Diterpenos naturais e semissintéticos para o tratamento da doença de Alzheimer

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Produtos Naturais

Autores

Coelho, A.C.S. (UFMG) ; dos Santos, G.F. (UFMG) ; Lima, G.S. (UFMG) ; Takahashi, J.A. (UFMG)

Resumo

Com o aumento da expectativa de vida, o número de pessoas com a doença de Alzheimer vem crescendo cada dia mais, aumentando a necessidade de se encontrar novos fármacos para o tratamento desta doença. A inibição da acetilcolinesterase é o alvo de fármacos utilizados por pacientes com Alzheimer e pode ser avaliada utilizando-se a metodologia espectrofotométrica de Ellman. Este trabalho teve como objetivo avaliar a atividade de inibição da enzima acetilcolinesterase por diterpenos naturais isolados das plantas Xylopia frutescens e Xylopia sericea e por alguns derivados semissintéticos. Alguns derivados diterpênicos apresentaram resultados de inibição superior ao do controle positivo utilizado no teste, sendo promissores no combate à doença de Alzheimer.

Palavras chaves

diterpenos; alzheimer; acetilcolinesterase

Introdução

Metabólitos secundários vêm sendo utilizados comercialmente há mais de um século como fármacos para diferentes doenças, devido ao seu potencial antibiótico, antitumoral, analgésico, redutor de colesterol, imunossupressor, dentre outros. Atualmente há grande interesse na elaboração de fármacos para doenças degenerativas como o Alzheimer a partir de produtos naturais (HARVEY, 2008; GANESAN, 2008). A doença de Alzheimer (DA) é atualmente uma das mais preocupantes, sendo uma doença mental degenerativa e irreversível relacionada ao envelhecimento que vem crescendo a cada dia, devido ao aumento da expectativa de vida. A DA é diagnosticada pela perda gradual de memória, alterações no comportamento e na personalidade e também pelo declínio das habilidades intelectuais. (GUPTA, 2011). Esta doença é caracterizada pelo acúmulo de placas senis (proteína β- amiloide) que levam ao declínio do nível do neurotransmissor acetilcolina no cérebro, o que está intimamente relacionado à perda de memória. Inúmeras abordagens vêm sendo exploradas para restaurar a função central colinérgica, como o uso de agentes liberadores de acetilcolina, a estimulação da captação de acetilcolina, a ativação de receptores colinérgicos e a diminuição da degradação metabólica de acetilcolina pela enzima acetilcolinesterase (AChE). A principal forma de tratamento para a AD é o uso de fármacos anticolinesterásicos, que atuam na inibição da enzima AChE. (ARUNKHAMKAEW, 2013; RAZAVI, 2013). Devido à importância de agentes de inibição da AChE para o tratamento de DA, este trabalho buscou relatar a atividade de inibição da AChE por diferentes diterpenos naturais isolados das plantas Xylopia frutescens e Xylopia sericea e de seus derivados.

Material e métodos

Os diterpenos caurânicos e traquilobânicos avaliados no bioensaio de acetilcolinesterase foram isolados das plantas Xylopia frutescens e Xylopia sericea. Foram também avaliados alguns derivados metilados (diazometano) e hidroxilados (redução por LiAlH₄) dos diterpenos naturais. O bioensaio foi realizado em microplacas de 96 poços utilizando-se a metodologia espectrofotométrica de Ellman et al. (1961) e modificações. Para o teste foram utilizados 25 μL da solução de trabalho (amostra em DMSO 10 mg/mL), 50 μL do tampão Tris/HCl (50 mM) pH 8, 125 μL de DTNB (3 mM) (ácido 5’,5- dithio-bis-(2-nitrobenzoate) e 25 μL de Iodeto de acetilcolina (15 mM). Os testes foram realizados em quintuplicata e a absorbância foi medida na faixa de 405 nm. A leitura é realizada 8 (oito) vezes com intervalos de 60 segundos. Foi adicionada aos poços 25 μL solução de AChE (0,222 U/mL) com 0,1 % de albumina sérica bovina e foi feita nova medição da absorbância, desta vez com 10 leituras, a intervalos de 60 segundos. Um controle positivo foi realizado utilizando-se a galantamina, na mesma concentração da amostra. A porcentagem de inibição foi calculada através da seguinte equação: Inibição (%) = 100-[(AA / AC)*100], onde, AA = absorbância da amostra e AC = absorbância do branco.

