Serviço Público Federal
Universidade Federal de Goiás
Instituto de Ciências Biológicas
Programa de Pós-Graduação em Biologia - Mestrado
Avaliação da Atividade Genotóxica do Composto
Cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III)
sobre
Cultura de Linfócitos do Sangue Periférico
GO IÂNIA, FEVEREIR O DE 2008.
Alessandra de Santana Braga Barbosa Ribeiro
Avaliação da Atividade Genotóxica do Composto
Cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III)
sobre
Cultura de Linfócitos do Sangue Periférico
Dissertação apresentada à Universidade Federal de Goiás como parte dos requisitos para obtenção do Título de Mestre em Biologi a.
Área de Concentração: Biologia
Celular e Molecular
Avaliação da Atividade Genotóxica do Composto
Cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III)
sobre
Cultura de Linfócitos do Sangue Periférico
Profª. Dr.ª Elisângela de Paula Silveira Lacerda1
Alessandra de Santana Braga Barbosa Ribeiro, B.Sc1 *
1 Laboratório de Genética Molecular e Citogenética. IC B I - sala 200. Campus
II. Universidade Federal de Goiás. * Correspondência: agarbio@hotmail.com
SUMÁRIO
DEDICATÓRIA... AGRADECIMENTOS... APOIO FINANCEIRO... LISTA DE ABREVIATURAS... LISTA DE TABELAS E FIGURAS... LISTA DE TABELAS E FIGURAS ARTIGO 1... LISTA DE TABELAS E FIGURAS ARTIGO 2... INTRODUÇÃO GERAL... JUSTIFICATIVA... OBJETIVOS... REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...
ARTIGO 1: COMPLEXOS METÁLICOS COM EFEITO ANTITUMORAL...
RESUMO... ABSTRACT... INTRODUÇÃO... 1. COMPOSTOS DE RUTÊNIO (KP1019, RM175, NAMI, NAMI-A, RAP, MMI/ONCO4403, CLORETO DE CIS-TETRAAMINOXALATORUTÊNIO (III))... 2. COMPLEXO CLORETO DE CIS-TETRAAMINODICLORORUTÊNIO (III)... 3. PERSPECTIVAS... 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...
ARTIGO 2: AVALIACAO DOS EFEITOS GENOTOXICOS EM CULTURA DE LINFOCITOS HUMANOS TRATADOS COM O Cloreto de
cis-tetraaminodiclororutênio (III) EM DIFERENTES CONCENTRACÕES...
LISTA DE ABREVIATURAS
[Co(NH3)6]Cl3: Hexamintriclorocobalto [Ni(CO)4]: Tetracarbonilniquel
µg.mL: Micrograma por mL ACs: Aberrações Cromossômicas
ANVISA: Agência Nacional de Vigilância Sanitária
Bcl2: família de proteínas formada por 25 membros de aceleradores que
regulam processo de permeabilização mitocondrial e faz parte do processo apoptótico.
CO2: Dióxido de Carbono
DACH- oxaliplatina {[(1R,2R-diaminociclohexano)oxalato-platina(II)]
(1,2-diaminociclo-hexano
DL5 0: Dose Letal 50%
DMSO: Dimetil-sulfóxido
DNA: Ácido Desoxirribonucleotídeo DXR: Doxorrubicina
EC: Ensaio Cometa
EDTA: Ácido Etilenodiaminotetracético, sal dissódico HCl: Ácido Clorídrico
HIV: Human Immunodeficiency Virus
IC5 0: Concentração da droga estabelecida para inibir crescimento celular
em 50%
Im: Imidazol
IM: Índice Mitótico
INCA: Instituto Nacional de Câncer
IUPAC: International Union of Pure and Applied Chemistry
KP 1019: trans-[tetraclorobisindazolrutênio (III)]
mg.mL: Miligrama por mL
MMI: Medical Marketing International NaCl: Cloreto de Sódio
NAMI-A: (ImH)trans- -[Ru(Im)(Me2SO)Cl4]
NaOH: Hidróxido de Sódio NH4OH: Hidróxido de Amônia
RAP: cis-dicloro-1,2-propilenodiamino-N,N,N0,N0-tetraacetato rutênio
(III)
RM 175: [(η6-C6H5C6H5)-Ru(en)Cl]+
RPM: Rotações por Minuto
RPMI 1640: Roswell Park Memorial Institute S180: Sarcoma 180
LISTA DE TABELAS -
INTRODUÇÃO GERAL
Tabela 01: Estimativas, para o ano 2008, de número de casos novos por
câncer, em homens e mulheres, segundo localização primária...13
LISTA DE TABELAS E FIGURAS - ARTIGO 01
Figura 01: Em destaque, metais e não metais conhecidos por formarem compostos
que exibem atividade antitumoral... 36
Figura 02: Mudança do estado de oxidação do rutênio em ambiente celular regular e
tumoral. O ambiente das células cancerígenas favorece a redução do Ru(III) a Ru(II), que é mais ativo biologicamente. Conseqüentemente, compostos de Ru(III) são essencialmente pró - fármacos ativados pela redução nas células cancerígenas. Fonte: CLAIRE & DYSON, 2001...40
Figura 03: Estrutura química do KP1019 (acima a esquerda), de RM175 (acima à
direita), do composto indol carbazol rutênio (abaixo a esquerda) e da NAMI-A (abaixo a direita) (Bergamo & Sava, 2007)...42
Figura 04: Estrutura do íon complexo cloreto de cis-tetraaminoxalatorutênio
(III)...43
LISTA DE TABELAS E FIGURAS - ARTIGO 02
Tabela 01 - Índice mitótico, total de aberrações cromossômicas e
metáfases aberrantes em cultura de linfócitos humanos tratados com diferentes concentrações de cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III)
... 64
Tabela 02: Número de núcleos analisados, normais e alterados, com os respectivos danos... 66
Figura 01: Fórmula Estrutural da doxorrubicina... 58
Figura 02: Delineamento experimental... 60
Figura 03: Esquema do ensaio cometa... 61
Figura 04: Classificação: ausência de cauda, ou seja, sem dano (classe 0); cauda menor do que o diâmetro da cabeça ( classe 1); cauda até duas vezes o diâmetro da cabeça ( classe 2): cauda maior que duas vezes o diâmetro da cabeça ( classe 3) e sem cabeça ( classe 4)...64
Figura 05: Metáfases encontradas após tratamentos com o cis-tetraamindiclororutênio (III). Em: A-controle negativo; B- Ru 1µg/mL- 1; C- Ru 10µg/mL- 1; D- Ru 100µg/mL- 1; E- Ru 1000µg/mL- 1 ; F- controle positivo (quebra cromatídica no braço longo do cromossomo 2)...63
1. INTRODUÇÃO
1.1. Câncer
O câncer é uma doença genética das células somáticas. Nas células cancerosas, surgem várias mutações que afetam a sua multiplicação e sua propagação. Tanto as mutações de ganho de função dos oncogenes quanto as mutações de perda de função dos genes supressores tumorais podem contribuir para a progressão de um tumor através do desequilíbrio dos controles normais que reprimem o ciclo celular ou que promovem a apoptose (Griffith et al., 2001).
No Brasil, a estimativa para o ano de 2008 aponta que ocorrerão 466.730 novos casos de câncer. Os tipos mais incidentes serão os de próstata e pulmão para o sexo masculino e mama e colo útero para o sexo feminino (Tabela 01). Tornando-se o terceiro grupo de causas de mortalidade, superado apenas por doenças cardiovasculares e por morte acidental - tanto acidentes de trânsito quanto violência urbana - e consolidando-se como um problema de saúde pública (INCA 2008).
Os termos “câncer”, “neoplasia maligna” e “tumor maligno” são sinônimos e distinguem-se dos tumores benignos pelo poder de invasão e capacidade de metastatizar-se, isto é, disseminar-se para outras partes do corpo (Lodish et al., 2000).
