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http://hdl.handle.net/1843/78173
Type: | Tese |
Title: | Avaliação in silico, in vitro e in vivo de naftoquinonas naturais e sintéticas visando a seleção de candidatos a desenvolvimento de antimaláricos. |
Other Titles: | In silico, in vitro and in vivo evaluation of natural and synthetic naphthoquinone aimed at selecting candidates for development of antimalarials. |
Authors: | Maria Fernanda Alves do Nascimento |
First Advisor: | Alaíde Braga de Oliveira |
First Co-advisor: | Carlos Alberto Tagliati |
First Referee: | Fernão Castro Braga |
Second Referee: | Luzia Helena Carvalho |
Third Referee: | Adriana Oliveira Costa |
metadata.dc.contributor.referee4: | Geraldo Célio Brandão |
Abstract: | A malária é uma doença infecto-parasitária humana com alto impacto na saúde pública em áreas tropicais e sub-tropicais, contribuindo, consideravelmente, para a mortalidade nestas regiões. Plasmodium falciparum e P. vivax são os principais agentes etiológicos da malária humana e são transmitidos por fêmeas infectadas de mosquitos do gênero Anopheles. Apesar dos progressos consideráveis nas intervenções de controle da malária nos últimos 15 anos os números relativos a casos e mortalidade ainda são inadmíssiveis para uma doença tratável, o que se deve a vários fatores como uma crescente resistência aos fármacos antimaláricos existentes e uma eficácia limitada do candidato a vacina mais avançada atualmente. São muitos os relatos na literatura sobre substâncias antimaláricas, incluindo naftoquinonas naturais e sintéticas, sendo a maioria destes constituídos por resultados preliminares, mas são escassas as publicações sobre estudos préclinicos para avaliação de diferentes classes de substâncias químicas com comprovada atividade in vitro e/ou in vivo o que motivou o presente trabalho. Foram avaliadas 42 naftoquinonas das quais 39 são sintéticas e 3 são produtos naturais, as quais representam diferentes características estruturais como as 2hidroxinaftoquinonas (HNQs) (1a-1h), orto-furanonaftoquinonas (FNQs) (2a-2h), para-FNQs (3a-3h), aminopropoxinaftoquinonas (AMQs) (4a-4d), e sais da mefloquina combinados com HNQs ou lapachol (5a-5i). As seguintes etapas foram desenvolvidas: 1- Avaliação in silico de propriedades absorção, distribuição, metabolismo e excreção (ADME) e toxicológicas pelo programa PreADMET 2- Avaliação da atividade antiplasmódica e citotoxicidade in vitro em cinco tipos celulares, células HepG2 (Hepatoma humano), LLC-PK1 (células epiteliais do túbulo proximal de rim de porco), A549 (adenocarcinoma de pulmão humano), Neuro-2A (neuroblastoma de camundongo) e MRC-5 (fibroblasto de pulmão de feto humano). 3- Avaliação da citotoxicidade, em células Balb/c 3T3, através do documento de orientação OECD 129, para predição da toxicidade oral aguda. 4- Teste de toxicicidade oral aguda utilizando o documento de orientação OECD 423. 5 – Teste de esquizonticidades sanguíneos em camundongos. Os resultados das metodologia in silico apresentaram as classes das HNQs e AMQs como as que possuiam a maioria das propriedades ADMET (Administração, Distribuição, Metabolismo, Excreção e Toxicidade) favoráveis no total das substâncias consideradas. Em relaçao ao índice de seletividade (IS) de todas as substâncias, os sais de mefloquina combinados com HNQs e lapachol foram os que apresentaram os maiores valores de IS (0,43-32,73.) No entanto, os sais foram muito citotóxicos para as células renais, com valores de CC50 entre 5,59-21,87µM. Foram selecionadas, no teste de citotoxicidade in vitro, as substâncias que apresentaram os maiores valores de CC50 na maioria das células testadas. Os resultados permiram selecionar 3 das 42 naftoquinonas (1a, 1g, e lapachol) para os testes através da OECD 129 in vitro, toxicidade oral aguda in vivo (OECD 423) através da extrapolação do resultado obtido pela OECD 129, e teste de esquizonticidas sanguíneos em camundongos. Uma das 3 naftoquinonas avaliadas foi o lapachol, substância ativa de espécies do gênero Handroanthus (sinon. Tabebuia), da família das Bigoniáceas. A dose inicial predita, pela OECD 129, para o teste de toxicidade oral aguda foi de 300mg/kg que foi inicialmente avaliada, seguindo-se a dose de 2000mg/kg. As substâncias não apresentaram sinais graves de toxicidade em nenhuma das doses testadas (300 e 2000mg/kg). No entato, no teste de esquizonticidas sanguíneos nenhum dos camundongos apresentou redução de parasitemia em relação aos controles não tratados. Com base nestes resultados considera-se ainda uma possibilidade a ser explorada para estas três naftoquinonas: o desenvolvimento de formulações farmacêuticas que, pelas suas propriedades, possam compensar a baixa biodisponibilidade característica das mesmas. |
