Síntese de novos derivados da Tiazolidina-2,4-Diona e avaliação como potenciais agentes terapêuticos

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS. SÍNTESE DE NOVOS DERIVADOS DA TIAZOLIDINA-2,4-DIONA E AVALIAÇÃO COMO POTENCIAIS AGENTES TERAPÊUTICOS. CLEITON DINIZ BARROS. RECIFE – 2011.

(2) Cleiton Diniz Barros. SÍNTESE DE NOVOS DERIVADOS DA TIAZOLIDINA-2,4-DIONA E AVALIAÇÃO COMO POTENCIAIS AGENTES TERAPÊUTICOS.. Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas do Centro de Ciências Biológicas. da. Universidade. Federal. de. Pernambuco, para obtenção do título de doutor em Ciências Biológicas, área de concentração Biologia Química para Saúde.. ORIENTADOR: Prof. Dr. Ivan da Rocha Pitta CO-ORIENTADORA: Profª. Drª. Maria do Carmo Alves de Lima. ii.

(3) Barros, Cleiton Diniz Síntese de novos derivados da Tiazolidina-2,4-Diona e avaliação como potenciais agentes terapêuticos/ Cleiton Diniz Barros. – Recife: O Autor, 2011.. 99 folhas : il., fig., tab. Orientador: Ivan da Rocha Pitta Co-orientadora: Maria do Carmo Alves de Lima Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. Biologia Química para Saúde, 2011. Inclui bibliografia e apêndice. 1. Tiazolidina 2. Reações químicas 3. Inflamação I. Título.. 547.594. CDD (22.ed.). UFPE/CCB-2011-191.

(4) iii.

(5) ¨É impossível avaliar a força que possuímos sem medir o tamanho do obstáculo que ela pode vencer, nem o valor de uma ação sem sabermos o sacrifício que ela comporta ¨ (Autor desconhecido). iv.

(6) DEDICATÓRIA. A Deus, por ser o sustentáculo de todas as horas, e por proporcionar todos os meus dias, para que eu possa alcançar todos os meus objetivos.. Aos meus pais, Joaquim Cícero Diniz Barros e Clara Valgueiro Diniz Barros, por tudo o que me proporcionaram: amor, formação intelectual, mas principalmente tudo de melhor que o seio familiar pode proporcionar a minha formação como pessoa.. A Danielle Terto, minha noiva, pela sua compreensão, ajuda, incentivo e companheirismo a cada novo desafio.. Aos meus avós, pelos exemplos de dignidade, simplicidade e sabedoria.. v.

(7) AGRADECIMENTOS. Ao Professor Ivan da Rocha Pitta, do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos do Departamento de Antibióticos – GPIT/UFPE, por seu exemplo de profissionalismo e vida acadêmica empenhados no desenvolvimento do patrimônio científico nacional;. À Professora Maria do Carmo Alves de Lima, do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos do Departamento de Antibióticos – GPIT/UFPE, pela orientação, incentivo e amizade em todos os momentos;. À Professora Suely Lins Galdino, do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos do Departamento de Antibióticos – GPIT/UFPE, pelo exemplo de patriotismo e regionalidade, sempre buscando e incentivando a nossa região;. À Professora Teresinha Gonçalves da Silva, por sua contribuição como na realização dos testes para avaliação da atividade antiinflamatória dos produtos sintetizados;. À Professora Mª Inês Wanderley, por sua contribuição como na realização dos testes para avaliação da atividade esteroidegênica;. Ao Prof. Ricardo de Oliveira e Eliete Barros, da Central Analítica do Departamento de Química Fundamental da Universidade Federal de Pernambuco, pela realização dos espectros de infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio;. Aos colegas da pós-graduação em Ciências Biológicas, pelos momentos compartilhados;. A todos os colegas do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos, pelo incentivo e colaboração no desenvolvimento deste trabalho;. À minha família, pelo amor, apoio e compreensão essenciais em todas as etapas deste trabalho.. A todos aqueles não mencionados, cuja colaboração mostrou-se essencial na realização deste trabalho, meus sinceros agradecimentos.. vi.

(8) SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS. iX. LISTA DE ESQUEMAS. Xi. LISTA DE ABREVIATURAS. Xii. RESUMO. Xiii. ABSTRACT. XiV. 1. INTRODUÇÃO. 16. 2. OBJETIVOS. 19. 2.1. Geral. 19. 2.2. Específicos. 19. 3. REVISÃO DA LITERATURA. 22. 3.1 QUÍMICA MEDICINAL. 22. 3.2 TIAZOLIDINA-2,4-DIONAS. 24. 3.3 REATIVIDADE DAS TIAZOLIDINA-2,4-DIONAS. 28. 3.3.1 Condensação na posição 5 do anel das tiazolidina-2,4-dionas. 29. 3.3.2 Reações na posição 3 do anel das tiazolidina-2,4-dionas. 32. 3.3.3. Reação de Mannich. 33. 3.3.4. Reações de tionação. 34. 3.3.5. Reações com sais de diazônio. 34. 3.4 ATIVIDADES BIOLÓGICAS RELACIONADAS AO NÚCLEO. 35. TIAZOLIDINA-2,4-DIONA 3.4.1.Atividade antimicrobiana. 35. 3.4.2. Atividade hipoglicemiante. 37. 3.4.3. Atividade antiinflamatória. 38. 3.4.4. Atividade esteroidogênica. 41. vii.

(9) 3.4.5. Atividade antitumoral. 42. 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 45. 5. ARTIGOS. 54. Artigo 1. 55. Synthesis and anti-inflammatory activity of new arylidene-thiazolidine-2,4diones as PPARγ ligands. Artigo 2. 63. Síntese e atividade imunomoduladora de derivados 5-(4-metilsulfonilbenzilideno)-3-benzil-tiazolidina-2,4-dionas. Artigo 3. 84. Effect of chronic treatment with Rosiglitazone on Leydig cell steroidogenesis in rats: In vivo and ex vivo studies. 6. CONCLUSÃO. 94. 7. PERSPECTIVAS. 98. viii.

(10) LISTA DE FIGURAS. Figura 1 – Bioisósteros das tiazolidinas.. 23. Figura 2 – Tiazolidina-2,4-diona.. 24. Figura 3 – Síntese da tiazolidina-2,4-diona de Liberman (1948).. 24. Figura 4 – Tautomerismo da tiazolidina-2,4-diona.. 24. Figura 5 – Síntese de Bohen e Joullié (1973).. 25. Figura 6 – Síntese de Monfort (1979).. 25. Figura 7 – Síntese de Singh (1981).. 26. Figura 8 – Síntese de Sohda (1982).. 26. Figura 9 – Síntese de Munive (2010).. 27. Figura 10 – Substituição na posição 5 do anel heterocíclico (Jonson e Scott, 1915; Lo,. 29. 1953). Figura 11 – Substituição na posição 5 do anel heterocíclico com ésteres cianocinâmicos. 29. (Mourao, Silva et al., 2005). Figura 12 – Substituição na posição 5 do anel heterocílico (Ma et al., 2011).. 30. Figura 13 – Configuração do composto Z-5-(trifluorometil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-. 31. diona. Figura 14 – Substituição na posição 3 do anel heterocíclico (Lima, 1998).. 32. Figura 15 – Substituição na posição 3 do anel heterocíclico (Bruno et al., 2002).. 32. Figura 16 – Reação de Mannich.. 33. Figura 17 – Reação de tionação.. 33. Figura 18 – Reações com sais de diazônio.. 34. Figura 19 – Derivados da série tiazolil-tiazolidina-2,4-diona, Bozdag-Dundar et al.. 34. (2007).. ix.

(11) Figura 20 – Derivados tiazolidinônicos com ação antimicrobiana (Albuquerque et al.,. 35. 1999). Figura 21 – Derivados da série 5-arylidene-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (Gouveia, De. 35. Oliveira et al., 2009). Figura 22 – TZDs hipoglicemiantes.. 36. Figura 23 – Interações do derivado 5-(4-metóxi-arilideno)-3-(4-metil-benzil)-. 37. tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ-5) no PPARa, figura reproduzida na íntegra de (Leite, Mourao et al., 2007). Figura 24 – Derivado 5-(5-bromo-2-metoxi-benzilideno)-3-(4-cloro-benzil)-tiazolidina-. 38. 2,4-diona (LPSF/LYSO-4) (Santos, Uchoa et al., 2005). Figura 25 – Composto LPSF/SF-13 (roxo) sobreposto a roziglitazona (azul) no estudo. 38. de “docking”, figura reproduzida na íntegra de (Pereira, 2007). Figura 26 – Série de derivados 5-arilideno-2-imino-4-tiazolidinonas (Ottana, Maccari et. 39. al., 2005). Figura 27 – Ligantes 5-(4-metóxi-arilideno)-2-fenil-imino-3-propil-4-tiazolidinona. 40. (violeta) comparado a posição cristalizada do SC-558 (verde) (Ottana, Maccari et al., 2005). 42. Figura 28 – Duas séries químicas sintetizadas pelo LPSF (PITTA, 2010).. x.