Tabela 1: Estimativas, para o ano 2008, do número de casos novos por câncer, em
homens e mulheres, segundo localização primária. Localização Primária
Neoplasia Maligna
Estimativa de casos novos Masculino Feminino Total
Próstata 49.530 - 49.530
Mama Feminina - 49.400 49.400
Traquéia, Brônquio e Pulmão 17.810 9.460 27.270
Cólon e Reto 12.490 14.500 26.990 Estômago 14.080 7.720 21.800 Colo do Útero - 18.680 18.680 Cavidade Oral 10.380 3.780 14.160 Esôfago 7.900 2.650 10.550 Leucemias 5.220 4.320 9.540 Pele/Melanoma 2.950 2.970 5.920 Outras Localizações 55.610 62.270 117.880 Subtotal 175.970 175.750 351.720 Pele/não-Melanoma 55.890 59.120 115.010 Todas as Neoplasias 231.860 234.870 466.730
Fonte: MS/Instituto Nacional de Câncer – INCA
Tabela 2: Classificação quanto ao tipo de quimioterapias.
Classificação Objetivos Exemplos
Curativa
Controle completo do tumor
Doença de Hodgkin, leucemias agudas, carcinomas de testículos, coriocarcinoma gestacional.
Adjuvante
Esterilizar células residuais locais ou circulantes, diminuindo incidências de metástases à distância.
Câncer de mama em estádio II.
Neoadjuvante ou prévia
Redução parcial do tumor Quimioterapia pré-operatória aplicada em caso de sarcomas de partes moles e ósseos
Paliativa Qualidade de sobrevida Carcinoma indiferenciado de células pequenas do pulmão
O conjunto de drogas antineoplásicas inclui agentes químicos que podem impedir o desenvolvimento de tumores através da inibição do crescimento celular ou pela morte das células que estão se replicando de forma continuada. Essas drogas incluem agentes alquilantes (ciclofosfamida), antimetabólicos (fluorouracil), antibióticos (doxorubicina), derivados vegetais (vincristina), hormônios (dietilstilbestrol) e agentes diversos, que não se enquadram nas categorias anteriores (Goodman & Gilman., 2002).
Agentes físicos e químicos usados como citostático têm demonstrado capacidade de induzir dano cromossômico, tanto em experimentos in vitro, como em estudos de monitoramento de pacientes tratados com este tipo de terapia (Migliore et al., 1991-a; Green et al., 1991). Muitas drogas antitumorais como os agentes alquilantes, inibidores de topoisomerase II e tiopurinas podem provocar mutações no DNA e podem causar câncer secundário (Jemal et al., 2004).
1.3. Drogas Metálicas
Há muitos anos atrás, metais preciosos como o ouro eram usados no tratamento de enfermidades e acreditava-se que estes metais eram benéficos para a saúde humana. Mas, estudos recentes têm associado as propriedades medicinais de drogas inorgânicas com suas propriedades biológicas (Claire & Dyson, 2001).
A descoberta das propriedades antitumorais da cisplatina na década de 1960 revolucionou a terapia dos tumores (Rosenberg et al., 1969; Claire & Dyson, 2001). A cisplatina é uma das drogas de maior efeito citostático desenvolvida para o tratamento de carcinomas sólidos (Nicolini, 1988) e, desde o seu desenvolvimento, vários complexos metálicos de platina e não-platina foram sintetizados e testados, demonstrando atividade antitumoral (Kostova, 2006).
câncer, vírus (HIV), asma, malária e artrite reumática (Claire & Dyson, 2001).
Vários outros compostos derivados de metais têm sido testados contra tumores em modelos humanos e animais experimentais. Estes compostos derivados compreendem os compostos metálicos, bismuto vanádio, irídio, rutênio, gálio, irídio, titânio, germânio e outros (Katsaros & Anagnostopoulou, 2002; Silveira-Lacerda, 2003).
Dentre os agentes antineoplásicos provenientes de metais, os mais promissores são os compostos de rutênio, pelo fato de demonstrarem atividade antimetastática e o câncer metastático ser de difícil controle. A descoberta da propriedade antimetastática representa um importante marco no desenvolvimento de uma nova droga antitumoral (Sava et al., 1999). O conhecimento da progressão dos tumores no estágio de metástase e o aparecimento de tumores secundários são importantes para o desenvolvimento de novas terapias que aproximam dos diagnósticos e do tratamento de tumores malignos (Bergamo & Sava, 2007).
Estudos pré-clinicos com KP1019
(trans-tetraclorobisimidazolrutênio (III)) mostraram atividade promissora no tratamento de tumores do colo-retal (Kapitza et al., 2003; Hartinger et al, 2006). O RM175 [(N6-C6H5C6H5)Ru (en)Cl]+, onde en=etilenodiamina é
um composto organometálico de rutênio que possui propriedades citotóxicas para estudos in vitro comparado com a cisplatina (Aird et al., 2002). Outra droga de relevância está sendo estudada por Eric Meggers na Universidade de Pensilvânia, o composto de rutênio indolcarbozol que possui baixos valores de IC5 0 e mimetismo com estauroporinas
(Atilla-Gokcumen et al., 2006). NAMI-A
(trans-imidazoldimetilsulfoxidotetraclororutênio) também possui atividade em tumores sólidos metastáticos, em fase experimental (Sava et al., 2003).
1.4. Compostos de Rutênio e Mecanismo de Ação
componentes do rutênio parecem penetrar na célula tumoral e ligar efetivamente ao seu DNA (Kostova, 2006).
Existem três propriedades principais do rutênio que fazem com que seus derivados sejam bem apropriados para aplicações biológicas a saber; (1) troca de ligante – os compostos de rutênio Ru (II) e Ru (III) apresentam cinética de troca de ligante similar aos compostos de platina (II), sendo importante para as drogas atingirem o alvo biológico sem serem modificadas; (2) estados de oxidação – o rutênio é o único entre o grupo de metais em que os estados de oxidação são acessíveis em condições fisiológicas, permitindo a administração de compostos de Ru (III) que poderão ser ativados por redução formando compostos de Ru (II) nos tecidos alvos. No sistema biológico, a redução de Ru (IV) e Ru (III) é favorecida pela glutationa, ascorbato e proteínas transportadoras de um único elétron, enquanto que o oxigênio e o citocromo oxidase promovem a oxidação do Ru (II); e (3) mimetizando o ferro - a baixa toxicidade das drogas de rutênio é explicada pela habilidade que este elemento tem de imitar o ferro na ligação a várias biomoléculas, incluindo a transferrina e a albumina. Em mamíferos, estas duas proteínas são responsáveis pela solubilização e transporte de ferro, reduzindo a toxicidade deste metal (Claire & Dayson, 2001; Silveira-Lacerda, 2003).
Quanto aos mecanismos de ação molecular, dentre os compostos de rutênio com atividade antitumoral, o mais bem explorado é o NAMI (Natrans-[Ru (Im) (Me2SO)Cl4]). O complexo de rutênio NAMI,
atualmente na fase I de triagem clínica, apresenta atividade antimetastática e é ativo contra uma série de tumores incluindo carcinoma de pulmão, melanoma e câncer mamário (Sava et al., 1992). Segundo Bergamo et al. (1999), NAMI-A apresenta ser mais estável e de maior facilidade de ser sintetizada que NAMI. Trata-se de compostos menos tóxicos em relação à cisplatina, pois não modifica o crescimento celular causando bloqueio no ciclo celular de células tumorais na fase pré-mitótica, ao contrário da cisplatina que reduz a proliferação celular.
Mestroni et al. (1989) sugeriram que cis e trans-RuCl2(DMSO)4
nucleotídeos resultaram na ligação entre rutênio e DNA, que ocorre principalmente no N7 da guanina entre agrupamentos na dupla hélice (Kung et al., 2001).
A redução do Ru (III) para Ru (II) pode ser um mecanismo fundamental da ativação celular por compostos de rutênio (Depenbrock et al., 1997). Os compostos de Ru (III) podem ser reduzidos em áreas tumorais com hipóxia, onde se ligam rapidamente ao DNA e causam danos à biomolécula (Grguric-Sipka et al., 2003).
