Search

As doenças cardiovasculares são a principal causa de morte no mundo, logo a busca de candidatos a protótipos de fármacos cardiotônicos que sejam mais efetivos, seguros e que apresentem menos efeitos colaterais quando comparados aos já disponíveis na terapêutica, é de fundamental importância. Neste contexto, foram empregados em nosso planejamento os protótipos inibidores de fosfodiesterase 3, milrinona (13) e cilostazol (4), que mostram atividade inotrópica e efeito vasodilatador. Os novos compostos heterociclos 5-(1-fenil-1H-pirazola-4-il)-2H-tetrazolas (20a-20o) foram originalmente desenhados através da estratégia de hibridação molecular a partir destes protótipos. A rota sintética eleita, composta por quatro etapas, para a obtenção dos compostos 5-(1- fenil-1H-pirazola-4-il)-2H-tetrazolas (20a-20o) resultou em rendimentos globais que variaram entre 16 e 73%. Inicialmente ocorreu uma reação de condensação entre as fenilhidrazinas 14a- 14o e 1,1,3,3 tetrametoxipropano, catalisada por ácido clorídrico, com formação dos intermediários 1-fenil-1H-pirazolas (16a-16o). Na sequência, os compostos 16a-16o foram submetidos a uma reação de formilação quimio e regioespecífica na posição 4 do anel pirazola. Os intermediários 1-fenil-1H-pirazola-4-carbaldeído (18a-18o) foram então submetidos a uma reação de condensação com cloridrato de hidroxilamina que desidratou in sito na presença de iodeto de potássio aos intermediários 1-fenil-1H-pirazola-4-carbonitrilas (19a-19o). Ao final, os compostos 19a-19o, através de um processo de cicloadição 1,3 bipolar, reagiram com azida de sódio formando os compostos desejados 20a-20o. A utilização das condições da reação Duff para a formilação de N-fenilpirazóis (1-fenil- 1H-pirazol) (9a-o), se mostrou uma metodologia sintética alternativa às condições clássicas de Vilsmeier-Haack. Todos os compostos sintetizados tiveram suas estruturas químicas elucidadas através das espectroscopias na região do infravermelho e ressonância magnética nuclear de 1H, 13C, HSQC e HMBC. Os compostos 5-[1-(4-fluorfenil)-1H-pirazola-4-il]-2H-tetrazola (20c), 5-[1-(3- fluorfenil)-1H-pirazola-4-il]-2H-tetrazola (20d), 5-[1-(4-clorofenil)-1H-pirazola-4-il]-2Htetrazola (20e), 5-[1-(3-nitrofenil)-1H-pirazola-4-il]-2H-tetrazola (20f) e 5-[1-(3-clorofenil)-1H-pirazola-4-il]-2H-tetrazola (20g), foram avaliados quanto ao seu perfil de relaxamento do músculo liso vascular. A partir deste ensaio preliminar, o composto 5-[1-(3-fluorfenil)-1Hpirazola- 4-il]-2H-tetrazola (20d) foi selecionado para ser avaliado em modelos farmacológicos complementares, uma vez que apresentou melhor perfil de relaxamento dentre esta série de compostos, a fim de investigar seu mecanismo de ação. Nestes ensaios, o composto 20d mostrou uma ação relaxante em artérias isoladas, potencializada pelo endotélio, com participação das vias GCs/GMPc e AC/AMPc e onde os fluxos de K+ e Ca2+ através da membrana e a captação de Ca2+ pelo retículo sarcoplasmático são importantes. Face ao perfil farmacológico promissor do composto 5-[1-(3-fluorfenil)-1H-pirazola-4- il]-2H-tetrazola (20d), o mesmo foi submetido aos ensaios de segurança pré-clínica no modelo in vitro de incorporação do vermelho neutro com culturas de células 3T3 e a toxicidade oral aguda em modelo in vivo. Segundo o protocolo internacional Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) 423 o composto 20d foi classificado na classe 4, que mostra que o composto foi bem tolerado na dose de 2000 mg/kg por via oral. Ao término deste trabalho, podemos concluir que a estratégia de planejamento empregada no mesmo foi validada, uma vez que o composto 5-[1-(3-fluorfenil)-1H-pirazola- 4-il]-2H-tetrazola (20d) apresentou um perfil farmacológico vasodilatador com prováveis ações cardioativas. A avaliação farmacológica completa, incluindo experimentos com a enzima fosfodiesterase 3, de todos os compostos sintetizados neste trabalho servirá de guia para se estabelecer a relação estrutura atividade da série, e por sua vez, conduzir as futuras modificações sobre as estruturas químicas dos compostos visando à otimização da atividade cardiotônica. Cardiovascular diseases are the leading cause of death worldwide, so the search for cardiotonic drugs more effective, safer and with lower side effects compared to currently available therapy, is of fundamental importance. Thus, we used in our design the phosphodiesterase 3 inhibitors, milrinone (13) and cilostazol (4), which show positive inotropic activity, relaxation effect and vasodilators. The new heterocyclic compounds (20a-20o) were originally designed by applying molecular hybridization strategy from these lead-compounds. The synthetic route to obtain the compounds 20a-20o resulted in overall yields ranging from 16.2 and 73.4%. During the synthesis, we used the Duff reaction conditions to formylation of N-phenylpyrazoles (1-phenyl-1H-pyrazole) (9a-o), which was an alternative synthetic methodology to classic Vilsmeier-Haack conditions. All the synthesized compounds were characterized by infrared and NMR spectroscopy combining the 1H, 13C, HSQC and HMBC correlation spectra. The compounds 20c, 20d, 20e, 20f and 20g, were evaluated for their relaxation profile of vascular smooth muscle. From this preliminary test, the 20d compound was