Foram estudadas as reações de formação do NO- / HNO, estados de spin e reatividade frente a redutores dos complexos trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)](X)n onde L = N-heterocíclicos (IsN, Nic e ImN) ou éster de fósforo (P(OEt)3). O potencial para o par redox [RuII(NO0)]n+ / [RuII(NO-)](n-1)+ foi identificado somente para L = P(OEt)3 com valor de Ep = -0,41V. Cálculos DFT indicaram que após a redução, a espécie singleto coordenada (NO-) é formada por ser mais estável que forma tripleto (3NO-), sendo imediatamente protonada, dando origem a espécie singleto protonada (1HNO) não havendo, portanto proibição de spin para a reação de protonação do ligante, indicando comportamento diferente do observado para o ligante livre, onde a espécie 3NO- é a mais estável. Após a redução química por Zn(Hg), a espécie N2O, produto da dimerização do HNO, pôde ser identificada indicando a liberação de HNO pelo complexo trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)]n+. A reação de transferência de óxido nítrico entre os nitrosilo complexos onde L = IsN, Nic, ImN, P(OEt)3, P(OMe)3, P(OIsp)3 e P(OH)(OEt)2 e espécies de Fe(III) (mioglobina, hemoglobina e [FeIII(H2O)TPPS]) foi investigada, indicando a reação de nitrosilação redutiva das espécies de Fe(III), gerando como produtos os respectivos nitrosilo complexos de Fe(II) e trans-[RuIII(H2O)(NH3)4(L)]n+. A espécie binuclear [RuII(μ-NO)FeIII] foi proposta com base em resultados obtidos por polarografia de pulso diferencial (PPD) e a analise do comportamento cinético desta reação cujas constantes de velocidade específica para a formação e decaimento foram calculadas. Diferentemente das outras reações de transferência de NO descritas na literatura, foi observada a oxidação do centro metálico (RuII), indicando que o ligante NO+ pode agir como ponte para a transferência de elétrons. Esta reação pode ser uma via alternativa para a nitrosilação redutiva de heme proteínas, uma das principais vias de ação biológica do NO. / The formation reaction of NO- / HNO, spin states and reactivity towards reducing agents of the complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)]n+ where L = N-heterocyclic (IsN, Nic and ImN) or phosphorus ester (P(OEt)3). The redox potential for the redox pair [RuII(NO)]n+ / [RuII(NO-)](n-1)+ was identified only for L = P (OEt)3 with Ep = -0.41 V. DFT calculations have indicated that upon reduction, the coordinated singlet species (1NO-) is formed to be more stable than the triplet form (3NO-), being immediately protonated giving rise to singlet protonated species (1HNO). The protonation of coordinated 1NO- is not a spin forbidden reaction, indicating the different behavior observed for the free ligand, 3NO- where the species is more stable. After the chemical reduction of Zn(Hg), the s N2O, a HNO dimerization product, could be identified, indicating HNO release from the complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)]n+. The nitric oxide transfer reaction between nitrosyl complexes where L = IsN, Nic, ImN, P(OEt)3, P(OMe)3, P(OIsp)3 e P(OH)(OEt)2 and Fe(III) species (myoglobin, hemoglobin, and [FeIII(H2O)TPPS]) was investigated, indicating the reductive nitrosylation reaction of species of Fe(III) species, generating as by-products iron-nitrosyl complexes and trans-[RuIII(H2O)(NH3)4(L)]n+. The binuclear species [RuII(μ-NO)FeIII] could be identified through electrochemical techniques and their specific rate constants for its formation and decay were calculated. Unlike other NO transfer reactions described in the literature, was observed the oxidation of the metallic center (RuII), indicating that the NO+ ligand can act as a bridge for electron transfer. This reaction may be an alternative pathway for the reductive nitrosylation of heme proteins, one of the major routes for biological action of NO.