Resultado e discussão

Oito diterpenos foram analisados no bioensaio de inibição de acetilcolinesterase, sendo três naturais (1, 4 e 8) e cinco semissintéticos derivados dos produtos naturais (2, 3, 5- 7), cujas estruturas estão demonstradas na figura 1. Os diferentes diterpenos analisados demostraram uma forte inibição da enzima AChE, como pode ser observado na tabela 1, indicando serem promissores no combate a doenças degenerativas como a DA. O composto 1 (ácido caurenoico) apresentou maior atividade (81,6 ± 1,8) do que o seu derivado metil éster 2 (74,2 ± 3,1). O composto 3 (79,3 ± 4,1), no qual o grupo carboxila foi reduzido à álcool no C- 19, não apresentou diferença significativa na inibição. Com relação ao composto 5, a presença do grupo hidroxila alílico no C-15 tornou este o derivado mais ativo na inibição da acetilcolinesterase (93,0 ± 3,8), com atividade comparável até mesmo com o controle positivo usado no teste, a galantamina (90,3 ± 0,5). A presença do grupo acetoxi no C-15 do composto 4 (65,0 ± 4,5) parece ter sido responsável pela redução da atividade, quando comparado ao composto 1. A atividade do derivado esterificado (6) foi ainda menor (54,6 ± 4,0). No entanto, esta não é a única característica estrutural importante para a resposta biológica, uma vez que o composto 7, também com um grupo hidroxila alílico, foi muito menos ativo (59,0 ± 3,7) do que o ácido caurenoico (1), provavelmente devido à ausência de um grupo carboxila livre no C-19. A ausência de uma função polar no C-19, como no composto 8, leva à diminuição da atividade (34,5 ± 4,6).

Estruturas dos diterpenos analisados no bioensaio


Porcentagem de inibição da enzima AChE na concentração de 10 mg/mL

Conclusões

Os resultados obtidos no bioensaio mostraram que a atividade dos diterpenos avaliados é sensível às variações estruturais. No geral, os resultados de inibição da enzima acetilcolinesterase para alguns derivados diterpênicos foram importantes, como para o composto 5, que apresentou resultado maior até mesmo que o controle positivo utilizado no teste. Desta forma, esta classe de compostos mostra-se promissora para o desenvolvimento de fármacos para o tratamento da doença de Alzheimer.

Agradecimentos

À Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), à FAPEMIG, CAPES e CNPq pela concessão de bolsas e apoio financeiro.

Referências

ARUNKHAMKAEW, S.; ATHIPORNCHAI, A.; APIRATIKUL, N.; SUKSAMRARN, A.; AJAVAKOM, V. Novel racemic tetrahydrocurcuminoid dihydropyrimidinone analogues as potent acetylcholinesterase inhibitors. Bioorganic& Medicinal Chemistry Letters, 23, 2880–2882, 2013.
ELLMAN, G. L.; COURTNEY, K. D.; ANDRES, V. Jr.; FEATHERSTONE, R. M. A new and rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity. Biochemical Pharmacology, 7, 88-95, 1961.
GANESAN, A. The impact of natural products upon modern drug discovery. Current Opinion in Chemical Biology, v.12, 306-317, 2008.
GUPTA, S.; MOHAN C. G. 3D-pharmacophore model based virtual screening to identify dual-binding site and selective acetylcholinesterase inhibitors. Medicinal Chemistry Research, 20:1422–1430, 2011.
HARVEY, A. L. Natural products in drug discovery. Drug Discovery, v.13, 894-901, 2008.
RAZAVI, S. F. et al. Synthesis and evaluation of 4-substituted coumarins as novel acetylcholinesterase inhibitors. European Journal of Medicinal Chemistry, v.64, 252-259, 2013.