Estudo do perfil biológico do complexo tris-(1,10-fenantrolina)ferro(II) e possíveis mecanismos de ação frente ao Mycobacterium tuberculosis - Solcia, Mariana Cristina [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018)
A tuberculose (TB) é considerada epidemia prevalente e de acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS) é a doença transmissível mais mortal do mundo. O surgimento de resistência às principais classes de agentes antimicrobianos, e a estimativa de que cerca de 2 bilhões de pessoas possuem o microrganismo em estado latente em todo o mundo são fatores que constituem uma séria ameaça à saúde pública e contribuem diretamente para a incidência da doença. A necessidade de desenvolver novos agentes ativos para combater a TB representa um grande desafio para o controle e tratamento da doença. Nesse trabalho, foi explorada a estratégia de reutilização do complexo tris-(1,10-fenantrolina)ferro(II), ([Fe(fen)3]2+), uma vez que possui a capacidade de perturbar o funcionando de uma grande variedade de sistemas biológicos além de ser de fácil obtenção e baixo custo. O objetivo foi buscar novas aplicações dessa molécula, investigando seu potencial e possíveis mecanismos de ação contra o Mycobacterium tuberculosis, principal agente causador da TB. Foi determinada a atividade de ([Fe(fen)3]2+) frente a cepas de M. tuberculosis, através do método de microdiluição em placa (REMA), onde o complexo apresentou satisfatória inibição de bacilos sensíveis em condições normais, sem perder sua atividade quando submetido a diferentes condições de meio de cultura; apresentou inibição de bactérias em estado latente pelo método de LORA e inibiu de forma ainda eficaz bactérias com perfis de resistência múltipla (MDR-TB) e extensivas (XDR-TB). Em ensaios intramacrofágicos, ([Fe(fen)3]2+) foi capaz de eliminar mais de 80% das micobactérias contidas no interior de macrófagos, perfil comparável ao fármaco rifampicina, de primeira linha do tratamento contra TB. O complexo exibe um excelente índice de seletividade, demonstrado em ensaios de citotoxicidade e espectro de atividade estreito, por não apresentar inibição frente a outros patógenos testados. Em ensaios utilizando plasmas de animais após aplicação de dose única oral em camundongos BALB/c, demonstrou estar biodisponível a partir de 2h após a administração. Com o intuito de investigar o possível mecanismo de ação, o ensaio com micobacteriófagos indicou uma forte relação do complexo em inibir síntese proteica bacteriana. Investigou-se também a capacidade do complexo em inibir a síntese de parede celular pela técnica de cromatografia em camada delgada e possível inibição de bombas de efluxo através do ensaio de acúmulo de brometo de etídio, vias pelas quais o complexo não demonstrou atividade. Além desses ensaios buscando desvendar o(s) alvo(s) de ([Fe(fen)3]2+), foi realizado o isolamento de bactérias resistentes ao complexo, a fim de futuramente, investigar-se um possível mutante através de sequenciamento genômico buscando o alvo de mutações presentes e relacionar com o sítio alvo do complexo em micobactérias. Determinou-se também que M. tuberculosis apresenta baixa frequência de mutações frente ao complexo. Com os resultados obtidos até o momento, ([Fe(fen)3]2+) se mostra bastante promissor nos estudos, por apresentar atividades em diferentes formas da doença, como estado latente e intracelularmente em macrófagos. Além disso, é ativo em bactérias resistentes aos antimicrobianos existentes no tratamento da TB, atendendo dessa forma, a declaração da OMS em priorizar pesquisa e desenvolvimento direcionados ao M. tuberculosis, principalmente devido aos índices de resistência.

Tuberculosis (TB) is considered a prevalent epidemic and according to the World Health Organization (WHO) is the deadliest transmissible disease in the world. The emergence of resistance to the major classes of antimicrobial agents and the estimation that around 2 billion people have the microorganism latent throughout the world are factors that constitute a serious threat to public health and contribute directly to the incidence of the disease. The need to develop new active agents to combat TB poses a major challenge for the control and treatment of TB. In this work, the reuse strategy of the tris-(1,10-phenanthroline)iron(II) complex, ([Fe(phen)3]2+), was explored, since it has the ability to disturb the functioning of a large variety of biological systems besides being easy to obtain and low cost. The objective was to search for new applications of this molecule, investigating its potential and possible mechanisms of action against Mycobacterium tuberculosis, the main agent causing TB. The activity of ([Fe(phen)3]2+) against M. tuberculosis strains was determined by the plaque microdilution method (REMA), where the complex showed satisfactory inhibition of sensitive bacilli under normal conditions, without losing its activity when submitted to different culture medium conditions; showed inhibition of latent bacteria by the LORA method and effectively inhibited strains with multiple resistance profiles (MDR-TB) and extensive (XDR-TB) profiles. In intramacrophagic assays, ([Fe(phen)3]2+) was able to eliminate more than 80% of the mycobacteria contained within macrophages, a profile comparable to the drug rifampicin, the first-line treatment for TB. The complex exhibits an excellent selectivity index, demonstrated in cytotoxicity and narrow activity spectra, as it does not present inhibition against other pathogens tested. In animal plasma assays after single oral dose application in BALB/c mice, it has been shown to be bioavailable from 2h after administration. In order to investigate the possible mechanism of action, the mycobacteriophage assay indicated a strong relationship of the complex in inhibiting bacterial protein synthesis. The ability of the complex to inhibit cell wall synthesis by the thin layer chromatography technique and possible inhibition of efflux pumps was also investigated by the ethidium bromide accumulation assay, in which the complex showed no activity. In addition to these assays in order to unravel the target(s) of ([Fe(phen)3]2+), the isolation of complex resistant bacteria was carried out in order to further investigate a possible mutant through genomic sequencing searching for the target of mutations present and relate to the target site of the complex in mycobacteria. It was also determined that M. tuberculosis presents a low frequency of mutations to the complex. With the results obtained, ([Fe(phen)3]2+) shows to be very promising in the studies, since it presents activities in different forms of the disease, as latent and intracellularly in macrophages. In addition, it is active in antimicrobial resistant bacteria that exist in the treatment of TB, thus complying with the WHO declaration to prioritize research and development aimed at M. tuberculosis, mainly due to resistance indexes.
Study of the biological profile of the tris-(1,10-phenanthroline)iron(II) complex and mechanisms of action against Mycobacterium tuberculosis
Keywords: Tuberculose; Mycobacterium tuberculosis; tris-(1,10fenantrolina)ferro(II); reutilização de moléculas; Tuberculosis; Mycobacterium tuberculosis; tris-(1,10-phenanthroline)iron(II); reuse of molecules