Foram estudadas as reações de formação do NO- / HNO, estados de spin e reatividade frente a redutores dos complexos trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)](X)n onde L = N-heterocíclicos (IsN, Nic e ImN) ou éster de fósforo (P(OEt)3). O potencial para o par redox [RuII(NO0)]n+ / [RuII(NO-)](n-1)+ foi identificado somente para L = P(OEt)3 com valor de Ep = -0,41V. Cálculos DFT indicaram que após a redução, a espécie singleto coordenada (NO-) é formada por ser mais estável que forma tripleto (3NO-), sendo imediatamente protonada, dando origem a espécie singleto protonada (1HNO) não havendo, portanto proibição de spin para a reação de protonação do ligante, indicando comportamento diferente do observado para o ligante livre, onde a espécie 3NO- é a mais estável. Após a redução química por Zn(Hg), a espécie N2O, produto da dimerização do HNO, pôde ser identificada indicando a liberação de HNO pelo complexo trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)]n+. A reação de transferência de óxido nítrico entre os nitrosilo complexos onde L = IsN, Nic, ImN, P(OEt)3, P(OMe)3, P(OIsp)3 e P(OH)(OEt)2 e espécies de Fe(III) (mioglobina, hemoglobina e [FeIII(H2O)TPPS]) foi investigada, indicando a reação de nitrosilação redutiva das espécies de Fe(III), gerando como produtos os respectivos nitrosilo complexos de Fe(II) e trans-[RuIII(H2O)(NH3)4(L)]n+. A espécie binuclear [RuII(μ-NO)FeIII] foi proposta com base em resultados obtidos por polarografia de pulso diferencial (PPD) e a analise do comportamento cinético desta reação cujas constantes de velocidade específica para a formação e decaimento foram calculadas. Diferentemente das outras reações de transferência de NO descritas na literatura, foi observada a oxidação do centro metálico (RuII), indicando que o ligante NO+ pode agir como ponte para a transferência de elétrons. Esta reação pode ser uma via alternativa para a nitrosilação redutiva de heme proteínas, uma das principais vias de ação biológica do NO. / The formation reaction of NO- / HNO, spin states and reactivity towards reducing agents of the complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)]n+ where L = N-heterocyclic (IsN, Nic and ImN) or phosphorus ester (P(OEt)3). The redox potential for the redox pair [RuII(NO)]n+ / [RuII(NO-)](n-1)+ was identified only for L = P (OEt)3 with Ep = -0.41 V. DFT calculations have indicated that upon reduction, the coordinated singlet species (1NO-) is formed to be more stable than the triplet form (3NO-), being immediately protonated giving rise to singlet protonated species (1HNO). The protonation of coordinated 1NO- is not a spin forbidden reaction, indicating the different behavior observed for the free ligand, 3NO- where the species is more stable. After the chemical reduction of Zn(Hg), the s N2O, a HNO dimerization product, could be identified, indicating HNO release from the complex trans-[RuII(NO+)(NH3)4(L)]n+. The nitric oxide transfer reaction between nitrosyl complexes where L = IsN, Nic, ImN, P(OEt)3, P(OMe)3, P(OIsp)3 e P(OH)(OEt)2 and Fe(III) species (myoglobin, hemoglobin, and [FeIII(H2O)TPPS]) was investigated, indicating the reductive nitrosylation reaction of species of Fe(III) species, generating as by-products iron-nitrosyl complexes and trans-[RuIII(H2O)(NH3)4(L)]n+. The binuclear species [RuII(μ-NO)FeIII] could be identified through electrochemical techniques and their specific rate constants for its formation and decay were calculated. Unlike other NO transfer reactions described in the literature, was observed the oxidation of the metallic center (RuII), indicating that the NO+ ligand can act as a bridge for electron transfer. This reaction may be an alternative pathway for the reductive nitrosylation of heme proteins, one of the major routes for biological action of NO.

