Estudo de biotransformação de fármacos através de Cunninghamella elegans ATCC 9245

Abstract

Os fungos filamentosos apresentam sistema enzimático semelhante à via de metabolismo enzimático formado pelo citocromo P450 de mamíferos. Através desse sistema, reações de fase I (oxidativa) e fase II (conjugação) biotransformam diferentes classes de fármacos com o objetivo de facilitar a excreção desses pelo organismo. Os estudos de biotransformação de fármacos surgem como uma alternativa aos estudos farmacológicos e de desenvolvimento de novos candidatos a fármacos com investimento reduzido. Além disso, permitem uma possibilidade de produção de padrões analíticos. O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de biotransformação dos fármacos linagliptina, vildagliptina, ticagrelor, rivaroxabana e metronidazol utilizando o fungo filamentoso Cunninghamella elegans ATCC 9245. Para o monitoramento do processo de biotransformação deste estudo, amostras de biotransformação e de controle de degradação do fármaco foram coletadas e tratadas com diferentes solventes orgânicos a fim de otimizar o processo de extração líquido-líquido dos fármacos e metabólitos formados. O acompanhamento da formação dos metabólitos foi realizado por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) acoplada à espectrometria de massas (EM) ou ultravioleta (UV). A biotransformação dos fármacos metronidazol e ticagrelor resultou num consumo do fármaco em cultivo e formação de novos picos cromatográficos de estruturas químicas. Os resultados relacionados à linagliptina e rivaroxabana demonstram que ocorre um consumo dos fármacos pela C. elegans, representado pela redução das concentrações dos fármacos. Entretanto, houve aumento das concentrações após determinado período de incubação. Devido às características químicas da vildagliptina, a extração líquido-líquido não se apresentou adequada para a execução desta etapa dificultando as análises. Este trabalho ainda apresenta o desenvolvimento e validação da metodologia bioanalítica por CLAE aplicada ao metronidazol por ser o único fármaco a apresentar a formação de metabólito detectável por CLAE-UV.

Filamentous fungi model can be used for simulating the mammalian metabolism of many molecules of pharmacological importance. The common way of metabolizing drugs involves the alteration of functional groups, as well documented via the cytochrome P450 enzymes. Reactions of phase I (oxidative) and phase II (conjugation) can biotransform different classes of drugs with the objective of facilitating the excretion of the organism. Drug biotransformation studies appear as an alternative to pharmacological studies of metabolites, development of new drug candidates with reduced investment as well as the most efficient production of chemical structures involves and drug quality control studies. The objective of this study was to evaluate the capacity of drugs biotransformation to linagliptin, vildagliptin, ticagrelor, rivaroxaban and metronidazole through the filamentous fungus Cunninghamella elegans ATCC 9245. For the monitoring of the biotransformation process, samples of biotransformation assay and drug degradation control were collected and treated with different organic solvents to optimize the liquid-liquid extraction process of the formed drugs and metabolites. The monitoring of metabolite formation was performed by high-performance liquid chromatography (HPLC) coupled to mass or ultraviolet (UV) spectrophotometry. The results of the biotransformation of metronidazole and ticagrelor drugs showed drug consumption in culture and formation of new chromatographic peaks of chemical structures not elucidated. Results related to linagliptin and rivaroxaban demonstrate that they occur in a consumption of drugs by C. elegans ATCC 9245, represented by the reduction of drug concentrations in the culture medium, with the subsequent return as initial concentrations of the experiments. Due to the chemical characteristics of vildagliptin, a liquid-liquid extraction did not present adequate for an execution of this stage and difficult the analyses. This work also presents the development and the validation of the bioanalytical methodology applied to HPLC for metronidazole because it is the only drug to present a metabolite formation detectable by HPLC-UV.