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Previous issue date: 2017-02-23 / CAPES / Nitro-heterocíclicos e tiossemicarbazonas são compostos que despertam o interesse da comunidade científica por apresentarem importantes propriedades citotóxicas e antineoplásicas, entre outras. Neste sentido, com o presente estudo se propôs a avaliar o potencial antitumoral de nove novos derivados 5-nitrotiofeno-tiossemicarbazônicos em diferentes linhagens de células tumorais humanas, assim como seus possíveis mecanismos de ação associados. Os ensaios de citotoxicidade com o método do MTT [brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio) frente a sete linhagens de células neoplásicas (HEp-2, HL-60, HT-29, K-562, MCF-7, MOLT-4 e NCIH-292) e células mononucleares do sangue periférico humano utilizando o reagente alamar blue. A análise morfológica foi realizada através de microscopia óptica, por coloração com hematoxilina/eosina. Os estudos de mecanismos de ação foram feitos através dos testes de inibição da topoisomerase II, despolarização de membrana mitocondrial e análise do ciclo celular. O estudo de docking foi realizado usando o sitio ativo da enzima Ribonucleotídeo Redutase, PDB id: 4X3V com auxílio do programa Autodock. Os resultados dos testes de citotoxicidade, revelaram que oito compostos foram capazes de promover a inibição do crescimento celular com percentual superior a 80% em pelo menos uma das linhagens avaliadas, com destaque para o composto LNN-05 que exibiu citotoxicidade frente ao maior número de linhagens com valores de CI50 entre 0,5 e 1,9 μg/mL. No teste do Alamar Blue, os derivados avaliados apresentaram CI50 > 4,0 μg/mL em células saudáveis, mostrando-se menos tóxicos que a doxorrubicina. Os testes de atividade hemolítica em eritrócitos humanos também indicaram ausência de hemólise em 100% para os compostos testados até a concentrações máxima avaliada (250 μg/mL). A avaliação morfológica por microscopia óptica, demonstrou que as células de K-562 apresentaram características de morte celular por apoptose, quando tratadas com o derivado LNN-05 nas concentrações de 0,7, 1,4 e 2,8 μg/mL. Contudo, os estudos de mecanismo de ação conduzidos com o derivado LNN-05 indicaram que sua atividade não se dá por inibição da enzima topoisomerase II. No entanto, a avaliação do potencial transmembrânico e a análise do ciclo celular evidenciaram que o LNN-05, na concentração de 2,8 μg/mL, causa despolarização mitocondrial em 64,2 ± 2,5%; e indução de parada do ciclo celular na fase G1 em células K-562, na dose de 1,4 μg/mL com acúmulo de 86,1% de células nesta fase. Estudo de docagem molecular indicou que os compostos se ligam à enzima ribonucleotídeo redutase, através dos resíduos Glicina50, Valina51, Treonina52, Metionina14 e principalmente, a Arginina21 e que o melhor ligante potencial é o composto LNN-03 com Evalue = -7,84 Kcal/mol, sendo LNN-05 um dos derivados com menor afinidade de ligação com Evalue = -6,39 Kcal/mol. Com base nesses resultados foi possível identificar que derivados 5-nitrotiofeno-tiossemicarbazônicos possuem promissor potencial citotóxico em células neoplásicas humanas, porém estudos adicionais para elucidação dos possíveis mecanismos de ação ainda necessitam ser conduzidos para completo entendimento de seus modos de ação. / Nitro-heterocyclic and thiosemicarbazone are compounds that have aroused the scientific community interest due to, but not limited to its cytotoxic and antineoplastic activities. In this regard, we propose in this project to evaluate the antitumor potential of nine new 5-nitrothiophene-thiosemicarbazone derivatives against several human cancer cell lines, as well as its possible mechanisms of action. The cytotoxicity tests to evaluate the derivatives activity were the MTT [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide] test for the seven cancer cell lines (HEp-2, HL-60, HT-29, K-562, MCF-7, MOLT-4 and NCIH-292), and peripheral blood mononuclear human cells utilizing the alamar blue test. To analyse the cells morphology, cells were stained with hematoxylin/eosin dyes and visualized through optical microscopy. The mechanism of action studies was accessed via topoisomerase II inhibition, mitochondrial depolarization and cell cycle analysis. Docking analysis using the active site of the ribonucleotide reductase enzyme, PBD id:4X3V was performed utilizing the Autodock software. The results obtained from the MTT test demonstrated that eight compounds were capable of inhibit cell growth more than 80% in at least one of the cell lines, with a highlight for the LNN-05 compound which exhibited cytotoxic activity against most of the cell lines with the lowest IC50 value (0.5 and 1.9 μg/mL). In the alamar blue test, the derivatives showed IC50 value > 9.0 μg/mL against non-cancer cells (peripheral blood mononuclear cells), which means that the compounds are less toxic than doxorubicin. The haemolytic activity test using human erythrocyte also indicated absence of haemolysis for all tested compounds with a maximum dose of 250 μg/mL. The morphological evaluation showed that K-562 cells presented characteristics of cellular death by apoptosis, when treated with the derivative LNN-05 at 0,7, 1,4 e 2,8 μg/mL concentrations. The mechanism of action studies was carried out using the LNN-05 derivative and the analysis suggests that its activity is not by the inhibition of the topoisomerase II enzyme. However, the evaluation of the transmembrane potential and the cell cycle analysis revealed that LNN-05 causes mitochondrial depolarization of 64.2 ± 2.5% at the concentration of 2.8 μg/mL and cell cycle arrest in G1 phase, totalizing 86.1 ± 0.3% at 1.4 μg/mL against K-562 cells. The docking analysis indicated that the compounds bind to the enzyme through the residues of glicine50, valine51, threonine52, methionine14, and mainly arginine21. In addition, the best ligand was LNN-03 with Evalue = -7.84 Kcal/mol, and LNN-05 one of the weakest ligand with Evalue = -6.39 Kcal/mol. Concerning this study, we could identify that the 5-nitrothiophene-thiosemicarbazone derivatives have promising cytotoxic potential against human neoplastic cells; however, further studies are needed to fully elucidate the mechanisms of action of the tested derivatives.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/25118 |
| Date | 23 February 2017 |
| Creators | MARQUES, Karla Mirella Roque |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/5994153651109853, MENDONÇA JUNIOR, Francisco Jaime Bezerra, SILVA, Teresinha Gonçalves da |
| Publisher | UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO, Programa de Pos Graduacao em Inovacao Terapeutica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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