(12) LISTA DE ESQUEMAS. 27. Esquema 1 – Principais reações que ocorrem no núcleo tiazolidinônico.. xi.

(13) LISTA DE ABREVIATURAS. TNF-α. Fator de necrose tumoral alfa.. iNOS. Óxido nitro sintase induzida.. NF-kB. Fator nuclear-kappa beta.. PPARγ. Receptores ativados por proliferador de peroxissomo gama.. IL-1β. Interleucina 1 beta.. StAR. Proteína reguladora esteroidiogênica aguda.. P450scc. Citocromo P450.. AINEs. Antiinflamatórios não esteróides.. TZDs. Tiazolidinadionas.. IL-6. Interleucina 6.. ATZDs. Arilideno-tiazolidinônicos.. P&D. Pesquisa e Desenvolvimento.. SAR. Relação estrutura atividade.. IAP-1. Inibidor do ativador de plasminogênio tipo 1.. PCOS. Síndrome do ovário policístico.. DMAD. Dimetil acetileno dicarboxilato.. RMN 13C. Ressonância magnética nuclear de carbono.. RMN 1H. Ressonância magnética nuclear de hidrogênio.. xii.

(14) RESUMO. As tiazolidina-2,4-dionas são uma classe de compostos derivados da tiazolidina. Tratase de um anel de 5 membros, contendo um átomo de enxofre e um átomo de nitrogênio nas posições 1 e 3, respectivamente, e carbonilas na posição 4 e 2. Dados encontrados na literatura demonstram as tiazolidinadionas como ligantes sintéticos dos PPARs e por esta razão desempenham algumas atividades biologias como: hipoglicemiante, antimicrobiana, antitumoral, antiinflamatória e esteroidegênica. Este trabalho teve como objetivos: a) sintetizar dezoito derivados 5-arilideno-3-benzil-tiazolodina-2,4-dionas, por reações de N-alquilação na posição 3 e condensação de Knoevenagel na posição 5 do anel da tiazolidina-2,4-diona; b) avaliar a ação antiinflamatória e c) esteroidegênica in vivo, imunomoduladora e moduladora da esteroidegênese in vivo e ex vivo, por fim o estudo de docking e ligação in vitro com o receptor PPARγ. Dentre os dezoito compostos, oito foram avaliados quanto a atividade in vivo pelo método do air-pouch induzido por carragenina, in sílico pelo docking no receptor PPARγ e in vitro pela ligação com o domínio His-LBD-hPPARγ. Estes compostos mostraram eficácia contra inflamação, quando comparados com a rosiglitazona, um potente agonista do receptor PPARγ. Isto sugere que a substituição nos grupos 5-arilideno e 3-benzila desempenham papeis importantes nas propriedades antiinflamatória desta classe de compostos. Estudos de docking com estes compostos indicam que eles apresentam interações específicas com resíduos do sitio de ligação da estrutura do PPARγ, que corrobora com a hipótese de que estas moléculas são potenciais ligantes do PPARγ. A análise dos resultados do docking, que leva em consideração as interações hidrofílicas e hidrofóbicas entre os ligantes e o alvo, explicou porque o composto 3-(2-bromo-benzil)5-(4-metilsulfonil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona apresentou o melhor desempenho in vivo quanto in sílico. Com base nestes resultados foram sintetizados dez novos derivados 5-(metilsulfonil-benzilideno)-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona, que foram avaliados quanto suas atividades imunomoduladora in vitro em células de macrófagos, sendo feita a leitura da concentração de TNF-α e IL-1β por ELISA. Foi possível observar que os compostos com átomos de halogênio apresentavam uma redução das concentrações de TNF-α e IL-1β. Por fim, testamos a atividade esteroidogênica in vivo, ex vivo e posterior avaliação estrutural por microscopia eletrônica das células de Leydig de ratos adultos, da rosiglitazona e de novos derivados tiazolidinônicos, sendo possível concluir que a rosiglitazona estimula o metabolismo das células de Leydig, aumentando a expressão de StAR e P450scc. No entanto, diminui a produção de testosterona basal, provavelmente por causar um severo dano mitocondrial das células de Leydig.. Palavras chaves: Tiazolidina-2,4-dionas, Inflamação, Esteroidogênese, Rosiglitasona.. xiii.

(15) ABSTRACT. The thiazolidine-2,4-diones are a class of compounds derived of thiazolidine. This is a 5-membered ring, containing a sulfur atom and a nitrogen atom in positions 1 and 3, respectively, and carbonyls in position 4 and 2. Literature data demonstrate the thiazolidinediones as synthetic ligands of PPARs and therefore play some biological activities such as hypoglycemic, antimicrobial, antitumor, antiinflammatory and steroidgenic. This study aimed to: a) synthesizing eighteen derivatives 5-arilidene-3benzyl-thiazolidine-2,4-diones by reaction of N-alkylation in position 3 and the Knoevenagel condensation in the position 5 of ring thiazolidine-2,4-dione; b) to evaluate the anti-inflammatory action and c) steroidgenic in vivo, immunomodulating and steroidgenic modulator of in vivo and ex vivo, and finally the study of docking and in vitro binding with the receptor PPARγ. Among the eighteen compounds, eight were evaluated for activity in vivo by the method of air-pouch induced by carrageenan, in silico docking at the receptor PPARγ and in vitro by binding with the domain HisLBD-hPPARγ. These compounds proved effective against inflammation, when compared with rosiglitazone, a potent agonist of the receptor PPARγ. This suggests that the substitution on the 5-arylidene and 3-benzyl groups play important roles in the antiinflammatory properties of this class of compounds. Docking studies with these compounds indicate that they exhibit specific interactions with residues of the binding site of the structure of PPARγ, which corroborates the hypothesis that these molecules are potential ligands of PPARγ. The analysis of the docking results, which takes into account the hydrophilic and hydrophobic interactions between the ligands and the target, explained why the compound 3-(2-bromo-benzyl)-5-(4-methylsulfonylbenzylidene)-thiazolidine-2,4-dione showed a better performance in vivo and in silico. Based on these results were synthesized ten new derivatives 5-(methylsulfonylbenzylidene)-3-benzyl-thiazolidine-2,4-dione, which were evaluated for their immunomodulatory activity in vitro in macrophage cells, which made reading the concentration of TNF-α and IL-1β by ELISA. It was possible observe that the compounds with halogen atoms showed decreased concentrations of TNF-α e IL-1β. Finally, we tested the steroidogenic activity in vivo, ex vivo and subsequent structural evaluation by electron microscopy of the Leydig cells of adult rats, rosiglitazone and new derivatives thiazolidonics, was possible to conclude that rosiglitazone stimulates the metabolism of Leydig cells, increasing the expression of StAR and P450scc. However, decreases the basal production of testosterone, likely to cause serious mitochondria damage of Leydig cells.. Keywords: Thiazolidine-2,4-diones, Inflammation, Steroidogenesis, Rosiglitazone.. xiv.

(16) Introdução.

(17) 1. Introdução. A descoberta e desenvolvimento de novos agentes farmacologicamente ativos é um processo dinâmico, complexo, multidisciplinar, prolongado e de elevado custo. Fundamentalmente, a descoberta de novos fármacos envolve a identificação e caracterização de novos alvos biológicos, síntese e otimização estrutural de moléculasprotótipos, caracterização físico-química, análise destas moléculas frente a diferentes atividades biológicas in vitro e/ou in vivo para validação do conceito terapêutico, assim como, estudos de toxicidade, além de avaliação de propriedades farmacocinéticas (Panchagnula e Thomas, 2000; Alvarez, 2004).. A principal limitação dos fármacos antiinflamatórios não esteróides (AINEs) clássicos reside na incidência de efeitos gastro-irritantes e, menos freqüentemente, nefro-tóxicos, resultantes do mecanismo de ação desta classe de agentes terapêuticos que atuam inibindo a biossíntese de prostaglandinas ao nível da enzima prostaglandinaendoperóxido sintase (PGHS). O reconhecimento das diferenças morfofisiológicas entre as duas isoformas de PGHS, sendo a forma constitutiva (PGHS-1) relacionada aos efeitos secundários dos AINEs-clássicos e a segunda isoforma, mais recentemente descoberta. (PGHS-2),. a. induzida,. permitiu. se. prever. a. possibilidade. do. desenvolvimento de inibidores seletivos da PGHS-2, como estratégia para se obter efeito antiinflamatório desprovido de efeitos colaterais indesejáveis (Lages et al., 1998).. Atualmente, o papel fisiológico das tiazolidinas-2,4-dionas vem sendo destacado em estudos que mostraram a participação dos receptores ativadores da proliferação dos peroxissomos (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor, PPARs) no controle da inflamação, especialmente na modulação da produção de mediadores inflamatórios (Bokyung et al., 2006). Os dados encontrados na literatura revelaram as tiazolidinadionas (TZDs) como ligantes sintéticos dos PPARs e, por esta razão possuem atividade inibidora da inflamação. Todas as isoformas dos PPARs podem participar na modulação da resposta inflamatória. Estes receptores nucleares de hormônio têm um papel importante na intensidade, na duração e conseqüências de eventos inflamatórios, 16.

