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Tipo: Tese
Título: Estudo in silico e in vitro do efeito antitumoral da 1,4- naftoquinona (cnn1) em modelos experimentais de leucemia mieloide crônica resistentes à quimioterapia
Autor(es): Portilho, Adrhyann Jullyanne de Sousa
Orientador: Montenegro, Raquel Carvalho
Coorientador: Moreira-Nunes, Caroline de Fátima Aquino
Palavras-chave: Leucemia Mielogênica Crônica BCR-ABL Positiva;Naftoquinona;Apoptose
Data do documento: 27-Jul-2022
Citação: PORTILHO, Adrhyann Jullyanne de Sousa. Estudo in sílico e in vitro do efeito antitumoral da 1,4- naftoquinona (cnn1) em modelos experimentais de leucemia mieloide crônica resistentes à quimioterapia. 2022. 147 f. Tese (Doutorado em Ciências Médicas) - Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71390. Acesso em: 22 mar. 2022.
Resumo: A Leucemia Mielóide Crônica (LMC) é uma doença mieloproliferativa, na qual ocorre a expansão clonal de células tronco hematopoéticas (CTHs). Esta patologia é caracterizada pela formação do cromossomo Philadelphia (Ph+), responsável por causar a LMC. Atualmente, a resistência à quimioterapia tem sido um dos maiores obstáculos no tratamento de pacientes com LMC. Cerca de 30% a 40% dos pacientes desenvolvem resistência ou intolerância aos inibidores tirosina quinase (ITQs) durante o tratamento. Portanto, ainda ocorre a necessidade de desenvolvimento e busca por novos fármacos com maior potencial terapêutico e baixos efeitos tóxicos. Neste cenário, as naftoquinonas são bem promissoras, por serem objeto de diversos estudos devido às suas atividades de cunho antitumoral. Sendo assim, o presente estudo teve por finalidade investigar por meio de técnicas in silico e in vitro o efeito antitumoral da 1,4-naftoquinona (CNN1) em linhagens de Leucemia Mielóide Crônica resistentes à quimioterapia. Inicialmente, foi avaliado o efeito citotóxico da CNN1 contra um painel de diferentes linhagens tumorais, o mesilato de imatinibe e o metabólito ativo do irinotecano (SN-38) foram usados como controles positivos. Em seguida, foram feitas as análises de farmacocinética e farmacodinâmica da CNN1 por meio de abordagens in silico, bem como análise de docking molecular. Após, foi investigado o mecanismo de morte celular causado pela CNN1 através da análise de alterações morfológicas, fragmentação do DNA, ciclo celular, integridade de membrana, potencial de membrana mitocondrial e teste de morte celular pela marcação com anexina-Alexa Fluor® 488/iodeto de propídeo (Anexina/IP) por citometria de fluxo, além disso foi avaliado o efeito genotóxico da CNN1. O método de RTqPCR foi usado para avaliação da expressão gênica dos genes TOP1, ABCB1, BRC-ABL1 e H2AFX. Os resultados deste estudo, demonstraram excelente atividade antitumoral da CNN1 em linhagens de leucemia quimiossensível K-562 (CI50 = 1,12 µM) e quimiorresistente FEPS (CI50 = 0,60 µM) e menor atividade na linhagem não neoplásica MRC-5 (CI50 = 15,45 µM). Nos estudos in silico, a molécula CNN1 mostrou boas propriedades de ADME/T, indicando boa biodisponibilidade oral e os resultados da farmacodinâmica demonstraram que CNN1 tem como alvo farmacológico a Topoisomerase I, em seguida as análise de docking molecular revelaram que CNN1 tem afinidade de ligação de -11,94 kcal/mol com a Topoisomerase I e também foi capaz de reduzir o nível de expressão gênica de TOP1 (p<0,01). Quanto à investigação de morte celular, a CNN1 induziu nas linhagens K-562 e FEPS alterações morfológicas, ruptura na membrana (p<0,001) e despolarização mitocondrial (p<0,001). Sequencialmente, a CNN1 causou fragmentação no DNA (p<0,001), acúmulo de células na fase G2/M (p<0,001) e induziu dano genotóxico (p<0,001) semelhante ao SN-38, entretanto a CNN1 foi menos tóxica para células mononucleares de sangue periférico e MRC-5. A continuação dos resultados mostraram aumento na população de células em apoptose (p<0,001), confirmada pela marcação por anexina/IP. Além disso, o tratamento com a CNN1 induziu aumento na expressão gênica de H2AFX (p<0,001) em ambas as linhagens. Portanto, nossos resultados demonstram que a CNN1 tem atividade anticâncer promissora para o tratamento de pacientes refratários e/ou intolerantes aos ITQs com LMC, e também pode ser uma alternativa de tratamento para pacientes que desenvolvem efeitos adversos causados pelo irinotecano