1.5. Citoxicidade
Definições de citotoxicidade variam, dependendo da natureza do estudo ou simplesmente da indução das alterações metabólicas. Enquanto um agente antitumoral pode ser requerido para destruir a célula, demonstrações da toxicidade de outros fármacos podem requerer análises de mudanças metabólicas ou uma alteração de sinalização célula-célula, que poderia promover um aumento inflamatório ou uma resposta alérgica (Flint, 1998 apud Silveira-Lacerda, 2003).
Testes in vitro são usados na avaliação do potencial de toxicidade ou como parte de uma investigação do mecanismo de identificação prévia na toxicidade in vivo. Nos estágios iniciais de descobertas farmacêuticas, quando o mínimo é conhecido sobre as propriedades de uma nova molécula, simples triagens preditivas são apropriadas. As triagens de toxicidade são usadas para detectarem novas drogas citostáticas antitumorais, e também em outros programas de descobertas de drogas para determinar se a toxicidade é induzida nas concentrações que tenham o efeito farmacológico desejado (Flint, 1998 apud Silveira-Lacerda, 2003).
A descoberta de complexos metálicos a base de rutênio como composto antitumoral tem induzido vários procedimentos de investigações. Silveira-Lacerda (2003), trabalhando com o composto de rutênio cloreto de tetraaminodiclororutênio (III) ou cis-[RuCl2(NH3)4]Cl, verificou que o mesmo apresentava atividade
humanas e de camundongos. Os resultados indicaram que este composto apresentava atividade citotóxica e genotóxica sobre células tumorais em concentrações de 0,1mg.mL- 1 e o DNA de células tumorais tratadas
apresentavam fragmentação do material genético. Esse complexo de rutênio atua como droga citostática ao impedir a progressão do ciclo celular das células tumorais e induzir a apoptose. Observou-se também que a atividade citostática exercida pelo composto de rutênio sobre células mononucleares do sangue periférico humano foi menor quando comparadas à atividade citostática deste composto em outras linhagens tumorais que foram testadas (Silveira-Lacerda, 2003). Verificou-se ainda que a toxicidade do composto foi seletiva às células cancerígenas e com potencial efeito imunoestimulante (Silveira-Lacerda, 2003),
Menezes et al. (2007) também estudou o cloreto de cis-tetraaminodiclorutênio (III) em camundongos Balb/c transplantados via subcutânea na virilha com células do S-180. Os autores constataram que o composto provocou redução do volume e peso tumoral e aumentou a sobrevida dos animais tratados.
1.6. Genotoxicidade
A genotoxicidade é a área da genética que estuda as alterações na base genética da vida, seja ela na estrutura físico-química do DNA, processo este classificado de mutagênese, ou na alteração da determinação genética ao nível celular, classificados respectivamente como carcinogênese e teratogênese. É uma especialidade relativamente recente e se situa na interface entre toxicologia e genética (Silva et al., 2003).
como as deleções, duplicações, inversões e translocações, as aberrações cromossômicas numéricas, como as aneuploidias e euploidias e as aberrações cromatídicas, como as quebras cromatídicas, que contribuem para um grande número de abortos, morte pré-natal e nascimento de pessoas com anormalidades estruturais, fisiológicas e mentais (Chandley, 1981; Sankaranarayanan, 1982; Kirsch-Volders et al., 2002).
Estudos citogenéticos constituem um sistema clássico de avaliação de mutagenicidade e clastogenicidade recomendado pelos “guidelines” por sua sensibilidade em responder a agentes indutores de danos no DNA, como quebras e outras alterações. Na obtenção de metáfases para estudo de alterações citogenéticas, um material comumente utilizado são os linfócitos obtidos de sangue periférico e colocados em cultura (Amara-Morkane et al., 1996). Cariótipos obtidos de linfócitos têm sido utilizados na observação de alterações cromossômicas desde que o genoma humano contém um total de 3,2 bilhões de pares de bases distribuídos em 23 pares de cromossomos, e qualquer alteração no DNA pode ser detectada nos cromossomos (Bernadini et al, 2004).
A freqüência de aberrações cromossômicas em linfócitos de sangue periférico humano tem sido usada por décadas como um biomarcador dos efeitos iniciais induzidos pela exposição ocupacional ou por tratamento quimioterápico com carcinógenos, em tecidos específicos. Assumindo-se que os mecanismos de formação dos danos cromossômicos são semelhantes em diferentes tecidos, os níveis de danos em linfócitos podem refletir o nível de danos induzidos em outros tecidos (Norppa et al., 2006). O acúmulo de anormalidades cromossômicas, tais como rearranjos, amplificações e deleções podem afetar genes críticos envolvidos no controle e proliferação, diferenciação e sobrevivência celular e assim direcionar os processos de múltiplas etapas do desenvolvimento e progressão do câncer (Goodison et al., 2005).
serem reparadas, podendo constituir, posteriormente, lesões letais ou mutagênicas nos organismos expostos (Collins et al., 1997).
Uma grande variedade de ensaios citogenéticos tem sido usada com sucesso no monitoramento de populações expostas a agentes mutagênicos e as aberrações cromossômicas têm sido de grande importância, por avaliarem a possibilidade da ocorrência de câncer na população (Au et al., 2001). Estes ensaios detectam efeitos de substâncias tóxicas para o genoma. Os mais utilizados são aqueles que detectam mutações em células germinativas ou somáticas, por exemplo, mutação gênica, associada às alterações na seqüência de nucleotídeos do DNA, ou ao nível cromossômico, como aberrações e micronúcleos (Rosa et al., 2007). As células respondem ao seu DNA lesado utilizando diferentes estratégias de ação, tais como morte por citotoxicidade ou apoptose, modulação da expressão gênica controlando o ciclo celular, e reparação do material genético por via livre ou sujeita a erro, sendo a segunda responsável pela fixação das mutações. Normalmente é a combinação destes fatores que compõem a resposta a danos genéticos (Agnoletto et al., 2007).
Testes de aberrações cromossômicas in vitro utilizam células somáticas de mamíferos, e o mais popular são os linfócitos do sangue periférico ou fibroblastos de hamster chinês (Madle & Obe, 1980). A cultura de linfócitos do sangue periférico constitui um ótimo sistema para se testar a capacidade de um agente (físico ou químico), quanto à sua maneira de causar danos no DNA e também ser utilizada no monitoramento de indivíduos expostos (Rabello-Gay et al., 1991). A maioria dos tecidos usados para a análise citogenética não possui um número significativo de mitoses endêmicas, o que impede a análise cromossômica sem o cultivo prévio das células. Desta forma, as técnicas de cultura celulares são fundamentais para a investigação cromossômica (Rainho, 2000).
comparado a outros testes para detecção de substâncias genotóxicas. O teste cometa é utilizado para detectar danos no DNA, que após serem processadas, podem resultar em mutação (Tice et al., 2000; Rosa et al, 2007; Trzeciak et al., 2008).
Os compostos metálicos baseados em platina e seus derivados, os complexos de rutênio, vêm sendo estudados com interesse por suas características antitumorais. Considerando o DNA como alvo, vários compostos de rutênio foram desenvolvidos e suas propriedades de ligação estão sendo testadas (Clarke et al., 2003; Bergamo & Sava., 2007). As duas propriedades atribuídas ao complexo de rutênio: ativação pela redução e seus transporte seletivo via sistema transferrina pode explicar estas características antitumorais (Claire & Dyson, 2001; Frasca et al., 2001; Timerbaev et al., 2005).
O composto de rutênio, cloreto de cis-tetraamindiclororutênio (III) apresenta grande potencial para o uso clínico por possuir baixa toxicidade, segundo dados das pesquisas que estão sendo realizadas no laboratório de Genética Molecular e Citogenética da Universidade Federal de Goiás. Com este composto tem-se observado baixa toxicidade frente às células mononucleadas de sangue periférico (Silveira-Lacerda, 2003). Isto é devido, em parte, por ter a habilidade de mimetizar o ligamento do ferro com as biomoléculas, explorando o mecanismo que o corpo tem de transporte do ferro de uma forma não tóxica (Claire & Dyson, 2001). Estudos indicam que comparados com outras drogas a base de platina, o rutênio é o mais promissor para o tratamento do câncer.