(18) as suas principais formas são PPARα e PPARγ. O PPARα pode controlar a resposta inflamatória através da indução da expressão dos genes, produzindo proteínas que estão envolvidas no catabolismo de mediadores lipídicos pro-inflamatórios. O PPARγ atua no controle da inflamação, modulando a produção de mediadores inflamatórios, tais como o fator de necrose tumoral a (TNF-α), interleucina-1β (IL-1β), IL-6 (Moraes, Piqueras et al., 2006).. Além de seus efeitos conhecidos quanto a sensibilização à insulina e consequente metabolismo energético, os derivados tiazolidínicos foram destacados por seu efeitos sobre a modulação da produção de esteroides pelo tecido gônadal. Foi observado que tais derivados estimulam a produção de progesterona em células de Leydig tumorais (Freeman e Romero, 2003; Kempna, Hofer et al., 2007). Foi relatado que as tiazolidinas inibem diretamente as enzimas relacionadas com a esteroidegênese e consequentemente secreção de esteroides in vitro, como pode ser evidenciada pela diminuição. da. atividade. da. 17α-hidroxilase,. 17,20-liase,. aromatase. e. 3β-. hidroxiesteróide desidrogenase (Gasic, Bodenburg et al., 1998; Mu, Yanase et al., 2000; Rubin, Duong et al., 2002; Couto, Saraiva et al., 2010).. Neste contesto, os diferentes métodos aplicados a Química Farmacêutica e Medicinal têm sido a alavanca da moderna pesquisa farmacêutica no processo de descoberta. e. desenvolvimento. de. novos. fármacos,. fundamentando-se,. simplificadamente, na tríade: síntese orgânica – farmacologia – química computacional.. 17.

(19) Objetivos.

(20) 2. Objetivos. 2.1 Geral. Contribuir na pesquisa de novos agentes terapêuticos através do planejamento racional utilizando como protótipo a tiazolidina-2,4-diona, visando a síntese de potenciais agentes terapêuticos antiinflamatórios, imunomoduladores e moduladores da esteroidogênese testicular.. 2.2 Específicos. . Obter novos derivados arilideno-tiazolidinônicos (ATZDs) da série 5-arilideno-. 3-benzil-tiazolidina-2,4-diona, por meio de reações de N-alquilação e adição de Michael, utilizando haletos de benzila e ésteres cianocinâmicos substituídos; . Comprovar estruturalmente as novas ATZDs sintetizadas pelos métodos. espectroscópicos de infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio e espectrometria de massas;. . Avaliar a ação imunomoduladora das novas ATZDs. . Avaliar a ação antiinflamatória das novas ATZDs em modelos de inflamação. aguda; . Analisar a estrutura conformacional dos representantes das novas ATZDs, pelo. método AM1; e realizar o estudo de docking na proteína PPARγ, utilizando o programa FlexX 7.2; . Avaliar se derivados tiazolidinadionicos influenciam na concentração plasmática. de testosterona livre em ratos machos adultos; 19.

(21) . Avaliar a ação direta da Rosiglitazona sobre a produção basal e estimulada de. testosterona, utilizando um modelo in vitro; . Avaliar em que passo enzimático da esteroidogênese atua a Rosiglitazona,. utilizando um modelo ex vivo.. 20.

(22) Revisão da literatura.

(23) 3. Revisão da literatura. 3.1.. QUÍMICA MEDICINAL. A grande maioria dos medicamentos lançados no mercado têm como alvos moleculares, enzimas ou receptores de membrana. Na maioria dos casos a elucidação dos mecanismos biológicos e interações moleculares envolvidas no complexo alvo x fármaco são fundamentais para se alcançar o sucesso na descoberta de um novo fármaco (Golebiowski, Klopfenstein et al., 2003; Whitty, 2008).. A química medicinal tem reconhecido papel no processo de P&D de fármacos, caracterizando-se por seu relevante caráter multidisciplinar, abrangendo diversas especialidades, tais como química orgânica, bioquímica, farmacologia, informática, biologia molecular e estrutural, entre outras. A química medicinal é uma disciplina com base em química, envolvendo a invenção, a descoberta, o planejamento, a identificação, a preparação e a interpretação do mecanismo de ação molecular de compostos biologicamente ativos. Além da descoberta de moléculas bioativas, a química medicinal também incorpora os estudos do metabolismo e das relações entre a estrutura química e atividade. Assim, fica claro o estabelecimento de interfaces fundamentais entre as ciências químicas, biológicas, farmacêuticas, médicas, físicas e computacionais (Guido, Andricopulo e Oliva, 2010).. Atualmente diversas ferramentas estão disponíveis para a pesquisa de novas entidades químicas, que visam introduzir novos produtos farmacêuticos para uso na terapeutica. Entre as diferentes estratégias empregadas, a modificação molecular merece atenção especial. Esta abordagem implica na alteração estrutural de um composto conhecido e devidamente caracterizado, onde a molécula de partida é chamada de protótipo, enquanto os derivados obtidos a partir do protótipo são classificados como análogos. Tais modificações tem como objetivos principais a criação de substâncias com superior atividade farmacológica ou descoberta de novos grupos farmacofóricos, correlacionando à estrutura química com a sua atividade biologica. Além disso, é importante mencionar que a taxa de sucesso na obtenção de uma nova entidade química 22.

(24) é maior quando a estrutura de um protótipo tem comprovada atividade biológica frente à biomolecula alvo (Ettmayer, Amidon et al., 2004; Parise, Polli et al., 2010).. Para o planejamento racional na obtenção de novos fármacos, a química medicinal lança mão de estratégias de síntese de novas moléculas com intuito de melhorar a atividade farmacológica, ganhar seletividade em determinados receptores ou enzimas, reduzir os efeitos adversos, ou mesmo otimizar a farmacocinética. Uma das principais estratégias é o bioisosterismo usado na criação de novas moléculas candidatas a fármacos e que utiliza estrutura básica onde serão feitas modificações. Esta estrutura básica deve ter sua estrutura química definida e possuir mecanismo de ação conhecido, se possível no nível de interação com receptores e seus grupos farmacofóricos. O sucesso desta estratégia no desenvolvimento de novas substâncias que são terapeuticamente atraentes tem conduzido a um crescimento significativo em várias categorias terapêuticas. É amplamente utilizado pela indústria farmacêutica para descobrir novos análogos e inovações terapêuticas comercialmente atraentes (Thornber, 1979; Chen e Wang, 2003).. Atualmente um dos mais importantes avanços no planejamento e na descoberta de novos fármacos tem sido a utilização da modelagem molecular. Ela tornou-se uma ferramenta indispensável não somente no processo de descoberta de novos fármacos, mas também na otimização de protótipos já existentes e no planejamento racional de candidatos a fármacos (Carvalho et al., 2005; Wermuth, 2009).. O grande desenvolvimento da modelagem molecular nos últimos anos deveu-se em grande parte ao avanço dos recursos computacionais em termos de hardware (velocidade de cálculo) e de software (programas computacionais), além dos avanços em química computacional, ressonância magnética nuclear, cristalografia de raios-X, bioquímica e biologia molecular, isto permitiu grande contribuição na descoberta de candidatos a fármacos, conduzindo a rápidos progressos em pesquisas, despertando o interesse tanto do meio acadêmico como de indústrias farmacêuticas. Como consequência, a elucidação dos mecanismos envolvidos nas ações moleculares dos fármacos pode ser compreendida pela integração de conhecimentos fundamentais de Química Orgânica, Bioquímica, Biologia Molecular e Farmacologia. Os estudos de propriedades estéricas, eletrônicas e físico-químicas, de mecanismo de ação, das 23.

(25) relações entre estrutura química e atividade biológica (SAR) e das interações fármaco/ligante-receptor são aspectos que podem ser explorados através da modelagem molecular (Brown, 2009).. Dentre o grande arsenal de moleculas existentes, podemos destacar as derivadas de heterociclicos como princiais prototipos para obtenção de novos fármacos. Heterocíclicos formam, de longe, a maior partição da química orgânica, além disso, eles são de imensa importância, não só biologicamente como industrialmente (Balaban, Oniciu et al., 2004; Martins, Frizzo et al., 2009). Sabendo da importância e do vasto arsenal de compostos heterocíclicos, vamos ressaltar um grupo de compostos que possuem dois heteroátomos e cinco membros em sua estrutura molecular sendo constituído pelas tiazolidinadionas, imidazolidinadiona e da oxazolidinadiona (Figura 1) que pertencem a um grupo importante de heterocíclicos com grupo carbonil nas posições 2, 4, ou 5 do anel pentamérico. A este grupo são reportadas atividades biológicas diversas como bactericida, pesticida, fungicida, inseticida, anticonvulsivante, tuberculostático, antiinflamatório, antitiroidal, entre outras (Singh, Parmar et al., 1981).. O. H. O. N N. O. N. O. O. H. H Imidazolidinadiona. O. S. Tiazolidinadiona. N. O. H. Oxazolidinadiona. Figura 1- Bioisósteros das tiazolidinas. 3.2.. TIAZOLIDINA-2,4-DIONAS. As tiazolidina-2,4-dionas (Figura 2) são uma classe de compostos derivados da tiazolidina. Os mesmos são constituídos de um anel de 5 membros, contendo um átomo de enxofre e um átomo de nitrogênio nas posições 1 e 3, respectivamente, uma carbonila na posição 4, bem como podendo apresentar diversos substituintes nas posições 2, 3 e 5 (Singh, Parmar et al., 1981); Panico et al., 1993).. 24.

