universidade federal de pernambuco centro de … · 1.4. o câncer em pernambuco 09 2. etiologia do...

Carvalho, M. S.

1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

Síntese, Determinação Estrutural e Avaliação Citotóxica in vitro de Novos

Compostos de Coordenação de Platina contendo como ligantes

Compostos Imidazolidínicos Derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona e da

Imidazolidina-2,4-diona

Manuela dos Santos Carvalho

RECIFE, 2009

Carvalho, M. S.

2

Manuela dos Santos Carvalho





Tese apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Ciências

Biológicas, como proposta para

obtenção do título de Doutor

Área de Concentração: Química

Medicinal, Farmacologia e Fisiologia

Orientadora: Profª. Drª. Suely Lins Galdino

RECIFE, 2009

Carvalho, M. S.

3

Carvalho, Manuela dos Santos

Síntese, determinação estrutural citotóxica in vitro de novos

compostos de coordenação de platina contendo como ligantes

compostos imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona e da

Imidazolidina-2,4-diona/ Manuela dos Santos Carvalho. – Recife: O Autor,

2009

110 folhas: il., fig., tab.

Tese (doutorado) – Universidade Federal de Pernambuco.

CCB. Ciências Biológicas, 2009.

Inclui bibliografia

1. Farmacologia. 2. Citotoxidade. 3. Câncer 4. 2-tioxo-

imidazolidin-4-ona 5. Imidazolidina-2,4-diona I Título.

615.10724 CDU (2.ed.) UFPE

Carvalho, M. S.

4

Carvalho, M. S.

5

1.

Ainda que eu falasse as línguas dos

homens e dos anjos, se não tiver caridade,

sou como o bronze que soa, ou como o

címbalo que retine.

2.

Mesmo que eu tivesse o dom da profecia,

e conhecesse todos os mistérios e toda a

ciência; mesmo que tivesse toda a fé, a

ponto de transportar montanhas, se não

tiver caridade, não sou nada.

3.

Ainda que distribuísse todos os meus

bens em sustento dos pobres, e ainda que

entregasse o meu corpo para ser

queimado, se não tiver caridade, de nada

valeria!

A caridade é paciente, a caridade é

bondosa. Não tem inveja. A caridade não

é orgulhosa. Não é arrogante.

5.

Nem escandalosa. Não busca os seus

próprios interesses, não se irrita, não

guarda rancor.

6. Não se alegra com a injustiça, mas se

rejubila com a verdade.

7. Tudo desculpa, tudo crê, tudo espera,

tudo suporta.

8. A caridade jamais acabará. As profecias

desaparecerão, o dom das línguas cessará,

o dom da ciência findará.

9. A nossa ciência é parcial, a nossa

profecia é imperfeita.

10. Quando chegar o que é perfeito, o

imperfeito desaparecerá.

11.

Quando eu era criança, falava como

criança, pensava como criança,

raciocinava como criança. Desde que me

tornei homem, eliminei as coisas de

criança.

12.

Hoje vemos como por um espelho,

confusamente; mas então veremos face a

face. Hoje conheço em parte; mas então

conhecerei totalmente, como eu sou

conhecido.

13.

Por ora subsistem a fé, a esperança e a

caridade - as três. Porém, a maior delas é

a caridade.

I Coríntios, 13

Carvalho, M. S.

6

DEDICATÓRIA

Dedico esta obra a Deus que sempre me deu

força e determinação para jamais desanimar

diante dos obstáculos da vida, ao meu pai,

Manuel Carvalho (In memorian) que sempre foi

e será minha referência em inteligência,

humildade, sabedoria e paciência. A Damiana

Carvalho, minha mãe pela força, dedicação e

motivação para com todos os seus filhos. E a

todos os meus irmãos, pelo reconhecimento,

respeito mútuo e formação da verdadeira

família que somos.

Carvalho, M. S.

7

AGRADECIMENTOS

A Professora Suely Lins Galdino, do Laboratório de Planejamento e

Síntese de Fármacos - LPSF/GPIT do Departamento de Antibióticos da

Universidade Federal de Pernambuco, pela confiança depositada ao longo

desses anos para o desenvolvimento deste trabalho, pelas oportunidades, pela

orientação e disponibilidade;

A Professora Maria do Carmo Alves de Lima do Laboratório de

Planejamento e Síntese de Fármacos - LPSF/GPIT do Departamento de

Antibióticos da Universidade Federal de Pernambuco pela dedicação e

satisfação em tudo que faz, incentivo à vida científica e apoio no

desenvolvimento deste trabalho;

Ao Professor Ivan da Rocha Pitta, do Laboratório de Planejamento e

Síntese de Fármacos - LPSF/GPIT do Departamento de Antibióticos da

Universidade Federal de Pernambuco, pela colaboração e orientação no

desenvolvimento deste trabalho;

Aos Professores e Funcionários do Departamento de Antibióticos pela

colaboração e auxílio no desenvolvimento deste trabalho, aos funcionários da

Central Analítica do Departamento de Química Fundamental, ao funcionário

Ricardo Oliveira pela realização dos espectros de RMN1H e em especial a

Wagner Eduardo da Silva, pela realização dos espectros de infra-vermelho dos

complexos contendo platina.

A Universidade Federal do Ceará, Laboratório de Oncologia

Experimental da Universidade Federal do Ceará, aos Professores Cláudia do Ó

Pessoa, Manoel Odorico de Moraes, Letícia Veras Costa-Lotufo, e ao

mestrando Francisco Washington Araújo Barros pela realização dos ensaios de

citotoxicidade dos compostos imidazolidínicos e imidazolidínicos cis-platínicos.

A secretária do Curso de Doutorado em Ciências Biológicas, Adenilda,

pela disponibilidade constante, apoio e colaboração ao longo desse trabalho;

Em especial aos colegas do Laboratório de Planejamento e Síntese de

Fármacos - LPSF/GPIT: Ricardo Olímpio de Moura pela disponibiliade e ajuda,

sempre solícito, Diana Malta, Andréa Cristina Apolinário, Micheline Miranda, à

Carvalho, M. S.

8

Profa. Teresinha Gonçalves, e aos alunos de Iniciação Científica pela

convivência e apoio durante esse trabalho;

Aos órgãos de fomento, que proporcionam os investimentos diretos no

desenvolvimento de pesquisas, por meio do financiamento de auxílios e

insumos neste país, e em especial à Capes pela concessão da bolsa de

estudos, tanto neste país, quanto a bolsa que possibilitou o estágio sanduíche

em Portugal;

Ao Prof. João Bosco Paraíso (Depto. de Química Fundamental/UFPE)

pela dedicação e colaboração desenvolvidas durante a estada em Portugal;

À toda equipe da Unidade de Químida-Física Molecular (QFM-UC) da

Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra/PT:

Ao Professor Luís Batista de Carvalho e à Prof. Paula Marques pela

receptividade e dedicação durante minha estada e auxílio no desenvolvimento

dos trabalhos em Portugal. Ao Prof. Antônio Amorim da Costa pela acolhida na

Unidade de Química Física Molecular/UC;

Aos colegas da Unidade Química-Física Molecular da Universidade de

Coimbra, à aluna de doutorado Sônia Martins Fiuza pelo apoio dado durante

minha estadia nesta unidade, nos experimentos com cultura de células, pela

convivência estabelecida com os demais colegas: Luís Paulico, Sara Padrão,

Sofia Mendes, Nelson, Jucimary e demais colegas.

A Deus que sempre me auxiliou em todas as etapas da minha vida, me

proporcionando paz, alegria e determinação;

E por fim, àquelas pessoas que não estão diretamente relacionadas a

este trabalho, mas indiretamente contribuíram através da motivação e auxílio

na sua hora oportuna;

À minha querida Família, pela motivação e compreensão nos momentos

de ausência.

Carvalho, M. S.

9

SUMÁRIO

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

RESUMO

ABSTRACT

INTRODUÇÃO 16

REVISÃO DA LITERATURA 35

1. Dados Epidemiológicos do Câncer 18

1.2. O Câncer no Mundo 20

1.3. O Câncer no Brasil 22

1.4. O Câncer em Pernambuco 09

2. Etiologia do Câncer 24

3. Cultura de Células 27

3.1.Classificação das Culturas de Células 27

4. Diaminodicloroplatina (II) – Cisplatina – Como um Fármaco Anticancerígeno Eficaz

31

4.1. Mecanismo de Ação da Cisplatina 32

4.2. Desenvolvimento de complexos similares à cisplatina, sobretudo com

menos efeitos colaterais

34

5. O anel Imidazolidínico e suas potencialidades em atividades farmacológicas

36

2.OBJETIVOS

2.1.Objetivo Geral

2.2.Objetivos Específicos

3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

41

41

43

Carvalho, M. S.

10

4.ANEXOS: ARTIGOS

ARTIGO 1: Síntese, Determinação Estrutural e Avaliação Citotóxica in vitro de

Novos Compostos de Coordenação de Platina contendo como ligantes



ARTIGO 2: Platinum Coordination Compounds as One of The Most Active

Chemotherapeutic Class for Treatment of Large Range of Tumors, and New

Approaches for Biological Evaluations

5.CONCLUSÕES

53

92

123

Carvalho, M. S.

11

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

Pt - Platina

OMS - Organização Mundial de Saúde

AIPC - Agência Internacional para a Pesquisa do Câncer

INCA - Instituto Nacional de Câncer

DNA – Ácido Desoxirribonucléico

EDTA - Ácido Etilenodiamino Tetra-Acético

LPSF - Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos

WHO – World Health Organization

GPIT – Grupo de Pesquisa em Inovação Terapêutica

UFPE – Universidade Federal de Pernambuco

RMN1H – Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio

IV – Infravermelho

CCD – Cromatografia em Camada Delgada

DMSO - Dimetilsulfóxido

s - Singleto

d – Dupleto

dd – Duplo dupleto

t - Tripleto

Carvalho, M. S.

12

q - Quadrupleto

M - Multipleto

Hz - Hertz

MHz – Mega Hertz

- Deslocamentos químicos

eV - Eletrovoltz

KOH – Hidróxido de Potássio

CH3OH - Metanol

DMF - Dimetilformamida

ppm – Parte por milhão

Rdt - Rendimento

Rf – Razão de frente

mL - Mililitros

g - Grama

DMSO-d6 – Dimetilsulfóxido deuterado

Carvalho, M. S.

13

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 – Taxas de Mortalidade nos homens para todos os lugares combinados,

excluindo câncer melanoma de pele. As mais altas taxas estão registrados em países

ricos

07

Figura 02 – Tipos de câncer mais incidentes, estimados para 2008 e válidos para

2009, na população brasileira, sem pele não melanoma

09

Figura 03 – Método de dissociação enzimática 14

Figura 04 – Cultura de células BKH em crescimento com baixa densidade celular

(acima) e células BKH crescendo em alta densidade celular (abaixo).

16

Figura 05 – Cisplatina 17

Figura 06 – Cristalografia da Estrutura de dupla fita de DNA contendo um decâmero

cisplatina cis-[PtCl2(NH3)2], contendo aductos intra e inter-cadeias

18

Figura 07 – Ligação da cisplatina ao DNA - (a) ligações intracadeia (b), ligações

intercadeia (c), e monoaductos (d).

19

Figura 08 – Estruturas químicas dos complexos com platina: cisplatina, carboplatina,

oxaliplatina, nedaplatina, iobaplatina e heptaplatina.

20

Figura 09 – Agentes para drogas alvo e entrega: esquema geral de um bioconjugado 22

Figura 10 – Potencialidades de atividades biológicas do núcleo imidazolidínico

23

Figura 11 – Estruturas esquemáticas de complexos de Pt (II) investigados cis-[PtL2Cl2]

(1), cis-[PtL2Br2] (2), trans-[PtL2I2] (3) and cis-[PtL2Cl4] (4). Fórmula geral [PtL2X2] and

[PtL2Cl4], onde L é o ligante orgânico e X é Cl-, Br-, I-.

24

01

Carvalho, M. S.

14

RESUMO

A cisplatina é um quimioterápico altamente potente comumente usado em muitos tipos de neoplasias humanas, porém devido a muitas limitações, há a necessidade de busca de novos agentes anticâncer menos tóxicos e mais seletivos, sendo assim, uma variedade de complexos de platina (II) com ligantes contendo nitrogênio, tem sido alvo de intensa avaliação biológica. Os complexos contendo derivados hidantoínicos como ligantes, tem sido relatados possuir atividade citotóxica/antitumoral Os compostos das Séries Cx, LPSF/NN, LPSF/MS foram sintetizados e submetidos à avaliação citotóxica utilizando 4 diferentes linhagens de células cancerígenas. Também foi realizada avaliação da atividade hemolítica. Dos compostos avaliados os da série LPSF/MS apresentaram-se mais ativos, os valores de IC50 para o composto LPSF/MS-6 demonstraram atividade citotóxica para todas as linhagens celulares testadas, superando a IC50 do fármaco antitumoral de referência, a doxorrubicina (Dox). Foi observado pelas análises de SAR que os fatores eletrônicos e lipofílicos influenciaram na resposta biológica. A análise da atividade hemolítica sugere que a atividade citotóxica, não é devido a danos diretos sobre a membrana plasmática.

Palavras-chaves: câncer, citotoxicidade, complexos metálicos, imidazolidina-2,4-diona, cisplatina

Carvalho, M. S.

15

ABSTRACT

Cisplatin is a highly potent chemotherapy commonly used many types of human cancers, however due to many side effects, there is a need to search for new anticancer agents less toxic and more selective, so a variety of complexes of platinum (II) with ligands containing nitrogen, has been the subject of intense biological evaluation. The complex containing hydantoin derivatives as ligands, has been reported to have cytotoxic/antitumor activity. The compounds of series Cx, LPSF/NN, LPSF/MS were synthesized and subjected to cytotoxic evaluation using 4 different strains of cancer cells. It was also evaluated for haemolytic activity. Among the compounds tested the LPSF/MS showed to be more active, the values of IC50 for the compound LPSF/MS-6 showed cytotoxic activity for all cell lines tested, exceeding the IC50 of the antitumour drug reference, the doxorubicin (DOX). Was observed by the analysis of SAR that the electronic and lipophilic factors had influence the biological response. Analysis of haemolytic activity suggests that the cytotoxic activity is not due to direct damage on the plasma membrane

Key-words: cancer, cytotoxicity, metals complexes, imidazolidin-2,4-dione, cisplatin

Carvalho, M. S.

16

INTRODUÇÃO

A necessidade de desenvolvimento de novos fármacos que sejam

efetivos contra algumas patologias ainda sem tratamento adequado, e que

possam substituir os existentes, tem impulsionado a comunidade científica a

novas e incessantes pesquisas nesta área, porém a custos menores e dotados

de menores efeitos adversos. A química medicinal tem contribuído

significativamente neste aspecto. Muitas classes de compostos orgânicos têm

demonstrado promissores efeitos biológicos e a literatura científica relata um

crescimento significativo de novas moléculas com potência similar ou superior

àquela de um fármaco, sendo que muitos deles encontram-se em estudos pré-

clínicos e clínicos avançados e pormenorizados. Entre estas substâncias,

pode-se inserir as imidas cíclicas (CECHINEL FILHO et al., 2003).

A química e as propriedades das imidazolidinas-2,4-diona e seus

derivados têm sido investigados há mais de 140 anos. O grupamento

hidantoínico representa um importante farmacóforo, que está presente em

diversos compostos biologicamente ativos. Ao longo das últimas décadas

esforços intensivos de investigações na indústria e na academia, têm sido

dedicados à modificação estrutural das hidantoínas e seus derivados. Novas

estruturas de compostos e candidatas à fármacos têm surgido a partir destas

investigações e diferentes tipos de derivados hidantoínicos têm sido

introduzidos no mercado como produtos farmacêuticos (KURZ et al., 2004).

Os derivados hidantoínicos destacam-se por apresentarem ações

biológicas diversificadas, como por exemplo, antimicrobiana, antifúngica (KURZ

et al., 2004), antiarrítmica (DYLAG et al., 2004; PEKALA et al., 2005),

anticonvulsivante (THENMOZHIYAL et al., 2004), antihipertensiva,

antiinflamatória, analgésica (OLIVEIRA et al., 2008), antiproliferativa

(BAKALOVA et al., 2005; 2008) e antiparasitária (CATERINA et al.; 2008).

A química medicinal orgânica e inorgânica pode explorar as

propriedades únicas de íons metálicos para o desenho de novos

medicamentos. Isso tem, por exemplo, conduzido à aplicação clínica de

agentes quimioterápicos para tratamento de câncer, tais como a cisplatina. O

Carvalho, M. S.

17

uso da cisplatina é, no entanto, severamente limitado por seus efeitos

colaterais tóxicos. Isso tem estimulado químicos para empregar diferentes

estratégias para o desenvolvimento de novos agentes anticancerígenos

baseados em metais, com diferentes mecanismos de ação. Estes incluem as

mais seletivas entrega e/ou ativação de pró-drogas relacionadas à cisplatina e

com a descoberta de novas interações não-covalente com o clássico alvo, o

DNA (BRUIJNINCX et al., 2008).

Alguns recentes avanços no desenvolvimento de fármacos baseados em

platina tem revelado que a semelhança estrutural com o protótipo não é um

requisito obrigatório para a atividade citotóxica. Uma das abordagens

alternativas para o desenvolvimento de agentes antineoplásicos baseado em

platina não-clássicos centra-se nas espécies carregadas, cujo átomo de platina

está ligado a mais do que dois átomos doadores de nitrogênio. Relatos da

literatura tem descrito três complexos diamina platina (II) catiônicos com

ligantes hidantoínicos substituídos que demonstraram exercer atividade

citotóxica in vitro (BAKALOVA, et al., 2005).

Baseado nos trabalhos correlacionados tanto ao desenho e

desenvolvimento de novos agentes quimioterápicos tendo como referência os

complexos de platina, o objetivo deste trabalho foi a síntese da série de

complexos de platina II (série Cx) utilizando como ligantes derivados da série

2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN) e derivados da série imidazolidina-2,4-

diona (LPSF/MS), bem como avaliação da atividade citotóxica em 4 diferentes

linhagens de células cancerígenas humanas, e por fim uma análise sobre as

relações estrutura-atividade destes compostos.

Carvalho, M. S.

18

REVISÃO DA LITERATURA

No último século, o desenvolvimento de agentes citotóxicos foi

revolucionário para a terapia do câncer. Tem se tornado possível alcançar a

cura para determinadas neoplasias como a leucemia aguda infantil, a doença

de Hodgkin, linfoma não-Hodgkin, a doença gestacional trofoblástica e tumores

de células germinativas. O tratamento adjuvante com fármacos citotóxicos para

vários tipos de câncer também ofereceu um claro benefício de sobrevivência

adicionalmente ao obtido com o tratamento cirúrgico isolado. Em pacientes

com doença metastática ou recorrente, os agentes citotóxicos, demonstraram a

capacidade não só de fornecer inequívoco controle tumoral, mas também

oferecer uma melhor qualidade de vida, com um razoável alívio dos sintomas.

Contudo, várias limitações tornou evidente, principalmente em pacientes com

avançadas doenças malignas, onde os efeitos adversos da quimioterapia

citotóxica pode impedir os seus potenciais benefícios (ISMAEL et al., 2008).

O desenvolvimento de agentes que combinam eficácia, segurança e

conveniência continua um grande desafio. Um grande número de fármacos

citotóxicos são administrados por via intravenosa e alguns deles podem exigir

infusão intravenosa contínua, o que pode ser traduzido em custos mais

elevados e a necessidade de hospitalização. Conveniência é também um fator

importante na escolha dos tratamento para pacientes com câncer e, portanto, o

desenvolvimento de novos e eficazes agentes citotóxicos oral tem sido um

assunto de grande interesse. O desenvolvimento de novos fármacos citotóxicos

pode melhorar a terapia anticâncer e assistência ao paciente. Sendo assim

vale ressaltar que o desenvolvimento de promissores novos fármacos

citotóxicos poder oferecer não só ganhos de eficácia, mas também em

segurança, tolerabilidade e conveniência (ISMAEL et al., 2008).

O campo da química bioinorgânica, que lida com o estudo do papel dos

complexos metálicos em sistemas biológicos, tem aberto um novo horizonte

para a investigação científica em compostos de coordenação. Um grande

número de compostos são importantes do ponto de vista biológico. Alguns

metais são essenciais para funções biológicas e são encontrados em enzimas

e cofatores necessários para vários processos. Por exemplo, a hemoglobina

Carvalho, M. S.

19

nos glóbulos vermelhos contém um complexo ferro porfirina, que é utilizado

para transporte e armazenamento de oxigênio no organismo. A clorofila em

plantas verdes, que é responsável pelo processo fotossintético, contém um

complexo magnésio porfirina. O cobalto é encontrado na coenzima B12, que é

essencial para a transferência de grupos alquílicos de uma molécula para

outra, em sistemas biológicos. Metais tais como o cobre, zinco, ferro e

manganês são incorporados em proteínas catalíticas (as metaloenzimas), que

facilitam uma infinidade de reações químicas necessárias para a vida (AHMAD

et al., 2006).

Abordando o desenvolvimento de complexos organometálicos como

promissores agentes na terapêutica em diversas patologias, nesta revisão é

apresentado um panorama sobre os últimos desenvolvimentos em áreas

relacionadas aos complexos organometálicos que têm como principal

representante a cisplatina. As diversas áreas foram uma consequência direta

da descoberta da atividade antitumoral da cis-Pt(NH3)2Cl2 (Cisplatina). Também

será destaque o desenvolvimento de novos medicamentos citotóxicos que

espera-se não somente oferecer ganhos na eficácia, mas também em termos

de segurança, tolerabilidade e conveniência terapêutica. Aspectos

mecanísticos da interação de complexos metálicos, mostram as imidazolidinas

como importantes ligantes para complexos metálicos, principalmente com

complexos de Pt (II) com ligantes contendo nitrogênio que tem sido alvo de

intensa avaliação biológica (BAKALOVA et al., 2005; 2008)

1. Dados Epidemiológicos do Câncer

A epidemiologia indica a distribuição de uma determinada doença em

uma população. Os dados epidemiológicos são importantes para medidas

preventivas e planejamento de ações de saúde pública. Porém, existem

dificuldades para a realização de estudos epidemiológicos, principalmente nos

países subdesenvolvidos. Além disso, resultados obtidos variam muito de um

país para outro, ou até entre as regiões de um mesmo país. Essas diferenças

podem ocorrer devido aos métodos utilizados para o estudo, ou mesmo devido

à características do próprio local de coleta (OMS, 2006).

Carvalho, M. S.

20

1.1. O Câncer no Mundo

Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS) e da Agência

Internacional para a Pesquisa do Câncer (AIPC) (2003), em todo o mundo,

aproximadamente 10 milhões de pessoas são diagnosticadas com câncer

anualmente e mais que 6 milhões morrem da doença a cada ano, atualmente

acima de 22 milhões de pessoas no mundo são pacientes de câncer.

Em 2005, de um total de 58 milhões de mortes ocorridas no mundo, o

câncer foi responsável por 7,6 milhões, o que representou 13% de todas as

mortes. Os principais tipos de câncer com maior mortalidade foram: pulmão

(1,3 milhão); estômago (cerca de 1 milhão); fígado (662 mil); cólon (655 mil); e,

mama (502 mil). Do total de óbitos por câncer ocorridos em 2005, mais de 70%

ocorreram em países de média ou baixa renda (OMS, 2006).

Estima-se que em 2020 o número de novos casos anuais seja da ordem

de 15 milhões. Cerca de 60% destes novos casos ocorrerão em países em

desenvolvimento. É também conhecido que pelo menos um terço dos casos

novos de câncer que ocorrem anualmente no mundo poderiam ser prevenidos.

Parkin e colaboradores (2001) estimaram para o ano de 2000 que o número de

novos casos de câncer em todo o mundo seria maior que 10 milhões. Os

tumores de pulmão (902 mil casos novos) e próstata (543 mil) seriam os mais

freqüentes no sexo masculino, enquanto que no sexo feminino as maiores

ocorrências seriam os tumores de mama (1 milhão de casos novos) e de colo

do útero (471 mil) (OMS/AIPC, 2003).

O câncer aflige todas as comunidades no mundo. Com base nos mais

recentes dados disponíveis de incidência e mortalidade, existiam 10,1 milhões

de novos casos, 6,2 milhões de mortes e 22,4 milhões de pessoas vivendo com

câncer no ano de 2000. Isto representa um aumento de cerca de 19% na

incidência e 18% em mortalidade desde 1990. O câncer é uma das

principais doenças de peso mundial, mas existem marcadas variações

geográficas na incidência global e em órgãos específicos como demonstrado

no mapa da figura 01 abaixo. Estimativas reais do número de novos casos

(incidência) exigem registros do câncer com base populacional (OMS/AIPC,

2003).

Carvalho, M. S.

21

Figura 01 – Taxas de Mortalidade nos homens para todos os lugares combinados, excluindo câncer melanoma de pele. As mais altas taxas estão registrados em países ricos. Fonte: Organização Mundial da Saúde (OMS) e da Agência Internacional para a Pesquisa do Câncer (AIPC). World Cancer Report .2003.

Todas as regiões são acometidas pelo câncer, mas existem marcadas

diferenças regionais como demonstrado nas figuras 01 e 02 devido

principalmente aos hábitos de estilos de vida e também a fatores etiológicos

adjacentes como as doenças infecciosas predominantes nos países em

desenvolvimento, que culminam em fatores predisponentes ao

desenvolvimento do câncer aliado às questões de hereditariedade (OMS/AIPC,

2003).

A distribuição das taxas de mortalidade do câncer é mais alta em

sociedades mais ricas, principalmente à alta incidência de tumores associados

com o tabagismo e o estilo de vida, por exemplo, tumores de pulmão, coloretal,

mama e próstata. Nos países em desenvolvimento, acima de 25 % dos

tumores estão associados com infecções crônicas, por exemplo: vírus da

hepatite B (câncer de fígado), papillomavírus humano (câncer cervical) e

Helicobacter pylori (câncer de estômago) (OMS/AIPC, 2003).

< 85,8 < 112,2 < 133,3 < 165,1 < 272,3

Age-standardized rate / 100,000 population

Carvalho, M. S.

22

Diferenças na distribuição regional de câncer como documentado pelos

registros de câncer baseados na população, ajudam a identificar os fatores

causais e aqueles que influenciam na sobrevivência. Em alguns países

ocidentais, as taxas de mortalidade por câncer recentemente têm começado a

diminuir, devido a uma redução na prevalência do tabagismo, a melhoria da

detecção precoce e avanços no tratamento câncer (OMS/AIPC, 2003).

