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QUIMIOTERAPIA NA TOXOPLASMOSE: TRATAMENTO DE INTERAÇÕES DO TOXOPLASMA GONDII COM CÉLULAS LLCMK2 USANDO DERIVADO DE NAFTOQUINONA Juliana de Araujo Portes Rio de Janeiro 2009

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QUIMIOTERAPIA NA TOXOPLASMOSE:

TRATAMENTO DE INTERAÇÕES DO TOXOPLASMA GONDII

COM CÉLULAS LLCMK2 USANDO DERIVADO DE

NAFTOQUINONA

Juliana de Araujo Portes

Rio de Janeiro

2009

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JULIANA DE ARAUJO PORTES

Aluna do curso de Biotecnologia

Matrícula: 0613800011

QUIMIOTERAPIA NA TOXOPLASMOSE:

TRATAMENTO DE INTERAÇÕES DO TOXOPLASMA GONDII

COM CÉLULAS LLCMK2 USANDO DERIVADO DE

NAFTOQUINONA

Trabalho de Conclusão de

Curso, TCC, apresentado ao

Curso de Graduação em

Biotecnologia, da UEZO

como parte dos requisitos para

a obtenção do grau de

Tecnólogo em Biotecnologia

sob a orientação da Prof.

Sergio Henrique Seabra.

Rio de Janeiro

2009

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QUIMIOTERAPIA NA TOXOPLASMOSE:

TRATAMENTO DE INTERAÇÕES DO TOXOPLASMA GONDII

COM CÉLULAS LLCMK2 USANDO DERIVADO DE

NAFTOQUINONAS.

Elaborado por Juliana de Araujo Portes

Aluna do curso de Biotecnologia da UEZO

Este trabalho de Graduação foi analisado e aprovado com

Grau: 10,0 (Dez)

Rio de Janeiro, 27 de Julho de 2009.

___________________________________________

Anderson Jack Franzen, Doutor em Ciências Biológicas (Biofísica)

___________________________________________

Jessica Manya Bittencourt Dias Vieira, Doutora em Ciências (Microbiologia)

__________________________________________

Sergio Henrique Seabra, Pós-Doutor em Ciências Biológicas (Biofísica)

Orientador e Presidente da Banca

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

JULHO DE 2009

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Dedico este trabalho à minha

amada família.

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Agradecimentos

A Deus, minha fortaleza, autor de todas as coisas.

A meus pais, Maria da Penha e Josias José, por todo o apoio para a realização

deste trabalho durante a graduação e o amor dispensados a mim.

A meus queridos irmãos João, Mariana e Anderson, que mesmo com a distância

geográfica, estão sempre comigo, fazem parte da minha história.

A minha “grande família”, agradeço a todos os domingos que vocês me

proporcionaram, importantíssimos para o meu descanso dos estudos.

Ao amor da minha vida, Renato Serpa Muller, obrigada pela presença, pela força

e apoio em todos os momentos.

Ao meu “pai científico”, professor Sergio Henrique Seabra, agradeço pela

dedicação conferida à nossa UEZO, ao esforço para que hoje estivesse sendo formada a

primeira turma de alunos desta universidade! E como sua aluna de iniciação científica,

agradeço pela oportunidade confiada, pela experiência adquirida e pela convivência

agradável.

Ao companheiro de bancada e por muito tempo única companhia no laboratório,

Thiago.

Aos professores, pela transferência do conhecimento através de aulas práticas

descontraídas e também por meio de enriquecedoras aulas teóricas, que com tudo,

proporcionaram maior admiração a mais bela ciência, a ciência que estuda a vida!

Ao técnico Francisco Medros Júnior, mais conhecido como Chico, pois sem a

sua ajuda nas passagens de toxo em meus momentos de fobia, nenhum experimento

sairia do papel. Obrigada pela paciência e pelos ouvidos de terapeuta!

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Ao técnico Eliandro, o Deda, pela atenção com “pellets” que geraram as bonitas

imagens de microscopia.

Aos horários de almoço mais engraçados que sem as histórias do Célio e as

notícias da Kátia, não seriam da mesma maneira.

Aos amigos da graduação, pelas risadas, pelas xerox, pelas festinhas, enfim..pela

parceria de todos. Sentirei saudades!

Ao trio: Bruna, Thaiane e Patrícia, pessoas muito importantes para mim, com as

quais sempre pude contar, inclusive nestes últimos meses, os mais corridos de toda a

graduação. Amizades como estas, construídas a cada dia, não passarão. Obrigada por

tudo minhas amigas!

A amiga Paula Fernandes, agradeço pela força com as Naftoquinonas e por me

ajudar a escrevê-las em muitas das linhas desta monografia. Agradeço também por

todas as reações da temida Química Orgânica!

Agradeço à Instituição UEZO representada pelo professor Roberto Soares de

Moura, reitor do Centro Universitário, também ao professor Anderson Jack Franzen,

pró-reitor de Graduação e ao professor Sergio Henrique Seabra, pró-reitor de Pesquisa,

Extensão e Pós-graduação pelo empenho no desenvolvimento de seus trabalhos junto à

Universidade que bem refletem na formação de futuros profissionais como nós, alunos

da primeira turma.

A todos os funcionários desta Instituição, agradeço pela agradável convivência.

A todas as pessoas que indiretamente colaboraram para o desenvolvimento deste

trabalho.

