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Title in Portuguese: Desenvolvimento de Nanossistemas contendo Tambjaminas: Caracterização Físico-Química e Validação In Vitro em Linhagem de Câncer Colorretal (Hct-116).
Title: Development of Nanosystems containing Tambamines: Physical-Chemical Characterization and In Vitro Validation in Lineage of Colorectal Cancer (Hct-116)
Author: Oliveira, Fátima de Cassia Evangelista de
Advisor(s): Pessoa, Cláudia do Ó
Co-advisor(s): Costa, Marcília Pinheiro da
Keywords: Nanocarreadores
Alcaloides bipirrólicos
Nanopartículas
Issue Date: 2017
Citation: OLIVEIRA, F. de C. E. de (2017)
Abstract in Portuguese: O câncer tornou-se um grande problema de saúde pública mundial, e atualmente é responsável por uma em cada seis mortes no mundo. Os tumores malignos que acometem o cólon e o reto ocupam o terceiro lugar na incidência de câncer e é a quarta principal causa de mortalidade relacionada ao câncer em todo o mundo. As Tambjaminas são alcalóides cuja principal função é auxiliar na defesa química de seus organismos contra predadores, estudos mostraram que essa substância exibe uma ampla classe de atividade biológica, inclusive propriedades antitumorais, porém com elevada toxicidade. Nesse contexto, a nanotecnologia permite a criação de nanofármacos, em escala nanométrica (10-9), que apresentem propriedades físico-químicas distintas e que podem ser utilizados no diagnóstico, na prevenção, na terapia ou em produtos direcionados para a saúde, inclusive o câncer. Desse modo, objetivo do presente estudo foi encapsular e caracterizar os nanossistemas, contendo Tambjaminas (I e J) e avaliar seu efeito antiproliferativo in vitro sobre linhagens celulares tumorais e não tumorais. Para isso dois sistemas de encapsulamento foram testados PLGA e Lipossomas. As caracterizações química se deram por meio da determinação do tamanho de partículas, potencial zeta, estabilidade e percentual de encapsulamento. A atividade biológica foi testada num painel de linhagens tumorais, pelo ensaio do MTT e SRB, e considerando a atividade biológica da droga livre comparada aos nanossistemas, a linhagem HCT 116 foi escolhida para determinação do possível mecanismo de ação desses compostos. Ensaios de proliferação celular, integridade de membrana, ciclo celular, potencial transmembrânico mitocondrial, mecanismo de morte e forforilação de H2Ax foram determinados por citometria de fluxo. O ensaio do Cometa foi realizado para avaliação de dano de DNA. Coloração de HE e Giensa foram utilizadas para determinação das alterações morfológicas e formação de micronúcleos, respectivamente. Ensaios in silico, para determinação de propriedades ADME/Tox (FAFDrug3) e busca por alvos (Pharmmapper) foram utilizados para predições fármaco-biológicas. Os resultados mostraram que o método de encapsulamento por lipossoma foi o mais adequado para ambas as Tambjaminas, permitiu a formação de nanossistemas estáveis e com elevada taxa de encapsulamento (>90%). As Tambjaminas I e J mostraram efeitos citotóxicos frente todas às linhagens testadas que variou de (2,3-11,0µM) na substância TI e (3,6-9,9µM) na TJ. Elas parecem induzir a morte celular por apoptose, com parada do ciclo celular em G0/G1, despolarização mitocondrial, presença de danos de DNA e formação de micronúcleos de maneira concentração e tempo dependente, além de promover a modulação do pH intracelular. Os resultados com as Tambjaminas encapsuladas mostraram que esses nanossistemas quando comparado com a droga livre apresentam um efeito mais prolongado, denotando que os compostos apresentam melhor potencial farmacológico.
Abstract: Cancer has progressively becomes a major public health problem, is responsible for one in every six deaths in the world. Malignant tumors affecting the colon and rectum are ranked third in cancer incidence and are the fourth cause of cancer-related global mortality. Tambjamines are alkaloids whose main natural function is the chemical defense of their organisms against predators, studies have shown witch these substance exhibits a broad class of biological activity, including antitumor properties, but with high toxicity. In this context, nanotechnology provides the creation of nano-drugs, at nanoscale (10-9), that present differents physico-chemicals properties and that can be used in the diagnosis, prevention, therapy or products directed to health, including the cancer. Thus, the aim of the present study was to encapsulate and characterize two nanosystems, containing Tambjamines (I and J) and to evaluate their antiproliferative effects in vitro on tumor and non-tumor cell lines. For this, the encapsulation systems were tested for PLGA and Liposomes. The chemical characterization was carried out by determination of particle size, zeta potential, stability and encapsulation rates. Biological activity was tested in a panel of tumor cell lines by the MTT and SRB assays, and considering the biological activity of the drug-free compounds compared to nanosystems, the HCT 116 cell line was chosen to determine the mechanisms of action of these compounds. Tests of cell proliferation, membrane integrity, cell cycle, mitochondrial transmembrane potential, mechanism of cell death and phosphorylation of H2Ax were determined by flow cytometry. The Comet assay was performed to assess DNA damage. Staining of Panotico and Giensa were used to determine the morphological changes and formation of micronuclei, respectively. In silico assays for the determination of ADME/Tox (FAFDrug3) and targeting properties (Pharmmapper) were used for drug-biological predictions. The results showed that liposome encapsulation method was the most suitable for both Tambjamines, allowing the formation of stable nanosystems with high encapsulation rate (> 90%). Tambjamines I and J showed cytotoxic effects against all tested cell lines. They appear to induce cell death by apoptosis, with cell cycle arrest, mitochondrial depolarization, presence of DNA damage and formation of micronuclei in a concentration and time dependent manner, besides promoting intracellular pH modulation. The results with the encapsulated Tambjaminas showed these nanosystems compared to the free drug have a longer effect, denoting that the compounds have a great pharmacology potential.
Description: OLIVEIRA, Fátima de Cássia Evangelista de. Desenvolvimento de Nanossistemas contendo Tambjaminas: Caracterização Físico-Química e Validação In Vitro em Linhagem de Câncer Colorretal (Hct-116). 2017. 153 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/36046
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