Em trabalhos anteriores, foi descrito que o composto cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio(III) ou cis-[RuCl2(NH3)4]Cl apresenta
atividade citotóxica sobre linhagem tumoral humanas Jurkat e HeLa, com IC5 0 de 190 e 3,5µM, respectivamente (Frasca et al., 2001). Em célula
tumoral A-20 de camundongo, a atividade citostática foi observada em concentrações ≥ a 0,1mg.mL- 1 de cis-[RuCl
2(NH3)4]Cl (Silveira-Lacerda,
o mesmo composto frente a células do sangue periférico humano, com objetivo de estudar o efeito genotóxico do mesmo.
Menezes et al. (2005), estudou o mesmo complexo de rutênio e foi observado que esse complexo possui atividade antitumoral sobre a linhagem tumoral Sarcoma 180 de camundongos in vivo e in vitro; o valor encontrado da DL5 0 foi de 99,76mg/kg de animal, relativamente
alta comparada às DL5 0 observadas para outros quimioterápicos derivados
de metal. De acordo com as análises bioquímica e hematológica do sangue dos animais correlacionadas a histopatologia dos órgãos, o complexo de cis-[RuCl2(NH3)4]Cl não provocou efeito toxicológico
grave, não foi genotóxico para células da medula óssea de camundongos, apresentou atividade bactericida sobre Staphylococcus aureus e Escherichia coli, e demonstrou interagir com o DNA plasmidial pUC18.
A morte celular é um processo que leva à degradação de DNA. Todos os métodos de avaliação primária de danos de DNA incluem o ensaio cometa, que tem um potencial para detectar agentes citotóxicos e genotóxicos. Os danos de DNA no ensaio cometa são avaliados no nível de células individuais, permitindo em alguns casos, identificar morte celular ou células que então morrendo. Em condições alcalinas, a necrose ou apoptose celular pode resultar em cometas com pequena cabeça ou com sua inexistência e com grande difusão da cauda (comumente referida como “hedgehogs” - porco-espinho), como observado em estudos in vitro seguido de tratamentos com compostos citotóxicos ou genotóxicos (Olive., 1995; Burlinson., 2007).
Com o desenvolvimento da síntese de compostos de Rutênio para a utilização em várias áreas de pesquisa, inclusive em atividade antitumoral, o composto cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III) foi escolhido com o propósito de otimização de metodologias avaliando seu comportamento citotóxico em linhagens tumorais humanas (Jukart e SK-Br-3) e a linhagem tumoral de camundongo (A-20) pelo grupo de pesquisa. Desta forma, viu-se o grande potencial destes compostos a se tornar um novo antineoplásico, havendo assim a necessidade de se estudar a atividade genotóxica deste composto em linhagens de células normais de sangue humano em concentrações diferentes, como um dos testes pré-clínicos estabelecidos pela ANVISA para liberação de novos fármacos no mercado.
Nos sistemas de liberação de novos fármacos no mercado, testes genotóxicos são requisitados para os seus lançamentos. Como o Laboratório de Genética Molecular e Citogenética trabalha com a verificação do potencial de novos fármacos, vê-se a necessidade de implantação e otimização de novas metodologias em nosso laboratório para a triagem desses fármacos frente a atividade genotóxica para o sistema de liberação desses fármacos.
O complexo de rutênio tem sido estudado por possuir propriedades favoráveis contra o câncer e com menor índice de toxicidade comparando com a cisplatina. Consequentemente, é fundamental investigar a probabilidade de danos estruturais causados ao DNA devido a sua exposição ao composto de Ru, uma vez que as drogas usadas no tratamento do câncer atuam nas células normais da mesma forma que atuam, também, em células tumorais do paciente.
3.1. Objetivo Geral
O estudo visa avaliar o potencial do agente antineoplásico, composto rutênio cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III), como indutor de aberrações cromossômicas e fragmentação do DNA mediante a avaliação citogenética de linfócitos do sangue periférico.
3.2. Objetivos Específicos
1.0Analisar a freqüência de aberrações cromossômicas estruturais estáveis em células normais humanas tratadas ou não com o composto de cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III) em cultura de linfócitos humanos de sangue periférico;
2.0Analisar a freqüência de aberrações cromossômicas estruturais instáveis em células normais tratadas ou não com o composto cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III);
3.0Analisar os índices mitóticos encontrados nas células tratadas ou não
com o composto cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III);
4.0Avaliar o nível de degradação de DNA das células tratadas ou não
com diferentes concentrações do composto de Rutênio por meio do teste cometa.
AGNOLETTO, M. H; GUECHEVA, T. N; DONDÉ, F; DE OLIVEIRA, A. F; FRANKE, F; CASSINI, C; SALVADOR, M; HENRIQUES, J.A; SAFFI, J. association of low repair efficiency with high hormone receptors expression and SOD activity in breast cancer patients. Clinical
Biochemistry 40 (2007) 1252–1258.
AIRD, R. E; CUMMINQS, A. A; RITCHIE, M.M; MORRIS, R. E; CHEN, H; SADLER, P. J; JODREL, D.I. In vitro and in vivo activity and cross resistance profiles of novel ruthenium (II) organometallic arene complexes in human ovarian cancer. Br. J. Cancer, 2002, 86, 1652.
AMARA-MOKRANE, Y. A. et al. Protective effects of alpha-hederin, chlorophyllin and ascorbic acid towards the induction of micronuclei by doxorubicin en cultured human lymphocytes. Mutagenesis, v. 132, n. 1, p. 108-13, 1996.
ATILLA-GOKCUMEN; WILLIAMS, D. S; BREGMAN, N P; MEGGERS. E. Organometallic compounds with biological activity: a very selective and highly potent cellular inhibitor for glycogen synthase kinase 3.
ChemBioChem, 2006, 7, 1443.
AU, W.W., BADARY, O.A., HEO, M.Y. Citogenetic assays for monitoring population exposed to environmental mutagens. Occup. Med., 16(2): 345-357, 2001.
BERGAMO, A; GAGLLIARDI R,S; GARCIA, V; FURLANI, A; ALESSIO, E; MESTRONI, G; SAVA, G. In vitro cell cycle arrest, in vivo action on solid metastasizing tumors, and host toxicity of the antimetastatic drug NAMI-A and cisplatin. J Pharmacol Exp. Ther., v.289, n.1, p559-64, 1999.
BERNARDINI M, WEBERPALS J, SQUIRE JA. The use of cytogenetics in understanding ovarian cancer. Biomed Pharmacother. 2004 Jan;58(1):17-23.
BURLINSON, B. et al. in: Proceedings of the Fourth InternationalWorkgroup on Genotoxicity Testing: Results of the In Vivo Comet Assay Workgroup, vol. 627, Mutat. Res. (2007) 31–35.
CHANDLEY, A.C. The origin of chromosomal aberrations in man and their potential for survival and reproduction in the adult human population. Annals of Genetic, 24, 5-11, 1981.
CLAIRE, S. & DYSON, P.J. Ruthenium in Medicine: current clinical uses and future prospects. Platinum Metals Rev., v.45, n.2, p. 62-69, 2001. CLARKE, M. J. Ruthenium metallopharmaceuticals. Chen. Review. v.236, p. 209-233, 2003.
COLLINS, A.R.; DOBSON, V.L; DUINSKÁ, M; KENNEDY, G; TTINA, R. The comet assay: what can it really tell us? Mutat. Res. 375 (1997) 183-193
DEPENBROCK, H., SCHMELCHER, S., PETER, R., KEPPLER, B.K., WEIRICH, G., BLOCK, T., RASTETTER, J.E., HANAUSKE, A.R.
Preclinical activity of trans-indazolium
[tetrachlobisindazoleruthenate(III)] (NSC 666158; IndCR; KP1019) against tumour colony-forming units and haematopoietic progenitor cells. European Journal of cancer, v.33, n.14, p.2404-2410, 1997.
FRASCA, R.D.; GEHRIG, L.E.; CLARKE, M.J. Cellular effects of transferrin coordinated to [RuCl2(NH3)4]Cl and cis-[RuCl2(NH3)4]C. J.
Inorg. Biochemistry, v.83, p.139-149, 2001.