1.2. O Câncer no Brasil

Segundo o Instituto Nacional do Câncer para o ano de 2008 e válidas

também para o ano de 2009, no Brasil, as estimativas apontam que ocorrerão

466.730 casos novos de câncer. Os tipos mais incidentes, à exceção do câncer

de pele do tipo não melanoma, serão os cânceres de próstata e de pulmão no

sexo masculino e os cânceres de mama e de colo do útero no sexo feminino,

acompanhando o mesmo perfil da magnitude observada no mundo como

demonstrado na figura 02 (Instituto Nacional de Câncer – INCA, 2009).

Os tumores mais incidentes para o sexo masculino serão devidos ao

câncer de pele não melanoma (56 mil casos novos), próstata (49 mil), pulmão

(18 mil), estômago (14 mil) e cólon e reto (12 mil). Para o sexo feminino

destacam-se os tumores de pele não melanoma (59 mil casos novos), mama

(49 mil), colo do útero (19 mil), cólon e reto (14 mil) e pulmão (9 mil) (Instituto

Nacional de Câncer – INCA, 2009).

A distribuição dos novos casos de câncer segundo localização primária é

bem heterogênea entre estados e capitais do país; o que fica bem evidenciado

ao observar-se a representação espacial das diferentes taxas brutas de

incidência. As regiões Sul e Sudeste, de uma maneira geral, apresentam as

maiores taxas, enquanto que as regiões Norte e Nordeste mostram as menores

taxas. As taxas da região Centro-Oeste apresentam um padrão intermediário

(Instituto Nacional de Câncer – INCA, 2009).

Em 2008 foram esperados 231.860 casos novos para o sexo masculino

e 234.870 para sexo feminino. Estima-se que o câncer de pele do tipo não

melanoma (115 mil casos novos) seria o mais incidente na população

Carvalho, M. S.

23

brasileira, seguido pelos tumores de próstata (49 mil), mama feminina (49 mil),

pulmão (27 mil), cólon e reto (27 mil), estômago (22 mil) e colo do útero (19 mil)

como demonstrado na figura 02 (Instituto Nacional de Câncer – INCA, 2009).

Figura 02 – Tipos de câncer mais incidentes, estimados para 2008 e válidos para 2009, na população brasileira, sem pele não melanoma. Fonte: Instituto Nacional de Câncer – INCA.

1.3. O Câncer por Região do Brasil

O número de casos novos de câncer de próstata estimados para o Brasil

no ano de 2008 e válidas para 2009, é de 49.530. Estes valores correspondem

a um risco estimado de 52 casos novos a cada 100 mil homens. O câncer de

próstata é o mais freqüente em todas as regiões com risco estimado de

69/100.000 na região Sul, 63/100.000 na região Sudeste, 47/100.000 na região

Centro-Oeste, 38/100.000 na região Nordeste e, 22/100.000 na região Norte


Em termos de valores absolutos, o câncer de próstata é o sexto tipo de

câncer mais comum no mundo e o mais prevalente em homens, representando

cerca de 10% do total de câncer. As taxas de incidência deste tipo de câncer

Carvalho, M. S.

24

são cerca de seis vezes maiores nos países desenvolvidos comparados aos

países em desenvolvimento. A mortalidade por câncer de próstata é

relativamente baixa, o que reflete, em parte, seu bom prognóstico (Instituto

Nacional de Câncer – INCA, 2009).

A dieta tem sido apontada em alguns estudos como fator importante na

etiologia deste câncer. Uma alimentação com base em gordura animal, carne

vermelha e cálcio tem sido associada ao aumento no risco de desenvolver

câncer de próstata. Já uma dieta rica em vegetais, selênio, vitaminas D e E,

licopeno e ômega-3, tem indicado proteção para o desenvolvimento desta

neoplasia. Alguns estudos apontam a obesidade como fator de risco para a

mortalidade por câncer de próstata (Instituto Nacional de Câncer – INCA,

2009).

O número de novos casos de câncer de mama que foram esperados

para o Brasil em 2008 e válidas para 2009 é de 49.400, com um risco estimado

de 51 casos a cada 100 mil mulheres. O câncer de mama é o segundo tipo de

câncer mais freqüente no mundo e o mais comum entre as mulheres. A cada

ano, cerca de 22% dos casos novos de câncer em mulheres são de mama. Em

Pernambuco, assim como nas demais regiões do país, segue-se esta alta

incidência do câncer de mama nas mulheres, como demonstrado na figura 02.

Os fatores de risco relacionados à vida reprodutiva da mulher (menarca

precoce, nuliparidade, idade da primeira gestação a termo acima dos 30 anos,

anticoncepcionais orais, menopausa tardia e terapia de reposição hormonal)

estão bem estabelecidos em relação ao desenvolvimento do câncer de mama.

Além desses, a idade continua sendo um dos mais importantes fatores de risco


2. Etiologia do Câncer

O Câncer não é apenas uma doença, mas um termo genérico usado para

englobar um grupo de mais que duzentas doenças que partilham de

características comuns. Os cânceres são caracterizados por seu crescimento

não regulado e espalhado de células para outras partes do corpo (GABRIEL,

2007).

Carvalho, M. S.

25

Todos os tipos de câncer partilham características semelhantes. As

células normais dos mamíferos possuem mecanismos moleculares que

regulam o seu crescimento, diferenciação e morte. O câncer desenvolve

quando uma célula normal escapa destes mecanismos reguladores e se

proliferam incontrolavelmente, adquirindo a capacidade de invadir tecidos

normais, podendo se metastatizar para sítios distantes (DOUCAS et al., 2006).

As células cancerígenas não estão confinadas para um hiperproliferação

localizada e infiltração do tecido circundante, mas podem se espalhar para

outras partes do corpo através do sistema linfático e sangue, criando depósitos

secundários conhecidos como metástases (GABRIEL, 2007).

Foi preconizado durante muitos anos que o câncer tem um componente

genético e em nível celular pode se dizer que é uma doença genética. Em

1914, Boveri sugeriu que uma aberração no genoma poderia ser responsável

pela origem do câncer. Este foi posteriormente apoiado por provas de que o

câncer, ou o risco de câncer, pode ser herdada; que mutações poderiam

causar tumores em ambos os animais e os seres humanos e que tumores são

monoclonais na origem, isto é, as células de um tumor mostram todas as

características genéticas da célula original transformada. E apenas nos últimos

anos que o envolvimento de genes específicos tem sido demonstrada em nível

molecular (MACDONALD, 2005).

As células cancerígenas contêm muitas alterações que se acumulam e

contribuem para o desenvolvimento de tumores. Ao longo dos últimos 25 anos,

consideráveis informações foram recolhida sobre a regulação do crescimento

celular e proliferação conduzindo à identificação dos proto-oncogenes e os

genes supressores tumorais. Os proto-oncogenes codificam proteínas que são

importantes no controle da proliferação celular, diferenciação, controle do ciclo

celular e apoptose. As mutações nesses genes atuam predominantemente e

conduzem a um ganho de função. Em contrapartida, os genes supressores

tumorais inibem a proliferação celular por prender progressão através do ciclo

celular e o bloqueio da diferenciação. Eles são recessivos, ao nível da célula,

embora eles mostram um modo de herança dominante. Além disso, outras

genes são igualmente importantes para o desenvolvimento de tumores

(MACDONALD, 2005).

Carvalho, M. S.

26

As mutações que levam ao aumento da instabilidade genômica sugerem

defeitos em desencontro excisão e reparo percursos. Genes envolvidos no

processo de reparo do DNA, quando mutados, também predispõem o paciente

a desenvolver o câncer. Além disso, muitos outros genes que codificam

proteínas, tais como proteases ou outras enzimas capazes de perturbar

tecidos, e fatores de permeabilidade vascular, têm sido mostrados por estarem

envolvidos na carcinogênese. Eventos epigenéticos como alterações no grau

de metilação do DNA também têm sido detectados em tumores. Qualquer

combinação destas mudanças podem ser encontradas em um tumor. No seu

conjunto, a progressão para malignidade, portanto, é um caso complexo e

multifatorial (MACDONALD, 2005).

A carcinogênese é um processo multi-etapas; as células acumulam uma

sucessão de mutações genéticas, superando cada mecanismo de defesa

natural anti-câncer dentro da célula, conferindo uma vantagem no crescimento,

e dirigindo a transformação de uma célula normal em uma maligna. Mesmo

depois de um câncer, foi formada, a instabilidade genética das células malignas

significa que as mudanças na natureza do câncer continuam a ocorrer, criando

dificuldades relativas às estratégias terapêuticas. A maioria dos cânceres

resultam de uma série de erros genéticos que ocorrem durante um período

prolongado, por conseguinte, a incidência de cânceres aumenta com a idade

(DOUCAS et al., 2006).

Dentre os principais critérios a serem analisados nos estudos de

citotoxicidade in vitro pode-se citar a seletividade quanto à linhagem celular

cancerígena estudada. Um composto que destrói todas as linhagens de células

cancerígenas provavelmente mata também as células normais, inviabilizando

sua aplicação no paciente. A importância de se estudar um número abrangente

de linhagens celulares é ressaltado, principalmente correlacionando os usos

terapêuticos de determinados fármacos padrões já utilizados na clínica,

baseados em dados da literatura, com o espectro de ação dos tipos de tumores

para os quais estes fármacos antineoplásicos são eficazes.

Carvalho, M. S.

27

3. Cultura de Células

Embora os primeiros experimentos com cultura de células tenham sido

iniciados no século passado com o trabalho do zoólogo americano Ross

Granviele Harrison, na Universidade Johns Hopkins, o uso desta técnica

continua sendo uma importante ferramenta de pesquisas. Este pesquisador

demonstrou que fragmentos de tecido podiam ser mantidos in vitro,

empregando culturas de medula espinhal embrionária de anfíbios, conseguindo

assim observar o crescimento dos axônios de neuroblastos, e estabelecendo

que estes se formavam por expansão, a partir do corpo neuronal e não por

fusão de uma cadeia de células. As observações de Harrison resolveram uma

das controvérsias em neurobiologia, demonstrando que as fibras nervosas

efetivamente emergiam das células nervosas do tubo medular (HARRISON,

1907).

Cultura de célula é o termo geral para a remoção de células, tecidos ou

órgãos de um animal ou vegetal com sua posterior colocação em um ambiente

artificial propício ao crescimento. Este ambiente geralmente consiste de um

recipiente de vidro ou um recipiente de plástico para cultura contendo um meio

líquido ou semi-sólido que fornece os nutrientes essenciais para a

sobrevivência e o crescimento. A cultura de todo órgão ou fragmentos de

órgãos intactos com a intenção de estudar a continuação da sua função ou o

desenvolvimento é chamado cultura de órgãos. Quando as células são

removidas de fragmentos de órgão antes, ou durante o cultivo, assim,

perturbando a sua relação normal com células vizinhas, é chamado cultura de

células (RYAN, 2008).

3.1.Classificação das Culturas de Células

3.1.1.Cultura primária

Quando as células são removidas cirurgicamente a partir de um

organismo e colocado em um ambiente adequado de cultura, que irão se

juntar, dividir e crescer, é chamado de cultura primária, também chamadas de

Carvalho, M. S.

28

culturas finitas, originam-se de células desagregadas recentemente de tecidos

de um organismo e possuem tempo limitado de vida em cultura – normalmente

não mais que 5 a 20 ciclos de divisão celular. A maioria das células normais

não dá origem a linhagens celulares contínuas, e após certo período, as células

em cultura entram em senescência e morrem (CONDIT, 2001; SPECTER et al.,

2002; McATEER & DAVIS, 2002; MARTINS, BOAVENTURA & LIMA, 2005;

ANDREI, 2006).

Existem dois métodos básicos para o preparo de culturas primárias.

Primeiro, pequenos pedaços de tecido são colocados em vasos de cultura de

células aproriados de vidro ou plástico e banhado em meio de cultura. Depois

de alguns dias, as células individuais se moverão a partir do tecido alvo para

fora na superfícice do vaso de cultura ou substrato onde vão iniciar a divisão e

o crescimento. O segundo método mais amplamente utilizado, acelera esse

processo, acrescentando enzimas digestivas (proteolíticas), tais como a tripsina

ou colagenase, para dissolver os fragmentos de tecido formados que ligam as

células e faz com que permaneçam juntas. Isto cria uma suspensão de células

simples que são então colocadas em recipientes de cultura contendo meio de

cultura e que permite o crescimento e divisão. Este método é chamado

dissociação enzimática (Figura 3) (RYAN, 2008).

As células que se encontram aderidas devem ser ―liberadas‖ da

superfície antes de se realizar a contagem na câmara de Neubauer.

Geralmente utiliza-se a tripsina-EDTA (0,05 % de 1:250 de tripsina, isto é,

tripsina que sob condições testadas pode digerir 250 g de substrato para cada

1 g de tripsina adicionada e 0,02 % de EDTA). As proteínas de adesão destas

células necessitam de cálcio e magnésio para exercerem sua função. Devido a

estas características, a tripsina e o EDTA são utilizados em conjunto. A tripsina

age digerindo e clivando as proteínas de adesão; o EDTA, por sua vez, quela

os cátions divalentes livres. Dependendo do experimento que será feito, a

tripsina não poderá ser utilizada para a remoção das células, métodos

alternativos devem ser adotados (WIGLEY, 2002).

Carvalho, M. S.

29

Figura 03 - Método de dissociação enzimática. Fonte: Technical Bulletin. Introduction to Animal Cell Culture (2008)

3.1.2. Culturas Secundárias

Se as células em cultura primária são removidas dos recipientes de

cultura, elas podem então ser usadas para criar um grande número de culturas

secundárias. A partir das células, estas culturas secundárias podem, por sua

vez, serem usadas para criar novas culturas e assim por diante. Isto é

denominado variavelmente como passagem, subcultura celular ou em

plaqueamento (as culturas são ainda chamadas culturas secundárias)

(BIOELECTRONICS IV, 2007).

As culturas primárias e secundárias são úteis, por exemplo, para estudar

a bioquímica, fisiologia e comportamento das células em condições definidas,

embora se deve ter cautela na relação desses resultados e com o

comportamento das células do animal ou seja, estudos in vivo. As culturas

secundárias não poderão ser mantidas por mais tempo do que alguns meses.

A maioria das células animais cultivadas morrem após um número finito de

divisões celulares (50-100 gerações no caso dos fibroblastos da pele humana.

No entanto às vezes células variantes aparecem em culturas que irão dividir

indefinidamente. Estas culturas de células imortais são chamadas linhas

celulares estabelecidas. A natureza da mudança herdável o que leva à

"imortalização" é desconhecida. Não é exatamente a mesma que a

Remoção do

tecido

Digestão com

enzimas

proteolíticas

Placa de

cultura

Trituração

do tecido

Carvalho, M. S.

30

transformação maligna, que dá origem à células cancerosas, apesar das linhas

celulares parece ser um passo mais próximo das células cancerosas. Grandes

populações de células podem ser produzidas pelo crescimento das linhas

celulares estabelecidas e de culturas de células secundárias e lojas de células

que podem ser mantidas em um profundo congelamento (-70 ° C) por períodos

indefinidos. As culturas celulares especialmente, em linhas celulares são

amplamente usados em pesquisas médicas e científicas e têm usos industriais,

por exemplo: a produção de vacinas (BIOELECTRONICS IV, 2007).

Quando as células do recipiente da cultura primária tem crescido e

consumiu todo o substrato disponível da cultura, por exemplo como

representado nas células renais de hamster, BHK (Baby Hamster Kidney) em

alta densidade celular (Figura 4), eles devem ser subcultivados (manutenção)

para dar-lhes espaço para continuação do crescimento. Isso geralmente é feito

por removê-los com a maior precaução possível a partir do substrato com

enzimas. Estes são semelhante às enzimas utilizadas na obtenção da cultura

primária e são utilizadas para quebrar as proteínas de adesão das células para

o substrato. Algumas linhas celulares podem ser colhidas suavemente por

raspagem do fundo do recipiente de cultura. Uma vez desagregadas, a

suspensão celular pode então ser subdividida e colocadas em novos vasos de

cultura (RYAN, 2008).

Carvalho, M. S.

31

Figura 04 – Cultura de células renais de hamster, BHK (Baby Hamster Kidney) em crescimento com baixa densidade celular (acima) e células BKH crescendo em alta densidade celular (abaixo). Fonte: Bioelectronics IV 2007.

4. Diaminodicloroplatina (II) – Cisplatina – Como um Fármaco

Anticancerígeno Eficaz

Em 1965, o químico americano Rosenberg, na Universidade do Estado

de Michigan, constatou que a eletrólise com eletrodos de platina inibiu o

crescimento da bactéria Escherichia coli. Este grupo de pesquisa determinou

que a platina oxidada por eletrólise para Pt+2 reage com cloreto de sódio e sais

de amônio no meio de crescimento bacteriano, formando a cisplatina

(ROSENBERG et al., 1965) (Figura 05). Devido à capacidade da cisplatina

para inibir a divisão celular, Rosenberg analisou suas possíveis propriedades

anticâncer e concluiu que, na verdade, este composto inibiu o crescimento de

sarcomas transplantados em ratos (ROSENBERG et al., 1973). Atualmente, a

cisplatina tornou-se uma das principais drogas quimioterápicas.

Células BHK em

baixa densidade

Células BHK

em alta

densidade celular

Carvalho, M. S.

32

A cisplatina foi introduzida para a clínica por volta de 1980 e este

fármaco tem sido usado com sucesso em várias formas de câncer,

particularmente para o tratamento de câncer testicular e ovário.

Figura 05 - Cisplatina

4.1. Mecanismo de Ação da Cisplatina

O mecanismo de ação da cisplatina é atribuída à ligação ao DNA, com

formação de aductos, originando ligações intra e intercadeias que induzem

alterações estruturais (Figura 06). O seu efeito citotóxico é, assim, causado

pela inibição da transcrição e replicação, induzindo a apoptose (MELLOR et al.,

2005).

Carvalho, M. S.

33

Figura 06 - Cristalografia da Estrutura de dupla fita de DNA contendo um decâmero cisplatina cis-[PtCl2(NH3)2], contendo aductos intra e inter-cadeias

A cisplatina entra na célula principalmente por difusão passiva, embora a

sua absorção e efluxo tem sido associada às vias metabólicas do cobre,

implicando na alta afinidade do transportador de cobre (CTR1) e o cobre

transportando trifosfato de adenosina tipo-P (ATP-7B) (KUO et al., 2007). Uma

vez dentro da célula, a cisplatina forma aductos com o DNA com uma

preferência pelas regiões.nucleossomais. Neste processo, a cisplatina perde

um de seus íons cloreto e se liga a uma molécula de água, a fim de atacar o

nitrogênio da posição 7 da purina do DNA. Posteriormente, o outro cloreto é

substituído por uma outra molécula de água, assim, uma ligação ao DNA na

forma covalente para produzir 1, 2 ou 1, 3 ligações intrafita ou interfitas. A

cisplatina também forma monoaductos simples com o DNA, ou monoaductos

que se ligam a proteínas ou também às moléculas glutationa (Figura 07)

(CHVÁLOVÁ et al., 2007; LAGUNAS et al., 2008). A importância desse

mecanismo molecular é ressaltado pelos estudos demonstrando que os níveis

de aductos DNA-platina estão correlacionados com a resposta clínica da

cisplatina (BRABEC et al., 2005; MARTELLI et al., 2007).

Pt

H3N

H3N Cl

Cl

Cisplatin

Carvalho, M. S.

34

Figura 07 – Ligação da cisplatina ao DNA - (a) ligações intrafita (b), ligações interfitas (c), e monoaductos (d). Fonte: (CHVÁLOVÁ et al., 2007; LAGUNAS et al., 2008).

O dano produzido pela cisplatina é detectado e reparado pela via de

excisão de nucleotídeo, que envolve duas subvias: transcrição acoplada à via

de excisão de nucleotídeo e a via de excisão de nucleotídeo genômica global.

Em alguns trabalhos reportado por Furuta e colaboradores (2002) que células

deficientes de transcrição acoplada à via de excisão de nucleotídeo são

hipersensíveis à cisplatina, mostrando que a essa via pode ser responsável

pela resistência à droga de platina. Se o dano produzido pela cisplatina não é

totalmente reparado, as células emitem sinais para iniciação da morte celular

através de apoptose ou necrose, dependendo da concentração particular de

cisplatina e tecidos específicos envolvidos.

4.2. Desenvolvimento de complexos similares à cisplatina, sobretudo com

menos efeitos colaterais

Desde a descoberta da cisplatina por serendipidade em 1965, os

pesquisadores tem se centrado no desenvolvimento de complexos como a

cisplatina, com semelhante atividade terapêutica, mas com menos efeitos

colaterais do que o composto original. Modificações estruturais na cisplatina

tem envolvido mudanças nos grupos retiradores de elétrons, produzindo uma

série de derivados com a mesma atividade biológica da cisplatina, (devido ao

fato de que intracelularmente eles são hidrolisados às mesmas espécies

eletrofílicas, a saber, [(NH3)2Pt(H2O)2]2+), mas com taxas reduzidas de ativação

e uma subsequente redução na toxicidade não-específica. Esta estratégia tem

resultado no desenvolvimento da carboplatina (2), (Figura 08), que é ativa

Carvalho, M. S.

35

contra os mesmos tipos de tumores como a cisplatina, mas com menor

toxicidade sistêmica, que tem permitido a sua introdução na oncologia

pediátrica (MURRY et al., 1997; VEAL et al., 2007).

Em contrapartida, as modificações nos grupos carreadores de elétrons

rendem espécies eletrofílicas que são diferentes do composto original,

produzindo, assim, produzem diferentes aductos no DNA e mudanças na

citotoxicidade. Esta estratégia alternativa levou à síntese da oxaliplatina (3),

(Figura 08), um fármaco que age em tumores cisplatina-resistentes, como o

adenocarcinoma colorretal, e que exerce efeitos colaterais tóxicos bastante

distintos aos do composto original (RAYMOND et al., 1998).

Mudando ambos os grupos, carreadores e retiradores de elétrons tem

rendido milhares de complexos Pt (II); no entanto, além dos três já

mencionados, que ganharam aprovação mundial [cisplatina (1), em 1978,

carboplatina (2) em 1991 e oxaliplatina (3), em 2004], apenas três mais tem

sido aprovados para uso clínico em países específicos, a saber nedaplatina (4),

no Japão, lobaplatina (5) na China e heptaplatina (6), na Coreia do Sul,

respectivamente (Figura 08) (GALANSKI et al., 2005).

Figura. 08 - Estruturas químicas dos complexos com platina: cisplatina, carboplatina, oxaliplatina, nedaplatina, iobaplatina e heptaplatina.

O recente aumento nos ensaios clínicos envolvendo fármacos

anticancerígenos com platina, outros derivados de platina introduzidos

Pt

OCO

OCO

H3N

H3N

Pt

H3N

H3N Cl

Cl

Pt

NH2

NH2

O

O

O

O

Cisplatin Carboplatin Oxaliplatin

PtO

O

O

Nedaplatin

O

OPt

OO

OPt

O

NH2

NH2

Iobaplatin

NH2

NH2

Heptaplatin

NH3

NH3

(1) (2) (3)

(4) (5) (6)

Carvalho, M. S.

36

posteriormente, carboplatina e oxaplatina (Figura 08), reflete a eficácia e a taxa

de sucesso da cisplatina, o primeiro e mais poderoso membro da classe. No

entanto, o fármaco de grande utilidade clínica tem seu uso limitado pela

toxicidade sendo restrita a utilização em altas doses e especialmente a

resistência do tumor. Por exemplo, enquanto a alta eficácia na resposta pode

ser alcançada no câncer de ovário, a longo prazo a eficácia vai diminuindo,

devido ao desenvolvimento de resistência medicamentosa levando a

reincidência e posterior morte da maioria destes pacientes (JUNG. et al., 2007;

TETKO et al., 2008; HO et al., 2003).

Ademais, a cisplatina tem efeitos colaterais severos que incluem

nefrotoxicidade, neurotoxicidade, mielosupressão, ototoxicidade, anafilaxia,

neuropatias periféricas e a condução à resistênca no tratamento. A resistência

é considerada ser multifatorial e inclui reduzida acumulação intracelular do

fármaco, o aumento da glutationa e inativação pela metalotioneína, aumento do

reparo dos danos do DNA e alterações nas vias apoptóticas (GONZÁLEZ-

VADILLO et al., 2007; SIDDIK et al., 2003).

5. O anel Imidazolidínico e suas potencialidades em atividades

farmacológicas

Nos últimos anos, um número de abordagens ―drug delivery‖ tem sido

desenvolvidas, com o objetivo de reduzir efeitos colaterais tóxicos relacionados

à quimioterapia pelo uso de carreadores seletivamente aos tumores alvos para

entrega de agentes citotóxicos aos tecidos doentes, assim poupando as células

normais. Tais farmacóforos incluem substâncias bioativas, tais como

aminoácidos, açúcares, ácidos da bile, folatos e análogos de hormônios.

Alternativamente, porções do alvo macromolecular não tóxico, não

imunogênico e não pirogênico poderiam ser usadas para esse propósito. Esta

estratégia explora o chamado efeito EPR (enhanced permeability and

retention), efeito no da aumento da permeabilidade e retenção, baseado em

características peculiares de tumores de sangue e vasos linfáticos, resultando

numa aumentada difusão macromolecular para fora da corrente sanguínea

Carvalho, M. S.

37

dentro do tecido tumoral e uma ineficiente remoção da droga pelo tumor (IYER

et al., 2006; VICENT et al., 2006).

As porções biológicas (alvo ativo) ou macromolecular (alvo passivo)

podem agir cada uma como um grupo retirador ou como um ligante carreador

(como mostrado na Figura 09). Quando uma porção alvo age como um grupo

retirador no final do complexo, as funcionalidades coordenadas são geralmente

grupos dicarboxilados. Dessa forma, uma porção [Pt(NH3)2]2+ presa ao braço

pode ser liberada ao DNA para formar o mesmo aducto intracadeia cis-

Pt(NH3)2d(GpG) a. como a cisplatina. A taxa de dissociação da platina dos

farmacóforos é crucial para as propriedades citotóxicas dos conjugados (VAN

ZUTPHEN et al., 2005; MILANESIO et al., 2008).

Figura 09 – Agentes para drogas alvo e entrega: esquema geral de um bioconjugado

Em contraste, quando a porção alvo age como um grupo carreador no

final do complexo (Figura 09), ele permanecerá coordenado à droga sobre a

penetração na célula e ligação ao DNA, significativamente modificando as

propriedades físico-químicas dos aductos no DNA resultantes. Nestes casos, o

espaçador geralmente no final, ou contém um grupo diamino funcionalmente

quelante (por exemplo, etilenodiamino) (VAN ZUTPHEN et al., 2005;

MILANESIO et al., 2008).

A química de complexos de metais de transição com ligantes contendo

imidazolidinas tem recebido larga atenção devido ao diverso perfil de atividades

farmacológicas de compostos com diferentes atividades (KOVALA-DEMERTZI

et al., 2008). De acordo com as numerosas atividades biológicas relatadas

Farmacóforo:

Bioligante (alvo ativo) ou Macromolécula (alvo passivo)

Unidade Citotóxica

Espaçador

Carvalho, M. S.