CARVALHO, Edinilton Muniz. Reatividade do Nitrosilo Complexo de Ferro trans-[Fe(cyclam)(NO)Cl]Cl2. 2015. 169 f. Dissertação (Mestrado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-04-27T23:10:01Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_emcarvalho.pdf: 6115679 bytes, checksum: c7683c81230542c04a08aa6928f54ec7 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-04-27T23:10:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_emcarvalho.pdf: 6115679 bytes, checksum: c7683c81230542c04a08aa6928f54ec7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-27T23:10:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_emcarvalho.pdf: 6115679 bytes, checksum: c7683c81230542c04a08aa6928f54ec7 (MD5) Previous issue date: 2015 / Nitric oxide (NO), produced endogenously, is responsible for vasodilation of blood vessels and other physiological processes. The nitroxyl ion (NO-), a species generated by monoeletronic reduction of NO, has rised the interest of the scientific community due to its distinct biological activity of nitric oxide. Sodium nitroprusside (SNP) is part of a class of compounds that release NO, being the only metal complex used clinically, but there are problems associated with their use, including photosensitivity and release of cyanide. Therefore, alternative compounds including iron-based ones have been studied, such as trans-[Fe(cyclam)(NO)Cl]Cl2, whose studies of chemical reactivity as well as its precursor (trans-[Fe(cyclam)Cl2](PF6)), were investigated in this work. In addition, we evaluated the potential anticancer and microbicides these complexes. The nitrosyl complex showed the ability to release NO under physiological conditions and spontaneously when stimulated by light. The NO released by nitrosyl complex thermally and photochemically was probed by the reaction with selective traps at different. The half-life values (t1/2) for reaction of nitrosyl complex with cPTIO were 115 (k = 0.1 x 10-3 s-1) and 385 (k = 3.0 x 10-5 s-1) minutes to photochemical and thermal reactions, respectively, being well known that light accelerates the process of release. The photochemical test using myoglobin is indicated release of NO, however it was not possible to determine the rate of this reaction. The reaction of the complex with glutathione (GSH) was monitored by electron paramagnetic resonance (EPR) and suggested the production of HNO. Kinetic results for this reaction indicates that there is the formation of a reactive intermediate with band at 541 nm, likely the adduct trans-[Fe(cyclam)(Cl)N(O)SG]+. The rate constants indicate that the first intermediate rapidly forms (kobs = 2.79 s-1) and decays slowly (kobs = 7.17 x 10-5 s-1). The high stability of this intermediate can be related to its ability to engage in intramolecular interactions. Vasodilation assay showed that complex trans-[Fe(cyclam)(NO)Cl]2+ has vasodilating activity with EC50 = 910 nmol L-1. It was also found that the nitrosyl complex presented scavenging activity toward O2•⎯ ions, thus having antioxidant potential. Electrophoresis experiments employing plasmid DNA and the complex trans-[Fe(cyclam)Cl2]+ and trans-[Fe(cyclam)(NO)Cl]2+, showed nuclease activity stimulated by light (350 and 460 nm) or stimulated by biologically relevant agents (H2O2 and GSH). However, cell viability assays with cancer cells showed that both complexes have low cytotoxic activity, the complex trans-[Fe(cyclam)Cl2]+ and trans-[Fe(cyclam)(NO)Cl]2+, respectively, showed IC50 values equal to: 8.5 and 144.2 mol L-1 against strain B16-F10 cells, and 130.4 and 142.9 mol L-1 against HUH-7 cell line. Additionally, preliminary tests of bactericidal activity in Escherichia coli strains indicated that the compounds were effective at inhibiting