A doença de Chagas é uma parasitose extremamente negligenciada, cujo agente etiológico é o protozoário Trypanosoma cruzi. Atualmente, 21 países da América Latina são considerados regiões endêmicas, onde 75-90 milhões de pessoas estão expostas à infecção, 6-7 milhões estão infectadas e mais de 41 mil novos casos surgem por ano. Entretanto, apenas os fármacos nifurtimox e benznidazol estão disponíveis no mercado. Estes, além da baixa eficácia na fase crônica da parasitose, apresentam diversos efeitos adversos, sendo que no Brasil apenas o benznidazol é utilizado. Este fato mostra a importância de se ampliar o número de fármacos disponíveis e propor quimioterapia mais eficaz para o tratamento da doença de Chagas. Como forma de contribuir para essa busca, este trabalho objetiva a síntese de compostos híbridos bioisostéricos N-acilidrazônicos e sulfonilidrazônicos, contendo grupo liberador de óxido nítrico, com potencial de interação com cisteíno-proteases parasitárias, tais como a cruzaína. Nestes derivados, os grupos liberadores de óxido nítrico utilizados foram os grupos furoxano (contendo substituinte metílico e fenílico) e éster nitrato. Propôs-se a variação de anéis aromáticos substituídos e não-substituídos, com o intuito de avaliar a possível relação estrutura-atividade (REA) desses análogos. Até o momento, somente os compostos da série N-acilidrazônica tiveram avaliação biológica realizada. Os valores de IC50 dos compostos na forma amastigota do parasita variaram entre >100 a 2,88 µM, sendo este último valor comparável ao fármaco de referência. A atividade inibitória frente à cruzaína foi de 25,2 µM a 2,2 µM. Já a liberação de óxido nítrico foi avaliada pelo método indireto de detecção de nitrato e os valores variaram entre 52,0 µM e 4.232,0 µM. Estes são bem inferiores ao composto padrão, além de não se identificar correlação direta entre a atividade biológica e a liberação de NO. Na sequência, os dois compostos mais ativos (6 e 14) foram submetidos a estudos de permeabilidade e de citotoxicidade. O composto 6 foi considerado o de maior permeabilidade segundo o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB) e todos os compostos apresentaram a taxa de fluxo menor que 2, indicando a ausência de mecanismo de efluxo. Na avaliação do potencial citotóxico desses compostos em células humanas, o derivado 6 apresentou índice de seletividade superior ao do benznidazol. Em estudos de modelagem molecular usando análise exploratória de dados (HCA e PCA), propriedades estéricas/geométricas e eletrônicas foram consideradas as mais relevantes para a atividade biológica. Além disso, estudos de docking mostraram que a posição do grupo nitro no anel aromático é importante para a interação com a cruzaína. Ademais o composto 6 não provocou mudanças significativas no ciclo celular e na fragmentação de DNA em células humanas, mostrando-se como líder promissor para futuros estudos in vivo. Atividade tripanomicida, citotoxicidade, potencial de liberação de NO e estudos de permeabilidade dos 23 derivados sulfonilidrazônicos e ésteres nitrato estão sendo avaliados. / Chagas disease is an extremely neglected parasitic disease whose etiologic agent is the protozoan Trypanosoma cruzi. Currently 21 Latin American countries are considered endemic regions, where 75-90 million people are exposed to infection, 6-7 million are infected and more than 41,000 new cases occur annually. However only nifurtimox and benznidazole are available on the market. These drugs, besides low efficacy in the chronic phase of the parasite have numerous adverse effects, and in Brazil only benznidazole is used. This fact shows the importance of increasing the number of drugs available and propose more effective chemotherapy for the Chagas disease treatment. As a contribution to the problem, this study aims the synthesis of biososteric compounds from N-acylhydrazone and sulfonylhydrazone, which have the potential to interact with parasitic cysteine protease, such as cruzain, containing nitric oxide releasing groups, which also has inhibitory activity in this enzyme class. In these derivatives nitric oxide releasing groups used were furoxan (containing methyl and phenyl substituent) and nitrate ester groups. The variation of aromatic rings substituted and unsubstituted was proposed in order to evaluate the possible structure-activity