38

pelos compostos imidazolidínicos, uma gama de complexos com platina II e

platina IV contendo ligantes que tem nitrogénio tem sido sujeito de intensiva

avaliação biológica tendo como ponto chave a diminuição dos níveis de

toxicidade e terapias anticâncer mais seletivas (JAKUPEC et al., 2003).

No trabalho de revisão reportado pelo Grupo de Pesquisa em Inovação

Terapêutica (GPIT), publicado no ano de 2008 foram abordados a relação

estrutura, reatividade e propriedades biológicas da hidantoína (imidazolidina-

2,4-diona), que é um 2,4-dicetotetrahidroimidazol descoberto por Bayer em

1861. As tiohidantoínas e derivados foram preparados, tendo propriedades

químicas similares correspondendo aos compostos carbonil. Algumas

atividades biológicas (Figura 10) como anticâncer, antimicrobiana,

anticonvulsulsivante, esquistossomicida são atribuídas à reatividade química e

consequente afinidade dos anéis hidantoínicos à biomacromoléculas. Ademais,

o conhecimento sobre a química das hidantoínas têm aumentado muito nas

investigações científicas (OLIVEIRA et al., 2008).

Figura 10 – Potencialidades de atividades biológicas do núcleo imidazolidínico

NHNH

Y

X

H

H

1 2

3

4 5

Ansiolíticos

Carvalho, M. S.

39

Os complexos contendo ligantes hidantoínicos tem sido reportado por

possuir atividade citotóxica/antitumor. Alguns derivados hidantoínicos tais como

ditienilhidantoína, 5,5-dipiridilhidantoína, espirohidantoínas e hidantoínas 3,5-

dissubstituídas exibem atividades antiviral, anticonvulsivante e citotóxica

(RAJIC et al., 1986; BAKALOVA. et al., 2005; 2008). Novos complexos de

platina (II) e platina (IV) com 5-metil-5-(4-piridil)-2,4-imidazolidina-diona e vários

íons halogênios com fórmula geral [PtL2X2] e [PtL2Cl4], onde L é o ligante

orgânico e X é Cl-, Br-, J-, foram sintetizados (Figura 11).

Os efeitos citotóxicos destes complexos foram avaliados em algumas

linhagens de células cancerígenas humanas. O recém sintetizado complexo

cis-[PtL2Cl2] exerceu atividade citotóxica contra linhagens de células tumorais

SKW-3, MCF-7, EJ, U-266, enquanto cis-[PtL2Br2], trans-[PtL2I2] foram menos

ativos. O mais alto estado de oxidação do complexo cis-[PtL2Cl4] foi inativa em

todas as linhagens celulares (BAKALOVA. et al.,2008).

Carvalho, M. S.

40

Figura 11 – Estruturas esquemáticas de complexos de Pt (II) investigados cis-[PtL2Cl2] (1), cis-[PtL2Br2] (2), trans-[PtL2I2] (3) and cis-[PtL2Cl4] (4). Fórmula geral [PtL2X2] and [PtL2Cl4], onde L é o ligante orgânico e X é Cl

-, Br

-, I

-.

NH

NH

O

O

NPt

Cl

Cl

CH3

NHNH

O

ON

CH3

NH

NH

O

O

N

CH3

PtBr

Br

NHNH

O

ON

CH3

NH

NH

O

O

N

CH3

PtCl

Cl

Cl

Cl

NHNH

O

ON

CH3

N

NPt

I

I

NH

NH

OO

NH

NH

OO

CH3

1 2

3 4

Carvalho, M. S.

41

OBJETIVOS

2.1. Geral

Contribuir para a terapia anticâncer atual através da avaliação da

atividade citotóxica de complexos imidazolidínicos cisplatínicos (Série Cx),

derivados 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (Série LPSF/NN), e derivados

imidazolidina-2,4-diona (Série LPSF/MS), demonstrando como as propriedades

eletrônicas e lipofílicas dos compostos podem influenciar na resposta biológica,

enfatizando as crescentes pesquisas no desenvolvimento de novos complexos

com platina utilizando ligantes contendo nitrogênio como os derivados

imidazolidínicos.

2.2. Específicos

Síntese de novos compostos de coordenação de platina contendo como

ligantes compostos imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona

(Série Cx);

Determinação estrutural dos novos compostos de coordenação de

platina contendo como ligantes compostos imidazolidínicos derivados da 2-

tioxo-imidazolidin-4-ona, Série Cx (Cx-33, Cx-40, Cx-42, Cx-47 e Cx-25) (VII-

XI) por infravermelho; e dos derivados da Imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS)

sintetizados pelos métodos espectroscópicos convencionais: infravermelho e

ressonância magnética nuclear de hidrogênio;

Avaliação Citotóxica in vitro dos derivados da série 2-tioxo-imidazolidin-

4-ona (LPSF/NN) (I-IV), dos derivados imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS) (IV-

V) e de complexos imidazolidínicos cisplatínicos (Cx) (VII-X) frente a 4

linhagens de células cancerígenas humana: HL-60 (leucemia promielocítica),

MDAMB-435 (melanoma - humano), HCT-8 (cólon - humano) e SF-295

(glioblastoma - humano);

Carvalho, M. S.

42

Avaliação da Atividade hemolítica para avaliar o potencial derivados da

série 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN) (I-IV), dos derivados imidazolidina-

2,4-diona (LPSF/MS) (IV-V) e de complexos imidazolidínicos cisplatínicos

(Cx) (VII-X) em causar lesões na membrana plasmática da célula, seja pela

formação de poros ou pela ruptura total.

Carvalho, M. S.

43

REFERÊNCIAS

AHMAD, S., ISAB, A.A., PERZANOWSKI, H. P. Ligand scrambling reactions of cyano(thione)gold(I) complexes and determination of their equilibrium constants. Can. J. Chem. 80, 10, 1279–1284. 2002. AHMAD, S., ISAB, A. A., ALI, S., AL-ARFAJ, A. R. Perspectives in bioinorganic chemistry of some metal based therapeutic agents. Polyhedron 25, 1633–1645, 2006. ALBUQUERQUE, M. C. P. A.; SILVA, T. G.; PITTA, M. G. R.; SILVA, A. C. A.; SILVA, P. G.; MALAGUENO, E.; SANTANA, J. V.; WANDERLEY, A. G.; LIMA, M. C. A.; GALDINO, S. L.; BARBE, J.; PITTA, I. R. Synthesis and schistosomicidal activity of new substituted thioxo-imidazolidine compounds. Pharmazie. 60:1, 13-17. 2005. ANDREI, G. Three-dimensional culture models for human viral diseases and antiviral drug development. Antivir. Res., 71:96-107. 2006. AKRIVOS, P.D. Recent studies in the coordination chemistry of heterocyclic thiones and thionates. Coord. Chem. Rev. 213, 181. 2001. BAKALOVA, A., R. BUYUKLIEV, G. MOMEKOV, D. IVANOV, D. TODOROV, S. KONSTANTINOV, M. KARAIVANOVA. Synthesis, physicochemical and in vitro pharmacological investigation of new platinum (II) complexes with some cycloalkanespiro-5′-hydantoins. Eur. J. Med. Chem 40, 590–596. 2005. BAKALOVA, A.: VARBANOV, H.; BUYUKLIEV, R.; MOMEKOV, G.; FERDINANDOV D.; KONSTANTINOV; S.; IVANOV, D. Synthesis, characterization and biological activity of Pt(II) and Pt(IV) complexes with 5-methyl-5(4-pyridyl)-2,4-imidazolidenedione. European Journal of Medicinal Chemistry. 43, 958 e 965, 2008. BIERBACH, U., BROW, J.M., PLEATMAN, C.R. Cytotoxic Acridinylthiourea and Its Platinum Conjugate Produce Enzyme-Mediated DNA Strand Breaks. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters v.12, 2953–2955. 2002.

Bioelectronics IV. Laboratory - Cell Culture and Biocompatibility. 2007. BERTRAND, J.-C. DNA Repair in Cancer Therapy; HUMANA: TOTOWA, NJ, 51–72. 2004. BOULIKAS, T.; VOUGIOUKA, M. Cisplatin and platinum drugs at the molecular level. Oncol. Rep. 10,1663–1682. 2003. BLACKBURN, T. P.; SLOVITER, R. S. Epilepsy, parkinson‘s disease, migraine and brain plasticity – the next paradigm shift? Current Opinion in Pharmacology, v.3, p. 3-5. 2003.

Carvalho, M. S.

44

BJELOSEVIC ,H., SPÉGEL, C., SNYGG, A. S., GORTON L., ELMROTH, S. K.C., PERSSON,T. Synthesis and structural characterisation of novel platinum-based drug candidates with extended functionality by incorporation of bis(diphenylphosphino)ferrocene units as metal chelators. Tetrahedron. 62, 4519–4527. 2006.

BERRIDGE, M. V., TAN, A. S., McCOY, K. D., WANG, R. The Biochemical and Cellular Basis of Cell Proliferation Assays that Use Tetrazolium Salts. Biochemica4: 14-19. 1996.

BRABEC, V.; KASPARKOVA, J., Modifications of DNA by platinum complexes relation to resistance of tumors to platinum antitumor drugs. Drug Resistance Updates, v. 8, n. 3, pp. 131–146, 2005.

BRANDAO, S. S. F.; ANDRADE, A. M. C.; PEREIRA, D. T. M.; BARBOSA FILHO, J. M.; LIMA, M. C. A.; GALDINO, S. L.; PITTA, I. R.; BARBE, J. A novel way of synthesis of 1,3,5-trisubstituted-2-thioxoimidazolidinones. Heterocyclic Communications. 10:1, 9-14. 2004.

BROWN, M.L., GRIMM,J. B.;.STABLESB,J.P. Design, synthesis, and development of novel caprolactam anticonvulsants. Bioorganic & Medicinal Chemistry, v. 11, p. 4133–4141, 2003.

BRUIJNINCX, P.C. A; SADLER, P. New trends for metal complexes with anticancer activity. J. Current Opin.Chem. Biol., 12,197-206. 2008. BURROWS, M.T. The cultivation of tissues of the chick embrio outside the body. J. Amer. Med. Ass., 55:2057. 1910.

BURROWS, M.T. A method of furnishing a continuous supply of new medium to a tissue culture in vitro. Anat. Rec., 6:141-144. 1912. CARREL, A. On the permanent life of tussiues outside the organism. J. Exp. Med., 15:516-528. 1912. CARREL, A. Artificial activation of the growth in vitro of connective tissue. J. Exp. Med., 17:14-19. 1913. CARREL, A. A method for the physiological study of tissues in vitro. J. Exp. Med. 38:407-420. 1923. CATERINA; M. C.; PERILLO, I. A., BOIANI, L. et al., Imidazolidines as new anti-Trypanosoma cruzi agents: Biological evaluation and structure–activity relationships. Bioorganic & Medicinal Chemistry 16, 2226–2234. 2008.

Carvalho, M. S.

45

CECHINEL FILHO, V., CAMPOS, F.; CORRÊA, R., YUNES, R. A.; J. NUNES R. Aspectos Químicos e Potencial Terapêutico de Imidas Cíclicas: Uma Revisão da Literatura. Quim. Nova, v. 26, N. 2, 230-241. 2003. CESARINI, S., SPALLAROSSA A., RANISE A., SCHENONE, S., ROSANO, C., LA COLLA, P., SANNA, G., BUSONERA, B., LODDO, R. European Journal of Medicinal Chemistry. 1-13. 2008. CONDIT, R.C. Principles of Virology, pp.19-52. In: D. M. Knipe, P. M. Howley, D. E. Griffin, R. A. Lamb, M. A. Martin, B. Roizman, & S. E. Straus (eds).

Virology, 4th

ed. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia. 2001. CORNER, J. What is cancer? In: Cancer Nursing Care in Context (eds J. Corner and C. Bailey), Blackwell Publishing, Oxford. 2001. CHVÁLOVÁ, K., BRABEC, V., AND J. KASPÁRKOVÁ, Mechanism of the formation of DNA-protein cross-links by antitumor cisplatin, Nucleic Acids Research, v. 35, n. 6, pp. 1812–1821, 2007. CHAN, C. K. S., BURKE, ZHU, S. L., H., PILETZ, J. E.; HEAD, G. A. Imidazoline receptors associated with noradrenergic terminals in the rostral ventrolateral medulla mediate the hypotensive responses of moxonidine but not clonidine. Neuroscience. 132 991–1007. 2005. DALE, M.M.; RANG, H.P.; RITTER,J.M. Farmacologia. 5 ed. Elsevier. 2004.

DOUCAS H, BERRY D P. Basic principles of the molecular biology of cancer I. Basic Science, Surgery; 24(2): 43–7. Ed. Elsevier Ltd. 2006. DYLAG, T., ZYGMUNT, M., MACIAG, D. et al., Synthesis and evaluation of in vivo activity of diphenylhydantoin basic derivatives. European Journal of Medicinal Chemistry 39, 1013–1027. 2004. EAGLE, H.; OYAMA, V. I. & LEVY, M. Amino Acid Requirement of normal and malignant human cells in tissue culture. Arch. Biochem. Bioph., 67:432-446. 1957. FURUTA, T.; UEDA, T.; AUNE, G.; SARASIN, A.; KRAEMER, K. H.; POMMIER, Y. Transcription-coupled nucleotide excision repair as a determinant of cisplatin sensitivity of human cells. Cancer Research. 62, no. 17, pp. 4899–4902, 2002. FLEISCHER, H. Structural chemistry of complexes of (n-1)d10 nsm metal ions

with -N-donor substituted thiolate ligands (m = 0, 2). Coord. Chem. Rev. 249, 799-827. 2005. GABRIEL, J. edited by. The Biology of Câncer. Second edition. John Wiley & Sons Ltd. 2007.

Carvalho, M. S.

46

GALANSKI, M., JAKUPEC, M.A., KEPPLER, B.K. Update of the Preclinical Situation of Anticancer Platinum Complexes: Novel Design Strategies and Innovative Analytical Approaches. Curr. Med. Chem. 12 (18). 2075-2094. 2005. GEY, G. O., COFFMAN, W.D., KUBICEK, M.T. Tissue culture studies of the proliferative capacity of cervical carcinoma and normal epithelium. Cancer Res., 12:364- 365. 1952.

GONZÁLEZ-VADILLO, A.M., ÁLVAREZ-VALDÉS, A., MONEO, V., BLANCO, F., DÍAZ, R.G., CARNERO, A., NAVARRO-RANNINGER, C. Structure-activity relationship of new trans-platinum(II) and (IV) complexes with cyclohexylamine. Interference with cell cycle progression and induction of cell death. Journal of Inorganic Biochemistry. 101, 551–558. 2007. HAM, R. G. Clonal growth of mammalian cells in a chemically defined synthetic medium. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 53:288-293. 1965. HARRISON, R.G. Observations on the living developing nerve fiver. Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 4:140-143. 1907.

HO, Y.P., AU-YEUNG, S.C., To, K.K. Platinum-based anticancer agents: innovative design strategies and biological perspectives. Med. Res. Rev. 23, 633–655. 2003. HUQ, F.; Yu, J. Q.; DAGHRIRI, H.; BEALE, B. ―Studies on activities, cell uptake and DNA binding of four trans-planaramineplatinum(II) complexes of the form: trans-PtL(NH3)Cl2, where L= 2-hydroxypyridine, imidazole, 3-hydroxypyridine and imidazo(1,2-α)pyridine, Journal of Biochemistry 98, 1261-1270. 2004.

INCA (Instituto Nacional de Câncer/Coordenação de Prevenção e Vigilância/Ministério da Saúde)- Estimativa 2008 – Incidência de Câncer no Brasil. Disponível on-line em: «http://www.inca.gov.br/estimativa/2008/versaofinal.pdf» Visitado em: 27/12/2008.

INCA/Ministério da Saúde. Fisiopatologia do Câncer-Ações de enfermagem para o controle do câncer. Uma Prosposta de Integração Ensino-Serviço. 2ª ed. Capt.2. 2002. Disponível on-line em: «http://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/inca/acoes_cap2.pdf » Visitado em: 28/12/2008

ISMAEL, G. F.V., ROSA, D. D., MANO, M. Novel cytotoxic drugs: Old challenges, new solutions. Cancer Treatment Reviews, 34, 81– 91. 2008.

Carvalho, M. S.

47

IYER, A.K.; KHALED, G.; FANG, J.; MAEDA, H. Exploiting the enhanced permeability and retention effect for tumor targeting. Drug Discov. Today 11, 812-818. 2006. JAKUPEC, M.A., M. GALANSKI, B.K. KEPPLER. Tumour-inhibiting platinum complexes: state of the art and future perspectives. Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol. 146, 1-10. 2003.

JUNG, Y., LIPPARD, S.J. Direct Cellular Responses to Platinum-Induced DNA Damage. Chem. Rev. 107, 1387–1407. 2007.

KOVALA-DEMERTZI, D., ALEXANDRATOS, A., PAPAGEORGIOU A., YADAV, P. N., DALEZIS Panagiotis, Demertzis, M. A. Polyhedron. 27, 2731–2738. 2008.

KUO, M. T., CHEN, H. H. W., SONG, I.-S. SAVARAJ, N., ISHIKAWA, T. The roles of copper transporters in cisplatin resistance. Cancer and Metastasis Reviews, v. 26, no. 1, pp. 71–83, 2007.

KURZ ,T.; WIDYAN , K. A convenient synthesis of 3-amino-4-imino(thioxo)-imidazolidin-2-ones.Tetrahedron Letters. 45. 7049–7051. 2004.

LAGUNAS, V. M.; ZAJGLA, J. M.. Nuclear Factor-kappa B as a Resistance Factor to Platinum-Based Antineoplasic Drugs. Review Article. Metal-Based Drugs. 1-6. 2008. doi:10.1155/2008/576104.

LEO, A.J., Hansch C., Role of Hydrophobic Effects in Mechanistic QSAR. Perspect. Drug Discov. Des. 17, 1–25. 1999.

LEWIS, W. & LEWIS, M. The growth of embryonic chick tissues in artificial media, agar and bouillon. Johns Hopk. Hosp. Bull., 22:126 . 1911.

MARTINS, A. K. A.; BOAVENTURA, M. F. C. & LIMA, M. M. R. Cultivo de linhagens permanentes, pp: 41-49. In: C. M. Peres, R. Curi (eds.) Como cultivar células, Editora Guanabara Koogan S.A. Rio de Janeiro, Brasil. 2005.

MARTELLI, L., DI MARIO, F., BOTTI, P., RAGAZZI, E., MARTELLI, M. KELLAND, L., Accumulation, platinum-DNA adduct formation and cytotoxicity of cisplatin, oxaliplatin and satraplatin in sensitive and resistant human osteosarcoma cell lines, characterized by p53 wild-type status. Biochemical Pharmacology, v. 74, n. 1, pp. 20–27, 2007.

MACDONALD, F.; FORD, C.H.J.; CASSON, A.G. Molecular Biology of Cancer. Second edition. Taylor & Francis e-Library, 2005.

Carvalho, M. S.

48

MELLOR, H.R.; SNELLING, S.; HALL, M.D.; MODOK, S.; JAFFAR, M.; HAMBLEY, T.W.; CALLAGHAN, R. The influence of tumour microenvironmental factors on the efficacy of cisplatin and novel platinum(IV) complexes. Biochemical Pharmacology, 70, 1137–1146. 2005.

MIER-VINUÉ,J, GAY, M., MONTAÑA, Á. M., SÁEZ, R.I., MORENO, V., KASPARKOVA, J., VRANA ,O., HERINGOVA, P., BRABEC, V., BOCCARELLI A, COLUCCIA, M., NATILE, G. Synthesis, Biophysical Studies, and Antiproliferative Activity of Platinum(II) Complexes Having 1,2-Bis(aminomethyl)carbobicyclic Ligands. J. Med. Chem.,v. 51, 424–431. 2008.

MILANESIO, M., MONTI, E., GARIBOLDI, M. B., GABANO, E. et al. Trend in cytotoxic activity of a series of cis-[APtCl2] (A = ethylenediamine methylated at different positions) complexes. Inorganica Chimica Acta 361, 2803–2814. 2008.

McATEER, J. A. & DAVIS, J. Basic cell culture technique and the maintenance of cell lines, pp. 135-225. In: Basic cell culture (Davis J.M. ed.) Oxford University Press, New York. 2002.

MOSSMAN, T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival:application to proliferation and cytotoxicity assays. J. Immunol. Methods, 65: 55-63. 1983.

MUDIT, M., KHANFAR, M., MURALIDHARAN, A., THOMAS, S., SHAH, G. V., VAN, R. W. M., SAYED, K. A. EL. Discovery, design, and synthesis of anti-metastatic lead phenylmethylene hydantoins inspired by marine natural products. Bioorganic & Medicinal Chemistry 17, 1731–1738. 2009. MURRY, D.J., Comparative Clinical Pharmacology of Cisplatin and Carboplatin. Pharmacotherapy 17, 140S. 1997. NEAL, C.P; BERRY, D.P; Basic principles of the molecular biology of cancer II: angiogenesis, invasion and metastasis. Basic Science, Surgery, 24(4); 120-125. Ed. Elsevier Ltd. 2006.

OLIVEIRA, S. M.; SILVA, J.B.P.; HERNANDES, M.Z.; LIMA, M. C. A., GALDINO, S. L.; PITTA, I.R. Estrutura, Reatividade e Propriedades Biológicas de Hidantoínas. Quim. Nova, Vol. 31, No. 3, 614-622. 2008.

OLIVEIRA, S. M.; ALBUQUERQUE, M. C. P. A.; PITTA, M. G. R.; MALAGUENO, E.; SANTANA, J. V.; LIMA, M. C. A.; PITTA, I. R.; GALDINO, S. L. Behavior of Schistosoma mansoni adult worms maintained in vitro towards imidazolidinone derivatives. Acta Farmaceutica Bonaerense, 23,3 ; 343-348. 2004.

Carvalho, M. S.

49

OMS/IARC (Organização Mundial da Saúde/Agência Internacional para a Pesquisa do Câncer). World Cancer Report. Chapter 1-The global burden of cancer. STEWART, B.W., KLEIHUES, P. IARC Press. Lyon. 2003. Disponível on-line em: «http://www.iarc.fr/IARCPress/pdfs/wcr/WorldCancerReport.pdf» Visitado em: 26/12/2008.

Organização Mundial da Saúde (WHO). Neurological disorders- a public health approach. Chapter 3. Uma publicação da OMS. 2008. Disponível on-line em: < http://www.who.int/mental_health/neurology/neurodiso/en/index.html> <http://www.who.int/mental_health/neurology/chapter_3_a_neuro_disorders_public_h_

challenges.pdf> <http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs165/en/>

PARKIN D. M, BRAY FI, DEVESA S. S. Cancer burden in the year 2000. The global picture. Eur J Cancer. Oct; 37 Suppl v.8:S4-66. 2001.

PEKALA, E.˙B., STADNICKA, K.; BRODA, A. et al., Synthesis, structure–activity relationship of some new anti-arrhythmic 5-arylidene imidazolidine-2,4-dione derivatives. European Journal of Medicinal Chemistry 40. 259–269. 2005.

RAYMOND, E.; FAIVRE, S., WOYNAROWSKI, J.M., CHANEY, S.G., Oxaliplatin: mechanism of action and antineoplastic activity. Semin. Oncol. 25, 4. 1998.

RAJIC, Z., B. ZORC, S. RAIC-MALIC, K. ESTER, M. KRALJ, K. PAVELIC, J. BALZARINI, E. DE CLERCQ, M. MINTAS. Hydantoin derivatives of L- and D-amino acids: synthesis and evaluation of their antiviral and antitumoral activity. Molecules. 11, 837. 2006.

ROUS, P. & JONES, F. S. A method for obtaining suspensions of living cells from the fixed tissues for the plating out of individual cells. J. Exp. Med. 23: 546. 1916. ROSENBERG, B.; CAMP, L. V.; KRIGAS, T. Inhibition of cell division in Escherichia coli by electrolysis products from a platinum electrode. Nature. 205, 698–699. 1965. ROSENBERG, B.; VANCAMP, L.; TROSKO, J. E.; MANSOUR, V. H. Platinum compounds: a new class of potent antitumour agents. Nature. 222, 385–386. 1969. ROSENBERG, B., Platinum coordination complexes in cancer chemotherapy. Naturwissenschaften, vol. 60, n. 9, pp. 399–406, 1973.

http://www.who.int/mental_health/neurology/chapter_3_a_neuro_disorders_public_h_challenges.pdf

http://www.who.int/mental_health/neurology/chapter_3_a_neuro_disorders_public_h_challenges.pdf

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18007390?ordinalpos=3&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DefaultReportPanel.Pubmed_RVDocSum


Carvalho, M. S.

50

RYAN. J. A. Introduction to Animal Cell Culture Technical Bulletin. Disponível on-line em: www.corning.com/lifescience. Visitado em: 21/05/2008. SANTOS, L. C.; UCHOA, F. T.; CANAS, A. R. P. A.; SOUSA, I. A.; MOURA, R. O.; LIMA, M. C. A.; GALDINO, S. L.; PITTA, I. R.; BARBE, J. Synthesis and anti-inflammatory activity of new thiazolidine-2,4-diones, 4-thioxothiazolidinones and 2-thioxoimidazolidinones. Heterocyclic Communications. 11:2;121-128. 2005. SKEHAN , P., STORENG, R., SCUDIERO, D., MONKS, A., MCMAHON, J., VISTICA, D., WARREN, J.T., BODESCH, H., KENNEY, S., BOYD, M. R. New colorimetric cytotoxicity assay for anticancer – drug screening. J. Natl. Cancer Inst., 82(13): 1107-1112. 1990. SIDDIK ZH. Cisplatin: mode of cytotoxic action and molecular basis of resistance. Oncogene. 22, 47, 7265–79. 2003. SKEHAN, P.; STORENG, R.; SCUDIERO, D.; MONKS, A.; et al., New colorimetric cytotoxicity assay for anticancer-drug screening. J. Nat. Canc. Inst. v. 82, n. 13. 107-112. 1990. SPECTER, S.; HONDINKA, R.L.; Wiedbrauk, D.L. & Young, S.A. Diagnosis of viral infections. pp. 243-272. In: Richman, D.D., Whitley, R.J.& Hayden, F.G.

