A transferência de material genético para dentro das células de um indivíduo com o objetivo de conferir um benefício terapêutico ao corrigir uma anormalidade ou proporcionar às células uma nova função constitui a essência da terapia gênica. Seu princípio baseia-se no entendimento de que algumas doenças são causadas por defeitos em um ou mais genes, levando à produção descontrolada ou à supressão de uma proteína essencial para o funcionamento das células. Doenças monogênicas (como os erros inatos do metabolismo), câncer, doenças cardiovasculares, desordens neurodegenerativas e doenças adquiridas (infecciosas, por exemplo) são alvos da terapia gênica. Na terapia gênica, o agente terapêutico em questão é o material genético de interesse. Tanto os elementos regulatórios quanto o gene de interesse são clonados em um plasmídio de expressão, que é, então, utilizado para a construção de vetores de transferência virais e não virais. Bicamadas lipídicas microscópicas denominadas lipossomos são vetores não virais comumente utilizados. Este trabalho teve como objetivo iniciar uma adaptação das abordagens da farmacologia ao estudo de vetores não virais em terapia gênica e padronizar a detecção da green fluorescent protein (GFP) por espectrofotometria de fluorescência, determinando o tempo de expressão máxima dessa proteína em cultura de células HepG2 e obtendo-se, assim, um método quantitativo para avaliação da eficiência de transfecção de vetores e parâmetros de tempo para futura detecção da GFP in vivo. É possível traçar paralelos entre a farmacoterapia e a terapia gênica. A comparação entre as composições de formulações farmacêuticas e de vetores de transferência leva-nos a pensar que o gene de interesse corresponderia à pró-droga, enquanto a proteína expressa equivaleria à droga, uma vez que se constitui no componente terapeuticamente ativo. Os demais elementos presentes nos plasmídios, como os promotores e sítios de poliadenilação, corresponderiam aos excipientes e o vetor de transferência como um todo equivaleria à formulação farmacêutica. A detecção da GFP expressa por células HepG2 transfectadas pelo plasmídio pTracer associado a LipofectamineTM2000 mostrou-se semi-quantitativamente possível por espectrofotometria de fluorescência. O tempo de expressão máxima desta proteína neste estudo foi 48 horas, sendo este também o tempo máximo de análise. É necessário, portanto, que os tempos de análise da expressão protéica sejam expandidos. A adaptação de abordagens farmacológicas pode contribuir para o aprimoramento técnico necessário para que a terapia gênica torne-se uma forma de tratamento amplamente difundida.

A transferência de material genético para dentro das células de um indivíduo com o objetivo de conferir um benefício terapêutico ao corrigir uma anormalidade ou proporcionar às células uma nova função constitui a essência da terapia gênica. Seu princípio baseia-se no entendimento de que algumas doenças são causadas por defeitos em um ou mais genes, levando à produção descontrolada ou à supressão de uma proteína essencial para o funcionamento das células. Doenças monogênicas (como os erros inatos do metabolismo), câncer, doenças cardiovasculares, desordens neurodegenerativas e doenças adquiridas (infecciosas, por exemplo) são alvos da terapia gênica. Na terapia gênica, o agente terapêutico em questão é o material genético de interesse. Tanto os elementos regulatórios quanto o gene de interesse são clonados em um plasmídio de expressão, que é, então, utilizado para a construção de vetores de transferência virais e não virais. Bicamadas lipídicas microscópicas denominadas lipossomos são vetores não virais comumente utilizados. Este trabalho teve como objetivo iniciar uma adaptação das abordagens da farmacologia ao estudo de vetores não virais em terapia gênica e padronizar a detecção da green fluorescent protein (GFP) por espectrofotometria de fluorescência, determinando o tempo de expressão máxima dessa proteína em cultura de células HepG2 e obtendo-se, assim, um método quantitativo para avaliação da eficiência de transfecção de vetores e parâmetros de tempo para futura detecção da GFP in vivo. É possível traçar paralelos entre a farmacoterapia e a terapia gênica. A comparação entre as composições de formulações farmacêuticas e de vetores de transferência leva-nos a pensar que o gene de interesse corresponderia à pró-droga, enquanto a proteína expressa equivaleria à droga, uma vez que se constitui no componente terapeuticamente ativo. Os demais elementos presentes nos plasmídios, como os promotores e sítios de poliadenilação, corresponderiam aos excipientes e o vetor de transferência como um todo equivaleria à formulação farmacêutica. A detecção da GFP expressa por células HepG2 transfectadas pelo plasmídio pTracer associado a LipofectamineTM2000 mostrou-se semi-quantitativamente possível por espectrofotometria de fluorescência. O tempo de expressão máxima desta proteína neste estudo foi 48 horas, sendo este também o tempo máximo de análise. É necessário, portanto, que os tempos de análise da expressão protéica sejam expandidos. A adaptação de abordagens farmacológicas pode contribuir para o aprimoramento técnico necessário para que a terapia gênica torne-se uma forma de tratamento amplamente difundida.

