Estudos in sílico e investigação da atividade biológica de tiossemicarbazonas como potenciais agentes tripanocidas

Abstract

A doença de Chagas (DC) é uma doença considerada tropical negligenciada, causada pelo protozoário Tripanossoma cruzi (T. cruzi) e geralmente se manifesta em regiões mais vulneráveis e subdesenvolvidas, a exemplo do Brasil. O tratamento quimioterápico da DC é baseado em dois principais fármacos: o benznidazol (Bz), que muitas vezes é suspenso em decorrência dos graves efeitos adversos e sua baixa eficiência na fase crônica e o nifurtimox(Nfx) que atualmente está em desuso no Brasil. Nesse sentido, a busca de fármacos mais efetivos do ponto de vista terapêutico e que apresentem menores efeitos adversos se torna uma necessidade. Assim, as tiossemicarbazonas (TSCs) se apresentam como compostos interessantes no estudo de potenciais candidatos para o tratamento da DC. Neste trabalho, foi escolhido como alvo biológico a enzima cruzaína, principal protease do T. cruzi, que está relacionada ao seu desenvolvimento, nutrição, invasão de células do hospedeiro, como antígeno imunodominante e ativação de caspases para morte celular programada, sendo considerada fundamental para a sua sobrevivência. Para isso,16 compostos de TSCs, já sintetizados e previamente publicados foram submetidas a análises de modelagem molecular in silico e a testes fenotípicos quanto à atividade tripanocida e citotóxica. Todas os compostos apresentaram IC50 menores que 0,800µM na inibição da cruzaína, com destaque para os compostos H7, H10 e H11 (IC50 0,306, 0,512 e 0,412 µM respectivamente), os quais também, obtiveram maior perfil inibitório avaliado pela docagem, devido a presença do anel benzênico adicional, que favorece o aumento da lipofilicidade, aumento da atividade metabólica e do perfil farmacocinético, característico dos inibidores da cruzaína. Da mesma forma, esses compostos H7, H10 e H11 foram os mais ativo na inibição do T. cruzi com valores de IC50 de 1,96, 2,85 e 2,15 µM respectivamente. Os dados de modelagem molecular foram comparados aos experimentos in vitro, sendo a função ChemPLP representativa para o conjunto de dados tanto da cinética enzimática (R2= 0,9805) quanto dos ensaios fenotípicos (R2= 0,6418). Além disto, os compostos mais ativos na inibição enzimática também tiveram maior atividade tripanocida, validando a hipótese de que o mecanismo possa estar relacionado à inibição da enzima cruzaína. Nos ensaios farmacocinéticos e previsão farmacodinâmica, as TSCs tiveram resultados similares aos fármacos de referência (Bz e Nfx) e, com exceção dos compostos H3 e H15, todas demonstraram bons perfis de segurança em células de fibroblatos (HFF-1); De forma geral, as TSCs apresentaram atividade in silico e in vitro promissora contra o T. cruzi e podem ser considerados protótipos moleculares para o desenvolvimento de novos fármacos com propriedades antiparasitárias. Palavras chaves: Doença de chagas, Tiossemicarbazonas, Docagem molecular, ADMET, T. cruzi.

Abstract: Chagas disease (CD) is considered a neglected tropical disease, caused by the protozoan Trypanosoma cruzi (T. cruzi), and usually manifests in more vulnerable and underdeveloped regions, such as Brazil. The chemotherapeutic treatment of CD is based on two main drugs: benznidazole (Bz), which is often suspended due to its serious adverse effects and low efficiency in the chronic phase, and nifurtimox (Nfx), which is currently out of use in Brazil. In this sense, the search for more effective drugs from the therapeutic point of view and that present fewer adverse effect becomes a necessity. Thus, thiosemicarbazones (TSCs) present themselves as interesting compounds in the study of potential candidates for the treatment of CD. In this work, we chose as biological target the enzyme cruzain, the main protease of T. cruzi, which is related to its development, nutrition, invasion of host cells, as an immunodominant antigen and activation of caspases for programmed cell death, being considered fundamental for its survival. To this end,16 previously synthesized and published compounds of TSCs were subjected to in silico molecular modeling analysis and phenotypic tests for trypanocide and cytotoxic activity. All molecules showed IC50 lower than 0.800µM in the inhibition of cruzain, especially compounds H7, H10 and H11 (IC50 0.306, 0.512 and 0.412 µM respectively), which also obtained a higher inhibitory profile evaluated by docking, due to the presence of the additional benzene ring, which favors the increased lipophilicity, increased metabolic activity and pharmacokinetic profile, characteristic of cruzain inhibitors. Similarly, these compounds H7, H10 and H11 were the most active in inhibiting T. cruzi with IC50 values of 1.96, 2.85 and 2.15 µM respectively. The molecular modeling data were compared to the in vitro experiments, and the ChemPLP function was representative for the data set of both enzyme kinetics (R2= 0.9805) and phenotypic assays (R2= 0.6418). Moreover, the compounds more active in enzyme inhibition also had higher trypanocidal activity, validating the hypothesis that the mechanism may be related to cruzain enzyme inhibition. In pharmacokinetic assays and pharmacodynamic prediction, the TSCs had similar results to the reference drugs (Bz and Nfx) and, except for compounds H3 and H15, all showed good safety profiles in fibroblast cells (HFF-1); Overall, the TSCs showed promising in silico and in vitro activity against T. cruzi and can be considered molecular prototypes for the development of new antiparasitic drugs.