Avaliação de toxicidade in silico de compostos canabinoides - Evangelista, Giovanna Bessi [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
Introdução: Considerando o aumento da busca por novos compostos farmacológicos ativos, metabólitos secundários vegetais têm se destacado em pesquisas científicas. Cannabis sativa L., possui compostos com inúmeros efeitos terapêuticos. No entanto, a utilização dessas substâncias na terapia requer a comprovação de eficácia e segurança. Os métodos alternativos ao uso de animais têm demonstrado ser estratégias válidas para a redução e substituição destes em avaliações toxicológicas, além de contribuir para o screening de compostos seguros através de metodologia que integra o princípio dos 3 R’s (redução, refinamento e substituição do uso de animais). Objetivo: Avaliar a toxicidade aguda e crônica, a mutagenicidade e carcinogenicidade dos fitocanabinoides de C. sativa (canabidiol, canabigerol, canabicromeno, ácido canabigerólico e Δ9-tetrahidrocanabinol) por meio de ferramentas in silico. Metodologia: Foi realizada a triagem in silico de possíveis efeitos tóxicos produzidos pela exposição aos fitocanabinoides. Para isso foi utilizada a metodologia in silico QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship, relação estrutura-atividade quantitativa), que por meio de modelos computacionais e matemáticos permite inferir a probabilidade de ocorrência de efeitos tóxicos. O software OECD QSAR Toolbox foi utilizado para realizar as predições de toxicidade e ainda, para entender os mecanismos envolvidos nos possíveis danos causados pelas substâncias testadas. Foi utilizada a fórmula SMILES (simplified molecular input line entry specification) para a entrada (input) da substância no software e a confirmação ocorreu pela conferência do nome químico e número CAS. Resultados: Foram identificados alertas estruturais para o canabidiol (CBD), canabigerol (CBG) e ácido canabigerólico (CBGA). O Δ9-tetrahidrocanabinol (THC) e o canabicromeno (CBC), no entanto, não apresentaram alertas estruturais significativos. Em termos de toxicidade crônica, o CBD exibiu efeitos positivos, enquanto o THC apresentou um NOEL (maior dose que não são observados efeitos tóxicos) de 50 mg/kg. O CBC e o CBG mostraram resultados divergentes quanto aos efeitos adversos sob administração crônica. Nos testes de carcinogenicidade, o CBD não apresentou resultados positivos, em contraste com o THC, CBC e CBG, que apresentaram resultados variados. Em relação à toxicidade genética, apenas o THC não demonstrou resultados positivos. Enfim o CBGA exibiu alertas estruturais para mutagenicidade e carcinogenicidade. Conclusão: O perfil de toxicidade dos fitocanabinoides estudados é, de modo geral, considerado relativamente seguro. No entanto, alguns fitocanabinoides apresentaram alertas para toxicidade aguda, crônica, carcinogenicidade e mutagenicidade, indicando a necessidade de cautela em seu uso, especialmente em doses elevadas ou com exposição prolongada. O CBD mostrou alertas para derivados de resorcinol e fenóis hidroxilados, os quais podem levar à mutagenicidade por meio da geração de metabólitos reativos, além do potencial para toxicidade crônica e genética, mas sem indicativos de carcinogenicidade. O THC apresentou apenas potencial carcinogênico em camundongos. O CBC teve resultados divergentes quanto à toxicidade crônica e genética, mas indicou carcinogenicidade em camundongos machos. O CBG exibiu alertas para resorcinol, fenóis e alquilbenzenos, substâncias conhecidas por gerar metabólitos reativos, além do potencial cancerígeno e genotóxico sob certas condições. Por fim, o CBGA apresentou alertas para alquilbenzenos e aceptores de hidrogênio, compostos que interagem com o DNA e/ou proteínas por meio de ligações não covalentes. Esses resultados sugerem que, embora os fitocanabinoides tenham potencial terapêutico, é fundamental considerar os riscos potenciais associados a cada substância.

Introduction: Increasing the search for new active pharmacological compounds, secondary metabolites have been highlighted in scientific research. Cannabis sativa L. has compounds with numerous therapeutic effects. However, the use of organic substances in therapy requires proof of efficacy and safety. Alternative methods to the use of animals present valid strategies for the reduction and replacement of these in toxicological evaluations, in addition to contributing to the screening of safe compounds through a methodology that integrates the principle of the 3 R's (reduction, refinement and replacement of the use of animals). Objective: To evaluate the acute and chronic toxicity, mutagenicity and carcinogenicity of phytocannabinoids from C. sativa (cannabidiol, cannabigerol, cannabichromene, cannabigerolic acid and Δ9-tetrahydrocannabinol) using in silico tools. Methodology: An in silico screening of possible toxic effects produced by exposure to phytocannabinoids was performed. For this purpose, the in silico QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) methodology was used, which, through computational and mathematical models, allows inferring the probability of occurrence of toxic effects. The OECD QSAR Toolbox software was used to make toxicity predictions and also to understand the mechanisms involved in the possible damage caused by the tested substances. The SMILES (Simplified Molecular Input Line Entry Specification) formula was used to input the substance into the software and periodically confirmed by checking the chemical name and CAS number. Results: Structural alerts were identified for cannabidiol (CBD), cannabigerol (CBG) and cannabigerolic acid (CBGA). Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) and cannabichromene (CBC), however, did not indicate structural alerts. In terms of chronic toxicity, CBD exhibited positive effects, while THC presented a NOEL (highest dose at which no toxic effects are presented) of 50 mg/kg. CBC and CBG showed divergent results regarding adverse effects under chronic administration. In carcinogenicity tests, CBD did not present positive results, in contrast to THC, CBC and CBG, which presented varied results. Regarding genetic toxicity, only THC did not present positive results. Finally, CBGA exhibited structural alerts for mutagenicity and carcinogenicity. Conclusion: The toxicity profile of the trained cannabinoids is, in general, considered relatively safe. However, some cannabinoids have alerts for acute and chronic toxicity, carcinogenicity and mutagenicity, imposing the need for caution in their use, especially at high doses or with prolonged exposure. CBD showed warnings for resorcinol compounds and hydroxylated phenols, which can lead to mutagenicity through the generation of reactive metabolites, in addition to the potential for chronic and genetic toxicity, but without indications of carcinogenicity. THC showed only carcinogenic potential in mice. CBC had conflicting results regarding chronic and genetic toxicity, but indicated carcinogenicity in male mice. CBG showed warnings for resorcinol, phenols and alkylbenzenes, substances known to generate reactive metabolites, in addition to the potential carcinogenic and genotoxic potential under certain conditions. Finally, CBGA sent warnings for alkylbenzenes and hydrogen acceptors, compounds that interact with DNA and/or proteins through non-covalent bonds. These results suggest that, although cannabinoids have therapeutic potential, it is essential to consider the potential risks associated with each substance.
In silico toxicity assessment of cannabinoid compounds
Keywords: Maconha; Testes de carcinogenicidade; Testes de mutagenicidade; Toxicologia; Carcinogenecity testing; Mutagenicity testing; Toxicology; Cannabis