A resistência a quimioterápicos é a principal causa para o insucesso da quimioterapia. Essa resistência surge de vários mecanismos, incluindo alterações na atividade dos Citocromos P450, responsáveis pelo metabolismo de diversos medicamentos. Essas enzimas estão predominantemente localizadas nas membranas do retículo endoplasmático (ER). Por isso, uma estratégia para estudar os efeitos desses citocromos é usar modelos de membrana. Neste trabalho, investigamos a influência do sistema do citocromo P450 3A4 (CYP3A4) e da composição lipídica de monocamadas de Langmuir na interação do quimioterápico Doxorrubicina (DOX). Empregou-se um modelo de membrana do ER com a mistura de colesterol (Chol), 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DPPC), 1,2-dipalmitoil-sn-glicero- 3-fosfoetanolamina (DPPE) e L-α-fosfatidilinositol (PI). Para mimetizar membranas de células cancerosas, variamos o conteúdo de colesterol e fosfatidilinositol. A incorporação do CYP3A4 causou maiores alterações na monocamada mais condensada e com maior quantidade de Chol. Foram observadas menores variações no modelo de membrana mais expandido contendo maior fração de PI. A adsorção da DOX provocou expansão e aumento da fluidez nas monocamadas. Assim como para o CYP3A4, as interações da DOX foram mais pronunciadas na monocamada contendo maior concentração de Chol, e menos intensas para o modelo com maior conteúdo de PI. Essas diferenças entre as monocamadas destacam a importância da composição lipídica para as atividades do CYP3A4 e da DOX. As alterações provocadas pela DOX foram consideravelmente reduzidas quando o CYP3A4 foi incorporado nas monocamadas. Essa atenuação pode estar associada à formação de complexos CYP3A4-DOX (enzima-substrato) como sugerem os espectros de espectroscopia no infravermelho. O resultado é consistente com a hipótese de que o CYP3A4 pode estar envolvido na resistência à DOX. A atuação do CYP3A4 e a importância da composição lipídica da membrana, observadas nesta tese, podem ser exploradas no desenvolvimento de estratégias para melhorar a eficácia da quimioterapia.

Drug resistance is the principal cause of chemotherapy failure owing to mechanisms such as alterations in the activity of Cytochrome P450 enzymes responsible for the metabolism of many drugs. As these enzymes are mainly located in the endoplasmic reticulum (ER) membranes, one strategy to investigate this failure is to employ membrane models. In this study, we investigated the influence of the Cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) system and the lipid composition of Langmuir monolayers on the interaction with Doxorubicin (DOX). We employed an ER membrane model with a mixture of cholesterol (Chol), 1,2-dipalmitoyl-snglycero- 3-phosphocholine (DPPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (DPPE), and L-α-phosphatidylinositol (PI). To mimic cancer cell membranes, we varied the content of cholesterol and phosphatidylinositol. The incorporation of CYP3A4 caused larger changes in the more condensed monolayer with a higher amount of Chol. Smaller variations were observed in the more expanded membrane model containing a higher fraction of PI. The adsorption of DOX resulted in expansion and increased fluidity in the monolayers. Similar to CYP3A4, DOX interactions were more pronounced in the monolayer with a higher concentration of Chol and less intense for the model with higher PI content. These differences between the membrane models highlight the importance of lipid composition in the activities of CYP3A4 and DOX. The alterations induced by DOX were considerably reduced when CYP3A4 was incorporated into the monolayers. This attenuation may be associated with the formation of CYP3A4-DOX complexes (enzyme-substrate), as supported by infrared spectroscopy measurements. These results are consistent with the hypothesis of CYP3A4 being involved in DOX resistance. The role of CYP3A4 and the importance of membrane lipid composition reported in this study may be exploited to develop strategies for enhancing chemotherapy efficacy.