(26) Figura 2- tiazolidina-2,4-diona. A tiazolidina-2,4-diona foi obtida primeiramente a partir de uma reação de ciclização utilizando ácido monocloroacético e a tiouréia, em meio aquoso. Nesta reação ocorre um processo de ciclização que forma a tiazolidina-2,4-diona (Figura 3) (Liberman, 1948 apud Lima, 1998; Heintz, 1865 apud Elderfield, 1957).. Figura 3 – Síntese da tiazolidina-2,4-diona de Liberman (1948). A estrutura da tiazolidina-2,4-diona foi elucidada, chamando a atenção sobre uma possível tautomeria, demonstrando que a tiazolidina-2,4-diona poderia reagir também sob a forma de diidro-hidroxitiazol (Figura 4). Entretanto, as propriedades físicas e químicas desse núcleo, bem como as de seus derivados, favorecem a forma tiazolidina, uma vez que nenhuma molécula apresenta as propriedades do ciclo tiazol aromático (Sprague e Land, 1957 apud Lima, 1998).. Figura 4 - Tautomerismo da tiazolidina-2,4-diona. 25.

(27) A tiazolidina-2,4-diona foi posteriormente obtida em 1973 por Bohen e Joullié, a partir da reação entre isocianatos com dióxido de tio-ceteno. Ambos radicais, aril e alquil isocianatos, demonstraram baixa reatividade, porém o p-tolilsulfonil demonstrouse altamente reativo resultando na formação da TZD (Figura 5).. Figura 5 – Síntese de Bohen e Joullié (1973). Em 1979, Monforte e colaboradores sintetizaram a tiazolidina-2,4-diona através de. uma. reação. de. ciclização,. reagindo. carbodiimidas. com. o. ácido. a-. mercaptopropionico, cuja rota de síntese encontra-se descrita abaixo (Figura 6).. Figura 6 – Síntese de Monfort (1979). Uma nova metodologia foi empregada por Singh e colaboradores em 1981, onde descrevem a reação da dimetil acetilenodicarboxilato (DMAD) com metilamônio e Nmetiltiocarbamato, usando como solvente o metanol à temperatura ambiente, reação que levou a formação do derivado da tiazolidina-2,4-diona (Figura 7).. 26.

(28) Figura 7 – Síntese de Singh (1981). Trabalho realizado por Sohda e colaboradores em 1982 obteve a tiazolidina-2,4diona a partir da reação do intermediário 4-amino-2-imino-∆4-tiazolina, que foi obtido previamente da reação da 2-bromo-3-[4-(2-metil-2-fenilpropoxi)-fenil]-propionitrila com a tiouréia, por fim foi realizada uma hidrólise ácida para obtenção da tiazolidina2,4-diona (figura 8).. Figura 8 – Síntese de Sohda (1982). Munive e colaboradores em 2010 relataram que é possível obter a tiazolidina2,4-diona por rearranjo de oxazolidinadionas, onde eles reagiram oxazolidinadionas com hidreto de sódio, diclorometano e uma mistura racêmica de cloreto de αclorofenilacetil e α-cloro-p-metoxifenilacetil obtendo o derivado final N-alquilado 5feniltiazolidina-2,4-diona (figura 9).. 27.

(29) Figura 9 – Síntese de Munive (2010). 3.3.. REATIVIDADE DAS TIAZOLIDINA-2,4-DIONAS. Conforme descrito por Lima em 1998, o núcleo da tiazolidina-2,4-diona permite varias reações (Esquema 1). Na posição 2: reações de tionação; na posição 3: reações de substituição nucleofílica de segunda ordem (SN2 – reações de N-alquilação) e reação de Mannich; na posição 4: reações de tionação; na posição 5: reações de condensação com aldeídos, cetonas e aromáticos (reações de Knoevenagel), reações de adição do tipo Michael e reações com sais de diazônio (acoplamento diazo).. TIAZOLIDINA-2,4-DIONAS. Condensação de Knoevenagel e de Michel. Reação de Mannich. Reação de Acoplamento Diazo. Reação de NAlquilação. Tionação. Esquema 1- Principais reações que ocorrem no núcleo tiazolidinônico. 28.

(30) A expressiva reatividade química apresentada pelo núcleo tiazolidínico possibilita a introdução de inúmeros substituintes e, desta forma, a obtenção de compostos sintetizados por diferentes vias.. 3.3.1. Condensação na posição 5 do anel das tiazolidina-2,4-dionas. Para obtenção da condensação na posição 5 do anel destacam-se reações de Knoevenagel sob catalise básica. Sabe-se que tais reações podem ser promovidas por hidróxido de sódio, acetato de sódio na presença de ácido acético ou seu anidrido (Fresneau, Cussac et al., 1998), acetato de sódio em 140 -190 °C (Clark, Goldstein et al., 1991), hidróxido de amônio (Brown, Bradsher et al., 1956) ou de sua mistura com cloreto de amônio, bem como por misturas de metilamina com ácido acético ou morfolina com ácido acético (Popovpergal, Chekovich et al., 1991).. Estas reações podem também usar bases orgânicas como piridina (Bhargava e Sharma, 1962), piperidina (Vanallan, 1956), acetato ou benzoato de piperidínio em álcool (Cantello, Cawthorne et al., 1994), benzoato piperidínio em tolueno (Heerding, Christmann et al., 2003), também tem sido estudado o uso de piperidina e ácido acético em tolueno (Tashima, Kagechika et al., 1997). Alguns autores propõem como rota para 5-arilideno-3-R-rodaninas. usar. K2CO3. em. dimetilformamida. (DMF). ou. dimetilsulfôxido (DMSO), mistura de DMF, ácido acético e acetato de sódio, tolueno e acetato de amônio , mistura de etanol e quantidade catalítica de piperidina , mistura de etanol, NH4OH e NH4Cl, tolueno e piperidina (Lesyk e Zimenkovsky, 2004). Em seguida descrevemos algumas sínteses para obtenção das tiazolidina-2,4-dionas condensadas na posição 5.. Um método de obtenção de derivados TZDs condensados em posição 5 consiste em reagir a tiazolidina-2,4-diona com aldeídos aromáticos substituídos, usando ácido acético e acetato de sódio fundido (Figura 10) (Jonson e Scott, 1915; Lo, 1953).. 29.

(31) O. O O. NH + S. R. O. CH3COOH. C. NH. CH3COONa H. S. R= H, 2-Cl, 3-NO2, 2-OCH3, 3,4-OCH3. O. R. Figura 10 – Substituição na posição 5 do anel heterocíclico (Jonson e Scott, 1915; Lo, 1953).. Outro método para obtenção da tiazolidina-2,4-diona condensada na posição 5 utiliza ésteres cianocinâmicos em etanol e piperidina (Figura 11) (Mourao, Silva et al., 2005). O NH. O. H N. S + H. NH. O S. EtOH CN C. O. O R. C O. CH2CH3. R. Figura 11 - Substituição na posição 5 do anel heterocílico com ésteres cianocinâmicos (Mourao, Silva et al., 2005). Em trabalho recente de Ma e colaboradores em 2011, utilizaram para reação de condensação a tiazolidina-2,4-diona, aldeídos apropriados, acido acético glacial e βalanina como catalizador (Figura 12).. 30.

(32) Figura 12 - Substituição na posição 5 do anel heterocíclico (Ma et al., 2011).. Quanto as possíveis configurações Z e E encontradas nos derivados 5benzilideno-tiazolidinônicos podemos destacar os trabalhos de Bruno et al. (2002) que determinaram a configuração da dupla ligação exocíclica em derivados 5-arilideno-2,4tiazolidinadiona, foi determinada a configuração do composto Z-5-(triflúormetilbenzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (Figura 13), esta configuração foi determinada por difração de Raio-X, sendo designada como Z. Contudo, as outras moléculas da mesma série foram analisadas baseadas em seus dados espectrais de RMN 13C e 1H . Segundo os autores, nos espectros de RMN 1H em presença do reagente de deslocamento Eu(fod)3, ocorreram mudanças no deslocamento químico dos hidrogênios do grupamento benzilidênico em todas as moléculas analisadas, bem como não foi identificado a presença do isômeros E, sob diferentes condições de síntese. Em conclusão, apenas o sinal do hidrogênio de configuração Z foi detectado, apresentando deslocamentos químicos na faixa de 7,72-7,97 ppm. Nos espectros de RMN. 13. C, os. sinais do C=H arilideno apareceram na faixa de 130,1-132,8 ppm (Bruno, Costantino et al., 2002). Trabalhos teóricos utilizando o método AM1 confirmam esses resultados (Leite, Mourao et al., 2007; Barros, Amato et al., 2010).. 31.

