Planejamento e desenvolvimento de ligantes não peptídicos com atividade agonista enviesada no receptor de angiotensina II tipo 1 empregando-se técnicas de modelagem molecular e ensaios in vitro / Drug design of non-peptidic biased agonists for angiotensin II type 1 receptor using molecular modeling techniques and in vitro tests

A insuficiência cardíaca (IC) é uma síndrome de elevada morbimortalidade, correspondendo a um grave problema de saúde pública. Uma das abordagens terapêuticas para IC consiste no uso de antagonistas do receptor de angiotensina II do tipo 1 (AT1R), conhecidos como sartanas. Estudos apontam que uma nova classe de compostos, os agonistas enviesados, é capaz de induzir a sinalização da via da ß-arrestina sem ativação da via da proteína G. Essa seletividade funcional é particularmente interessante, pois a via dependente da proteína G é responsável pelo aumento da pressão arterial, morte celular e fibrose tecidual, levando a hipertrofia cardíaca e progressão da IC. No entanto, a via da ß-arrestina está associada com renovação celular e aumento do inotropismo. Além disso, estudos in vivo sugerem que agonistas enviesados poderiam corresponder a uma terapia superior à dos antagonistas convencionais, que bloqueiam ambas as vias. Apesar do potencial terapêutico, esses compostos possuem estrutura peptídica e, por isso, tem sua administração restrita à via intravenosa. A resolução da estrutura cristalográfica do AT1R permitiu estudos de modelagem molecular mais acurados. Tendo isso em mente, nesse trabalho foram propostos agonistas enviesados de natureza não peptídica para o AT1R por meio de técnicas de modelagem molecular e validação das hipóteses levantadas por ensaios in vitro. Foram realizados estudos de dinâmica molecular com o AT1R (PDB ID: 4YAY) em uma bicamada lipídica e ensaios de ancoramento molecular da angiotensina II (AngII) e do ligante enviesado TRV027. As poses de ancoramento molecular selecionadas foram utilizadas em dinâmicas de complexo, que revelaram diferenças entre os sistemas apo (sem nenhum ligante) e holo (com o ligante no sitio de ligação). Nossos resultados sugerem que o TRV027 induz um padrão exclusivo de ligações de hidrogênio e de estrutura secundária, enquanto que a AngII afeta os resíduos do bolso hidrofóbico do sitio de ligação, principalmente a conformação do Trp2536.48. Com base nas simulações, três farmacóforos foram criados e utilizados de maneira complementar em triagens virtuais na base de dados ZINC15, resultando na seleção de cinco compostos. Um desses compostos apresentou afinidade pelo receptor AT1R e, ainda que estudos complementares de ativação de vias especificas sejam necessários para que o composto possa ser classificado como agonista enviesado, já se constitui em molécula potencialmente promissora. Além disso, esses estudos permitiram a proposição de estruturas inéditas que podem vir a ser hits no processo de desenvolvimento de agonistas enviesados para AT1R. Portanto, como continuidade desse trabalho, essas moléculas serão sintetizadas e investigadas quanto à possível interação com o receptor.

Heart Failure (HF) is a common syndrome with high morbimortality, being considered a serious public health problem. One of the therapeutic approaches for HF consists in the use of the sartan class, which are angiotensin II type 1 receptor (AT1R) antagonists. Recent studies have shown that a new class of compounds, known as biased agonists, is able to induce signaling via ß-arrestin without G-protein activation. This functional selectivity is particularly interesting since G-protein dependent signaling is responsible for cell death and cardiac tissue fibrosis, which leads to cardiac muscle hypertophy and HF progression. On the other hand, ß-arrestin signaling is associated with cellular renewal and increased inotropism. In vivo studies suggests that biased agonists could correspond to a superior therapy over conventional angiotensin II type 1 receptor antagonists, which blocks cell signaling as a whole, however their peptidic structure restricts their use to intravenous administration. Moreover, the AT1R crystal structure determination holds great promise for more accurate molecular modeling studies. With that being said, the aim of this work was to plan and develop new non-peptidic biased agonists for ATR1 employing molecular modeling techniques and in vitro tests for hypothesis validation. Molecular dynamics (MD) simulations of the refined AT1R crystal (PDB ID: 4YAY) embedded in a lipid bilayer and molecular docking studies with angiotensin II (AngII) and TRV027 (biased agonist) were conducted. Selected docking poses from both ligands underwent complex MD simulations revealing differences between apo (ligand free) and holo (ligand in the binding site) systems. Our results suggest that TRV027 induces an exclusive hydrogen bond and secondary structure pattern, while AngII affects the hydrophobic pocket conformation, mainly Trp253. Based on the simulations, three pharmacophore models were created and used in virtual screenings in the ZINC15 database, resulting in the selection of five compounds that were tested in vitro. One of the compounds displayed affinity for AT1R and is a promising molecule. Nonetheless, it needs further pathway activation characterization in order to be a classified as a biased agonist. Furthermore, these results have contributed significantly for the proposition of new structures that could be hits with biased agonist activity for AT1R. Thus, for future works, we point out the necessity for synthesis and characterization of this new compounds

