Estudos in silico do Complexo Inorgânico [Zn(AT)2](CH3COO)2, onde AT = Ácido Tânico.

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O ácido tânico (AT) é usado como matéria prima para a produção de ácido gálico a partir de sua hidrólise, que por sua vez, o ácido gálico é utilizado como matéria prima de conservantes alimentares, medicamentos antimicrobianos, além de exercer atividade antioxidante e também apresenta a capacidade citotóxica contra células cancerígenas sem prejudicar as células normais (BAJPAI; PATIL, 2008). O ácido tânico é capaz de produzir distintos efeitos farmacológico tanto em in vitro que possui atividade anticoagulante, como em in vivo que não modifica a fragilidade das hemácias ou na homeostase sanguínea (MEDEIROS et al., 1988). Pesquisadores perceberam que o ácido tânico, os taninos, são ótimos para atividades anticorrosivas e fácil de se complexar com metais de transições, pois age como revestimentos anticorrosivos e são altamente confiáveis (CASTRO; RODRÍGUEZ, 2012). Outro aspecto importante do ácido tânico é que atua como um ligante quando complexado a metais de transição, estudos apontam por conta de sua estabilidade e propriedades farmacológica, demonstra resultados importantes na medicina tradicional, além de proporcionar uma rápida cicatrização de queimadura, como também evitar a infecção dos ferimentos (PANSERA et al., 2003). A molécula do ácido tânico é principalmente formada por compostos fenólicos, cujo estudos demonstram a eficiência e aplicações dos compostos fenólicos em tratamento de doenças cardiovasculares, assim como a proteção dos tecidos a partir de sua atividade antioxidante (ARAÚJO et al., 2013). O íon zinco é um dos íons mais importante e essenciais encontrado em todas formas de vida, pois está envolvido em atividades regulatória dentro do corpo que inclui o crescimento e desenvolvimento no corpo, cérebro e expressões génicas. O íon zinco desempenha papel vital e previne muitas doenças como por exemplo, cânceres, pneumonia e malária (REHMAN; IKRAM; SUBHAN, 2015).O íon em sua forma Zn2+, desempenha diversos fatores biológicos junto a compostos orgânicos, na formação de complexos, atua como anticancerígenos e antidiabéticos (VILLENA; SOTA; RIGHI, 2012). O objetivo deste trabalho tem como fundamento os estudos in silico do complexo [Zn(AT)2](CH3COO)2 conforme a prospecção da síntese e caracterização do complexo.

Para a elaboração deste trabalho, foram utilizados na síntese do complexo, o sal acetato de zinco (II) diidratado, Zn(CH3COO)2.2H2O (MERCK) e o ligante ácido tânico (VETEC), os solventes utilizados foram dimetilsulfóxido (DMSO), trietilamina (MERCK) e água destilada. Na preparação do complexo [Zn(AT)2](CH3COO)2 foi dissolvido 0,03 g de acetato de zinco (II) em 10 mL de água e adicionado a uma solução de ácido tânico 0,464 g dissolvido em água sob agitação por 15 minutos, após, adicionou-se 3 gotas de trietilamina onde manteve-se sob agitação por 3 horas. Ao fim da reação ocorreu a formação do sal complexo. O complexo [Zn(AT)2](CH3COO)2 foi filtrado em funil de placa porosa e estocado em dessecador. Foi realizado teste de solubilidade do composto em solventes diferentes (água destilada, metanol, diclorometano, etanol, éter e dimetilsulfóxido). Para a caracterização do complexo, foi utilizado o espectrofotômetro (SHIMADZU UV-1800), e o composto em solução de DMSO em concentração de 1x10-3 mol/L, na faixa de estudo de 200 a 790 nm de comprimento de onda. Os espectros vibracionais na região do infravermelho (FT-IR) foram obtidos utilizando um espectrofotômetro de modelo (NICOLET iS5) da Thermo Scientific. As amostras foram preparadas na forma de partilhas de KBr na proporção de 1:20 (m/m) (amostra:KBr) e os espectros registrados no intervalo de 4000 a 400 cm-1, empregando-se 32 scans e resolução de 4 cm- 1.Para os estudos in silico, a estrutura bidimensional do complexo [Zn(AT)2](CH3COO)2 foi desenhado no software MarvinSketch version 21.12, ChemAxon (https://chemaxon.com/products/marvin) para ser exportado em formato SDF e código SMILES para os servidores PreADMET (https://preadmet.bmdrc.kr/adme/) e pkCSM (http://biosig.unimelb.edu.au/pkcsm/) para cálculo dos descritores moleculares de tamanho (MW), lipofilicidade (AlogP) e polaridade (TPSA), aplicados aos critérios de CNS MPO (Central Nervous System Multiparameter Optimization) da Pfizer (WAGER et al., 2016), bem como para estimativa dos parâmetros farmacocinéticos de permeabilidade aparente (Papp) e volume de distribuição (VD). Para condução da triagem virtual de bioatividade, o composto foi submetido ao teste de similaridade dos compostos 2D do conjunto de dados da ChEMBL, embutido no servidor online SwissTargetPrediction (http://www.swisstargetprediction.ch/) para a previsão da probabilidade de modulação da atividade de classes de alvos biológicos humanos. As contribuições estruturais para os end-points de toxicidade foram avaliados pelos modelos de QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) dos servidores Pred-hERG 4.2 (http://predherg.labmol.com.br/) e eMolTox (http://xundrug.cn/moltox), em predição consensual com os modelos de toxicidade do servidor pkCSM (http://biosig.unimelb.edu.au/pkcsm/), para estimativa dos efeitos tóxicos por administração oral do complexo [Zn(AT)2](CH3COO)2.

