Alcalóides de psychotria : compostos multifuncionais em alvos relacionados com doenças neurodegenerativas

Abstract

Os alcaloides indólicos constituem uma classe de metabólitos secundários extensivamente investigada devido a sua importância terapêutica. Dentre os gêneros capazes de sintetizar estes compostos, Psychotria L. (Rubiaceae) destaca-se pela complexa taxonomia e pela variedade de produtos biologicamente ativos, com destaque para os alcaloides indol monoterpenos (MIAs) descritos para as espécies neotropicais (subg. Heteropsychotria). Estudos in vivo e in vitro têm demonstrado os efeitos de alguns desses alcaloides sobre o SNC, onde eles parecem atuar sobre diferentes alvos, a saber, receptores serotonérgicos 5-HT2A/C, glutamatérgicos NMDA e opioides. Nesse contexto, considerando a presença de MIAs em espécies de Heteropsychotria e as atividades biológicas atribuídas às substâncias pertencentes a esta classe, torna-se relevante a investigação de espécies do gênero buscando a identificação de compostos capazes de interagir com alvos enzimáticos relacionados com doenças neurodegenerativas. Assim, este trabalho propôs (i) a investigação química de Psychotria suterella e P. laciniata e (ii) a avaliação dos efeitos de frações e alcaloides isolados de espécies neotropicais de Psychotria sobre as enzimas acetilcolinesterase (AChE), butirilcolinesterase (BChE), e monoamina oxidases A e B (MAO-A e MAO-B). Os MIAs angustina, valesiacotamina lactona, E-valesiacotamina, Z-valesiacotamina, lialosídeo, pauridiantosídeo e estrictosamida foram isolados de frações de alcaloides obtidas por extração ácido-base a partir de folhas de P. suterella (SAE) e P. laciniata (LAE). Além disso, o alcaloide (E)-O-(6’)-cinamoil-4”-hidroxi-3”,5”-dimetoxi-lialosídeo também foi identificado em ambas as espécies. Nesse trabalho verificou-se que frações de P. suterella e P. laciniata (SAE, LAE e sub-frações), juntamente com os MIAs lialosídeo e estrictosamida, foram capazes de inibir as enzimas MAO-A e MAO-B de frações mitocondriais de encéfalos de ratos. Os resultados obtidos indicam seletividade para inibição da MAO-A e atividades mais potentes para as frações SAE, LAE e sub-frações contendo alcaloides do tipo valesiacotamina, que apresentaram valores de IC50 entre 0,57 – 2,02 μg/mL para inibição da MAO-A, e entre 51 – 133 μg/mL para inibição da MAO-B. Adicionalmente, 13 alcaloides isolados de espécies neotropicais de Psychotria foram avaliados quanto a seus efeitos sobre as enzimas AChE de Electrophorus electricus,BChE de soro equino e MAO-A e MAO-B humanas. Nesses experimentos, os alcaloides quaternários prunifoleina e 14-oxoprunifoleina foram capazes de inibir não-competitivamente as enzimas EeAChE e eqBChE (IC50 entre 3,39 e 100 μM) e irreversivelmente a enzima hMAO-A (IC50 de 7,41 e 6,92 μM, respectivamente). Os MIAs angustina, valesiacotamina lactona e E/Z-valesiacotamina também inibiram a eqBChE (IC50 entre 3,47 e 14 μM) e a hMAO-A (IC50 entre 0,85 e 2,14 μM). Com relação ao perfil de inibição da hMAO-A, angustina comporta-se como um inibidor reversível e competitivo, enquanto que os alcaloides do tipo valesiacotamina parecem atuar como inibidores irreversíveis. Simulações de docking molecular foram realizadas com o objetivo de verificar possíveis interações entre os compostos ativos e os alvos proteicos. Essa abordagem permitiu a obtenção de informações relacionadas com a orientação dos ligantes no sítio ativo das enzimas e interações hidrofóbicas, hidrofílicas e covalentes. Analisados em conjunto, os dados do presente trabalho representam uma nova contribuição para o estudo químico de espécies neotropicais de Psychotria L. e apontam para as potencialidades dos alcaloides encontrados nessas espécies como ligantes capazes de atuar sobre múltiplos alvos enzimáticos relacionados com doenças neurodegenerativas.