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Resumo:

Toxoplasma gondii, o agente causador da toxoplasmose, é protozoário

intracelular obrigatório, estando presente em todo o mundo e infectando uma variedade

de células dos vertebrados incluindo fagócitos não profissionais e profissionais, como

macrófagos. Por isso, os fármacos para controle deste parasito devem possuir atividade

intracelular. Em estudos anteriores, quinonas apresentaram diferentes atividades

biológicas como ação microbicida e tripanossomicida, como o “burst” oxidativo, que

produz derivados de oxigênio (O2, OH, O2 -, H2O2). Dentro das naftoquinonas naturais,

lapachol é representante importante, pois este composto pode gerar estresse oxidativo

dentro das células e causar danos aos parasitos intracelulares, como o T. gondii. O

derivado de naftoquinona que teve sua atividade avaliada neste estudo é um análogo

estrutural sintético do β-lapachol. Este trabalho apresenta resultados do teste de

citotoxicidade deste derivado frente às interações do T. gondii com células LLCMK2,

fagócitos não profissionais. As interações foram realizadas na presença do derivado em

concentrações que variaram de 1,0 a 10,0 µM e na ausência do derivado. Os resultados

apresentados por Microscopia Eletrônica de Varredura mostram que o fármaco causa

danos ao parasita sem afetar a célula hospedeira. O derivado foi capaz de reduzir o

índice de infecção em interações do T.gondii com células LLCMK2. Esses resultados

sugerem que o derivado pode ser quimioterápico potencial para a Toxoplasmose, porém

mais testes precisam ser realizados, principalmente in vivo para a confirmação destes

achados.

Palavras-chave: Quimioterapia, Toxoplasma gondii, ultraestrutura, derivado de

naftoquinonas, atividade antiproliferativa.

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Abstract:

Toxoplasma gondii, the agent of toxoplasmosis, is an obligate intracellular

protozoan able to infect a wide range of vertebrate cells including nonprofessional and

professional phagocytes. For this, the drugs to control this parasite must have

intracellular Activity. In previous studies, quinines show different biological activity

with microbicide and trypanossomicide action like the oxidative burst, that produces

oxygen derivatives (O2, OH, O2 -, H2O2). As a natural naphthoquinone, lapachol is an

important representative, since it can generate oxidative stress inside cells and cause

damage in intracellular parasites, such as T. gondii. The derivative that had its activity

tested in this work was a synthetic structure analog of β-lapachol. This work show the

outcomes of the citotoxity test with this derivative during T. gondii interactions with

nonprofessional phagocytes LLCMK2 cells. The interaction assays were realized in the

presence of the derivative (1,0 at 10,0 µM) or absence of derivative.The finds shown by

Scanning Electron microscopy that the drug cause damages in parasite without affecting

the host cells. The derivative was capable to reduce the infection index during

interaction with LLCMK2, in comparison to the control. These results suggest that

derivative can be a potential chemotherapic for Toxoplasmosis, but more tests,

especially in vivo, are necessary to confirm these findings.

Keywords: chemotherapy, Toxoplasma gondii, ultraestruture, naphthoquinones

derivative, antiproliferative activity.

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“... por toda a nossa elegância

e eloqüência como uma

espécie, por todos os nossos

maciços lobos frontais, por

toda a nossa música, nós não

progredimos muito além do

que os nossos antepassados

microbianos. Eles ainda estão

conosco, são partes de nós, ou,

em outras palavras, nós somos

parte deles”.

(Lewis Thomas, 1987)

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SUMÁRIO

Resumo ........................................................................................................................... vi Abstract ......................................................................................................................... vii

1. INTRODUÇÃO ..........................................................................................................1

1.1. Toxoplasma gondii..................................................................................................1

1.2. FÁRMACOS UTILIZADOS NO TRATAMENTO DA TOXOPLASMOSE.......5

1.3. FÁRMACOS COM ATIVIDADE ANTIPROLIFERATIVA CONTRA Toxoplasma gondii.........................................................................................................7

1.4 QUINONAS E NAFTOQUINONAS. .....................................................................7

1.4.1 Derivados de Naftoquinonas.........................................................................9

2. OBJETIVO ...............................................................................................................12

3. METODOLOGIA. ....................................................................................................13

3.1. OBTENÇÃO DE TAQUIZOÍTAS DE TOXOPLASMA GONDII ......................13

3.2. OBTENÇÃO DE CÉLULAS LLCMK2 ..............................................................13

3.3. DERIVADO DE NAFTOQUINONA .................................................................13

3.4. INTERAÇÃO IN VITRO ......................................................................................14

3.5. PREPARO DAS INTERAÇÕES PARA OBSERVAÇÃO EM MICROSCOPIA ÓPTICA .......................................................................................................................14

3.6. PREPARO DAS INTERAÇÕES PARA OBSERVAÇÃO EM MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA ............................................................................15

4. RESULTADOS .........................................................................................................16

4.1. MICROSCOPIA ÓPTICA ...................................................................................16

4.2. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA ........................................17

5. DISCUSSÃO .............................................................................................................19

6. CONCLUSÃO. ..........................................................................................................21

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................22

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1. INTRODUÇÃO

1.1. Toxoplasma gondii

O Toxoplasma gondii é protozoário parasita intracelular obrigatório pertencente ao

Filo Apicomplexa (LEVINE et al.,1980), sendo a única espécie deste gênero, com

distribuição mundial em animais e humanos, é o agente causador da Toxoplasmose

(LYONS & JOHNSON, 1995). Os membros da Família Felidae, principalmente gatos

domésticos, são os hospedeiros definitivos do protozoário T.gondii. No entanto, há uma

ampla variedade de hospedeiros intermediários entre animais homeotermos, como os

pássaros, caprinos, ovinos, bovinos e humanos (HOWE et al., 1996).

O T.gondii apresenta um ciclo de vida complexo, do qual participam diversos

hospedeiros (Figura 1). Além disso, o protozoário apresenta formas infectantes distintas e

com morfologias características. Em hospedeiros definitivos o T.gondii está presente nas

células epiteliais do intestino do animal, onde pode se multiplicar de forma assexuada, por

endodiogenia (forma especial de reprodução em que duas células-filhas nascem dentro do

parasita-mãe, consumindo-o) ou sexuadamente, dando origem à gametas para a formação

do zigoto, o qual é envolvido por uma membrana cística. Os oocistos assim formados são

liberados nas fezes do animal. Em meio externo, estes oocistos amadurecem, formando em

seu interior esporocistos, que contém uma das formas infectantes: esporozoíta (DUBEY et

al.,1998).

