[pt] DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DE LIGANTES N-ACIL-HIDRAZÔNICOS COMO QUELANTES DE ALUMÍNIO(III): IMPLICAÇÕES POTENCIAIS NO TRATAMENTO DA SÍNDROME DO PARKINSONISMO

[en] DEVELOPMENT AND EVALUATION OF N ACYLHYDRAZONIC LIGANDS AS CHELATORS OF ALUMINUM(III): POTENTIAL IMPLICATIONS ON PARKINSONISM SYNDROME TREATMENT

[pt] DAYANNE MARTINS DA SILVA

[pt] ALUMINIO

[pt] NEUROPROTECAO

[pt] N ACILHIDRAZONA

[pt] PARKINSONISMO

[pt] TOXICIDADE

[en] ALUMINUM

[en] NEUROPROTECCTION

[en] N ACILHIDRAZONA

[en] PARKINSONISM

[en] TOXICITY

[pt] A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa caracterizada pela presença de inclusões citoplasmáticas compostas da proteína alfa-sinucleína (alfa Syn) agregada, e morte neuronal na região da substantia nigra pars compacta. Metais fisiológicos como cobre e ferro, e outros advindos de exposição ambiental como, por exemplo, o alumínio, tem sido associado a esta neuropatologia por sua atuação em processos de agregação proteica e no estresse oxidativo. O alumínio(III), em particular, constitui um agente neurotóxico de efeito conhecido sobre o sistema nervoso. Além de elevar a produção de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, a exposição a Al3+ também causa a desomeostase de ferro através do aumento na atividade de oxirredução de Fe3+/Fe2+. O desenvolvimento de novos medicamentos que evitem o acúmulo de íons metálicos que induzem a agregação de proteínas e, no caso do Al3+, contribuem para o estresse oxidativo, parece ser uma via alternativa para retardar a progressão da DP. Neste estudo, são relatadas 15 estruturas de N-acil-hidrazonas bioinspiradas em ativos farmacológicos e/ou substâncias bioativas relatadas na literatura. Após uma análise inicial in silico, foram selecionadas 10 moléculas com maior potencial farmacológico, que foram então sintetizadas e completamente caracterizadas em solução e no estado sólido. Nesta etapa, estruturas cristalinas inéditas foram elucidadas por difração de raios X e a solubilidade dos compostos foi avaliada em sistemas contendo no máximo 10 por cento de solvente orgânico. Nessas condições, apenas 9 compostos apresentaram solubilidade adequada e foram submetidos a estudos de estabilidade em meio aquoso ácido e neutro. Observou-se forte influência dos substituintes na integridade das moléculas em solução, sendo um fator decisivo na estabilidade observada. Parte dos resultados obtidos na etapa de síntese e caracterização foram publicados no Beilstein Journal of Organic Chemistry, como primeiro artigo obtido a partir desta tese (DOI: 10.3762/bjoc.19.125). Ao final desta etapa, apenas quatro estruturas foram consideradas para estudos in vitro: 2-hidroxi-3-metilbenzaldeído isonicotinoyl hidrazona (3a); 3 cloro-2-hidroxibenzaldeído isonicotinoyl metilbenzaldeído-3,4,5-trimetoxibenzoyl hidrazona hidrazona (5a); (3b) 2-hidroxi-3 e 3-cloro-2 hidroxibenzaldeído-2-furoil hidrazona (5c). Sequencialmente, avaliou-se a tolerância ao veículo DMSO em linhagem de Saccharomyces cerevisiae, que demonstrou tolerância máxima de 7 por cento ao solvente. Considerando esses limites, apenas um composto (3a) pôde ser testado quanto à toxicidade in vitro nas leveduras, demonstrando baixa toxicidade para esse tipo celular até 900 micromol L-1. O composto 3a também foi testado em células de neuroblastoma humano, nas quais foi observada a redução da viabilidade celular em 40 por cento na concentração de 90 micromol L-1. O resultado sugere que o composto 3a tem um efeito citotóxico dependente da dose nessas células. Em uma próxima etapa, investigamos a capacidade de complexação do composto 3a com íons Al3+, no qual uma estequiometria M2L inesperada em solução foi explorada por meio de experimentos de 1H RMN. Os resultados sugerem que a estequiometria M2L está relacionada a dimerização do sal por pontes de cloreto. Além disso, para determinação de uma constante de afinidade aparente, nitrato de alumínio foi utilizado como sal de partida. Um valor de log Kapp = 4.60 ± 0.08 para a estequiometria ML foi obtido, indicando uma boa afinidade do ligante pelo metal mesmo em meio ácido. O complexo também foi investigado no estado sólido, no qual a hidrazona 3a coordena o metal completamente desprotonada como um ligante tridentado doador de O2N. Neste trabalho também foram investigadas as interações entre a proteína alfa-Syn e o íon Al3+, bem como o efeito do composto 3a nesse sistema. Os resultados mostraram que embora o composto 3a não interaja diretamente com a proteína em solução, a presença de alumínio levou à formação de um complexo ternário inédito, envolvendo alfa-Syn, Al3+ e o ligante. In vivo, verificamos a capacidade de 3a em atravessar a barreira hematoencefálica após ser administrado oralmente. O composto foi eficientemente identificado em extrato de cérebro de rato por HPLC. A respeito dos ensaios de toxicidade crônica, o composto foi bem tolerado em baixas concentrações, e não alterou os níveis de zinco e cobre nos órgãos de ratos sadios. No entanto, em altas doses, o composto 3a interferiu na homeostase do ferro no fígado, resultando em uma redução nos níveis desse metal e no peso do órgão. Apesar desses efeitos, que exigem mais investigação em doses terapêuticas, o composto pode ser considerado um candidato promissor para estudos pré-clínicos adicionais.