bacterial growth. These studies support a synergistic action as releasing NO/HNO and vasodilating action, anticancer and microbicide, which deserve further pharmacological and biochemical investigations for a better description of the mechanisms of action. / O óxido nítrico (NO), espécie produzida endogenamente, é responsável pela vasodilatação dos vasos sanguíneos entre outros processos fisiológicos. O íon nitroxila (NO-), espécie gerada por redução monoeletrônica do NO, tem despertado o interesse da comunidade científica graças às suas atividades biológicas distintas do óxido nítrico. O nitroprussiato de sódio (SNP) faz parte de uma classe de compostos que liberam NO espontaneamente, sendo o único complexo metálico usado clinicamente, porém existem problemas associados ao seu uso, incluindo fotossensibilidade e liberação de cianeto. Desta forma, compostos alternativos a base de ferro tem sido estudados, tal como o trans-[Fe(cyclam)(NO)Cl]Cl2, cujos estudos de reatividade química, bem como de seu precursor (trans-[Fe(cyclam)Cl2](PF6)), foram investigados nesta dissertação. Adicionalmente, avaliou-se as potencialidades anticancerígenas e microbicidas destes complexos. O nitrosilo complexo exibiu a capacidade de liberar NO espontaneamente em condições fisiológicas e quando estimulado por luz. O NO liberado termicamente e fotoquimicamente reagiu com traps seletivos, em diferentes taxas de velocidade. Os valores de meia-vida (t1/2) para reação do nitrosilo complexo com cPTIO foram 115 (k = 0,1 x 10-3 s-1) e 385 (k = 3,0 x 10-5 s-1) minutos para reação fotoquímica e térmica, respectivamente, sendo notório que a luz acelera o processo de liberação. O ensaio fotoquímico empregando mioglobina indicou liberação de NO, contudo não foi possível determinar a taxa de reação entre as espécies. A reação do complexo de NO com glutationa (GSH), monitorada por espectroscopia de ressonância paramagnética electrónica (EPR), sugeriu a produção de HNO. Os resultados cinéticos para essa reação indicam que há a formação de um intermediário reativo com banda em 541 nm, referente ao aduto trans-[Fe(cyclam)(Cl)N(O)SG]+. As constantes de velocidade indicaram que o primeiro intermediário se forma rapidamente (kobs = 2,79 s-1) e decai lentamente (kobs = 7,17 x 10-5 s-1). A grande estabilidade desse intermediário pode estar relacionada a capacidade do mesmo apresentar interações intramoleculares que o estabilizam. Ensaios de vasodilatação, mostraram que o complexo trans-[Fe(cyclam)(NO)Cl]2+ possui atividade vasodilatadora com EC50 = 910 nmol L-1. Também foi verificado que o nitrosilo complexo apresentou atividade sequestradora de íons O2•⎯, tendo assim potencial anti-oxidante. Experimentos de eletroforese, empregando DNA plasmidial e os complexos trans-[Fe(cyclam)Cl2]+ e trans-[Fe(cyclam)(NO)Cl]2+, mostraram atividade nuclease estimulados por luz (350 e 460 nm), ou estimulados por agentes biologicamente relevantes (H2O2 e GSH). Todavia, ensaios de viabilidade celular com células cancerígenas indicaram que os dois complexos possuem baixa atividade citotóxica, os complexos trans-[Fe(cyclam)Cl2]+ e trans-[Fe(cyclam)(NO)Cl]2+, respectivamente, apresentaram valores de IC50 iguais a: 8,5 e 144,2 mol L-1 frente a linhagem de células B16-F10, e 130,4 e 142,9 mol L-1 frente a linhagem de células HUH-7. Adicionalmente, ensaios preliminares de atividade bactericida em cepas de Escherichia coli mostraram que os complexos foram eficientes na inibição do crescimento bacteriano. Estes estudos dão suporte a uma ação sinergística como liberador de NO/HNO e ação vasodilatadora, anticancerígena e microbicida, os quais merecem posteriores investigações farmacológicas e reatividade bioquímica para uma melhor descrição dos mecanismos de ação dos complexos.