A transferência de material genético para dentro das células de um indivíduo com o objetivo de conferir um benefício terapêutico ao corrigir uma anormalidade ou proporcionar às células uma nova função constitui a essência da terapia gênica. Seu princípio baseia-se no entendimento de que algumas doenças são causadas por defeitos em um ou mais genes, levando à produção descontrolada ou à supressão de uma proteína essencial para o funcionamento das células. Doenças monogênicas (como os erros inatos do metabolismo), câncer, doenças cardiovasculares, desordens neurodegenerativas e doenças adquiridas (infecciosas, por exemplo) são alvos da terapia gênica. Na terapia gênica, o agente terapêutico em questão é o material genético de interesse. Tanto os elementos regulatórios quanto o gene de interesse são clonados em um plasmídio de expressão, que é, então, utilizado para a construção de vetores de transferência virais e não virais. Bicamadas lipídicas microscópicas denominadas lipossomos são vetores não virais comumente utilizados. Este trabalho teve como objetivo iniciar uma adaptação das abordagens da farmacologia ao estudo de vetores não virais em terapia gênica e padronizar a detecção da green fluorescent protein (GFP) por espectrofotometria de fluorescência, determinando o tempo de expressão máxima dessa proteína em cultura de células HepG2 e obtendo-se, assim, um método quantitativo para avaliação da eficiência de transfecção de vetores e parâmetros de tempo para futura detecção da GFP in vivo. É possível traçar paralelos entre a farmacoterapia e a terapia gênica. A comparação entre as composições de formulações farmacêuticas e de vetores de transferência leva-nos a pensar que o gene de interesse corresponderia à pró-droga, enquanto a proteína expressa equivaleria à droga, uma vez que se constitui no componente terapeuticamente ativo. Os demais elementos presentes nos plasmídios, como os promotores e sítios de poliadenilação, corresponderiam aos excipientes e o vetor de transferência como um todo equivaleria à formulação farmacêutica. A detecção da GFP expressa por células HepG2 transfectadas pelo plasmídio pTracer associado a LipofectamineTM2000 mostrou-se semi-quantitativamente possível por espectrofotometria de fluorescência. O tempo de expressão máxima desta proteína neste estudo foi 48 horas, sendo este também o tempo máximo de análise. É necessário, portanto, que os tempos de análise da expressão protéica sejam expandidos. A adaptação de abordagens farmacológicas pode contribuir para o aprimoramento técnico necessário para que a terapia gênica torne-se uma forma de tratamento amplamente difundida.

The extracellular loops of muscarinic acetylcholine receptors are predicted to play a role in the binding and regulation of allosteric modulators. Furthermore, the sequence of the five subtypes of muscarinic receptors shows a large degree of diversity in this region. M3 receptor mutants, K523E, D518K and N132G, in which the substituted residues were those corresponding to the M1 subtype, were studied. As the amino acids in positions 518 and 523 are charged, the uncharged mutants, K523Q and D518N, were also created in order to observe any possible effect of charge. One question examined is whether these mutations changed the binding of orthosteric and allosteric ligands, generating a M1 receptor phenotype.Radioligand binding experiments revealed that one mutant, K523E, had a profound potentiating effect on the binding of prototypical modulators like gallamine, strychnine, brucine and N-chloromethylbrucine, but had minimal effects on the binding of a number of orthosteric ligands, including [3H]N-methylscopolamine ([3H]NMS) and acetylcholine (ACh). The increase in affinity was found at both the unoccupied and [3H]NMS-occupied receptors, with up to 70 fold increases in affinity being observed. Switches from negative to positive cooperativity for some strychnine-related compounds were found.At K523E, the affinities of the strychnine-related ligands were also increased up to 160 fold at the receptor-ACh complex, with up to 35 fold positive cooperativity being observed. Positive cooperativity of this magnitude is the highest that has been reported for M3 receptors.The dramatic changes in cooperativities and affinities of allosteric ligands at K523E did not result in generation of the M1 phenotype. The K523Q data suggest that the large changes in K523E result from the introduction of the negatively charged glutamate residue and not the loss of the positively charged lysine. The effect of K523E seems to be solely on the binding of allosteric ligands and the transmission of the effects of their binding to the orthosteric site.For the ligands acting at the gallamine site, all the effects of the allosteric modulators on ACh binding have been reproduced in functional studies, indicating that the allosteric modulation, seen in binding, is transmitted to the cellular response. A novel and unexpected finding is that WIN62,577 is an allosteric agonist at M3 muscarinic receptors and at K523E and N132G. The study also revealed that nanomolar concentrations of ACh may be present in assays of muscarinic receptor function and may give misleading interpretations of data. These artefacts were removed by preincubation with acetylcholinesterase, a control not previously used in functional studies of muscarinic receptors.The sensitivity of the binding of both orthosteric and allosteric ligands to the composition of the binding assay buffer has also been investigated in detail. In a phosphate buffer of low ionic strength (PB) the affinity constants of all the compounds studied, both orthosteric and allosteric, were increased, relative to a Hepes buffer of higher ionic strength, except for WIN 62,577, an allosteric ligand which binds to a different allosteric site from the prototypical modulators, and SVT-40776 a new M3 selective antagonist, indicating their different modes of binding. Cooperativities have also been switched from negative to positive by changing buffer.The two factors affecting the allosteric binding parameters of M3 receptors, PB and the mutation K523E, mutually potentiate each others effects. We have been able to obtain up to 10,000 fold changes in the affinity at the unoccupied receptor and 6400 fold increases in affinity at the ACh occupied receptor.The possible location of K523, relative to other residues on the external loops of muscarinic receptors shown to be important for the binding of allosteric ligands, has been explored using different models based on the X-ray structures of rhodopsin and the â2 adrenergic receptor.