GOODISON, S. et al. Molecular cytogenetic analysis of a human breast metastasis model: identification of phenotype-specific chromosomal rearrangements. Cancer Genetics and Cytogenetics, v. 156, p. 37–48, 2005.
GOODMAN, A & GILMAN, A. The Pharmacological basis of Therapeutics, Joel G. Hardman, Lee E. Limbird (Editor), Alfred
Goodman Gilman (Editor), 2002.
GREEN, M.G., ZEVON, M. A., LOWRIE, N. SEIGELSTEIN and HALL, B. Congenital anomalies in children of patients who received chemoterapy for cancer in childhood and adolescence. N. Eng. J. Med., 325(3):141-146, 1991.
GRIFFITHS, A.J.F; LILLER, J.H; LEWONTIN, R.C; GELBART, W.M. Genética Moderna. First Edition., Editora Guanabara Koogan. P.420-440, 2001.
GRGURIC-SIPKA, S.R.; VILAPLANA, R.A.;PÉREZ, J.M.; FUERTES, M.A; ALONSO, C.; ALVAREZ, Y.; SABO, T.J. E GONZÁLEZ-VÍLCHEZ, F. Synthesis, characterization, interaction with DNA and cytotoxicity of the new potential antitumor drug cis-K[Ru(eddp)Cl2]. Journal of
Inorganic Biochemistry, v.97, p.215-220, 2003.
INCA- 2006. http://www.inca.gov.br/cancer/estimativa2008/versãofinal . Acessado em janeiro de 2008.
JEMAL, A; TIWARI, R.C; MURRAY, T. Cancer statistics. CA Cancer J. Clin, v.54, p.8-29. 2004.
KAPITZA, S., PONGRATZ, M., JAKUPEC, M.A., BERGER, W., LACKINGER, L., KEPPLER, B.K., MARIAN, B. Heterocyclic Complexes of Ruthenium(III) Induce Apoptosis in Colorectal Carcinoma Cells by Oxygen Stress Induced Mechanisms. In: Symposium Novel Approaches for the Discovery of Anticancer Agents. Freiburg, Alemanha,
18–21 Jun. 2003. Disponível em
<http://content.karger.com/ProdukteDB/produkte.asp?
Aktion=ShowPDF&ProduktNr=224106&Ausgabe=229431&ArtikelNr=73 493&filename=73493.pdf> Acesso em: 25 jan. 2008.
KATSAROS, N & ANAGNOSTOPOULOU, A. Rhodium and its compounds as potential agents in cancer treatmant. Oncology
Hematology, v.42, p.297-308, 2002.
KIRSCH-VOLDERS, M., VANHAUWAERT, A., De BOECK, M., DECORDIER, I. Importance of detecting numerical versus structural chromosome aberration. Mutat. Res., 504(1-2):137-148, 2002.
KOSTOVA, I. Ruthenium complexes as anticancer agents. Curr Med
Chem. 13(9):1085-107, 2006.
KÜNG, A; PIEPER, T.E KEPPLER, B.K.; Investigations into the interaction between tumor-inhibiting ruthenium(III) complexes and nucleotides by capillary electrophoresis. Journal of Chomatography B, v.759, p.81-89, 2001.
LODISH, H; BERK, A; ZIPURSKY, S.L; MATSUDAIRA, P; BALTIMORE, D; DARNELL, J. Molecular Cell Biology. 4 ed.,New York, W.H.FREEMAN AND COMPANY, 1054-1082, 1084p., 2000.
MADLE,S.& OBE. Methods for analysis of the mutagenicity of indirect mutagens/carcinogens in eukaryotic cells. Human Genetics, 56, 7-20, 1980.
MESTRONI, G.; ALESSIO, E.; CALLIGARIS, M.; Rhodium (III) analogues of antitumor-active ruthenium (III) compounds: the crystal structure of [lmH][trans-RhCl4(lm)2](lm=imidazole). Inorganica
Clinica Acta, v.273, p.62-71, 1989.
MENEZES, Carla da Silva Rodrigues. Análise da Atividade Antitumoral, Bactericida e Interação com o DNA do Cloreto de cis-tetraamindiclororutênio (III). Dissertação de Mestrado, UFU-MG, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2005.
MENEZES, C. S. R., COSTA, L. C. G. P., ÁVILA, V. M. R., FERREIRA, M. C., UEIRA, C. V., PAVANIN, L. A., HOMSI-BRANDEBURGO, M. I., HAMAGUCHIA, A., SILVEIRA-LACERDA, E. P. Interaction between plasmid DNA and the cis-dichlorotetraammineruthenium(III) chloride,
Chemico-Biol. Int. (2007), doi: 10.1016/j.cbi.2007.02.003.
MIGLIORE, L., GUIDOTTI, P., FAVRE, C., SESSA, M. R. E BRUNORI, E. Micronuclei in lymphocytes of young patients under antileukemic therapy. Mutation Res., 263:243-248, 1991-a.
NATARAJAN, A.T. Chromosome aberrations: past, present and future.
Mutat. Res., 504(1-2):3-16, 2002.
NICOLINI, M. Platinum and other metal coordination compounds in cancer chemotherapy. Boston: Nijhoff, 1988.
NORPPA H. et al., Chromosomal aberrations and SCEs as biomarkers of cancer risk.
Mutation Research, v. 600, p. 37-45, 2006.
OLIVE, P.L, FRAZER, G; BANATH, J. P. Radiation-induced apoptosis measured in TK6 human B lymphoblast cells using the Comet assay. Radiat Res 136:130 –136 1993.
PHILLIPS, R.A. The genetic basis of cancer. In: The Basic Sciense of Oncology. Ed, Tannock, I. F and Hill, R. P. Pergamon Press, New York, pp.24-51, 1987.
RABELLO-GAY, M.N.; RODRIGUES, M.A.L.A.; A; MONTELEONE-NETO, R. Mutagênese, teratogênese e carcinogênese: métodos e critérios de avaliação. Sociedade Brasileira de Genética/revista Brasileira de
Genética, Ribeirão Preto, p.246, 1991.
RAINHO, C. A. Organização e manutenção do laboratório de Citogenética. In: ROGATTO, S. R. Citogenética sem risco; biossegurança e garantia de qualidade. Fumpec Editora. V. 1,85p, 2000.
ROSA, R. M; HOCH, N. C; FURTADO, G. Y; SAFFI, J; HENRIQUES, J. A. DNA damage in tissues and organs of mice treated with diphenyl diselenide. Mutation Research 633 (2007) 35–45
SANKARANARAYANAN, K. Genetic effects of ionising radiation in multicellular eukaryocytes and the assessment of genetic radiation hazards in man. Chapter IV. Chromosome Aberrations. Elsevier
Biomedical Press, Amsterdam, pp.151-257, 1982.
SAVA, G; PACOR, S; MESSTRONI, G; ALESSIO, E. Na[trans-RuCl4(DMSO)Im], a metal complex of ruthenium with antimetastatic propierties. Clin Exp Metastasis, v.10, n.4, p.273-80, 1992.
SAVA, G; ALESSIO, E; BERGAMO, E; MESTRONI, G. Top. Biol.
Inorg. Chem., v.1, p.143-170, 1999.
SAVA, G; ZOEZET, S; TURRIN, C; VITA, F; SORANZO, M; ZABUCCHI, G; COCCHIETTO, M; BERGAMO, A; DIGIOVINE, S; PEZZONI, G; SARTOR, L; GARBISA, S. Clin. Cancer Res., 2003, 9, 1898.
SILVA, J; ERDTMANN, B; HENRIQUE, J. A. P. Genética toxicológica.
Editora Alcance, 2003.
SILVEIRA LACERDA, E. P. Avaliação da Atividade Antitumoral do cis-[RuCl2(NH3)4]Cl sobre linhagens tumorais humanas e de camundongos.
2003. 67 f. Tese de Doutorado – Universidade Federal Uberlândia, Uberlândia.
THOMPSON & THOMPSON. Genética médica. Guanabara Koogan, 6 ed, 2002.
