NOVOS COMPLEXOS DE DIOXOVANÁDIO(V) COMO POTENCIAL
FERRAMENTA PARA O TRATAMENTO DA DOENÇA DE
ALZHEIMER.
Aluno: Ana Catherine S. Colchete Orientador: Nicolás A. Rey Introdução:
A doença de Alzheimer (DA) é uma patologia que atualmente representa a forma mais comum de demência em idosos. Em 2011, estudos indicaram que ao mínimo 24 milhões de pessoas estão afetadas pela doença e que no ano de 2030, a previsão é que este número chegue a 72 milhões. O primeiro estudo acerca desta doença foi publicado há mais de um século, pelo alemão Alois Alzheimer. Sesu relatos mostravam que os sintomas observados incluíam falhas de memória recente, paranoia, problemas comportamentais, problemas de comunicação e linguagem, e cérebro atrófico e com sinais de deposições protéicas anômalas (observados em exames post-mortem), estes sendo depois nomeados de placas senis e emaranhados neurofibrilares.
Assim, muitas hipóteses vêm sendo estudadas nos últimos anos a fim de encontrar um tratamento eficaz para a doença. Neste contexto, de, um número crescente de evidências passou a sugerir que os íons metálicos endógenos, particularmente os que possuem atividade redox, tais como cobre(II) e ferro(III), além de certos íons não redox-ativos, como o zinco(II), podem contribuir na evolução de doenças neurodegenerativas, favorecendo a agregação de Aβ e aumentando a sua toxicidade. Essa é uma das teorias mais promissoras, denominada hipótese metálica.
Devido a tal enfoque, diversos estudos começaram a possibilidade da utilização de agentes quelantes de metais para o tratamento da DA. Porém, além do fato de grande parte dos quelantes não possuírem a capacidade de ultrapassar a barreira hematoencefálica, a maioria também não mostra especificidade para os íons metálicos complexados com Aβ, levando à quelação de diversos biometais necessários ao funcionamento do organismo, levando ao aparecimento de graves efeitos adversos devido ao uso prolongado desses compostos.
Surge-se então o contexto dos MPAC’s do inglês, Metal-Protein Attenuating Compounds, os compostos atenuadores da interação metal-proteína, como uma alternativa ao tratamento com agentes quelantes. Os MPACs, diferentemente dos agentes quelantes tradicionais, possuem afinidade moderada por íons metálicos. Assim, ao invés de se ligarem e removerem todos os íons dos tecidos afetados, eles inibem apenas as interações metálicas consideradas anormais. Isso gera um efeito sutil na homeostase dos metais, levando à inibição da oligomerização do peptídeo Aβ.
Figura 1: Estrutura do INHOVA
Outro possível MPAC proposto é o PCIH, este sendo sintetizado pelas moléculas de izoniazida (INH) e de 2-piridina-carboxaldeído (2PC).
N N O N H N
Figura 2: Estrutura do PCIH
Metodologia e Resultados: A. INHOVA:
A síntese do ligante se deu por meio da reação 1:1, conforme descrito na literatura (González-Baró et al., 2012), com agitação e aquecimento por 2 horas. A reação está representada abaixo.
Figura 3: Reação de formação do INHOVA
O ligante sintetizado foi caracterizado por espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV), realizada na faixa de 4000-450 cm-1 (infravermelho médio), tendo sua identidade confirmada através da comparação IV obtido para o produto com o reportado para o INHOVA na literatura (González-Baró et al., 2012). O espectro obtido está representado abaixo.
Figura 4: Espectro de IV médio do INHOVA
Determinar a estabilidade de ligantes é o passo inicial e crucial para prever até que ponto é preservada a forma original do ligante em solução e, consequentemente, ter uma ideia da farmacocinética do produto. permitindo a avaliação da porcentagem do composto ativo durante ensaios in vivo. Estes testes são realizados através de análises de varredura com espectrofotômetro de absorção molecular na região do UV-Vis, entre os comprimentos de onda de 200 até 800 nanômetros à temperatura ambiente. O ligantes é analisado nas condições utilizadas para injeção nas cobaias (para possíveis testes futuros), isto é, em solução de dimetil sulfóxido (DMSO), repetidamente em intervalos regulares ao longo de 12-30h, e, em paralelo, numa solução de DMSO puro, para determinar quais eventuais variações nos perfis dos ligantes podem ser vinculadas à presença ou à ausência de água.
Figura 5: Teste de estabilidade do INHOVA
O equilíbrio em uma solução de 10% DMSO foi atingido 24 horas após a solubilização do composto. O gráfico abaixo mostra que o decaimento total da banda em 302 nm (em azul, representando o INHOVA) é de 44%.
Figura 6: Gráfico Abs Vs Tempo do INHOVA
Como a hidrólise tem início com a protonação do nitrogênio azometínico, uma vez que este átomo doador esteja coordenado, a protonação não será possível. Sendo assim, foi proposto a síntese de um novo complexo utilizando o ligante de interesse, o VO2INHOVA, a
fim de garantir a integridade do ligante em solução.