(eds) Clinical Virology, 2nd

ed. ASM Press, Washington, D.C. 2002. TAKAHARA, P. M.; ROSENZWEIG, A. C.; FREDERICK, C. A.; LIPPARD, S. J. Crystal structure of double-stranded DNA containing the major adduct of the anticancer drug cisplatin. Nature. 377, 649–652. 1995. TETKO, I.V., JAROSZEWICZ, I., PLATTS J.A., JAWORSKA, J. K. Journal of Inorganic Biochemistry. 102, 1424–1437. 2008. THENMOZHIYAL, J. C.; Wong, P. T.H.; e Chui, W.K.; Anticonvulsivant activity of phenylmethylenehydantoins: a structure-activity relationship. J. Med. Chem. v.47, 1527-1535. 2004. VEAL, G.J., ERRINGTON, J., TILBY, M.J., PEARSON, A.D., et al. Adaptive dosing and platinum-DNA adduct formation in children receiving high-dose carboplatin for the treatment of solid tumours. BoddyUKCCSG Pharmacology Working Group, Br. J. Cancer 12, 725. 2007. VICENT, M.J., DUNCAN, R. Polymer-based nanomedicines: Novel treatments for cancer.Trends Biotechnol. 24, 39. 2006.

VAN ZUTPHEN, S; REEDIJK, J. Targeting platinum anti-tumour drugs: Overview of strategies employed to reduce systemic toxicity. Coord. Chem. Rev. 249, 2845. 2005.

http://www.corning.com/lifescience




Carvalho, M. S.

51

WAZEER, M.I.M., ISAB, A. A. Complexations of Hg(CN)2 with imidazolidine-2-thione and its derivatives: Solid state, solution NMR and antimicrobial activity studies. Spectrochimica Acta Part A. 68,1207–1212. 2007.

WHITE, P. R. Prolonged survival of excised animal tissues in vitro in nutrients of known constitution. J. Cell. Comp. Physiol. 34: 221-240. 1949.

WIGLEY, C. B. The cell culture laboratory pp. 1-27 In: Basic Cell Culture. A

practical approach (J. M. Davis), 2nd

ed, Oxford University Press. 2002.

WILMER, E. N. Introduction In: Cell, Tissue and Organ cultures in virus research pp. 1- 17. In: Cells and Tissues in culture. Methods, Biology and Physiology (E. N. Wilmer, eds) Vol. I, Academic Press Inc., New York. 1965.

YARBRO, C., FROGGE, M. AND GOODMAN, M. Cancer Nursing: Principles and Practice, 6th ed, Jones and Bartlett Publishers, Boston, MA. 2005.

Carvalho, M. S.

52

Carvalho, M. S.

53

ARTIGO 1:

Journal of Medicinal Chemistry ISSN: 0022-2623

Síntese, Determinação Estrutural e Avaliação Citotóxica in vitro

de Novos Compostos de Coordenação de Platina contendo

como ligantes Compostos Imidazolidínicos Derivados da 2-

tioxo-imidazolidin-4-ona e da Imidazolidina-2,4-diona

Carvalho, M. S.

54

Journal of Med Chem ISSN: 0022-2623





Manuela dos Santos Carvalhoa, Wagner Eduardo da Silvab, João Bosco

Paraíso da Silvab, Luís A. E. Batista de Carvalhoc, Maria Paula M. Marquesc,

Cláudia do Ó Pessoad, Manoel Odorico de Moraesd, Maria do Carmo Alves de

Limaa, Suely Lins Galdinoa*; Ivan da Rocha Pittaa

aLaboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos (LPSF), Grupo de Pesquisa em Inovação

Terapêutica (GPIT) – Departamento de Antibióticos, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Av. Prof. Moraes Rego Nº 1235. Cidade Universitária. CEP: 50.670-901. Recife-PE. Brasil.

bDepartamento de

Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Av. Prof. Luiz Freire, s/n, 50740-540 Recife –PE, Brasil.

cLaboratório de Oncologia Experimental da Universidade Federal do Ceará (UFC),

Rua Coronel Nunes de Melo, 1127. CEP: 60.430-270, Fortaleza-CE. Brasil. dUnidade de Química-

Física Molecular, Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT), Universidade de Coimbra, 3004-535, Coimbra, Portugal

Palavras-chaves: câncer, citotoxicidade, complexos metálicos, imidazolidina-2,4-diona, cisplatina

Abstract

A cisplatina é um quimioterápico altamente potente comumente usado em muitos tipos de neoplasias humanas, porém devido a muitas limitações, há a necessidade de busca de novos agentes anticâncer menos tóxicos e mais seletivos, sendo assim, uma variedade de complexos de platina (II) com ligantes contendo nitrogênio, tem sido alvo de intensa avaliação biológica. Os complexos contendo derivados hidantoínicos como ligantes, tem sido relatados possuir atividade citotóxica/antitumoral Os compostos das Séries Cx, LPSF/NN, LPSF/MS foram sintetizados e submetidos à avaliação citotóxica utilizando 4 diferentes linhagens de células cancerígenas. Também foi realizada avaliação da atividade hemolítica. Dos compostos avaliados os da série LPSF/MS apresentaram-se mais ativos. Foi observado pelas análises de SAR que os fatores eletrônicos e lipofílicos influenciaram na resposta biológica. A análise da atividade hemolítica sugere que a atividade citotóxica, não é devido a danos diretos sobre a membrana plasmática.

Introdução

O câncer tem desmonstrado ser uma doença difícil de cura, e poucos

medicamentos eficazes estão disponíveis. O desenvolvimento de novos

agentes anticâncer eficientes, seletivos, menos tóxicos permanece uma

Carvalho, M. S.

55

importante e desafiadora meta na química medicinal. Assim, a compreensão do

mecanismo molecular envolvido nos cânceres levará às novas formas para o

desenvolvimento de novos agentes anticancerígenos. Embora, o sucesso das

triagens clínicas na identificação de novos agentes e modalidades de

tratamentos sejam significativos, os tratamentos atuais tem muitas limitações.

Isso inclui efeitos colaterais induzidos pela droga e pelo desenvolvimento de

resistência adquirida à droga. Assim, a necessidade para o desenvolvimento de

agentes terapêuticos eficazes anticancerígenos com propriedades

farmacocinéticas bem definidas é de extrema importância (KAVITHA et al.,

2009).

A descoberta de agentes citotóxicos foi revolucionária para a terapia

anticâncer no século passado, demonstradas pelas taxas de sobrevivência e

melhoria da qualidade de vida de pacientes com diferentes tipos de tumores.

No entanto, o desenvolvimento de agentes que combinam eficácia, segurança

e conveniência tornam-se um grande desafio, devido ao estreito índice

terapêutico de algumas drogas, o fato de que elas possam causar danos, não

só às células cancerígenas, mas também ao tecido normal e saudável e à

ocorrência de resistência, limitando a eficácia anticâncer (ISMAEL et al., 2008).

Novos agentes citotóxicos tem trazido algumas vantagens

convencionais, tais como uma administração em mais curto prazo, mecanismos

de superação da resistência aos medicamentos e menor incidência de eventos

adversos. As perspectivas destes estudos destacam o desenvolvimento de

novos medicamentos citotóxicos promissores que venha a oferecer não só

ganhos de eficácia, mas também em termos de segurança, tolerabilidade e

conveniência no tratamento de pacientes com câncer (ISMAEL et al., 2008).

O Desenho de Novos Complexos de Platina como Promissores Fármacos

Anticâncer

Desde a descoberta da cisplatina (figura 1) na década de 1970,

pesquisadores em todo o mundo tem focado no desenvolvimento de complexos

semelhantes à cisplatina com atividade terapêutica similar, mas com menos

efeitos colaterais que o composto protótipo (MILANESIO et al., 2008).

Carvalho, M. S.

56

De milhares de novos análogos sintetizados, somente dois outros

fármacos: carboplatina, (1,1-ciclobutanodicarboxilato) diamina de platina(II), e

oxaliplatina, (1R,2R-ciclohexanodiamina) oxalatoplatina(II), (figura 1) são

usados na clínica atualmente. Uma recente revisão relata que mais do que

3000 potenciais novas drogas sintetizadas, somente 30 tem entrado na triagem

clínica, e sugere que a absorção, distribuição, metabolismo e excreção (ADME)

são o maior fator nessa baixa taxa de sucesso (JUNG et al., 2007; TETKO et

al., 2008).

Figura 1. Estruturas químicas da cisplatina, carboplatina e oxaliplatina

Assim, um parâmetro crucial para o desenho de novos fármacos

anticâncer baseados em platina é sua lipofilicidade, que está relacionada ao

importante processo biológico tal como absorção, transporte através das

membranas, interações droga-receptor ou toxicidade das moléculas (LEO et

al., 1999; TETKO et al., 2008). Novas abordagens sintéticas e melhores

conhecimentos dos mecanismos moleculares dos complexos de platina

sustenta a base para o desenho racional de promissores complexos baseados

em platina (ZHANG et al., 2003; WANG et al., 2005).

No trabalho de Barbara e colegas que tem sintetizado e caracterizado

vários membros de nova família de compostos, (NH3)2Pt(triácido) e

(PPh3)2Pt(dihidroquelato)2 que são dois novos complexos (figura 2), que pela

primeira vez, apresentou atividade antitumoral in vitro e in vivo, oralmente

ativos em modelo de hepatoma. Em particular, (NH3)2Pt(triácido) demonstrou

em ambas altas atividades citotóxicas, em células S1 de hepatoma e um


Pt

NH3

NH3 OO

OO

PtCl

ClNH3

NH3

Pt

O

O

O

O

NH3

NH3

Carvalho, M. S.

57

significante efeito antitumoral in vivo sem sinais de efeitos tóxicos (BARBARA

et al., 2006).

Figura 2. Estruturas químicas dos complexos de platina ácido-conjugados da bile, (NH3)2Pt(triácido) e (PPh3)2Pt(dihidroquelato)2.

As Imidazolidinas como Potenciais Ligantes para Complexos Metálicos

com Atividade Anticâncer

A cisplatina é um quimioterápico altamente potente comumente usado

para uma variedade de tipos de neoplasias humanas, tais como testicular,

próstata, ovariano, cervical, pulmão. A citotoxicidade da cisplatina é

primariamente mediada por sua habilidade de causar dano no DNA e

subsequente morte celular apoptótica (ZHANG et al., 2009).

Entretanto devido aos efeitos colaterais da cisplatina e à necessidade de

busca de novos agentes anticâncer, uma variedade de complexos de platina

(II) e platina (IV) com ligantes contendo nitrogênio, tem sido alvo de intensa

avaliação biológica que visa desenvolver terapêuticas anticâncer menos tóxicas

e mais seletivas. Entre estes os complexos contendo derivados hidantoínicos

como ligantes, tem sido relatados possuir atividade citotóxica/antitumoral.

Alguns derivados hidantoínicos, tais como ditienil-hidantoína, 5,5-dipiridil-

O

OPt

O

O

O

O

COOH

NH3

NH3

(NH3)2Pt(triacid)

(PPh3)2Pt(dehydrocholate)

2

O

Pt

O

O

OO

O O

PPh3

PPh3 OO

O

Carvalho, M. S.

58

hidantoína, espirohidantoínas e hidantoínas 3,5-disubstituídas exibiram

atividades antiviral, anticonvulsivante e citotóxica (STRUCK et al., 1986;

BAKALOVA, 2005, 2008)

Embora os compostos hidantoínicos sejam amplamente estudados, não

há muitos estudos para investigar as suas propriedades anticancerígenas.

Recentemente, a atividade citotóxica de derivados espirohidantoínicos foram

testados em células de ovário e câncer de mama (RAJIC et al., 2006).

Além disso, um estudo que investigou os efeitos de alguns derivados 5-

benzilideno-hidantoínicos na inibição da atividade quinase EGFR e efeitos

antiproliferativos para células A431 (CARMI et al., 2006). Verificou-se que, a

dupla ligação exocíclica é essencial tanto para a enzima quanto para a inibição

do crescimento celular, o que sugere que, um rígido sistema planar é

necessário para interação com o alvo molecular.

No estudo realizado por Kavitha et al., (2009) abordando o potencial dos

derivados hidantoínicos como agentes terapêuticos para o câncer foram

analisadas as propriedades anticâncer de novos compostos espirohidantoínas-

8-(3,4-difluorobenzil)-1‘-(pent-4-enil)-8-azaspiro[biclico[3.2.1.] octano-3,4‘-

imidazolidine]-2‘,5‘-diona (DFH) - que apresentaram efeitos citotóxicos dose e

tempo-dependente em linhas celulares de leucemia humana (K562, Reh, CEM

e 8E5).

A análise do ciclo celular sugeriu que estes compostos inibiram o

crescimento das células leucêmicas. Um dos métodos mais usados para

estudar a proliferação celular é baseado na incorporação de nucleotídeos radio

marcados no DNA das células em divisão. Foram utilizadas as células K562 ou

Reh na presença do [3H] timidina, depois a adição dos compostos-teste. Os

resultados indicaram que os compostos afetam a replicação do DNA

conduzindo à inibição do crescimento celular. O DNA nuclear fragmentado e os

níveis de várias proteínas apoptóticas e o reparo de proteínas fortemente

sugerem que estes compostos podem induzir a apoptose (KAVITHA et al.,

2009).

Para obter mais informações sobre o potencial citotóxico de derivados

hidantoínicos, é de primordial importância o desenho e a síntese de novos

análogos com diferentes substituintes em diferentes posições para um estudo

Carvalho, M. S.

59

de relação estrutura-atividade mais detalhado. Os objetivos deste trabalho são

demonstrar como as propriedades eletrônicas e lipofílicas dos compostos

podem influenciar a resposta biológica, através da realização de ensaios de

citotoxicidade e pela viabilidade celular, e fazer uma abordagem de relação

estrutura-atividade (SAR) entre os compostos estudados. Foi realizada a

síntese, determinação estrutural e avaliação citotóxica in vitro de derivados 2-

tioxo-imidazolidin-4-ona (Série LSF/NN) (I-IV), (Figura 3), e de derivados

imidazolidina-2,4-diona (Série LPSF/MS) (V-VI), (Figura 3), e de novos

compostos de coordenação de platina contendo como ligantes compostos

imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (Série Cx) (VII-X),

(Figura 4), a serem designados: Compostos da série LSF/NN, compostos

enumerados I-IV (Figura 3): 5-(2-cloro-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona

(LPSF/NN-1) (I) (OLIVEIRA et al., 2004); 5-(4-metoxi-benzilideno)-2-tioxo-

imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-3) (II) (SANTOS et al., 2005; ALBUQUERQUE et

al., 2005); 5-(2-bromo-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-4) (III)

(SANTOS et al., 2005; BRANDÃO et al., 2004); 5-(4-metil-benzilideno)-2-tioxo-

imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-10) (IV) (BRANDÃO et al., 2004). Os compostos

pertencentes à série LPSF/MS, enumerados V-VI, são: 3-(4-metil-benzil)-5-(4-

cloro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-2) enumerado (V) e o 3-

(4-metil-benzil)-5-(4-metil-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-6)

enumerado (VI).

Carvalho, M. S.

60

Figura 3 – Estruturas químicas dos Ligantes das Séries LPSF/NN (I-IV) e LPSF/MS (V-VI)

E por fim, compostos de coordenação de platina contendo como ligantes

compostos imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (Série Cx)

(VII-IX): Complexo Cx-33 (VII): [5-(2-bromo-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-

ona) cis-etileno-diamino-dicloro de platina II]; Complexo Cx-40 (VIII): [5-(4-

metoxi-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-dicloro de

platina II]; Complexo Cx-42 (IX): 5-(4-metil-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-

ona) cis-etileno-diamino-dicloro de platina II]; Complexo Cx-47 (X): [5-(2-cloro-

benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-dicloro de platina II],

e Cx-25 (XI) [5-(4-metoxi-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona) cis-diamino-

dicloro de platina II]; representado na figura 4.

CH

Cl

N

N

H

HO

SCH

3O CH

N

N

H

HO

S

Br

CH

N

N

H

HO

SCHCH

3

N

N

H

HO

S

(I) (II)

(III)(IV)

CHCl

N

N

H

O

O

C

H2

CH3

(V)

CHCH3

N

N

H

O

O

C

H2

CH3

(VI)

Carvalho, M. S.

61

Figura 4 – Estruturas químicas dos compostos de coordenação de platina contendo como ligantes compostos imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (Série Cx) (VII-XI)

SEÇÃO EXPERIMENTAL

PARTE QUÍMICA

A seguir serão descritas as metodologias utilizadas para a obtenção dos

Derivados 5-Benzilideno-2-tioxo-imidazolidin-4-onas (LPSF/NN), Derivados

Imidazolidínicos (LPSF/MS) e dos compostos de coordenação de platina

contendo como ligantes compostos imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-

imidazolidin-4-ona (Série Cx). Em seguida os resultados e discussão da

caracterização por espectroscopia de infravermelho dos compostos e posterior

conclusões.

H2N

Pt NH2

CH2

C

H2

Cl

CH

Br

N

N

H

HO

S

CHMeO

N

N

H

HO

S

H2N

Pt NH2

CH2

C

H2

Cl

H2N

Pt NH2

CH2

C

H2

Cl

CH

Cl

N

N

H

HO

S

NH3

Pt NH3

Cl

CHMeO

N

N

H

HO

S

.NO3

.Cl

.NO3

.NO3.NO

3

CHMe

N

N

H

HO

S

H2N

Pt NH2

CH2

C

H2

Cl

Complexo Cx-33 (VII)

Complexo Cx-40 (VIII)

Complexo Cx-42 (IX)

Complexo Cx-47(X)

Complexo Cx-33 (VII)

Complexo Cx-25 (XI)

Complexo Cx-25 (XI)

Complexo Cx-40 (VIII)

Carvalho, M. S.

62

Material e Métodos

Equipamentos

I. Espectroscopia - A caracterização estrutural dos compostos sintetizados

descritos a seguir foram realizadas nos seguintes aparelhos:

Espectroscopia na Região do Infravermelho

Os espectros vibracionais, dos ligantes livres e de seus respectivos

compostos de coordenação de platina, foram obtidos a partir da técnica

utilizando-se pastilha de KBr. O equipamento utilizado foi um espectrofotômetro

com transformada de Fourier, Bruker, modelo IF66, utilizando-se janela

espectroscópica de análise de 4000 a 400 cm-1 e cuja resolução espectral foi

de 4 cm-1.

Medidas de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 1H

As análises foram realizadas no equipamento Varian Unit Plus 300, com

freqüência de 300 MHz para 1H. Os deslocamentos estão expressos em partes

por milhão (ppm) em relação aos picos residuais do solvente utilizado (DMSO –

d6).

II. Ponto de fusão

Os pontos de fusão foram determinados em aparelho Quimis Modelo

340.27.

III. Cromatografia

As cromatografias analíticas em camada delgada foram efetuadas em

placas de sílica gel Merck 60 F254, de 0,25 mm de espessura. As revelações

foram feitas por luz ultravioleta (254 ou 366 nm). Todos os solventes utilizados

nos sistemas de eluição possuíam especificação P.A.

Carvalho, M. S.

63

Síntese dos Ésteres 2-Ciano-3-fenil-acrilatos de etila (IP)

Em um balão de fundo redondo se adicionou benzaldeídos substituídos

e cianoacetato de etila, o catalisador piperidina e benzeno anidro como

solvente. Aqueceu-se a mistura reacional lentamente até a estabilização da

temperatura a 110 °C, que foi mantida até o fim da reação caracterizada pela

eliminação de água. Os precipitados obtidos, os ésteres cianocinâmicos foram

purificados por cristalizações sucessivas com solventes adequados.

Síntese dos Derivados 5-Benzilideno-2-tioxo-imidazolidin-4-onas

(LPSF/NN)

Dissolveu-se parcialmente a 2-tioxo-imidazolidin-4-ona em etanol anidro

juntamente com os derivados 2-ciano-fenil-acrilatos de etila, em presença de

piperidina como catalisador. A mistura reacional foi aquecida lentamente até

refluxo durante o tempo e temperatura necessários para a obtenção dos

derivados. A reação foi acompanhada por análise de cromotografia em camada

delgada (CCD) através do sistema eluição adequado. A Figura 5 demonstra a

obtenção dos derivados da 5-benzilideno-2-tioxo-imidazolidin-4-ona que foram

purificados por recristalizações sucessivas ou lavagens com solventes

adequados. Os compostos finais obtidos estão representados na Figura 3

(Série LSF/NN) (I-IV).

Carvalho, M. S.

64

CH

O

NN R CH C C

CN

O

OCH2CH3

CH C C

CN

O

OCH2CH3

NN

N

NH

S

O

H

N

NH

S

O

CH

H

BrXBrK2CO3

R

R

R

N

NX

S

O

H

CH

R'

X=CH2 OU CH2CO

Figura 5 - Obtenção dos ligantes da Série 5-benzilideno-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN)

Síntese de Derivados Imidazolidínicos

Os derivados 5-benzilideno-3-(4-metil-benzil)-imidazolidina-2,4-diona

(LPSF/MS) foram obtidos em duas etapas. Inicialmente, obteve-se a 3-(4-metil-

benzil)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-0) por reação da imidazolidina-2,4-

diona com cloreto de 4-metil-benzil. Numa segunda etapa, a 3-(4-metil-benzil)-

imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-0) reagiu com benzaldeído substituído em

dimetilformamida e na presença do metóxido de sódio recém preparado,

conduzindo a formação dos compostos finais. Na Figura 6 é demonstrada a

obtenção da Série 5-benzilideno-3-(4-metil-benzil)-imidazolidina-2,4-diona

(LPSF/MS). Os compostos finais derivados da imidazolidina-2,4-diona (Série

LPSF/MS) (V-VI) estão representados na Figura 3.

R = 2-Cl, 4-OCH3, 2-Br, 4-CH3

Carvalho, M. S.

65

N

N

H

HO

O

MS-0

N

N

H

CH2O

O

CH3

CH3 CH2Cl

N

N

H

CH2O

OHC

CH3

R

R

C

O

H

R = 4-OCH3, 4-Cl, 4-NO2, 3Br, 4-F, 4-CH3, 2-Br

Figura 6 - Obtenção da Série 5-benzilideno-3-(4-metil-benzil)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS)

Síntese de compostos de coordenação de platina contendo como ligantes

compostos imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona

(Série Cx)

Os complexos imidazolidínicos cisplatínicos (Cx) foram obtidos em duas

etapas (Figura 7). Na primeira etapa reagiu-se o cis-etilenodiamino-dicloro de

platina II, numa proporção molecular 1:1 com nitrato de prata (AgNO3) sob

proteção da luz para obtenção dos complexos Cx-33, Cx-40, Cx-42 e Cx-47

(VII-X). Para a obtenção do complexo Cx-25 (XI), utilizou-se como reagente a

cis-diamino-dicloro de platina II (cisplatina) na mesma proporção. Colocou-se

num erlenmeyer sob agitação para solubilizar e sob proteção da luz pesou-se o

nitrato de prata, e adicionou-se ao cis-etilenodiamino-dicloro já contendo o

R = 4-Cl, 4-CH3

Carvalho, M. S.

66

solvente dimetilformamida, onde para 1 mmol usou-se 10 mL de

dimetilformamida (AUGUSTUS et al, 2003). Deixou-se em reação por

aproximadamente 20 horas.

Na segunda etapa filtrou-se às escuras e desprezou-se o filtrado (AgCl)

e adicionou-se os respectivos ligantes (LPSF/NN) (I-IV), já solubilizados em

dimetilformamida, deixou-se reagindo por aproximadamente 20 horas.

Figura 7 – Esquema geral de obtenção dos compostos de coordenação de platina contendo como ligantes compostos imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (Série Cx) (VII-XI)

Tratamento dos compostos de coordenação de platina da Série Cx

Ao volume do balão adicionou-se gelo picado para auxiliar na

precipitação dos complexos da série Cx, observou-se imediata turvação, e

presença de um precipitado, até completa liquefação do gelo, filtrou-se, e

deixou-se secar.

cis-etileno-diamino-dicloro de Platina II

Série LPSF/NN (I-IV)

LPSF/NN-3 (II)

R = -OCH3

cis-diamino-dicloro de Platina II

Cx-25 (XI)

LPSF/NN (I-IV)

H2N

Pt NH2

CH2

C

H2

Cl

CH

N

N

H

HO

SR

N

N

H

HO

SCH Pt

NH2

H2N

Cl ClR

AgNO3

DMF

N

N

H

HO

SCHR

AgNO3

DMFPt

H3N

H3N Cl

Cl

CH

N

N

H

HO

S Pt

NH3

NH3

ClR

+

+

cis-etileno-diamino-dicloro de Platina II

Série Cx (VII-X)

Carvalho, M. S.

67

AVALIAÇÃO FARMACOLÓGICA

Ensaios de Citotoxicidade

Os ensaios de citotoxicidade foram realizados no Laboratório de

Oncologia Experimental da Universidade Federal do Ceará, coordenado pelos

Professores responsáveis Profa. Dra. Cláudia do Ó Pessoa e o Prof. Dr.

Manoel Odorico de Moraes. Os ensaios foram divididos em duas etapas, a

primeira foi realizar um screening inicial com todos os compostos para se

avaliar o potencial citotóxico e posterior determinação da CI50 em µg/mL

(concentração capaz de inibir 50% do crescimento celular), e na segunda

etapa, os compostos foram submetidos à avaliação da atividade hemolítica

com o objetivo de avaliar o potencial dos compostos-teste em causar lesões na

membrana plasmática da célula.

Material e Métodos

Foram testados 10 compostos, sendo 4 da série LPSF/NN (I-V): 5-(2-cloro-

benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-1) (I); 5-(4-metoxi-

benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-3) (II); 5-(2-bromo-

benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-4) (III); 5-(4-metil-

benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-10) (IV). Os compostos

pertencentes à série LPSF/MS, (V-VI), são: 3-(4-metil-benzil)-5-(4-cloro-

benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-2) (V) e o 3-(4-metil-benzil)-5-

(4-metil-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-6) (VI) e compostos de

coordenação de platina contendo como ligantes compostos imidazolidínicos

derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (Série Cx): Complexo Cx-33 (VII): [5-

(2-bromo-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-dicloro de

platina II]; Complexo Cx-40 (VIII): [5-(4-metoxi-benzilideno)-2-tioxo-

imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-dicloro de platina II]; Complexo Cx-42

(IX): 5-(4-metil-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-

dicloro de platina II]; Complexo Cx-47 (X): [5-(2-cloro-benzilideno)-2-tioxo-

imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-dicloro de platina II], foram testados

frente às linhagens celulares de câncer humano: HL-60 (leucemia

Carvalho, M. S.

68

promielocítica), MDAMB-435 (melanoma - humano), HCT-8 (cólon - humano) e

SF-295 (glioblastoma - humano). Para efeito comparativo foi utilizado um

fármaco antineoplásico utilizado na clínica, a doxorrubicina (Dox), como

controle positivo. Os valores de IC50 foram calculados pela exposição dos

compostos testados nas linhagens de células tumorais humanas, após 72h de

incubação, pelo teste do MTT.