Outra forma infectante é a bradizoíta, que é uma forma assexuada e de metabolismo

lento, presente em cistos teciduais do hospedeiro intermediário especialmente durante a

fase crônica da infecção, chegando a permanecer por longos tempos no tecido (MACRE,

2002).

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Figura 1. Ciclo de vida do Toxoplasma gondii (Retirado de MACRE, 2002)

Taquizoíta é a forma que se multiplica rapidamente em todas as células do

hospedeiro intermediário e nas células epiteliais não-intestinais do hospedeiro definitivo.

Taquizoítas multiplicam-se assexuadamente dentro da célula hospedeira por repetidas

endodiogenias (DUBEY et al., 1998). Na endodiogenia, inicialmente o sistema de Golgi

divide-se primeiramente, em seguida, as partes anteriores dos complexos internos da

membrana e os microtúbulos subpeliculares das células filhas aparecem. O núcleo do

parasita se modifica para um formato de ferradura, com as pontas crescendo em direção

aos conóides. As células-filhas continuam a crescer até que alcancem a superfície da

célula-mãe, a qual é consumida, deixando livres as células-filhas (REY, 2002). A célula

hospedeira rompe quando já não pode suportar o crescimento e multiplicação dos

taquizoítas (Figura 2).

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Figura 2. Representação da reprodução do T.gondii por endodiogenia (Retirado de BLACK &

BOOTHROYD, 2000)

A infecção humana pode ocorrer através da ingestão de água ou alimentos

contaminados com oocistos, excretados em fezes de gatos, ou cistos, em carnes cruas ou

mal cozidas (MACRE, 2002). Em organismos com o sistema imunológico em condições

normais, a infecção com T.gondii raramente é severa, sendo freqüentemente assintomática

na maioria dos casos. Em indivíduos imunodeficientes, os mais susceptíveis à infecção

pelo parasita, a condição mais comum é uma encefalite severa, cujos sintomas incluem

cefaléia, desorientação, letargia, hemiparesia, alterações de reflexos, convulsões.

Pneumonia e miocardite também podem ocorrer nestes indivíduos. Em crianças infectadas

através da gravidez, o parasita infecta o cérebro e a retina podendo causar várias

conseqüências. A situação mais comum é diminuição da visão. Nos casos graves, ocorre

retardamento mental, calcificações intracerebrais e hidrocefalia (MCAULEY et al., 1994).

O T.gondii possui uma extremidade anterior e uma extremidade arredondada

posterior. Ultraestruturalmente, sua célula consiste em várias organelas e estruturas

especializadas, que incluem uma membrana, núcleo, anéis apicais, anéis polares, conóides,

róptrias, micronemas, microporos, mitocôndria, microtúbulos subpeliculares, retículo

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endoplasmático rugoso e liso, sistema de Golgi, ribossomos, microporos, núcleo, grânulos

densos e apicoplasto (Figura 3) (DUBEY et al., 1998).

O T.gondii não tem nenhum meio visível de locomoção tal como cílios, flagelos, ou

pseudópodes. As funções do conóide, das róptrias, dos microporos, e dos micronemas

estão provavelmente associadas com a penetração na célula hospedeira e a criação de um

ambiente intracelular apropriado para o crescimento e o desenvolvimento do parasita. O

conóide pode girar, inclinar, estender, e retrair enquanto o parasita sonda a membrana da

célula hospedeira imediatamente antes da penetração. Róptrias tem uma função secretora

associada com a penetração na célula hospedeira, liberando seu conteúdo através da

membrana para o exterior (DUBEY et al., 1998).

Figura 3. Forma taquizoíta do T.gondii (Retirado de MACRE, 2002)

Estudos têm sido realizados com a finalidade de conhecer processos inerentes à

infecção com T.gondii como mecanismos de invasão e infecção gerados em células

fagocíticas como o macrófago (SEABRA et al., 2004) e células fibroblásticas não-

fagocíticas como célula Vero (SEABRA et al., 2002) .

O processo de invasão do T. gondii em células hospedeiras nucleadas pode ocorrer

de duas formas: via fagocitose (JOINER & DUBREMETZ, 1993) na qual o parasita não

SSiisstteemmaa ddee GGoollggii

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tem participação ativa na entrada; ou por penetração ativa, onde o parasita entra em contato

com a membrana da célula hospedeira, força-a, e forma um vacúolo em torno do seu corpo.

Durante esse processo, organelas do parasita liberam secreções de substâncias específicas

como a MIC 2 (BROSSIER et al., 2003) que irão mediar a invasão. A translocação de

adesinas ligadas a substratos ou mesmo nas células hospedeiras, como a MIC 2, é regulada

pela polimerização de filamentos de actina que serve como substrato de ligação para

pequenas moléculas de miosina do parasita (TgMyoA). Esta miosina é do tipo estática e é

ligada ao complexo de membrana interna do parasita (SIBLEY, 2003). A característica do

TgMyoA de não ser móvel, somada a relativa escassez de filamentos de actina do parasita,

sugere que sua motilidade é governada pela polimerização local de filamentos de actina

disparado por um enucleador da polimerização conhecido, a aldolase, enzima ligada à via

glicolítica (JEWETT & SIBLEY, 2003). A aldolase serve como ponte entre o domínio

adesivo extracelular (MIC 2) e o citoesqueleto do parasita, provendo então a ligação

necessária para gerar a mobilidade na invasão do parasita à célula hospedeira (SIBLEY,

2003).

1.2. FÁRMACOS UTILIZADOS NO TRATAMENTO DA TOXOPLASMOSE

A maioria dos quimioterápicos para a toxoplamsose são fármacos antifolato, como

a combinação de Pirimetamina e Sulfadiazina. Embora esta terapia seja frequentemente

bem sucedida, está associada a muitos efeitos colaterais incluindo a supressão medular,

minimizada pela administração concomitante de ácido folínico (HAVERKOS H.W., 1987

apud DE SOUZA, W., 2006). Entretanto, é comumente necessária uma pausa no

tratamento com antifolato e no caso de indivíduos imunocomprometidos a doença pode

significar risco de vida, exigindo a realização de outra terapia. A sulfa é uma substância

não muito tolerada, devendo ser substituída por outros fármacos como Clindamicina

(MONTOYA et al., 2004 apud DE SOUZA, W., 2006).

