Permeabilidade in vitro e in silico de análogos à nifuroxazida com atividade potencial frente a cepas multirresistentes de Staphylococcus aureus / In vitro and in silico permeability of nifuroxazide derivatives with potential activity against multidrug-resistant Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA, Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus) é um dos principais responsáveis por infecções nosocomiais, sendo identificado também em infecções associadas à comunidade. Embora potentes fármacos anti-estafilocócicos estejam disponíveis, as infecções causadas por este patógeno continuam a apresentar significativa morbidade e mortalidade devido ao aparecimento de cepas com resistência a múltiplos fármacos, incluindo vancomicina e teicoplanina. Compostos 5-nitro-heterocíclicos com estrutura análoga à nifuroxazida, antimicrobiano utilizado em infecções gastrintestinais, têm apresentado satisfatória atividade in vitro frente a estas cepas multirresistentes, sendo importante e necessária a avaliação de sua biodisponibilidade oral como próximo estágio no desenvolvimento de um novo fármaco, visando à seleção eficiente e ao aprimoramento da estrutura molecular. Neste contexto, o presente estudo tem por objetivo empregar ensaios in vitro, utilizando células Caco-2, e métodos in silico, utilizando descritores moleculares VolSurf, a fim de analisar a permeabilidade de análogos à nifuroxazida com atividade antimicrobiana apresentando, principalmente, atividade potencial frente a cepas multirresistentes de S. aureus. Empregou-se o método de MTT (brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazólio) para a avaliação da citotoxicidade. Nos estudos de permeabilidade in vitro foram utilizadas membranas de células Caco-2 cultivadas em placas Transwel® por 21 dias. A quantificação das frações permeadas foi realizada por cromatografia a líquido de alta eficiência com detecção UV (CLAE-UV), com métodos validados de acordo com a Resolução 899/03. Os estudos in silico foram realizados por meio de análise exploratória, pelo método de consenso de análise de componentes principais (CPCA, Consensus Principal Component Analysis), e análise de regressão, por quadrados mínimos parciais (PLS, Partial Least Squares). As células...

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is one of the main pathogens responsible for nosocomial infections, also identified in community-associated infections. Although potent anti-staphylococcal drugs are available, infections caused by this bacteria continues to show significant morbidity and mortality due to the emergence of strains with resistance to multiple drugs, including vancomycin and teicoplanin. The 5-nitro-heterocyclic derivatives of nifuroxazide, which is an antimicrobial used to treat gastrointestinal infections, have shown satisfactory in vitro activity against multidrug-resistant strains of S. aureus. As a next step in the development of a new drug, it is important and necessary the evaluation of the oral bioavailability to achieve an efficient selection and refinement of the molecular structure. In this context, this study aims to develop in vitro assays through Caco-2 cells, and in silico approaches, using VolSurf molecular descriptors, in order to analyze the permeability of 5-nitro-heterocyclic compounds analogues to nifuroxazide with antimicrobial activity, especially showing promising activity against multidrug-resistant Staphylococcus aureus. The MTT (bromide 3-(4,5-dimethyltiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium) method was employed to perform the cytotoxicity evaluation. Caco-2 cell monolayers cultivated for 21 days in Transwel® plates were used for the in vitro permeability assays. The quantification of the permeated fractions was done by High Performance Liquid Chromatography with UV detection (HPLC-UV), with validated methods according to the Resolution 899/03. In silico studies were performed through exploratory analysis by consensus principal component analysis (CPCA) and regression analysis by partial least squares (PLS). Caco-2 cells showed suitable cell viability for the permeability studies against all nifuroxazide analogues except the MeTIO (5-nitro-2-thiophilydene 4-methylbenzidrazide). The nifuroxazide...

13C NMR spectral data and molecular descriptors to predict the antioxidant activity of flavonoids / Dados espectrais de RMN 13C e descritores moleculares para prever a atividade antioxidante dos flavonóides

Tissue damage due to oxidative stress is directly linked to development of many, if not all, human morbidity factors and chronic diseases. In this context, the search for dietary natural occurring molecules with antioxidant activity, such as flavonoids, has become essential. In this study, we investigated a set of 41 flavonoids (23 flavones and 18 flavonols) analyzing their structures and biological antioxidant activity. The experimental data were submitted to a QSAR (quantitative structure-activity relationships) study. NMR 13C data were used to perform a Kohonen self-organizing map study, analyzing the weight that each carbon has in the activity. Additionally, we performed MLR (multilinear regression) using GA (genetic algorithms) and molecular descriptors to analyze the role that specific carbons and substitutions play in the activity.

Danos aos tecidos devido ao estresse oxidativo estão diretamente ligados ao desenvolvimento de muitos, senão todos, os fatores de sedentarismo e de doenças crônicas. Neste contexto, a busca de moléculas naturais, que participam da nossa dieta e que possuam atividade antioxidante, flavonóides, torna-se de grande interesse. Neste estudo, nós investigamos um conjunto de 41 flavonóides (23 flavonas e 18 flavonóis), relacionando suas estruturas e atividade antioxidante. Os dados experimentais foram submetidos à análise de QSAR (relações quantitativas estrutura-atividade). Dados de RMN 13C foram utilizados para realizar um estudo do mapa auto-organizável de Kohonen, analisando o peso que cada carbono tem na atividade. Além disso, realizamos uma MLR (regressão múltipla) usando GA (algoritmos genéticos) e descritores moleculares para avaliar a influência de carbonos e substituições na atividade.

Self-organizing maps and VolSurf approach to predict aldose reductase inhibition by flavonoid compounds

Aldose Reductase (AR) is the polyol pathway key enzyme which converts glucose to sorbitol. High glucose availability in insulin resistant tissues in diabetes leads into an accumulation of sorbitol, which has been associated with typical chronic complications of this disease, such as neuropathy, nephropathy and retinopathy. In this study, 71 flavonoids AR inhibitors were subjected to two methods of SAR to verify crucial substituents. The first method used the PCA (Principal Component Analysis) to elucidate physical and chemical characteristics in the molecules that would be essential for the activity, employing VolSurf descriptors. The rate obtained explained 53 percent of the system total variance and revealed that a hydrophobic-hydrophilic balance in the molecules is required, since very polar or nonpolar substituents decrease the activity. Artificial Neural Networks (ANNs) was also employed to determine key substituents by evaluating substitution patterns, using NMR data. This study had a high success rate (85 percent accuracy in the training set and 88 percent accuracy in the test set) and showed polihydroxilations are essential for high activity and methoxylations and glicosilations primarily at positions C7, C3' and C4' decrease the activity.