As linhagens utilizadas, HL-60 (leucemia promielocítica), MDAMB-435

(melanoma - humano), HCT-8 (cólon - humano) e SF-295 (glioblastoma -

humano), foram cedidas pelo Instituto Nacional do Câncer (USA), sendo

cultivadas em meio RPMI 1640, que consiste de um meio baseado na serie

RPMI-1630 utilizando um sistema de bicarbonato tamponado e alterações nas

quantidades de aminoácidos e vitaminas. O meio é utilizado para cultura de

leucócitos humanos normais e neoplásicos. O meio é suplementado com 10%

de soro fetal bovino e 1% de antibióticos, mantidas em estufa a 37C e

atmosfera contendo 5% de CO2. As amostras foram dissolvidas em DMSO puro

e estéril na concentração estoque de 5 mg/mL.

Animais

O sangue utilizado para a avaliação da atividade hemolítica foi

proveniente de camundongos adultos com aproximadamente 6 a 8 semanas de

nascido, albinos swiss (Mus musculus) pesando entre 25 e 30 gramas,

proveniente do Biotério da Universidade Federal do Ceará. Os animais foram

mantidos em uma sala experimental com temperatura controlada (22°C ± 2)

umidade relativa de 60% e ciclo circadiano de 12h, ad libitum. O protocolo

experimental foi aprovado pelo comitê local de Ética Animal (CPEA/UFC).

Metodologia: Citotoxicidade in vitro em células de câncer humano

A análise de citotoxicidade pelo método do MTT vem sendo utilizada no

programa de screening do National Cancer Institute dos Estados Unidos (NCI),

que testa mais de 10.000 amostras a cada ano (SKEHAN et al., 1990). É um

método rápido, sensível e barato e foi descrito primeiramente por Mosman

(1983), tendo a capacidade de analisar o estado metabólico da célula. É uma

Carvalho, M. S.

69

análise colorimétrica baseada na conversão do sal 3-(4,5-dimetil-2-tiazol)-2,5-

difenil-2-H-brometo de tetrazolium (MTT) em azul de formazan, a partir de

substratos de enzimas microssomais e mitocondriais presentes somente nas

células metabolicamente ativas. O estudo citotóxico pelo método do MTT

permite definir facilmente a citotoxicidade, mas não o mecanismo de ação

(BERRIDGE et al., 1996).

Determinação da Concentração Inibitória capaz de Inibir 50 % do

Crescimento celular (CI50)

As células foram plaqueadas em placas de 96 poços nas seguintes

concentrações (células/mL): para as linhagens MDA-MB435 e SF-295 foram

plaqueadas na concentração de 0,1 x 106 céls/mL, já para a linhagem celular

HCT-8: 0,7 x 105 céls/mL e para a linhagem HL-60: 0,3 x 106 céls/mL.

Os compostos previamente dissolvidos em DMSO foram diluídos em

série no meio RPMI para obtenção das concentrações finais (0,19-25 µg/mL) e

adicionados em placas de 96 poços (100μL/poço). Após um período de

incubação de 72 h, as placas foram centrifugadas a 1500 rpm/15 minutos. O

sobrenadante foi aspirado e foram adicionados 150 μL de solução de MTT 10%

em RPMI 1640, sendo a placa colocada na estufa a 5% de CO2 por 3h. Em

seguida, as placas foram novamente centrifugadas a 3000rpm/10 minutos,

tendo o sobrenadante aspirado e seu precipitado ressuspendido em 150μL de

DMSO e agitado por 30 minutos, até completa dissolução dos cristais de

formazan. As placas foram lidas no espectrofotômetro de placa a um

comprimento de onda de 595nm. Foram consideradas ativas aquelas que

apresentaram CI50 < 4 g/mL

Avaliação da Atividade Hemolítica

Esta metodologia, segundo Costa-Lotufo et al. (2002), permite avaliar o

potencial das substâncias-teste em causar lesões na membrana plasmática da

célula, seja pela formação de poros ou pela ruptura total.

Carvalho, M. S.

70

O sangue foi coletado de três camundongos Swiss (Mus musculus) por

via do plexo orbital (altamente vascularizado), sendo diluído em 30 volumes de

solução fisiológica (NaCl 0,85% + CaCl2 10mM). Os eritrócitos foram lavados 2

vezes em solução fisiológica por centrifugação (1500rpm/ 3min.) para redução

da contaminação plasmática e ressuspensos em solução salina para obtenção

de uma suspensão de eritrócitos (SE) a 2%. Os ensaios foram realizados em

placas de 96 poços. Cada poço da 1ª coluna recebeu 100L da solução

fisiológica. Na 2ª, os poços receberam 50L da solução fisiológica e 50L do

veículo de diluição da substância teste, neste caso, DMSO 10%. Aos poços da

3ª coluna, foram adicionados 100L de solução fisiológica e 100L das

substâncias teste em solução. Da 4ª coluna em diante os poços receberam

100L da solução fisiológica, excetuando-se os da última coluna, que

receberam 80L de solução fisiológica e 20L de Triton X – 100 1% (controle

positivo). As diluições foram feitas dos poços da 3ª à 11ª coluna, retirando-se

100L da solução da cavidade anterior e transferindo para a seguinte de modo

que as concentrações foram sempre diluídas pela metade, variando de 1,9 a

250g/mL. Em seguida, 100L da SE 2% foram plaqueados em todos os

poços. Após incubação de 1h, sob agitação constante à temperatura ambiente

(26 2ºC), as amostras foram centrifugadas (5000rpm/3 min) e o sobrenadante

transferido para uma outra placa para a leitura da absorbância no

espectrofotômetro de placas a 540nm.

Análise Estatística

A análise estatística foi realizada a partir de dois experimentos

independentes e realizados em triplicatas. Os resultados foram analisados

segundo suas médias e respectivos erros-padrão. O cálculo das CI50 com

intervalo de confiança de 95% (concentração inibitória capaz de provocar 50%

do efeito máximo) e seus respectivos desvios foram realizados a partir da

regressão não-linear utilizando o programa GraphPad Prism (versão 5).

Carvalho, M. S.

71

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Características Físico-químicas dos compostos imidazolidínicos

derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona

Os pontos de fusão dos compostos imidazolidínicos derivados da 2-

tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN) variaram de 230 a 262 º C. As massas

moleculares variaram de 218 a 238, 5 g.

.Tabela 1: Características físico-químicas dos derivados 2-tioxo-imidazolidin-4-ona

Composto (R) Ponto de

Fusão (P.F.)

Massa Molecular

(M.M.)

Fórmula

Molecular (F. M.)

LPSF/NN-1 2-Cl 230-232 °C 238,5 C10H7N2OSCl

LPSF/NN-3 4-OCH3 260-262 °C 234,27 C11H10N2O2S

LPSF/NN-4 2-Br 237-238 °C 283 C10H7N2OSBr

LPSF/NN-10 4-CH3 258-260 °C 218 C11H10N2OS

As características físico-químicas dos derivados 5-benzilideno-3-(metil-benzil)-

imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS) se encontram na tabela 2.

Tabela 2: Características físico-químicas dos derivados 5-benzilideno-3-(metil-benzil)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS)

Composto (R) Ponto de

Fusão

(P.F.)

Massa

Molecular

(M.M.)

Rf Rendimento

(Rdt %)

LPSF/MS-2 4-Cl 221-222°C 291,5 0,5

(n-hexano/Acetato

de etila 7:3)

94,84%

LPSF/MS-6 4-CH3 174-175°C 306 0,5

(n-hexano/Acetato

de etila 7:3)

88,10%

Carvalho, M. S.

72

As características físico-químicas dos compostos de coordenação de platina

contendo como ligantes compostos imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-

imidazolidin-4-ona (Série Cx) se encontra na tabela 3 abaixo:

Tabela 3: Características físico-químicas dos compostos de coordenação de platina contendo como ligantes compostos imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (Série Cx)

Como observado na tabela 3, o rendimento do composto de coordenação de

platina Cx-25 apresentou o maior rendimento quando comparado aos

rendimentos dos demais compostos, em função da forma de tratamento que foi

utilizada no processo pós-síntese, utilização de rota-evaporador, melhorando o

rendimento final.

Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN)

de 1H e no Infravermelho (IV) para os compostos da Série LPSF/MS

A espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio

(RMN1H) permitiu verificar os deslocamentos químicos () dos hidrogênios

presentes nas estruturas dos derivados imidazolidinônicos da série 5-

benzilideno-3-(4-metil-benzil)-imidazolidina-3,4-diona (LPSF/MS).

Os espectros apresentam os picos de absorção com deslocamentos

químicos entre 6,96 - 7,71 ppm, correspondentes aos hidrogênios aromáticos.

Complexo (R) Massa

Molecular

(M.M.)

Fórmula

Molecular (F. M.)

Rendimento

Rdt (%)

Cx-33 2-Br 573,51 (C12H15N4OSBr)PtCl 19,07 %

Cx-40 4-OCH3 524,58 (C13H18N4O2S)PtCl 23,77 %

Cx-42 4-CH3 508,58 (C13H18N4OS)PtCl 54,11 %

Cx-47 2-Cl 529,01 (C12H15N4OSCl)PtCl 21,76 %

Cx-25 4-OCH3 498,58 (C11H16N4O2S)PtCl 87, 12 %

Carvalho, M. S.

73

Os sinais característicos dos grupos -CH3, -CH2, =CH aparecem com singleto

em 2,26 ppm, 4,60 - 4,61 ppm e 6,52 - 6,62 ppm, respectivamente.

Os espectros no infravermelho permitem a verificação das bandas

características das carbonilas em aproximadamente 1706 - 1727 cm-1 e 1752 -

1761 cm-1, do grupo N-H em 3225 - 3274 cm-1. A seguir se encontram os

deslocamentos químicos e as freqüências no infravermelho para os derivados

LPSF/MS sintetizados.

3-(4-metil-benzil)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-0)

RMN1H (d, ppm) – DMSO – d6: CH3 – 2,26 ppm (s, 3H); CH2 – 3,95 ppm (s,

2H);– 4,70 ppm (s, 2H); NH – 8,07ppm (s,1H)

Hidrogênios Benzílicos: 7,11 ppm (d, 2H) J = 8,40Hz; 7,16 ppm (d, 2H) J =

8,40Hz

IV (cm-1) –KBr: NH – 3297 ; C=O -1750; 1704

5-(4-cloro-benzilideno)-3-(4-metil-benzil)-imidazolidina-2,4-diona

(LPSF/MS-2)

RMN1H (d, ppm) – DMSO – d6: CH3 – 2,26 ppm (s, 3H) ; CH2 –4,60 ppm (s,

2H); NH – 10,93 (s,1H); =CH – 6,554 ppm (s, 1H)

Hidrogênios Benzilidênicos: 7,64 ppm (d, 2H) J = 8,39Hz; 7,48 ppm (d, 2H) J

= 8,39Hz

Hidrogênios Benzílicos: 7,17 ppm (d, 2H) J = 8,39Hz; 7,14 ppm (d, 2H) J =

8,39Hz;

IV (cm-1) –KBr: NH – 3274; C=O -1752; 1706; C=C – 1649

3-(4-metil-benzil)-5-(4-metil-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona

(LPSF/MS-6)

RMN1H (d, ppm) – DMSO – d6: CH3 – 2,27 ppm (s, 3H); CH2 –2,32 ppm (s,

2H); NH – 4,61 (s,1H); =CH – 6,53 ppm (s, 1H)

Carvalho, M. S.

74

Hidrogênios Benzilidênicos: 7,22 ppm (d, 2H) J =8,39 Hz; 7,54 ppm (d, 2H) J

= 8,39 Hz

Hidrogênios Benzílicos: 7,14 ppm (2H, d) J = 8,39 Hz; 7,18 ppm (2H, d) J =

8,69 Hz

IV (cm-1) –KBr: NH - 3231; C=O -1760; 1715; C=C - 1661

Espectroscopia na Região do Infravermelho para os compostos ligantes

da Série LPSF/NN e para seus respectivos compostos de coordenação

contendo platina II (Cx)

Foram realizados espectros na região do infravermelho, para o ligante

LPSF/NN-3 e seu respectivo composto de coordenação contendo platina II

(Figura x8), com o intuito de comparar as freqüências, para ambas as espécies,

evidenciando assim os possíveis sítios de coordenação.

Figura x8 – Espectro na região do infravermelho do ligante LPSF/NN-3 (preto) e do seu respectivo composto de coordenação contendo Pt II (vermelho), codificado como Cx-40.

Segundo análise comparativa entre os espectros de infravermelho do

ligante LPSF/NN-3 e seu respectivo complexo de platina II (Cx-40), o qual

4000 3000 2000 1000

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

16

95

cm

-11

72

2 c

m-1

32

32

cm

-1

34

36

cm

-1

31

49

cm

-1

Cx-40

NN-3

%T

cm-1

Carvalho, M. S.

75

4000 3000 2000 10000,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

15

16

cm

-1

29

42

cm

-1

31

59

cm

-1

32

08

cm

-1

34

26

cm

-1

Cx-33

NN-4

%T

cm-1

também possui em sua primeira esfera de coordenação o ligante

etilenodiamina, observou-se claramente que a banda em torno de 1722 cm-1

encontra-se deslocada para menores frequências no espectro do composto Cx-

40 (1695 cm-1), sugerindo-se assim que a carbonila (C=O) encontra-se

coordenada ao íon metálico Pt II. Também para este mesmo espectro,

verificou-se a presença de moléculas de água, evidenciadas pela presença das

bandas em torno de 3436 cm-1 (estiramento axial O-H).

As bandas do ligante, em torno de 3149 cm-1 (estiramento axial N-H),

recebem uma espécie de contribuição dos mesmos grupos funcionais já

existentes nas porções etilenodiamino do complexo, havendo para o produto

final (Cx-40) uma espécie de superposicionamento de bandas e consequente

alargamento (3232 cm-1).

As análises na região do infravermelho, para os ligantes LPSF/NN-4,

LPSF/NN-10 e seus respectivos compostos de coordenação contendo Pt II,

seguiram o mesmo raciocínio.


Carvalho, M. S.

76

Sugere-se que a presença de moléculas de água e o alargamento da

banda do complexo, referente a contribuição de grupos funcionais (N-H),

também podem ser evidenciados no espectro do complexo Cx-33 (Figura x9);

entretanto, no espectro do ligante LPSF/NN-4, a banda em torno de 1516 cm-1,

referente ao estiramento axial da tiocarbonila (C=S) ligada a átomos de

nitrogênio, desaparece no espectro do seu respectivo complexo ou tornou-se

bastante deslocada, contribuindo para uma superposição de bandas, com isso

tem-se um forte indício de que o átomo de enxofre da tiocarbonila encontra-se

coordenado ao íon Pt II.


Assim como nos exemplos anteriores, evidencia-se a presença de

moléculas de água no complexo Cx-42, bem como a contribuição para o

superposicionamento e alargamento de banda referentes ao estiramento axial

N-H (3177 cm-1). Contudo, a banda referente ao estiramento axial da carbonila

do ligante LPSF/NN-10 (1722 cm-1) encontra-se deslocada para menores

frequências no espectro do complexo Cx-42, indicando que este último grupo

funcional encontra-se possivelmente coordenado ao cátion Pt II (Figura x10).

4000 3000 2000 1000

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

16

95

cm

-11

72

2 c

m-1

31

77

cm

-1

34

37

cm

-1

32

44

cm

-1

NN-10

Cx-42

%T

cm-1

Carvalho, M. S.

77


Segundo análise dos espectros na região do infravermelho, para os

compostos LPSF/NN-1 (ligante) e seu respectivo composto de coordenação

contendo Pt II (Figura x11), sugere-se uma grande presença de moléculas de

água no composto Cx-47, tendo em vista a banda bastante acentuada em

torno de 3434 cm-1, caracterizando estiramento axial de grupos O-H. Com

relação ao ligante LPSF/NN-1, o mesmo possui bandas referentes aos

estiramentos axiais dos grupos N-H (3150 cm-1) alargadas quando avaliadas no

espectro do composto Cx-47, haja visto a ocorrência das contribuições dos

mesmos grupos preexistentes no complexo de partida (porções etilenodiamino)

e a grande contribuição dos modos normais de vibração O-H, provinientes das

moléculas de água. Ainda com relação ao composto Cx-47, sugere-se que

existem dois possíveis sítios de coordenação para o ligante imidazolidínico

LPSF/NN-1, haja visto a diminuição das frequências: (i) referentes aos

estiramentos axiais do grupo carbonila, cujo o valor (1729 cm-1) para o ligante

livre, encontra-se deslocado para 1701 cm-1, no composto Cx-47. (ii) referentes

4000 3000 2000 10000,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

14

71

cm

-1

11

92

cm

-1

11

70

cm

-1

15

20

cm

-11

70

1 c

m-1

17

29

cm

-1

31

50

cm

-1

34

34

cm

-1

NN-1

Cx-47

%T

cm-1

34

34

cm

-1

Carvalho, M. S.

78

ao grupo tiocarbonila (1520 e 1192 cm-1, para o ligante livre) e seus respectivos

deslocamentos para (1471 e 1170 cm-1) para o composto Cx-47.


Segundo análise dos espectros na região do infravermelho do composto

Cx-25, verificou-se comportamento análogo ao do composto Cx-47, no que se

refere aos possíveis sítios de coordenação (carbonila e tiocarbonila).

Observou-se também, presença de moléculas de água, alargamento das

bandas referentes aos grupos N-H, cuja contribuição provém de grupos amino

(preexistentes no complexo precursor, cisplatina).

4000 3000 2000 10000,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

10

25

cm

-11

05

2 c

m-1

15

11

cm

-1

15

20

cm

-1

34

34

cm

-1

31

40

cm

-1

17

07

cm

-11

72

6 c

m-1

31

86

cm

-1

NN-3

Cx-25

%T

cm-1

34

28

cm

-1

Carvalho, M. S.

79

Ensaios de Citotoxicidade

Os ensaios de citotoxicidade foram realizados utilizando as linhagens

celulares de câncer humano, HL-60 (leucemia), MDAMB-435 (melanoma -

humano), HCT-8 (cólon - humano) e SF-295 (glioblastoma – humano) com os

ligantes da série LPSF/NN (2-tioxo-imidazolidin-4-ona) (I-IV), da série

LPSF/MS (Imidazolidina-2,4-diona) (V-VI), os complexos imidazolidínicos

cisplatínicos da série Cx (VII-X), e o fármaco antitumoral utilizado como padrão,

a doxorrubicina (Dox), (0). Os compostos foram dissolvidos em DMSO puro e

estéril na concentração estoque de 5 mg/mL, até concentrações finais (0,19-25

µg/mL). Os compostos foram submetidos ao teste do MTT 72h e determinadas

as suas CI50, como mostrado na tabela 4.

Tabela 4. Valores de CI50 e intervalo de 95% de confiança (IC95%) em g/mL dos compostos de I-X, selecionadas em diferentes linhagens celulares no teste do MTT. Foram consideradas

ativas aquelas que apresentaram CI50 < 4 g/mL. Doxorrubicina foi usado como controle positivo.

Composto

CI50

IC95%

LINHAGENS CELULARES

HL-60

(leucemia)

MDAMB-435

(melanoma -

humano)

SF-295

(glioblastoma -

humano)

HCT-8

(cólon - humano)

LPSF/NN-1 (I)

>25 24,88

>25 >25

LPSF/NN-3 (II)

>25 >25 7,96

>25

LPSF/NN-4 (III)

>25 16,80

15,74

>25

LPSF/NN-10 (IV)

>25 >25 23,81

>25

LPSF/MS-2 (V)

4,79

0,63

>25 6,05

LPSF/MS-6 (VI)

0,22

0,17

0,70

0,39

Carvalho, M. S.

80

Cx-33 (VII) 23,81

>25 >25 >25

Cx-40 (VIII)

>25 >25 >25 >25

Cx-42 (IX)

>25 >25 >25 >25

Cx-47 (X)

>25 >25 >25 >25

Dox (0) 0,02

0,48 0,04

0,24

O cálculo das CI50 (concentração inibitória média capaz de provocar 50% do efeito máximo) e seus respectivos desvios foram realizados a partir da regressão não-linear no programa GraphPad Prism (versão 5). Cada amostra foi analisada a partir de dois experimentos independentes realizados em triplicata.

Atividade Hemolítica

Quanto à avaliação da atividade hemolítica, os compostos testados

apresentaram valores de CE50 maiores que 250 µg/mL, sugerindo que a

atividade citotóxica, quando existe, não é devido a danos diretos sobre a

membrana plasmática.

Importância das Modificações Estruturais para a Atividade Biológica

Um grande número de fármacos agem num sítio específico, tal como

uma enzima ou um receptor. Frequentemente, os compostos com estruturas

semelhantes tendem a possuir a mesma atividade farmacológica. Entretanto,

geralmente eles exibem diferenças de potência e de efeitos colaterais

indesejáveis e, em alguns casos, de atividades diferentes. Estas diferenças

estruturalmente relacionadas são corriqueiramente referidas como estrutura-

atividade (SAR). Um estudo das relações estrutura-atividade de um composto-

protótipo e de seus análogos pode ser usado para determinar as partes da

estrutura do protótipo que são responsáveis por sua atividade biológica, isto é,

seu farmacóforo, e também por seus efeitos colaterais adversos (THOMAS,

2003).

Os principais parâmetros que podem ser alterados em função das

modificações estruturais num fármaco são: coeficiente de partição, densidade

eletrônica, impedimento estérico, biodisponibilidade, farmacocinética e sua

Carvalho, M. S.

81

capacidade de estabelecer interações diretas entre o receptor ou enzima,

consequentemente alterando o perfil da atividade biológica (Figura 13)

(WERMUTH, 2003).

Modifica:

Figura 13 – A substituição numa molécula ativa de um átomo de hidrogénio por outro átomo ou por um grupo funcional pode afetar vários parâmetros de um fármaco. Fonte: (WERMUTH, 2003).

Kurz e colegas (2004) reportou que a química e as propriedades das

imidazolidinas e seus derivados tem sido investigados a mais do que 140 anos.

A porção hidantoína representa um importante farmacóforo, que está presente

em vários compostos biologicamente ativos. Durante as décadas passadas

intensas pesquisas nas indústras e nas universidades tem sido dedicado a

modificações estruturais das hidantoínas e seus derivados. Novas estruturas

protótipos e candidatos a fármacos tem surgido destas buscas e diferentes

tipos de derivados hidantoínicos tem sido introduzido dentro dos mercados

farmacêuticos.

O potencial farmacológico dessa classe química tem atraído atenção e

tem conduzido à síntese de um número de derivados N,N‘-bis(4-clorobenzoil)

derivados de imidazolidina-2-tiona (1j, Figura 14) revelou uma significativa

citotoxicidade em ensaios com células linfoblastóides MT-4 (IC50 = 9.9 µM).

Também foi investigado a influência da porção acil na atividade

antiproliferativa, foi preparado em paralelo com uma série de análogos

simétricos (CESARINI et al., 2008).

H X

Solubilidade Densidade Eletrônica Fatores Estéricos Biodisponibilidade Interações

Carvalho, M. S.

82

Figura 14 – Aciltiouréias (ATU), composto protótipo, 1j, IC50=9.9µM.

Avanços na síntese organica agora seguem para a inclusão de vários

ligantes bioativos em posições axiais, e desta forma focando para os tipos

específicos de células cancerosas (BRUIJNINCX et al., 2008), este tipo de

estratégia pode ajudar no desenho de novas drogas complexadas a metais,

como a platina, que podem ser oralmente ativas.

A química dos complexos de metais com imidazolidinas, tem recebido

considerável atenção devido a sua abordagem de perfil de atividades

farmacológicas que fornecem uma variedade de compostos com diferentes

atividades (KOVALA-DEMERTZI et al., 2008).

Analisando a tabela 1, contendo as concentrações capazes de inibir 50

% do crescimento celular (CI50) dos compostos da série LPSF/NN (I-IV), os

quais não apresentaram resultados significativos, visto que apenas foram

considerados ativos aqueles compostos que apresentaram CI50 < 4 g/mL. Por

outro lado analisando as CI50 dos complexos imidazolidínicos cisplatínicos,

série Cx (VII-X), também não foram observados efeitos citotóxicos quando

analisados, em função das CI50 terem sido maiores que 25 g/mL.

Essa falta de atividade citotóxica dos complexos da série Cx (VII-X)

provavelmente deve-se à não atividade citotóxica isolada dos ligantes da série

LPSF/NN (2-tioxo-imidazolidin-4-ona), visto que o complexo metálico (cis-

etilenodiamino-dicloro de platina II), Figura 15, utilizado na síntese dos

complexos imidazolidínicos cisplatínicos da série Cx, apresenta isoladamente

Cl

O

NN

S

O

Cl

Carvalho, M. S.

83

efeito citotóxico similar à cisplatina, como demonstrado no trabalho de

Milanesio e colegas (2008).

Onde R = -Cl, -OCH3, -CH3, -Br Figura 15 – Estruturas químicas gerais dos compostos da série LPSF/NN (I-IV), o complexo isolado cis-EtilenoDiamino-Dicloro de Platina II e os complexos finais da série Cx.

O trabalho de Milanesio (2008), abordou o estudo de uma série de

complexos cis-[APtCl2] (A = etilenodiamino, metilado em diferentes posições) o

qual foi realizado para avaliar o efeito de diferentes substituições metil nas

propriedades citotóxicas dos derivados. Como esperado, complexos

diferentemente metilados foram encontrados com diferentes efeitos citotóxicos

em células de carcinoma ovariano humano (A2780). Foram utilizados como

compostos de referência a cisplatina e o cis-etilenodiamino-dicloro de Platina II,

os quais apresentaram, respectivamente, valores de IC50 1,52 µM e 5,62 µM.

Os Fatores Eletrônicos e Lipofílicos como Determinantes na Atividade

Biológica

Sabe-se que as propriedades físico-químicas dos fármacos são

imprescindíveis para a atividade biológica, tais como lipofilicidade, a

conformação e a distribuição eletrônica, tais características influenciam a

atividade do fármaco. Dois parâmetros são comumente usados para relacionar

a distribuição com a atividade biológica, a saber o coeficiente de partição (P) e

a constante () de lipofilicidade do substituinte. O primeiro parâmetro refere-se

à molécula inteira, ao passo que o último relaciona-se aos grupamentos

substituintes (THOMAS, 2003).

CH

N

N

H

HO

S PtNH

2H

2N

Cl Cl

AgNO3

DMF

H2N

Pt NH2

CH2

C

H2

Cl

CH

N

N

H

HO

SR R

+

Série LPSF/NN (I-IV)

cis-etilenodiamino-dicloro de Platina II

Série Cx (VII-X)

Carvalho, M. S.

