Efecto de derivados de n-butil quinoxalina-7-carboxilato 1,4-di-n-óxido sobre la expresión del gen de tripanotiona reductasa de Trypanosoma cruzi

Abstract

RESUMEN: La enfermedad de Chagas es actualmente un problema de salud pública en América Latina, se consideran entre 6 a 7 millones de infectados principalmente en esta área y algunos casos en Norte América, Europa, Japón y Australia. El tratamiento de la enfermedad está limitado a dos fármacos benznidazol y nifurtimox los cuales tienen efectos secundarios adversos que muchas veces resultan en el abandono de tratamiento. Se han buscado estrategias de tratamiento alternas hacia blancos exclusivos del parasito, entre los que destaca tripanotiona reductasa (TR). La enzima TR es esencial para el sistema óxido-reducción participando en la detoxificación de las especies reactivas. Distintas investigaciones reportan que el bloque de construcción de quinoxalina-1,4-di N-óxido tiene una actividad promisoria, aunque inespecífica, hacia la inhibición de TR. En este estudio se realizó un diseño racional, a través de un análisis de acoplamiento molecular, de derivados de quinoxalina-1,4-di-N-óxido utilizando tres bibliotecas como fuente de moléculas: literatura, base de datos ZINC15 y análogos a quinoxalina-7- carboxilato-1,4-di-N-óxido. Los resultados fueron analizados y los 10 mejores compuestos de cada biblioteca analizados en sus interacciones con los aminoácidos de la enzima con el programa PLIP entre los que destacan las interacciones con Glu466, Glu467, His461 los cuales son aminoácidos importantes de interacción con el sustrato natural. Doce nuevos derivados de n-butil-quinoxalina-7-carboxilato-1,4-di-N-óxido fueron sintetizados y elucidados estructuralmente mediante espectroscopia de infrarrojo, resonancia magnética nuclear y cromatografía liquida de ultra eficiencia acoplado a espectrometría de masas. Posteriormente, la actividad tripanocida de cada uno de los derivados sintetizados fue evaluada en un modelo in vitro sobre epimastigotes y tripomastigotes de la cepa NINOA de Trypanosoma cruzi. El compuesto QX12 mostró la mejor actividad tripanocida a la concentración de tamizaje y su concentración letal media fue determinada, 4.41 μg/mL, por lo que se seleccionó para estudios posteriores. Finalmente, se evaluó el efecto del compuesto QX12 sobre la expresión del gen de TR en paralelo con la expresión del gen normalizador GADPH y se encontró que inicialmente la expresión relativa (TR-GADPH) se redujo para luego reestablecerce a un nivel basal lo cual sugiere una actividad no dirigida específicamente sobre la enzima TR. ABSTRACT: Chagas disease is currently a problem of public health in Latin America, it is considered that there are about 6 to 7 million infected, mainly in this area and there have been cases reported in North America, Europe, Japan and Australia. The treatment for the disease is limited to two drugs, benznidazole and nifurtimox which exhibit adverse secondary effects that many times result in the abandonment of treatment. Alternative treatment strategies have been sought out by targeting exclusive parasite enzymes, among which trypanothione reductase (TR) has stood out. Trypanothione reductase is essential to the parasite redox system since it participates in the detoxification of various reactive species. Multiple studies report that the quinoxaline-1,4-di-N-oxide scaffold has a promising activity, though unspecific, towards the TR inhibition. In this study a rational design of derivatives of quinoxaline-1,4-di-N-oxide was carried out through a molecular docking analysis, this analysis was done utilizing molecules from three sources: literature, ZINC15 database and quinoxaline-7-carboxylate-1,4-di-N-oxide analogs. The results were analyzed and the 10 best resulting compounds from each library were analyzed to determine their interactions with the enzyme amino acids utilizing the PLIP software, among these interactions those with Glu466, Glu467 and His461 stood out since these are important interactions with the TR natural ligand. Twelve new derivatives of n-butyl quinoxaline-7-carboxylate-1,4-di-N-oxide were synthesized, these were structurally elucidated utilizing infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance and ultra performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry. Further on, the trypanocidal activity of each of the derivatives synthesized were evaluated in an in vitro model for epimatigotes and trypomastigotes of the NINOA strain of Trypanosoma cruzi. The compound QX12 showed the best trypanocidal activity at the screening concentration, its lethal concentration 50 was determined, 4.41 μg/mL, so it was chosen for further testing. Lastly, the effect of the compound QX12 over the expression of the TR gene was evaluated in parallel with the expression of the GADPH gene, it was found that initially the relative expression (TR-GADPH) was reduced but it was then regained and stabilized at a basal level which suggest that its mode of action is not specific to an effect over TR.