Compostos de Rutênio com Atividades Antitumorais
Rutheniun compost with anticancer activity
As características medicinais dos grupos metálicos são estudadas há muito tempo. O objetivo desse estudo é relatar sobre forma de revisão bibliográfica sobre os principais estudos relacionados aos complexos metálicos com atividade antitumorais. O mecanismo de ação de várias drogas a base dos metais pesados são, hoje, foco de estudos devido a aumento de sua potência e redução de seus efeitos. Alguns resultados promissores foram obtidos com derivados de diferentes metais, como Pt, Ti, Rh, Au e Ru. Os complexos de platina são usados no tratamento de câncer testicular, de ovário, cabeça e pescoço, bexiga, mas sua eficácia é limitada. Isto ocorre devido à resistência, toxicidade e pelo perfil farmacocinético celular. Tanto a química quanto a biologia destas drogas são estudas bem como seus efeitos citotóxicos de ligação com o DNA. Novos fármacos contendo complexos de platina (IV) surgem como uma alternativa para a solução de alguns destes problemas. A cisplatina é um dos primeiros metais com atividade antitumoral estudados a partir de 1960. De fato, o tratamento de tumores sólidos utilizando cisplatina vem sendo estudado, mas sua perda de eficiência ocorre devido a efeitos tóxicos e a resistência dos tumores, o que acaba levando a formação de tumores secundários. Estudos prévios sugerem que, em contraste com a cisplatina, os complexos de ouro (III) se ligam as proteínas e não ao DNA. Estudos pré-clinicos com compostos de rutênio- (KP1019, RM175, MMI/ONCO4403, RAP, NAMI, NAMI-A, cloreto de cis-oxalatorutênio(III), cloreto de cis-tetraamindiclororutênio(III)) mostraram atividade promissora no tratamento de tumores.
Palavras chave: complexos metálicos, complexos de platina, cisplatina, complexos de rutênio.
Action mechanism for various pharmacs based on coordination complexes and medicinal characteristics of metallic groups have been studied for a long period of time due improved potential and reduced side-effects. Present study objective is to make a revision of main aspects and works relating antitumoral activity of metallic complexes. Some promising results were obtained when metal derived as Pt, Ti, Rh, Au and Ru are used. Cisplatin, one of first metal with antitumoral effects, is studied since 1960. Platinum complexes has been used on testicles, ovarian, bladder head and neck cancer treatment but they show limited efficacy due their toxicity and pharmacokinetics profiles. Thus novel pharmacs employing new platinum complexes (IV) emerges as alternative solution to those problems. Previous studies using gold complexes as an alternative of platinum ones suggest that gold (III) bonds to proteins instead DNA. Preclinical studies using ruthenium compounds such KP1019, RM175, MMI/ONCO4403, RAP, NAMI,
NAMI-A, cis-oxalatoruthenium(III) chloride, and
cis-dichlorotetraammineruthenium(III) chloride revealed promising results on tumour treatment.
Keywords. metallic complexes, platinum complexes, cisplatin, ruthenium complexes.
As características medicinais dos metálicos são estudadas há muito tempo. O ouro era muito usado na Arábia e China, pois se acreditava ser benéfico à saúde. O mecanismo de ação de várias drogas a base dos metais pesados são hoje foco de estudos devido a aumento de sua potência e redução de seus efeitos (Claire & Dyson, 2001). Recentemente, alguns resultados promissores foram obtidos com derivados de diferentes metais tais como Pt, Ti, Rh, Au e Ru (Cabrera et al., 2004), indicado na Figura 01.
Doses terapêuticas de ouro têm sido conhecidas a milhares de anos atrás, mas seu uso medicinal tem sido estudado desde 1920. O ouro (III) tem a mesma forma geométrica planar que a cisplatina e sua atividade antitumoral tem sido investigada. Estudos prévios sugerem que, em contraste com a cisplatina, os complexos de ouro (III) se ligam as proteínas e não ao DNA. O tratamento de câncer de mama em camundongos pelos complexos ditiocarbonato de ouro (III) resultou em uma inibição significante de crescimento tumoral, associado com a inibição dos proteossomos e indução de apoptose in vivo. O entendimento do processo fisiológico dos compostos de ouro (III) poderá no futuro servir de base para desenvolvimento de fármacos antitumorais (Milaci et al., 2008).
Figura 01: Em destaque, metais e não-metais conhecidos por
Os compostos de platina são usados no tratamento do câncer a mais de 25 anos e são fármacos antineoplásicos empregados em tratamento de um número considerável de tumores (testicular, ovário, bexiga, cabeça e pescoço), mas sua eficácia é limitada (Timerbaev et al., 2006). Isto ocorre devido à resistência, toxicidade e pelo perfil farmacocinético celular. Tanto a química quanto a biologia destas substâncias são estudas bem como seus efeitos citotóxicos de ligação com o DNA. Estas lesões no DNA são reconhecidas por proteínas nucleares “housekeeping” que inicia uma cascata apoptótica levando a morte celular (Jung et al., 2007). Esta resistência é atribuída ao mecanismo de reparo e tolerância a danos (Andrews et al., 1990). Uma grande proporção do fármaco a base de platina (II) é perdida, pois a ligação entre proteínas é retida no sistema circulatório e estas reações possuem efeitos desconfortáveis para o paciente em tratamento quimioterápico.
Novos fármacos contendo complexos de platina (IV) surgem como uma alternativa para a solução de alguns destes efeitos colaterais. Isso é devido a sua geometria octaédrica que introduz dois ligantes extras, aumentando sua capacidade de se ligar em alvos tumorais mais específicos, aumentando sua inércia e propiciando baixa reatividade e reações menos desgastantes (Hall et al., 2007).
O uso da cisplatina e de outras substâncias derivadas da platina é limitado pelos mecanismos de resistência do organismo e de seus efeitos colaterais, como a neuro e nefrotoxicidade (Brabec et al., 2002). As possíveis vantagens em se utilizar metais de transição diferentes da platina é que estes devem envolver mudanças no seu estado de oxidação, apresentar sítios adicionais de coordenação e mudanças na geometria espacial, alterações nas cinéticas de afinidade e substituição dos ligantes, aumento da solubilidade e possuírem propriedades fotodiquímicas para terapia (Katsaros & Anagnostopoulou, 2002; Menezes et al, 2005).
Devido às limitações do uso dos complexos de platina, o estudo de outros agentes antitumorais vem sendo estudado por serem menos tóxicos/agressivos aos tecidos sadios e mais efetivos/específicos. Apenas algumas destas substâncias foram aprovadas para uso clínico. Como os
[cis-diaminociclobutanodicarboxilato-platina(II)], oxaliplatina {[(1R,2R-diaminociclohexano)oxalato-platina(II)](1,2-diaminociclo-hexano = DACH)} e nedaplatina [cisdiaminoglicolato-platina(II)] são exemplos de substâncias atualmente empregadas no tratamento de tumores (Brabec et al., 2006).
1. COMPOSTOS DE RUTÊNIO- (KP1019, RM175, NAMI, NAMI-A, RAP, MMI/ONCO4403, cloreto de cis-tetraaminoxalatorutênio(III)).
O rutênio-102 é o elemento químico metálico de símbolo Ru, pertencente ao Grupo 8 da tabela periódica, o mesmo do ferro, presente na hemoglobina. Este elemento químico possui propriedades antitumorais semelhantes à platina, pertencente ao Grupo10. É um metal branco, duro e brilhante, com quatro formas cristalinas em seu estado reduzido. Se uma solução de clorato de potássio lhe é adicionada, reage explosivamente oxidando-se. O rutênio-102 natural consiste de uma mistura de sete isótopos estáveis (Neves, 2007). Sendo um metal raro, o rutênio teve sua existência comprovada em 1844 na Rússia, pelo químico alemão Karl Karlovitch Klaus (Greenwood & Earnshaw, 1997; Neves, 2007). Este optou por manter o nome sugerido por seu conterrâneo Gottfried Wihelm Osann, dedicado desde 1828 à pesquisa de um novo elemento do grupo da platina a partir de um minério encontrado nos montes Urais. O nome deriva de Ruthenia, topônimo latino para Rússia (Neves, 2007). Da classe dos metais de transição, os compostos de rutênio são sais metálicos cujo mecanismo de ação parece estar relacionado à sua estrutura espacial octaédrica.