Made available in DSpace on 2018-04-20T12:03:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000488663-Texto+Completo-0.pdf: 2662669 bytes, checksum: 73c86d6d555c94d57c1f0714b5c2ccbc (MD5) Previous issue date: 2018 / Tuberculosis (TB), caused mainly by Mycobacterium tuberculosis, is an infectious disease responsible for a significant number of deaths worldwide. IQG-607 is an analog of isoniazid (INH). According to several experiments carried out by our research group, IQG-607 showed both in vitro and in vivo anti-TB activity. Initial studies showed that the compound INCT-TB551 (a quinoline derivative) also presents in vitro anti-TB activity. The aim of this study was to develop analytical methods by high performance liquid chromatography (HPLC-UV) for quantification of IQG-607 and INCT-TB551 in mice plasma, and therefore to perform pharmacokinetic studies. The analytical method for the determination of IQG-607 in mice plasma showed linearity (r = 0.9992) in 0.5– 50 μg/mL concentration range. Intra- and inter-day precision was < 15%, and the recovery ranged from 92.07 to 107.68%, showing that the method provides a precise and accurate analysis of the compound. In addition, IQG-607 was stable in plasma for at least 30 days at −80 °C, and after plasma processing, for 4 h in the auto-sampler (6 ºC) and maintained on ice (recovery > 85%). The applicability of the method for pharmacokinetic studies was determined after intravenous (i.v.) and oral (fasted and fed conditions) administrations to mice. IQG-607 levels in plasma were quantified at time points for up to 2.5 h. A short half-life (t1/2) (1.14 h), a high clearance (CL) (3.89 L/h/kg), a moderate volume of distribution at steady state (Vdss, 1.22 L/kg), were observed after i.v. (50 mg/kg) administration. Similar results were obtained for oral administration (250 mg/kg) under fasted and fed conditions. The oral bioavailability (F), approximately 4%, was not altered by feeding.Plasma protein binding was 88.87 ± 0.9%. Recently, experiments in mice infected with M. tuberculosis have shown that the compound INCT-TB551 has no in vivo activity, unlike previous in vitro activity studies. An analytical method was developed for the determination of INCT-TB551 in mice plasma to assess compound absorption, if any, after oral administration. The analytical method presented linearity from 0.1-10 μg/mL (r = 0.9999). After development of the analytical method, the compound was orally administered in mice and the plasma levels were quantified at time points for up to 1 h. The compound INCT-TB551 was detected in the plasma of animals, which indicated that INCT-TB551 was absorbed. Although absorbed when orally administered, the compound is not exhibiting activity against M. tuberculosis in this animal model. This finding may be associated with the formation of inactive metabolites and/or the plasma concentration of INCT-TB551 achieved may be inadequate to exert its therapeutic effect. However, these points require further investigations. The protocols described here may serve as support to initiate pharmacokinetic studies of promising compounds, collaborating to advance in earlier stages of drug development. / A tuberculose (TB) é uma doença infecto-contagiosa, causada principalmente pelo Mycobacterium tuberculosis, responsável por um número considerável de mortes em todo o mundo. O composto IQG-607 é um análogo da isoniazida (INH) que, de acordo com diversos experimentos realizados pelo grupo de pesquisa envolvido no seu estudo, apresenta atividade anti-TB in vitro e in vivo. Estudos iniciais do mesmo grupo demonstraram que o composto INCT-TB551 (um derivado quinolínico) também apresenta promissora atividade anti-TB. O objetivo deste estudo foi desenvolver metodologias analíticas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE-UV) para a quantificação do composto IQG-607 e do INCT-TB551, em plasma de camundongos, para a realização de estudos de farmacocinética. O método analítico para a determinação do composto IQG-607 em plasma de camundongos apresentou linearidade (r = 0.9992) na faixa de 0.5–50 μg/mL. Os valores de precisão intra e interensaio (CV < 15%) e de recuperação (92.07-107.68%) demonstram que o método é preciso e exato para a análise do composto. Além disso, o IQG-607 se mostrou estável no plasma por até 30 dias, quando armazenado no freezer -80 °C, e estável após o tratamento da amostra do plasma, por até 4 horas (h) na bancada (gelo) e no autosampler do equipamento (6 °C). A aplicabilidade do método analítico para o estudo de farmacocinética foi determinada após a administração i.v. e oral em camundongos (animais em jejum e animais alimentados). As concentrações plasmáticas de IQG-607 foram quantificadas por até 2,5 h após a administração nos animais.Quando administrado pela via i.v. foi observado um tempo de meia vida (t1/2) curto (1,14 h), elevado clearance (CL) (3,89 L/h/kg), e um moderado volume de distribuição (Vdss) (1,22 L/kg). Resultados similares foram obtidos após a administração oral (250 mg/kg) em camundongos que estavam em jejum ou alimentados. A biodisponibilidade oral (F) foi de aproximadamente 4 %, valor que não foi alterado pela alimentação. A taxa de ligação a proteínas plasmáticas do IQG-607 é de aproximadamente 88 ± 0.9%. Experimentos recentes em camundongos infectados com M. tuberculosis demonstraram que o composto INCT-TB551 não apresentou atividade neste modelo in vivo, ao contrário dos estudos de atividade in vitro realizados anteriormente. Um método analítico para a determinação do