Produtos naturais e híbridos semissintéticos com potenciais citotóxico e antibiofilme

Abstract

O câncer é uma doença que provoca em torno de 8,2 milhões de mortes por ano em todo o mundo. O câncer de mama e o câncer cervical são o primeiro e o quarto tipo mais frequentes em mulheres, e ambos apresentam alta taxa de mortalidade. Outro tipo de câncer menos frequente, mas igualmente preocupante é a leucemia mielóide crônica, pois 20-30% dos casos têm apresentado resistência ao tratamento medicamentoso mais recente (inibidores de tirosina-quinase), tido como revolucionário na terapêutica dessa doença. Contudo, episódios de resistência também ocorrem em outras enfermidades, tais como infecções bacterianas que apresentam formação de biofilmes, as quais podem tornar-se de 10 a 100 vezes mais resistentes aos antimicrobianos. Diversos fármacos antitumorais e antimicrobianos foram inspirados em produtos naturais em função da grande diversidade estrutural e a potencialidade desses compostos. Várias estratégias de modificação estrutural são utilizadas para melhorar a bioatividade dessas moléculas. Uma delas é a hibridação, que visa a produção de compostos multialvo, mais potentes e eficazes que seus precursores. Nesse contexto, desenvolvemos o estudo da bioatividade de compostos naturais, sintéticos e híbridos baseados no esqueleto do ácido betulínico (1) – Capítulo (Cap. I) e da Brosimina B (2). Os produtos naturais foram isolados de cascas de duas espécies vegetais, Platanus acerifolia, da qual foi obtido 1 (Cap. I) e Brosimum acutifolium, fonte dos flavonoides 1 (Cap. II e III), 2 e 3 (Cap. III). Os flavonoides sintéticos 3 e 4 (ambos do Cap. II) foram sintetizados via condensação aldólica e os compostos híbridos 3-7 (Cap. I) inspirados na hibridização de 1(Cap. I) e 2. Alguns compostos foram selecionados para análise em diversas células cancerígenas ou em cepas de Staphylococcus aureus sensíveis e resistentes a meticilina. No Capítulo I, mostramos que os híbridos 3 e 6 foram os mais potentes na inibição de células MCF7 apresentando ação via apoptose. Além disso, outros híbridos também foram ativos em células de carninoma cervical (Me-180 e HeLa). No Capítulo II, dois flavonoides 2 e 4 foram ativos em células de K562 sensíveis e resistentes a Imatinib apresentando diferentes vias de ação, sendo que 2 induziu apoptose intrínseca através da ativação das caspases 3 e 9 e composto 4 teve ação antiproliferativa causando parada na fase G2/M do ciclo celular. Por fim, no Capítulo III, os flavonoides 1 e 2, a 50µM, foram capazes 10 de reduzir em cerca de 73% a viabilidade e 2 reduziu 48% da biomassa de biofilme da cepa S. aureus sensível. Em cepas resistentes a meticilina, 2 também foi bastante eficaz, reduzindo de 70-98% da viabilidade da cepa MRSA 126. Nenhum dos compostos ativos apresentou citotoxicidade in vitro em células sadias, e em modelo in vivo de Galleria mellonela. Diante desses resultados, os compostos naturais e sintéticos apresentados exibiram atividades distintas de acordo com o tipo de célula ou cepa avaliada, alguns deles mostrando-se versáteis, tanto como agentes antimicrobianos como anticâncer, e outros altamente potentes e seletivos em específicas linhagens cancerígenas que podem estar intimamente relacionadas com complexas ou mesmo simples alterações estruturais introduzidas nas moléculas precursoras.

Cancer causes about 8.2 million deaths/year worldwide. Breast cancer and cervical cancer are the first and fourth most frequent types in women, respectively, and both have a high mortality rate. Another less frequent but equally worrying type of cancer is the chronic myeloid leukemia, since 20-30% of the cases have been resistant to the most recent drug treatment (tyrosine kinase inhibitors) regarded as revolutionary in the treatment of this disease. However, episodes of resistance also occur in other diseases, such as bacterial infections, including those presenting biofilm formation, which can become bacterial strain 10 to 100 times more resistant to antimicrobials. Several antitumor and antimicrobial drugs were inspired by natural products due to the great structural diversity and the potentiality of these compounds. Several strategies of structural modification are used to improve the bioactivity of these molecules, and one of them is hybridization, which aims to generate more powerful and effective multitarget compounds. In this context, we developed the bioactivity study of natural, synthetic and hybrid compounds based on natural products skeletons betulinic acid (1) – (Chapter I) and Brosimine B (2). The natural products were isolated from stem bark of two plant species, Platanus acerifolia, from which was obtained compound 1 (Cap. I) and Brosimum acutifolium, source of flavonoids 1 (Chapter II and III), 2 and 3 (Chapter III). Synthetic flavonoids 3 and 4 (both from Chapter II) were synthesized via aldol condensation and the hybrid compounds 3-7 (Chapter I) were inspired by the hybridization of 1 (Chap. I) and 2. Some compounds were selected for analysis in cancer cells or in sensitive and methicillin-resistant strains (MRSA) of Staphylococcus aureus. In Chapter I, we showed that hybrids 3 and 6 were the most potent in the inhibition of MCF-7 cells presenting action via apoptosis; in addition, other hybrids were also active in cervical carninoma cells (Me-180 and HeLa). In Chapter II, two flavonoids 2 and 4 were active in K562 cells sensitive and resistant to Imatinib presenting different mechanisms of action, in which 2 induced intrinsic apoptosis through the activation of caspases 3 and 9 and compound 4 had antiproliferative action causing stop in phase G2 / M cell cycle. Finally, in Chapter III, flavonoids 1 and 2, at 50 μM, were able to reduce 73% viability and 2 reduced 48% of biofilm biomass of the S. aureus sensitive strain. In 12 MRSA strains, 2 was also quite effective, reducing the viability of the MRSA 126 strain from 70-98%. None of most active compounds showed in vitro cytotoxicity in healthy cells, and in Galleria mellonela model in vivo, flavonoids 1, 2 and 3 were not toxic. Given these results, the natural and synthetic compounds presented exhibited distinct activities according to the type of cell or strain evaluated, some of them being versatile as both antimicrobial and anticancer agents and other highly potent and selective in specific carcinogenic cell line that may be closely related to complex or even simple structural changes introduced into precursor molecules.