relationship (SAR) of these analogs. Only N-acylhydrazone series had its biological profile evaluated up to now. The IC50 values of the compounds against the amastigote form of the parasite ranged from >100 µM to 2.88 µM, the last value being comparable to that of reference drug. Cruzain inhibitory activity ranged from 25.2 µM to 2.2 µM. The nitric oxide releasing potential was evaluated using the indirect method of detection and nitrate values ranged between 52.0 µM and 4,232.0 µM. These results are below than those of the standard compound, and there is no direct correlation between the biological activity and nitric oxide releasing potential as well. Further, the two most active compounds (6 and 14) were submitted to permeability and cytotoxicity studies. Compound 6 showed the highest permeability value according to Biopharmaceutics Classification System (BCS), and both compounds showed flow rate lower than 2, indicating no efflux mechanism. In the cytotoxicity studies of these compounds in human cells, the derivative 6 showed selectivity index greater than benznidazole. In molecular modeling studies using exploratory data analysis (HCA and PCA) steric/geometric and electronic properties were considered the most relevant for biological activity. In addition, docking studies were performed and showed that the position of the nitro group on the aromatic ring is important for the interaction with cruzain. Compound 6 did not cause significant changes in cell cycle and DNA fragmentation in human cells, showing to be a promising lead compound for future in vivo studies. Trypanocidal activity, cytotoxicity assay, NO releasing potential and permeability studies of the 23 sulfonylhydrazones and nitrate ester derivatives are being evaluated.

A doença de Chagas é uma parasitose extremamente negligenciada, cujo agente etiológico é o protozoário Trypanosoma cruzi. Atualmente, 21 países da América Latina são considerados regiões endêmicas, onde 75-90 milhões de pessoas estão expostas à infecção, 15-16 milhões estão infectadas e mais de 41 mil novos casos surgem por ano, entretanto, apenas os fármacos nifurtimox e benznidazol estão disponíveis no mercado. Estes, além da baixa eficácia na fase crônica da parasitose, apresentam diversos efeitos colaterais, sendo que no Brasil apenas o benznidazol é utilizado. Essa carência no arsenal terapêutico contra a doença de Chagas conduz à importância de buscar quimioterápicos mais eficazes para o seu tratamento. Face ao exposto, o objetivo do trabalho foi a síntese de compostos com dupla atividade contra o T. cruzi, utilizando a metodologia da latenciação de fármacos, em que os derivados ativos são bioisósteros de compostos nitro-heterocíclicos, sintetizados em nosso grupo de pesquisa. Os derivados propostos são pró-fármacos recíprocos do nitrofural hidroximetilado (NFOH) e de seus bioisósteros, promissores com respeito à inibição da cruzaína, com o grupamento liberador de óxido nítrico. Podem, deste modo, atuar de forma dupla na inibição da enzima cruzaína e, também, em outras cisteíno-proteases através da ação do óxido nítrico liberado. Além disso, poderiam ser inibidores de tripanotiona redutase, como ocorre com outros nitrocompostos. A síntese dos compostos intermediários foi realizada com êxito, com exceção do composto NFSOH, o qual não foi possível ser isolado. A metodologia solvent-free mostrou-se como alternativa para a síntese do NF e análogos contendo semicarbazona. Utilizaram-se diferentes métodos (direto e indireto) e diversas variações nas condições reacionais para a síntese dos ésteres nitratos correspondentes. No entanto, não se obtiveram os pró-fármacos propostos, provavelmente devido à baixa reatividade dos nitro-heterocíclicos hidroximetilados. Em paralelo, efetuaram-se estudos de Modelagem Molecular para se avaliar a possível interação com o alvo molecular, a cruzaína. A análise dos Mapas de Potencial Eletrostático (MEP) sugeriu maior deficiência eletrônica nos compostos com tiossemicarbazona. Entretanto, estudos de docking mostraram possível preferência de ataque nucleofílico da Cys25 ao grupo éster nitrato em relação à carbonila/tiocarbonila, sugerindo inativação da cruzaína pela formação de S-nitrosotiol. / Chagas\' disease is an extremely neglected disease, whose etiologic agent is the protozoan Trypanosoma cruzi. Nowadays, 21 countries in