Estudio químico-biológico de derivados de naftoquinonas con potencial actividad tripanocida

Abstract

En esta tesis se estudió el comportamiento electroquímico de un grupo de p-naftoquinonas, específicamente, derivados halogenados de arilaminonaftoquinonas, como asimismo, derivados de índoles, furano y quinolinquinonas. Se analizó el impacto de las modificaciones en los sustituyentes de la estructura base de la p-naftoquinona, sobre su capacidad tripanocida, como asimismo, sus propiedades de reducción y sus propiedades tripanocidas sobre epimastigotes y tripomastigotes del Trypanosoma cruzi. Las moléculas de p-naftoquinonas estudiadas, son derivados que presentan diferentes sustituyentes del anillo bencénico de la izquierda (Figura 1) el cual ha sido reemplazado por heterociclos oxigenados o nitrogenados, como una forma de estudiar las variaciones que pueden provocar en la citotoxicidad y tripanocidad de la molécula. Por otro lado, los grupos denominados R1 y R2 (Figura 1), de las moléculas, presentan diferentes combinaciones de sustituyentes, por ejemplo, una cadena lipofílica R1 y un halógeno (Cl o Br) en R2, o viceversa, o de manera conjugada, heterociclos oxigenados o nitrogenados. Se espera que estas variaciones aumenten la selectividad, la lipofilia, la citotoxicidad o la acción tripanocida de las moléculas. Los potenciales electroquímicos de reducción de las especies radicalarias de las moléculas de naftoquinonas estudiadas, fueron determinados a través de voltametría cíclica en medio aprótico de dimetilsulfóxido (DMSO) utilizando perclorato de tetrabutilamonio como electrolito soporte, en una atmósfera de nitrógeno y a temperatura ambiente. Los resultados electroquímicos, mostraron que las moléculas estudiadas presentan potenciales de reducción que varían entre -0,51 V y -0,70 V, en solvente aprótico de DMSO, menores que el Nifurtimox y que el Benznidazol (Epc = -0,91 V y Epc = -1,33)), excepto la molécula NAFQ 10 cuyo potencial fue de -1,63 V. En resumen, se puede decir que la familia de p-naftoquinonas estudiadas presenta mayor facilidad de realizar reducciones que el Nifurtimox y que el Benznidazol, lo cual podría también ocurrir en sistemas biológicos. De acuerdo a los datos obtenidos, las moléculas de p-naftoquinonas estudiadas formaron efectivamente especies radicalarias asociadas a reacciones monoelectrónicas controladas por difusión, en las cuales se formaría la semiquinona o hidroquinona correspondiente. A través de los voltamogramas obtenidos, se observó, en algunas moléculas, reacciones químicas asociadas a las electroquímicas. Los radicales detectados por la voltametría cíclica fueron corroborados con las pruebas de resonancia de espín electrónico. En estos últimos ensayos, en todas las moléculas se observó la presencia de una sola señal de REE, dando cuenta de la formación del radical, solo en algunas de las moléculas se observó un doblete producto del acoplamiento de un átomo de hidrógeno del anillo heterocíclico. En cuanto a las caracterizaciones de los radicales formados, por generación biológica, esta se llevó a cabo con epimastigotes y la técnica de Spin trapping. Los espectros observados corroboran la formación de las especies quinónicas radicales sin la formación de especies reactivas de oxígeno. Los ensayos de muerte celular se realizaron por reducción (MTT) en estadios de tripomastigote del parásito Trypanosoma cruzi. A 10 µM, las moléculas: NAFQ 2, NAFQ 4, NAFQ 6, NAFQ 9, NAFQ 10, NAFQ 11, NAFQ 12 y NAFQ 13, presentan porcentajes de sobrevivencia menores al 50%. A 100 µM, las mismas moléculas bajan aún más estos porcentajes, quedando bajo el 20%. Con respecto a los IC50, calculados las moléculas: NAFQ 2, NAFQ 4, NAFQ 6, NAFQ 9, NAFQ 10, NAFQ 11, NAFQ 12 y NAFQ 13, presentaron valores inferiores al IC50 del Nifurtimox. Con respecto al estudio en macrófagos, este se realizó sólo en dos compuestos representativos de las familias de naftoquinonas estudiadas, el compuesto NAFQ 2 y el NAFQ 4. Para el NAFQ 2 se encontró un valor de IC50 = 29,19 ± 2,19 µM en macrófago, mientras que en el parásito su valor fue de 0,349 ± 0,089 µM, lo que farmacológicamente es esperado para una droga terapéutica, sin embargo, este compuesto sería más tóxico que Nifurtimox y que el Benznidazol. En el caso del compuesto NAFQ 4, el IC50 en macrófago fue de 15,74 ± 0,49 µM, en tanto que en parásito fue de 85,78 ± 7,50 µM, indicando en este último una gran toxicidad

