Alterações ultraestruturais, morfológicas e bioquímicas em Leishmania (Viannia) braziliensis tratadas com chalconas sintéticas

Abstract

RESUMO: A leishmaniose cutânea tem uma incidência estimada de 1,5 milhões de novos casos por ano e as opções de tratamento disponíveis são antigas, caras, tóxicas e de difícil administração. Então, há uma urgência em descobrir novas opções para o tratamento da leishmaniose cutânea. As chalconas sintéticas que foram avaliadas no presente estudo foram mostraram anteriormente atividade contra Leishmania (Viannia) braziliensis. No entanto, poucos estudos têm sido realizados para avaliar o mecanismo de ação dessa classe de compostos no parasito. O objetivo deste estudo foi investigar as alterações ultraestruturais, morfológicas e bioquímicas características de morte celular em promastigotas de L. (V.) braziliensis induzidas por três chalconas sintéticas (1-3). Promastigotas foram tratadas com chalconas 1-3 e avaliadas por microscopia eletrônica de transmissão e varredura. A morfologia celular e nuclear dos parasitos, as alterações na permeabilidade da membrana, e a fragmentação de DNA por eletroforese em gel de agarose também foram investigados após exposição às chalconas sintéticas. As alterações bioquímicas como o volume celular, o potencial de membrana mitocondrial, a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), a integridade da membrana celular e o ciclo celular foram avaliados também. As três chalconas sintéticas (1-3) induziram alterações ultraestruturais nas mitocôndrias, intensa vacuolização citoplasmática, binucleação com arredondamento dos parasitos e encolhimento celular e nuclear. As chalconas 1-3 não induziram alterações na permeabilidade da membrana celular e levaram à presença de fragmentos de DNA da dimensão de nucleossomas. A chalcona 2 reduziu o volume celular das promastigotas. Todas as chalconas induziram aumentos significativos na produção de ERO e diminuição do potencial de membrana mitocondrial. Foram observados pequenos aumentos na perda de integridade da membrana celular. As chalconas 1 e 3 induziram uma parada do ciclo celular em G0/G1. As chalconas sintéticas 1-3 induziram alterações ultraestruturais, morfológicas e bioquímicas compatíveis predominantemente com o processo de morte celular apoptose-like. Novos estudos devem ser realizados para elucidar outros aspectos da ação dessas chalconas contra Leishmania spp. e a sua utilização para o tratamento da leishmaniose cutânea

ABSTRACT: Cutaneous leishmaniasis has an estimated incidence of 1.5 million new cases per year and the treatment options available are old, expensive, toxic, and difficult to administer. So, there is an urgency in discover new options for treatment of cutaneous leishmaniasis. The synthetic chalcones that were evaluated in the present study were previously shown to exhibit activity against Leishmania (Viannia) braziliensis. However, few studies have been conducted to evaluate the mechanism of action in this class of compounds in the parasite. The objective was to investigate ultrastructural morphological and biochemical changes characteristics of cell death in promastigotes of L. (V.) braziliensis induced by three synthetic chalcones (1-3). Promastigotes were treated with chalcones 1-3 and evaluated by transmission and scanning electron microscopy. Cellular and nuclear morphology of the parasites, changes in membrane permeability, and DNA fragmentation in agarose electrophoresis gel were also investigated after exposure to synthetic chalcones. Biochemical changes like cell volume, mitochondrial transmembrane potential, production of reactive oxygen species (ROS), cell membrane integrity and cell cycle were also evaluated. All three synthetic chalcones (1-3) induced ultrastructural alterations in mitochondria, intense cytoplasmatic vacuolization, two nuclei with rounding of parasites, and cellular and nuclear shrinkage. Chalcones 1-3 also induced no changes in cell membrane permeability, and presence of nucleosome-sized DNA fragments. Chalcone 2 reduced cell volume of promastigotes. All chalcones induced significant increases in ROS production and decreased mitochondrial membrane potential. Small increases in loss of cell membrane integrity were observed. Chalcones 1 and 3 induced a cell cycle arrest in G0/G1. Synthetic chalcones 1-3 induced ultrastructural, morphological and biochemical changes compatible predominantly with the process of apoptosis-like death. Further studies should be conducted to elucidate other aspects in the action of these chalcones against Leishmania spp. and their use for the treatment of cutaneous leishmaniasis