84

Quando analisamos as diferentes séries imidazolidínicas LPSF/NN (I-IV)

e LPSF/MS (V-VI), e respectivos complexos da série Cx (VI-X) acreditamos

que a não atividade citotóxica demonstrada pelos compostos da série

LPSF/NN (I-IV) pode ter origem nos seus parâmetros eletrônicos e lipofílicos

alterados pelas contribuições de grupamentos ou substituintes distintos entre

as moléculas, como observado na figura 16, pois quando comparamos os

efeitos citotóxicos da série LPSF/NN (I-IV) com a série LPSF/MS (V-VI), a

mudança estrutural que pode ser notada é a substituição na posição 3 do

núcleo imidazolidínico por um grupamento benzílico substituído (Figura 16),

esta alteração levou a um significativo ganho na atividade biológica da série

LPSF/MS (V-VI).

Figura 16 – Comparação Estrutural entre as Séries LPSF/NN (I-IV) e LPSF/MS (V-VI).

Quando comparamos os compostos LPSF/NN-10 (IV) e LPSF/MS-6 (VI),

figura 17, pode-se correlacionar a substituição na posição 5 do anel

imidazolidínico pelo grupo 4-metil-benzilideno em ambos os compostos, e nota-

se que as diferenças estruturais que podem ser ressaltadas entre estes dois

são a introdução do grupamento benzílico substituído na posição 3 do núcleo

imidazolidínico no composto LPSF/MS-6 (VI) e o átomo de oxigênio na posição

2 do anel imidazolidínico.

Série 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN)- I-IV R = -Cl, -OCH3, -CH3, -Br

Série 5-benzilideno-3-(4-metil-benzil)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS) – V-VI R = -Cl, -CH3

CH

N

N

H

HO

SR

CH

N

N

H

O C

H2

CH3

O

R

Carvalho, M. S.

85

Figura 17 – Comparação Estrutural entre os compostos LPSF/NN-10 (IV) e LPSF/MS-6 (VI).

Levando em consideração que o átomo de oxigênio na posição 2 do anel

imidazolidínico da série LPSF/MS (V-VI) poderia atuar como bioisóstero em

relação ao átomo de enxofre na posição 2 também do anel imidazolidínico na

série LPSF/NN (I-IV), Figura 17, tendo em vista que os bioisósteros podem ser

átomos, íons ou moléculas que possuem propriedades físico-químicas

semelhantes e consequentemente podem exibir propriedades biológicas

semelhantes, como é o caso do átomo de enxofre na série LPSF/NN (I-IV) e o

átomo de oxigênio na série LPSF/MS (V-VI), enfatizando que o ganho na

atividade citotóxica desta série está diretamente relacionada à introdução do

grupamento benzílico substituído na posição 3 do núcleo imidazolidínico. A

introdução do átomo de enxofre foi racionalmente planejada em função da

complexação como sítio de coordenação para platina II destes ligantes com o

cis-etilenodiamino-dicloro de platina II.

Logo pode-se sugerir que a introdução deste grupamento levou à

alteração do equilíbrio hidrófilo-lipófilo e consequentemente um aumento

significativo na atividade biológica.

Comparando-se os compostos da série LPSF/MS (V-VI), figura 18, que

foram os mais ativos para atividade citotóxica, podemos observar que a

principal modificação estrutural foi a substituição do átomo de cloro LPSF-MS-2

(V), por um grupamento metil na posição 4 do aromático benzilidenico

LPSF/MS-6 (VI).

Composto 5-(4-metil-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-10) - IV

Composto 3-(4-metil-benzil)-5-(4-metil-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-6) - VI

CHCH3

N

N

H

O

O

C

H2

CH3

CHCH3

N

N

H

HO

S

Carvalho, M. S.

86

Figura 18 – Comparação Estrutural entre os compostos LPSF/NN-10 (IV) e LPSF/MS-6 (VI).

Dos compostos testados, os LPSF/MS-2 e LPSF/MS-6 apresentaram

potencial citotóxico sobre as linhagens celulares humanas, onde o LPSF/MS-2

apresentou seletividade para a linhagem MDAMB-435.

Neste caso o grupo metil do composto LPSF/MS-6 na posição 4 do

grupamento benzilideno e o átomo de cloro do composto LPSF/MS-2 nesta

mesma posição tiveram contribuições eletrônicas distintas, sendo que o grupo

metil apresenta um efeito indutivo positivo, doador, aumentando a densidade

eletrônica do anel aromático, entretanto o átomo de cloro tem efeito indutivo

negativo, retirador, e que pode alterar no sítio de ação.

Também foi constatato que ambos os compostos apresentam efeitos

citotóxicos significativos, porém quanto à seletividade destes compostos pelas

linhagens celulares cancerígenas específicas, notou-se que o composto

LPSF/MS-2 foi mais seletivo para a linhagem celular de melanoma (MDAMB-

435), com IC50 igual a 0,63 µg/mL.

Quando observamos os valores de IC50 para o composto LPSF/MS-6

observa-se que este foi ativo para todas as linhagens celulares testadas, com

melhor resultado citótóxico também para a linhagem MDAMB-435, com IC50

igual a 0,17 µg/mL, superando a IC50 do fármaco antitumoral de referência

utilizado, a doxorrubicina (Dox), que foi de 0,48 µg/mL nesta mesma linhagem

celular, embora não apresentou seletividade para alguma das linhagens

Composto 3-(4-metil-benzil)-5-(4-

cloro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-2) - V

Composto 3-(4-metil-benzil)-5-(4-metil-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-6) - VI

CHCl

N

N

H

O

O

C

H2

CH3

CHCH3

N

N

H

O

O

C

H2

CH3

Carvalho, M. S.

87

celulares como foi observado para o LPSF/MS-2, provavalmente em função

das características inerentes e constitutivas dos diferentes tipos de linhagens

celulares cancerígenas testadas.

CONCLUSÕES

Como principais conclusões deste estudo pode-se mencionar que: os

compostos de coordenação de platina contendo como ligantes compostos

imidazolidínicos derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (Cx), os ligantes

derivados da 2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN) e os compostos da série

imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS) foram sintetizados com rendimentos

satisfatórios e caracterizados espectroscopicamente por infravermelho (IV).

Os compostos LPSF/NN (I-IV) e seus respectivos compostos de

coordenação de platina da série Cx (VII-X) não apresentaram efeitos

citotóxicos significativos, por outro lado todos os compostos da série LPSF/MS

(V-VI), os LPSF/MS-2 e LPSF/MS-6 apresentaram potencial citotóxico sobre as

linhagens celulares humanas, onde o LPSF/MS-2 apresentou seletividade para

a linhagem MDAMB-435.

Quanto à avaliação da atividade hemolítica, os compostos testados

apresentaram valores de CE50 maiores que 250 µg/mL, sugerindo que as

ações citotóxicas destes compostos não estão relacionadas com dano à

membrana plasmática.

Vale ressaltar que as hipóteses sugeridas a cerca dos parâmetros

eletrônicos e lipofílicos dos compostos estudados não foram comprovadas,

para isso é necessário estudos mais aprofundados de QSAR (relação

estrutura-atividade quantitativa) que utiliza uma relação matemática sob a

forma de uma equação entre a atividade biológica e os parâmetros físico-

químicos mensuráveis que representam as propriedades que influenciam a

atividade do fármaco, tais como: lipofilicidade, a conformação e a distruibuição

eletrônica.

Por outro lado, também seriam necessários estudos farmacológicos

mais detalhados com os compostos de coordenação de platina contendo como

Carvalho, M. S.

88

ligantes compostos imidazolidínicos derivados da imidazolidina-2,4-diona

alquilados na posição 3 do núcleo imidazolidínico.

Agradecimentos

Ao Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos (LPSF/UFPE) da

Universidade Federal de Pernambuco. Ao Grupo de Pesquisa em Inovação

Terapêutica (GPIT). Ao Departamento de Química Fundamental (UFPE). À

Universidade Federal do Ceará, Laboratório de Oncologia Experimental da

Universidade Federal do Ceará, e seus respetivos coordenadores os

Professores Cláudia do Ó Pessoa, Manoel Odorico de Moraes, Letícia Veras

Costa-Lotufo, e ao mestrando Francisco Washington Araújo Barros. Á capes

pelo auxílio financeiro do projeto de pesquisa.

REFERÊNCIAS

Albuquerque, M. C. P. A.; Silva, T. G.; Pitta, M. G. R.; Silva, A. C. A.; Ssilva, P. G.; Malagueno, e.; Santana, J. V.; Wanderley, A. G.; Lima, M. C. A.; Galdino, S. L.; Barbe, J.; Pitta, I. R. Synthesis and schistosomicidal activity of new substituted thioxo-imidazolidine compounds. Pharmazie. 2005. 60:1, 13-17.. Augustus, T.M. et al. Bis(acridinylthiourea)platinum(II) Complexes: Synthesis, DNA Affinity, and Biological Activity in Glioblastoma Cells. Bioorg. Med. Chem. Lett. v. 2003.13 855-858. Barbara, C., Orlandi, P., Bocci, G., Fioravanti, A., Di Paolo, A., Natale, G., Mario, Del Tacca, R. Danesi. In vitro and in vivo antitumour effects of novel, orally active bile acid-conjugated platinum complexes on rat hepatoma. European Journal of Pharmacology. 2006. 549, 27–34.

Bakalova, A., R. Buyukliev, G. Momekov, D. Ivanov, D. Todorov, S. Konstantinov, M. Karaivanova. Synthesis, physicochemical and in vitro pharmacological investigation of new platinum (II) complexes with some cycloalkanespiro-5′-hydantoins. Eur. J. Med. Chem. 2005. 40, 6, 590-596. Bakalova et al., Synthesis, characterization and biological activity of Pt(II) and Pt(IV) complexes with 5-methyl-5(4-pyridyl)-2,4-imidazolidenedione. European Journal of Medicinal Chemistry 2008. 43, 958-965.

Berridge, M. V., Tan, A. S., Mccoy, K. D., Wang, R. The Biochemical and Cellular Basis of Cell Proliferation Assays that Use Tetrazolium Salts. Biochemica, 1996. 4: 14-19.

Carvalho, M. S.

89

Brandão, S. S. F.; Andrade, A. M. C.; Pereira, D. T. M.; Barbosa Filho, J. M.; Lima, M. C. A.; Galdino, S. L.; Pitta, I. R.; Barbe, J. A novel way of synthesis of 1,3,5-trisubstituted-2-thioxoimidazolidinones. Heterocyclic Communications 2004, 10(1), 9-14.

Bruijnincx, P.C. A; Sadler, P. J. New trends for metal complexes with anticancer activity. Current Opin.Chem. 2008. 12,197–206. Carmi C, Cavazzoni A, Zuliani V, Lodola A, Bordi F, Plazzi PV, et al. 5-Benzylidene-hydantoins as new EGFR inhibitors with antiproliferative activity. Bioorg Med Chem Lett 2006;16:4021–5. Cesarini, S., Spallarossa A., Ranise A., Schenone, S., Rosano, C., La Colla, P., Sanna, G., Busonera, B., Loddo, R. N-Acylated and N,N0-diacylated imidazolidine-2-thione derivatives and N,N0-diacylated tetrahydropyrimidine-2(1H)-thione analogues: Synthesis and antiproliferative activityEuropean Journal of Medicinal Chemistry. 2008. 1-13.

Choi, S.; Filotto, C.; Bisanzo, M.; Delaney, S.; Lagasee, D.; Whitworth, J. L.; Jusko, A.; Li, C.; Wood, N. A.; Willingham, J.; Schwenker, A.; Spaulding, K. Reduction and Anticancer Activity of Platinum(IV) Complexes. Inor. Chem. 1998, 37, 2500-2504. Fiallo M, Kozlowski H, Garnier-Suillerot A. Mitomycin antitumor compounds—Part 1. CD studies on their molecular structure. Eur J Pharm Sci 2001;12:487–94. Kavitha C.V, Mridula Nambiar, Ananda Kumar C.S., Bibha Choudhary, Muniyappa K., Kanchugarakoppal S. Rangappa, Sathees C. Raghavan. Novel derivatives of spirohydantoin induce growth inhibition followed by apoptosis in leukemia cells. Biochemical pharmacology, 2009. 77348 – 363. Kovala-Demertzi, D., Alexandratos, A., Papageorgiou A., Yadav, P. N., Dalezis Panagiotis, Demertzis, M. A. Synthesis, characterization, crystal structures, in vitro and in vivo antitumor activity of palladium(II) and zinc(II) complexes with 2-formyl and 2-acetyl pyridine N(4)-1-(2-pyridyl)-piperazinyl thiosemicarbazone. Polyhedron. 2008. 27, 2731–2738. Kleemann A, Engel J, Kutscher B, Reichert D. Pharmaceutical substances, synthesis, patents, applications; 2001. Kurz ,T.; Widyan , K. A Convenient synthesis of 3-amino-4-imino(thioxo)-imidazolidin-2-ones.Tetrahedron Letters. 2004. 45. 7049–7051.

Ismael, G. F.V., Rosa, D. D., Mano, M. Novel cytotoxic drugs: Old challenges, new solutions. Cancer Treatment Reviews, 2008. 34, 81– 91.

Carvalho, M. S.

90

Jung, Y., Lippard, S.J. Direct cellular responses to platinum induced DNA damage. Chem. Rev. 2007. 107, 1387–1407. Tetko, I.V., Jaroszewicz, I., Platts J.A., Jaworska, J. K. Calculation of lipophilicity for Pt(II) complexes: Experimental comparison of several methods. Journal of Inorganic Biochemistry. 2008. 102, 1424–1437. Leo, A.J., Hansch C., Role of hydrophobic effects in mechanistic QSAR. Perspect. Drug Discov. Des. 1999. 17, 1–25. Tetko, I.V., Jaroszewicz, I., Platts J.A., Jaworska, J. K. Calculation of lipophilicity for Pt(II) complexes: Experimental comparison of several methods. Journal of Inorganic Biochemistry. 2008. 102, 1424–1437.

Lippard, S. J. and Zhang, C. X. New metal complexes as potential therapeutics. Curr. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 481.

Milanesio, M., Monti, E., Gariboldi, M. B., Gabano, E. et al. Trend in cytotoxic activity of a series of cis-[APtCl2] (A = ethylenediamine methylated at different positions) complexes. Inorganica Chimica Acta. 2008. 361, 2803–2814.

Mossman, T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival:application to proliferation and cytotoxicity assays. J. Immunol. Methods, 1983. 65: 55-63.

Oliveira, S. M.; Albuquerque, M. C. P. A.; Pitta, M. G. R.; Malagueno, E.; Santana, J. V.; Lima, M. C. A.; Pitta, I. R.; Galdino, S. L. Behavior of Schistosoma mansoni adult worms maintained in vitro towards imidazolidinone derivatives. Acta Farmaceutica Bonaerense, 2004. 23,3; 343-348.

Rajic Z, Zorc B, Raic-Malic S, Ester K, Kralj M, Pavelic K, et al. Hydantoin derivatives of L- and D-amino acids: synthesis and evaluation of their antiviral and antitumoral activity. Molecules. 2006;11:837–48.

Santos, l. C.; Uchoa, F. T.; Canas, A. R. P. A.; Sousa, I. A.; Moura, R. O.; Lima, M. C. A.; Galdino, S. L.; Pitta, I. R.; Barbe, J. Synthesis and anti-inflammatory activity of new thiazolidine-2,4-diones, 4-thioxothiazolidinones and 2-thioxoimidazolidinones. Heterocyclic Communications. 2005. 11:2;121-128.

Skehan , P., Storeng, R., Scudiero, D., Monks, A., Mcmahon, J., Vistica, D., Warren, I.T., Bodesch, H., Kenney, S., Boyd, M. R. New colorimetric cytotoxicity assay for anticancer – drug screening. J. Natl. Cancer Inst., 1990. 82(13): 1107-1112.

Struck, R.F., M.C. Kirk, L.S. Rice, W.J. Suling, Isolation, synthesis and antitumor evaluation of spirohydantoin aziridine (SHAZ), a mutagenic metabolite of spirohydantoin mustard.J. Med. Chem. 1986. 29,1319-1321.

Carvalho, M. S.

91

Thomas, G. Química Medicinal: Uma Introdução. 2003.1ª. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan.

Wermuth, C. G., Laboratoire de Pharmacochimie Moléculaire, Faculté de Pharmacie, Université Louis Pasteur, The Practice of Medicinal Chemistry. 2003. Second edition. Illkirch, France.

Zhang, F., Suarez, G., Sha, J., Sierra, J. C., Peterson, J. W., Chopra, A. K. Phospholipase A2-activating protein (PLAA) enhances cisplatin-induced apoptosis in HeLa cells. Cellular Signalling 21. 2009, 1085–1099 Wang, D. Lippard, S.J. Cellular processing of platinum anticancer drugs. Nat. Rev. Drug Discov. 2005. 4, 307–320 Williams DA, Lemke TL. Foye‘s principles of medicinal chemistry. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2002.

Carvalho, M. S.

92

QUÍMICA NOVA ISSN: 0100-4042

Platinum Coordination Compounds As One of the Most Active

Chemotherapeutic Class for Treatment of Large Range of

Tumors, and New Approaches for Biological Evaluations

Carvalho, M. S.

93

Review: submit to Química Nova ISSN: 0100-4042

PLATINUM COORDINATION COMPOUNDS AS ONE OF THE MOST ACTIVE

CHEMOTHERAPEUTIC CLASS FOR TREATMENT OF LARGE RANGE OF

TUMORS, AND NEW APPROACHES FOR BIOLOGICAL EVALUATIONS

Manuela dos Santos Carvalho, Maria do Carmo Alves de Lima; Suely Lins

Galdino; Ivan da Rocha Pitta*

Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos (LPSF), Grupo de Pesquisa em Inovação

Terapêutica (GPIT) – Departamento de Antibióticos, Universidade Federal de Pernambuco

(UFPE), Av. Prof. Moraes Rego Nº 1235. Cidade Universitária. CEP: 50.670-901. Recife-PE.

Brasil.

João Bosco Paraíso da Silva, Wagner Eduardo da Silva, Gilberto

Fernandes de Sá

Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco, Av. Prof. Luiz

Freire, s/n, 50740-540 Recife –PE, Brasil.

Luís A. E. Batista de Carvalho, Maria Paula M. Marques

Unidade de Química-Física Molecular, Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT),

Universidade de Coimbra, 3004-535, Coimbra, Portugal.

* Corresponding author, phone: +0055 81 2126-8347 (R-220)

*e-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

Carvalho, M. S.

94

Platinum Coordination Compounds as one of the most active

chemotherapeutic class for treatment of large range of tumors, and

new approaches for biological evaluations

Abstract

This review shows developments in a selected area of coordination compounds

which have like main representative cisplatin. The several areas were a direct

consequence of the cis-Pt(NH3)2Cl2 (cisplatin) antitumor activity discovery. Also

will be highlight the development of promising novel cytotoxic drugs that will

hopefully offer not only gains in efficacy, but also in safety, tolerability and

convenience. Mechanistic aspects between biological systems and some

chemotherapeutic complexes interaction, imidazolidines as importants ligands,

allowing the synthesis of a plethora of new platinum coordination compounds,

such as the development of less toxic and more selective anticancer

therapeutics.

Keywords: cancer, cytotoxicity, metals complexes, imidazolidin-2,4-dione, cisplatin

Carvalho, M. S.

95

1. Introduction

Medicinal inorganic chemistry can exploit the unique properties of metal

ions for the design of new drugs. This has, for instance, led to the clinical

application of chemotherapeutic agents for cancer treatment, such as cisplatin.

The use of cisplatin is, however, severely limited by its toxic side-effects. This

has spurred chemists to employ different strategies in the development of new

metal-based anticancer agents with different mechanisms of action. These

include the more selective delivery and/or activation of cisplatin-related

prodrugs and the discovery of new non-covalent interactions with the classical

target, DNA.

In the 1960s, Rosenberg discovered that cell division, of a bacteria

culture (Escherichia coli) in a chamber with immersed platinum electrodes,

could be inhibited when an electric field was turned on. When the electrical field

was turned off, bacterial cells restarted division process. The effect was not by

electrical field but rather to electrolysis compounds from electrodes. A chemist,

T. Krigas, was consulted to identify this platinum compounds. After some quick

studies, the platinum complex cis-[PtCl2(NH3)2], also known as peyrone´s

Chloride and ‗cisplatin‘,1,2,3 shows antiproliferative cells activity. Cisplatin (Figure

1) was introduced to the clinic around 1980 and the drug has been successfully

used against many forms of cancer, particularly for the treatment of testicular

and ovarian cancers.1,4,5 The mechanism of action of cisplatin has not been fully

elucidated, and is still a matter of intense research.6-8,1

The recent surge in clinical trials involving platinum anticancer drugs

reflects the efficacy and success rate of cisplatin, the first and most potent

member of the class. However, the drug‘s clinical utility is restricted by both

toxicological and especially tumor resistance considerations. For example, while

high response rates can be achieved in ovarian cancer, the long-term results

are disappointing due to the development of drug resistance leading to

recurrence and subsequent death of most of these patients.9,10

Despite its success and large tumor cells action window, cisplatin suffers

from limitations due to possibility of patient to develop drug resistance, lacking

activity against tumors with neutral or acquired resistance11,12 and severe side

Carvalho, M. S.

96

effects (nausea, vomiting, ototoxicity, neurophaty, nephrotoxicity and

myelosuppression); rarely some patients presents visual impairment, seizures,

arrhythmias, acute ischemic vascular events, glucose intolerance and

pancreatitis.13 Cisplatin has too a limited solubility in aqueous solutions which is

a problem for intravenous application; in such case, medical workers requires

dispendious coadjuvant side effects treatments capable to resolve the symptom

without remedy interaction. Vomiting and nausea suggest continuous search

about new anti-emetic agents. Nephrotoxicity requires patient hydration but is

not sufficient. Depending on cisplatin (CDDP) dosage used in chemotherapeutic

procedure, a case of deafness can occur; ototoxicity represents a cumulative

and irreversible side effect, in any way that audiograms are obtained. The initial

symptom of inner ear damage, in this case, is the high frequency acuity loss,

when the range of speech starts to be affected, the chemotherapeutic agent

should be discontinued.13

From thousands of new synthesized analogs, only two other drugs:

carboplatin, diammine(1,1-cyclobutanedicarboxylato) platinum(II), and

oxaliplatin, (1R,2R-cyclohexanediamine) oxalatoplatinum (II) (Figure 1) are in

widespread clinical use, at present. A recent review reports that of more than

3000 potential new drugs synthesized, only 30 have entered clinical trials, and

suggests that absorption, distribution, metabolism and excretion (ADME) are a

major factor in this low success rate.14,15 Thus, a crucial parameter for design of

new platinum-based anticancer drugs is their lipophilicity,15-17 which is related to

important biological process such as absorption, transport through membranes,

drug-receptor interactions or a toxicity of molecules. New synthetic

approaches18 and a better knowledge of the molecular mechanism of platinum

complexes19 provide the basis for a rational design of promising anticancer

platinum coordination compounds.

Carvalho, M. S.

97

Figure 1. Chemical structures of cisplatin, carboplatin and oxaliplatin.

In clinical practice cisplatin, carboplatin and oxaliplatin are administered

by intravenous infusion but platinum drugs that could be effectively

administered orally are strongly desirable in order to increase their potential

clinical uses in the outpatient setting.20

These drawbacks gave impetus for the development of new generations

of platinum based anticancer drugs. However, only cis-diammine (1,1-

cyclobutanedicarboxylato) platinum(II) (carboplatin) received worldwide

approval. Carboplatin, less toxic than cisplatin, is active against the same tumor

entities as cisplatin and is also administered intravenously. Other important

point platinum-based anticancer drug is (R, R-trans-1,2-diaminocyclohexane)

oxalatoplatinum(II) (oxaliplatin), registered in Europe and Japan. Oxaliplatin has

shown potential against cisplatin-resistant tumors and is used to treat colorectal

cancer.21

Some researchers22,23 reported the high antitumor efficacy of oxaliplatin

against melanoma, testicular and ovarian cancers, stomach cancer and

colorectal carcinoma. Toxicity of oxaliplatin is peripheral sensory neuropathy,

being the dose-limiting toxicity.22,24 Advantages of oxaliplatin are not showing

less nephrotoxicity, cardiotoxicity, mutagenicity and cross-resistance against

some cisplatin resistant tumors, showing collateral sensitivity and it shows very

low myelosuppression.22,25,26

Platinum (II) compounds have also an extensive history exhibiting

virucidal activity, including a recent report of anti HIV-1 activity.12,27 In this

context there is a clear evidence that the carrier ligand influences the antiviral

activity and modifications of the carrier ligand in cisplatin may broaden the

range of antitumor and antiviral activities, therefore, there is still a need to


Pt

NH3

NH3 OO

OO

PtCl

ClNH3

NH3

Pt

O

O

O

O

NH3

NH3

Carvalho, M. S.

98

synthesize platinum(II) complexes with novel ligands and to test them for

antitumor activity.12

Others metal complexes of gold, platinum, iridium, palladium, rhodium

and osmium have been reported to have activity against a variety of

trypanosomatids, but the molecular target of these compounds has not been

defined. The activity of gold(III) and palladium(II) cyclometallated complexes,

and oxorhenium(V) complexes against mammalian and parasitic cysteine

proteases was investigated, it is known that the cysteine proteases of the

trypanosomatid parasitic protozoa have been validated as targets for

chemotherapy of Chagas‘ disease and leishmaniasis.28 In the search for a

pharmacological control of Chagas‘ disease, metal complexes appear to be a

promising new approach. In this sense, the design of complexes combining

ligands bearing anti-trypanosomal activity and pharmacologically active metals

has been successfully developed.29

The long-term goal of project studied by Bjelosevic (2006) was to

develop a straightforward synthetic pathway for the production of ferrocenyl-

based platinum compounds to be used as tentative replacement drugs for

cisplatin in the clinic. Earlier studies have shown that this class of compound

exhibits promising both antineoplastic and antimicrobial activity.1,30,31

Besides is presented in the overview on recent developments in selected

areas of Pt coordination chemistry which were a direct consequence of the

discovery of the antitumor activity of cis-Pt(NH3)2Cl2 (Cisplatin). These include

complexes of PtII with oxygen donor atoms, mixed-valence state Pt compounds

as well as diplatinum(III) complexes, and compounds containing nucleobases

as well as a limited number of other heterocyclic ligands. Both the potential

biological relevance of these compounds and the role cis- and trans-(am)2MII

(am = NH3 or amine; M = Pt, Pd) entities are playing in the construction of

regularly shaped molecules (‗molecular architecture‘) are briefly outlined.32

2. Platinum rediscovery as one of the most successful antitumor agents

The 19th century brought the discovery of the first organometallic

compound of any metal, K[PtCl3(C2H4)]·H2O by Zeise (1830), and numerous

reports on inorganic platinum ammine complexes by scientists such as

Carvalho, M. S.