Síntese do Complexo: Durante os 15 minutos de síntese do composto [Zn(AT)2](CH3COO)2, a solução apresentou uma coloração alaranjada devido à presença do ligante ácido tânico, contudo, após a adição de trietilamina o composto passou a ter uma coloração branca leitosa e se manteve até o final da reação. O complexo formado não foi solúvel nos solventes como a água destilada, metanol, diclorometano, etanol e éter, entretanto, completamente solúvel em dimetilsulfóxido (DMSO). Caracterização do Complexo- Espectroscopia Região do Ultravioleta e Visível (Uv-vis): A mudança de cor durante a síntese do complexo demonstra que a coordenação se processou após a adição da base trietilamina. De acordo com os dados da espectroscopia eletrônica na região do ultravioleta e visível, observaram- se duas bandas no espectro do ligante ácido tânico livre de coordenação, em 212 e 276 nm. No espectro do sal Zn(CH3COO)2 observou-se apenas duas bandas 284 e 345 nm. Para o complexo formado, as bandas de absorção foram observadas nos comprimentos 245 e 284 nm o que demostra uma alteração significativa em comparação com os precursores, indicativo de mudança eletrônica após a coordenação. Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho (IV): Os dados obtidos pela espectroscopia na região do infravermelho, mostraram um deslocamento para uma região maior correspondente ao νO-H, de 3396 cm-1 observado no ligante livre de coordenação para 3403 cm- 1 no complexo, sugerindo a coordenação pelos grupamentos fenólicos, de forma bidentanda. A coordenação também não influenciou o deslocamento do νC=O (carbonila) de 1710 cm-1 observada no ligante ácido tânico livre de coordenação para 1712 cm-1 no complexo, esses dados demostram a coordenação não se deu pelo grupamento da carbonila. Na região entre 1034 a 654 cm-1 observada no espectro vibracional na região do infravermelho do ácido tânico, observa-se os estiramentos das ligações νC-Csp2 dos anéis aromáticos, na mesma região observada no complexo [Zn(AT)2](CH3COO)2 houve deslocamentos para 1037 a 760 cm-1. Tomando-se por base estes resultados, sugeriu-se a estrutura do complexo conforme a Figura 01. Estudos in silico: Os filtros de drug-likeness para análise do espaço físico-químico favorável aos atributos de absorção, distribuição, metabolismo e excreção (ADME), como: alta permeabilidade, baixo efluxo passivo e baixa depuração metabólica, bem como os critérios de segurança de administração oral, têm sido aperfeiçoados para aumentar a eficiência na descoberta de novos medicamentos nos últimos anos (WAGER et al., 2010a, 2010b). A técnica de Central Nervous System Multiparameter Optimization (CNS MPO), ou simplesmente regra da Pfizer, resultou em um progresso significativo no processo de disponibilidade de compostos dentro do espectro favorável e de baixo risco (baixo logP e alto TPSA) (WAGER et al., 2016)⁠. Com molecular weight avaliado em 3463,77 Da, o complexo complexo [Zn(AT)2](CH3COO)2, com predominância de subunidades de catechol and esters goups, está distante do valor médio definido pelo conjunto de drug candidates da Pfizer (MW = 360,4 Da) e, portanto, é relativamente maior do que o ideal definido pelo filtro da CNS MPO (WAGER et al., 2016). Este valor evidencia que a substância está fora do espaço físico-químico de tamanho molecular esperado para uma boa permeabilidade e difusão através das diversas membranas biológicas. Compostos com baixo logP e alto TPSA possuem uma tendência físico-química a serem mais limpos do que tóxicos, enquanto a análise inversa consiste em compostos mais tóxicos do que limpos, ou seja, com alto logP e baixo TPSA (HUGHES et al., 2008). O gráfico da Figura 02(A) mostra que a substância [Zn(AT)2](CH3COO)2 está distante da região abundante de drogas, drug candidates and CNS drug candidates da Pfizer, sugerindo que a substância pode não atender aos atributos de ADME: alta permeabilidade, baixo risco de efluxo passivo e baixa depuração metabólica. Contudo, as proporções que regem os parâmetros de baixo logP relativo (10.22) a alto TPSA (1511.96 Å²), com o somatório das superfícies polares formadas pelas hidroxilas das subunidades de catechol e dos grupos esters, sugere que a substância, apesar