composto INCT-TB551 em plasma de camundongos foi desenvolvido para avaliar se o composto estava sendo absorvido após a administração oral. O método analítico apresentou linearidade na faixa de 0.1-10 μg/mL (r = 0.9999). Após o método ter sido padronizado, o composto foi administrado por via oral em camundongos, e as concentrações plasmáticas foram quantificadas por até 1 h após a administração. O composto INCT-TB551 foi detectado no plasma dos animais, indicando que estava sendo absorvido. Apesar de absorvido quando administrado por via oral, o composto não está apresentando atividade contra M. tuberculosis neste modelo animal, o que pode estar relacionado, por exemplo, com a formação de metabólitos inativos e/ou ainda, o nível plasmático atingido pode ser inadequado para que o composto consiga exercer o seu efeito terapêutico, e isto precisa ser melhor investigado. Os protocolos apresentados neste trabalho poderão servir como suporte para estudos de farmacocinéticoa de compostos que se apresentam promissores, colaborando para o avanço nas etapas necessárias para o desenvolvimento de possíveis fármacos.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000428504-Texto+Completo-0.pdf: 9435155 bytes, checksum: b968cd0d1d061bafe5d115acc37423bf (MD5) Previous issue date: 2011 / This study investigated the effects of selective PI3K inhibitors in the pruriceptive, inflammatory and nociceptive responses induced by trypsin in mice. The animals were orally treated with the selective PI3Kg inhibitors AS605240 (1 to 30 mg/kg), AS041164 and AS252424 (both 1 mg/kg), 30 min beforehand. In separate groups, AS605240 was given by intrathecal (i. t. ) or intracerebroventricular (i. c. v. ) routes. The control groups received saline at the same schedules of administration. The effects of PI3K blocking were assessed in different experimental assays. The oral treatment with AS605240 produced a marked reduction of scratching behavior elicited by trypsin, whereas AS041164 and AS252424 administration failed to significantly affect this parameter. Moreover, AS605240 (1 mg/kg) was able to produce a partial, but significant inhibition of the scratching bouts elicited by CP 48/80. Interestingly, the i. c. v. and i. t. injection of AS605240 also reduced trypsin-induced itching. The oral administration of AS605240 was found effective in producing a significant and dose-dependent reduction of trypsin-induced paw edema, TNFa production, as well as the neutrophil recruitment, according to MPO activity assessment. Likewise, oral AS605240 (1 mg/kg) promoted a significant reduction of spontaneous nociception induced by trypsin in the mouse paw. In contrast, the same dose of AS605240 did not significantly modify capsaicin-evoked nociception. Noteworthy, AS605240 (1 mg/kg) was effective in preventing c-Fos and phospho-Akt immunopositivity at the spinal cord of trypsin-injected mice, either into the dorsum or the paws. Our data suggests that PI3K inhibitors might represent a valuable alternative for treating inflammatory and painful conditions, as well as pruritus. / Este estudo investigou os efeitos de inibidores seletivos para PI3K nas respostas pruriceptivas, inflamatórias e nociceptivas induzidas por tripsina em camundongos. Os animais foram tratados por via oral com os inibidores seletivos de PI3K AS605240 (1 a 30 mg/kg), AS041164 e AS252424 (ambos 1 mg/kg), 30 min antes dos experimentos. Em grupos separados, o AS605240 foi administrado por via intratecal (i. t. ) ou intracerebroventricular (i. c. v. ). Os grupos controles receberam solução salina nos mesmo esquemas de administração. Os efeitos da inibição da PI3K foram avaliados em diferentes modelos experimentais. O tratamento oral com AS605240 reduziu marcantemente o comportamento de coçar causado pela tripsina, enquanto o AS041164 e AS252424 não afetaram de forma significativa esse parâmetro. Além disso, o AS605240 (1 mg/kg) produziu uma inibição parcial, mas significativa do comportamento de coçar evocado pelo CP 48/80. De maneira interessante, a injeção i. t. e i. c. v. de AS605240 também reduziu o prurido causado pela tripsina. A administração oral de AS605240 foi efetiva em promover uma redução significativa e dosedependente do edema de pata, produção de TNF, bem como o recrutamento de neutrófilos induzido por tripsina. Do mesmo modo, o AS605240 (1 mg/kg) reduziu significativamente a nocicepção espontânea causada pela injeção de tripsina na pata dos animais. Por outro lado, a mesma dose de AS605240 não modificou a nocicepção induzida por capsaicina. Notavelmente, o AS605240 (1 mg/kg) previniu a imunopositividade para c-Fos e fosfo-Akt na medula espinhal dos camundongos injetados com tripsina tanto no dorso como na pata. Nossos dados sugerem que a inibição de PI3K pode representar uma valiosa alternativa para o tratamento de condições inflamatórias e dolorosas, bem como o prurido.