Derivado oxadiazólico de N-acilidrazona : potencial agente para o tratamento da tuberculose

Abstract

RESUMO: A tuberculose (TB) é uma doença infectocontagiosa causada por bacilos do complexo Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Em 2020, cerca de 1,3 milhão de pessoas morreram de TB no mundo e foram detectados 157.903 casos de TB resistente. A TB é um grande problema de saúde pública, aliado ao surgimento de linhagens multirresistentes (TB-MDR) e extensivamente resistente (TB-XDR), o que dificulta o tratamento com os esquemas terapêuticos convencionais. Desta forma, o objetivo do presente estudo foi avaliar duas substâncias sintéticas contra Mtb. Primeiramente os estudos de triagem da N-acilidrazona 4k (N'-(2-hydroxy-5-nitrobenzylidene)-4-methoxy-1-naphthohydrazide) serão complementados. Adicionalmente, serão realizados estudos de atividade biológica e screening do mecanismo de ação da substância O-AON (2-(4-metoxinaftalen-1-il)-5-(2-hidroxi-5-nitrofenil)-1,3,4- oxadiazol, derivado oxadiazólico da substância 4k). Foi determinada a concentração inibitória mínima (CIM) em condições normais e com alteração no meio de cultura (pH ácido, suplementado com soro fetal bovino ou com adição de albumina) e a concentração bacterícida mínima (CBM) dassubstânciasfrente a cepa de referência Mtb H37Rv (ATCC 27294). A CIM também foi determinada frente aos isolados clínicos de Mtb com perfis variados de resistência. O espectro de atividade foi avaliado frente às micobactérias não tuberculosas (MNT) e bactérias Gram-positiva e Gram-negativa. Foi avaliada a citotoxicidade dos compostos para ascélulas: eritrócitos, HeLa, J774.A1, Vero e MRC5. O perfil farmacocinético das duas substâncias foi avaliado, in silico, pelo modelo ADME e o tempo de ação das mesmas sobre os bacilos foi avaliado pelo ensaio de curva de tempo de morte bacteriana. E por fim, foi investigado o modo de ação das substâncias por meio dos ensaios de acúmulo de brometo de etídio e por citometria de fluxo. Os resultados obtidos podem ser encontrados no manuscrito intitulado: 4- methoxynaphthalene-oxadiazole derivative: potential agent for the treatment of tuberculosis. O derivado oxadiazólico mostrou atividade antituberculose promissora (CIM 0,97 ?g/mL e CBM > 62,5 ?g/mL contra acepa padrão) e até mesmo contra isolados clínicos de Mtb multirresistentes (CIM 0,97-31,25 ?g/mL). Efeito antagônico não foi observado quando combinado com fármacos anti-TB convencionais. Uma atividade bacteriostática foi observada com melhor atividade no quarto dia de exposição dos bacilos ao derivado oxadiazólico. Quanto à citotoxicidade, a nova substância apresentou maior seletividade para os bacilos que para as células estudadas (IS 10,3-121,1), com destaque para a HeLa com IS de 121,1. Não foi observada toxicidade significativa em eritrócitos (IS >257,7), o que sugere uma possível administração intravenosa segura. Atividade como inibidor da bomba de efluxo dos bacilos foi observada e ação em membrana foi possivelmente descartada no modelo com Mycobacterium smegmatis. Em relação às propriedades farmacocinéticas os dois derivados estudados atenderam às regras de Lipinski. Dessa forma, a nova substância O-AON se mostrou mais ativa que o seu precursor e com potencial a fármaco anti-TB

ABSTRACT:Tuberculosis (TB) is an infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis complex (Mtb) bacilli. In 2020, about 1.3 million people died of TB worldwide and 157,903 cases of resistant TB were detected. TB is a major public health problem, combined with the emergence of multidrug-resistant (MDR-TB) and extensively resistant (XDR-TB) strains, which makes treatment with conventional therapeutic regimens difficult. Thus, the aim of the present study was to evaluate two synthetic substances against Mtb. First, the 4k N-acylhydrazone (N'-(2- hydroxy-5-nitrobenzylidene)-4-methoxy-1-naphthohydrazide) screening studies will be complemented. Additionally, biological activity studies and screening of the mechanism of action of the substance O-AON (2-(4-methoxynaphthalen-1-yl)-5-(2-hydroxy-5-nitrophenyl)-1,3,4- oxadiazole, oxadiazole derivative of substance 4k). The minimum inhibitory concentration (MIC) was determined under normal conditions and with alteration in the culture medium (acidic pH, supplemented with fetal bovine serum or with the addition of albumin) and the minimum bactericidal concentration (MBC) of the substances against the reference strain Mtb H37Rv (ATCC 27294). The MIC was also determined against clinical Mtb isolates with varying resistance profiles. The spectrum of activity was evaluated against nontuberculous mycobacteria (NTM) and Gram-positive and Gram-negative bacteria. The cytotoxicity of the compounds to the following cells was evaluated: erythrocytes, HeLa, J774.A1, Vero and MRC5. The pharmacokinetic profile of the two substances was evaluated, in silico, by the ADME model and the time of action of the same on the bacilli was evaluated by the bacterial death time curve assay. Finally, the mode of action of the substances was investigated by means of ethidium bromide accumulation assays and by flow cytometry. The results obtained can be found in the manuscript entitled: 4-methoxynaphthalene-oxadiazole derivative: potential agent for the treatment of tuberculosis. The oxadiazole derivative showed promising antituberculosis activity (MIC 0.97 ?g/mL and CBM >62.5 ?g/mL against standard strain) and even against clinical isolates of multidrug-resistant Mtb (MIC 0.97-31.25 ?g/mL). Antagonistic effect was not observed when combined with conventional anti-TB drugs. A bacteriostatic activity was observed with better activity on the fourth day of exposure of the bacilli to the oxadiazole derivative. As for cytotoxicity, the new substance showed greater selectivity for the bacilli than for the cells studied (IS 10.3-121.1), with emphasis on HeLa with an IS of 121.1. No significant toxicity was observed on erythrocytes (IS >257.7), which suggests a possible safe intravenous administration. Activity as an inhibitor of the bacilli efflux pump was observed and membrane action was possibly ruled out in the Mycobacterium smegmatis model. Regarding the pharmacokinetic properties, the two derivatives studied complied with Lipinski's rules. Thus, the new substance O-AON proved to be more active than its precursor and with potential as an anti-TB drug