Evaluación de la capacidad antioxidante y tripanocida de nuevos compuestos hidroxilados de cumarinas

Abstract

El estrés oxidativo es causado por un desequilibrio entre la producción de especies reactivas de oxígeno (radicales libres) y una disminución en los antioxidantes. Con el tiempo, este desajuste en el equilibrio entre radicales libres y antioxidantes puede provocar daño a moléculas biológicas como lípidos, proteínas y ácidos nucleídos. La degeneración biomolecular, seguido de la iniciación y propagación de reacciones oxidativas, provoca el envejecimiento acelerado y muchas enfermedades crónicas, incluyendo enfermedades neurodegenerativas, cáncer y enfermedades cardiovasculares. Es por esta razón, que el estudio y desarrollo de nuevos compuestos antioxidantes es un tema de gran interés con el objetivo de generar nuevas y mejores moléculas con capacidad antioxidante. Por otro lado, la Tripanosomiasis americana, también llamada enfermedad de Chagas, es una enfermedad parasitaria causada por el protozoo flagelado Trypanosoma cruzi. Esta enfermedad se encontraba limitada a América del Sur, América Central y partes de América del Norte (México y sur de Estados Unidos); sin embargo, en la última década la enfermedad se ha propagado a otras áreas no endémicas, presentando un problema emergente de salud pública de importancia global. El tratamiento actual se limita a dos fármacos; nifurtimox y benznidazol. Estos compuestos nitroheterocíclicos se consideran alejados de lo óptimo, debido a que causan múltiples efectos secundarios y presentan una eficacia limitada, especialmente en pacientes con la forma crónica de la enfermedad. En consecuencia, es necesario y urgente el desarrollo de nuevos fármacos menos tóxicos y más eficaces. De acuerdo a lo expuesto anteriormente, en esta tesis se estudiaron nuevos compuestos hidroxilados de cumarinas, con el fin de evaluar su capacidad antioxidante y su actividad tripanocida. A través de voltametría cíclica, se evidenció que los derivados cumarínicos que presentan grupos catecoles y los que poseen un grupo hidroxilo en el anillo cumarínico tienen menores potenciales de oxidación que las cumarinas con grupo resorcinol en su estructura. La generación de radicales libres producto de la oxidación de estos compuestos fue comprobada a través de resonancia de espín electrónico (REE). Todos los derivados presentaron mayor capacidad antioxidante frente a radicales peroxilos (ROO●) que el estándar Trolox. Siendo los derivados JLG15B, JLG5B y JLG14B los que presentaron mayor índice ORAC, con valores de 5,47, 5,38 y 5,30, respectivamente. Por el contrario, los derivados que poseen grupo catecol en la posiciones 7 y 8 del anillo cumarínico presentaron los índices ORAC más bajos. En los estudios de actividad tripanocida el derivado JLG3B resultó ser el más activo contra las dos formas del T. cruzi, presentando una mayor actividad en epimastigotes que nifurtimox y actividad moderada contra tripomastigotes. Además, al evaluar la citotoxicidad en células RAW, se obtuvo un IC50 de 68,85± 0,65 μM, mostrando de esta manera una citotoxicidad moderada. Por otra parte, la detección de radicales a través de REE en medio epimastigote demostró que estos compuestos podrían actuar por medio de la generación de estrés oxidativo. Mediante la realización de esta tesis se encontraron derivados hidroxilados cumarínicos que presentan gran capacidad antioxidante y actividad tripanocida moderada, los cuales nos servirán como base y punto de partida para el diseño racional de nuevos fármacos que tengan como finalidad curar o prevenir diversas patologías que afectan a un gran número de personas

Oxidative stress is caused by an imbalance between the production of reactive oxygen species (free radicals) and a decrease in antioxidant. Over time, this imbalance in the equilibrium between free radicals and antioxidants can cause damage to biological molecules such as lipids, proteins and nucleic acids. The biomolecular degeneration, followed by the initiation and propagation of oxidative reactions, causes accelerated aging and many chronic diseases, including neurodegenerative diseases, cancer and cardiovascular diseases. It is for this reason that the study and development of new antioxidant compounds is a subject of great interest in order to generate new and better molecules with antioxidant capacity. On the other hand, the American trypanosomiasis, also known as Chagas disease is a parasitic disease caused by the flagellate protozoan Trypanosoma cruzi. This disease was limited to South America, Central America and parts of North America (Mexico and the southern United States); however, in the last decade the disease has spread to other non-endemic areas, presenting an emerging public health problem of global importance. Current treatment is limited to two drugs; nifurtimox and benznidazole. These nitroheterocyclic compounds are considered far from optimal, because they cause multiple side effects and have limited efficacy, particularly in patients with the chronic form of the disease. Consequently, the development of new, less toxic and more effective drugs are urgently needed. According to the foregoing, in this thesis were studied new hydroxylated coumarin compounds in order to evaluate its antioxidant capacity and its trypanocidal activity. Using cyclic voltammetry, it was shown that coumarin derivatives that presents catechols groups and who possess an hydroxyl group in the coumarin ring has lower oxidation potential than coumarins with resorcinol group in her structure. The generation of free radicals from the oxidation product of these compounds was verified by electron spin resonance (ESR). All derivatives had higher antioxidant capacity against peroxyl radicals (ROO●) than the Trolox standard. JLG15B, JLG5B and JLG14B was the derivatives that showed higher ORAC index, with values of 5.47, 5.38 and 5.30, respectively. Conversely, the derivatives possessing catechol group at positions 7 and 8 of the coumarin ring showed lower ORAC rates. In studies of the trypanocidal activity, JLG3B was the most active against the two forms of T. cruzi, showing increased activity in epimastigotes that nifurtimox and moderate activity against trypomastigotes. Furthermore, in assessing cytotoxicity in RAW cells, it was obtained a IC50 of 68.85 ± 0.65 μM, thus showing a moderate cytotoxicity. Moreover, detection of radicals through ESR in epimastigote medium showed that these compounds could act through the generation of oxidative stress. By performing this thesis they found hydroxylated coumarin derivatives which have high antioxidant capacity and moderate trypanocidal activity, that will serve us as the basis and starting point for the rational design of new drugs that have as finality cured or prevented various diseases affecting a large number of people