The indole alkaloids are a group of secondary metabolites extensively investigated due to their therapeutic importance. Among the species of flowering plants that are able to produce these compounds, Psychotria L. (Rubiaceae) is distinguished by its complex taxonomy and by the variety of biologically active products, especially monoterpene indole alkaloids (MIAs), which are described for the Neotropical Psychotria species (subg. Heteropsychotria). In vivo and in vitro studies have been demonstrated the effects of some MIAs from Heteropsychotria on the CNS, as for example the alkaloids psychollatine and strictosidinic acid, which seem to act on different targets, namely serotonin 5-HT2A/C, glutamate NMDA and opioids receptors. In this context, considering the presence of MIAs in Heteropsychotria species and the biological activities described for substances belonging to this class, it becomes relevant to investigate Psychotria species aiming at identifying compounds able to interact with enzyme targets related to neurodegenerative diseases. Therefore, this study aimed at (i) the chemical investigation of Psychotria suterella and P. laciniata, and (ii) the assessment of fractions and alkaloids isolated from Heteropsychotria species on acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE), and monoamine oxidases A and B (MAO-A and MAO-B) activities. The MIAs angustine, vallesiachotamine lactone, E-vallesiachotamine, Z-vallesiachotamine, lyaloside, pauridianthoside, and strictosamide were isolated from alkaloid fractions obtained from leaves of P. suterella and P. laciniata. Furthermore, the alkaloid (E)-O-(6’)-Cinnamoyl-4’’-hydroxy-3’’,5’’-dimethoxy-lyaloside was identified in both species. In this study it was found that fractions of P. suterella and P. laciniata (SAE, LAE, and sub-fractions), together with the MIAs lyaloside and strictosamide, were able to inhibit MAO-A and MAO-B obtained from rat brain mitochondria. These experiments also indicated that SAE, LAE, and fractions containing vallesiachotamine-like alkaloids were the most potent for MAO-A and MAO-B inhibition (MAO-A IC50 ranging from 0.57 to 2.02 μ/mL; MAO-B IC50 ranging from 51 to 133 μg/mL), possessing some degree of selectivity for MAO-A. Additionally, 13 indole alkaloids from Heteropsychotria were evaluated regarding their effects on AChE from Electrophorus electricus, BChE from equine serum, and human MAO-A and MAO-B. In these experiments, the quaternary β-carboline alkaloids, prunifoleine and 14-oxoprunifoleine, were able to irreversibly inhibit the hMAO-A (IC50 of 7.41 and 6.92 μM, respectively). Both alkaloids also inhibited the EeAChE (IC50 of 10 and 3.39 μM, respectively) and the eqBChE (IC50 of 100 and 11 μM, respectively) in a non-competitive way. For the MIAs angustine, vallesiachotamine lactone and E/Z-vallesiachotamine, it was observed eqBChE inhibition with IC50 values ranging from 3.47 to 14 μM, and MAO-A inhibition with IC50 values ranging from 0.85 to 2.14 μM. concerning their modes of inhibition, angustine seems to act as a reversible and competitive MAO-A inhibitor while the vallesiachotamine-like alkaloids behave as irreversible inhibitors, such as prunifoleine and 14-oxoprunifoleine. Docking simulations were performed in order to investigate possible interactions between the active compounds and the protein targets. This theoretical approach afforded complementary information related with binding’s mode and possible hydrophobic, hydrophilic or covalent interactions. Taken together, the data from this study consist of a new contribution for the knowledge of the chemistry of Neotropical Psychotria L., and point at MIAs and β-carboline alkaloids as potential scaffolds for the development of multifunctional compounds against neurodegeneration.