Orientadores: Marta Helena Krieger, Regina Celia Spadari / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-11T11:44:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caceres_VivianedeMenezes_M.pdf: 892273 bytes, checksum: 832dcecc572cc26759a9832b12d09b9e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Os objetivos do presente estudo são investigar e comparar o efeito do nitrosotiol doador de NO (SNAC) e do doador de NO-/HNO (Sal de Angelis) na estrutura e função do miocárdio sob processo aterogênico precoce induzido pela dieta em camundongos com deleção gênica do receptor de LDL (LDLr-/-). Os dados obtidos possibilitam avaliar a eficácia destas espécies químicas, bem como os mecanismos de ação envolvidos nos efeitos preventivos promovidos pelo sistema NO/NOS e pela via HNO, na hipertrofia ventricular esquerda, neste modelo animal. O papel dos adrenoceptores beta no controle da função cardíaca destes camundongos LDLr-/- também foi avaliado. A deleção gênica do receptor de LDL resultou em déficit contrátil cardíaco, sem alteração na homogeneidade da população miocárdica de adrenoceptores ß1, mas quando associada à dieta hiperlipídica induziu participação de adrenoceptores ß2, com conseqüente alteração da sensibilidade aos efeitos inotrópico e cronotrópico da isoprenalina. O tratamento com SNAC e Sal de Angelis (SA) preveniu o aumento da sensibilidade à isoprenalina, provavelmente ao induzir o acoplamento dos adrenoceptores ß 2 com a proteína Gi. Além disso, o SA foi capaz de corrigir o déficit contrátil do miocárdio. Camundongos LDLr-/- também apresentaram hipertensão, a qual foi prevenida pelo tratamento com SNAC. Quando a deleção gênica estava associada à dieta hiperlipídica, os camundongos apresentaram hipertensão e hipertrofia ventricular esquerda. O SNAC e o SA previniram a hipertrofia, mas não a hipertensão. Concluímos que camundongos com deleção gênica do receptor de LDL, alimentados com dieta hiperlipídica são um modelo interessante de alterações cardíacas e hemodinâmicas, especialmente quando enfocamos alterações das respostas dos adrenoceptores beta adrenérgicos, e que compostos doadores de NO e seus congêneres podem se tornar uma alternativa para prevenir tais alterações / Abstract: The aim of this study is to analyze and to compare the effects of a nitrosothiol NO donnor (SNAC) and of a NO-/HNO donor (Angelis Salt, AS) on the structure and functioning of myocardium under atherogenic process induced by a hyperlipic diet in LDL receptor knockout mice (LDLr-/-). The role played by the ß adrenoceptor subtypes in the control of the cardiac function of LDLr-/- mice has also been analysed. LDLr-/- mice exhibited a contractile deficit in the myocardium, with no alteration in the response to isoprenaline, which is mediated by a homogeneous population of ß1 adrenoceptors. However, when it was associated with a hyperlipidic diet, ß2 adrenoceptors participate in the inotropic and chronotropic responses to isoprenaline, causing an alteration on tissue sensitivity to the agonist. LDLr-/- knockout mice treatment with SNAC or AS avoided the atria supersensitivity to isoprenaline by inducing ß2 adrenoceptors coupling to Gi protein. Moreover, AS but not SNAC was able to recover the atria contractile performance. LDLr-/- mice also presented hypertension that it was prevented by the SNAC treatment. Hypertension was accompanied by ventricular hypertrophy when the gene deletion was associated with a hyperlipidic diet. SNAC or AS treatment prevented the hypertrophy, but not the hypertension. We concluded that LDLr-/- mice fed with a hyperlipidic diet are useful models for the study of haemodynamic and cardiac diseases related to a hypercholesterolemic profile, mostly when the focus is to investigate the participation of the adrenoceptors in the involved processes, and that NO donnors or similar compounds may be an alternative tool to prevent such alterations / Mestrado / Fisiologia / Mestre em Biologia Funcional e Molecular