[en] Parkinson s disease (PD) is a neurodegenerative condition associated with the aggregation of the protein alpha-Synuclein (alpha-Syn) and neuronal death. Biometals like copper and iron, and the non-physiological metal aluminum may be implicated in this pathology due to their involvement in protein aggregation and oxidative stress. This study aimed to develop and evaluate a set of N-acylhydrazone ligands as a promising strategy to mitigate the pathological effects caused by aluminum. Of the 15 compounds initially considered, 10 were selected by in silico analysis for synthesis and characterization. Among the synthesized compounds, 3a (2-hydroxy 3-methylbenzaldehyde isonicotinoyl hidrazone) proved to be the most promising candidate. In vitro assays showed that 3a has low toxicity to yeast cells. In human neuroblastoma cells, on the other hand, it demonstrated a dose-dependent cytotoxic effect, with a 40 percent reduction in cell viability at 90 microM. Investigation into its metal binding properties revealed a good affinity for aluminum, with an apparent affinity constant of log Kapp = 4.60 ± 0.08 for the ML stoichiometry in acidic media. Furthermore, solution studies using UV-vis and 1H NMR suggested an unexpected M2L stoichiometry possibly related to chloride-bridged aluminum salt dimerization. Regarding its interaction with alpha-Syn, the compound did not bind directly to the protein in solution, but, in the presence of Al3+, it formed a novel ternary complex involving the protein and the metal ion. In vivo assays demonstrated that 3a is capable of crossing the blood-brain barrier after oral administration and is well tolerated at low concentrations, without affecting the homeostasis of endogenous metals like zinc and copper. However, at higher doses, the compound interfered with iron homeostasis in the liver, leading to a reduction in both the metal s levels and the organ s weight. Despite these dose-dependent effects that require further investigation, 3a represents a promising candidate for additional preclinical studies.

NICOLAS ADRIAN REY

DAPHNE SCHNEIDER CUKIERMAN

NICOLAS ADRIAN REY

DAPHNE SCHNEIDER CUKIERMAN

ANNA DE FALCO

THOMAS EICHENBERG KRAHE

RENAN LIRA DE FARIAS

CLAUDIO OSCAR FERNANDEZ

VICTOR MARCELO DEFLON

JULIO CESAR DA ROCHA

2026-03-03

2025-09-01

[pt] TEXTO

application/pdf

INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=75574@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=75574@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.75574