Abstract: Chronic Myeloid Leukemia (CML) is myeloproliferative disease in which clonal expansion of hematopoietic stem cells (CTHs). It is characterized by the formation of the Philadelphia chromosome (Ph+), responsible for caused CML. Currently, chemotherapy resistance has been one the biggest obstacles in the treatment of patients with CML, around 30% - 40% of patients develop resistance or intolerance to tyrosine kinase inhibitors (TKIs) during treatment. Therefore, still is need developmente and search of new drugs with greater effective potency and low toxic effects. In this scenario, naphthoquinones are target of several studies due to their pharmacological activities, demonstrating excellent antitumor activity in different type of cancer. Therefore, the present study aimed to investigate, through in silico and in vitro techniques, the antitumor effect of 1,4-naphthoquinone (CNN1) in chemotherapyresistant Chronic Myeloid Leukemia. Initially, the cytotoxic effect of CNN1 was evaluated against a panel of different tumor cell lines, imatinib mesylate, and the active metabolites of irinotecan (SN-38) were used as positive controls. Next, CNN1 pharmacokinetic and pharmacodynamic analyzes were performed using in silico approaches, as well as molecular docking analysis. Afterward, the mechanism of cell death caused by CNN1 was investigated through the analysis of morphological changes, DNA fragmentation, cell cycle, membrane integrity, mitochondrial membrane potential, and cell death test by marking with annexinAlexa Fluor® 488/iodide of propidium (Annexin/IP) by flow cytometry, in addition, the genotoxic effect of CNN1 was evaluated. The RT-qPCR method was used to evaluate of gene expression of the TOP1, ABCB1, BRC-ABL1 and H2AFX genes. The results of this study, demonstrated excellent antitumor activity of CNN1 in chemosensitive leukemia strains K-562 (IC50 = 1.12 µM) and chemoresistant FEPS (IC50 = 0.60 µM) and lower activity in the nonneoplastic cell line MRC-5 (IC50 = 15.45 µM). In silico studies, the CNN1 molecule showed good ADME/T properties, indicating good oral bioavailability and the pharmacodynamic results showed that CNN1 has a pharmacological target to Topoisomerase I, then molecular docking analysis revealed that CNN1 has a binding affinity of -11.94 kcal/mol with Topoisomerase I and was also able to reduce the level of TOP1 gene expression (p<0.01). As for the investigation of cell death, CNN1 induced morphological changes, membrane rupture (p<0.001) and mitochondrial depolarization (p<0.001) in the K-562 and FEPS strains. Sequentially, CNN1 caused DNA fragmentation (p<0.001), accumulation of cells in the G2/M phase (p<0.001) and induced genotoxic damage (p<0.001) similar to SN-38, however, CNN1 was less toxic to cells in peripheral blood mononuclear cells and MRC-5. Further results showed an increase in the population of apoptotic cells (p<0.001), confirmed by annexin/IP labeling. Furthermore, treatment with CNN1 induced an increase in H2AFX gene expression (p<0.001) in both strains. Therefore, our results demonstrate that CNN1 has a promising anticancer activity for the treatment of ITQ-refractory and/or intolerant patients with CML, and may also be an alternative treatment for patients who develop adverse effects caused by irinotecan
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71390
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