Latin America have been considered endemic area, in which 75-90 million people are exposed to infection, 15-16 million are infected and more than 41 thousands new cases are registered each year. However, nifurtimox and benznidazol are the only drugs available in the market. Besides, their low efficiency in the chronic phase of disease, they cause several side effects and in Brazil only benznidazol is applied. This scarce therapeutic armamentarium shows the importance of seeking for more effective drugs against Chagas\' disease. For these reasons, this study aims the synthesis of compounds with dual activity against T. cruzi, using the prodrug design with the active bioisosters of nitro-heterocyclic, synthesized in our research group. The derivatives proposed are mutual prodrugs of hydroxymethylnitrofurazone (NFOH) and its bioisosters, promising with respect to cruzain inhibition, with NO-releasing group. Thus, they could act with a dual mechanism, in cruzain enzyme and also in other cysteine-proteases through the nitric oxide released action. Besides, they could be trypanothione reductase inhibitors, as stated to other nitro compounds. The synthesis of the intermediate compounds was carried out successfully, except for the NFSOH compound, which could not be isolated. The solvent-free methodology proved to be an alternative for synthesis of nitrofurazone and analogues containing semicarbazone. Different methods (direct and indirect) and several variations in reaction conditions were used for the synthesis of nitrate esters proposed. Nevertheless, the prodrugs were not obtained, probably due to the low reactivity of the hydroxymethyl nitro-heterocyclic employed. At the same time, molecular modeling studies to evaluate the possible interaction with the macromolecular target cruzain were performed. The analysis of electrostatic potential maps (MEP) suggests a greater electronic impairment in compounds containing thiosemicarbazone function. Docking studies, however, showed a possible preference to the nucleofilic attack of Cys25 in the nitrate ester relatively to the carbonyl/tiocarbonyl group, suggesting cruzain inactivation by S-nitrosotiol formation.

A doença de Chagas é uma parasitose extremamente negligenciada, cujo agente etiológico é o protozoário Trypanosoma cruzi. Atualmente, 21 países da América Latina são considerados regiões endêmicas, onde 75-90 milhões de pessoas estão expostas à infecção, 15-16 milhões estão infectadas e mais de 41 mil novos casos surgem por ano, entretanto, apenas os fármacos nifurtimox e benznidazol estão disponíveis no mercado. Estes, além da baixa eficácia na fase crônica da parasitose, apresentam diversos efeitos colaterais, sendo que no Brasil apenas o benznidazol é utilizado. Essa carência no arsenal terapêutico contra a doença de Chagas conduz à importância de buscar quimioterápicos mais eficazes para o seu tratamento. Face ao exposto, o objetivo do trabalho foi a síntese de compostos com dupla atividade contra o T. cruzi, utilizando a metodologia da latenciação de fármacos, em que os derivados ativos são bioisósteros de compostos nitro-heterocíclicos, sintetizados em nosso grupo de pesquisa. Os derivados propostos são pró-fármacos recíprocos do nitrofural hidroximetilado (NFOH) e de seus bioisósteros, promissores com respeito à inibição da cruzaína, com o grupamento liberador de óxido nítrico. Podem, deste modo, atuar de forma dupla na inibição da enzima cruzaína e, também, em outras cisteíno-proteases através da ação do óxido nítrico liberado. Além disso, poderiam ser inibidores de tripanotiona redutase, como ocorre com outros nitrocompostos. A síntese dos compostos intermediários foi realizada com êxito, com exceção do composto NFSOH, o qual não foi possível ser isolado. A metodologia solvent-free mostrou-se como alternativa para a síntese do NF e análogos contendo semicarbazona. Utilizaram-se diferentes métodos (direto e indireto) e diversas variações nas condições reacionais para a síntese dos ésteres nitratos correspondentes. No entanto, não se obtiveram os pró-fármacos propostos, provavelmente devido à baixa reatividade dos nitro-heterocíclicos hidroximetilados. Em paralelo, efetuaram-se estudos de Modelagem Molecular para se avaliar a possível interação com o alvo molecular, a cruzaína. A análise dos Mapas de Potencial Eletrostático (MEP) sugeriu