A Pirimetamina é uma droga antimalárica usada no tratamento da toxoplasmose

concomitantemente com sulfa. Este fármaco é capaz de interromper o ciclo metabólico do

parasita, causando a inibição da enzima diidrofolato-redutase, impedindo a conversão do

ácido fólico em acido folínico, que é importante na síntese de seu DNA e RNA. O uso de

pirimetamina não é indicado no primeiro trimestre da gestação, pois possui efeito

teratogênico (ANDERSON & MORSE, 1966). Sua administração em doses altas pode

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provocar vômitos, tremores, convulsões e depressão da medula óssea (REMINGTON et

aI., 2001).

As sulfadiazinas são análogos estruturais e antagonistas competitivos do ácido

paraminobenzóico (PABA), que é utilizado pelos parasitas na síntese do ácido fólico. A

combinação da sulfadiazina com a pirimetamina no tratamento nas infecções pelo T.gondii

aumenta a sua atividade em até oito vezes (EYLES & COLEMAN, 1955; SHEFFIELD et

al., 1972). A administração de sulfadiazinas não é indicada no final do terceiro trimestre da

gestação (REMINGTON et al., 2001), pois podem deslocar a bilirrubina fetal circulante de

sua ligação com a albumina permitindo seu deslocamento para o SNC e ocasionando

Kernicterus , uma síndrome associada com hiperbilirrubinemia que tem como efeitos

tardios retardo mental, paralisia cerebral, surdez e a paralisia nos olhos.

O Ácido Folínico é um adjuvante no tratamento com drogas antifolato como a

pirimetamina, por ser o ácido folínico unicamente utilizado pelo organismo humano,

prevenindo-se os problemas hematológicos decorrentes do uso dos antifolatos (FRENKEL

& HITCHINGS, 1957; FRENKEL et al., 1960). Não existem relatos de efeitos adversos

com o seu uso, mesmo em doses elevadas (ORÉFICE & BONFIOII, 2000).

Um dos medicamentos para a terapêutica materna da toxoplasmose é a

espiramicina, antibiótico macrolídeo com ação efetiva contra os taquizoítas do T. gondii

(GARIN & EYLES, 1968; NIEL et al., 1981). Em humanos, mantém concentrações

terapêuticas no sangue materno em vários tecidos e particularmente na placenta

(FORESTIER et al., 1987; BOURGET et al., 1996). Doses altas de espiramicina, acima de

35 mg/kg produzem vasoespasmo, calafrios, gosto estranho, vertigem, hiperemia da face,

náusea, vômitos, diarréia, anorexia e arritmias cardíacas. Nenhuma toxicidade

hematológica, hepática ou renal foi notada (STRAMBA-BADIALE et al., 1997). Este

fármaco não apresenta efeito teratogênico e por isso é utilizado por gestantes com

toxoplasmose aguda na tentativa de se reduzir a transmissão ao feto (BOURGET et al.,

1996). Não há estudos que demonstrem a eficácia desse medicamento no tratamento de

fetos infectados (FORESTIER et al., 1987), mas a espiramicina pode reduzir a severidade

da infecção fetal, principalmente por retardar o período em que ocorre a transmissão

placentário-fetal, dando ao feto tempo para adquirir maior maturidade imunológica

(COUVREUR et al., 1993).

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1.3 FÁRMACOS COM ATIVIDADE ANTIPROLIFERATIVA CONTRA

Toxoplasma gondii

DE SOUZA W. et al mostraram os efeitos antiproliferativos de dois fármacos,

ER119884 e E5700, contra Toxoplasma gondii em células epiteliais. Os fármacos tiveram

sua síntese baseada em inibidores da enzima esqualeno sintase (SQS), que catalisa uma

reação fundamental na via de biossíntese de esteróides, e possuem atividade seletiva contra

o parasita, podendo ser usados em associação a terapias já existentes contra a

toxoplasmose. Neste estudo, a ação dos fármacos também sugere interferência no

metabolismo de lipídeos por modificarem a ultraestrutura do parasita.

1.4 QUINONAS E NAFTOQUINONAS

Quinonas são compostos orgânicos considerados como produtos da oxidação de

fenóis, da mesma forma, a redução de quinonas pode originar seus correspondentes fenóis.

Sua principal característica é a presença de grupos carbonílicos que formam um sistema

conjugado com pelo menos duas ligações duplas C-C (SIMÕES et al., 2003). A figura 4

mostra os núcleos básicos de quinonas, naftoquinonas e antraquinonas.

O

O O

O O

O

O

O

O

O

quinonas naftoquinonas antraquinonas Figura 4. Núcleos básicos de quinonas, naftoquinonas e antraquinonas. (Retirado de CARNEIRO, 2007)

As quinonas possuem porções alquilantes em sua estrutura e representam uma

classe de substâncias de interesse antitumoral. As enzimas mais importantes envolvidas na

ativação dessas quinonas são a NADPH: citocromo P450 redutase e a NAD(P)H: quinona

oxidorredutase (DT-diaforase) (OLIVEIRA et al., 2002). Mais de mil tipos de quinonas

estão distribuídos pela natureza, podendo ser encontradas em fungos, liquens, bactérias,

dentre outros (SIMÕES et al., 2003).