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:05:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000431166-Texto+Completo-0.pdf: 3777595 bytes, checksum: c7d18cac0fd705a5be8b122432c8abd1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Extracellular nucleotides are important signaling molecules that mediate many biological effects, through the purinergic receptor activation. ATP is released in response to cellular damage, and P2X7 receptors have an essential role in the onset and maintenance of pathological changes. Haemorrhagic cystitis (HC) is a well known adverse effect of therapy with cyclophosphamide (CYP) used in patients under the treatment of many solid tumours and autoimmune conditions. This study aimed to determine the role of P2X7 receptors in the mouse model of HC induced by CYP. The effects of pharmacological antagonism or genic absence of P2X7 receptor in CYP-induced HC was assessed in a series of nociceptive and inflammatory parameters. In addition the immunopositivity for P2X7 receptors was investigated by means of immunohistochemistry. The pre-treatment with the selective P2X7 receptor antagonist A438079 or genic ablation of P2X7 receptors inhibited the nociceptive behaviour score induced by CYP. The same strategies produced a significant reduction of both oedema and haemorrhage indexes, as indicated by either macroscopic or histological evaluation. A438079 treatment also significantly decreased the positive staining for c-Fos in the lumbar spinal cord and brain cortical areas. Noteworthy, the administration of A438079 markedly prevented the increase of urinary bladder MPO activity and macrophage migration induced by CYP, and widely reduced the tissue levels of IL-1b and TNFa. Finally, P2X7 receptor was found strikingly up-regulated in the bladders of CYP-treated mice. The present study revealed the importance of P2X7 receptors in HC induced by CYP. The pharmacological inhibition of these receptors might represent a new therapeutic alternative for this pathological condition. / Nucleotídeos extracelulares são moléculas sinalizadoras importantes que medeiam diversos efeitos biológicos, através da ativação de receptores purinérgicos. O ATP é liberado em resposta ao dano celular e os receptores P2X7 têm um papel essencial no início e na manutenção das várias alterações patológicas. A cistite hemorrágica (CH) é um efeito adverso bem conhecido da terapia com ciclofosfamida (CYP), observada em pacientes sob tratamento de muitos tumores sólidos e doenças auto-imunes. Este trabalho teve como objetivo determinar o papel dos receptores P2X7 no modelo de CH induzida por CYP em camundongos. Os efeitos do antagonismo farmacológico ou ausência gênica do receptor P2X7 na CH induzida pela CYP foram avaliados em uma série de parâmetros nociceptivos e inflamatórios. Além disso, a imunopositividade para o receptor P2X7 foi investigada através de análise imunoistoquímica. O pré-tratamento com o antagonista seletivo do receptor P2X7 (A438079) ou a deleção gênica do receptor P2X7 reduziu os escores indicativos de comportamento nociceptivo. As mesmas estratégias produziram uma redução significante dos índices de edema e hemorragia, como indicado pela avaliação macroscópica e histológica. O tratamento com o A438079 também diminuiu significativamente a marcação positiva para c-Fos na medula espinhal e em áreas corticais do cérebro. Notavelmente, a administração do A438079 preveniu o aumento da atividade de MPO, da migração de macrófagos e dos níveis de IL-1b e TNFa no tecido vesical de animais que receberam CYP. Por fim, foi detectado um aumento significativo do receptor P2X7 na bexiga de animais tratados com CYP. O presente estudo revelou a importância do receptor P2X7 na CH induzida pela CYP.A inibição farmacológica deste receptor poderia representar uma nova alternativa terapêutica para esta condição patológica ou, ainda, em outros tipos de cistite sem origem definida.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000439217-Texto+Completo-0.pdf: 703680 bytes, checksum: 20bc10f7a801c99b27dde05bf2a6dc66 (MD5) Previous issue date: 2012 / Tuberculosis (TB) remains a leading cause of death worldwide, due to the great adaptability of the bacillus, which can survive in various conditions inside and outside the human host. Previous studies showed evidence that polymorphisms in P2X7 receptor are e associated with increased risk of TB. The present study aimed to analyze the role of purinergic P2X7 receptor in M. tuberculosis infection and host interaction mechanisms in vitro and in vivo. The macrophage murine cell line RAW 264. 7 was used for in vitro experiments. Our results demonstrated that treatment of RAW 264. 7 cells with ATP (3 and 5 mM) resulted in a statistically significant reduction of counting colony forming units (CFUs). Male wild-type C57BL/6 (wild-type) and P2X7 receptor KO (P2X7R-/-) mice (25–30 g) were used throughout this study for in vivo. Immunohistochemistry showed that the purinergic P2X7 receptor expression was found significantly augmented in the lungs of mice infected with M. tuberculosis. Furthermore, M. tuberculosis-infected P2X7R-/- mice showed an increase of M. tuberculosis burden in lung tissue, when compared to infected wild type mice. Infected mice showed a marked increase in the spleen weight, in comparison to non-infected animals, indicating the occurrence of splenomegaly. In P2X7R-/- spleens, we observed a significant decrease in the populations of Treg (CD4+Foxp3+), T cells (CD4+, CD8+CD25+ and CD4+CD25+), dendritic cells (CD11c+) and B220+ cells. However, a significant increase in CD11b+ cells was observed in P2X7R-/- mice, when compared to wild-type animals. In the lungs, P2X7R-/- M. tuberculosis-infected mice exhibited pulmonary infiltrates containing an increase of Treg cells (CD4+Foxp3+), T cells (CD4+ and CD8+) and a decrease in the B220+ cells, when compared with wild-type M. tuberculosis-infected mice. The findings observed in the present study provide novel evidence on the role of P2X7 receptors in the pathogenesis and control of tuberculosis. Whether selective agonists or antagonists of this receptor might be useful for improving TB complications remains a matter to be investigated. / A tuberculose (TB) continua sendo uma das principais causas de morte no mundo, devido à grande capacidade de adaptação do bacilo que pode sobreviver em diferentes condições dentro e fora do hospedeiro humano. Estudos prévios mostraram evidências de que polimorfismos no receptor purinérgico P2X7 estão associados ao aumento da suscetibilidade à TB. O presente estudo objetivou analisar o papel do receptor purinérgico P2X7, na infecção por M. tuberculosis em camundongos, e os possíveis mecanismos de interação do receptor P2X7 com o hospedeiro, em modelos in vivo e in vitro. Nos experimentos para avaliação da viabilidade da micobacteria intracelular in vitro foi utilizada a linhagem de macrófagos murinos, RAW 264. 