Señalización de la angiotensina II, a través de la producción de radicales libres en estructuras del sistema nervioso: papel en el estres agudo y crónico / Angiotensin II signaling, through the production of free radicals in structures of the nervous system: role in acute and chronic stress

Existen evidencias que apoyan la participación de las especies reactivas de oxígeno en las cascadas de señalización y transducción intracelular de la angiotensina II. La ANG II es importante en el mantenimiento de la homeostasis corporal, regulando la presión arterial y el metabolismo de fluidos y electrolitos. Se sabe que en la periferia, la ANG II es capaz de estimular a la NAD(P)H oxidasa con la subsiguiente producción de ERO. El anión superóxido es metabolizado secuencialmente por las enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa, la catalasa y la glutatión peroxidasa. A su vez, las especies reactivas de oxígeno son capaces de activar a las proteínas kinasas activadas por mitógenos, las cuales se encuentran asociadas al crecimiento y la diferenciación celular. Se evaluó la posible participación de las especies reactivas de oxígeno en el mecanismo de señalización intracelular mediado por el receptorAT1en el hipotálamo, el órgano subfornicaly médula suprarrenal de la rata. Nuestros resultados demostraron que la estimulación del tejido nervioso con ANG II in vitroincrementó la actividad de la enzimas antioxidante. Al evaluar el papel del receptor AT1, la NAD(P)H oxidasa, el anión superóxido y la proteína kinasa C; así como la activación de las ERK1/2 en la señalización de la ANG II en el hipotálamo, OSF y MSR, demostramos que el bloqueo del receptor AT1con losartán, la interferencia del ensamblaje de la NAD(P)H oxidasa con apocinina, el secuestro de anión superóxido empleando un mimético de la SOD, tempol,y la inhibición de la PKC con cheleritrina, bloquearon completamente el efecto que produce la ANG II sobre las enzimas antioxidantes in vitro.Igualmente, la activación de la ERK1/2 inducida por la ANG II fue reducida por APO y LOS a nivel hipotalámico. Adicionalmente, el bloqueo del receptor AT2hipotalámico con PD123319, no bloqueo sino que mas bien potenció la respuesta de las enzimas antioxidantes y la activación de las ERK1/2 inducida por la ANG II, lo que desenmascaró el efecto contra regulatorio del receptor AT2sobre la acción de la ANG II mediada por el receptor AT1. Se sabe que durante el estrés el sistema renina angiotensina circulante y cerebral se encuentra estimulado, por lo tanto el incremento de la ANG II endógena debería desencadenar vías de señalización similares a las reportadas in vitro. Efectivamente, nuestros hallazgos demostraron que tanto,el estrés agudo inducido por la inmovilización forzada,como el estrés crónico en ratas espontáneamente hipertensas incrementaron la actividad de las enzimas antioxidantes en las tres estructuras cerebrales estudiadas. Este efecto es mediado por la vía del receptor AT1, la estimulación de la NAD(P)H oxidasa y la producción de anión superóxido ya que el tratamiento in vivo con LOS, APO y TEM fue capaz de bloquear completamente el incremento de la actividad de las enzimas antioxidantes inducidas por el estrés y por ende por la ANG II endógena.A nivel de la MSR demostramos, por primera vez, que la estimulación del receptor AT2 esta asociada a la estimulación de la NAD(P)H oxidasa, ya que la APOy el PD 123319 fueron capaces de bloquear el incremento de la actividad de las enzimas antioxidantes inducida por la ANG II. Demostrando así, que el receptor AT1en la MSR contrarregula la acción de la ANG II a través del receptor AT2.En conclusión, nuestros resultados indican que a nivel del sistema nervioso las especies reactivas de oxígeno participan en la cascada de señalización intracelular de la ANG II, y ejercen un importante papel en la respuesta al estrés y la hipertensión.

Avances en el tratamiento de la hipertensión arterial / Advances in the treatment of hypertension

This review describes the most recent advances in the treatment of essential hypertension, from non pharmacological measures and changes in lifestyles to new blood pressure lowering drugs. A blood pressure lower tha 130/80 mmHg, has been established as the new goal for optimal treatment. In the last two consensus a new range of blood pressure, denominated Òhigh normalÓ (130-139/85-89 mm Hg) has been incorporated. People with other cardiovascular risk factors and a blood pressure within this range, should be treated. The HOT study recently demonstrated that a reduction to less than 90 mmHg of diastolic pressure is associated with a reduction on cardiovascualr morbidity and mortality. The importance of the peak/valley relationship in the election of anti hypertensive medication is also reviewd