Identificação de potenciais novos antimaláricos a partir de produtos naturais de plantas amazônicas, e seus derivados: estudos in vitro, in vivo e de mecanismo de ação

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Silva.pdf: 3693515 bytes, checksum: df212138b57d9b3024141060cb88fd31 (MD5) Previous issue date: 2014-04-07Increasing resistance of Plasmodium spp. to the currently available antimalarials has led to the search of new drugs for the treatment of malaria. The Amazon region has one of the greatest biodiversities on the planet with large pharmacological potential for exploration. In this work, the aim was to identify natural products from traditionally used antimalarial plants from the Amazon and derivatives having antimalarial potential through in vitro, in vivo and mechanism studies. 73 extracts and fractions of antimalarial plants were tested for in vitro antimalarial activity against P. falciparum K1 strain. The most active were the 16 extracts and fractions of Picrolemma sprucei (IC50 0.01-3.7 μg/mL), 5 extracts and fractions of Aspidosperma vargasii (IC50 0.14-4.38 μg/mL) and 4 fractions of A. desmanthum (IC50 0.18-0.20 μg/mL). The remaining plants in general exhibited inactive or partially active extracts. 27 substances were tested for in vitro antimalarial activity: indole alkaloids ellipticine (9) (IC50 0.35 μM) and olivacine (10) (IC50 0.35 μM), 5 alkaloids from A. ulei (IC50 16.7 to > 100 μM), the synthetic indole alkaloid cryptolepine triflate (11a, IC50 0.8 μM) and a synthetic analog of cryptolepine (11b, IC50 0.08 μM), semi-synthetic derivatives of 9 (IC50 0.55-17 μM), 4 limonoids (IC50 7.0- 20.7 μM) and a semi-synthetic limonoid 6α-hydroxy-deacetylgedunin" (IC50 5.0 μM), 4- nerolidylcatechol (1) (IC50 0.68 μM) and its O-monobenzyl (4, IC50 7.05 μM), O,O-dibenzoyl (5, IC50 28.73 μM) and O,O-diacetyl (12, IC50 4.85 μM) derivatives. 9 substances were evaluated for possible in vivo antimalarial activity in mice infected with P. berghei. 1 exhibited low in vivo antimalarial activity with maximal inhibition of parasitemia of 63% at an oral dose of 600 mg/kg/day. Derivatives 5 and 12 were more active than the natural product 1 and 12 exhibited the highest suppression of parasitemia (62%) at a dose of 200 mg/kg/day. The limonoids 6α- acetoxygedunin (23) and 7-deacetoxy-7-oxogedunin (24) exhibited maximal in vivo inhibitions of 65.7 and 40.3%, respectively, at oral doses of 100 mg/kg/day. Alkaloids 9 and 10 exhibit excellent in vivo antimalarial activity evidenced by 100 and 97% suppressions of parasitemia, respectively, at oral doses of 50 mg/kg/day and were the most active substances in this assay. 5 substances were selected for studies on the antimalarial mechanism of action. The alkaloids 9-11a and derivatives 4 and 12 were evaluated for potential inhibition of the formation of hemozoin. These substances all inhibited the polymerization of heme. 4 exhibited the lowest activity. Inhibition of the formation of hemozoin is one of the mechanisms of antimalarial action proposed for these substances. The effects of 12 and 4 on the isoprenoid biosynthetic pathway in P. falciparum in vitro were also studied using incorporation of radiolabeled metabolite geranylgeranylpyrophosphate. 