99

Peyrone, Reiset, Cossa, Cleve, and Magnus. It was the ‗Theory of Coordination‘

of Werner which, by the end of last century, provided an explanation for the

constitution of many of these complexes. During the 20th century the

development of metal catalysts for industrial production processes, many of

which contain Pt or platinum group metals,33 was a major goal. Termed once a

‗master of transmutation‘, platinum has been estimated to be used in the

manufacture of one out of five of today‘s products.33

The recent surge in clinical trials involving platinum anticancer drugs

reflects the efficacy and success rate of cisplatin, the first and most potent

member of the class.34 Most recently, the FDA approved oxaliplatin as a first-

line therapy for the treatment of colorectal cancer.35,36 Since the advent of

platinum based cancer therapy, several active compounds that violate the

classical structure–activity relationships for cisplatin have been identified,

including platinum(IV)59 and polynuclear platinum complexes,37,38 and platinum

compounds with a trans stereochemistry.35

Platinum (II) complexes are widely used in cancer chemotherapy.39,40

The most important platinum-based drugs are cisplatin (cis-

diamminedichloroplatinum(II)), carboplatin (diammine[1,1- cyclobutane-

dicarboxylato]-O,O‘-platinum(II)), the first and second platinum(II) derivatives to

hit the market, and more recently oxaliplatin, nedaplatin, iobaplatin, and

heptaplatin (Figure 1 and 2).19,41,42 The first three platinum (II) complexes are

used worldwide while the last three are used mainly in Asian countries.

Pt

O

O NH2

NH2

O

O

O

O

Pt

O

O

ONH3

NH3

Pt

NH2

NH2 O

O O

Nedaplatin lobaplatin Heptaplatin

Figure 2. Structures of known platinum(II) complexes used in clinics.

Carvalho, M. S.

100

When the carrier ligands are modified, it is possible to achieve a limited

change in the spectrum of activity, e.g., oxaliplatin which has 1,2-

diaminocyclohexane as the carrier ligand has been found to be active against

colorectal cancer. It may be true to say that all cisplatin analogues generally

have a similar spectrum of activity and develop similar resistance. One such

class of compounds is platinum complexes having aromatic amines and

iminoethers in the trans configuration as carrier ligands that have shown activity

comparable to that of cis-platin in a number of cancer cell lines. Because of

different nature of binding with DNA (mainly intrastrand in the case of cisplatin

and its analogues and interstrand in the case of trans-complexes), trans-

complexes would be expected to have a spectrum of activity different from

cisplatin.43

2.1. Clinical Status of metal complexes and its new developments/

perspectives

The discovery by Rosenberg of the anticancer activity of cisplatin, cis-

[PtCl2(NH3)2], and cis-[PtCl4(NH3)2] in the 1960s, precipitated the search for

related complexes with similar or better activity. It has been generally accepted

as a paradigm of the biochemical pharmacology of platinum antitumor drugs

that a cis configuration of the leaving groups is necessary for antitumor activity

of platinum compounds. However, cisplatin has two major drawbacks: severe

toxicity that includes nephrotoxicity, neurotoxicity and ototoxicity, and the

presence or acquisition of resistance to the drug.44

Toxicities include nephrotoxicity, myelosuppression, ototoxicity,

anaphylaxis and peripheral neuropathies. Resistance is considered to be

multifactorial and includes reduced intracellular drug accumulation, increased

inactivation by glutathione and metallothionein, increased DNA damage repair

and alterations in apoptotic pathways.45

The low bioavailability and cellular uptake of cisplatin, combined with the

high reactivity of the compound also limit the efficacy of the drug. The highly

reactive nature of cisplatin results from rapid hydrolysis of the parent compound

to the activated, aquated form [cis-[PtCl(H2O)(NH3)2]+] in biological solutions. As

Carvalho, M. S.

101

a result, cisplatin reacts with a number of cellular components, such as proteins,

RNA, membrane phospholipids and cytoskeletal microfilaments, which reduce

the pool of drug available to complex with DNA.46

The mononuclear system, trans isomer of cisplatin, trans-[PtCl2(NH3)2]

(transplatin), is therapeutically inactive. Substitution of NH3 in trans-[PtCl2(L)(L‘)]

gives complexes with cytotoxicity in the micromolar range. In general, these

complexes exhibit enhanced cytotoxicity with respect to the parent transplatin

and are usually non-cross-resistant with cisplatin. Since the first publication of

this phenomenon using planar amines.47,48 A range of amine ligands (pyridine,

thiazole, quinoline, isoquinoline, etc.) has been employed, including

iminoethers, alicyclic amines, and heterocyclic aliphatic amines.49,50

Complexes containing transplanaramines (TPA compounds) exhibit a

unique cytotoxicity profile in the NCI tumor panel and induction of

topoisomerase I-DNA complexes in human tumor cells.38,51,52 Thus,

pharmacological and biological differences might be systematically exploited to

design new complexes with activity in cisplatin-resistant tumors.

The standard cis-trans structure-activity relationship of platinum

antitumor complexes, exemplified by cisplatin is that only the cis geometry is

therapeutically active. This way of thinking was rapidly spread amongst the

researchers in the field due to the observed inactivity of the trans isomer of

cisplatin, trans-diamminedichloroplatinum(II) (transplatin), and has had a major

influence on both the design of new platinum antitumor agents and the

mechanistic interpretation of the antineoplastic activity of cisplatin.53

A recent example of the latter strategy is the encapsulation of cisplatin

and carboplatin in the hollow protein cage of the iron storage protein ferritin,

which can be internalized by some tumour tissues. Indeed, the drug-loaded

protein showed cytotoxic activity against the rat pheochromocytoma cell line

(PC12). In a different approach, minicells, bacterially-derived 400 nmanucleate

particles, have been packed with chemotherapeutics, such as cisplatin, and

labelled with bispecific antibodies. This resulted in endocytosis and ultimately

drug release in cancer cells.54

Platinum (IV) prodrugs can be used to overcome some of the problems

associated with cisplatin and its analogues.41 The high kinetic inertness of Pt

Carvalho, M. S.

102

(IV) complexes relative to their Pt(II) analogues introduces drug stability and the

two extra ligands on the octahedral metal centre offer many possibilities for

modification of pharmacokinetic parameters. As extra and intracellular agents‘

reduction of platinum (IV) to platinum (II) is usually essential for activation and

subsequent cytotoxicity, these prodrugs in effect provide better ways of

delivering cisplatin (or its analogues) to the target tumor cell. The reduction

rates of platinum (IV) complexes depend on the electron-withdrawing power and

steric hindrace of axial position ligands; for a complex whose reduction rates is

fast, we can assume that this compound could presents high citotoxicicity.55

Synthetic advances now allow the inclusion of various bioactive ligands in the

axial positions, and, hence, targeting to specific types of cancer cells; this kind

of strategies can help the design of orally platinum drugs, such as contributed

for rationalize the effect of some platinum drugs as JM216 and JM221 (Figure

3).

JM221JM216

O

O

O

Cl

Cl

O

PtNH2

H3NO

Cl

Cl

O

O

O

PtNH2

H3N

JM221JM216

O

O

O

Cl

Cl

O

PtNH2

H3NO

Cl

Cl

O

O

O

PtNH2

H3N

Figure 3. Chemical structure of some active platinum IV complexes.

Barbara and colleagues have synthesized and characterized several

members of a new family of compounds, (NH3)2Pt(triacid) and

(PPh3)2Pt(dehydrocholate)2 are two novel platinum compounds obtained by

conjugating dehydrocholic acid with two different platinum coordination

complexes (Figure 4), which for the first time, of the in vitro and in vivo orally

active antitumour activity on a syngeneic and orthotopic hepatoma model. In

particular, (NH3)2Pt(triacid) demonstrated both a high cytotoxic activity on N1–

Carvalho, M. S.

103

S1 hepatoma cells and a significant in vivo antitumour effect without signs of

toxic effects.56

Figure 4. Chemical structure of the bile acid-conjugated platinum complexes, (NH3)2Pt(triacid)

and (PPh3)2Pt(dehydrocholate)2.

2.2. Polinuclear Platinum Complexes Purpose Against Resistant Tumor

Cells

The cisplatin resistant tumor cells appearance could be explained by

reduced drug accumulation (reduced DNA platination) and altered DNA repair,

in such case, polinuclear systems appears with peculiars properties trying to

resolve these last chemotherapeutics problems.

Farrell and co-workers57 demonstrate a big interest in this area,

suggesting alterations of the antitumor activity by modification of the mode of

DNA biding. Polinuclear platinum systems are capable to create intrastrand and

interstrand DNA bonds by the two or more active moieties in the same

molecule, difficulting DNA repair mechanism of toxic lesions; another relevant

point of this area is the possibility of the trans-platinum complexes activation by

appropriate building ligands uses, antagonizing the paradigm of cisplatin-based

drugs. This last point of view could be confirm by a serie of 4+ charged

complexes synthesized, multifunctional possibilities to hook DNA and

O

OPt

O

O

O

O

COOH

NH3

NH3

(NH3)2Pt(triacid)

(PPh3)2Pt(dehydrocholate)

2

O

Pt

O

O

OO

O O

PPh3

PPh3 OO

O

Carvalho, M. S.

104

therapeutic dosage decreasing. Some of these ligands act as a bridge between

two or more platinum centres, allowing new linkages to DNA nitrogen bases

depending on ligand length (Figure 5).58

Figure 5. DNA-Platinum complexes. (i) Intrastrand lesion preferentially occurs for cis-Pt

mononuclear complexes. (ii) Interstrand lesion occasioned by polinuclear platinum complexes

has an important ligand bridge lenght contribution.

Cisplatin (cis-DDP) binds preferentially to N(7) position of purine

nucleotides, forming intrastrand complexes, which comprises 90% of DNA-Pt

lesions (bifuctional lesions);59 1,2-intrastrand cross-links at the d(GpG) and

d(ApG) sites, representing about 65 and 25% of the platinum bonds

respectively (Figure 6). In such case, cell attempts to repair the damage or

activates apoptosis (programmed cell death). The cisplatin-DNA complexes are

substrates for NER (nucleotide excision repair), this process is a kind of DNA

lesion recognition, whose mechanism is sensitive and dependent of which

strand platinum is binding, it showing more efficiently for intrastrand cross links

cases.60 In the case of trans-DDP, research generates a lot of results proving

that it is a inactive species because DNA-complexes were repaired more

efficiently than cis-isomer analogous.61

Pt

NH3

NH3

NH3

Pt PtNH

3Intrastrand

Interstrand

Bridge Ligand

Carvalho, M. S.

105

Figure 6. Structure of purine nucleobases containing preferential position N (7) of platinum

drugs linkanges.

Rationalizing about polinuclear platinum complexes action, they have

different array to DNA attachment, finding inaccessible sites for linkage, in

comparison to mononuclear species.62 Another important point of this

chemotherapeutic design area is the possibility of antiproliferative potency

changing by different factors such as resultant charge of coordination

compound, ligand chain length and flexibility of this bridge (ligand).

One of the most important trinuclear platinum complex developed is the

compound BBR 3464 (Figure 7), which showed promising results against

cisplatin resistant cells lines.

Figure 7. Structure of polinuclear platinum complex BBR 3464 suggested as a potential

compound for cancer cells resistant treatment.

Polinuclear platinum coordination compounds could be characterized by fast

binding to DNA and long-range fixing points (intra and interstrand cross-links);

so a new window of opportunity is open for new clinically relevant agents,

antagonizing cisplatin based drugs.63

N

N

N

O

NH

NH2

R

N

NN

N

NH2

R

1

3

7

9

1

3

7

9

Guanine Adenine

Pt

PtCl

Cl

Pt

NH3

NH3

NH2

NH2

NH3

NH3

NH3

NH3

NH2

NH2

BBR 3464

4+

Carvalho, M. S.

106

2.3. Mechanistic aspects of the interaction of metal complexes

(Acridines and Platinum Complexes)

Since the discovery of the intercalative binding mode, almost half a

century ago, intense efforts have been devoted to design, synthesize and test

new small molecules that can bind nucleic acids with improved recognition and

affinity. Among them, metal bearing compounds play a principal role. Despite

the plethora of different metal complexes which have been designed to react

with DNA and which have been tested, the binding mechanisms have often not

been analysed. This is unfortunate, considering the importance of

understanding of the binding features in depth in order to optimise their

biological effects.64

In the early 1960s Lerman discovered that dyes of the acridine family

(Figure 8A) are able to bind to nucleic acids inserting themselves between the

base pairs of the polynucleotide, being there stabilised by dye–base non-

covalent interactions.65

Figure 8. Early intercalators: (A) Proflavine and (B) ethidium.

This process, denoted as intercalation, can produce deep alterations in

the nucleotide secondary structure,66,67 according interactions between

aromatic condensed rings and DNA bases, causing an enlarging DNA grooves

by steric hindrance implementation,23 with major consequences for DNA

replication and transcription. In some cases intercalation can occur in a

selective way that is at a particular base sequence.68

Therefore, many efforts have been devoted to design, synthesize and test

small molecules that could specifically target polynucleotide sites or sequences,

in order to generate new drugs displaying efficient pharmacological properties

NNH2

NH2

H

+

N

NH2

+

(A) (B)

Carvalho, M. S.

107

or acting as new sensitive diagnostic agents for novel applications. The tested

molecules are often condensed aromatic compounds, since the presence of a

planar hydrophobic residue is an essential requirement for intercalation.

Moreover, metal complexes able to form bonds with polynucleotides have also

been considered.64

Acridine-based compounds act by inhibiting the essential enzyme,

topoisomerase II (topo II).69,70 Topo II plays a critical role in actively replicating

cells by affecting topological changes in DNA, allowing for replication,

transcription, and decatenation.71

The mechanism of action of cisplatin remains to be completely elucidated

but it is widely accepted that cytotoxicity primarily results from the formation of

DNA intrastrand bonds (for mononuclear platinum compounds) and interstrand

bonds (for polinuclear platinum compounds). Recognition proteins detect the

DNA damage and initiate DNA repair. If the damage is irreparable, cell death is

triggered provided that the apoptotic pathway remains intact.72 Mechanistic

studies showed that cisplatin acts as a prodrug, as it undergoes hydrolysis in 35

aqueous media to form aquaplatinum (II) complexes, which in turn covalently

binds to DNA.

2.4. Acridines Reinforcing Platinum Complexes Activity

Chemotherapeutic methodology, using cisplatin as alkylant agent, have

some troubles, one of them is the resistant cells lines appearing. Reinforcing

the cancer treatment and trying to resolve this, some researchers have

prepared a variety of complexes with active carrier ligands, for example,

complexes with acridines branches. Some platinum complexes, with

acridinecarboxamide (Figure 9), presented activity improvement when

compared to Pt complexes analogous. An important aspect extracted from

some works73-75 was the relationship between antiproliferative activity and

acridine ring attached position by Pt moiety.

Carvalho, M. S.

108

Figure 9. Platinum complexes with acridinecarboxamide branches.

The research around ligands used for platinum coordination compounds

synthesis is a promising area, contributing for cancer treatment development.

Researchers investigate extensively the cellular pharmacology of platinum

complex, collecting substantial knowledge which helps the new ligands

synthesis. Understanding ligands improvement, pharmacokinetic results of

cisplatin analogous shows the influence (importance) of composition of the

leaving group that could contribute for side effects reduction, medicine

vectoring, best bioavailability drug in plasma76 or synergic effect.

3. Others metals complexes like subject of intensive biological evaluation

The research efforts have not been limited solely to the search for

improved platinum-based therapies, but also for alternative metals and for new

therapeutic uses. The discovery of the gold and platinum drugs was the result

of chance discovery, serendipity. However rational design of metal-based drugs

has become increasingly important, and must continue to be so, if we are to

make new advances in metallopharmaceutical research and development.77 In

many instances rational design has exploited the early chance discoveries, this

is particularly apparent in the design of second generation drugs.78

Platinum is the most widely studied metal concerning complex formation

with nucleotides due to the potential antitumor activity. The application of

platinum complexes in cancer therapy is, perhaps the best-known example of

N

Pt

Cl Cl

O

NH(CH

2)n NH NH

2

N

Pt

Cl Cl

O NH(CH

2)n NH NH

2 n = 3 or 6

n = 3 or 6

Carvalho, M. S.

109

the use of metal complexes in the treatment of a disease. After the discovery of

the antitumor activity of platinum(II) complexes, the interactions of other metal

ions and nucleotides, among others, palladium(II), ruthenium(II) and

organotin(IV) have been intensively studied.

As reported in reviews by Sadler and Lippard, there has been a growing

interest in the chemistry community to examine the anti-cancer activities of

gold(I, III), platinum(II), ruthenium(II, III), iron(II) complexes and the antiviral

activities of vanadium(IV) complexes, some of these metal 30 complexes have

been developed to the stage of entering clinical trials.18,79

New Mn(II), Co(II), Cd(II), Hg(II), Ag(I), Rh(III), and Ir(I) complexes with

the ligand BZLMH derived from 6-acetyl-1,3,7-trimethyllumazine (lumazine =

pteridine-2,4(1H,3H)-dione) and benzohydrazide were reported. The cytotoxic

activity of the free ligand and complexes against human neuroblastoma NB69

cell line is also described. The differential analysis of the initial cytotoxic

screening data has shown good activity only for the

[RhCl2(BZLM)(CH3CN)].CH3CN compound at concentrations at around 2 µM;

for the other complexes, a modulation of the cell growth was not found upon

complexation, this non-specific effect strongly suggesting an apoptotic

behavior.80

Novel prepared palladium(II) and zinc(II) complexes with 2-formyl

pyridine N(4)-1-(2-pyridyl)-piperazinyl thiosemicarbazone, and Pt(II) or Pd(II)

complexes with 2-acetyl pyridine N(4)-ethyl-thiosemicarbazone, HAc4Et were

tested in a panel of human tumor cell lines of different origins (breast, colon,

and ovary cancers), and cisplatin-refractory/resistant cell lines and were found

to exhibit very remarkable growth inhibitory activities with mean IC50 values of

0.9–0.5 nM and support the hypothesis that both [Pt(Ac4Et)2] and [Pd(Ac4Et)2]

complexes can be characterized by cellular pharmacological properties

distinctly different from those of cisplatin.81,82

Evidence of increases in antitumor activity upon substitution of Pd(II) for

Pt(II) as the metal center have been available in the literature for some time,

showing that the effect of this metal center substitution depends strongly upon

the system under study. Soares et al. (2007), reported the significant potencial

of polynuclear Pt(II) polyamine compounds as anticancer drugs, by evaluation

Carvalho, M. S.

110

the effect of substituting Pd(II) for Pt(II) on their antitumor activity through

cytotoxic effects towards a human cancer cell line (HSC-3) of dinuclear Pd(II)

spermine (sp) chelate (PdCl2)(sp) (Figure10).83

Figure 10. Structure of complex (PdCl2)2(sp), a dinuclear complex of Pd(II) containing two cis-

dichloropalldium(II) units bridged by the biogenics polyamine spermine (sp,

H2N(CH2)3NH(CH2)4NH(CH2)3NH2).83

Studies of cyanometalate complexes where metal is Hg(II), our studies of

the complexation of L2Hg(CN)2 (where L = imidazolidine-2-thione and its

derivatives) was a tested for antimicrobial activity and it was measured as

described in literature.84,85 It was evaluated by the minimum inhibitory

concentration (MIC) on four microorganisms, namely Heterotrotropic Plate

Counts (HPC), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), Fecal Streptococcus

(FS) and Escherichia coli (E. coli), this study showed significant antimicrobial

activity compared to 1,3-diazinane-2-thione (Diaz); 1,3-diazipane-2-thione

(Diap) and that after complexation with Hg(II) cyanide, the antimicrobial activity

is increased.86

Organoruthenium complexes of the type [(η6-arene)RuII(en)Cl]+, where

arene = benzene or a benzene derivative and en = 1,2- diaminoethane, exhibit

anticancer activity, including activity against cisplatin (cis-

diamminedichloridoplatinum (II)) resistant cancer cells.87,71 This class of

complexes can form strong monofunctional adducts with DNA. Modifications of

natural DNA by [(η6-bip)Ru(en)Cl]+, where bip = biphenyl, studied using several

different techniques, have shown preferential binding to guanine (G) residues.

[(η6-bip)Ru(en)Cl]+ binds to DNA through coordination to G N7 as well as

noncovalently, through hydrophobic interactions between the arene and DNA.

These hydrophobic interactions may include intercalation of the noncoordinated

phenyl ring between DNA bases and minor groove binding.88

NPd

NHN

PdNH

Cl Cl

ClCl

Carvalho, M. S.

111

4.Imidazolidines so ligands importants for metal complexes

The structure, reactivity and biological properties of hydantoin,

(imidazolidine-2,4-dione) that is a 2,4-diketotetrahydroimidazole discovered by

Baeyer in 1861 and thiohydantoins and derivatives were prepared, having

chemical properties similar to the corresponding carbonyl compounds. Some

biological activities (anticancer, antimicrobial, anticonvulsant, schistosomicidal)

are attributed to the chemical reactivity and consequent affinity of hydantoinic

rings towards biomacromolecules. Therefore, knowledge about the chemistry of

hydantoins has increased enormously.89

The chemistry and properties of imidazolidines and their derivatives have

been investigated for more than 140 years. The hydantoin moiety represents an

important pharmacophore, which is present in various biologically active

compounds. Over the past decades intensive research effort in industry and

academia has been dedicated to the structural modification of hydantoins and

their derivatives. Novel lead structures and drug candidates have emerged from

this research and different types of hydantoin derivatives have been introduced

into the market as pharmaceuticals. 91

On the other hand, imidazolidines (tetrahydroimidazol derivatives) are

cyclic aminals of pharmacological interest due to the bioactivity shown by some

members, which is closely related to the substitution patterns. For example,

N,N‘-dibenzyl-2-arylimidazolidines showed antibacterial and antiamebic

activity.91 Fungicide, bactericide, and antiviral activities had also been reported

for N,N‘-bisaminoalkylimidazolidines and N,N‘-dihydroxyphenylimidazolidines.92

Moreover due to the hydrophobic nature of imidazolidines they can be used to

increase the bioavailability of biologically active precursors.

The pharmacological potential of this chemical class had attracted

attention and had led to synthesize a number of derivatives N,N‘-bis(4-

chlorobenzoyl) derivatives of imidazolidine-2-thione (Figure 11) revealed a

significant cytotoxicity in MT-4 lymphoblastoid T cells-based assays (IC50 = 9.9

µM). Also it was in order to investigate the influence of the acyl portion on the

antiproliferative activity, it was prepared in parallel a series of symmetric

analogues.93

Carvalho, M. S.

112

Figure 11. Acylthioureas (ATU) lead compound, 1j, IC50=9.9µM.

The chemistry of transition metal complexes of imidazolidines, IMDZ‘s,

has receiving considerable attention largely because their broad profile of

pharmacological activity affords a diverse variety of compounds with different

activities.82,94-96

According to the numerous biological activities related to IMDZ‘s a

plethora of platinum(II) and platinum(IV) complexes with nitrogen-containing

ligands has been the subject of intensive biological evaluation aimed at

developing less toxic and more selective anticancer therapeutics.97,42 Among

these hydantoin-containing complexes have been reported to possess

cytotoxic/antitumor activity.98,99 Some hydantoin derivatives such as

dithienylhydantoin, 5,5-dipyridylhydantoin, spirohydantoins and 3,5-

disubstituted hydantoins exhibit antiviral, anticonvulsive and cytotoxic

activities.97,100

Complexes of heterocyclic ligands such as imidazolidine- 2-thione (Imt)

and its derivatives with metal ions are of interest in bioinorganic chemistry

because of the search for simple model compounds for metal-proteins.101-103 In

view of this, Cu(I), Au(I), Ag(I), Cd(II), Hg(II) and Pd(II) complexes with these

ligands have been widely investigated in recent years.104-108 These penta-

atomic ligands exist in the N=C–SH and N–C=S forms, exhibiting a thiol

thione equilibrium.102,109

There are reports wich show studies extensive of interaction of metal

ions with imidazolidine-2-thione (Imt) and its derivatives.110,111,87 Thiolate

complexes are of great importance from a bioinorganic point of view, mainly due

to the presence of thiolate donors in the coordination sphere of many metal ions

Cl

O

NN

S

O

Cl

Carvalho, M. S.

113

in very diverse metalloproteins.103,110 Thione ligands are also important and the

coordination chemistry of imidazolidine-2-thione and its derivatives with various

metal ions has been studied extensively.102,111

The study of Bakalova et al. (2008) describes a comparative evaluation

of the cytotoxic effects of four newly synthesized platinum(II) and platinum(IV)

complexes (Figure 12) vs. the referent antineoplastic agent cisplatin in a panel

of human tumor cell lines, using the standard MTT-dye reduction assay for cell

viability. The panel consisted of the following cell lines: T-cell lymphocytic

leukemia; (iii) LAMA-84 human chronic myeloid leukemia,(iv) U-266 human

multiple myeloma, (v) SAOS-2 human osteogenic sarcoma; (vi) MCF-7 human

estrogen receptor positive breast adenocarcinoma.

New platinum(II) and platinum(IV) complexes with 5-methyl-5(4-pyridyl)-

2,4-imidazolidenedione and various halogen ions with general formula [PtL2X2]

and [PtL2Cl4], where L is the organic ligand and X is Cl-, Br-, I-, were

synthesized. The molecular formulae of all the complexes were confirmed by

elemental analysis, IR, 1H, 13C NMR spectral analyses and molar conductivity.

The cytotoxic effects of these complexes were examined on some human tumor

cell lines. The newly synthesized cis-[PtL2Cl2] exerted cytotoxic activity against

SKW-3, MCF-7, EJ, U-266 tumor cell lines, while cis-[PtL2Br2], trans-[PtL2I2]

were less active. The higher oxidation state complex cis-[PtL2Cl4] was inactive

in all cell lines but in SKW-3 some augmentation of the cytotoxicity was seen

after co-administration of ascorbic acid but not when treated in combination with

reduced glutathione or N-acetylcysteine. A DNA-fragmentation analysis

revealed that the cytotoxicity of the dichloro analogue, characterized with

superior activity compared to the other complexes, is mediated by induction of

apoptotic cell death.112

Carvalho, M. S.

114

Figure 12. Schematic structures of the investigated Pt II) complexes cis-[PtL2Cl2] (1), cis-

[PtL2Br2] (2), trans-[PtL2I2] (3) and cis-[PtL2Cl4] (4). General formula [PtL2X2] and [PtL2Cl4],

where L is the organic ligand and X is Cl-, Br

-, I

-.112

5.Platinum based Drugs versus New Pt Chemotherapeutics Design?

Pt-DNA coordination compounds are commonly associated to a definitive

trigger point of apoptosis mechanism, but some studies confirmed that cell

death are not linked with the DNA synthesis inhibition.113 Some Pt-DNA

consequences could be listed by hindrance of DNA polymerase, RNA

polymerase and others proteins directly involved in replication and transcription,

but the molecular basis of cisplatin, for example, is not very well understood,

and the cell containing Pt-DNA death process is more complex than thought.

