Atividade, seletividade e mecanismos de ação de diamidinas aromáticas e análogos sobre Trypanosoma cruzi: um enfoque sobre o kDNA / Activity, selectivity and mechanism of action of aromatic and diamidinas analogues on Trypanosoma cruzi: a focus on the kDNA

A doença de Chagas, causada pelo Trypanosoma cruzi, é endêmica na América Latina, afetando mais de 15 milhões de pessoas. Como seu tratamento apresenta eficácia limitada e considerável toxicidade novas drogas são necessárias. Neste contexto, com a colaboração de grupos de química medicinal, nosso objetivo é a investigação da atividade tripanocida, seletividade, alvos celulares e mecanismos de ação de diamidinas aromáticas (DAs) e análogos. Inicialmente avaliamos o efeito tripanocida de onze Das sobre as formas tripomastigotas e amastigotas intracelulares, assim como sua toxidade para células de mamíferos e localização intracelular no parasito. Entre estes onze compostos, 2, 5 e 7 foram os mais ativos, com valores de IC50 na faixa micromolar e um alto índice de seletividade sobre as duas formas de T. cruzi. Através de microscopia de fluorescência (MF) foi possível localizar todos os compostos em organelas ricas em DNA, núcleo e mitocôndria (kDNA) e a análise utraestrutural utilizando os compostos 5 e 7 revelou que estes compostos levam a danos mitocondriais, incluindo desorganização do kDNA em formas tripomastigotas. O acúmulo das diamidinas foi maior no kDNA do que no núcleo, porém tam acúmulo não está correlacionado a uma maior atividade tripanocida. A seguir, visando um melhor entendimento do mecanismo de ação de diamidinas e análogos, investigamos uma possível correlação entre as propriedades de ligação ao kDNA de treze compostos com a atividade tripanocida, através de estudos de desnaturação térmica (Tm) e dicroísmo circular (DiC). Nossos resultados mostram tanto com kDNA purificado de epimastigotas como com uma seqüência conservada de 22-mer presente em minicírculos de T. cruzi, que a forte interação de amidinas ao kDNA não é o fator determinante para desencadear sua atividade tripanocida.Estes dados sugerem fortemente que outros fatores podem estar envolvidos no mecanismo de ação destes compostos, operando de modo primário ou secundário a interação composto: kDNA. Outros estudos serão necessários para melhor identificar os mecanismos envolvidos na ação destes compostos, visando contribuir para o desenho racional de compostos líderes para o tratamento da doença de Chagas.

The biological in vitro effect and selectivity of aromatic dicationic compounds on Trypanosoma cruzi

Trypanosoma cruzi is a parasite that causes Chagas disease, which affects millions of individuals in endemic areas of Latin America. One hundred years after the discovery of Chagas disease, it is still considered a neglected illness because the available drugs are unsatisfactory. Aromatic compounds represent an important class of DNA minor groove-binding ligands that exhibit potent antimicrobial activity. This study focused on the in vitro activity of 10 aromatic dicationic compounds against bloodstream trypomastigotes and intracellular forms of T. cruzi. Our data demonstrated that these compounds display trypanocidal effects against both forms of the parasite and that seven out of the 10 compounds presented higher anti-parasitic activity against intracellular parasites compared with the bloodstream forms. Additional assays to determine the potential toxicity to mammalian cells showed that the majority of the dicationic compounds did not considerably decrease cellular viability. Fluorescent microscopy analysis demonstrated that although all compounds were localised to a greater extent within the kinetoplast than the nucleus, no correlation could be found between compound activity and kDNA accumulation. The present results stimulate further investigations of this class of compounds for the rational design of new chemotherapeutic agents for Chagas disease.

Experimental chemotherapy for Chagas disease: 15 years of research contributions from in vivo and in vitro studies

Chagas disease, which is caused by the intracellular parasite Trypanosoma cruzi, is a neglected illness with 12-14 million reported cases in endemic geographic regions of Latin America. While the disease still represents an important public health problem in these affected areas, the available therapy, which was introduced more than four decades ago, is far from ideal due to its substantial toxicity, its limited effects on different parasite stocks, and its poor activity during the chronic phase of the disease. For the past 15 years, our group, in collaboration with research groups focused on medicinal chemistry, has been working on experimental chemotherapies for Chagas disease, investigating the biological activity, toxicity, selectivity and cellular targets of different classes of compounds on T. cruzi. In this report, we present an overview of these in vitro and in vivo studies, focusing on the most promising classes of compounds with the aim of contributing to the current knowledge of the treatment of Chagas disease and aiding in the development of a new arsenal of candidates with anti-T. cruzi efficacy.

Caracterização bioquímica e molecular de possíveis alvos terapêuticos do metabolismo de aminoácidos em Tripanossomatídeos / Biochemical and molecular characterization of possible tarepeutic targets against Trypanosomatids in the amino acid metabolism

Trypanosoma cruzi e Leishmania spp. são parasitas de grande relevância médica nas Américas e em países da Europa e Ásia. Esses organismos apresentam um ciclo de vida heteroxeno infectando hospedeiros vertebrados e invertebrados e, portanto, precisam se adaptar às diferentes condições ambientais. Dessa forma, diversas enzimas metabólicas, proteínas e transportadores participam no ajuste do metabolismo às condições ambientais e flutuações na disponibilidade de nutrientes do meio. Nesse aspecto, os aminoácidos são de importância vital para o metabolismo de tripanossomatídeos, porém pouco se sabe da dinâmica do transporte desses nutrientes para dentro da célula e existem algumas lacunas no estudo de algumas enzimas envolvidas no metabolismo de aminoácidos. Portanto, uma dos objetivos desse trabalho foi caracterizar bioquimicamente o transporte de L- glutamato, um aminoácido importante para o ciclo de vida desses organismos e as formas presentes no inseto de diversos tripanossomatídeos utilizam L-glutamato no metabolismo energético. A incorporação de glutamato ao longo do tempo foi estudada em formas promastigotas de Leishmania amazonensis, foi possível observar que a incorporação é saturável e apresenta uma faixa de linearidade durante os primeiros 120 segundos de incubação com aminoácido radioativamente marcado, atingindo um platô após 15 minutos...Os tripanossomatídeos são capazes de metabolizar L-glutamato para produção de energia, o fato de L. amazonensis incorporar L-glutamato com eficiência é um indicativo da relevância desse aminoácido no metabolismo desses parasitas. O outro objetivo do trabalho, se relaciona com a busca de alvos terapeêuticos em potencial no metabolismo de aminoácidos em Trypanosoma cruzi. A asparagina é de importância vital para a síntese correta de protéinas e para processos de modificações pós-traducionais como N-glicosilação...Além disso, também identificamos uma sequência codificante correspondente a enzima L-Asparaginase (L-Asp)...