90% de diminuição do volume tumoral. Os Testes toxicológicos e de hemograma mostraram um nível esperado do fármaco a base de rutênio compatível com tratamento, segundo o que se conhece do seu mecanismo de ação (Keppler, & Jakupec, 2003; Timerbaev et al., 2006).
Segundo Keppler & Jakupec (2003) os compostos de rutênio e gálio tem atraído a atenção devido aos seus potenciais antitumorígenos. Em estudo comparativo feito entre o trans-[Tetraclorobisindazolrutênio (III)] e Tris-(8-quinolinolatogálio (III)), observou-se que o complexo de rutênio possui uma atividade particularmente alta contra tumores colo-retais, apresentando melhor biodisponibilidade e concentração plasmática adequada que o complexo de gálio.
Uma das hipóteses sugere que os compostos de rutênio (III) servem de pró-fármacos que são reduzidos, in vivo, pelas condições citoplasmáticas das células tumorais tais como: baixas concentrações de oxigênio em decorrência do consumo atípico de nutrientes; pH baixo devido à produção de ácido láctico na glicólise anaeróbia, compensatória da falta de oxigênio e quanto à presença de glutationa em níveis tipicamente altos. Essas alterações no ambiente citoplasmático das células tumorais podem favorecer a conversão de rutênio (II) a partir do rutênio (III), intensificando ligações ao DNA, com toxicidade seletiva às células tumorais (Clarke, 2003; Silveira-Lacerda, 2003).
Outra hipótese propõe que a baixa toxicidade nos compostos de rutênio decorre da mimetização do ferro, de forma que o composto se liga prontamente à albumina e à transferrina no sangue: as células tumorais, que requerem mais nutrientes que as células normais (demanda que é satisfeita pela angiogênese) seqüestram mais transferrina circulante, que libera o grupo - neste caso, o composto de rutênio (Clarke, 2003; Silveira-Lacerda, 2003). Srivastava et al. 1981 apud Menezes (2005) mostraram que rutênio radioativo como o 1 0 3RuCl
3
liga-se à soroalbumina humana e à transferrina na corrente sangüínea de animais experimentais. Contudo, o 1 0 3Ru-Transferrina será
Mudan
Mudan
ç
ç
a do estado de oxida
a do estado de oxida
ç
ç
ão do rutênio
ão do rutênio
em c
em c
é
é
lulas tumorais e c
lulas tumorais e c
é
é
lulas saud
lulas saud
á
á
veis.
veis.
Atividade de Ru(II) [glutationa]dano ao [O2]
DNA pH
Ru(III)
Trasferrinas Célula Tumoral Ru(III)
⇐
Ru(III): Administração da droga O2 Oxidases Tecido sadio Ru(II)Fonte: CLAIRE & DYSON (2001), modificado.
Figura 02: Mudança do estado de oxidação do rutênio em ambiente
celular regular e tumoral. O ambiente das células cancerígenas favorece a redução do Ru(III) a Ru(II), que é mais ativo biologicamente. Conseqüentemente, compostos de Ru(III) são essencialmente pró - fármacos ativados pela redução nas células cancerígenas. Fonte: CLAIRE & DYSON, 2001.
O complexo trans-[tetraclorobisindazolrutênio (III)] (KP1019) e seu sal de sódio análogo, mostrou-se efetivo no tratamento de tumor colo-retal autóctone de ratos, e o seu análogo imidazólico mostrou atividade significativamente mais baixa (Hartinger et al., 2006). E ainda, exibiram capacidade de induzir apoptose, além de despolarização da membrana mitocondrial, redução da atividade do bcl2 e ativação da caspase 3 (enzimas relacionados à apoptose). Esses efeitos podem ser parcialmente inibidos pela N-acetil-cisteína, indicando envolvimento do estresse oxidativo tanto na indução da apoptose quanto na indução de danos no DNA. A inibição pela N-acetil-cisteína é muito mais efetiva em células não malignas, apontando para um potencial efeito protetor dos tecidos normais pela ação antioxidante (Kapitza et al., 2003).
O RM175 [(η6-C6H5C6H5)-Ru(en)Cl]+, onde en=etilenodiamina é
2002). Outro fármaco de relevância que está sendo estudado por Eric Meggers na Universidade de Pensilvânia é o complexo de rutênio indolcarbozol que possui baixos valores de IC5 0 e mimetismo com
estauroporinas (Atilla-Gokcumen et al., 2006).
Valaplana et al. (2006), estudou o cis-dicloro-1,2-propilenodiamino-N,N,N0,N0-tetraacetato rutênio (III) (RAP) de fácil solubilidade em água. Sua atividade antitumoral tem sido avaliada in vivo. Recentes resultados mostraram que o seu composto possui estabilidade quando se liga ao DNA e os danos causados no DNA diminuem de acordo com a retirada do complexo de rutênio do meio de cultura.
Um dos compostos a base de rutênio mais estudado é o NAMI-A (trans-imidazoldimetilsulfóxidotetraclororutênio), sendo um dos fármacos metálicos antitumorais mais promissores desenvolvidos (Casini et al., 2007). Este composto corresponde à molécula de NAMI com um imidazol+H+ no lugar do átomo de Na+. NAMI-A foi inicialmente testado
em modelos in vivo manifestando efeitos antimetastáticos, como no carcinoma de Lewis em ratos (Sava et al., 1999; Sava et al., 2003), e com baixa toxicidade em ratos e cães (Bergamo et al., 2000). O composto NAMI-A aumenta a espessura da cápsula em torno do tumor primário e da matrix extracelular dos vasos sanguíneos tumorais e assim, previne a invasão pelas células tumorais em tecidos e em vasos sanguíneos sadios (Sava et al., 1998). Também testado em 24 pacientes humanos, inibiu a proliferação das células cancerígenas (câncer sólido-pulmão) (Fioravanti, 2005) (Figura 03).
Figura 03: Estrutura química do KP1019 (acima à esquerda), de RM175
(acima à direita), do composto indol carbazol rutênio (abaixo a esquerda) e do NAMI-A (abaixo a direita) (Bergamo & Sava, 2007).
animais). Testes de toxicidade, com triagem toxicológica ainda são amplamente utilizados e aceitos (Brito, 1994; Andersen et al., 2004) apud (Barbosa, 2007).
Diversos estudos com compostos de Rutênio, tais como os de Clarke (2003), Silveira-Lacerda (2003), Menezes et al. (2007), Barbosa (2007) dentre outros demonstraram, relativamente a outros compostos derivados de metais de transição, como cisplatina e carboplatina, apresentam baixas toxicidades e efeitos terapêuticos significativos, além do custo relativamente baixo do composto (Figura 04).
Figura 04: Estrutura do íon composto
de rutênio cloreto de cis-tetraaminoxalatorutênio (III).
2. COMPOSTO DE RUTÊNIO CLORETO DE
CIS-TETRAAMINODICLORORUTÊNIO (III).
Clarke (2003) foi o primeiro a estudar o cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III) e observou uma relação direta entre citotoxicidade e a ligação com o DNA, exibindo atividade antitumoral em tumores primários.
O composto cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III) foi obtido no Laboratório de Química Supramolecular do Instituto de Química da Universidade Federal de Uberlândia - UFU, seguindo os procedimentos de Gleu e Breuel (1938), com algumas modificações adaptadas por Pavanin (1989) (Figura 05) e em seguida, Silveira-Lacerda (2003) estudou o efeito antitumoral in vitro do composto cis-[RuCl2(NH3)4]Cl
(III) sobre linhagens tumorais humanas e de camundongo. Os resultados indicaram que este composto teve atividade citotóxica sobre células tumorais em concentrações de 0,1mg.mL- 1, com fragmentação do material
genético. Esse complexo de rutênio atua como substância citostática ao impedir a progressão do ciclo celular das células tumorais e induzir a apoptose.
Menezes et al. (2007) também estudou o cloreto de cis-tetraaminodiclorutênio (III) em camundongos Balb/c transplantados via subcutânea na virilha com células do S-180. Constatou-se que o composto provocou redução do volume e peso tumoral e aumentou a sobrevida dos animais tratados.