As quinonas de plantas superiores são sintetizadas através de diversas rotas

metabólicas. A lausona (2-hidroxi-1,4-naftoquinona) (Figura 5), que é uma naftoquinona

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natural proveniente da Henna (Lawsonia inermis), é formada a partir de unidades

provenientes do ácido O-succinilbenzóico (SIMÕES et al., 2003). A lausona em testes in

vitro induziu aberrações cromossômicas, provavelmente devido à lesão oxidativa ao DNA

(MARZIN & KIRKLAND, 2004), além de induzir dano oxidativo a glóbulos vermelhos

(ZINKHAM & OSKI, 1996).

O

O

OH

Figura 5. Estrutura química da lausona (Retirado de FONSECA et al., 2003)

A presença de um átomo de nitrogênio, na estrutura da naftoquinona,

potencializa as atividades antitumoral e antimalarial (CAMARA et al; 2001). Estudos

também mostram que a presença de um átomo de enxofre influencia fortemente na

atividade antifúngica (TANDOM et al.; 2004).

O lapachol (2-hidroxi-3-(3-metil-2-butenil)-1,4-naftoquinona), uma naftoquinona

natural, apresenta variadas atividades biológicas como: microbicida, antifúngica,

moluscida, leishmanicida, tripanossomicida, antimalárico, antiinflamatório, antineoplásico

e antiulcerante (SILVA et al., 2003). É isolado de várias espécies de plantas da família

Bignoniaceas e encontrado facilmente em todas as regiões do Brasil (ARAUJO et al.,

2002). O primeiro isolamento foi feito do lenho de uma árvore argentina conhecida como

Lapacho (FONSECA et al., 2003).

O Lapachol como antimicrobiano apresenta predominantemente atividade contra

bactérias Gram-positivas, e pouca atividade contra Gram-negativas (FONSECA et al.,

2003). A substância é também ativa contra células cancerígenas, causando a regressão

definitiva de câncer em 30% dos pacientes tratados. Porém, apresenta alguns efeitos

colaterais como anemia e alteração no tempo de coagulação devido à semelhança da

estrutura do lapachol com a vitamina K (OLIVEIRA et al., 1990). Porém, existe a

problemática de o nível plasmático adequado do composto (30mg/mL) não ser atingido,

sem produção concomitante de efeito tóxico ao organismo (FONSECA et al., 2003).

Em ensaio de teratogenicidade, a administração oral de 100mg/Kg de lapachol

gerou efeito abortivo em ratas prenhas (Almeida et al.,1988). GUERRA et al, em 1999,

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confirmou a embrioletalidade do Lapachol em ratas grávidas, mas sem afetar o sistema

reprodutivo das mesmas (GUERRA et al., 1999).

O Lapachol mostrou-se ainda ativo contra vírus RNA, atuando tanto sobre vírus

envelopados quanto sobre vírus sem esta estrutura (P1S - pólio tipo 1), em concentrações

de 5 a 10mg/mL. Apresentou ainda pequena atividade sobre HSV (Herpes simplex I) e

Ad5 (Adeno tipo 5) (FONSECA et al., 2003).

Através da administração por via oral, o lapachol é rapidamente absorvido pelo

trato gastrointestinal, distribuindo-se por todos os tecidos. Seis horas após a administração,

boa parte do fármaco desaparece dos tecidos, sendo rapidamente metabolizado e

parcialmente transformado em β-lapachona. Em camundongos, quando administrado

intravenosamente detecta-se um tempo de meia-vida de 33 minutos da substância. Sua

excreção é feita prioritariamente pelas vias geniturinárias e gastrointestinais (FONSECA et

al., 2003).

1.4.1. Derivados de Naftoquinonas

Derivados de naftoquinona estruturalmente relacionados ao Lapachol foram

sintetizados da Lausona e Arilmercúrios oxigenados. Estes compostos são também

identificados como derivados de pterocarpanos onde o anel aromático A foi substituído por

um núcleo 1,4-naftoquinona e mostraram possuir atividades biológicas significativas ao

inibirem a proliferação de células do câncer de mama humano (linhagem celular MCF-7)

cultivadas in vitro, serem ativos contra a infecção pelo vírus Herpes Simplex tipo 2 (HSV-

2) (DA SILVA et al., 2002).

Um dos compostos, modificado através da adição de hidroxilas reativas ao anel

aromático D, foi particularmente ativo em relação à proteção contra à miotoxicidade

induzida por veneno botrópico. Os resultados mostraram atividade contra os danos

causados ao sarcolema das células musculares, com valor relativamente baixo de IC 50

(concentração inibitória para 50% das células) igual a 1,3µM, o que diminui o possível

risco de toxicidade do composto ao organismo em possibilidades futuras de administração

deste como um fármaco (DA SILVA et al., 2002).

Estudos comparativos do efeito citotóxico do lapachol, da α-lapachona e de 1,4-

naftoquinonas pentacíclicas em células leucêmicas humanas mostraram que os compostos

derivados podem ser bioativados in situ por redução seguida por rearranjo. Tal rearranjo

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conduz a intermediários que são agentes alquilantes poderosos, capazes de alterar

grupamentos do DNA evitando a duplicação celular (NETTO et al., 2009).

Baseados em ensaios in vitro descobriu-se compostos ativos com seletivas

atividades antitumoral, antileishmanial e antimalarial. A arquitetura molecular apresentada

na estrutura destes compostos derivados de 1,4-naftoquinonas foi feita por hibridização

molecular entre lapachol, α-lapachona e pterocarpanos 5. Os compostos testados foram

seletivos para as terapias de interesse, apresentando baixos níveis de toxicidade a linfócitos

puros de camundongos, o que resulta em um alto nível de segurança terapêutica. Porém, a

taxa de segurança para as células MCF-7 de câncer de mama humano foi mais baixa do

que a observada para ambos os parasitas. Um resultado já esperado, pois sabe-se que os

linfócitos são geneticamente mais similares à células de carcinoma de mamíferos do que de

protozoários parasitas Leishmania amazonensis e Plasmodium falciparum, agentes

causadores da leishmaniose e da Malária, respectivamente (DA SILVA et al., 2009).

