Moléculas capazes de induzir o estresse oxidativo

São vários os alvos terapêuticos de interesse para o desenvolvimento de novos quimioterápicos. Porém, o DNA é identificado como um dos alvos mais estudados (PALCHAUDHURI;

HERGENROTHER, 2007), uma vez que compostos que interagem com o DNA suprimem a replicação e a transcrição genética, desta forma bloqueando a divisão e resultando em morte celular (NIE et al., 2014; HURLEY, 2002).

Estudos mostram que a ligação de moléculas ao DNA pode ocorrer entre os seus pares de bases (intercalação) (KASHANIAN et al., 2012; WU et al., 2008) e interações com os sulcos menor e maior do DNA (KASHANIAN et al., 2011). Ainda, o acúmulo intracelular de EROs, gerado por agentes exógenos como no caso de alguns quimioterápicos, pode atacar o DNA causando um dano oxidativo capaz de levar à morte celular (YUAN; ADAMSKI; CHEN, 2010). Também, a toxicidade de alguns compostos está envolvida na morte celular via estresse do retículo endoplasmático (DEJEANS et al., 2010).

Lerman (1963) foi o primeiro a propor que moléculas orgânicas com estrutura planar podem ligar-se ao DNA por intercalação. Um dos fatores primordiais para um composto se intercalar ao DNA é que o mesmo contenha grupos planares aromáticos condensados em sua estrutura química (KASHANIAN; ZEIDALI, 2011). O processo de intercalação de uma molécula no DNA produz extensas alterações na cadeia de nucleotídeos, com consequência direta na replicação e transcrição do material genético (BHAKTA; SIVA, 2012). Agentes intercalantes tem sido extensivamente estudados nas últimas décadas e agentes representativos (elipticina, antraciclinas, acridinas e antraquinonas) são rotineiramente usados na clínica médica para o tratamento do câncer (SNYDER et al., 2005). Essas moléculas intercalantes interagem especialmente com as bases nitrogenadas citocina (C) e guanina (G) do DNA, provocando um espaçamento entre os pares de bases. A intercalação acaba resultando numa diminuição na torção helicoidal e alongamento do DNA (SHAHABUDDIN; GOPAL; RAGHAVAN, 2007; SNYDER, 2007).

As antraciclinas, uma classe de importantes compostos quinóides, estão entre os compostos mais efetivos e amplamente utilizados na terapia do câncer. Os principais mecanismos de ação das antraciclinas são: intercalação ao DNA, inibição da topoisomerase e geração de EROs (MINOTTI et al., 2004). No entanto, apesar de sua atividade antitumoral, o uso das antraciclinas é limitado, devido ao desenvolvimento de resistência das células tumorais ao fármaco, sérios problemas cardiovasculares, incluindo a insuficiência cardíaca congestiva (MORANDI et al., 2005).

Carvajal e colaboradores (2011) sintetizaram uma nova naftoquinona denominada TU100, com semelhança estrutural às

antraciclinas, com a capacidade de parar o ciclo celular nas fases S e G2/M, seguido por indução da apoptose, porém sem intercalação no DNA. Gholivand; Kashanian; Peyman (2012) verificaram que as antraquinonas quinizarina (1,4-dihidroxi antraquinona) e dantron (1,8- dihidroxi antraquinona) têm a capacidade de intercalação e clivagem do DNA em células K562 (leucemia mieloide crônica), sendo estes mecanismos responsáveis pela citotoxicidade desses compostos.

Outro alvo muito importante na terapia do câncer é a família das enzimas topoisomerases, que possuem um papel essencial na replicação e transcrição gênica. Existem dois tipos principais de topoisomerases, a topoisomerase I e a topoisomerase II. Tais enzimas são importantes alvos para a terapia do câncer, pois compostos inibidores da topoisomerase podem levar a uma inibição da divisão celular e à morte celular (KOU et al., 2012). As antraciclinas doxorrubicina e daunorrubicina, que possuem atividade intercalante no DNA, são quimioterápicos conhecidos também por exercer a atividade antitumoral através da inibição da topoisomerase II (HANDE, 1998).

Moléculas que têm a propriedade de ligar-se ao sulco maior ou menor do DNA, ao contrário da intercalação, não induzem grandes alterações conformacionais nesta molécula (JONATHAN, 1997). Como os intercalantes, as moléculas que se ligam aos sulcos do DNA também são úteis clinicamente, como é o caso da mitomicina, que provoca a alquilação do DNA (BISCHOFF; HOFFMANN, 2002). As antraciclinas possuem ambas as atividades: intercalantes e ligantes aos sulcos do DNA.

