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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/69046
ANÁLISE IN VITRO DA ATIVIDADE ANTILEISHMANIA DA SILIBININA EM LEISHMANIA INFANTUM E IN SILICO DO SEU POSSÍVEL MECANISMO DE AÇÃO NA INIBIÇÃO DA TRIPANOTIONA REDUTASE
Motta, Natália Debize da | Date Issued:
2023
Alternative title
In vitro analysis of the antileishmanial activity of silibinin in Leishmania infantum and in silico of its possible mechanism of action in the inhibition of trypanothione reductaseAuthor
Advisor
Co-advisor
Comittee Member
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract in Portuguese
A leishmaniose é uma doença negligenciada causada por parasitos do gênero Leishmania. As manifestações clínicas dependem da espécie e da resposta do hospedeiro perante a infecção, dentre estas, estão presentes a forma tegumentar, ocasionando lesões tegumentares ulceradas e nodulares, e a visceral que é a forma mais grave da doença, afetando órgãos como o baço, a medula óssea e o fígado. Os tratamentos utilizados na clínica incluem os antimoniais pentavalentes, a anfotericina B e a miltefosina, entre outros fármacos, porém, podem apresentar graves efeitos colaterais, casos de falha terapêutica e resistência aos fármacos antileishmania. Assim, existe a necessidade de desenvolvimento de novos tratamentos mais seguros, menos invasivos, de preferência administrados por via oral, e que sejam acessíveis à população. Em busca por novas alternativas terapêuticas os flavonoides demonstraram efeitos antiprotozoários. A silibinina é a flavonolignana mais abundante da planta Silybum marianum com efeitos antifúngicos, antitumoral e em tripanosomatídeos (T. brucei, L. major e T. cruzi). O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade da silibinina in vitro em promastigotas e amastigotas intracelulares de L. infantum, assim com determinar o seu mecanismo de ação e avaliar seus parâmetros de ADMET e Lipinski. A silibinina inibiu de maneira concentração-dependente a viabilidade celular de promastigotas de L. infantum demonstrando o IC₅₀ de 410µM. Também em promastigotas, na presença de concentrações crescentes de silibinina, observamos um aumento dos níveis de Espécies Reativas de Oxigênio (ROS) e uma redução da concentração de ATP intracelular. A silibinina demonstrou in silico, ser capaz de se ligar ao sítio catalítico da enzima Tripanotiona Redutase (TR) em ambos os estados de oxidação, tanto o reduzido (PDB: 4ADW) quanto o oxidado (PDB: 2JK6), interagindo com resíduos envolvidos com a tríade catalítica como, os resíduos His461 e Cys57 e com resíduos envolvidos com a interação do substrato (tripanotiona) como a Tyr110, Ser109, Ser14, Ser18, Leu17, Ser112 e Asp112. Em macrófagos peritoneais murinos a silibinina apresentou um CC₅₀ de 169,6µM, em seguida, analisamos a atividade da silibinina em amastigota intracelulares de L. infantum que demonstrou um IC₅₀ de 0,7µM obtendo um Índice de Seletividade (IS) de 242,3. Os parâmetros de Lipinski e ADMET da silibinina foram determinados pela plataforma pkCSM e swissADME. Nesta análise a molécula apresentou características de absorção e distribuição por via oral com baixa probabilidade de interação medicamentosa e toxicidade. Em conclusão, nossos dados sugerem que a silibinina apresenta efeito em promastigota e amastigota de L. infantum tendo como mecanismo de ação a inibição da TR, afetando o balanço-redox, conduzindo para o aumento dos níveis de ROS e reduzindo o ATP intracelular.
Abstract
Leishmaniasis is a neglected disease caused by the parasites of the genus Leishmania. The clinical manifestations depend on the species and the host's response to the infection, among which are the tegumentary, causing ulcerative and nodular skin lesion, and the visceral, which is the most severe form of the disease, affecting organs such as the spleen, spinal cord bone and liver. The treatments used in the clinic include pentavalent antimonials, amphotericin B, miltefosine and other drugs. They have serious side effects, cases of therapeutic failure, and resistance of antileishmania drugs, making it necessary for new treatments orally administered. The treatments used in the clinic include pentavalent antimonials, amphotericin B and miltefosine, Therefore, there is a need to develop new, safer, less invasive treatments, administered orally, and that are accessible to the population. In search of new therapeutic alternatives, flavonoids have demonstrated antiprotozoal effects. Silibinin is the most abundant flavonolignan of the Silybum marianum with antifungal, antitumor and trypanosomatid (T. brucei, L. major and T. cruzi) effects. The objective of this work was to evaluate the activity of silibinin in vitro in L. infantum promastigotes and intracellular amastigotes, as well as to determine its mechanism of action and evaluate its ADMET and Lipinski parameters. We demonstrated the viability of L. infantum promastigotes with resazurin. Silibinin inhibited in a concentration-dependent manner the L. infantum promastigotes viability, demonstrating an IC₅₀ of 410µM. Also in promastigotes, in the presence of increasing concentrations of silibinin, we observed an increase in the Reactive Oxygen Species (ROS) levels, as well as a reduction in the intracellular ATP concentration. In silico data demonstrated that silibinin is able to docking Trypanothione Reductase (TR) catalytic site in both reduced (PDB: 4ADW) and oxidized (PDB: 2JK6) states, interacting with residues involved in the catalytic triad such as His461 and Cys57 and also with residues involved with the interaction of the substrate (trypanothione) such as Tyr110, Ser109, Ser14, Ser18, Leu17, Ser112, and Asp112. In murine peritoneal macrophages, silibinin presented a CC₅₀ of 169.6µM, then we analyzed the silibinin in L. infantum intracellular amastigotes effect, demonstrating an IC₅₀ of 0.7µM and obtaining a Selectivity Index (SI) of 242.3. The Lipinski and ADMET parameters of silibinin were determined by the pkCSM and swissADME platforms. In this analysis, the molecule presented oral absorption and distribution characteristics with a low probability of drug interaction and toxicity. In conclusion, our data suggest that silibinin affects promastigotes and amastigotes of L. infantum, with the mechanism of action being the inhibition of TR, affecting the redox balance, leading to an increase in ROS levels and reducing compromising the synthesis. of intracellular ATP.
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