Mostrou-se que pterocarpanos entre outros grupos de produtos naturais agem como

fitoalexinas ou fitoxinas, pequenas substâncias produzidas por plantas em defesa a ataques

de microrganismos. Esses compostos inibem o crescimento de bactérias e fungos in vivo e

in vitro, e sua produção durante uma infecção pode induzir a resistência às infecções

subseqüentes. A fitoalexina faseolina, por exemplo, é expressa em altas concentrações na

espécie de feijão Colombiano resistente ao fungo Colletrotricum lindemuthianun, o agente

causador da doença antracnose (KAMAT et al., 1981; MITSCHER et al., 1987).

Pterocarpanos apresentam outras interessantes propriedades biológicas dependendo

do tipo de substituição presente nos anéis A e D (Figura 6). O edunol isolado de Harpalyce

braziliana, uma planta do nordeste brasileiro usada na medicina popular apresenta

propriedades antiofídicas in vitro e in vivo (CHILPA apud DA SILVA et al., 2009).

Pterocarpanos, isolados de uma planta do gênero Erythrina apresenta atividade anti-HIV in

vitro (BOYD et al., 1997) e Crotafurano B, isolado de Crotalaria pallida apresenta

propriedades antiinflamatórias in vitro (LIN et al., 2006). Em 1995, o pterocarpano catecol

5 foi isolado de Petalostemon purpureus e mostrou ser ativo nas células KB, uma linhagem

celular de carcinoma epidermóide humano (CHAUDHURI et al.,1995; GOTTLIEB et al.,

1978., SALEM et al., 2006).

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Figura 6. Pterocarpanos bioativos que ocorrem naturalmente (1-5) e derivado (6) (Retirado de DA SILVA et

al., 2009)

As 1,4- naftoquinonas mostraram-se altamente eficazes na eliminação de células

leucêmicas, particularmente aquelas resistentes a diversos medicamentos – as chamadas

linhagens MDR, do inglês “Multi Drug Resistance”, como a linhagem celular Lucena-1.

Como conseqüência do desenvolvimento dessas linhagens, muitos pacientes não

apresentam mais resposta a quimioterápicos de uso corrente na clínica médica, fenômeno

que é o maior responsável pelos casos de insucesso terapêutico. As substâncias também

possuem caráter biosseletivo, ou seja, sem toxicidade significativa para os linfócitos

ativados por fitohemaglutinina (PHA) e mostrou resultado igualmente bem-sucedido em

cultura de células tumorais de pulmão – um dos cânceres mais difíceis de tratar (NETTO et

al., 2009; DA SILVA et al., 2009).

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2. OBJETIVO

2.1. Verificar a toxicidade do fármaco, composto derivado de naftoquinona, contra

parasita intracelular Toxoplasma gondii em interação com células LLCMK2.

2.2. Observar os aspectos estruturais, ultraestruturais e a viabilidade das células

hospedeiras e dos parasitas em diferentes condições como tempo de interação e

concentração da droga (Cálculo de IC 50).

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3. METODOLOGIA

3.1. OBTENÇÃO DE TAQUIZOÍTAS DE TOXOPLASMA GONDII

Taquizoítas de Toxoplasma gondii (Cepa RH) foram mantidos por passagens

intraperitoneais em camundongos suíços (CF-1). Após 48h de infecção, os parasitas foram

coletados em solução salina de tampão fosfato (PBS) através de lavagem peritoneal. O

lavado peritoneal sofreu centrifugação (100g; 5’; 4°C), o sobrenadante coletado foi

centrifugado (1000g; 10’; 4°C) para a obtenção das formas taquizoítas. Os parasitas

contidos no pellet foram ressuspensos em DMEM e diluídos em fixador (Paraformaldeído

4% em PBS) para quantificação através da câmara de Neubauer ao microscópio óptico

convencional.

3.2. OBTENÇÃO DE CÉLULAS LLCMK2

As células fibroblásticas LLCMK2 (Monkey kidney cells) foram cultivadas em

meio DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium ) suplementado com soro fetal bovino

a 10%, e o pH do meio foi mantido numa atmosfera com CO2 a 5%, e a 37ºC. As células

multiplicaram-se até a formação de monocamada, aderente à superfície do frasco de

cultura. A subcultura dessas células foi obtida a partir de culturas confluentes, enquanto a

infecção com o parasita foi realizada em culturas subconfluentes. As células foram

subcultivadas, a partir de suspensões celulares obtidas por tripsinização dos frascos de

células em monocamada. Todas as operações envolvidas no manuseio das células e meios

de cultura celular foram efetuadas em condições de assepsia, com o uso de material estéril

em câmara de fluxo laminar.

3.3. DERIVADO DE NAFTOQUINONA

O composto derivado de naftoquinona utilizado foi sintetizado e cedido por

Chaquip D. Netto e colaboradores (Laboratório de Química Bioorgânica (LQB), Núcleo de

Pesquisas de Produtos Naturais, Centro de Ciências da Saúde, Bloco H, Universidade

Federal do Rio de Janeiro, RJ 21941-590, Brasil).

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Para estudos in vitro, este composto foi diluído em 100 µL de DMSO (dimetil

sulfóxido), tendo o estoque 118 mM de concentração. Foram preparadas alíquotas do

composto na concentração de 5mM em 2 mL de meio de cultura DMEM ( [DMSO]final =

4,25%). As alíquotas foram mantidas em freezer (-22°C);

O composto foi testado nas seguintes concentrações: 1,0 µM, 2,5 µM, 5,0 µM e

10,0 µM. A diluição da alíquota foi feita momentos antes de sua utilização para que

passasse a ter as diferentes concentrações de interesse. O DMSO presente nas alíquotas foi

diluído de acordo com a concentração utilizada: 100.000 vezes para 1µM ( [DMSO]final =

0,00085%); 40.000 vezes para 2,5 µM ( [DMSO]final = 0,002125%); 20.000 vezes para

5µM ( [DMSO]final =0,00425%) e 500 vezes para 10,0 µM ( [DMSO]final = 0,0085 %). O

controle foi feito com meio de cultura DMEM suplementado com 10% de soro fetal bovino

e com a concentração máxima de DMSO utilizado nos experimentos ([DMSO]final = 0,0085

%).