maior deficiência eletrônica nos compostos com tiossemicarbazona. Entretanto, estudos de docking mostraram possível preferência de ataque nucleofílico da Cys25 ao grupo éster nitrato em relação à carbonila/tiocarbonila, sugerindo inativação da cruzaína pela formação de S-nitrosotiol. / Chagas\' disease is an extremely neglected disease, whose etiologic agent is the protozoan Trypanosoma cruzi. Nowadays, 21 countries in Latin America have been considered endemic area, in which 75-90 million people are exposed to infection, 15-16 million are infected and more than 41 thousands new cases are registered each year. However, nifurtimox and benznidazol are the only drugs available in the market. Besides, their low efficiency in the chronic phase of disease, they cause several side effects and in Brazil only benznidazol is applied. This scarce therapeutic armamentarium shows the importance of seeking for more effective drugs against Chagas\' disease. For these reasons, this study aims the synthesis of compounds with dual activity against T. cruzi, using the prodrug design with the active bioisosters of nitro-heterocyclic, synthesized in our research group. The derivatives proposed are mutual prodrugs of hydroxymethylnitrofurazone (NFOH) and its bioisosters, promising with respect to cruzain inhibition, with NO-releasing group. Thus, they could act with a dual mechanism, in cruzain enzyme and also in other cysteine-proteases through the nitric oxide released action. Besides, they could be trypanothione reductase inhibitors, as stated to other nitro compounds. The synthesis of the intermediate compounds was carried out successfully, except for the NFSOH compound, which could not be isolated. The solvent-free methodology proved to be an alternative for synthesis of nitrofurazone and analogues containing semicarbazone. Different methods (direct and indirect) and several variations in reaction conditions were used for the synthesis of nitrate esters proposed. Nevertheless, the prodrugs were not obtained, probably due to the low reactivity of the hydroxymethyl nitro-heterocyclic employed. At the same time, molecular modeling studies to evaluate the possible interaction with the macromolecular target cruzain were performed. The analysis of electrostatic potential maps (MEP) suggests a greater electronic impairment in compounds containing thiosemicarbazone function. Docking studies, however, showed a possible preference to the nucleofilic attack of Cys25 in the nitrate ester relatively to the carbonyl/tiocarbonyl group, suggesting cruzain inactivation by S-nitrosotiol formation.

A doença de Chagas é uma parasitose extremamente negligenciada, cujo agente etiológico é o protozoário Trypanosoma cruzi. Atualmente, 21 países da América Latina são considerados regiões endêmicas, onde 75-90 milhões de pessoas estão expostas à infecção, 6-7 milhões estão infectadas e mais de 41 mil novos casos surgem por ano. Entretanto, apenas os fármacos nifurtimox e benznidazol estão disponíveis no mercado. Estes, além da baixa eficácia na fase crônica da parasitose, apresentam diversos efeitos adversos, sendo que no Brasil apenas o benznidazol é utilizado. Este fato mostra a importância de se ampliar o número de fármacos disponíveis e propor quimioterapia mais eficaz para o tratamento da doença de Chagas. Como forma de contribuir para essa busca, este trabalho objetiva a síntese de compostos híbridos bioisostéricos N-acilidrazônicos e sulfonilidrazônicos, contendo grupo liberador de óxido nítrico, com potencial de interação com cisteíno-proteases parasitárias, tais como a cruzaína. Nestes derivados, os grupos liberadores de óxido nítrico utilizados foram os grupos furoxano (contendo substituinte metílico e fenílico) e éster nitrato. Propôs-se a variação de anéis aromáticos substituídos e não-substituídos, com o intuito de avaliar a possível relação estrutura-atividade (REA) desses análogos. Até o momento, somente os compostos da série N-acilidrazônica tiveram avaliação biológica realizada. Os valores de IC50 dos compostos na forma amastigota do parasita variaram entre >100 a 2,88 µM, sendo este último valor comparável ao fármaco de referência. A atividade inibitória frente à cruzaína foi de 25,2 µM a 2,2 µM. Já a liberação de óxido nítrico foi avaliada pelo método indireto de detecção de nitrato e os valores variaram entre 52,0 