de pouco biodisponível, has been passed in the Pfizer rule, o que significa que apresenta baixo risco tóxico (WAGER et al., 2016). Os parâmetros farmacocinéticos que relacionam os descritores moleculares abordados com permeabilidade e volume de distribuição sistêmica foram obtidos do teste consensual dos valores in vitro de permeabilidade aparente (Papp) dos modelos celulares de adenocarcinoma colorretal (Caco-2) e células renais caninas Madin-Darby (MDCK) do servidor online PreADMET, bem como o conjunto de dados in vitro de volume de distribuição (VD) e coeficiente do produto permeability-surface area (logPS) do servidor online pkCSM. Os modelos in vitro de células Caco-2 e MDCK têm sido aperfeiçoado ao longo dos anos para facilitar o processo de decoberta de novas drogas. A otimização dos coeficientes de Papp (in 10⁻⁶ cm/s) para estes modelos celulares são fundamentais na estimativa da permeabilidade intestinal passiva e acesso ao CNS pela permeabilidade na barreira hematoecefálica. Em estudos, valores de Papp > 10×10⁻⁶ cm/s do modelo Caco-2 cells estão associados a substâncias com alta permeabilidade intestinal passiva, enquanto valores de Papp > 3.0×10⁻⁶ cm/s do modelo MDCK cells garantem o acesso de uma substância ao CNS (SEVIN et al., 2013; WANG et al., 2005). Evidências mostram que a subunidade de TA possui atividade terapêutica baseada em uma biodisponibilidade oral limitada devido ao seu grande tamanho e alto grau de afinidade com as proteínas plasmáticas, atuando localmente no epitélio intestinal (LE et al., 2018). O valor estimado de Papp Caco-2 na ordem de 4,52×10⁻⁷ cm/s indica uma baixa permeabilidade em células intestinais do [Zn(AT)2](CH3COO)2, o que resulta em uma limitação no volume de distribuição da substância na circulação sistêmica, em uma ordem de concentração de 0,01 L/kg. Além disso, a substância é substrato da P-glycoprotein (P-gp), o que significa que a fração absorvida sofre efluxo de volta para o fluido do trato gastrointestinal. Desta forma, o valor estimado de Papp MDCK na ordem de 1,80×10⁻⁹ cm/s reflete a incapacidade do complexo de penetrar a BBB, ao mesmo tempo em que o logPS de -16,51 sugere a superfície polar é uma propriedade limitante da sua permeabilidade, com concentração (Cbrain/Cblood) de apenas 0.03 em função da sua alta afinidade com proteínas plasmáticas (100%). Os resultados percentuais da atividade moduladora da [Zn(AT)2](CH3COO)2 por classes de alvos biológicos humanos é mostrada na Figura 02(B). Nesta predição, foi possível observar uma estimativa de 26,7% das interações do complexo [Zn(AT)2](CH3COO)2 com enzimas, nas quais foram detectadas padrões de similaridade com 8 compostos do conjunto de dados da ChEMBL com atividade inibidora das enzimas Squalene monooxygenase (SQLE) e 2 compostos com atividade inibidora da Aldose reductase (AKR1B1). A substância também é constituída de 13,3% de sua atividade moduladora de proteases, onde foi possível detectar 3 compostos similares com atividade inibidora de Beta-secretase 1 (BACE1) e 3 compostos com atividade inibidora de Thrombin and coagulation factor X (F10) do conjunto de dados da ChEMBL. Com os resultados mostrados na Figura 02(C), é possível observar que as subunidades de digallic acid da estrutura do TA apresentam contribuições negativas para o hERG blockage associadas aos fragmentos moleculares de catechol e os diversos esters groups, assim como previsto no teste consensual dos servidores eMolTox e pkCSM, com forte contribuição dos grupos carbonilas. Apesar das contribuições positivas dos carbonos dos polifenóis e dos fragmentos de glicose, a unidade de TA pode apresentar risco cardiotóxico, avaliado em fraco ou moderado, com grau de confiabilidade de 60% (Figura 02(C)).

Figura 01

Representação estrutural do complexo [Zn(AT)2] (CH3COO)2. Fonte: Próprios autores.

Figura 02

Estudos in silico. Fonte: Próprios autores.

ARAÚJO, A. A.; SILVA, T. M.; VILLELA, M. L. P.; ALCÂNTARA, A. F. C.; PINTO, N. A. V. D. Total antioxidant capacity, total phenolic content and mineral elements in the fruit peel of Myrciaria cauliflora. Braz. J. Food Technol, Campinas, v. 16, n. 4, p. 301-309, 2013.

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