Complexos anti-tumorais de cobre e vanádio contendo derivados da vitamina B6 e fenantrolinas

Patrique Nelson Ramos Nunes

Informações chave

Autores:

Patrique Nelson Ramos Nunes (Patrique Nelson Ramos Nunes)

Orientadores:

Maria Isabel Rodrigues Correia (Maria Isabel Rodrigues Correia); João Emídio da Silva da Costa Pessoa (João Emídio Da Silva da Costa Pessoa)

Publicado em

10/12/2020

Resumo

O trabalho apresentado abrange a síntese e caracterização de complexos de Cu(II) e V(IV)O com bases de Schiff derivados da vitamina B6, contendo ou não co-ligandos heterocíclicos aromáticos do tipo N,N (tais como 1,10- fenantrolina e derivados), bem como a avaliação do potencial dos mesmos como candidatos a aplicação terapêutica antitumoral. Os ligandos usados envolvem a utilização de moléculas bioativas tais como derivados de cromonas, salicilato, 1,10-fenantrolinas e derivados, ou bipiridilos. A estabilidade dos complexos em meios aquosos tamponizados a pH fisiológico e em meios de incubação celular é avaliada de modo a permitir uma adequada compreensão da atividade biológica observada. Nos capítulos 3 e 4 foi estimado o potencial antioxidante dos complexos, obtendo-se alguns resultados comparáveis com o composto de referência. Tanto no capítulo 4 como no capítulo 5 verificou-se que os complexos de cobre revelaram ser mais citotóxicos que os complexos de vanádio em diversas linhas de células tumorais humanas estudadas. A introdução de phen nos centros metálicos de Cu(II) e V(IV)O afeta positivamente os valores de IC50. A citotoxicidade determinada nestas séries de complexos encontra-se dentro dos valores observados para outros complexos candidatos a fármacos antitumorais. No entanto os complexos contendo as bases de Schiff derivados de cromonas (capítulo 3) apresentam baixa seletividade. A interação dos complexos com biomacromoléculas (BSA e o DNA) relevantes é avaliada por diversas técnicas espetroscópicas, e as constantes de associação determinadas, sendo também discutida a relação entre as características estruturais dos compostos com a atividade biológica observada. Os complexos revelarem interagirem com a BSA com formação de novas espécies com possível dissociação da phen, que poderá ter influência nas citotoxicidades observadas para as células tumorais. No capítulo 5 é também estudado o tipo de morte celular e ensaios preliminares acerca do mecanismo de ação, sendo observado um aumento da externalização de fosfatidilserina acompanhado do aumento da permeabilidade membranar, dependendo da concentração do complexo adicionado, conclui-se que a morte celular seja por apoptose induzida pela produção de ROS intracelular. Nos capítulos 6 e 7 foram realizados estudos em meios de incubação celular com o intuito de determinar a especiação dos complexos de Cu(II) e V(IV) constituídos por ligandos lábeis do tipo N,N (tais como 1,10-fenantrolina e derivados), e avaliar o seu impacto na citotoxicidade e na compreensão dos mecanismos de morte celular para este tipo de complexos. Foram também realizados estudos compreendendo sistemas do tipo CuII-phen ou VIVO-phen e biomoléculas presentes no plasma sanguíneo, como a albumina, recorrendo a técnicas espetroscópicas, de modo a esclarecer quais as espécies formadas e predominantes. Tendo sido também determinadas as suas constantes de ligação dos iões de Cu(II) à BSA e à phen assim como as constantes de formação de diversas espécies mais relevantes nesse sistema ternário. Concluiu-se também que os complexos de CuII-phen ou VIVO-phen sofrem especiação nos meios de incubação celular que tem implicações na citotoxicidade observada, uma vez que a libertação da phen (biologicamente ativa) terá muito provavelmente um alvo distinto do ião metálico. A distribuição e captação celular desta série de complexos foi estudada e a sua relação com a ação biológica discutida. Preparam-se 31 compostos, dos quais 13 novos complexos de cobre, 4 novos complexos de vanádio e 7 novos pró-ligandos. Foram ainda preparados 7 compostos, 4 de zinco e 3 de ferro para efeitos de comparação. The work presented includes the synthesis and full characterization of Cu(II) and V(IV)O complexes with Schiff bases derived from vitamin B6, containing or not heterocyclic aromatic N,N type moieties (such as 1,10- phenanthroline and derivatives) and the evaluation of their potential as candidates for antitumor therapy. The ligands developed include bioactive molecules such as chromone derivatives, salicylate, 1,10-phenanthroline and derivatives or bipyridyls. The stability of the complexes in buffered aqueous media at physiological pH, as well as in cell incubation media is evaluated to improve the understanding of the observed biological activity. In chapters 3 and 4 the antioxidant potential of the complexes has been estimated, with some results comparable with the reference compound. In both chapters 4 and 5 it was found that Cu(II) complexes are globally more cytotoxic than V(IV) complexes against a broad range of human tumor cells studied. The inclusion of phen in Cu(II) and V(IV)O metal centers positively affects the IC50 values. The cytotoxicity of these series of complexes is within the values observed for other previously tested antitumor metal-based drugs; however, the complexes containing the Schiff bases derived from chromones (chapter 3) show low selectivity. The interaction of the complexes with relevant biomolecules (BSA and DNA) is evaluated by several spectroscopic techniques and the corresponding binding constants are determined. The relationship between the structure of compounds and the observed biological activity is discussed. The complexes are shown to interact with BSA with the formation of new species with possible dissociation from the phen, which may have an influence on the cytotoxicity observed for tumor cells. In chapter 5 the type of cell death and preliminary tests on the mechanism of action are also studied and an increase in phosphatidylserine externalization accompanied by an increase in membrane permeability is observed, depending on the concentration of the added complex, it is concluded that cell death is by apoptosis induced by intracellular ROS production. In chapters 6 and 7 studies were carried out in cell incubation media to improve our understanding of the impact of decomposition and speciation of Cu(II) and V(IV) complexes involving N,N-type labile ligands (such as 1,10- phenanthroline and derivatives) on cytotoxicity, as well as on the understanding of the mechanisms of cell death for this type of complexes. Studies on the interaction of CuII-phen or VIVO-phen type compounds with serum biomolecules such as albumin, is carried out by spectrophotometric techniques to clarify which species are formed and predominate. The respective Cu(II) ion binding constants to BSA and phen have also been determined, as well as the formation constants of several relevant species in that ternary system. It was also concluded that CuIIphen or VIVO-phen complexes undergo speciation in the cell incubation media which has implications for the observed cytotoxicity, since the release of the (biologically active) phen will most likely have a distinct target from the metal ion. The distribution and cellular uptake of this series of complexes is evaluated and its relationship with the biological action discussed. 31 compounds were prepared, including 13 new copper complexes, 4 new vanadium complexes and 7 new ligands. In addition, 7 compounds were prepared, 4 of zinc and 3 of iron used only for comparison purposes.