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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.59.2017.tde-25092017-084909
Document
Author
Full name
Jacqueline Querino Alves
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2017
Supervisor
Committee
Silva, Roberto Santana da (President)
Godoy Netto, Adelino Vieira de
Gonçalves, Rogéria Rocha
Lopes, Luiz Gonzaga de França
Oliveira, Arthur Henrique Cavalcante de
Title in Portuguese
Complexos rutênio-catecolaminas como moduladores da angiogênese. Aspectos químicos e biológicos da relação estrutura-atividade
Keywords in Portuguese
rutênio-catecolamina; câncer; angiogênese; membrana corioalantoica
Abstract in Portuguese
O câncer é um problema de saúde mundial que ceifa a vida de muitas pessoas, todos os dias. Nesse sentido, pesquisas voltadas à melhor compreensão do seu progresso e cura são de vital importância. Assim, um importante aspecto do desenvolvimento e crescimento de um tumor é a formação de novos vasos sanguíneos - angiogênese - e o desenvolvimento vascular. As catecolaminas estão envolvidas neste processo, entretanto, sua participação e mecanismos de ação ainda não estão completamente elucidados. Neste sentido, a contribuição específica do sítio catecólico e do sítio amínico, para a interação entre as catecolaminas e seus receptores específicos, bem como a relação com a angiogênese, tornou-se objeto de interesse de estudo. A fim de avaliar a participação de cada grupamento específico, realizou-se a imobilização do sítio catecólico, pela coordenação ao metal rutênio, gerando complexos com fórmula [Ru(NH3)4(cat-R)]Cl, onde "cat-R" é isoproterenol, dopamina, noradrenalina, catecol ou adrenalina. Cálculos teóricos e propriedades físico-químicas (por diversas técnicas) foram analisados após a coordenação ao íon metálico. Estudos de estabilidade fotoquímica foram conduzidos. Na sequência, estudou-se a atividade citotóxica e angiogênica destes complexos - utilizando-se como plataforma a membrana corioalantoica (CAM) de embriões de galinha. Para avaliar a atividade moduladora do tônus vascular exercida por estes compostos, estudos de reatividade vascular foram conduzidos para os complexos metálicos em comento, em aorta torácica de ratos. Os resultados obtidos sugerem se tratarem de agonistas parciais e/ou antagonistas dos respectivos receptores. Posteriormente, realizaram-se estudos em células para a análise de aumento de cálcio intracelular, em células tratadas com os complexos. Outrossim, ensaios de regeneração celular foram conduzidos com o intuito de se avaliar a atividade antiproliferativa dos complexos metálicos. Embora a possibilidade de interação específica entre os complexos com fórmula [Ru(NH3)4(cat-R)]Cl com os receptores celulares tenha sido verificada, estudos de interação com fs-DNA, via espectroscopia UV-vis e por deslocamento do brometo de etídio - acompanhada por espectroscopia de fluorescência - foram conduzidos. Na sequência, a interação entre os complexos e a proteína do soro humano albumina (HSA) foi analisada, por supressão de fluorescência. Posteriormente, com a finalidade de se entender o quanto a alteração dos coligantes afetaria as propriedades biológicas dos complexos, uma nova série de complexos metálicos com fórmula genérica [Ru(bpy)2(cat-R)]Cl onde "cat-R" é isoproterenol, dopamina, noradrenalina, catecol ou adrenalina. Essas novas espécies foram caracterizadas por técnicas físico-químicas e testada em alguns dos ensaios biológicos realizados para os complexos precedentes. Os resultados evidenciaram que as catecolaminas possuem atividade na angiogênese, sendo que seus efeitos podem ser modulados quando há impedimento do sítio catecólico, por exemplo, pela coordenação ao metal rutênio. Além disso, a substituição dos coligantes amônia, por ligantes piridínicos ocasionou o aumento da citotoxicidade, bem como da interação com DNA (provavelmente por mecanismos de intercalação) e HSA.
Title in English
Ruthenium complex-catecholamines as modulators of angiogenesis. The chemical and biological properties of the relationship structure-activity
Keywords in English
ruthenium-catecholamine; cancer; angiogenesis; chorioallantoic membrane
Abstract in English
Cancer is a global health problem that causes the death of many people every day. In this way, researches aimed at understanding the progress and cure of this disease are desirable. Therefore, an important aspect of the development and growth of a tumor is the formation of the new blood vessels, known as angiogenesis, and the vascular development. The catecholamines are involved in this process, however, their role and mechanism of action are not completely elucidated. In this way, interaction between catecholamines and its receptors should be of interest, in order to understand the blocking mechanism of angiogenesis. Interactions with receptor should occur by catechol or amine site. In order to evaluate the participation of each specific group, the immobilization of the catechol site has been achieved by coordination to the ruthenium metal ion, generating [Ru(NH3)4(cat-R)]Cl, whereas "cat-R" is isoproterenol, dopamine, noradrenaline, catechol or adrenaline. Theoretical calculations and physical chemistry properties were analyzed after coordination to the metal ion. Photochemical studies were conducted. Subsequently, the cytotoxicity and angiogenic activity of these complexes were studied - using the chorioallantoic membrane (CAM) of chicken embryos - as well the vascular tone modulating activity of these compounds - analyzed in thoracic aorta of rats. The results obtained suggest that they are partial agonists and/or antagonists of the respective receptors. The intracellular calcium increase was analyzed in cells treated with the complexes. Moreover, cell regeneration assays were conducted with the purpose of evaluating the antiproliferative activity of the ruthenium complexes. Although the possibility of specific interaction between [Ru(NH3)4(cat-R)]Cl complexes with cell receptors have been verified, we have checked also the involvement of DNA on all process. For this fs-DNA interaction studies using UV-vis spectroscopy and with ethidium bromide displacement assay were performed. Afterwards, the interaction between the complexes and Human serum albumin protein (HAS) was evaluated, by fluorescence quenching. The next question to be answered is concerning to the structure of ruthenium complex. Aiming to understand this we have synthesized new [Ru(bpy)2(cat-R)]Cl complexes whereas "cat-R" is isoproterenol, dopamine, noradrenaline, catechol or adrenaline. Those species were physical chemistry characterized, and they were analyzed by some biological assays. In conclusion, the results showed that catecholamines have activity in angiogenesis, and their effects can be modulated when the catechol site is not available, for example by the coordination of the ruthenium metal. In addition, the substitution of amino ligands by pyridine ligands has resulted in increased cytotoxicity as well as interaction with DNA (probably by intercalating mechanism) and HSA.
 
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Release Date
2019-09-25
Publishing Date
2017-11-08
 
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