B. VO2INHOVA
A síntese do complexo é realizada a partir do metal vanádio, obtido do sal sulfato de vanadila, e do ligante INHOVA. Como solvente, foi utilizado o etanol. O sistema ficou sob agitação e refluxo durante 3 h. Decorrido o tempo necessário, a solução resultante é deixada para evaporar lentamente em um béquer, em ambiente estático, até que se formem os cristais desejados.
Figura 8: Cristais formados do compelexo
A partir da síntese, foi possível determinar a estrutura cristalográfica do complexo, onde é possível identificar o íon VO2+ coordenado com o INHOVA- , desprotonado, pelo
oxigênio fenólico, nitrogênio azometínico e por fim, pelo oxigênio do fenolato. A estrutura obtida está representada abaixo.
Figura 9: Estrutura cristalina do complexo
A caracterização do complexo também foi feita por meio da espectroscopia vibracional no infravermelho médio, cujo espectro está representado abaixo. É possível perceber a presença de bandas características do complexo,
Figura 11: Espectro de IV afastado do complexo
A partir da comparação entre os espectros de IV médio do complexo e do respectivo ligante (INHOVA), é possível confirmar, de fato, que houve a coordenação do metal com o ligante, devido ao aparecimento de bandas de estiramento V=O, além do desaparecimento de bandas de estiramento N=H, que anteriormente apareciam no espectro do ligante. Essa caracterização visa confirmas as ligações químicas quebradas e realizadas na formação da nova molécula, que já tinham sido explicitadas na estrutura cristalina do complexo.
Futuros estudos incluem testes em modelos animais do INHOVA e do próprio complexo, a fim de primeiramente testar suas toxicidades e posteriormente avaliar a viabilidade da utilização das moléculas para o fim proposto.
C. PCIH
Em relação aos complexos metálicos da HPCIH, em 2003, Armstrong et al. descreveu uma série de complexos com metais da primeira série de transição, isto é, de Mn para Zn. Estes complexos são coordenados com o ligante de diferentes maneiras, incluindo o complexo bidentado com Cu e uma estrutura de coordenação polimérica com Zn, e com dois e até três íons metálicos, bi e trinucleares, respectivamente (Claire M. Armstrong et al., 2003 ). Os complexos de cobre mono- e binucleares foram relatados recentemente (Satyajit Mondala, 2013). De todos estes estudos, foi bem estabelecido que a molécula PCIH, uma aroil-hidrazona, é coordenada principalmente de forma tridentada, através do sistema Npy, N, O, mas pode mostrar uma grande variedade de estequiometrias metal-ligante em seus complexos. Sendo assim, existem uma série de complexos que podem ser formados a partir da coordenação do ligante PCIH com um metal, tornando-se um desafio determinar a estrutura e as ligações presentes na molécula sintetizada.
Visando o mesmo fim, outro complexo partindo do sulfato de vanadila foi também sintetizado, utilizando o ligante HPCIH. Este é um ligante amplamente conhecido e estudado,
da família das hidrazonas, (airoilhidrazona), com estudos que inclusive mostram sua possível capacidade de atravessar a barreira hematoencefálica. Foram obtidos cristais de coloração verde clara/azulada, que posteriormente serão caracterizados.
A reação de formação do complexo foi realizada com refluxo de 6 horas, com o solvente metanol para tanto o ligante quanto o sal do metal sulfato de vanadila. A solução contendo o metal dissolvido foi gotejada lentamente sobre a solução do ligante, em um balão de reação de 50 ml. Após decorrido o tempo necessário, a solução resultante foi deixada estática em um béquer para que ocorresse a evaporação do solvente e posterior precipitação do complexo.
Estudos posteriores incluem a caracterização da molécula obtida e, após obtidos os resultados desejados, testes de toxicidade podem ser realizados a fim de definir a viabilidadede utilização da molécula para os devidos fins.
Conclusões:
Acredita-se que a síntese de complexos metálicos de possíveis MPACs pouco estáveis em solução aquosa pode ser uma estratégia visando o trabalho com uma maior família de possíveis compostos, tanto na fase in vitro quanto na fase pré-clínica de testes.
O complexo VO2INHOVA foi sintetizado e caracterizado, a fim de promover a
estabilidade em solução aquosa do ligante INHOVA, um potencial MPAC. Além disso, o complexo VOPCIH, inédito, foi sintetizado, visando o mesmo fim para o ligante. Esta é uma nova técnica proposta que abre uma janela para o trabalho com uma maior família de ligantes promissores, que muitas vezes seriam descartados devido à sua instabilidade em solução fisiológica.
O trabalho realizado foi classificado e exposto no XVII Brazilian Meeting on Inorganic Chemistry, um congresso de cunho internacional realizado no mês de agosto de 2016 em São Pedro – São Paulo.
Futuros objetivos deste projeto são a realização do teste de estabilidade dos complexos sintetizados, a fim de confirmar a eficácia do método de estabilização. Também é necessário um maior número de caracterizações do complexo VOPCIH, visando a mais precisa determinação de sua estrutura. Além disso, a realização de outros testes a nível biológico é esperada, para dar continuidade ao objetivo principal de síntese.