7. Nossos resultados demonstraram que o tratamento das células RAW 264. 7 com ATP (3 e 5 mM) resultou em uma redução estatisticamente significativa da contagem de unidades formadoras de colônias (CFUs). Nos experimentos in vivo foram utilizados camundongos machos C57BL/6 (tipo selvagem) e camundongos knockout para o receptor P2X7 (P2X7R-/-) (25-30 g). Os resultados com imuno-histoquímica mostraram que a expressão do receptor purinérgico P2X7 foi encontrada significativamente aumentada nos pulmões de camundongos infectados com M. tuberculosis. Além disso, camundongos P2X7R-/- infectados com M. tuberculosis mostraram um aumento da carga da micobacteria no tecido pulmonar, quando comparado com camundongos do tipo selvagem infectados. Camundongos infectados mostraram um aumento marcante no peso do baço quando comparado com animais não infectados, indicando a ocorrência de esplenomegalia. Em baços de camundongos P2X7R-/-, observou-se uma diminuição significativa nas populações de Treg (CD4 + Foxp3 +), células T (CD4 +, CD8 + CD25 + e CD4 + CD25 +), células dendríticas (CD11c +) e células + B220. No entanto, houve um aumento significativo de células CD11b + em camundongos P2X7R-/-, quando comparados aos animais do tipo selvagem. Nos pulmões, camundongos P2X7R-/- infectados com M. tuberculosis apresentaram infiltrado pulmonar contendo um aumento de células Treg (CD4 + Foxp3 +), células T (CD4 + e CD8 +) e uma diminuição nas células + B220, quando comparado com camundongos do tipo selvagem infectados com M. tuberculosis. Portanto, os resultados observados no presente estudo fornecem novas evidências sobre o papel dos receptores P2X7 na patogênese e controle da tuberculose. O uso de agonistas ou antagonistas seletivos deste receptor como uma ferramenta terapêutica continua sendo uma questão a ser investigada.

Made available in DSpace on 2013-10-29T16:25:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000451791-Texto+Completo-0.pdf: 11131527 bytes, checksum: 73b1d535d96f83c30dd5fb46e7f2af5d (MD5) Previous issue date: 2013 / Tuberculosis (TB) remains a leading infectious killer and its causative agent, Mycobacterium tuberculosis, infects one third of the world population. Despite 50 years of available drug treatments, TB continues to cause considerable mortality worldwide. The TBHIV co-infection and the emergence of multidrug and extensively-resistant TB have provided a very alarming challenge to global health and led us to focus on the research for new and more effective therapeutics against the disease. Advances in the identification of new TB drug targets have been driven by the availability of the genome sequence of M. tuberculosis H37Rv, and include elucidation of the role played by proteins of essential biochemical pathways for mycobacterial growth. Inosine Monophosphate Dehydrogenase (IMPDH, EC 1. 1. 1. 205) catalyzes the penultimate and rate-limiting step in guanine nucleotide biosynthesis, the oxidation of inosine 5’-monophosphate (IMP) to xanthosine 5’- monophosphate (XMP), with concomitant reduction of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) to NADH. This reaction controls the guanine nucleotide pool and IMPDH inhibitors are used as immunosuppresive, anticancer, and antiviral agents. Recently, IMPDH from M. tuberculosis (MtIMPDH) has gained attention as a promising anti-mycobacterial target, associated with a number of distinct inhibitor scaffolds. In the present work, the guaB2- encoded MtIMPDH has been cloned, expressed and purified to homogeneity. The recombinant MtIMPDH has a subunit molecular weight of 54,775 Da and Inductively-Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES) and Flame Atomic Absorption Spectroscopy (FAAS) identified a K+ ion per subunit. Glutaraldehyde cross-linking analysis suggests that MtIMPDH predominates as a tetramer. Steady-state kinetics showed that MtIMPDH optimal activity is dependent on the presence of a monovalent cation, mainly K+. Initial velocity and product inhibition patterns suggested a steady-state ordered Bi Bi kinetic mechanism in which IMP binds first followed by NAD+, and hydride transfer is not the ratelimiting step in the MtIMPDH catalyzed reaction. In addition, NAD+ substrate inhibition implies that product release is ordered, with NADH released first. The pH-rate profile indicated one deprotonated group essential for catalysis and that groups with pK values of 7. 5 and 9. 