Conforme citado anteriormente, as células tumorais usualmente exibem baixa atividade de enzimas antioxidantes. Este evento associado a distúrbios metabólicos acaba ocasionando um acúmulo intracelular de EROs (TRACHOOTHAM et al., 2006). É relatado que a manutenção de uma instabilidade genética no interior das células tumorais requer a presença de EROs para induzir modificações irreversíveis nos resíduos de aminoácidos de proteínas e lesões no DNA, levando a mudanças conformacionais e consequente perda da função biológica dessas biomoléculas (OTT, 2007; WU, 2006). Quimioterápicos como daunorrubicina, doxorrubicina e outras quinonas, como a menadiona, geram ânion superóxido pela redução do oxigênio molecular (VERRAX et al., 2011). Certas moléculas atuam diretamente na cadeia respiratória, inibindo o complexo III e gerando EROs nas mitocôndrias, como é o caso do Adaphostin (LE et al., 2007). Outras têm a capacidade de agir diretamente em moléculas envolvidas nas defesas antioxidantes como, por exemplo, causando a depleção de GSH e inibindo a síntese de

enzimas antioxidantes, como é o caso do isocianato e dos derivados da aziridina (Imexon) (TRACHOOTHAM; ALEXANDRE; HUANG, 2009).

As EROs intracelulares, principalmente o peróxido de hidrogênio e o radical hidroxil, têm a capacidade de causar danos oxidativos na fita dupla do DNA (JIANG et al., 2007; BENITEZ-BRIBIESCA; SANCHEZ-SUAREZ, 1999). Dependendo da eficiência do sistema gerador de H2O2, a molécula de DNA pode ser completamente danificada (CERVANTES-CERVANTES et al., 2005). O radical hidroxil produzido via reação de Fenton-Haber-Weiss, causa a subtração de um átomo de hidrogênio do anel da desoxirribose e um rearranjo no anel do açúcar resulta na quebra da fita do DNA (JIANG et al., 2007).

Um estresse oxidativo exarcebado pode também contribuir para os mecanismos de morte celular, uma vez que as EROs funcionam como mensageiros de sinalização para alguns processos de morte (BYUN et al., 2008; KIM et al., 2007; LIN et al., 2004). A ativação prolongada por EROs da proteína cinase ativada por estresse (JNK) é um importante fator para a morte celular (VENTURA et al., 2006; TOBIUME et al., 2001). Morgan e Kim (2014) relatam que as EROs contribuem para a ativação de JNK, por meio da ativação de MAP3K ASK1, salientado que a sinalização de JNK via EROs geralmente contribui para a morte celular por necrose (MORGAN; LIU, 2013).

Além dos quimioterápicos usados na clínica médica cujo mecanismo de ação é a geração de EROs, outros tantos agentes geradores de EROs estão em fase clínica de experimentação, sendo utilizados sozinhos ou em combinação com outro agente quimioterápico com vistas a uma maior seletividade e menor toxicidade para células normais (TRACHOOTHAM; ALEXANDRE; HUANG, 2009).

O mecanismo de ação de alguns compostos e agentes citotóxicos está relacionado à geração de EROs e consequente aumento de expressão da γH2AX. Moléculas inibidoras da topoisomerase II, tais como topotecano, camptotecina e mitoxantrona, induzem danos à dupla fita do DNA e consequente fosforilação da H2AX (HUANG; TRAGANOS; DARZYNKIEWICZ, 2003). Os fármacos doxorrubicina, bleomicina e etoposídeo causam quebra na dupla fita de DNA, sendo este efeito relacionado ao aumento da expressão da γH2AX (BANATH; MACPHAIL; OLIVE, 2004). Taneja e colaboradores (2004) descreveram que a expressão aumentada de γH2AX é particularmente importante e utilizada como marcador de dano celular após a radioterapia. Tem–se relatado que a combinação de agentes citotóxicos, como o princípio ativo vorinostat, com a radioterapia pode melhorar o

efeito deste fármaco, aumentando o índice de dano nas células tumorais, observado pela expressão acentuada de γH2AX (MUNSHI et al., 2006).

Hussain e colaboradores (2011) verificaram que a timoquinona, uma quinona isolada da planta Nigella sativa, induz a apoptose e inibe a ativação da via Akt através da geração de EROs, com aumento de Bax/Bcl-2 em modelo de linfoma. Resultados semelhantes foram encontrados por Massaoka e colaboradores (2012) ao estudarem o efeito da benzoquinona jacaranona, extraída da Pentacalia desidetabilis, em um modelo de melanoma in vivo. Esse trabalho mostrou que a benzoquinona desenvolveu atividade antitumoral a partir da regulação negativa da via Akt mediada pela geração de EROs. Ainda, EROs gerados por outras classes de compostos que não quinonas, como o fitoquímico coumestrol e o anti-helmíntico bitionol, são capazes de induzir a inibição da via da PI3K/Akt em células tumorais (CHO et al., 2014; AYYAGARI; BRARD, 2014).

1.3.2 Associação quinonas e ascorbato de sódio na terapia