(33) O H NH. S O F C F. F. Figura 13 – configuração do composto Z-5-(triflúormetil-benzilideno)-tiazolidina-2,4diona.. 3.3.2. Reações na posição 3 do anel das tiazolidina-2,4-dionas. Em geral, a N-alquilação da tiazolidina-2,4-diona inclui a conversão em sais, que em seguida, reagirá com haletos de alquila e arila. Metóxido de Sódio (Bradsher, Brown et al., 1956), hidróxido de potássio em etanol (Croxall, Lo et al., 1953; Lo, Shropshire et al., 1953), hidróxido de sódio em solução aquosa ou K2CO3 em acetona anidra (Croxall, Lo et al., 1953) foram usados para formar os sais. Os haletos podem ser adicionados diretamente à solução alcoólica contendo o sal e a tiazolidina-2,4-diona, mas melhores rendimentos são obtidos quando o sal da tiazolidinadiona é isolado, suspenso em DMF, e posterior N-alquilação com os haletos (Lesyk e Zimenkovsky, 2004). Em seguida descrevemos algumas sínteses para obtenção das tiazolidina-2,4dionas N-alquila na posição 3.. Derivados da 3-fenacil-tiazolidina-2,4-diona foram obtidos a partir da reação da TZD com haletos de fenacila substituídos, em hidróxido de potássio e metanol (Figura 14) (Lima, 1998).. 32.

(34) Figura 14 – substituição na posição 3 do anel heterocíclico (Lima, 1998).. Bruno e colaboradores em 2002 obtiveram derivados tiazolidinônicos Nalquilados, onde reagiram a 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-diona com bromo acetato de metila, hidrêto de sódio tendo como solvente dimetilformamida (DMF), obtendo-se como composto final 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-diona-3-acetato de metila (Figura 15). O mesmo derivado pode ser obtido mudando o meio reacional, utilizando como ativador do nitrogênio o carbonato de potássio e como solvente a acetona (Maccari, Ciurleo et al., 2010). H. O NH. S. O. H. O COOCH3 N. R. NaH +. DMF. H Br. C H. S. O. O R. C O. CH3. Figura 15 – Substituição na posição 3 do anel heterocíclico (Bruno et al., 2002).. 3.3.3. Reação de Mannich. Reações do tipo Mannich ocorrem geralmente com aminas primárias ou secundárias, em presença de formaldeído (HCHO) ou para-formaldeído [(HCHO)n], em metanol, contudo tais reações são geralmente citadas com o núcleo 2-imino-433.

(35) tiazolidinonas,. levando. à. formação. de. 2-imino-3-(aminometil. substituído)-4-. tiazolidinona (Figura 16) (Liesen et al., 2008). O. O CH2NHR1 NH + S. R1NH2. S. N R. N. HCHO/MeOH. R= H ou Aril R1= Alquil ou Aril. N R. Figura 16 – Reação de Mannich. 3.3.4. Reações de tionação. A tionação de tiazolidinonas pode ser realizada utilizando o reagente de Lawesson. (1,3-ditio-2,4-difosfatano-2,4-dissulfeto-2,4-bis(4-metóxifenil)),. como. descrito por Andrade e colaboradores (2002), para a síntese de 4-tioxotiazolidin-2-ona a partir de tiazolidina-2,4-diona, em dioxano anidro (Figura 17).. Figura 17– reação de tionação. 3.3.5. Reações com sais de diazônio. As tiazolidina-2,4-dionas podem realizar reações de acoplamento com sais de diazônio. Estas reações são realizadas via formação de enolato (Figura 18) (Brown, 1961).. 34.

(36) O. O. R. R N + H2N S. N. Ar. N. N. Ar Cl-. N. NH4OH N. O Ar. R= Aril, Alquil. S. O. N. Figura 18 - Reações com sais de diazônio. 3.4.. ATIVIDADES BIOLÓGICAS RELACIONADAS AO NÚCLEO TIAZOLIDINA-2,4-DIONA. 3.4.1.. Atividade antimicrobiana. Vários compostos contendo a tiazolidina-2,4-diona são descritos na literatura como agentes antimicrobianos com especial ação antifúngica sendo possível destacar o trabalho realizado por Bozdag-Dundar e colaboradores (2007) onde demonstraram que os derivados da série tiazolil-tiazolidina-2,4-diona (Figura 19) obtiveram excelente atividade antifúngica frente a cândida albicans quando comparado ao miconazol, droga padrão utilizada na clínica.. Figura 19 – Derivados da série tiazolil-tiazolidina-2,4-diona, Bozdag-Dundar e colaboradores (2007). Vários análogos da série 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona têm sido investigados quanto a sua ação antimicrobiana. Os compostos 5-(2-cloro-benzilideno)35.

(37) 3-(4-bromo-benzil)-tiazolidina-2,4-diona e 5-(4-flúor-benzilideno)-3-benzil-tiazolidina2,4-diona apresentaram CMI > 128 µg/mL frente aos microorganismos Mycobacterium flavus e a Bacillus cereus (Figura 20) (Albuquerque et al., 1999). O. N S O F O Cl N S O Br. Figura 20 – Derivados tiazolidinônicos com ação antimicrobiana (Albuquerque et al., 1999) Derivados da tiazolidina-2,4-diona tionados na posição 4 do anel demostraram que a substituição bioisostérica de tiocarbonila, em vez de carbonila no anel resulta em um aumento da atividade antimicrobiana. Foi observado que os derivados 5-arilideno-4tioxo-tiazolidina-2-ona (Figura 21) tiveram excelente atividade inibitória do crescimento bacteriano, destacando cepas multirresistentes de isolados clínicos (Gouveia, De Oliveira et al., 2009).. Figura 21 – Derivados da série 5-arilideno-4-tioxo-tiazolidina-2-ona (Gouveia, De Oliveira et al., 2009). 3.4.2.. Atividade hipoglicemiante 36.

(38) Atualmente, o papel fisiológico das TZD vem sendo destacado sobre os PPARs (Bokyung et. al., 2006). As TZDs ativam PPARγ e são usadas como antidiabético no tratamento do diabetes tipo 2 (Plutzky, 2003). As TZDs, tais como rosiglitazona e a pioglitazona, são moléculas sintéticas que se ligam com alta afinidade ao PPARγ (Figura 22).. Figura 22- TZDs hipoglicemiantes. Novos derivados ATZDs foram idealizados, sintetizados e avaliados quanto a sua atividade hipoglicemiante e hipolipidêmica. Observou-se uma redução de 50% no nível de glicose e triglicerídeos plasmáticos com o derivado 5-(4-metóxi-arilideno)-3(4-metil-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ-5) em modelos experimentais de camundongos diabéticos induzidos por aloxano (Figura 23) (Leite, Mourao et al., 2007; Pitta, Galdino e Lima, 2006; Pitta, 2004).. 37.

(39) Figura 23- Interações do derivado 5-(4-metóxi-arilideno)-3-(4-metil-benzil)-tiazolidina2,4-diona (LPSF/GQ-5) no PPARα, figura reproduzida na íntegra de (Leite, Mourao et al., 2007).. 3.4.3.. Atividade antiinflamatória. Nos últimos anos intensificou-se o estudo do potencial antiinflamatório dos derivados ATZDs, tendo o derivado 5-(5-bromo-2-metóxi-benzilideno)-3-(4-clorobenzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/LYSO-4) (Figura 24), cuja ação antiinflamatória avaliada no teste do edema de pata induzido por carragenina, revelado após 6 horas um decréscimo de 60% no edema, usando como padrão a indometacina cuja inibição foi 57% (Santos, Uchoa et al., 2005).. 38.

(40) Figura 24- Derivado 5-(5-bromo-2-metóxi-benzilideno)-3-(4-cloro-benzil)-tiazolidina2,4-diona (LPSF/LYSO-4) (Santos, Uchoa et al., 2005).. Recentemente realizou-se a síntese, a avaliação da atividade biológica e o estudo de “docking” de derivados da série 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/SF) utilizando como alvo a estrutura do PPAR-γ. Como resultado, observou-se que. o. derivado. 5-(2-bromo-benzilideno)-3-(4-nitro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona. (LPSF/SF-13), apresentou uma inibição na migração de leucócitos de 68%, e se encontra em conformação semelhante à rosiglitazona, formando ligações com os aminoácidos His449, Gln286 e Tyr473 (Figura 25) (Pereira, 2007).. Figura 25- Composto LPSF/SF-13 (roxo) sobreposto a roziglitazona (azul) no estudo de “docking”, figura reproduzida na íntegra de (Pereira, 2007).. Uma investigação semelhante através de “docking” foi realizada com o derivado 5-(4-cloro-benzilideno)-3-(4-fenil-benzil)-tiazolidina-2,4-diona. (LPSF/GQ-24). que 39.