0 are important for NAD+ binding. The data presented here are discussed in light of the kinetic and structural information available for IMPDHs investigated to date and should inform us on how to better design inhibitors targeting this enzyme. Additionaly, a vital part of drug development is the identification of gene products that are critical for bacterial growth and survival. In this regard, we have performed site-directed mutagenesis by gene replacement in order to evaluate the importance of the guaB2 gene for mycobacteria growth. Our results suggest that this gene is essential for M. tuberculosis H37Rv in vitro growth, and the confirmation of gene essentiality will point out the guaB2-encoded IMPDH as a potential drug target. Data resulting from enzyme’s characterization and gene replacement were the starting point for MtIMPDH inhibitors planning, selection and testing. A compound was identified as promising lead molecule, with Ki values in nanomolar range and it was characterized as noncompetitive and uncompetitive inhibitor towards MtIMPDH substrates NAD+ and IMP, respectively. MtIMPDH characterization and results on primary inhibitors identification are crucial step towards a potential novel drug development for TB treatment. Altogether, these data may be useful for a better understanding about the biology of M. tuberculosis and as a framework on which to base efforts towards the development of efficient therapeutic strategies, aiming TB control. / A tuberculose (TB) permanece entre as principais causas de morte por doenças infectocontagiosas e estima-se que um terço da população mundial esteja infectada pelo Mycobacterium tuberculosis. Apesar de existirem tratamentos disponíveis há mais de 50 anos, a TB é responsável por causar altas taxas de mortalidade em todo o mundo. A coinfecção com o HIV e a emergência de TB resistente a múltiplas drogas representam um desafio à saúde pública e têm estimulado a pesquisa por novos e mais efetivos agentes terapêuticos contra a doença. Avanços na identificação de novos alvos para drogas contra a TB têm sido possíveis graças ao sequenciamento do genoma do M. tuberculosis H37Rv e incluem a elucidação da função de proteínas envolvidas em rotas bioquímicas essenciais para o crescimento micobacteriano. A enzima Inosina Monofosfato Desidrogenase (IMPDH, EC 1. 1. 1. 205) é uma enzima chave na biossíntese de nucleotídeos de purina, pois participa de uma etapa limitante na síntese de novo de nucleotídeos de guanina, a partir de inosina 5’-monofosfato (IMP). Ela catalisa a oxidação de IMP a xantosina 5’-monofosfato (XMP), com concomitante conversão de nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+) à sua forma reduzida, NADH. Essa reação controla os níveis de nucleotídeos de guanina e inibidores da IMPDH têm sido utilizados como agentes imunossupressores, anticâncer e antivirais. Recentemente, a IMPDH de M. tuberculosis (MtIMPDH) foi descrita como um alvo antimicobacteriano promissor e inibidores desta enzima têm sido reportados. Neste trabalho, foi realizada a clonagem da região codificante do gene guaB2, a expressão e a purificação da proteína MtIMPDH. A MtIMPDH recombinante apresentou uma massa molecular média de 54. 775 Da e a análise através de Espectroscopia de Absorção Atômica em Chama (FAAS) e Espectroscopia de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICPOES) identificou um íon K+ por subunidade. Os experimentos de reação cruzada, utilizando glutaraldeído, mostraram que a MtIMPDH pode existir como um tetrâmero em solução. Os estudos de cinética em estado estacionário revelaram que a atividade catalítica da MtIMPDH é dependente de cátions monovalentes, principalmente K+.Os estudos de velocidade inicial e inibição pelos produtos sugeriram que a catálise procede através de um mecanismo cinético sequencial Bi Bi ordenado, no qual o IMP associa-se primeiramente à MtIMPDH, seguido pela ligação do NAD+, e que a transferência do hidreto não é a etapa limitante da reação catalisada pela enzima em estudo. Além disso, a inibição pelo substrato NAD+ indica que a liberação dos produtos é ordenada, onde o NADH é o primeiro produto a ser liberado. Os estudos de perfil de pH indicaram que a desprotonação de um grupamento com valor de pK em torno de 8,2 é essencial para a atividade catalítica da MtIMPDH e, que aminoácidos cujas cadeias laterais possuem valores de pK próximos de 7,5 e 9,0 estão envolvidos na ligação ao NAD+. Os dados aqui apresentados são discutidos com base em estudos cinéticos e estruturais disponíveis de IMPDHs de diferentes organismos e podem auxiliar no desenvolvimento de compostos inibidores para a enzima em estudo. Além disso, a identificação de genes essenciais para o crescimento bacteriano representa uma etapa importante no desenvolvimento de drogas. Assim, foi realizada a mutagênese sítio-dirigida por substituição gênica, a fim de avaliar a importância do gene guaB2 no crescimento do M. tuberculosis H37Rv. Nossos resultados sugerem que este gene é essencial para o crescimento in vitro do M. tuberculosis H37Rv e a confirmação da essencialidade permitirá a validação do produto deste gene como um alvo para inibidores. Os dados obtidos a partir da caracterização cinética da enzima e da substituição gênica representaram o ponto de partida para o planejamento, seleção e testes de possíveis inibidores da MtIMPDH. Entre os compostos químicos sintetizados, um deles apresentou valores de Ki na faixa de nanomolar e apresentou perfis de inibição não-competitivo e incompetitivo em relação aos substratos NAD+ e IMP, respectivamente. A caracterização da MtIMPDH e os resultados preliminares de inibição desta enzima representam passos cruciais no desenvolvimento de novas drogas para o tratamento da TB. Assim, estes dados podem ser úteis para um melhor entendimento sobre o metabolismo do M. tuberculosis e podem servir como base para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas objetivando o controle da TB.