4 and 12 exhibited an important inhibitory effect on the biosynthesis of dolichol 12 (45 and 42%, respectively), and 12 also exhibited inhibitory effects on the biosynthesis of ubiquinone 8 (36%) and menaquinone 4 (41%). It is possible to conclude that the índole alkaloids ellipticine and olivacine and derivatives of 4- nerolidylcatechol exhibited potential for continued studies based on the antimalarial potential demonstrated in the present work.O aumento da resistência do Plasmodium spp. aos antimaláricos atualmente disponíveis tem impulsionado a busca de novas drogas para o tratamento da malária. A Amazônia possui uma das maiores biodiversidades do planeta com grande potencial farmacológico a ser explorado. Neste trabalho, objetivou-se identificar produtos naturais de plantas amazônicas e seus derivados com potencial antimalárico através de estudos in vitro, in vivo e de mecanismo de ação. Foram testados para atividade antimalárica in vitro frente a cepa K1 de P. falciparum 73 extratos e frações de plantas antimaláricas. As plantas que apresentaram extratos e frações mais ativos foram Picrolemma sprucei tendo 16 extratos e frações com CI50 entre 0,01 e 3,7 μg/mL, Aspidosperma vargasii com 5 extratos e frações (CI50 0,14-4,38 μg/mL) e A. desmanthum com 4 frações (CI50 0,18-0,20 μg/mL). As demais plantas em sua maioria apresentaram extratos inativos ou parcialmente ativos. 27 substâncias foram testadas para atividade antimalárica in vitro: os alcaloides indólicos elipticina (9) (CI50 0,35 μM) e olivacina (10) (CI50 1,2 μM), 5 alcaloides de A. ulei (CI50 16,7 a > 100 μM), o alcaloide sintético criptolepina (11a, CI50 0,8 μM) e seu análogo sintético (11b, CI50 0,08 μM), derivados semi-sintéticos de 9 (CI50 0,55-17 μM), 4 limonoides naturais (CI50 7,0-20,7 μM) e um limonóide semi-sintético 6α-hydroxy-deacetylgedunin" (CI50 5,0 μM), 4- nerolidilcatecol (1) (CI50 0,68 μM) e seus derivados O-monobenzilado (4, CI50 7,05 μM), O,O-dibenzoilado (5, CI50 28,73 μM) e O,O-diacetilado (12, CI50 4,85 μM). Destas substâncias, 9 foram direcionadas para avaliação da atividade antimalárica in vivo em camundongos infectados com P. berghei (teste supressivo de 4 dias de Peters). 1 apresentou baixa atividade antimalárica in vivo com a inibição máxima da parasitemia de 63% na dose 600 mg/kg/dia via oral. Os derivados 5 e 12 foram mais ativos que o produto natural 1, sendo 12 o que apresentou melhor atividade com 62% de inibição da parasitemia na dose de 200 mg/kg/dia. Os limonóides 6α-acetoxigedunina (23) e 7-deacetoxi-7- oxogedunina (24) apresentaram inibição máxima in vivo de 65,7 e 40,3%, respectivamente, em dose oral de 100 mg/kg/dia. Os alcalóides 9 e 10 apresentaram ótima atividade antimalárica in vivo com inibição da parasitemia de 100 e 97% respectivamente na dose oral de 50 mg/kg/dia, e foram as substâncias mais ativas neste ensaio. Os alcalóides 9-11a e os derivados 4 e 12 foram avaliados quanto ao seu potencial de inibição da formação de hemozoína, e todas estas as substâncias atuaram inibindo a polimerização do heme, sendo 4 o que apresentou menor atividade. Inibição de hemozoína é um dos mecanismos de ação antimaláricos propostos para estas substâncias. 12 e 4 foram estudados quanto ao seu efeito sobre a via de biossíntese de isoprenóides em P. falciparum in vitro através de marcação metabólica com [1-(n)-3H]geranilgeranilpirofosfato. 4 e 12 apresentaram um importante efeito inibitório sobre a biossíntese de dolicól 12 (45 e 42%, respectivamente), e 12 também apresentou efeito inibitórios sobre a biossíntese de ubiquinona 8 (36%) e menquinona 4 (41%). Os dados indicam que derivados de 1 exercem forte efeito sobre a via de biossíntese de isoprenóides em P. falciparum. É possível concluir que os alcalóides indólicos elipticina e olivacina e derivados de 4-nerolidilcatecol apresentaram potencial para estudos continuados pelo seu potencial antimalárico demonstrado no presente trabalho