µM e 4.232,0 µM. Estes são bem inferiores ao composto padrão, além de não se identificar correlação direta entre a atividade biológica e a liberação de NO. Na sequência, os dois compostos mais ativos (6 e 14) foram submetidos a estudos de permeabilidade e de citotoxicidade. O composto 6 foi considerado o de maior permeabilidade segundo o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB) e todos os compostos apresentaram a taxa de fluxo menor que 2, indicando a ausência de mecanismo de efluxo. Na avaliação do potencial citotóxico desses compostos em células humanas, o derivado 6 apresentou índice de seletividade superior ao do benznidazol. Em estudos de modelagem molecular usando análise exploratória de dados (HCA e PCA), propriedades estéricas/geométricas e eletrônicas foram consideradas as mais relevantes para a atividade biológica. Além disso, estudos de docking mostraram que a posição do grupo nitro no anel aromático é importante para a interação com a cruzaína. Ademais o composto 6 não provocou mudanças significativas no ciclo celular e na fragmentação de DNA em células humanas, mostrando-se como líder promissor para futuros estudos in vivo. Atividade tripanomicida, citotoxicidade, potencial de liberação de NO e estudos de permeabilidade dos 23 derivados sulfonilidrazônicos e ésteres nitrato estão sendo avaliados. / Chagas disease is an extremely neglected parasitic disease whose etiologic agent is the protozoan Trypanosoma cruzi. Currently 21 Latin American countries are considered endemic regions, where 75-90 million people are exposed to infection, 6-7 million are infected and more than 41,000 new cases occur annually. However only nifurtimox and benznidazole are available on the market. These drugs, besides low efficacy in the chronic phase of the parasite have numerous adverse effects, and in Brazil only benznidazole is used. This fact shows the importance of increasing the number of drugs available and propose more effective chemotherapy for the Chagas disease treatment. As a contribution to the problem, this study aims the synthesis of biososteric compounds from N-acylhydrazone and sulfonylhydrazone, which have the potential to interact with parasitic cysteine protease, such as cruzain, containing nitric oxide releasing groups, which also has inhibitory activity in this enzyme class. In these derivatives nitric oxide releasing groups used were furoxan (containing methyl and phenyl substituent) and nitrate ester groups. The variation of aromatic rings substituted and unsubstituted was proposed in order to evaluate the possible structure-activity relationship (SAR) of these analogs. Only N-acylhydrazone series had its biological profile evaluated up to now. The IC50 values of the compounds against the amastigote form of the parasite ranged from >100 µM to 2.88 µM, the last value being comparable to that of reference drug. Cruzain inhibitory activity ranged from 25.2 µM to 2.2 µM. The nitric oxide releasing potential was evaluated using the indirect method of detection and nitrate values ranged between 52.0 µM and 4,232.0 µM. These results are below than those of the standard compound, and there is no direct correlation between the biological activity and nitric oxide releasing potential as well. Further, the two most active compounds (6 and 14) were submitted to permeability and cytotoxicity studies. Compound 6 showed the highest permeability value according to Biopharmaceutics Classification System (BCS), and both compounds showed flow rate lower than 2, indicating no efflux mechanism. In the cytotoxicity studies of these compounds in human cells, the derivative 6 showed selectivity index greater than benznidazole. In molecular modeling studies using exploratory data analysis (HCA and PCA) steric/geometric and electronic properties were considered the most relevant for biological activity. In addition, docking studies were performed and showed that the position of the nitro group on the aromatic ring is important for the interaction with cruzain. Compound 6 did not cause significant changes in cell cycle and DNA fragmentation in human cells, showing to be a promising lead compound for future in vivo studies. Trypanocidal activity, cytotoxicity assay, NO releasing potential and permeability studies of the 23 sulfonylhydrazones and nitrate ester derivatives are being evaluated.