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Previous issue date: 2017-02-15 / As leishmanioses representam um grande problema de saúde pública mundial com sérias limitações na quimioterapia atual, como: número limitado de fármacos, baixa eficácia, custo elevado, crescente resistência parasitária e toxicidade. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a atividade de uma série de dez derivados de 4- aminoquinolinas em espécies de Leishmania relacionadas a leishmaniose tegumentar. Avaliar os possíveis mecanismos de ação do composto com atividade antileishmanial promissora, identificando as organelas alvo e os processos de morte celular desencadeados no parasito, bem como a sua eficácia in vivo. Dentre os compostos avaliados, o derivado AMQ-j foi o mais ativo, com atividade expressiva em L. amazonensis e L. braziliensis (CI50 menor que 6.0 μg/mL e 2,5 μg/mL em promastigotas e amastigotas intracelulares, respectivamente) para ambas as espécies avaliadas. O composto AMQ-j apresentou baixa toxicidade para macrófagos murinos (CC50> 40.0 μg/mL), sendo mais tóxico para amastigotas intracelulares (Índice de Seletividade>12,0). Os resultados preliminares acerca do modo de ação apontam que o composto AMQ-j induziu drásticos efeitos na mitocôndria do parasito e caracterizado pelo colapso do potencial de membrana mitocondrial (ΔΨm), inchaço da organela, aumento na produção de Espécies Reativas do Oxigênio (EROS) e acúmulo de corpúsculos lipídicos (CLs) no citoplasma. O tratamento com AMQ-j induziu nas formas promastigotas uma série de alterações bioquímicas e celulares sugestivas de morte por apoptose-like como redução do volume celular, exposição de fosfatidilserina no folheto externo da membrana plasmática, manutenção da integridade da membrana plasmática e alterações drásticas no núcleo celular evidenciadas por meio da desorganização da cromatina e fragmentação do DNA. O efeito do composto em promastigotas está também associado à indução de morte por autofagia evidenciada pelo aumento de vacúolos autofágicos, presença de corpos multivesiculares dentro de vacúolos, vesículas citoplasmáticas e acúmulo de compartimentos acídicos no citoplasma dos promastigotas. O composto também induziu fragmentação do DNA dos amastigotas intracelulares de modo seletivo, sem induzir fragmentação da célula hospedeira. Estudos in silico sugerem que AMQ-j é um potencial inibidor da tripanotiona redutase (TryR), enzima fundamental na defesa antioxidante do parasito. Estudos in vivo em modelo murino de infecção com L. amazonensis demonstraram a eficácia do AMQ-j pela via intralesional na redução do tamanho da lesão e da carga parasitária, sem indução de toxicidade hepática, cardíaca e renal. Os estudos de predição in silico relacionados a propriedades farmacocinéticas (ADMET) e características físico-químicas (regra de Lipinsky) sugerem que AMQ-j pode ser utilizado pela via oral. O efeito leishmanicida do composto está associado a múltiplos alvos, desencadeando a morte do parasito por diferentes vias, como apoptose e autofagia. O efeito in vivo do composto aponta para a necessidade da continuidade dos estudos no intuito de melhor estabelecer o seu efeito leishmanicida. / Leishmaniasis represents a major global public health problem with serious limitations in current chemotherapy, such as limited number of drugs, low efficacy, high cost, increasing parasitic resistance and toxicity. The objective of the present study was to evaluate a series of ten 4-aminoquinolines derivatives (AMQs) on Leishmania species related to tegumentary leishmaniasis. It was also evaluated the possible mechanisms of action of a compound with promising leishmanicidal activity, identifying the target organelles and the type of death triggered in the parasite, as well as to its leishmanicidal effect in vivo. Among the evaluated compounds, the AMQ-j derivative was the most active, with expressive activity on L. amazonensis and L. braziliensis (IC50 less than 6.0 μg/mL and 2.5 μg/mL against intracellular promastigotes and amastigotes, respectively) for both evaluated species. Furthermore, AMQ-j showed low toxicity for murine macrophages (CC50> 40.0 μg/mL) being more destructive to the intracellular parasites (selectivity index > 12.0). Preliminary studies about the mode of action showed that AMQ-j compound induced marked effects on the parasite mitochondria, characterized by mitochondrial membrane potential collapse (ΔΨm), organelle swelling, increased of Reactive Oxygen Species (ROS) production and lipidic bodies accumulation in the cytoplasm. The treatment with AMQ-j induced in the promastigote forms a series of biochemical and cellular alterations which suggest apoptosis-like death, including reduction of cellular volume, phosphatidylserine exposure on the outer leaflet of the plasma membrane, maintenance of plasma membrane integrity and drastic changes in the cell nucleus evidenced by chromatin disorganization and DNA fragmentation. The effect of AMQ-j in promastigote forms is also associated with the induction of death by autophagy evidenced by the increase of autophagic vacuoles, presence of multivesicular bodies inside vacuoles, cytoplasmic vesicles and accumulation of acidic compartments in the promastigote cytoplasm. The compound also induced DNA fragmentation of intracellular amastigotes selectively, without inducing host cell fragmentation. In silico studies suggest that this compound is a potential inhibitor of key redox enzyme trypanothione reductase (TryR). In vivo studies in murine infection model of L. amazonensis demonstrated the efficacy of AMQ-j by the intralesional route, reducing lesion size and parasite load, without induction of hepatic, cardiac and renal toxicity. The in silico prediction studies on pharmacokinetic properties (ADMET) and physico-chemical characteristics (Lipinsky's rule) suggest that AMQ-j can be used orally. Taken together, the results suggest that the leishmanicidal effect of the compound is associated with multiple targets and triggers parasite death through different pathways, including apoptosis and autophagy. The in vivo effect indicates that studies with this compound should be continued in order to better establish its leishmanicidal effect.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/5599 |
| Date | 15 February 2017 |
| Creators | Antinarelli, Luciana Maria Ribeiro |
| Contributors | Coimbra, Elaine Soares, Silva, Adilson David da, Monte Neto, Rubens Lima do, Coelho, Eduardo Antônio Ferraz, Bizarro, Heloísa D'Avila da Silva, Pinto, Priscila de Faria |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia, UFJF, Brasil, ICB – Instituto de Ciências Biológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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