Figura 05: Cloreto de cis-tetraaminodiclororutênio (III): geometria
3. PERSPECTIVAS
O interesse por novos fármacos antitumorais a base de metais vem crescendo nestes últimos anos, devido aos bons resultados obtidos por grupos de cientistas. Tanto através de atividade de ligação de DNA como a ligação de proteínas relacionadas com transducão de sinais celulares. Hoje, os fármacos são considerados diferentes por possuírem alvos seletivos de atuação, isto é, receptores de membranas, célula regulada por quinases intracelulares, e enzimas responsáveis pela modulação de vias celulares. São testados por motivos toxicológicos e seu uso controlado poderia suprimir alguns processos biológicos. Assim, muitos compostos a base de rutênio têm sido produzidos e avaliados quanto à citotoxicidade, genotoxicidade, para eventuais curas de várias enfermidades.
Muitos fármacos a base de metais, em particular os compostos de rutênio, tem sido descritos como antitumoral, antimicrobiano, entre outros.
O cloreto de cis-tetraaminodiclorutênio (III), estudado por nosso grupo de pesquisa, possui atividade de atuação citostática em células tumorais, atividade bactericida e não apresentou genotoxicidade em medula de camundongos.
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AIRD, R. E; CUMMINQS, A. A; RITCHIE, M.M; MORRIS, R. E; CHEN, H; SADLER, P. J; JODREL, D.I. In vitro and in vivo activity and cross resistance profiles of novel ruthenium (II) organometallic arene complexes in human ovarian cancer. Br. J. Cancer, 2002, 86, 1652.
ANDERSEN. M. L., D’ALMEIDA, V., KO, G. M., KWAKAMI, R., MARTINS, P. J. Princípios éticos e práticos do uso de animais de experimentação. São Paulo: UNIFESP, 2004.
ANDREWS, P. A.; HOWELL, S. B. Cellular pharmacology of cisplatin: perspectives on mechanisms of acquired resistance. Cancer Cells 1990, 2, 35-43.
ATILLA-GOKCUMEN; WILLIAMS, D. S; BREGMAN, N P; MEGGERS. E. Organometallic compounds with biological activity: a very selective and highly potent cellular inhibitor for glycogen synthase kinase 3.
ChemBioChem, 2006, 7, 1443.
BARBOSA, C. E. S. Avaliação da toxicidade aguda e do efeito antitumoral do cis-tetraaminoxalatorutênio(III) sobre o sarcoma 180 em camundongos. Dissertação de mestrado. Universidade Federal de Goiás / UFG. 2007.
BRITO, A. S. Manual de Ensaios Toxicológicos In Vivo. Campinas:
UNICAMP, 1994.
BERGAMO, A; ZORZET, S., GAVA, B., SORC, A., ALESSIO, E., IENGO, E., SAVA, G. Effects of NAMI-A and some related ruthenium complexes on cell viability after short exposure of tumor cell. Anti
Cancer Drugs 11, 667-672, 2000.
BRABEC, V; KASPAEKOVA, J. Molecular aspects of resistance to antitumor platinum drugs, Drug Resistence Updates 5(2002)147-161 BRABEC, V; NOVAKOVA, O. Drug Resist. Update 9 (2006) 111–122. CASINI, A., MASTROBUONI, G, TERENGHI, M., GABBIANI, C., MONZANI, E., MONETI, G.,CASELLA, L., MESSORI L. Rutheniun anticancer drugs and proteins: a study of the interactions of the ruthenium(II)complex iimidazolium trans-[tetrachloro(dimethyl sulfoxide)(imidazole)ruthenato(III)] with hen egg white lysozyme and horse heart cytochrome c. J Biol Inorg Chem. Doi 10.1007/s00775-007-0280-4, 2007.
CABRERA, E.; CERECETTO, H.; GONZÁLEZ, M.; GAMBINO, D.; NOBLIA, P.; OTERO, L.; PARAJÓN-COSTA, B.; ANZELLOTTI, A., SÁNCHEZ-DELGADO, R.; AZQUETA, A., CERÁTIN, A.L. e MONGE, A. Ruthenium(II) nitrofurylsemicarbazone complexes: new DNA binding agents. European Journal of Medicinal Chemistry, v.39, p.377-382, 2004.
CLAIRE, S. & DYSON, P. J. Ruthenium in Medicine: current clinical uses and future prospects. Platinum Metals Rev., v.45, n.2, p.62-69, 2001.
FIORAVANTI, C. 2005. Formulações com rutênio que liberam ou captam óxido nítrico podem servir de base para futuros medicamentos. Disponível em <http://agencia.fapesp.br/index.php?
s=29,3,32,1&aq=s>. Rev. Fapesp. N.111. Acesso em 26 jan. 2008.
GLEU, K. & BREUEL, W. Z. Anorg. Allgem. Chem., v.235, p.201, 1938. GREENWOOD, N.N; EARNSHAW, A. Chemistry of the elements. Second edition, 1997.
HALL, MATTHEW D; MELLOR, HOWARD R; CALLAGHAN, RICHARD AND HAMBLEY, TREVOR W. Basis for Design and Development of Platinum(IV). Anticancer Complexes American Chemical Society Vol 50, Number 15 July 26, 2007
JUNG, Y.; LIPPARD, S. J. Direct cellular responses to platinum-induced DNA damage. Chem. Re V. 2007, 107, 1387-1407.
KATSAROS N, ANAGNOSTOPOULOU A. Rhodium and its compunds as potential agents in cancer treatment. Crit Rev. Oncol/Hematol. n. 42, v.3, p. 297-308, 2002.
KAPITZA, S., PONGRATZ, M., JAKUPEC, M.A., BERGER, W., LACKINGER, L., KEPPLER, B.K., MARIAN, B.. HETEROCYCLIC. Complexes of Ruthenium(III) Induce Apoptosis in Colorectal Carcinoma Cells by Oxygen Stress Induced Mechanisms. In: Symposium Novel Approaches for the Discovery of Anticancer Agents. Freiburg, Alemanha,
18–21 Jun. 2003. Disponível em
<http://content.karger.com/ProdukteDB/produkte.asp?
Aktion=ShowPDF&ProduktNr=224106&Ausgabe=229431&ArtikelNr=73 493&filename=73493.pdf> Acesso em: 25 jan. 2008.
KEPPLER, B.K.; JAKUPEC, M. Indazolium
Trans-[Tetrachlorobisindazolruthenat(III)] and
Promising Antitumor Activity. In: Symposium Novel Approaches for the Discovery of Anticancer Agents. Freiburg, Alemanha, 18–21 Jun. 2003. Disponível em <http://content.karger.com/ProdukteDB/produkte.asp? Aktion=ShowPDF&ProduktNr=224106&Ausgabe=229431&ArtikelNr=73 493&filename=73493.pdf> Acesso em: 10 jan. 2008.
MARCHANT, J.A.M.A. Dissertation, University of Califórnia, Santa Barbara, 1976
MENEZES, Carla da Silva Rodrigues. Análise da Atividade Antitumoral, Bactericida e Interação com o DNA do Cloreto de cis-tetraamindiclororutênio (III). Dissertação de Mestrado, UFU-MG, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2005.
MENEZES, C. S. R., COSTA, L. C. G. P., ÁVILA, V. M. R., FERREIRA, M. C., UEIRA, C. V., PAVANIN, L. A., HOMSI-BRANDEBURGO, M. I., HAMAGUCHIA, A., SILVEIRA-LACERDA, E. P. Interaction between plasmid DNA and the cis-dichlorotetraammineruthenium(III) chloride, Chemico-Biol. Int. (2007), doi: 10.1016/j.cbi.2007.02.003.
MILACIC, V; FREGONA, D; DOU, Q.P. (2008).Gold complexes as prospective metal-based anticancer drugs.
MMI. 2007. Ruthenium chemotherapy. Disponível em
<http://www.biotech-intelligence.com/html/html/pool_5/e8dac84976f0257d08ff1cf148c0cebf.h tml >. Acesso em 25 nov. 2007.