Abstract: | Malaria is a human parasitic disease with high impact on public health in tropical and sub-tropical areas, contributing considerably to mortality in these regions. Plasmodium falciparum and P. vivax are the main ethiological agents of human malaria and are transmitted by infected females of Anopheles mosquitoes. Despite considerable progress in malaria control interventions over the past 15 years, case and mortality figures are still unaffordable for a treatable disease, what is related to several factors such as increasing resistance to existing antimalarial drugs and limited effectiveness of the most advanced vaccine in development. There are many reports on antimalarial substances, including natural and synthetic naphthoquinones, most of which are still preliminary results, and there are few publications on preclinical studies for the evaluation of different classes of chemical substances with proven in vitro and / or in vivo activity what have motivated the present work. A total of 42 naphthoquinones were evaluated, 39 are synthetic and 3 are natural products. The assayed naphthoquinones disclose different structural characteristics such as 2hydroxynaptoquinones / HNQs (1a-1h), ortho-FNQs (2a-2h), para-FNQs (3a-3h), AMQs (4a-4d), and mefloquine salts combined with HNQs or lapachol (5a-5i). The following steps were carried out: 1- In silico evaluation of ADME and toxicological properties by the PreADMET program; 2- Evaluation of in vitro antiplasmodial activity and cytotoxicity in different cell types, HepG2 cells (human Hepatoma), LLC-PK1 (epithelial cells of the proximal tubule pig kidney), A549 (human lung adenocarcinoma), Neuro-2A (mouse neuroblastoma) and MRC-5 (human fetal lung fibroblast); 3- OECD 129; 4- Acute oral toxicity - OECD 423 and 5 - Blood schizonticidal test in mice. The results of the in silico methodologies pointed to HNQs and AMQs as those with the most favorable properties among all the 42 substances. Regarding the IS of all substances, the mefloquine salts combined with HNQs and lapachol were the ones with the highest values (0.43 to 32.73). However, the salts were very cytotoxic to renal cells, with CC50 values between 5.59-21.87µM. The in vitro cytotoxicity test, substances with highest CC50 values were selected for the final tests. These results allowed the selection of 3 out of the 42 naphthoquinones (1a, 1g, and lapachol) for the OECD 129 tests, acute oral toxicity in vivo (OECD 423) by extrapolating the results in the OECD 129, and in the blood schizonticidal test in mice. Lapachol, one of the 3 naphthoquinones evaluated was lapachol, an active substance occurring in several species of the genus Handroanthus (synon. Tabebuia), of the Bignoniaceae family that was used in malaria therapeutics in former times. The initial dose predicted, by the OECD 129, for the oral toxicity test was 300mg/kg and it was firstly assayed and afterwards a dosis of 2000mg/kg was administered. The three substances (1a, 1g, and lapachol) did not show any serious signs of toxicity in any of the tested doses (300 and 2000mg/ kg). However, in the in vivo blood schizonticidal test, no reduction of parasitemia was observed in the mices, in comparison with the untreated controls. On the basis of the present results, a possibility to be still considered for these three naphthoquinones would be the development of special pharmaceutical formulations which, by their particular properties, could compensate the low bioavalialibility of these compounds that could be a cause of their inactivity in the antmalarial in vivo assay. |
language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | FARMACIA - FACULDADE DE FARMACIA |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas |
Rights: | Acesso Aberto |
metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/78173 |
Issue Date: | 28-Feb-2020 |
Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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