A preparação e manipulação do composto puderam ser feitas sem cuidados em

relação à iluminação do ambiente, pois este não é sensível à luz.

3.4. INTERAÇÃO IN VITRO

As células foram plaqueadas em lamínulas de vidro em placas de 24 poços e

infectadas na proporção de 10:1 parasitas por célula. Para que houvesse a interação, a placa

foi mantida por 1 hora em estufa de CO2. Após esta etapa as células foram lavadas para que

fossem removidos os parasitas extracelulares não-aderidos. O composto foi adicionado nas

concentrações de 1µM, 2,5µM, 5,0µM e 10µM às células infectadas segundo protocolo

descrito por De Souza W. et al., 2006.

3.5. PREPARO DAS INTERAÇÕES PARA OBSERVAÇÃO EM

MICROSCOPIA ÓPTICA

Após 24 horas e 48 horas de contato com o fármaco, as células foram fixadas em

solução de paraformaldeído 4% em PBS, coradas com corante Giemsa 10% em água

destilada, desidratadas em diferentes concentrações de acetona-xilol: 1) 100% acetona; 2)

100% acetona; 3) 70% acetona e 30% xilol; 4) 30% acetona e 70% de xilol; 5) 10%

acetona e 90% de xilol; 6) 100% xilol. Após desidratação as lamínulas foram montadas

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sobre gotas de Entellan. As lâminas prontas foram observadas ao microscópio, e foi

realizada a contagem para o cálculo do Índice de Infecção e realização das análises

estatísticas (Quadro 1).

Quadro 1. Fórmula para o cálculo de Índice de Infecção (I.I):

(I.I) = % células infectadas (nº parasitas intracelulares/ nº total de células infectadas)

3.6. PREPARO DE LAMÍNULAS PARA OBSERVAÇÃO EM MICROSCOPIA

ELETRÔNICA DE VARREDURA

Na preparação para microscopia eletrônica de varredura, as lamínulas foram fixadas

em fixador de Karnovsky (paraformaldeído 4%, glutaraldeído 2,5%, tampão cacodilato de

sódio 0,1M, pH 7.4), desidratadas nas seguintes concentrações de acetona: 30%, 40%,

50%, 70% e 100%, secas em ponto crítico e cobertas com ouro através de metalização com

25nm de espessura. Após esse processamento das amostras, foram analisadas através da

confecção de imagens ao microscópio eletrônico de varredura Jeol JSM 6490LV.

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4. RESULTADOS

4.1. MICROSCOPIA ÓPTICA

O gráfico plotado para determinação do IC50 mostra que a concentração 2,5µM foi

capaz de reduzir a taxa de proliferação do parasita em 50% em relação ao controle, sendo

esta uma concentração relativamente baixa.

Figura 7. Índice de Infecção das interações do Toxoplasma gondii com células LLCMK2 tratadas por 24 h e

48h com o derivado de naftoquinonas para determinação do IC50%. * Diferença significativa em relação ao

controle (p≤ 0,05)

O resultado mostrado anteriormente pode ser confirmado através do gráfico

resultante de outro ensaio com o tratamento quimioterápico in vitro com a utilização do

derivado de naftoquinona em diferentes concentrações, como: 1 µM, 2,5 µM, 5,0 µM e

10,0 µM, onde a concentração de 2,5 µM aparece como o IC50% capaz de controlar a

multiplicação do parasita em relação ao controle (Figura 8).

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4.2. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA

Os resultados obtidos por microscopia eletrônica de varredura das interações do T.

gondii com células fibroblásticas LLCMK2 são mostrados na figura 9. A micrografia 9-A,

mostra uma hora de interação na ausência do composto, onde é possível notar a integridade

no formato do corpo do parasita. Em 24 horas de interação na ausência do tratamento há

um pequeno vacúolo, muito comum ao vacúolo formado em mecanismo ativo de invasão

(B) . Após 48 horas de interação na ausência do derivado,há a formação de rosáceas,

estrutura característica de momentos de proliferação do parasita (C/D). Em 24 horas de

interação com tratamento com o composto na concentração de 2,5 µM, há a formação de

poros na membrana do parasita (E/F). O formato do corpo do parasita é mostrado com

mudança significativa e diminuição do tamanho em 48 horas de interação na presença do

composto na concentração de 2,5 µM (G/H).

Figura 8. Índice de Infecção das interações do Toxoplasma gondii com células LLCMK2 durante 1 h, 24 h e 48 h de tratamento com o derivado de naftoquinona

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A

C

B

D

E F

G H

Figura 9. Microscopia Eletrônica de Varredura da interação de células LLCMK2 com Toxoplasma gondii

durante o tratamento com o fármaco derivado de naftoquinona. A- 1 hora de interação na ausência de

tratamento com o composto. Note o mecanismo de invasão do parasita. B- 24 horas de interação sem o

tratamento com o composto. Note o vacúolo pequeno próximo ao corpo do parasita, similar ao do mecanismo

ativo de invasão (seta). C/D- 48 horas de interação na ausência de tratamento com o composto. Note a

formação de rosáceas. E/F- 24 horas de interação e tratamento com o composto na concentração de 2,5 µM.

