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Type: Tese de Doutorado
Title: Complexos metálicos de hidrazonas, tiossemicarbazonas e lapachol: atividade farmacológica e avaliação de relações estrutura-atividade
Authors: Gabrieli Lessa Parrilha
First Advisor: Heloisa de Oliveira Beraldo
First Referee: Adolfo Horn Junior
Second Referee: Júlio Santos Rebouças
Third Referee: Gilmar Pereira de Souza
metadata.dc.contributor.referee4: Leticia Regina de Souza Teixeira
metadata.dc.contributor.referee5: Geraldo Magela de Lima
Abstract: O presente trabalho consistiu na obtenção e caracterização de compostos metálicos com ligantes bioativos, visando o estudo destes compostos frente a diferentes sistemas biológicos. Então, foram planejados candidatos a protótipos de fármacos anti-inflamatórios, antimicrobianos, antiparasitários e antitumorais. O complexo [Zn(LASSBio-466)H2O]2 foi obtido com salicilaldeído-2-clorobenzoil hidrazona (H2LASSBio-466), enquanto [Zn(HLASSBio-1064)Cl]2 e Zn(LASSBio-1064)]2 foram obtidos com salicilaldeído-4-clorobenzoil hidrazona (H2LASSBio-1064). Os compostos foram avaliados em modelos animais de nocicepção central e periférica e de inflamação aguda. A constrição animal induzida por ácido acético foi fortemente inibida por todos os compostos estudados. Após a coordenação, a atividade antinociceptiva foi favorecida pelo complexo [Zn(LASSBio-466)H2O]2. H2LASSBio-466 inibiu apenas a primeira fase dos ensaios de nocicepção induzida por formaldeído, enquanto seu complexo [Zn(LASSBio-466)H2O]2 foi ativo na segunda fase, indicando sua habilidade de induzir nocicepção associada com resposta inflamatória. H2LASSBio-1064 inibiu ambas as fases, mas este efeito não foi melhorado após a coordenação. Todos os compostos mostraram níveis de inibição de peritonite induzida por zimosano comparáveis ou superiores à indometacina, indicando um expressivo perfil anti-inflamatório. Foram obtidos seis complexos de gálio com 2-acetilpiridina-fenil hidrazona (H2AcPh), 2-acetilpiridina-para-clorofenil hidrazona (H2AcpClPh), 2-acetilpiridina-para-nitrofenil hidrazona (H2AcpNO2Ph) e com as correspondentes hidrazonas derivadas 2-benzoilpiridina (H2BzPh, H2BzpClPh e H2BzpNO2Ph): [Ga(2AcPh)2]NO3·H2O, [Ga(2AcpClPh)2]NO3·H2O, [Ga(2AcpNO2Ph)2]NO3·1,5H2O, Ga(2BzPh)2]NO3·2H2O, Ga(2BzpClPh)2]NO3·2H2O e [Ga(2BzpNO2Ph)2]NO3·H2O. As hidrazonas e seus complexos de gálio não apresentaram atividade significativa contra as bactérias Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa. A atividade antifúngica de alguns compostos foi similar à do fluconazol contra Candida albicans. A complexação reduziu significativamente os valores de concentração inibitória mínima (CIM) sendo o melhor resultado observado para o complexo [Ga(2AcpClPh)2]NO3·H2O. A 1,0 µmol·L-1, as hidrazonas e seus complexos de gálio(III) mostraram atividade citotóxica contra células de glioblastoma U87 (que expressam a proteína pro-apoptótica p53) e T98 (que expressam a proteína p53 mutante). Em alguns casos, a complexação promoveu um aumento da atividade contra as células testadas. Valores de IC50 foram obtidos para as hidrazonas, mas não para seus complexos de gálio(III), devido à sua baixa solubilidade. As hidrazonas foram fortemente citotóxicas, apresentando atividade a doses nanomolares contra as células U87 e T98. Exceto H2BzpNO2Ph, todas as hidrazonas foram mais potentes que o etoposídeo. Estudos SAR sugerem que propriedades estéreo-eletrônicas influenciam na atividade citotóxica das hidrazonas contra as células de glioblastoma estudadas. As hidrazonas derivadas de 2-acetilpiridina e seus complexos de gálio(III) também tiveram sua atividade antimalárica avaliadas. As hidrazonas foram muito ativas contra Plasmodium falciparum e apresentaram baixa toxicidade contra células de hepatoma humano. A coordenação não fez aumentar a atividade antimalárica e resultou em um aumento da citotoxicidade Os complexos [Ga(Lp)]H2O e [Bi(Lp)2]Cl (Lp = lapacholato) foram obtidos com 2-hidroxi-3-(3-metil-2-butenil)-1,4-naftoquinona, lapachol. A atividade antiangiogênica dos compostos foi investigada utilizando-se um modelo animal de angiogênese inflamatória induzida por implante de