine and candimine treatment, no hallmark suggestive of apoptosis were observed, such as apoptotic bodies, but instead several important ultrastructural alterations, assessed by electronic microscopy. Additionally, DNA fragmentation and membrane phosphatidylserine exposure were not detected. Analysis showed that lycorine and candimine arrested T. vaginalis cell cycle and inhibited the NTPDase and ecto-5`- nucleotidase activities, important enzymes on parasite/host relationship. The proapoptotic alkaloid, lycorine, and the lactone alkaloid, candimine, caused cell death in the amitochondriate T. vaginalis by a mechanism of action that fails to completely fulfill the criteria for apoptosis. However, some similarities were observed to paraptotic cell death, like intense cytoplasmic periferic vacuolization and nuclear integrity. Since the cytotoxic potential of the alkaloids was moderated (250 μM), the polyamines analogs were chosen to investigate the anti-T. vaginalis activity and to develop semi-synthesis studies with lycorine in order to improve the alkaloid cytotoxicity. Polyamines are simple structured aliphatic amines essential for cell proliferation and differentiation and it has been shown that interfering with their function or biosynthesis the cellular growth can be blocked. Our results showed the synthesis of a series of diamine derivatives, and N-hexadecil-1,4-butanediamine was found to be the most active compound in vitro against T. vaginalis with MIC of 2.5 μg/mL, twice more active in comparison to the reference drug metronidazole. The molecular hybridization of lycorine with diamines was impaired by the unsuccessful synthesis of the lycorine mesilate, a key intermediary on the synthetic route. However, six new lycorine ester derivatives were synthesized.

Lycorin gilt bei vielen Amaryllidaceae als Hauptalkaloid und die Aufnahme dieser Pflanzen ist eine häufige Vergiftungsursache bei Mensch und Tier. Als Hauptsymptome infolge dieser Pflanzenvergiftungen werden Nausea und Emesis genannt, aber systematische Untersuchungen zu diesen biologischen Effekten, zum Wirkmechanismus und zur Pharmakokinetik von Lycorin, das als auslösendes Agens angenommen wird, existieren bislang nicht. In der vorliegenden Arbeit werden die Zusammenhänge zwischen verabreichter Lycorin-dosis und Lycorin-induzierter Nausea und Emesis, die Beeinflussbarkeit dieser emetischen Effekte durch etablierte Antiemetika und die Pharmakokinetik von Lycorin in einem cross-over und vehikel-kontrollierten Design in vivo untersucht. Die Studie wurde an elf Beagle-Hunden beider Geschlechter durchgeführt. Die Lycorin-induzierten emetischen Effekte wurden quantifiziert und über Videoaufzeichnungen zeitnah dokumentiert. Nausea wird hierbei mittels eines Scoring-Systems quantifiziert, während die Parameter Latenzzeit, Dauer und Anzahl der Brechakte zur Beurteilung der Emesis herangezogen werden. Die subkutane Applikation von Lycorin induziert, beginnend ab einer Dosis von 0,5 mg/kg KGW Nausea und Vomitus. Eine statistische Signifikanz ist allerdings erst ab 1,0 mg/kg und ein maximaler emetischer Effekt bei einer Dosis von 2 mg/kg (ED100) zu verzeichnen. Die Ergebnisse zeigen eine Korrelation zwischen applizierter Lycorin-Dosis und Nausea-Score sowie der Anzahl der Brechakte. Lycorin-induzierte Nausea und Emesis sind in den vorliegenden Untersuchungen selbstlimitierend und dauern maximal 2,5 Stunden an. Lycorin weist in den untersuchten Dosierungen von 0,25 mg/kg bis 2,0 mg/kg eine lineare Plasmakinetik auf. Nach subkutaner Gabe werden maximale Plasmakonzentrationen (Cmax) nach 0,5 h gemessen, die mittlere Plasma-Halbwertszeit beträgt 0,67 h nach subkutaner, respektive 0,51 h nach intravenöser Applikation. Die errechnete orale Bioverfügbarkeit beträgt ca. 40 %. Das Auftreten von Nausea und Emesis, sowie deren Verlauf decken sich weitestgehend mit dem Verlauf der Lycorinkonzentration im Plasma. In keiner der untersuchten Dosisstufen sind blutchemische oder hämatologische Abweichungen aufgetreten. Um Rückschlüsse auf die Zielstrukturen von Lycorin und somit auf den emetischen Wirkungsmechanismus der Lycorin-induzierten Emesis und Nausea zu gewinnen, wurden die Hunde jeweils mit Diphenhydramin, Maropitant, Metoclopramid, Ondansetron oder Scopolamin vorbehandelt. Diese therapeutisch etablierten Antiemetika besitzen eine selektive Rezeptoraffinität und entfalten ihre antiemetische Wirkung über einen Antagonismus an histaminergen H1- (Diphenhydramin), dopaminergen D2- (Metoclopramid), muskarinergen M1-3- (Scopolamin), serotoninergen 5-HT3- (Ondansetron) oder Neurokinin-1-Rezeptoren (NK1) (Maropitant). Durch die Bindung des jeweiligen Antiemetikums an die spezifischen Rezeptoren, soll die anschließende Bindung von Lycorin an den gleichen Rezeptoren verhindert oder reduziert werden, was sich in einer Reduktion oder Abwesenheit von Nausea und Emesis auswirkt. Die Vorbehandlung mit Ondansetron ist mit einer signifikanten Verminderung der Anzahl der Brechakte verbunden und durch die Vorbehandlung mit Maropitant kann Lycorin-induzierte Emesis komplett verhindert werden. Einzig Ondansetron reduziert darüber hinaus den Ausprägungsgrad der Nausea und verlängert die Latenzzeit bis zum Auftreten von Vomitus, was eine Beteiligung von 5-HT3 Rezeptoren bei lycorin-induzierter Nausea nahe legt. Histaminerge (H1), dopaminerge (D2) und muskarinerge (M1-3) Rezeptoren sind vermutlich nicht an Lycorin-induzierter Nausea und Emesis beteiligt. Die Befunde der vorliegenden Arbeit weisen darauf hin, dass Lycorin bei Vergiftungen mit Pflanzen oder Pflanzenteilen, die zu den Amaryllidaceae gehören, eine entscheidende Bedeutung für die klinische Symptomatik und den Verlauf von Intoxikationen hat. Nach den Ergebnissen dieser Arbeit sind eine prädominierende Beteiligung von NK1- und eine etwas geringer ausgeprägte Beteiligung von 5-HT3-Rezeptoren im emetischen Wirkmechanismus wahrscheinlich. Somit erscheint die therapeutische Anwendung von Maropitant beim Hund (und evtl. Apreptitant beim Menschen) und/oder Ondansetron zur symptomatischen Behandlung anhaltender Nausea und Emesis bei Pflanzenvergiftungen mit Amaryllidacaen bei denen die Wirkung von Lycorin dominiert, wissenschaftlich begründet und klinisch von Vorteil gegenüber anderen antiemetischen Prinzipien zu sein.