Made available in DSpace on 2015-04-30T14:03:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000467140-Texto+Completo-0.pdf: 2666780 bytes, checksum: 69d9316002f8596f9f09b6c05ceb6081 (MD5) Previous issue date: 2015 / Tuberculosis (TB) is the leading cause of bacterial infectious disease mortality. The etiological agent, Mycobacterium tuberculosis (Mtb) is responsible for 1. 5 million deaths and 9 million people infected in 2013. The World Health Organization (WHO) estimates that one-third of the world´s population is infected with latent form of Mtb. Thus, there is a continuous need to find promising molecular targets for the development of anti-TB agents. The shikimate pathway produces an important precursor of aromatic compounds in bacteria, fungi, plants and apicomplexan parasites, chorismate. The pathway comprises seven enzymes, which convert erythrose-4-phosphate and phosphoenolpyruvate into chorismate, the precursor for the synthesis of aromatic amino acids, folic acid, ubiquinone, and many other aromatic compounds. This pathway is essential for growth of Mtb. The aroD gene, that codes for 3-dehydroquinate dehydratase (DHQase), catalyzes the reversible reaction of 3-dehydroquinate into 3-dehydroshikimate and the aroE gene, that codes for the NADP(H) dependent shikimate-5-dehydrogenase (SD), catalyzes the reduction of 3-dehydroshikimate into shikimate. The aim of the present study was to identify new dug-like molecules as inhibitors for MtbDHQase and MtbSD using structure-based modeling and virtual screening. The availability of the crystal structure bound with an inhibitor of MtbDHQase was explored using pharmacophore models based on interaction energy and docking to yield diverse leads. For MtbSD, due the absence of crystal structure and reported inhibitors, the tridimensional structure was achieved by molecular modelling. Structure-based pharmacophore and virtual screening of the in house database containing 3000 unique molecules retrieved twelve hit compounds with good docking score and interaction pattern for MtbDHQase. For MtbSD, the commercially available database Asinex, with 500,000 molecules, were used and seventeen compounds were selected based in its docking score, interaction pattern with amino acids in the active site, number of hydrogen bonds and GOLD score. MtbDHQase inhibitors were tested and, after inhibition assay, series of chemical modifications were made in the lead compound. The top two derivate presented IC50 values of 17. 1 and 31. 5 μM as well as MIC values of 25 and 6. 25 μg/mL and cytotoxicity below 15% at 100 μM respectively. The MtbSD compounds selected as possible inhibitors will be tested for inhibition, MIC value and cytotoxicity. / A Tuberculose (TB) é a principal causa de mortalidade devido a infecções bacterianas. Seu agente etiológico, o Mycobacterium tuberculosis (Mtb) foi responsável por 1,5 milhões de mortes e por 9 milhões de pessoas infectadas em 2013. A Organização Mundial da Saúde (OMS) estima que um terço da população mundial está infectada com a forma latente do Mtb. Assim, há uma contínua necessidade de buscar alvos moleculares promissores para o desenvolvimento de agentes anti-TB. A via do chiquimato produz um importante precursor de compostos aromáticos em bactérias, fungos, plantas e parasitas do filo Apicomplexa, o corismato. A via é composta por sete enzimas, as quais convertem eritrose-4-fosfato e fosfenolpiruvato em corismato, o precursor para a síntese de aminoácidos aromáticos, ácido fólico, ubiquinonas e muitos outros compostos aromáticos. Esta via é essencial para o crescimento do Mtb.O gene aroD, que codifica a enzima 3-desidroquinato desidratase (DHQase), catalisa a reação reversível do 3-desidroquinato em 3-desidrochiquimato e o gene aroE, que codifica a enzima dependente de NADP(H) chiquimato-5-desidrogenase (SD), catalisa a redução do 3-desidrochiquimato em chiquimato. O objetivo do presente estudo foi identificar novas moléculas como inibidores para a MtbDHQase e MtbSD utilizando modelagem baseada em estrutura e triagem virtual. A disponibilidade da estrutura cristalográfica ligada a um inibidor da MtbDHQase foi explorada utilizando modelos farmacóforos baseados na energia de interação e docagem para gerar diversos protótipos. Para a MtbSD, devido à ausência de estrutura cristalográfica e de inibidores, foi realizado através de modelagem molecular, um modelo da estrutura. A abordagem do farmacofórico baseado na estrutura, juntamente com a triagem virtual da base de dados in house contendo 3000 estruturas inéditas geraram compostos escolhidos com bom valor de docagem e padrão de interação com aminoácidos do sítio ativo. Para a MtbSD, foi utilizada a base de dados Asinex, que contém 500000 moléculas. Dezessete compostos foram encontrados baseados nos seus valores de docagem, no padrão de interação com os aminoácidos do sítio ativo, no número de interações de hidrogênio e no valor de GOLD. Os inibidores da MtbDHQase foram testados e, após os ensaios de inibição, foram realizadas diversas derivações químicas no composto protótipo. Os dois melhores compostos derivados apresentaram um valor de IC50 de 17,1 e 31,5 μM, um valor de MIC de 25 e 6,25 μg/mL e citotoxicidade abaixo de 15% a 100μM, respectivamente. Os compostos selecionados como possíveis inibidores para a MtbSD serão futuramente testados quanto a sua inibição, valor de CIM e citotoxicidade.