esponja. Apenas o complexo de bismuto(III) reduziu estatisticamente a quantidade de hemoglobina nos implantes após tratamento per os utilizando doses de lapachol de 25 mg/Kg/dia (e doses equivalentes dos demais compostos). Após administração i.p., tanto o lapachol quanto seu complexo de bismuto reduziram a neovascularização dos implantes. Neste caso, nenhuma diferença estatística foi verificada entre os grupos lapachol e [Bi(Lp)2]Cl. Da mesma forma, a atividade de N-acetil-glicosaminidase (NAG) foi reduzida apenas pelo complexo de bismuto(III) no tratamento per os, enquanto no tratamento i.p. a inibição da atividade foi observada para lapachol e o complexo [Bi(Lp)2]Cl. Esses resultados sugerem que a atividade do complexo [Bi(Lp)2]Cl é atribuída ao ligante lapachol e que a coordenação ao bismuto foi uma boa estratégia para melhorar os efeitos terapêuticos do lapachol após a administração per os. Complexos de antimônio(III) foram obtidos com 2-acetilpiridina-N(4)-o-clorofenil tiossemicarbazona (H2Ac4oClPh), 2-acetilpiridina-N(4)-o-fluorfenil tiossemicarbazona (H2Ac4oFPh), 2-acetilpiridina-N(4)-o-nitrofenil tiossemicarbazona (H2Ac4oNO2Ph) e as correspondentes tiossemicarbazonas derivadas de 2-benzoilpiridina (H2Bz4oClPh, H2Bz4oFPh e H2Bz4oNO2Ph): [Sb(2Ac4oClPh)Cl2], [Sb(2Ac4oFPh)Cl2], [Sb(2Ac4oNO2Ph)Cl2], [Sb(2Bz4oClPh)Cl2], [Sb(2Bz4oFPh)Cl2] e [Sb(2Bz4oNO2Ph)Cl2]. As atividades anti-Leishmania e anti-Trypanosoma foram determinadas para as tiossemicarbazonas e seus complexos de antimônio(III). Todos os compostos apresentaram significativa atividade antipromastigota contra Leishmania major, com valores de IC50 inferiores ao do glucantime. A coordenação ao antimônio(III) resultou em um aumento significativo da atividade apenas no caso do ligante H2Ac4oFPh (IC50 = 19,4 µmol·L-1) e seu complexo [Sb(2Ac4oFPh)Cl2] (IC50 = 8,5 µmol·L-1). Estudos SAR não mostraram nenhuma correlação entre as propriedades físico-químicas estudas e a atividade anti-Leishmania dos compostos. Os compostos estudados foram altamente ativos contra a forma epimastigota de Trypanosoma cruzi, apresentando atividade antichagásica superior à do nifurtimox. A complexação com antimônio(III) mostrou-se interessante no caso dos complexos [Sb(2Ac4oClPh)Cl2] e [Sb(2Bz4oFPh)Cl2], os quais foram mais ativos que suas respectivas tiossemicarbazonas. No entanto, a complexação diminuiu o índice terapêutico dos compostos, indicando que a coordenação não foi uma estratégia interessante. As tiossemicarbazonas H2Ac4oNO2Ph e H2Bz4oClPh apresentaram elevado índice terapêutico, sendo consideradas potenciais agentes antichagásicos. Estudos SAR não apresentaram nenhuma correlação entre as propriedades físico-químicas estudas e a atividade anti-chagásica dos compostos. Por outro lado, correlações entre a citotoxicidade dos compostos e suas propriedades físico-químicas foram observadas. Os complexos de estanho(IV) [(n-Bu)Sn(2Ac4oClPh)Cl2], [(n-Bu)Sn(2Ac4oFPh)Cl2], [(n-Bu)Sn(2Ac4oNO2Ph)Cl2], [(n-Bu)Sn(2Bz4oClPh)Cl2], [(n-Bu)Sn(2Bz4oFPh)Cl2] e [(n-Bu)Sn(2Bz4oNO2Ph)Cl2] foram obtidos com as tiossemicarbazonas derivadas de 2-acetilpiridina e 2-benzoilpiridina. A atividade antifúngica das tiossemicarbazonas e seus complexos de estanho(IV) foi avaliada contra Candida albicans, Candida krusei, Candida glabrata e Candida parapsilosis. Os compostos apresentaram elevada atividade contra todas as espécies de Candida testadas. Em alguns casos, a atividade antifúngica foi similar ou superior à do fluconazol. De forma geral, as tiossemicarbazonas derivadas de 2-acetilpiridina foram mais ativas que aquelas derivadas de 2-benzoilpiridina. O melhor resultado foi obtido para H2Ac4oNO2Ph. Embora [(n-Bu)SnCl3] tenha sido inativo, a coordenação resultou em aumento da atividade antifúngica para alguns compostos. O melhor resultado foi verificado para o complexo [(n-Bu)Sn(2Bz4oNO2Ph)Cl2], onde a coordenação ao estanho(IV) aumentou em três vezes a atividade contra C. albicans e C. krusei e em seis vezes a atividade contra C. glabrata e C. Parapsilosis. Estudos SAR sugerem a existência de correlação inversa entre a atividade antifúngica dos compostos e suas propriedades físico-químicas contra todas as espécies de fungos testadas. Neste trabalho, novos candidatos a fármacos foram desenvolvidos, com o intuito de ampliar o arsenal terapêutico para o tratamento de doenças parasitárias negligenciadas, doenças de origem microbiana, inflamação e doenças degenerativas como o câncer. Assim, o presente trabalho representa uma importante contribuição para a Química Inorgânica Medicinal