Note a formação de poros na membrana do parasita (seta). G/H- 48 horas de interação na presença do

composto com concentração de 2,5 µM. Note os danos provocados ao parasita pelo tratamento, como a

modificação de sua estrutura

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5. DISCUSSÃO

Em estudos anteriores, ZUMA et al descreveram que a β-lapachona é muito ativa

contra o Trypanosoma cruzi, mostrando que em células Vero infectadas com T.cruzi e

tratadas com o fármaco em diferentes concentrações, as células hospedeiras sofrem o efeito

da alta toxicidade do composto, e mesmo com a taxa de proliferação do parasita reduzida,

há grande perda das células Vero. Da Silva et al., sintetizaram compostos derivados de

naftoquinonas que foram testados in vitro apresentando atividades seletivas antitumoral,

antileishmanial e antimalarial. Estes fatos impulsionaram a realização dos testes com o

derivado de naftoquinona, em concentrações diferentes das testadas nestes estudos e em

células fibroblásticas LLCMK2 infectadas com o Toxoplasma gondii. Verificou-se, que a

toxicidade do derivado de naftoquinona contra o parasita intracelular Toxoplasma gondii

em interação com células LLCMK2 ocorre, sugerindo efeito antiproliferativo do fármaco.

O composto foi ainda capaz de reduzir o índice de infecção destas células, sendo também

observadas alterações na membrana do parasita, o que aparentemente pode estar ligado à

via de biossíntese de lipídeos de membrana do mesmo.

De Souza, W. et al mostraram os efeitos antiproliferativos dos fármacos ER119884

e E5700, contra Toxoplasma gondii em células epiteliais. Suas sínteses se basearam em

inibidores da enzima Esqualeno sintase (SQS), enzima fundamental da via de biossíntese

de esteróides, que possuem atividade seletiva contra o parasita, sendo sugeridos para

utilização em associação a terapias já existentes contra a toxoplasmose. Protozoários

parasitas como o T.gondii, Tripanossoma cruzi e Leishmania spp. sintetizam o esterol

ergosterol, mas não o colesterol, e assim, neste parasita, etapas da biossíntese de esteróis

que são divergentes em relação à síntese realizada por células de mamíferos, têm sido

intensamente estudadas como alvo quimioterápico (DE SOUZA, W., 2006; CAMMERER,

S. B, 2007) . O possível mecanismo de ação destes fármacos estaria relacionado a

interferência com o metabolismo de lipídeos por modificar a ultraestrutura do parasita,

levando ao inchaço de organelas como a mitocôndria e também de estruturas de membrana

da célula, como vacúolos parasitóforos.

Os derivados de 1,4-naftoquinonas com seletivas atividades antitumoral,

antileishmanial e antimalarial possuem a interessante característica de ter baixa toxicidade

a linfócitos puros de camundongos, resultando em altos níveis de segurança terapêutica.

Sendo a taxa de segurança para as células MCF-7 de câncer de mama humano mais baixa

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do que a observada para Leishmania amazonensis e Plasmodium falciparum, devido a

similaridade entre as estruturas celulares de células de carcinoma de mamíferos e os

linfócitos sadios (DA SILVA et al., 2009). O mecanismo de ação deste derivado de

naftoquinona é ainda desconhecido contra o Toxoplasma gondii e contra o Plasmodium

falciparum, agente etiológico da Malária, mas podem ser mecanismos similares, pois

ambos os parasitas são pertencentes ao filo Apicomplexa. Já é conhecido que estes

parasitas não possuem o complexo NADH desidrogenase tipo 1 (complexo I) mas no lugar

deste, possuem alternativamente NADH desidrogenase (tipo II), que são ausentes em

células de mamíferos e por isso são considerados alvos promissores para fármacos

antimicrobiais como o composto1-hidroxi-2-dodecil-4(1H)quinolona (HDQ), derivado de

quinona identificado como inibidor de alta afinidade desta enzima ( SALEH et al., 2007).

Fármacos para o tratamento da Toxoplasmose são eficazes, mas carregam com a

atividade biológica sobre a terapia de interesse, muitos efeitos colaterais, incluindo a

supressão da imunidade, e outros sintomas que levam a resistência dos pacientes ao

tratamento, como: vômitos, tremores, convulsões e depressão da medula óssea

(REMINGTON et aI., 2001). Estudos relacionados a quimioterapia antiparasitária se

tornam então importantes para o desenvolvimento de novos fármacos potenciais para o

tratamento da Toxoplasmose, que ocorrem através da identificação de alvos específicos em

vias metabólicas-chaves para os parasitas. Isso ressalta a importância de estudos como o

desenvolvido neste trabalho, que auxiliam na confirmação dos alvos escolhidos para o

tratamento quimioterápico.

Investigações posteriores devem incluir a análise do perfil lipídico das células

infectadas tratadas com o fármaco, além da observação e análise da estrutura celular do

parasita em nível de citoesqueleto, pois este fármaco age modificando a estrutura do

parasita, que adquire formato circular e reduzido após tratamento, diferente do seu formato

comum, traduzido em seu próprio nome (Toxon = arco e plasma = formato, do grego).

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6. CONCLUSÃO

• Verificou-se que a toxicidade do derivado contra o T.gondii “in vitro”, é existente,

sugerindo efeito antiploriferativo da droga, que foi capaz de reduzir o índice de

infecção das células numa concentração relativamente baixa, 2,5 µM, sendo esta a

concentração inibitória para 50% parasitas em relação ao controle.

• Em um ensaio de cinética, este dado pode ser confirmado, após tratamento

quimioterápico in vitro com a utilização do derivado de naftoquinona em diferentes

concentrações, variando de 1,0 µM a 10,0 µM, a concentração de 2,5 µM aparece

como IC50 em relação ao controle do índice de infecção das células.

• As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura após o tratamento das

interações entre célula hospedeira e taquizoítas de Toxoplasma gondii com o

composto na concentração de interesse (2,5 µM) mostram que o parasita tem sua

estrutura danificada, com a presença de poros em sua membrana. É visível também

a perda do formato do corpo característico do parasita, além da diminuição de seu

tamanho.

• A observação das alterações na membrana do parasita sem no entanto afetar a

viabilidade e estrutura da célula hospedeira, indicam que o mecanismo de ação

deste composto derivado de naftoquinona pode estar ligado à via de biossíntese da

membrana plasmática do parasita, sendo um quimioterápico com resultados

promissores para uma futura aplicação terapêutica contra o parasita T.gondii.

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