This last point could be exemplified by Pt-resistant tumor cell appearance. The

replication processes can prolong Pt-DNA lesions, contributing for translesions

NH

NH

O

O

N

Pt

Cl

Cl

CH3

NHNH

O

ON

CH3

NH

NH

O

O

N

Pt

Br

Br

CH3

NHNH

O

ON

CH3

NH

NH

O

O

NPt

Cl

Cl

Cl

Cl

CH3

NHNH

O

ON

CH3

NH

NH

O

O

NPt

N

NH

NH

OO

CH3

I

I

(1) (2)

(3) (4)

Carvalho, M. S.

115

DNA synthesis, which consist an induction of subsequent mutations, according

consecutive rounds of replication. This last process can cause an activation of

cells tumorigenicity, comparable to proto-oncogenes activation, acquiring a new

phenotype (Pt-resistance). This is an important key role that can lead Pt-drugs

based development and rationalization. Platinum oxidation states, ligands

(vectoring, multifunctionalized, pharmacologic properties, building-blocks acting

as a bridge, etc), geometry of coordination compound, number of platinum

centers consist important modification tools for researchers aiming to contour

some of already presented troubles.

6.Conclusions

Cisplatin, for example, has a large and very well known performance

window against different tumor cells lines, arousing the interest of oncologist,114

hence the platinum coordination compounds novelties development leads

synthesis research for optimal systems, trying to control tumor cells growth and

conduct patients to a better living, reducing side-effects; in despite of some

drugs contributes for tumorigenicity, causing Pt-resistant tumor cells

appearance.

All different researcher‘s results, about platinum drugs, forming a big

enough database capable to confirm the necessity of integration for a variety of

knowledge areas, that will allow the best comprehension about biological

mechanistic processes involving Pt- based drugs, consequently synthetic

workers will be able to consider this new trends.

There are a lot of problems, about platinum drugs, waiting solving or

another serendipitous discovery. This could be a gap point of optimal systems

capable to offer to patients, best resolution for chemotherapeutics procedures,

without side-effects, and high tumor weight inhibition, promoting platinum drugs

to less toxic group (classification group of some toxicological assays).

Acknowledgements

A todos do Laboratório de Planejamento e Síntese da Universidade Federal de

Pernambuco (UFPE), Brasil. Ao Grupo de Pesquisa em Inovação Terapêutica

Carvalho, M. S.

116

(GPIT), Brasil. Ao Prof. João Bosco Paraíso da Silva e ao colega Wagner

Eduardo da Silva, do Departamento de Química Fundamental da Universidade

Federal de Pernambuco (UFPE), Brasil. À Capes pelo suporte financeiro.

References

1. Bjelosevic ,H., Spégel, C., Snygg, A. S., Gorton L., Elmroth, S. K.C.,

Persson,T. Tetrahedron. 2006. 62, 4519–4527.

2. Rosenberg, B.; Camp, L. V.; Krigas, T. 1965. Nature. 205, 698–699. Nature.

1965. 205, 698.

3. Rosenberg, B.; VanCamp, L.; Trosko, J. E.; Mansour, V. H. Nature. 1969.

222, 385–386.

4. Reedijk, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003. 100, 3611–3616.

5. Zhang, C. X.; Lippard, S. J. Curr. Opin. Chem. Biol. 2003. 7,481–489.

6. Barnes, K. R.; Lippard, S. J. In Sigel, A., Sigel, H., Eds. Metal Ions in

Biological Systems; 2004. Marcel Dekker: New York. 42, 143–177.

7. Boulikas, T.; Vougiouka, M. Oncol. Rep. 2003. 10,1663–1682.Bertrand, J.-

C. Humana: Totowa, NJ, 2004; 51–72.

8. Takahara, P. M.; Rosenzweig, A. C.; Frederick, C. A.; Lippard, S. J. Nature.

1995. 377, 649–652.

9. Adams, M., A.H. Calvert, J. Carmichael, P.L. Clark, R.E. Coleman, H.M. et

al., J. Cancer Br. 1998. 78,1404–1406.

10. Kelland, L.R., Sharp, S.Y., O‘Neill, C. F., Raynaud, F.I., Beale, P. J.,

Judson, I. R. Journal of Inorganic Biochemistry. 1999. 77,111–115.

11. Giaccone, G. Drugs. 2000. 59, 9-17.

12. Rubino, S., Portanova, P., A., Girasolo, Calvaruso, G., Orecchio, S.,

Stocco, G.C. Eur. J. of Med. Chem. 2008. 1-8.

doi:10.1016/j.ejmech.2008.06.023.

13. Loehrer, P. J.; Einhorn, L. H. Ann. Intern. Med. 1984, 100, 704.

14. Jung, Y., Lippard, S.J. Chem. Rev. 2007. 107, 1387–1407.

15. Tetko, I.V., Jaroszewicz, I., Platts J.A., Jaworska, J. K. Journal of Inorganic

Biochemistry. 2008. 102, 1424–1437.

16. Leo, A.J., Hansch C., Perspect. Drug Discov. Des. 1999. 17, 1–25.

Carvalho, M. S.

117

17. Cronin, M.T., Dearden, J.C., J.C. Duffy, R. Edwards, N. Manga, A.P. Worth,

A.D. Worgan, SAR QSAR Environ. Res. 2002. 13, 167–176.

18. Lippard, S. J. and Zhang, C. X. Curr. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 481.

19. Wang, D. Lippard, S.J. Nat. Rev. Drug Discov. 2005. 4, 307–320.

20. Ho, Y.P., Au-Yeung, S.C., To, K.K., Med. Res. Rev. 2003. 23, 633–655.

21. Bernhardt, G., Brunner, H., Gruber, N., Lottner, C., Simi K., Pushpan, T. T.,

Zabel, M. Inorganic Chimica Acta. 2004. 357, 4452–4466.

22. Mathé, G., Kidani, Y., Triana, K., Brienza, S., Ribaud, P., Goldschmidt, E.,

et al. Biomed Pharmacother. 1986. 40,372–6.

23. Martins, E. T.; Baruah, H.; Kramarczyk, J.; Saluta, G.; Day, C. S.; Kucera,

G. L.; Bierbach, U.; J. Med. Chem. 2001, 44, 4492–4496.

24. Caussane JP, Levi F, Brienza S, Misset JL, Itzhaki M, Adam R, et al. J Natl

Cancer Inst. 1990. 82,1046–50.

25. Anjo A, Dantchew D, Mathe G. Biomed Pharmacother. 1989. 43, 265–6.

26. Extra, J. M, Espie, M., Calvo, F., Mignot, L., Marty M. Cancer Chemother

Pharmacol 1990. 25, 299–303.

27. Vzorov, A.N., D. Bhattacharyya, L.G. Marzilli, R.W. Antiviral Res. 2005. 65,

57-67.

28. Fricker, S.P., Mosi, R.M., Cameron, B.R., Baird, I., Zhu, Y. Z.; Anastassov,

V.et al., J. Inorg. Biochem. 2008. doi:10.1016/j.jinorgbio.2008.05.010.

29. Vieites, M., Otero, L., Santos, D., Toloza, J.,Roberto Figueroa,

Norambuena, E., Olea-Azar, C., Aguirre, G., Cerecetto, H., González, M.,

Morello, A., Garat, J. D. M. B., Gambino, D. Journal of Inorganic

Biochemistry. 2008. 102,1033–1043.

30. Mason, R. W.; McGrouther, K.; Ranatunge-Bandarage, P. R.; Robinson, B.

H.; Simpson, J. Appl. Organomet. Chem. 1999. 163–173.

31. Scarcia, V.; Furlani, A.; Longato, B.; Corain, B.; Pilloni, G. Inorg. Chim.

Acta, 1988. 153, 67–70.

32. Lippert, B. Coordination Chemistry Reviews. 1999a.

33. Lippert, B. Coordination Chemistry Reviews. 1999b. 182, 263–295.

34. Kelland. Nat Ver Cancer 2007. 7, 573–584.

35. Lovejoy, K. S., Todd, R.C. Zhang, S., McCormick, M.S., J. Alejandro, D‘A.

Reardon, J.T., Sancar, A.z, Giacomini, K. M., Lippard, T.J. PNAS.

Carvalho, M. S.

118

Biochemistry. 2008. The National Academy of Sciences of the USA. July 1,

105 no. 26. 8902–8907.

36. Raper, E.S. Coord. Chem. Rev. 1985. 61,115.

37. Farrell, N. Met Ions Biol Syst. 2004a. 42, 251–296 In: Pérez, J. M, Fuertes

M. A., Alonso C., Navarro-Ranninger, C. Crit Rev Oncol Hematol. 2000.

35,109–120.

38. Farrell, N.; Povirk, L. F.; Dange, Y.; Gupta, M. S.; Kohlhagen, G.; Pommier,

Y.; Gewirtz, D. Biochem. Pharmacol. 2004b. 68, 857-866.

39. Gupta, A., Mandal, S. K., Leblanc, V., Descôteaux, C., Asselin, É., Bérubé,

G. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 2008. 18. 3982–3987.

40. Gust, R.; Ott, I. Med. Chem. 2007. 7, 95.

41. Hall, M.D.; Mellor, H.R.; Callaghan, R., Hambley, T.W. J Med Chem 2007,

50:3403-3411.

42. Wong, E., M. Giandomenico, Chem. Rev. 1999. 99, 2451-2466.

43. Huq, Fazlul; Qing Yu, Jun; Daghriri, Hassan; Beale, Philip. Journal of

Inorganic Biochemistry. 2004. 98,1261–1270.

44. González-Vadillo, A.M., Álvarez-Valdés, A., Moneo, V., Blanco, F., Díaz,

R.G., Carnero, A., Navarro-Ranninger, C. Journal of Inorganic

Biochemistry. 2007. 101, 551–558.

45. Siddik ZH. Oncogene. 2003. 22, 47, 7265–79.

46. Mellor, H.R.; Snelling, S.; Hall, M.D.; Modok, S.; Jaffar, M.; Hambley, T.W.;

Callaghan, R. Biochemical Pharmacology, 2005. 70, 1137–1146.

47. Beusichem, M. V.; Farrell, N. 1992. Inorg. Chem. 31, 934-939.

48. Farrell, N. Met. Ions Biol. Syst. 1996. 32, 251-296.

49. Mellish, K. J.; Barnard, C. F. J.; Murrer, B. A.; Kelland, L. R. Int. J. Cancer,

1995. 62, 717-723.

50. Natile, G.; Coluccia, M. Coord. Chem. Rev. 2001. 216-217, 383-410.

51. Fojo, T.; Farrell, N.; Orthuzar, W.; Tanimura, H.; Stein, J.; Myers, T. G. Crit.

ReV. Hematol. Oncol. 2005. 53, 25-34.

52. Quiroga, A. G. et al., J. Med. Chem. 2006. 49, 224-231.

53. Lippert B, editor. Cisplatin. Chemistry and Biochemistry of a Leading

Anticancer Drug. Basel. :In: Pérez, J. M, Fuertes M. A., Alonso C., Navarro-

Ranninger, C. Crit Rev Oncol Hematol. 2000. 35,109–120.

Carvalho, M. S.

119

54. MacDiarmid, J.A, Mugridge, N.B, Weiss JC, Phillips L, Burn AL, Paulin RP,

Haasdyk JE, Dickson KA, Brahmbhatt VN, Pattison ST et al.: Cancer Cell.

2007. 11,431-445.

55. Chol, S.; Filotto, C.; Bisanzo, M.; Delaney, S.; Lagasee, D.; Whitworth, J. L.;

Jusko, A.; Li, C.; Wood, N. A.; Willingham, J.; Schwenker, A.; Spaulding, K.

Inor. Chem. 1998, 37, 2500.

56. Barbara, C., Orlandi, P., Bocci, G., Fioravanti, A., Di Paolo, A., Natale, G.,

Mario, Del Tacca, R. Danesi. European Journal of Pharmacology. 2006.

549, 27–34.

57. Qu, Y.; Farrell, Appleton, T. G.; Hoeschele, J. D.; Farrell, N. P.; Inorg.

Chem. 1993. 32, 259.

58. Farrell, N. P.; Almeida, S. G.; Skov, K. A.; J. Am. Chem. Soc. 1988. 110,

5018-5019.

59. Eastman, A. Pharmacol. Ther, 1987. 34, 155.

60. Zamble, D. B.; Lippard, S. J.; Trends Biochem. Sci. 1995, 20, 435.

61. Comess, K. M.; Lippard, S. J.; in ― Molecular Aspects of Anticancer Drug-

DNA Interactions‖, Eds. Neidle, S.; Waring, M.; Macmillan, London, 1993, p.

134.

62. Zou, Y.; Van Houten, B.; Farrell, N.; Biochemistry, 1994, 33, 5404.

63. Perego, P.; Caserini, C.; Gatti, L.; Carenini, N.; Romanelli, S.; Supino, R.;

Colangelo, D.; Viano, I.; Spinelli, S.; Pezzoni, G.; Manzotti, C.; Farrell, N.;

Zunino, F.; Mol. Pharmacol., 1999, 55, 528-534.

64. Biver, T., Secco, F., Venturini, M. Coordination Chem. Rev. 2008. 252,

1163–1177.

65. Lerman, L.S. J. Mol. Biol. 1961. 3, 18.

66. Sobell, H.M., Tsai, C., Jain, S., Gilbert, S.G., J. Mol. Biol. 1977. 144, 333.

67. Waring, M.J. Nature 1968. 219,1320-1325.

68. Krugh, T.R., Neely, J.W. Biochemistry. 1973. 12, 4418.

69. Denny, W. A.; Baguley, B. C. Curr. Top. Med. Chem. 2003.. 3, 339–353.

70. Denny, W. A. Med. Chem. Rev. Online, 2004. 1, 257–266.

71. Walker, J. V.; Nitiss, J. L. Cancer InVest. 2002, 20, 570–589.

72. Novakova, O.; Chen, H.; Vrana, O.; Rodger, A.; Sadler, P. J.; Brabec, V.

Biochemistry. 2003. 42, 11544–11554.

Carvalho, M. S.

120

73. Palmer, B. D.; Lee, H. H.; Johnson, P.; Baguley, B. C.; Wickham, G.;

Wakelin, L. P. G.; McFadyen, W. D.; Denny, W. A.; J. Med. Chem. 1990,

33, 3008.

74. Wickham, G.; Wakelin, L.; Palmer, B.; Lee, H. H.; Johnson, P.; Baguley, B.;

Denny, W. In Platinum and Other Metal Coordination Compounds in Cancer

Chemotherapy; Howell, S. B., Ed.; Plenum Press; New York, 1991; p 51.

75. Lee, H. H.; Palmer, B. D.; Baguley, B. C.; Chin, M.; McFadyen, W. D.;

Wickham, G.; Denny, W. A. J. Med. Chem. 1992, 35, 2983.

76. O‘Dwyer, P. J.; Hamilton, T. C.; Yao, K. S.; Ozols, R. F.; Gallo, J. M.;

Cellular Pharmacodynamics of Anticancer Drugs, in ―Cancer

Pharmacology‖, Eds. Schilsky, R.; Milano, G.; Ratain, M.; Dekker; New

York, 1996, p.329.

77. Fricker, S. P. Journal The Royal Society of Chemistry. 2007.

www.rsc.org/dalton. Dalton Transactions.

78. Barnard, C. F. J.; Fricker, S. P.; Vaughan, O. J. Royal Society of Chemistry,

1995. in Insights into Speciality Inorganic Chemicals, ed. D. Thompson,

Cambridge, ch. 3, pp. 35-61.

79. Sadler, P. J. and Guo, Z. Adv. Inorg. Chem., 2000. 49, 183.

80. Jiménez-Pulido, S. B., Linares-Ordóñez, F. M., Martínez-Martos, J. M.,

Moreno-Carretero, M.N., Quirós-Olozábal, M., Ramírez-Expósito, M.J.

Journal of Inorganic Biochemistry. 2008. 102,1677–1683.

81. Kovala-Demertzi, D., A. Boccarelli, M.A. Demertzis, M. Coluccia,

Chemotherapy. 2007. 53, 148.

82. Kovala-Demertzi, D., Alexandratos, A., Papageorgiou A., Yadav, P. N.,

Dalezis Panagiotis, Demertzis, M. A. Polyhedron. 2008. 27, 2731–2738.

83. Soares, A. S.; Fiuza, S.M.; Gonçalves, M.J.; Carvalho, L. A. E. B.; Marques,

M. P. M.; Urbano, A. M. Letters Drug. Desig. & Discovery 2007. 4, 460-463.

84. Kasuga, N.C., Sekino K., Ishikawa, Honda, M., A., Yokoyama, M., Nakano,

S., Shimada, N., Koumo, C., Nomiya, K. 2003. J. Inorg. Biochem. 96, 298.

85. Nomiya, K., Yoshizawa, A., Tsukagoshi, K., Kasuga, N.C., Hirakawa, S.,

Watanabe, J. J. Inorg. Biochem. 2003. 95, 08.

86. Wazeer, M.I.M., Isab, A. A. Spectrochimica Acta Part A. 2007. 68,1207–

1212.

Carvalho, M. S.

121

87. Morris, R. E.; Aird, R. E.; Murdoch, P. D.; Chen, H. M.; Cummings, J.;

Hughes, N. D.; Parsons, S.; Parkin, A.; Boyd, G.; Jodrell, D. I.; Sadler, P. J.

J. Med. Chem. 2001. 44, 3616–3621.

88. Bugarcic, Tijana, Nováková, Olga; Halámikova, Anna; Zerzánkova, Lenka;

Vrána, Oldrich, Kaspárková; Jana; Habtemariam, Abraha; Parsons, Simon;

Sadler, Peter J.; and Brabec, Viktor. . J. Med. Chem. American Chemical

Society. 2008. Published on Web 08/14/2008. On-line:

<10.1021/jm8003043>.

89. Oliveira, S. M.; Silva, J.B.P.; Hernandes, M.Z.; Lima, M. C. A., Galdino, S.

L.; Pitta, I.R. Quim. Nova, 2008. Estrutura, Reatividade e Propriedades

Biológicas de Hidantoínas. Vol. 31, No. 3, 614-622.

90. Kurz,T; Widyan. K. Tetrahedron Letters. 2004. 45, 7049–7051.

91. Sharma, V.; Khan, M. S. Y. Eur. J. Med. Chem. 2001. 36, 651.

92. Van Hook, J. O.; Craig, W. E. U.S. 2,675,387, 1955; Chem. Abstr. 1955, 49,

4729; (b) Craig, W. E.; Van Hook, J. O. U.S. 2,675,381, 1956; Chem. Abstr.

1956, 50, 411.

93. Cesarini, S., Spallarossa A., Ranise A., Schenone, S., Rosano, C., La

Colla, P., Sanna, G., Busonera, B., Loddo, R. European Journal of

Medicinal Chemistry. 2008. 1-13. doi:10.1016/j.ejmech.2008.06.010.

94. Cory, J.G., A.H. Cory, G. Rappa, A. Lorico, M.C. Liu, T.-S. Lin, A.C.

Sartorelli, Biochem. Pharmacol 1994, 48,335-44.

95. Liberta, A.E., West, D.X. Biometals, 1992. 5, 121-126.

96. Padhye S., R.C. Chikate, P.B. Sonawane, A. Kumbhar, R. Yerande, D.X.

West, A. Liberta, 1993. Coordin. Chem. Rev. 123, 49.

97. Jakupec, M.A., M. Galanski, B.K. Keppler. Rev. Physiol. Biochem.

Pharmacol. 2003. 146, 1-10.

98. Bakalova, A., R. Buyukliev, G. Momekov, D. Ivanov, D. Todorov, S.

Konstantinov, M. Karaivanova. Eur. J. Med. Chem. 2005. 40, 6, 590-596.

99. Struck, R.F., M.C. Kirk, L.S. Rice, W.J. Suling, J. Med. Chem. 1986.

29,1319-1321.

100. Rajic, Z., B. Zorc, S. Raic-Malic, K. Ester, M. Kralj, K. Pavelic, J.

Balzarini, E. De Clercq, M. Mintas, Molecules. 2006. 11, 837.

101. Ahmad, S., A.A. Isab, S. Ali, A.R. Al-Arfaj. Polyhedron. 2006. 25,1633.

Carvalho, M. S.

122

102. Akrivos, P.D. Coord. Chem. Rev. 2001. 213, 181.

103. Fleischer, H., Coord. Chem. Rev. 2005. 249, 799-827.

104. Devillanova, F.A., G. Verani, J. Coord. Chem. 1978. 7, 177.

105. Devillanova, F.A., G. Verani. Transition Met. Chem. 1977. 2, 9.

106. Isab, A.A. Transition Met. Chem. 1992. 17, 374.

107. Isab, A.A., H.P. Perzanowski. . Polyhedron. 1996. 15, 2397-2401.

108. Stocco, G., F. Gattuso, A.A. Isab, C.F. Shaw III. Inorg. Chem. Acta 1993.

209, 129-135.

109. Raper, E.S. Coord. Chem. Rev. 1985. 61,115.

110. Ahmad, S., Isab, A.A., Perzanowski, H. P. Can. J. Chem. 2002. 80, 10,

1279–1284. doi:10.1139/v02-165.

111. Wazeer, M.I.M., Isab, A. A. Spectrochimica Acta Part A. 2007. 68,1207–

1212.

112. Bakalova et al., European Journal of Medicinal Chemistry 2008. 43, 958-

965.

113. Sorenson, C. M.; Eastman, A.; Cancer Research. 1998, 48, 6703.

114. Foye, W, O.; Sengupta, S. K. Principles of Medicinal Chemistry; Foye, W.

O.; Lemke, T. L.; Williams, D. A., eds.; Williams & Wilkins: Baltimore, 1996,

p. 822-845.

Carvalho, M. S.

123

CONCLUSÕES

O desenvolvimento futuro da química medicinal requer uma

compreensão do processo fisiológico dos complexos metálicos, para

proporcionar uma base racional para a concepção de novos fármacos

baseados em metais. Aplicação de novas metodologias como a química

combinatória, largamente utilizada no desenho de fármacos na química

medicinal orgânica, será benéfico para o desenvolvimento de compostos

inorgânicos como terapêutica.

Os recentes resultados alcançados no desenvolvimento da terapêutica

baseadas em metais demonstram que esta é uma área potencialmente

próspera para a química medicinal, e têm promovido grande interesse na

química da comunidade científica. O notável exemplo de fármaco anticâncer

são os que contém a platina como base, e tem sido uma das grandes histórias

de sucesso de terapia anticâncer. A história dos complexos de platina tem

avançado a partir de uma descoberta de serendipidade à concepção racional

de medicamentos para responder aos desafios da toxicidade,

biodisponibilidade, e resistência das terapias anticâncer.

Neste contexto, nossa expectativa foi contribuir, com a síntese de novos

complexos imidazolidínicos cisplatínicos, série Cx, e avaliação da atividade

citotóxica dos compostos das séries Cx, LPSF/NN e LPSF/MS. Os compostos

testados da série LPSF/NN (LPSF/NN-3, LPSF/NN-1, LPSF/NN-4, LPSF/NN-

10) foram sintetizados com rendimentos satisfatórios e caracterizados por:

Infravermelho (IV). Já os compostos da série LPSF/MS foram caracterizados

por Infravermelho (IV) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN1H). Os

complexos imidazolidínicos cisplatínicos da série Cx foram caracterizados por

Infravermelho (IV).

Foram testados 10 compostos para avaliação da atividade citotóxica, sendo 4

da série LPSF/NN (I-V): 5-(2-cloro-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona

(LPSF/NN-1) (I); 5-(4-metoxi-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-

3) (II); 5-(2-bromo-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-4) (III); 5-

(4-metil-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona (LPSF/NN-10) (IV). E dois

compostos pertencentes à série LPSF/MS, (V-VI), são: 3-(4-metil-benzil)-5-(4-

Carvalho, M. S.

124

cloro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-2) (V) e o 3-(4-metil-

benzil)-5-(4-metil-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/MS-6) (VI) e

quatro complexos imidazolidínicos cisplatínicos da série Cx: Complexo Cx-33

(VII): [5-(2-bromo-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-

dicloro de platina II]; Complexo Cx-40 (VIII): [5-(4-metoxi-benzilideno)-2-tioxo-

imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-dicloro de platina II]; Complexo Cx-42

(IX): 5-(4-metil-benzilideno)-2-tioxo-imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-

dicloro de platina II]; Complexo Cx-47 (X): [5-(2-cloro-benzilideno)-2-tioxo-

imidazolidin-4-ona) cis-etileno-diamino-dicloro de platina II], foram testados

frente às linhagens celulares de câncer humano: HL-60 (leucemia

promielocítica), MDAMB-435 (melanoma - humano), HCT-8 (cólon - humano) e

SF-295 (glioblastoma - humano).

Os compostos da série LPSF/NN (I-IV), não apresentaram resultados

significativos, visto que apenas foram considerados ativos aqueles compostos

que apresentaram CI50 < 4 g/mL. Por outro lado analisando as CI50 dos

complexos imidazolidínicos cisplatínicos, série Cx (VII-X), também não foram

observados efeitos citotóxicos quando analisados, em função das CI50 terem

sido maiores que 25 g/mL.

A introdução do grupamento benzílico substituído na posição 3 do

núcleo imidazolidínico na série LPSF/MS (V-VI) levou a um ganho na atividade

citotóxica desta série quando comparada á série LPSF/NN e à série Cx que

não demonstraram atividade citotóxica significativa. Este grupamento

provavelmente levou a uma alteração do equilíbrio hidrófilo-lipófilo e

consequentemente aumento da atividade biológica, indicando que os fatores

eletrônicos e lipofílicos são importantes para a atividade biológica.

Os compostos LPSF/MS-2 e LPSF/MS-6 apresentaram efeitos

citótoxicos significativos, onde o LPSF/MS-2 apresentou seletividade para a

linhagem MDAMB-435. Quanto à avaliação da atividade hemolítica, os

compostos testados apresentaram valores de CE50 maiores que 250 µg/mL,

sugerindo que as ações citotóxicas destes compostos não estão relacionadas

com dano à membrana plasmática.

Vale ressaltar que as hipóteses sugeridas a cerca dos parâmetros

eletrônicos e lipofílicos dos compostos estudados não foram comprovadas,

Carvalho, M. S.

125

para isso são necessários estudos mais aprofundados de QSAR (relação

estrutura-atividade quantitativa) que utiliza uma relação matemática sob a

forma de uma equação entre a atividade biológica e os parâmetros físico-

químicos mensuráveis que representam as propriedades que influenciam a

atividade do fármaco, tais como: lipofilicidade, a conformação e a distruibuição

eletrônica.

Por outro lado, também seriam necessários estudos farmacológicos

mais detalhados com os complexos imidazolidínicos de platina II alquilados na

posição 3 do núcleo imidazolidínico.

universidade federal de pernambuco centro de … · 1.4. o câncer em pernambuco 09 2. etiologia do...

Documents