Abstract: The present work comprises the synthesis and characterization of metal compounds with bioactive ligands and the study of their pharmacological profile. Anti-inflammatory, antimicrobial, antiparasitic and antitumor drug candidates were designed. Complex [Zn(LASSBio-466)H2O]2 was synthesized with salicylaldehyde-2-chlorobenzoyl hydrazone (H2LASSBio-466), while [Zn(HLASSBio-1064)Cl]2and [Zn(LASSBio-1064)]2 were obtained with salicylaldehyde-4-chlorobenzoyl hydrazone(H2LASSBio-1064). The compounds were evaluated in animal models of peripheral and central nociception, and acute inflammation. All studied compounds significantly inhibited acetic acidinduced writhing response. Upon coordination, the antinociceptiva activity was favored in thecomplex [Zn(LASSBio-466)H2O]2. H2LASSBio-466 inhibited only the first phase of the formalin test, while [Zn(LASSBio-466)H2O]2 was active in the second phase, indicating its ability to inhibit nociception associated with the inflammatory response. H2LASSBio-1064 inhibited both phases, but this effect was not improved upon coordination. All compoundsshowed levels of inhibition of zymosan-induced peritonitis comparable or higher than indomethacin, indicating an expressive anti-inflammatory profile. Six gallium(III) complexes were obtained with 2-acetylpyridine-phenyl hydrazone (H2AcPh), 2-acetylpyridine-para-chlorophenyl hydrazone (H2AcpClPh),2-acetylpyridine-para-nitrophenyl hydrazone (H2AcpNO2Ph), and the corresponding 2-benzoylpyridine-derived hydrazones (H2BzPh, H2BzpClPh and H2BzpNO2Ph): [Ga(2AcPh)2]NO3·H2O, [Ga(2AcpClPh)2]NO3·H2O, [Ga(2AcpNO2Ph)2]NO3·1,5H2O,[Ga(2BzPh)2]NO3·2H2O, [Ga(2BzpClPh)2]NO3·2H2O e [Ga(2BzpNO2Ph)2]NO3·H2O. The hydrazones and their gallium(III) complexes showed no significant activity against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. The antifungal activity of some of thecompounds was similar to that of fluconazole against Candida albicans. Complexation significantly increased the antifungal activity, the best result being observed for [Ga(2AcpClPh)2]NO3·H2O. The studied compounds were also assayed for their cytotoxic activity against U87 (expressing wild-type p53 protein) and T98 (expressing mutant p53 protein) glioblastoma cells. All compounds showed cytotoxic activity at 1,0 ìmol·L-1. In some cases, coordination to gallium(III) resulted in improved cytotoxic activity against the tested cells. IC50 values wereobtained for the hydrazones, but not for their gallium(III) complexes due to their low solubility. Hydrazones were highly cytotoxic at nanomolar doses against U87 and T98 cells. Unlike H2BzpNO2Ph, all hydrazones were more potent than etoposide. SAR studies suggested thatstereo-electronic properties influence the cytotoxic activity of the hydrazones against the tested glioblastoma cells.Antimalarial activity of the 2-acetylpyridine-derived hydrazones and their gallium(III) complexes was evaluated. Hydrazones were highly active against Plasmodium falciparum and presented low toxicity against human hepatoma cells. Coordination did not improve theantimarial activity and lead to increased cytotoxicity. Complexes [Ga(Lp)]H2O and [Bi(Lp)2]Cl (Lp = lapacholate) were obtained with2-hydroxy-3-(3-methyl-2-butenyl)-1,4-naphtoquinone, lapahol. Antiangiogenic activity of compounds was investigated using an animal model of inflammatory angiogenesis induced by a sponge implant. In per os treatment, only the bismuth(III) complex statistically reduced theamount of hemoglobin in the implants at 25 mg/kg/day of lapachol (equivalent doses of other compounds). After ip administration, both lapachol and its bismuth(III) complex reduced neovascularization of the implants. In this case, lapachol- and the bismuth(III) complex- treatedgroups did not present statistical difference between each