Avaliação do potencial anti-inflamatório in vitro de cromenos sintéticos e revisão sistemática sobre a eficácia anti-inflamatória de cumarinas em modelos murinos de inflamação aguda pulmonar induzida por LPS

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2022Introdução: A resposta inflamatória é uma característica comum de muitas condições patológicas ainda sem cura, havendo assim a necessidade urgente por novas substâncias que minimizem os efeitos nocivos da inflamação nesse contexto. Os cromenos e cumarinas representam classes de compostos com múltiplas ações farmacológicas já descritas e que podem ser potenciais candidatos à investigação da sua ação terapêutica. Objetivos: Este estudo teve como objetivo testar novas moléculas derivadas de 4-aril-4H-cromeno em um modelo in vitro de inflamação usando células Raw 264.7 induzidas por lipopolissacarídeo (LPS), além compilar os dados da literatura para concluir se as cumarinas são eficazes como compostos antiinflamatórios, quando usadas em modelos animais de lesão pulmonar aguda (LPA) induzida pelo LPS. Metodologia: Na primeira parte deste estudo, sete compostos derivados de 4-aril-4H-cromeno foram testados em células Raw 264.7 para avaliar seus efeitos citotóxicos. Em seguida, foi analisado o efeito dos compostos selecionados na produção de mediadores pró-inflamatórios (NO, TNF, MCP-1, IL-6) e anti-inflamatórios (IL-10 e IL-13) e, finalmente, foi avaliado o efeito dos compostos em relação a apoptose de macrófagos e na expressão de receptores de superfície (TLR-4 e Manose). Já a segunda parte do estudo, por meio da utilização da metodologia PRISMA para Revisões Sistemáticas, diferentes bases de dados foram consultadas (PubMed, Web of Science, SCOPUS e Google Scholar), a fim de reunir um número significativo de estudos a respeito do efeito anti-inflamatório de cumarinas em modelos murinos de LPA induzida por LPS. A extração de dados foi focada na população, intervenção, comparação, desfecho e estratégia de desenho do estudo (PICOS) e o risco de viés nos manuscritos selecionados foi avaliado usando a ferramenta SYRCLE para estudos experimentais em animais. Resultados: Os resultados da primeira etapa do estudo demonstraram que alterações na estrutura molecular do 4-aril-4H-cromeno alteraram seu perfil citotóxico. Portanto, os derivados que mostraram resultados seguros foram selecionados para análises posteriores (compostos nomeados: 4, 5 e 6). Nesses experimentos, tais compostos foram capazes de diminuir as concentrações de NO e a produção de MCP-1, IL-6, IL-10 e IL-13. Além disso, esses derivados foram eficazes na redução da apoptose de macrófagos e na expressão TLR-4. Os compostos 5 e 6 ainda foram eficazes em aumentar a expressão do receptor de manose, um marcador de superfície característico do fenótipo M2 dos macrófagos. Em seguida, a revisão dos estudos sobre cumarinas resultou na seleção final de 8 manuscritos, os quais abordaram a eficácia anti-inflamatória de compostos cumarínicos sobre a formação de edema e o influxo de leucócitos nos pulmões com LPA induzida por LPS. A maioria destes estudos também destacou o papel dos compostos na diminuição da produção de citocinas pró-inflamatórias, tais efeitos foram associados à interferência nas vias de sinalização celular, que foram investigadas por parte dos estudos incluídos nesta revisão. A avaliação da qualidade metodológica mostrou que os estudos avaliados apresentaram de moderado a alto risco de viés, relacionado à falta de dados quanto à randomização dos animais e ao cegamento dos investigadores, o que compromete a confiabilidade dos resultados experimentais publicados. Conclusão: Os resultados indicam que o efeito anti-inflamatório produzido pelos cromenos está ligado à repolarização dos macrófagos (M1 a M2). Da mesma forma, as cumarinas têm importantes efeitos anti-inflamatórios na LPA induzida por LPS em camundongos, inibindo principalmente o influxo de leucócitos e a formação de edema nos pulmões. No entanto, a falta de informações metodológicas, em todos os estudos avaliados, compromete esta afirmação categórica sobre os efeitos anti-inflamatórios desta classe de compostos.Abstract: Introduction: The inflammatory response is a common feature of many pathological conditions that remain without solution, thus there is an urgent need for new substances that minimize the deleterious effects of inflammation. Chromenes and coumarins represent classes of compounds with multiple pharmacological actions already described and which may be potential candidates for the research of their therapeutic action. Objectives: This study aimed firstly to test new molecules derived from 4-aryl-4H-chromene in an in vitro model of inflammation using Raw 264.7 cells induced by lipopolysaccharide (LPS), the second part of this study was compiling data from the literature to conclude whether coumarins are effective as antiinflammatory compounds when used in animal models of LPS-induced acute lung injury (ALI). Methodology: In the first part of this study, seven compounds derived from 4-aryl-4H-chromene were tested in Raw 264.7 cells to evaluate their cytotoxic effects. Then, the effect of the selected compounds on the release of proinflammatory (NO, TNF, MCP-1, IL-6) and anti-inflammatory (IL-10 and IL-13) mediators was analyzed and, finally, it was supervised the effect of the compounds concerning the apoptosis of macrophages and in the expression of surface receptors (TLR-4 and Mannose). In the second part of the study, using the PRISMA methodology for Systematic Reviews, different databases were consulted (PubMed, Web of Science, SCOPUS, and Google Scholar), to gather a considerable number of studies regarding the anti-inflammatory effect of coumarins in murine models of LPSinduced LPA. Data extraction focused on population, intervention, comparison, outcome, and study design strategy (PICOS), and the risk of bias in the selected manuscripts was assessed by the SYRCLE tool for experimental animal studies. Results: The results of the first part of this study showed that alterations in the molecular structure of 4-aryl-4H-chromene altered its cytotoxic profile. Therefore, derivatives that showed safe results were selected for further analysis (named compounds: 4, 5, and 6). In these experiments, these compounds were able to decrease NO concentrations and the production of MCP-1, IL-6, IL-10, and IL-13. Furthermore, these compounds were effective in reducing macrophage apoptosis and TLR-4 expression. Compounds 5 and 6 were also effective in increasing the expression of the mannose receptor, a surface marker characteristic of the macrophage M2 phenotype. Then, a review of studies on coumarins evolved into the final selection of 8 manuscripts, which unanimously addressed the anti-inflammatory efficacy of coumarin compounds in reducing edema formation and leukocyte influx in lungs with LPS-induced ALI. Most of these studies also highlighted the role of coumarin compounds in decreasing the production of pro-inflammatory cytokines, these effects were associated with interference in cell signaling pathways, which were investigated by part of the studies included in this review. The evaluation of the methodological quality showed that the studies obtained a moderate to high risk of bias, related to the lack of data regarding the randomization of the animals and the blinding of the researchers, which compromises the reliability of the published experimental outcomes. Conclusion: The results show, that the anti-inflammatory effect produced by chromenes is linked to the repolarization of macrophages (M1 to M2). Likewise, coumarins have promininet anti-inflammatory effects in LPS-induced ALI in mice, mainly inhibiting leukocyte influx and edema formation in the lungs. However, the lack of methodological information in all evaluated studies compromises this categorical statement about the anti-inflammatory effects of this class of compounds