selected to be further evaluated in pharmacological models, as provided better relaxation among this series of compounds in order to investigate the action mechanism. In these assays, 20d compound showed a relaxing activity in isolated arteries, potentiate by the presence of endothelium, with the participation of routes GCs/GMPc and AC/AMPc and where the flows of K+ and Ca2+through the membrane and the uptake of Ca2+ by the sarcoplasmic reticulum are important. Given the promising pharmacological profile of 20d compound, it was subjected to safety testing in preclinical in vitro model of the neutral red incorporation by cultures of 3T3 cells and acute oral toxicity tests. According to the International Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) 423, the 20d compound was classified in 4 class, which shows that the compound was tolerated at a dose of 2000mg/kg orally. At the end of this work, we conclude that the design strategy employed has been validated, as the 20d compound showed a similar pharmacological profile to lead-compounds milrinone (13) and cilostazol (4). The pharmacological evaluation of all synthesized compounds in this work, will serve as a guide to establish the structure activity relationship of the series, and in turn, lead future changes on the chemical structures of the compounds for the activity cardiotonic optimization.

As biotransformações são ferramentas poderosas para otimização de compostos ativos, modificação e diversificação estrutural, além da manipulação de compostos não-funcionalizados inviável por métodos químicos tradicionais. A versatilidade dos sistemas microbiano, nesse contexto, e as inúmeras vantagens atribuídas aos fungos filamentosos alavancaram o uso das biotransformações com microorganismos. As glicosilações são um dos mais importantes e comuns processos de modificação e o uso de biocatalisadores tem configurado uma estratégia favorável a esse tipo de reação. Espécies de Cunninghamella, por seu arsenal enzimático, são extensamente aplicadas, principalmente por viabilizarem a produção de novos derivados de fármacos e a imobilização celular é evidenciada como uma estratégia para expressar essa atividade enzimática. Frente à relevância dos aminoaçúcares e seu enorme potencial terapêutico, o objetivo deste estudo foi produzir derivados do 5-(1-(3-fluorofenil)-1H-pirazol-4-il)-1H-tetrazol (LQFM 021), que contém anéis tetrazólico e pirazólico, a partir da biotransformação por células fúngicas livres e imobilizadas de Cunninghamella echinulata ATCC 9244. Para tanto, foram desenvolvidas metodologias para análise da cinética de biotransformação do LQFM 021, bem como empregadas técnicas de caracterização (Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Espectrometria de Massas com Ressonância Ciclotrônica de Íons (FTICR-MS) do produto obtido. Foram realizadas incubações de 96 horas com células livres de Cunninghamella echinulata ATCC 9244, em meio de cultura PDSM e com células imobilizadas em três experimentos distintos: biofilme incubado em tampão PBS, biofilme incubado em meio de cultura PDSM e reutilização dos biofilmes, em que foi obtido um derivado do LQFM 021.A proposta estrutural para o derivado obtido, purificado em quantidades suficientes, é de um 1-(5-(1-(3-fluorofenil)-1H-pirazol-4-il)-2H-tetrazol-2-il)pentano-1,2,3,4,5-pentaol. Biotransformations are powerful tools for optimization of active compounds, diversification and structural modifications, in addition to handling non-functionalized compounds unfeasible by chemical conventional methods. The versatility of microbial systems, in this context, and the numerous entitlements of filamentous fungi have leveraged the use of biotransformations with microorganisms. Glycosylations ate one of the most important and commom modification processes and the use of biocatalysts have set a favorable strategy to this type of reaction. Cunninghamella species, for its enzimatic arsenal, are widely applied, especially for enabling the production of novel drug and cell immobilization hás been evidenced as a tool to express its enzimatic activity.Considering the relevance of amino sugars and their enormous potential in various therapies, the aim of this study was to produce 5-(1-(3-fluorophenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-1H-tetrazole (LQFM 021) derivatives, which contains tetrazole and pyrazole rings, by biotransformation with free and immobilized fungi cells of Cunninghamella echinulata ATCC 9244. Therefore, CLAE methodologies were developed for the analysis of biotransformation kinectics and characterization techniques employed (Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Mass Spectrometry with Ion cyclotron Resonance (FTICR-MS)) of the product. 96-hour incubations were proceeded with free cell Cunninghamella echinulata ATCC 9244, in the PDSM culture medium and immobilized cells in three separate experiments: biofilm incubated in PBS buffer, biofilm incubated in PDSM medium culture and reuse of biofilms, where one derivative was obtained. The structural characterization for the purified derivative obtained in sufficient quantities is a 1-(5-(1-(3-fluorophenyl)-1H-pyrazol-4-yl)-2H-tetrazol-2-yl)pentane-1,2,3,4,5-pentaol. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES