Rutênio e seus complexos metálicos

O nome rutênio tem origem russa: em latim “Ruthenia” é Rússia. Possui esta origem em razão de ter sido descoberto nos Montes Urais, na Rússia, sendo também encontrado na América do Sul e, em menores quantidades, na parte ocidental dos Estados Unidos e no Canadá (KREBS, 2006).

O rutênio localiza-se no grupo 8 da tabela periódica, pertencendo aos elementos do grupo da platina, e possui baixa abundância (~ 0,01 ppm), sendo portanto, o 74º elemento em abundância na crosta terrestre (KREBS, 2006; ALVES, 2012).

Possuindo sete isótopos (101 é o mais abundante) e número atômico 44, o rutênio apresenta estados de oxidação que variam de 8+ a 2-, constituindo os estados mais comuns, os de número 2+ e 3+ (KREBS, 2006). Quando no estado Ru2+ possui configuração eletrônica d6, lhe garantindo complexos estáveis e com aplicação em diversos sistemas biológicos, principalmente, devido à sua semelhança com o ferro. Nesse estado de oxidação, seus ligantes são comumente carbonil, fosfinas, aminas e heterociclos, via de regra, com geometria octaédrica e diamagnéticos. Quando na configuração d5, Ru3+, apresenta afinidade com bases

duras, na classificação de Pearson, com ligantes menores, tais como halogenetos, água e aminas menores.

Atualmente, o rutênio tem se destacado em relação à aplicação dos seus complexos metálicos em diversos sistemas biológicos, ganhando ênfase no cenário dos compostos anticâncer, no qual, recentemente, três complexos estão em fase de testes clínicos (ZENG et. al, 2016). No entanto, não foi de rutênio o primeiro complexo metálico a ser utilizado com fim anticâncer – lugar que é ocupado pela platina.

Em meados dos anos 60, pesquisadores descobriram acidentalmente a atividade anticâncer do complexo cis-[PtCl2(NH3)2], conhecido como cisplatina, o qual é (atualmente)

um metalofármaco amplamente utilizado contra diversos tipos de tumores, empregado contra câncer de testículo, ovário, bexiga, cabeça, pescoço e linfomas. No entanto, além dos seus graves efeitos colaterais, o mesmo encontra resistência de vários tipos de células tumorais e em lesões secundárias, originárias de metástases (PIZARRO; SADLER, 2009; DYSON; SAVA, 2006; FREZZA et. al, 2010). Além do que, não raramente, os complexos de platina apresentam baixa solubilidade em soluções fisiológicas (FREZZA et. al., 2010).

Por esta razão, opções para o tratamento do câncer são constantemente perseguidas, tanto para proporcionar maior eficácia onde há resistência ao cisplatina, quanto visando à diminuição dos efeitos colaterais. Na busca dessas melhoras, foram realizadas modificações químicas, na estrutura do cisplatina, as quais originaram os complexos conhecidos como carboplatina e oxaliplatina (PIZARRO; SADLER, 2009; SOUZA, 2014), os quais também se encontram em uso atualmente.

Como alternativas terapêuticas ao cisplatina, complexos de diversos metais têm sido estudados e testados, sendo os de rutênio os mais promissores, razão pela qual parte dos pesquisadores ao redor do mundo vem desenvolvendo complexos de rutênio não somente com possíveis propriedades anticancerígenas (mas também antimicrobianas, antivirais, entre outras) (ZENG et al, 2016) – o que se deve, em parte, à sua baixa toxicidade. Esta é atribuída ao fato de suas propriedades físico-químicas serem semelhantes às do ferro, podendo, portanto, mimetizar interações do ferro com biomoléculas no organismo, por exemplo, a albumina (RAMOS, 2012; STÍBAL et. al., 2016). Além disso, há autores que postulam serem semelhantes os mecanismos de retirada de excesso de rutênio do organismo (ALLARDYCE; DISON, 2001). As propriedades biológicas deste metal foram descobertas na década de 50 e sua atividade anticâncer, pouco tempo depois, na década de 70 (DYSON; SAVA, 2006; PIZARRO; SADLER, 2009).

É conhecido que os complexos de platina se ligam covalente e irreversivelmente ao DNA – de onde provém sua citotoxicidade –, enquanto complexos de rutênio têm sido estudados como inibidores de topoisomerases, marcadores de mitocôndrias, produtores de espécies reativas de oxigênio intracelulares, entre outros (ZENG et. al., 2016), além de serem passíveis de interação com o DNA por ligações de hidrogênio, hidrofobicidade, etc. (PIZARRO; SADLER, 2009).

Essa ampla gama de interações do rutênio oferece vantagens em relação aos complexos de platina, pois o rutênio pode assumir vários estados de oxidação acessíveis em condições fisiológicas (II, III e IV) – culminando em reações redox no meio biológico – e fornecer maiores estabilidade e possibilidade de se coordenar diversos ligantes de interesse biológico cujos alvos podem ser mais amplos em relação àqueles almejados pelos complexos de platina, em virtude da geometria octaédrica geralmente assumida por seus complexos. Além do que a possibilidade de se ter variados ligantes coordenados oferece alternativas para que as interações com o DNA ocorram tanto com o metal, quanto com os ligantes (BARRY; PETER, 2013; SOUZA, 2014).

Recentemente, três quimioterápicos à base de rutênio ingressaram em ensaios clínicos, Na{trans-[RuCl4DMSO(Im)]} (NAMI), [ImH]{trans-[Ru(DMSO)Cl4(Im)]}

(NAMI-A) e [IndH]{trans-[RuCl4(Ind)2]} (KP1019), onde Im = imidazol e Ind = indazol.

Tais complexos tiveram seus efeitos atribuídos à redução do metal de Ru(III) para Ru(II), no ambiente intracelular, embora haja grupos tentando provar que esta atividade anticâncer não ocorre somente para Ru(II), mas em todos os estados de oxidação acessíveis em meio biológico (BARRY; PETER, 2013; FREZZA et. al., 2010).

Desses, NAMI foi o primeiro composto de rutênio a ingressar em testes clínicos, porém foi seu sucessor, NAMI-A, que apresentou resultados muito promissores in vivo, atuando como antimetastático e antiangiogênico, embora não demonstrara bons resultados de citotoxicidade in vitro. Este complexo findou as fases I e II dos testes clínicos e atua bloqueando quinases ativadas por mitógenos (e outras quinases) em células endoteliais (DYSON; SAVA, 2006). Por sua vez, KP1019 se encontra no ínterim da fase I dos estudos clínicos (SOUZA, 2014; PIZARRO; SADLER, 2009; MOREIRA, 2016; BARRY; PETER, 2013). Não obstante o fato de se encontrarem em fases de testes clínicos, os mecanismos de ação dos complexos supra ainda não estão integralmente esclarecidos (SOUZA, 2014).

A literatura relaciona as promissoras atividades anticâncer dos complexos de rutênio principalmente, à interação com DNA – quando se utiliza como ligantes moléculas como 2,2’-bipiridina, fenantrolina, etc. (ZENG et. al, 2016), o que direciona às possibilidades

de serem utilizados em casos nos quais os fármacos de platina oferecem resistência (inerente ou adquirida) (PIZARRO; SADLER, 2009).

Dentre aqueles considerados promissores contra o câncer, têm se destacado complexos de rutênio mononucleares organometálicos, complexos de Ru(II) cujos ligantes são bipiridina, fosfinas e ftalocianinas – estes últimos voltados às de caráter fotodinâmico (NEGRI, 2012; MOREIRA, 2016).

Os resultados obtidos até o momento (com complexos de rutênio), somados ao fato de que a utilização de metais não essenciais direciona, mais facilmente, os complexos às células tumorais, encorajou ao uso de complexos de rutênio no presente trabalho (FREZZA et. al., 2010).

No início dos anos 2000, o grupo reportou a síntese e a caracterização dos complexos de rutênio com fórmula geral [Ru(NH3)4(cat-R)]PF6, onde “cat-R é noradrenalina,

dopamina e isoproterenol. Tais complexos apresentaram estabilidade em solução por, no mínimo sete dias e interessante comportamento eletroquímico. Foram descritos como complexos de Ru(III), cuja redução para Ru(II) observada é totalmente reversível. Na ausência do rutênio, a oxidação das catecolaminas constitui-se um processo irreversível (DE LIMA et. al., 2003; DE LIMA et. al., 2004).

A atividade biológica desses complexos foi analisada, sendo que os complexos apresentaram resultados antifúngicos expressivos contra Candida albicans, Candida glabrata and Candida tropicalis, enquanto os respectivos ligantes, as catecolaminas, não apresentaram atividade (DE LIMA et. al., 2003).

Diante de todo conteúdo abordado na introdução e, considerando-se que os três complexos já reportados apresentaram estabilidade e sua atividade anticâncer e/ou pró ou antiangiogênica nunca fora explorada, optou-se por trabalhar com os mesmos, porém acrescidos do complexo de catecol (para fins comparativos) e do complexo inédito de adrenalina, a fim de se verificar a atuação deles, quando comparados aos respectivos ligantes livres.

Assim, a hipótese que norteia o presente trabalho é que as catecolaminas atuam sobre a angiogênese e a imobilização de um dos seus sítios de interação modulará (positiva ou negativamente) a sua atividade, fornecendo indícios de seus mecanismos de ação. A averiguação desta resultou neste trabalho/texto, norteando-o os objetivos que seguem na próxima seção.

2 OBJETIVOS