In this thesis, the electrochemical behavior of a group of p-naphthoquinones was studied, specifically, arilaminonaftoquinonas halogenated derivatives, and also derivatives of indoles, furan and quinolinquinonas. The impact of changes in substituents of the base structure of the p-naphthoquinone, on its trypanocidal capacity was analyzed, as also their reduction properties and properties trypanocides on epimastigotes and trypomastigotes of Trypanosoma cruzi. The molecules p-naphthoquinones studied, are derivatives having different substituents of the benzene ring on the left (Figure 1) which has been replaced by oxygen or nitrogen heterocycles, as a way to increase the cytotoxicity and tripanocidad of the molecule. Furthermore, so-called groups R1 and R2 (Figure 1), of the molecules have different combinations of substituents, for example, a lipophilic chain R1 and a halogen (Cl or Br) in R2, or vice versa, or conjugated way, oxygen and nitrogen heterocycles. It is expected that these changes will increase the selectivity, lipophilicity, cytotoxicity and trypanocidal action of molecules. The electrochemical reduction potential of radical species naphthoquinones molecules studied were determined by cyclic voltammetry in an aprotic medium in dimethylsulfoxide (DMSO) using tetrabutylammonium perchlorate as supporting electrolyte in a nitrogen atmosphere at room temperature. The electrochemical results showed that the molecules studied have reduction potentials ranging from -0.51 V and -0.70 V, aprotic solvent DMSO, lower than nifurtimox and Benznidazol (Epc = -0.91 V and Epc = -1.33)), except NAFQ 10 molecule whose potential was -1.63 V. in summary, one can say that the family of p-naphthoquinones studied exhibits greater ease of making reductions that Nifurtimox and the Benznidazol, which may also occur in biological systems. According to the data obtained, the molecules studied p-naphthoquinones effectively formed one-electron radical species associated with diffusion-controlled reactions, in which the corresponding hydroquinone or semiquinone form. Through the voltammograms obtained, was observed in some molecules, chemical reactions associated with the electrochemical. As for the characterizations of the radicals formed, for biological generation. The latter was performed with epimastigotes and Spin trapping technique. The observed spectra confirm the formation of radical species quinonicas without the formation of reactive oxygen species Cell death assays were performed by reduction (MTT) in trypomastigote stages of the parasite Trypanosoma cruzi. At 10 µM, molecules: NAFQ 2, NAFQ 4, NAFQ 6, NAFQ 9, NAFQ 10, NAFQ 11, NAFQ 12 and 13, have lower survival rates than 50%. At 100 µM, the same molecules further down these percentages, being under 20%. With respect to IC50 calculated molecules: NAFQ 2, NAFQ 4, NAFQ 6, NAFQ 9, NAFQ 10, NAFQ 11, NAFQ 12 and NAFQ 13, presented below Nifurtimox IC50 values. Regarding the study in macrophages, this was done only in two representative compounds naphthoquinones families studied, the compound NAFQ 2 and NAFQ 4. For NAFQ 2 a value of IC50 = 29.19 ± 2.19 µM in macrophage was found, whereas in the parasite its value was 0.349 ± 0.098 µM, which is pharmacologically expected for a therapeutic drug, yet still more toxic than nifurtimox and benznidazole. In the case of compound NAFQ 4, the IC50 in macrophage was 15.74 ± 0.40 µM, while parasite was at 85.78 ± 0.40 µM, indicating in this high toxicity