Biotransformação de naftoquinonas por fungos filamentosos e bactérias do trato gastrointestinal e avaliação da atividade citotóxica dos derivados obtidos

• Main Author: Severiano, Marcela Etchebehere
• Other Authors: Furtado, Niege Araçari Jacometti Cardoso
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2016
• Subjects: Biotransformação; Biotransformation; Citotoxicidade; Cytotoxicity; Naftoquinonas; Naphthoquinones
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60138/tde-04052017-105036/

As naftoquinonas são quinonas relacionadas com o sistema naftalênico. Essas substâncias constituem também uma classe de intermediários toxicológicos gerados através da biotransformação de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, estrógenos, catecolaminas e de vários outros fármacos.. Micro-organismos têm sido utilizados como ferramentas para prever o metabolismo dos fármacos, servindo como uma plataforma de estudos muito eficiente. Nesse sentido, os fungos filamentosos são utilizados por promover transformações mimetizando as reações hepáticas in vivo dos fármacos. As bactérias intestinais também têm sido empregadas, pois quando as substâncias entram em contato com a microbiota intestinal, também podem ser modificadas por essas bactérias. Juntos, esses micro-organismos podem contribuir para a elucidação de rotas metabólicas dos compostos, fornecendo informações sobre a geração de substâncias mais ativas, inativas ou tóxicas. Além disso, estudos de biotransformação podem ser ferramentas muito úteis para obtenção de novos derivados. Dessa forma, o presente trabalho relata os estudos de metabolismo microbiano de oito naftoquinonas com diferentes substituições (1,2-naftoquinona, 1,4-naftoquinona, lausona, menadiona, lausona metoxilada, plumbagina, 5-hidroxi-naftoquinona e vitamina K1) por diferentes espécies de fungos filamentosos (C.elegans, A.niger, A.brasiliensis, A.alliaceus, C.echinulata, M.rouxii, A.phoenicis, A.ochraceus e R.stolonifer) e bactérias intestinais (Bifidobacterium sp, L.acidophillus e E.coli) bem como pela levedura probiótica S.boulardii. Para isso, inicialmente, foram estabelecidas as condições de cultivo adequadas para cada micro-organismo. Foram feitos estudos sobre a estabilidade dos substratos nas condições experimentais padronizadas, bem como para o estabelecimento das condições de extração dos mesmos. As reações de biotransformação foram monitoradas por 10 dias para os fungos filamentosos e por 36 horas para as bactérias intestinais e para a levedura probiótica e os processos mais promissores foram selecionados para serem realizados em escala ampliada visando o isolamento dos derivados produzidos. A biotransformação da lausona metoxilada possibilitou a produção do derivado codificado como BLM1, identificado como lausona. As reações com a menadiona possibilitaram o isolamento e identificação de cinco metabólitos codificados como BM1, BM2, BM4, BM5 e BM6. Todas as naftoquinonas utilizadas como substratos nos processos de biotransformação e os derivados obtidos foram submetidos a ensaios de citotoxicidade frente a linhagens celulares normais e tumorais. De uma forma geral, as naftoquinonas não apresentaram citotoxicidade elevada quando comparadas com o controle positivo do experimento (doxorrubicina). No entanto, pode-se correlacionar o efeito das pequenas modificações nas estruturas químicas das naftoquinonas com diferentes respostas biológicas. Pôde-se estabelecer também que a manutenção dos grupos cetônicos do núcleo quinonóide são indispensáveis para o aparecimento da atividade citotóxica === Quinones are important organic compounds widely distributed in nature and used as colorants in cosmetics and food. These compounds are also used in medicine as anti-tumor, anti-inflammatory, antimicrobial, among other applications. Naphthoquinones are quinones related to the naphthalene system. These molecules belong to a class of toxic intermediates generated by the biotransformation of polycyclic aromatic hydrocarbons, estrogens, catecholamines and other drugs. The determination of safety and efficacy of drugs is closely related to the study of derivatives formation by in vivo metabolism reactions. Microorganisms have been used as tools to predict drug metabolism and are considered a very efficient platform of studies. Hereof, filamentous fungi are used due to their ability to promote chemical modifications that mimics in vivo liver reactions. Intestinal bacteria have also been used since they are known to modify drugs and other substances that may come into contact with the gut microbiota. Both fungi and bacteria can contribute to the elucidation of metabolic pathways of compounds, providing information about the generation of more active, inactive or toxic substances. Furthermore, biotransformation studies can be useful tools to obtain new derivatives. Hence, the goal of this work was to study the microbial metabolism of eight naphthoquinones with different substitutions (1,2-naphthoquinone, 1,4-naphthoquinone, lawsone, menadione, methoxy lawsone, plumbagin, 5-hydroxy-naphthoquinone and vitamin K1) by several species of filamentous fungi (C.elegans, A.niger, A.brasiliensis, A.alliaceus, C.echinulata, M.rouxii, A.phoenicis, A.ochraceus e R.stolonifer), intestinal bacteria (Bifidobacterium sp, L.acidophillus e E.coli) and the probiotic yeast S.boulardii. Additionally, all naphthoquinones used as substrates in biotransformation processes and the obtained derivatives were evaluated in cytotoxicity assays using normal and tumor cell lines. Initially, appropriate growth conditions were established for each microorganism. Stability studies with the substrates and the determination of appropriate extraction conditions were also carried out. The biotransformation reactions were monitored during 10 days for the filamentous fungi and during 36 h for intestinal bacteria and probiotic yeast. The most promising processes were selected to be carried out in enlarged scale for the isolation of the produced derivatives. The biotransformation of the methoxy-lawsone produced a compound encoded as BLM1 and identified as lawsone. Five metabolites encoded as BM1, BM2, BM4, BM5 e BM7 were identified and isolated from the menadione biotransformations. Regarding the cytotoxicity experiments, the naphthoquinones in general did not display high cytotoxicity when compared with the positive control doxorubicin. However, slight modifications in the naphthoquinones chemical structures were correlated to different biological responses. Additionally, the maintenance of ketone groups of the quinonoid nucleus were considered essential for the cytotoxic activity