(41) demonstrou formação da ligação de hidrogênio no sítio ativo do PPARγ. O mesmo composto foi avaliado pelo protocolo experimental de air-pouch demonstrando consideráveis resultados na inibição da migração de leucócitos (Magalhães, 2007).. Derivados. da. série. de. 5-arilideno-2-imino-4-tiazolidinonas,. potenciais. candidatos a drogas antiinflamatórias, recentemente sintetizadas, foram analisadas quanto as suas características estruturais contribuindo para a atividade antiinflamatória. A introdução dos substituintes OCH3, SCH3, e SO2CH3 na posição para do grupo arilideno, favorece a atividade em experimentos in vivo e in vitro; a introdução do substituinte SO2CH3 demonstrou ser determinante para a inibição da COX-1; enquanto que, o substituinte 4-Cl, reduziu a atividade antiinflamatória in vivo, mantendo o grau de inibição seletiva para COX-2; a modificação do substituinte OCH3 para posição 3, conduziu ao melhor perfil antiinflamatório alcançado (Figura. 26) (Ottana, Maccari et al., 2005).. Figura 26 - Série de derivados 5-arilideno-2-imino-4-tiazolidinonas (Ottana, Maccari et al., 2005).. Estudos computacionais de “docking” com o composto 5-(4-metóxi-arilideno)2-fenil-imino-3-propil-4-tiazolidinona demonstrou que ele liga-se ao sítio ativo da COX-2, através de pontes de hidrogênio nos resíduos de Arg 120 e Tyr. 355 e por meio de ligações de Van der Walls com os resíduos de ligação do canal, que são, His 90, Val 349, Leu 352, Ser 353, Leu 359, Tyr 385, Ala 516, Phe 518, Val 523, Gly 526, Ala 527, Ser 530, e Leu 531 (Figura 27) (Ottana, Maccari et al., 2005).. 40.

(42) Figura 27 - Ligantes 5-(4-metóxi-arilideno)-2-fenil-imino-3-propil-4-tiazolidinona (violeta) comparado a posição cristalizada do SC-558 (verde) (Ottana, Maccari et al., 2005).. Adicionalmente, dados recentes demonstram que as tiazolidina-2,4-dionas (TZDs) rosiglitazona e pioglitazona inibem a indução do inibidor da ativação de plasminogênio tipo 1 (IAP-1) em células endoteliais vasculares C11 STH. O FNTα quando secretado por monócitos ou macrófagos nas paredes injuriadas dos vasos e tecido adiposo, contribui para elevar os níveis de IAP-1, marcador relacionado ao desenvolvimento da aterosclerose, desordem metabólica caracterizada pela disfunção endotelial e inflamação crônica dos vasos sanguíneos (Liu, Hu et al., 2005; Youssef, White et al., 2010).. 3.4.4. Atividade esteroidogênica. A síndrome do ovário policístico (PCOS), caracterizada pelo hiperandrogenismo em pacientes insulino-resistentes pode ser melhorada com o uso de agentes insulino41.

(43) sensibilizadores, como as tiazolidinadionas (TZDs). Além de reduzir o nível de andrógenos circulantes, podem ainda normalizar os níveis de progesterona geralmente reduzidos em pacientes com PCOS (Lord et al., 2004).. Seto-Young e colaboladores (2007), baseados na ação de TZDs para o tratamento da síndrome do ovário policístico, realizaram uma pesquisa com cultura de células ovarianas humanas, tratadas com rosiglitazona e pioglitazona, demonstrando que a ativação do PPARγ pelas TZDs estimulam a esteroidogênese pela ativação da proteína reguladora esteroidiogênica aguda (StAR), além de direcionar a rota de liberação da insulina. Segundo a pesquisa, o receptor de insulina, o PPARγ e a proteína StAR constituem um novo sistema de regulação ovariana com complexa interação entre esses componentes.. Além de seus efeitos conhecidos quanto a sensibilização à insulina e consequente metabolismo energético os derivados tiazolidínicos foram destacados por seu efeitos sobre a modulação da produção de esteroides pelo tecido gônadal. Foi observado que tais derivados estimulam a produção de progesterona em células de Leydig tumorais (Freeman e Romero, 2003; Kempna, Hofer et al., 2007). Foi relatado que as tiazolidinas inibem diretamente as enzimas relacionadas com a esteroidegênese e consequentemente secreção de esteroides in vitro, como pode ser evidenciada pela diminuição. da. atividade. da. 17α-hidroxilase,. 17,20-liase,. aromatase. e. 3β-. hidroxiesteróide desidrogenase (Gasic, Bodenburg et al., 1998; Mu, Yanase et al., 2000; Rubin, Duong et al., 2002; Couto, Saraiva et al., 2010).. 3.4.5. Atividade antitumoral. O nosso Grupo de Pesquisa em Inovação Terapêutica (GPIT), consolidado no final da década de 80, vem produzindo diversos compostos aplicados para um largo espectro de atividades biológicas. Alguns dos resultados obtidos desde então voltados. 42.

(44) para a atividade antitumoral que merecem destaque são a produção de duas patentes de moléculas com atividade anticâncer (Pitta et al., 2002; Pitta, Galdino e Lima, 2006). Em trabalho realizado por Pitta em (2010), foram sintetizadas novas moléculas tiazacridínicas que exibiram promissores resultados para a atividade antiproliferativa in vitro contra as linhagens de células tumorais HL60, MDA-MB 435 e HCT-8. Nos últimos anos, o Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos (LPSF) vem sintetizando derivados tiazacridínicos em que o grupo acridínico está condensado na posição 5 da tiazolidina e o grupo benzila está N-alquilado na posição 3 (Figura 28). Vários derivados foram sintetizados com as seguintes substituições no anel benzilidênico: H, 4-C6H5, 3-Cl, 2-NO2, e 4-NO2. Estes foram testados nas linhagens SF295, HCT-8 e MDA-MB435. O derivado clorado na posição 3 apresentou as seguintes percentagens de inibição da proliferação: 41,87% para SF-295, 54,51% para HCT-8 e 21,47% para MDA-MB435 (Pitta, Galdino e Lima, 2006).. Figura 28 - Duas séries químicas sintetizadas pelo LPSF (PITTA, 2010). 43.

(45) Referências Bibliográficas.

(46) 4. Referências Bibliográficas. ALBUQUERQUE, J et al. Synthesis and antimicrobial activity of substituted imidazolidinediones and thioxoimidazolidinones. Il Farmaco, v. 54. p. 77-82. 1999.. ALVAREZ, J. C. High-throughput docking as a source of novel drug leads. Current Opinion in Chemical Biology [S.I.], v. 8, n. 4, p. 365-370, 2004.. ANDRADE, A.M.C.; LIMA, W.T.; ROCHA, M.P.A.; LIMA, M.C.A. ; GALDINO, S.L.; BARBOSA FILHO, J.M.; GÓES, A.J.S.; PITTA, I.R. Synthesis and structural study of substituted thioxo thiazolidinones and thioxo imidazolidinones. Bollettino Chimico Farmaceutico (Milano), Italia, v. 141, n. 6, p. 428-433, 2002.. BALABAN, A. T. et al. Aromaticity as a cornerstone of heterocyclic chemistry. Chemical Reviews [S.I.], v. 104, n. 5, p. 2777-2812, May 2004.. BARROS, C. D. et al. Synthesis and anti-inflammatory activity of new arylidenethiazolidine-2,4-diones as PPAR gamma ligands. Bioorganic & Medicinal Chemistry [S.I.], v. 18, n. 11, p. 3805-3811, Jun 2010.. BHARGAVA, P. N.; SHARMA, S. C. 3-aryl-2,4-thiazolidindiones - new local anaesthetics .4. Bulletin of the Chemical Society of Japan [S.I.], v. 35, n. 12, p. 19261928, 1962.. BOHEN, J.M., JOULLIE, M.M. Chemistry of a keten-sulfur dioxide adduct II. Reactions with heterocumulenes. Journal of Organic Chemistry. v. 38, p. 2652-2657, 1973.. 45.

(47) BOKYUNG, S.; PARK, S. ; YU, B. P.; CHUNG, H. Y. Amelioration Of Age-Related Inflammation And Oxidative Stress By Pparγ Activator: Suppression Of Nf-Kb By 2,4-Thiazolidinedione. Experimental Gerontology. p. 1–10. 2006.. BRADSHER, C. K. et al. Some analogs of 3-benzylrhodanine. Journal of the American Chemical Society [S.I.], v. 78, n. 23, p. 6189-6192, 1956.. BROWN, F. C. et al. Synthesis and antimicrobial activity of some 5-(1methylalkylidene)-2,4-thiazolidinediones. Journal of Organic Chemistry [S.I.], v. 21, n. 11, p. 1269-1271, 1956.. Brown, F.C. 4-thiazolidinone. Chemical Reviews. 1961, 61, 463.. BROWN, N. Chemoinformatics-An Introduction for Computer Scientists. Acm Computing Surveys [S.I.], v. 41, n. 2, p. 38, 2009.. BRUNO, G. et al. Synthesis and aldose reductase inhibitory activity of 5-arylidene-2,4thiazolidinediones. Bioorganic & Medicinal Chemistry [S.I.], v. 10, n. 4, p. 10771084, 2002.. CANTELLO, B. C. C. et al. Omega-(heterocyclylamino)alkoxy benzyl -2,4thiazolidinediones as potent antihyperglycemic agents. Journal of Medicinal Chemistry [S.I.], v. 37, n. 23, p. 3977-3985, Nov 1994.. CARVALHO, I, BORGES, ADL, BERNARDES, LSC. Medicinal Chemistry and Molecular Modeling: An Integration To Teach Drug Structure–Activity Relationship and the Molecular Basis of Drug Action. J. Chem. Educ. 2005; 82(4):588-96. em ANDRADE, C.H., GOULART, G.H., FERREIRA, E.I. modelagem molecular no. 46.