other. Similarly, the N-acetylglucosaminidase (NAG) activity was reduced only by the bismuth(III) complex in the per os treatment, while i.p. treatment inhibited the angiogenic activity in the treated groups withlapachol and its bismuth(III) complex. These results suggest that the activity of complex [Bi(Lp)2]Cl is attributed to lapachol. Thus, coordination to bismuth was a good strategy to improve the therapeutic effects of lapachol after per os administration. Antimony(III) complexes were obtained with 2-acetyllpyridine-N(4)-orthochlorophenylthiosemicarbazone (H2Ac4oClPh), 2-acetyllpyridine-N(4)-orthofluorphenyl thiosemicarbazone (H2Ac4oFPh), 2-acetyllpyridine-N(4)-orthonitrophenyl thiosemicarbazone (H2Ac4oNO2Ph) and the corresponding 2-benzoylpyridine-derived thiosemicarbazones (H2Bz4oClPh, H2Bz4oFPh and H2Bz4oNO2Ph): [Sb(2Ac4oClPh)Cl2], [Sb(2Ac4oFPh)Cl2], [Sb(2Ac4oNO2Ph)Cl2],[Sb(2Bz4oClPh)Cl2], [Sb(2Bz4oFPh)Cl2] and [Sb(2Bz4oNO2Ph)Cl2]. Anti-Leishmania and anti-Trypanosoma activities of the thiosemicarbazones and their antimony(III) complexes wereevaluated. All compounds showed significant activity antipromastigote against Leishmania major, with IC50 values lower than those glucantime. Coordination resulted in a significant increase ofthe activity only in the case of H2Ac4oFPh (IC50 = 19.4 ìmol·L-1) and its complex [Sb(2Ac4oFPh)Cl2] (IC50 = 8.5 ìmol·L-1). SAR studies showed no correlation between the studied physico-chemical properties and anti-Leishmania activity of the compounds. The studied compounds were also highly active against the epimastigote form of Trypanosoma cruzi, presenting activity higher than that of the reference drug nifurtimox.Complexation of the thiosemicarbazones with antimony(III) resulted in more active compounds in the case of the complexes [Sb(2Ac4oClPh)Cl2] and [Sb(2Bz4oFPh)Cl2]. However, uponcoordination the therapeutic index of the compounds decreased, indicating that the coordination was not a good strategy. H2Ac4oNO2Ph and H2Bz4oClPh showed high therapeutic index, beingconsidered interesting anti-Trypanosoma drug candidates. SAR studies showed no correlation between the studied physico-chemical properties and anti-Trypanosoma activity of the compounds. However, correlations were found between the cytotoxicity of the compounds andtheir physico-chemical properties. Complexes [(n-Bu)Sn(2Ac4oClPh)Cl2], [(n-Bu)Sn(2Ac4oFPh)Cl2], [(n-Bu)Sn(2Ac4oNO2Ph)Cl2], [(n-Bu)Sn(2Bz4oClPh)Cl2], [(n-Bu)Sn(2Bz4oFPh)Cl2] and[(n-Bu)Sn(2Bz4oNO2Ph)Cl2] were obtained with 2-acetylpyridine- and 2-benzoylpyridinederived thiosemicarbazones. The antifungal activity of the thiosemicarbazones and their tin(IV) complexes was evaluated against Candida albicans, Candida krusei, Candida glabrata andCandida parapsilosis. Compounds were highly active against all tested Candida species. In some cases, the antifungal activity was higher or similar than that of fluconazole. In general, 2-acetylpyridine-derived thiosemicarbazones are slightly more active than the corresponding2-benzylpyridine derivatives. H2Ac4oNO2Ph exhibited the highest activity against all tested Candida species. [(n-Bu)SnCl3] proved to be inactive against all species. However, in some cases coordination resulted in increased antifungal activity. The best result was found for[(n-Bu)Sn(2Bz4oNO2Ph)Cl2], whose activity was three times higher against C. albicans and C. krusei and six times higher against C. glabrata and C. parapsilosis than that of the starting thiosemicarbazone. SAR studies showed correlations between the antifungal activity of thecompounds and the studied physico-chemical properties.In the present work, new drug candidates were developed in order to for the treatment of neglected parasitic and microbial diseases, inflammation and degenerative diseases, such as cancer. Thus, this work represents an important contribution to the Medicinal InorganicChemistry
Subject: Química inorgânica
Agentes antiinflamatórios
Complexos metálicos
Química farmacêutica
Farmacologia
Agentes antibacterianos
Agentes antineoplásicos
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-8RVMYQ
Issue Date: 10-Feb-2012
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