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

Avaliação dos eixos ECA / ANG II / AT1 e ECA-2 / ANG (1-7) / MAS em fibroblastos de gengiva e ligamento periodontal humanos estimulados por IL-1ß e sua contribuição na produção e regulação de citocinas e quimiocinas / Evaluation ACE /ANG II /AT1 and ACE-2 /ANG (1-7) /MAS axis in gingival and periodontal ligament human fibroblasts stimulated with IL-1ß and its contribution in the production of cytokines and chemokines

O Sistema renina-angiotensina (SRA) tem sido relatado como um importante modulador de processos inflamatórios e imunológicos, incluindo a doença periodontal (DP). Estudos sugerem neste sistema um eixo alternativo (ECA-2 /ANG(1-7) /MAS) que atuaria como um contra-regulador de efeitos mediados pelo clássico eixo (ECA /ANGII /AT1). Sabe-se que bactérias periodontopatogênicas, como a Porphyromonas gingivalis (Pg), possuem componentes bioativos de membrana (ex. lipopolissacarídeos-LPS) capazes de induzir uma forte resposta imune no hospedeiro devido à liberação de citocinas nas células, entre elas Interleucina (IL)- 1ß. Neste contexto, fibroblastos são as células mais abundantes nos tecidos periodontais e possuem em sua superfície celular receptores necessários para o reconhecimento da invasão bacteriana, ativando cascatas intracelulares, que levam à produção de citocinas. O objetivo deste estudo foi verificar se os eixos ECA/ ANGII/ AT1 e ECA-2/ ANG(1-7)/ MAS contribuem para a produção e/ ou regulação de citocinas inflamatórias (CI) por fibroblastos de gengiva humana (HGF) e ligamento periodontal humano (HPLF) estimulados por IL-1ß. Após o pré-tratamento com Losartan e Ang (1-7) ou silenciamento mediado por RNA de interferência (RNAi) de AT1, HGF e HPLF foram estimulados por IL-1ß por 3 horas (RNAm) ou 24 horas (proteína). Expressão de RNAm para AT1, MAS, ECA, ECA-2, IL-1ß, TNF-α, IL-6, IL-8, IL-10, TGF-ß, CXCL12, RANK-L e OPG foram avaliados por RT-qPCR e das proteínas IL-6, IL-8, ECA e ECA-2 por ELISA. Foi realizado também Western Blot para detecção de AT1 e ECA nos extratos celulares e dosagem de nitrito no sobrenadante das culturas. Ambos os subtipos de fibroblastos mostraram aumento da expressão de RNAm para AT1, IL-1ß, IL-6, IL-8, TNF-α e OPG, quando estimulados por IL-1ß. No entanto, apenas em HPLF foi observado aumento para MAS, ECA e TGF-ß. Losartan e Ang (1-7) não modularam o transcrito, a secreção de CI e nem a produção de nitrito no sobrenadante das culturas, tanto em HGF como em HPLF. O silenciamento do receptor AT1 reduziu a secreção de IL-6 e IL-8 induzida por IL-1ß em cultura de HGF e HPLF e aumentou a expressão gênica de OPG somente em HGF. Estes resultados sugerem que o silenciamento de AT1, mas não o bloqueio farmacológico deste receptor pelo antagonista Losartan, em HGF e HPLF, pode controlar a produção de IL-6 e IL-8, que por sua vez contribuem para a patogênese periodontal.(AU)

The renin-angiotensin system (RAS) has been reported as an important modulator of inflammatory and immune responses, including periodontal disease (PD). Studies suggest an alternative axis as part of this system (ACE-2 / ANG (1-7) / MAS) that would act as counter-regulatory to the classical axis (ECA / ANGII / AT1). It is known that periodontal bacteria such as Porphyromonas gingivalis (Pg) have bioactive components in their membrane (such as lipopolysaccharide-LPS) capable of inducing a strong immune response in the host due to the release of cytokines in cells, including interleukin (IL) - 1ß. In this regard, fibroblasts are the most abundant cells in periodontal tissues and receptors needed for the recognition of bacterial invasion by activating intracellular cascades that lead to cytokine production. The aim of this study was to determine whether the axes ACE / ANGII / AT1 and ACE-2 / ANG (1-7) / MAS contribute to the production and / or regulation of inflammatory cytokines (IC) by fibroblasts of human gingiva (HGF) and human periodontal ligament (HPLF) stimulated IL-1ß. After pre-treatment with Losartan, Ang (1-7) or silencing mediated by RNA interference (RNAi) of AT1, HGF and HPLF were stimulated by IL-1ß for 3 hours (RNAm) or 24 hours (protein). Expression mRNA for AT1, MAS, ACE, ACE-2, IL-1ß, TNF-α, IL-6, IL-8, IL-10, TGF-ß, CXCL12, RANK-L and OPG was assessed by RT- qPCR and proteins IL-6, IL-8, ACE and ACE-2 by ELISA. Western Blot for the detection of AT1 and ECA and dosage of nitrite was also performed. Experiments stimulated by IL-1ß showed a positive control for gene expression AT1, IL-1ß, IL-6, IL-8, TNF-α and OPG in HGF and HPLF and MAS, ACE and TGF-ß only HPLF. Losartan and Ang (1-7) did not modulate the transcription and secretion of IC and no nitrite production in the culture supernatant of HGF and HPLF. The silencing AT1 reduced IL-6 secretion and IL-8 induced by IL- ß in cultured HGF and HPLF and increased OPG gene expression only HGF. These results suggest that silencing AT1, but not pharmacological blockade of this receptor by Losartan in HPLF and HGF, can control the production of IL-6 and IL-8, which in turn contribute to the pathogenesis of periodontal disease.(AU)

Angiotensin II type 1 and 2 receptors and lymphatic vessels modulate lung remodeling and fibrosis in systemic sclerosis and idiopathic pulmonary fibrosis

OBJECTIVE: To validate the importance of the angiotensin II receptor isotypes and the lymphatic vessels in systemic sclerosis and idiopathic pulmonary fibrosis. METHODS: We examined angiotensin II type 1 and 2 receptors and lymphatic vessels in the pulmonary tissues obtained from open lung biopsies of 30 patients with systemic sclerosis and 28 patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Their histologic patterns included cellular and fibrotic non-specific interstitial pneumonia for systemic sclerosis and usual interstitial pneumonia for idiopathic pulmonary fibrosis. We used immunohistochemistry and histomorphometry to evaluate the number of cells in the alveolar septae and the vessels stained by these markers. Survival curves were also used. RESULTS: We found a significantly increased percentage of septal and vessel cells immunostained for the angiotensin type 1 and 2 receptors in the systemic sclerosis and idiopathic pulmonary fibrosis patients compared with the controls. A similar percentage of angiotensin 2 receptor positive vessel cells was observed in fibrotic non-specific interstitial pneumonia and usual interstitial pneumonia. A significantly increased percentage of lymphatic vessels was present in the usual interstitial pneumonia group compared with the non-specific interstitial pneumonia and control groups. A Cox regression analysis showed a high risk of death for the patients with usual interstitial pneumonia and a high percentage of vessel cells immunostained for the angiotensin 2 receptor in the lymphatic vessels. CONCLUSION: We concluded that angiotensin II receptor expression in the lung parenchyma can potentially control organ remodeling and fibrosis, which suggests that strategies aimed at preventing high angiotensin 2 receptor expression may be used as potential therapeutic target in patients with pulmonary systemic sclerosis and idiopathic pulmonary fibrosis. .