(48) ensino de química farmacêutica. Revista eletrônica de farmácia. Vol. VII (1), 1-23, 2010. CHEN, X. Q.; WANG, W. B. The use of bioisosteric groups in lead optimization. Annual Reports in Medicinal Chemistry, Vol 38 [S.I.], v. 38, p. 333-346, 2003.. CLARK, D. A. et al. Substituted dihydrobenzopyran and dihydrobenzofuran thiazolidine-2,4-diones as hypoglycemic agents. Journal of Medicinal Chemistry [S.I.], v. 34, n. 1, p. 319-325, Jan 1991.. COUTO, J. A. et al. Effect of chronic treatment with Rosiglitazone on Leydig cell steroidogenesis in rats: In vivo and ex vivo studies. Reproductive Biology and Endocrinology [S.I.], v. 8, 2010.. CROXALL, W. J. et al. 3-trichloromethanesulfenyloxazolidine-2,4-diones and thiazolidine-2,4-diones. Journal of the American Chemical Society [S.I.], v. 75, n. 21, p. 5419-5421, 1953.. ETTMAYER, P. et al. Lessons learned from marketed and investigational prodrugs. Journal of Medicinal Chemistry [S.I.], v. 47, n. 10, p. 2393-2404, May 2004.. FREEMAN, D. A.; ROMERO, A. Effects of troglitazone on intracellular cholesterol distribution and cholesterol-dependent cell functions in MA-10 Leydig tumor cells. Biochemical Pharmacology [S.I.], v. 66, n. 2, p. 307-313, 2003.. FRESNEAU, P. et al. Synthesis, activity, and molecular modeling of new 2,4-dioxo-5(naphthylmethylene)-3-thiazolidineacetic acids and 2-thioxo analogues as potent aldose reductase inhibitors. Journal of Medicinal Chemistry [S.I.], v. 41, n. 24, p. 47064715, Nov 1998.. 47.

(49) GASIC, S. et al. Troglitazone inhibits progesterone production in porcine granulosa cells. Endocrinology [S.I.], v. 139, n. 12, p. 4962-4966, 1998.. GOLEBIOWSKI, A. et al. Lead compounds discovered from libraries: Part 2. Current Opinion in Chemical Biology [S.I.], v. 7, n. 3, p. 308-325, Jun 2003.. GOUVEIA, F. L. et al. Synthesis, antimicrobial and cytotoxic activities of some 5arylidene-4-thioxo-thiazolidine-2-ones. European Journal of Medicinal Chemistry [S.I.], v. 44, n. 5, p. 2038-2043, 2009.. GUIDO, R.V.C.; ANDRICOPULO, A.D.; OLIVA, G. Planejamento de fármacos, biotecnologia e química medicinal: aplicações em doenças infecciosas. Estudos Avançados, São Paulo, v. 24, n. 70, 2010.. HEERDING, D. A. et al. New benzylidenethiazolidinediones as antibacterial agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters [S.I.], v. 13, n. 21, p. 3771-3773, Nov 2003.. HEINTZ, Ann., v. 136, p. 233, 1865. In: ELDERFIELD, R.C. Heterocyclic compound, London: Jonh Wiley & Sons, vol. 5, p. 711-716, 1957.. JOHNSON, T.B.; SCOTT, W.M. Researches on hydantoins XXXI – A new synthesis of ο-tyrosine. Journal of the American Chemical Society. v. 37. p. 1846-56. 1915.. KEMPNA, P. et al. Pioglitazone inhibits androgen production in NCI-H295R cells by regulating gene expression of CYP17 and HSD3B2. Molecular Pharmacology [S.I.], v. 71, n. 3, p. 787-798, 2007.. 48.

(50) LEITE, L. et al. Synthesis, biological evaluation and molecular modeling studies of arylidene-thiazolidinediones with potential hypoglycemic and hypolipidemic activities. European Journal of Medicinal Chemistry [S.I.], v. 42, p. 1263-1271, 2007.. LESYK, R. B.; ZIMENKOVSKY, B. S. 4-thiazolidones: Centenarian history, current status and perspectives for modern organic and medicinal chemistry. Current Organic Chemistry [S.I.], v. 8, n. 16, p. 1547-1577, Nov 2004.. LIBERMAN, D.; HIMBERT, J.; HENGL, L. Bull. Soc. Chim. Fr., p. 1120-1124, 1948. In: LIMA, J.G. Alguns aspectos químicos do anel tiazolidina-2,4-diona. Rev.Univ. Rural, Sér. Ciênc. Exatas e da Terra, v. 18/20, n. 1/2, p. 1-8, 1998.. LIMA, L. M. A.; BARREIRO, E. J. Bioisosterism: A useful strategy for molecular modification and drug design. Current Medicinal Chemistry [S.I.], v. 12, n. 1, p. 2349, 2005.. LIMA, J.G. Alguns Aspectos Químicos do Anel Tiazolidina-2,4-diona. Rev. Uni. Rural, Sér. Ciênc. Exatas da Terra. v. 18/20(1/2), p. 1-8, 1998.. LIESEN, A.P. et al . Métodos de obtenção, reatividade e importância biológica de 4tiazolidinonas. Química Nova, São Paulo, v. 31, n. 2, 2008.. LIU, H. B. et al. Thiazolidinediones inhibit TNF alpha induction of PAI-1 independent of PPAR gamma activation. Biochemical and Biophysical Research Communications [S.I.], v. 334, n. 1, p. 30-37, 2005.. LO, C. P. et al. 5-aralkylidene-3-isobutyl-2,4-thiazolidinediones. Journal of the American Chemical Society [S.I.], v. 75, n. 19, p. 4845-4846, 1953.. 49.

(51) LORD, J.M., FLIGHT, I.H.K., NORMAN, R.J. Insulin-sensitizing drugs (metformin, troglitazone, rosiglitazone, pioglitazone, D-chiro-inositol) for policystic ovary syndrome, Cochrane database of systematic reviews., Vol 4, p. 82-119, 2004.. MACCARI, R. et al. Identification of new non-carboxylic acid containing inhibitors of aldose reductase. Bioorganic & Medicinal Chemistry [S.I.], v. 18, n. 11, p. 40494055, 2010.. MAGALHÃES, L.R. Síntese e Avaliação das Atividades Anti-inflamatória e Antinociceptiva de Derivados 5-benzilideno-3-(fenil-benzil)-tiazolidina-2,4dionas.2007.(Doutorado em Produtos Naturais e Sintéticos Bioativos) Laboratório de Tecnologia Farmacêutica - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, Brasil.. MARTINS, M. A. P. et al. Solvent-Free Heterocyclic Synthesis. Chemical Reviews [S.I.], v. 109, n. 9, p. 4140-4182, Sep 2009.. MONFORTE, P. et al. 4-thiazolidinones and 2,4-thiazolidinediones from alphamercaptopropionic acid and carbodiimides. Journal of heterocyclic chemistry. v.16. n. 2. p. 341-5. 1979.. MORAES, L. A. et al. Peroxisome proliferator-activated receptors and inflammation. Pharmacology & Therapeutics [S.I.], v. 110, n. 3, p. 371-385, Jun 2006.. MOURAO, R. H. et al. Synthesis and biological activity of novel acridinylidene and benzylidene thiazolidinediones. European Journal of Medicinal Chemistry [S.I.], v. 40, n. 11, p. 1129-1133, 2005.. 50.

