Orientadores: João Ernesto de Carvalho, Ronaldo Aloise Pilli

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: A carcinogênese é um processo longo, multi-etapas, onde células normais progressivamente adquirem um fenótipo neoplásico. Sua origem é favorecida por fatores genéticos, exposição à carcinógenos químicos, infecções crônicas e incorporação de mutações em genes envolvidos com a regulação da...

Resumo: A carcinogênese é um processo longo, multi-etapas, onde células normais progressivamente adquirem um fenótipo neoplásico. Sua origem é favorecida por fatores genéticos, exposição à carcinógenos químicos, infecções crônicas e incorporação de mutações em genes envolvidos com a regulação da homeostase celular. O crescente entendimento da biologia tumoral tem fornecido alvos moleculares para a triagem orientada de quimioterápicos e de agentes quimiopreventivos, geralmente de origem natural ou sintetizados com base em produtos naturais. A evolução da química orgânica permitiu que compostos naturais fossem sintetizados de forma econômica e aperfeiçoados quanto às suas propriedades físico-químicas, favorecendo sua disponibilidade. Esse trabalho teve como foco a goniotalamina, uma estiril-lactona naturalmente encontrada na forma enantiomérica (R) em plantas do gênero Goniothalamus (Annonaceae). Foram sintetizadas as formas (R), (S) e racêmica, que em painel de nove linhagens tumorais humanas levaram à inibição de crescimento e morte celular com elevada potência. Apesar da potência sobre a MCF-7 (carcinoma mamário responsivo ao estrógeno), estudos com estimulação estrogênica revelaram que a atividade da goniotalamina é independente da via hormonal. De qualquer maneira, a goniotalamina racêmica inibiu em 65% a proliferação da MCF-7 implantada em fibras semipermeáveis (hollow fiber) em camundongos. A citometria de fluxo revelou que o racemato de goniotalamina induz apoptose na linhagem tumoral de cólon HT-29 em baixa concentração (10 ?g/mL), com participação das caspases 8 e 9, sugerindo ativação das vias extrínseca e intrínseca. Houve também indução de apoptose na linhagem de melanoma humano SK-MEL-2, mas esse efeito diminuiu quando essa linhagem foi transfectada com Bcl-XL, inibidor apoptótico ligado à mitocôndria, sugerindo ativação principalmente da via apoptótica extrínseca, com ativação da via intrínseca para amplificação do sinal. A goniotalamina em suas três formas comprovou in vivo a atividade apresentada in vitro, pela inibição do desenvolvimento tumoral em modelo de tumor sólido e ascítico de Ehrlich, sem sinais de toxicidade nas doses efetivas. Esses resultados, aliados aos bons rendimentos na rota sintética, favoreceram a continuidade dos estudos com a forma racêmica. Considerando que aproximadamente 25% dos tumores estão relacionados com inflamações crônicas, a goniotalamina racêmica foi avaliada em modelos de edema de pata induzido por carragenina e por diversos mediadores (fosfolipase A2, histamina/serotonina, prostaglandina E2 e bradicinina), apresentando atividade anti-edematogênica em todos os modelos. Corroborando com esses resultados, a goniotalamina apresentou efeito antinociceptivo em modelos de algesia induzidos por processos inflamatórios. A goniotalamina inibiu o desenvolvimento de colite induzida por TNBS e o tratamento oral (30 mg/kg, três vezes por semana/três meses) preveniu o desenvolvimento de inflamação e câncer em animais deficientes em interleucina 10, sem apresentar sinais de toxicidade. Tais dados foram revelados após análise de dano macroscópico e microscópico (histologia) do cólon, havendo diminuição da expressão relativa dos genes para TNF? e MMP9, importantes no processo inflamatório e de invasão e metástase. Além disso, a goniotalamina diminuiu a incidência de metástase pulmonar em modelo de melanoma metastático. Os resultados obtidos e o perfil multi-alvos apresentado pela goniotalamina sugerem sua avaliação em terapias combinatórias para tratamento de processos inflamatórios crônicos e de câncer

Abstract: Carcinogenesis is a long process involving several steps, in which normal cells progressively acquire a neoplastic phenotype. Its origin is favored by genetic factors, exposure to chemical carcinogens, chronic infections and incorporation of mutations into genes involved in regulation of...

Abstract: Carcinogenesis is a long process involving several steps, in which normal cells progressively acquire a neoplastic phenotype. Its origin is favored by genetic factors, exposure to chemical carcinogens, chronic infections and incorporation of mutations into genes involved in regulation of cellular homeostasis. The increasing understanding of tumor biology has provided molecular targets for screening of targeted chemotherapeutic and chemopreventive agents, usually from natural sources or synthesized based on natural products. The improvement of organic chemistry allowed the synthesis of natural products in an economic and refined way, with improvement on their physicochemical properties and availability. This work focuses on goniothalamin, a styryl-lactone naturally found on its enantiomeric form (R), in plants of Goniothalamus (Annonaceae) genus. The (R), (S) and racemic forms were synthesized and led to growth inhibition and cell death in a panel of nine human tumor cell lines, with high potency. Despite the potency against MCF-7 (breast carcinoma responsive to estrogen), estrogen stimulation studies revealed that the goniothalamin activity is independent of the hormone pathway. Anyway, racemic goniothalamin inhibited on 65% the proliferation of MCF-7 implanted into semi permeable fibers (hollow fiber) in mice. Flow cytometry analysis showed that low concentration of racemic goniothalamin (10 ?g/mL) leads colon tumor cell line (HT-29) to apoptosis with involvement of caspase 8 and 9, suggesting the activation of the extrinsic and intrinsic pathways. Apoptosis was also induced in human melanoma cell line SK-MEL-2, but the activity was decreased in SK-MEL-2 transfected with Bcl-XL, a mitochondrial related apoptotic inhibitor, suggesting mainly activation of the extrinsic apoptotic pathway, with activation of the intrinsic pathway to amplify the signal. Goniothalamin on its three forms comproved in vivo the in vitro activity by inhibiting tumor development in models of Ehrlich solid and ascitic tumor in mice, without signals of toxicity at the effective doses. These results, combined with good yields in the synthetic rout favored the racemic form to continue the in vivo studies. Considering that about 25% of tumors are related to chronic inflammation, racemic goniothalamin was evaluated in models of paw edema induced by carrageenan and various mediators (phospholipase A2, histamine/serotonin, prostaglandin E2 and bradykinin) displaying anti-edematogenic activity in all models. Corroborating these results, goniothalamin showed antinociceptive effect in models of algesia induced by inflammatory processes. It also inhibited the development of TNBS-induced colitis and oral treatment (30mg/kg, three times/week, three months) prevented the development of inflammation and cancer in interleukin-10 deficient mice, without signals of toxicity. These data were revealed after macroscopic and microscopic (histology) colon damage analysis, with decreased expression of TNF? and MMP9, which are important in inflammation, invasion and metastasis process. Furthermore, goniothalamin reduced the incidence of lung metastasis in a metastatic melanoma model. These results and the multitarget profile presented by goniothalamin suggest its evaluation in combinatory therapies for treatment of chronic inflammation and cancer