(52) MU, Y. M. et al. Insulin sensitizer, troglitazone, directly inhibits aromatase activity in human ovarian granulosa cells. Biochemical and Biophysical Research Communications [S.I.], v. 271, n. 3, p. 710-713, 2000.. OTTANA, R. et al. 5-arylidene-2-imino-4-thiazolidinones: Design and synthesis of novel anti-inflammatory agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry [S.I.], v. 13, n. 13, p. 4243-4252, Jul 2005.. PANCHAGNULA, R.; THOMAS, N. S. Biopharmaceutics and pharmacokinetics in drug research. International Journal of Pharmaceutics [S.I.], v. 201, n. 2, p. 131-150, 2000.. PANICO, R.; POWELL, W. H.; RICHER, J. C. IUPAC – Nomeclature of organic compounds. London, ed. Blackwell, 105p., 1993.. PARISE, R. et al. Prodrugs available on the Brazilian pharmaceutical market and their corresponding bioactivation pathways. Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences [S.I.], v. 46, n. 3, p. 393-420, 2010.. PEREIRA, D.T.M. Síntese, Comprovação Estrutural e Atividade Antiinflamatória de Compostos Tiazolidinônicos-3,5-Dissubstituídos. 2007. (Doutorado em Ciências Biológicas) Departamento de Antibióticos – Universidade Federal de Pernambuco. Recife, Brasil.. PITTA, M.G.R. Novos Agentes Anticâncer Tiazacridínicos Substituídos: Síntese, Estrutura e Efeitos Biológicos. 2010. (Mestrado em Inovação Terapêutica) Programa de Pós- Graduação em Inovação Terapêutica – Universidade Federal de Pernambuco. Recife, Brasil.. 51.

(53) PITTA, I. R.; GALDINO, S. L.; LIMA, M. C. A. Brasil. Moléculas com atividade antitumoral. Universidade Federal de Pernambuco (2006), PI 0601827-0.. PITTA, I.R; GALDINO, S.L.; LIMA, M.C.A. Compostos tiazolidinadiônicos com atividade hipoglicêmica - PI 0601826-2. 2006.. PITTA, I.R.; GALDINO, S.L.; LIMA, M.C.A.; BARBE, J. Thiazolidinedione compounds with hypoglycemic properties - PCT BR2004/00053. 2004.. PITTA, I. R.; GALDINO, S. L.; LIMA, M. C. A.; BARBE, J. Moléculas com atividade antitumoral e processo para sua obtenção. Universidade Federal de Pernambuco (2002) PI 0203747-5.. PLUTZKY, J. The potential role of peroxisome proliferator-activated receptors on inflammation in type 2 diabetes mellitus and atherosclerosis. The American Journal of Cardiology. v. 92. p. 34–41. 2003.. POPOVPERGAL, K. et al. Condensation of 2,4-dioxotetrahydro-1,3-thiazole with aromatic-aldehydes. Zhurnal Obshchei Khimii [S.I.], v. 61, n. 9, p. 2112-2116, Sep 1991.. RUBIN, G. L. et al. Ligands for the peroxisomal proliferator-activated receptor gamma and the retinoid X receptor inhibit aromatase cytochrome P450 (CYP19) expression mediated by promoter II in human breast adipose. Endocrinology [S.I.], v. 143, n. 8, p. 2863-2871, 2002.. 52.

(54) SANTOS, L. C. et al. Synthesis and anti-inflammatory activity of new thiazolidine-2,4diones, 4-thioxothiazolidinones and 2-thioxoimidazolidinones. Heterocyclic Communications [S.I.], v. 11, n. 2, p. 121-128, 2005.. SINGH, S. P. et al. Chemistry and biological-activity of thiazolidinones. Chemical Reviews [S.I.], v. 81, n. 2, p. 175-203, 1981.. TASHIMA, T. et al. Polyenylidene thiazolidine derivatives with retinoidal activities. Chemical & Pharmaceutical Bulletin [S.I.], v. 45, n. 11, p. 1805-1813, Nov 1997.. THORNBER, C. W. Isosterism and molecular modification in drug design. Chemical Society Reviews [S.I.], v. 8, n. 4, p. 563-580, 1979.. VANALLAN, J. A. 2-carboxymethylmercaptobenzimidazole and related compounds. Journal of Organic Chemistry [S.I.], v. 21, n. 1, p. 24-27, 1956.. WERMUTH, C.G., The practice of medicinal chemistry. 3rd ed. London: Academic Press; 2009. em ANDRADE, C.H., GOULART, G.H., FERREIRA, E.I. MODELAGEM MOLECULAR NO ENSINO DE QUÍMICA FARMACÊUTICA. Revista eletrônica de farmácia. Vol. VII (1), 1-23, 2010. WHITTY, A. Cooperativity and biological complexity. Nature Chemical Biology [S.I.], v. 4, n. 8, p. 435-439, Aug 2008.. YOUSSEF, A. M. et al. Synthesis and biological evaluation of novel pyrazolyl-2,4thiazolidinediones as anti-inflammatory and neuroprotective agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry [S.I.], v. 18, n. 5, p. 2019-2028, Mar 2010.. 53.

(55) Artigos.

(56) Artigo 1.

(57) Bioorganic & Medicinal Chemistry 18 (2010) 3805–3811. Contents lists available at ScienceDirect. Bioorganic & Medicinal Chemistry journal homepage: www.elsevier.com/locate/bmc. Synthesis and anti-inflammatory activity of new arylidene-thiazolidine-2,4-diones as PPARc ligands Cleiton Diniz Barros a, , Angélica Amorim Amato b, Tiago Bento de Oliveira a, , Karime Bicas Rocha Iannini b, Anekécia Lauro da Silva a, , Teresinha Gonçalves da Silva a, , Elisa Soares Leite c, Marcelo Zaldini Hernandes c, Maria do Carmo Alves de Lima a, , Suely Lins Galdino a, , Francisco de Assis Rocha Neves b, Ivan da Rocha Pitta a,*, a. Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos—LPSF, Grupo de Pesquisa em Inovação Terapêutica—GPIT, Universidade Federal de Pernambuco, Avenida Moraes Rego 1235, Cidade Universitária, CEP 50670-901 Recife, Pernambuco, Brazil Laboratório de Farmacologia Molecular, Departamento de Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências da Saúde, Universidade de Brasília, Brazil c Laboratório de Química Teórica Medicinal—LQTM, Departamento de Ciências Farmacêuticas, Universidade Federal de Pernambuco, Brazil b. a r t i c l e. i n f o. Article history: Received 24 February 2010 Revised 14 April 2010 Accepted 16 April 2010 Available online 21 April 2010 Keywords: Arylidene-thiazolidinedione Anti-inflammatory activity PPARc Docking. a b s t r a c t Eight new 5-arylidene-3-benzyl-thiazolidine-2,4-diones with halide groups on their benzyl rings were synthesized and assayed in vivo to investigate their anti-inflammatory activities. These compounds showed considerable biological efficacy when compared to rosiglitazone, a potent and well-known agonist of PPARc, which was used as a reference drug. This suggests that the substituted 5-arylidene and 3-benzylidene groups play important roles in the anti-inflammatory properties of this class of compounds. Docking studies with these compounds indicated that they exhibit specific interactions with key residues located in the site of the PPARc structure, which corroborates the hypothesis that these molecules are potential ligands of PPARc. In addition, competition binding assays showed that four of these compounds bound directly to the ligand-binding domain of PPARc, with reduced affinity when compared to rosiglitazone. An important trend was observed between the docking scores and the anti-inflammatory activities of this set of molecules. The analysis of the docking results, which takes into account the hydrophilic and hydrophobic interactions between the ligands and the target, explained why the 3-(2-bromobenzyl)-5-(4-methanesulfonyl-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione compound had the best activity and the best docking score. Almost all of the stronger hydrophilic interactions occurred between the substituted 5-arylidene group of this compound and the residues of the binding site. Ó 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.. 1. Introduction The correct function of a tissue is indispensable for the proper function of the body. When tissues are injured through physical damage or are infected by exogenous microbial organisms, local and systemic responses are activated with the primary goals of eliminating the offending factors as fast as possible, restoring the tissue integrity, and retaining information about the offending agent to facilitate recognition and elimination on a future encounter. The outcome of these responses is a rapid physiological response of the body to damage and infection, that is, inflammation.1 Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are members of the nuclear hormone receptor superfamily which are ligand-activated transcription factors. So far, three PPAR isotypes have been reported: PPARa, PPARb, and PPARc. Originally, PPAR * Corresponding author. Tel./fax: +55 81 2126 8347. E-mail address: irpitta@gmail.com (I.R. Pitta). http://www.ufpe.br/gpit. 0968-0896/$ - see front matter Ó 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved. doi:10.1016/j.bmc.2010.04.045. activity was thought to be limited to lipid metabolism and glucose homeostasis. Later studies showed that PPAR activation regulates inflammatory responses, cell proliferation and differentiation, as well as apoptosis.2,3 The involvement of PPARc in inflammatory processes was first suggested by the antagonism between the activities of proinflammatory cytokines and PPARc. Additionally, macrophage activation is inhibited by several PPARc agonists.4 Therefore, this receptor is an attractive target for the development of anti-inflammatory agents due to its key roles at various stages in the inflammatory process. Thiazolidine-2,4-dione activates PPARc and is used as an antidiabetic drug in the treatment of type 2 diabetes.5,6 Thiazolidines, such as rosiglitazone and pioglitazone (Fig. 1), are synthetic compounds that bind and activate PPARc. The two thiazolidines share a common thiazolidine-2,4-dione structure that is responsible for the majority of their pharmacological effects, including antiinflammatory effects.7,8 Recently, arylidene-thiazolidinediones were evaluated in the alloxan-induced hyperglycemia mice model, where the biomolecular.