Compostos quelatos de paládio(II): Síntese, estudos de interação com biomoléculas e avaliação do potencial antitumoral contra células de câncer de mama

Abstract

Apesar do sucesso da cisplatina como quimioterápico, o uso de compostos de PtII é limitado devido a sua toxicidade e resistência espontânea ou adquirida. Nesse caminho visando novos compostos biologicamente ativos destaca-se o paládio(II) por exibir outros modos de ação frente aos seus alvos biológicos. Nesse trabalho foram sintetizados dez novos complexos de paládio(II) contendo duas classes de ligantes quelatos derivados do benzaldeído: I) ciclopaladados de oximas, de fórmulas [Pd{µ-O,C2,N-BXO}(PPh3)]2 (O1 e O2), [PdCl(C2,N-BXO)(PPh3)] (O3 e O4) e [PdCl(C,N,N-BzoxX)] (O5 e O6), onde BXO = 4-[X]benzaldeído oxima {X = 2-(1-piperidinil)etóxi, O1 e O3) ou 2-(4-morfolinil)etóxi, O2 e O4)} e BzoxX = O-[X]benzaldeído oxima {X = 2-(1-piperidinil)etil, O5, ou 2-(4-morfolinil), O6}; II) complexos bisquelatos de tiossemicarbazonas, de fórmulas [Pd(N,S-TSC)], onde TSC = 3-metoxi-4-[R]benzadeíldo tiossemicarbazona {R = hidroxi (T1); etoxi (T2); 2-(1-piperidinil)etóxi (T3); 2-(4-morfolinil)etóxi (T4)}. Os compostos foram caracterizados por análise elementar, condutividade molar, espectrometria de massas, espectroscopia vibracional na região do infravermelho e ressonância magnética nuclear de 1H, 13C, COSY, HSQC/HMBC 1H–13C e HMBC 1H–15N. O complexo T1 obteve sua estrutura cristalina determinada via difração de raios X de monocristal. A citotoxicidade in vitro dos ciclopaladados estáveis em solução O3-O6 sintetizados foi determinada frente as linhagens 4T1 (mama triplo negativo murino), SK-BR-3 (mama HER2+), HepG2 (carcinoma hepatocelular humano) e fibroblasto MRC-5. Verifica-se para os complexos contendo morfolina em sua estrutura uma maior atividade frente a célula SK-BR-3, bem como a seletividade do composto O4 para as células tumorais. Um ensaio de inibição da topoisomerase IIα foi realizado aos compostos O4 e O6, no qual foi verificada capacidade de inibir parcialmente a atividade da enzima nas concentrações de 12,5 e 50 μM respectivamente. Ensaios in silico sugeriram a possibilidade do composto O4 em atuar como um inibidor catalítico da topoisomerase IIα ao se ligar no sítio do ATP, enquanto que o composto O6 atuaria como inibidor catalítico ao se ligar na região do “N-gate”. A citotoxicidade in vitro dos bisquelatos sintetizados foi determinada frente as linhagens tumorais MCF-7 (mama – ER+) e MDA-MB-231 (mama triplo negativo), A549 (pulmão), e fibroblasto pulmonar MRC-5. Todos os complexos foram mais ativos que a cisplatina contra todas as linhagens testadas, com valores de IC50 na faixa de 2,8-25 μM para as células tumorais. O composto T2, diferente dos outros complexos sintetizados, foi mais seletivo para a linhagem triplo-negativa MDA-MB-231, possuindo atividade citostática 6 vezes maior para esta linhagem se comparado com a MCF-7, também de mama. Estudos de interação com a biomolécula ctDNA foram empregados para os compostos T1 e T4. O valor da constante de ligação (Kb) para o complexo T1 (8,2 x 104 M-1) e T4 (4,53 x 104 M-1), em conjunto com os experimentos de CD e competição com as sondas Hoechst 33258 e TO sugerem baixa afinidade desses complexos frente ao DNA, sugerindo que a biomacromolécula não participa do mecanismo de citotoxicidade dos compostos. Também foi verificado que o composto T4 não foi capaz de inibir a topoisomerase IIα mesmo em concentrações de 50 μM, indicando que a enzima não participa no mecanismo farmacológico dessa família de compostos. Apesar dos resultados não convergirem a um alvo farmacológico principal, verifica-se a possibilidade da ação frente a HER2 para O4 e O6, enquanto que os bisquelatos T1-T4 possuem geometria que possibilite a intercalação com a estrutura G-quadruplexo presentes nos telômeros.

Despite the cisplatin achievement in chemotherapy, the use of platinum anticancer drugs is restricted by severe toxicity and by spontaneous or acquired resistance. With the aim of overcoming these limits, the development of bioactive paladium(II) have been stand out by its distinct mechanisms of action in comparison with platinum metal drugs. Herein, six new cyclopaladated complexes of the type [Pd{µ-O,C2,N-BXO}(PPh3)]2 (O1 e O2), [PdCl(C2,N-BXO)(PPh3)] (O3 e O4) and [PdCl(C,N,N-BzoxX)] (O5 e O6), where BXO = 4-[X]benzaldehyde oxime {X = 2-(1-piperidinyl)ethoxy, O1 and O3; 2-(4-morpholinyl)ethoxy, O2 and O4)} and BzoxX = O-[X]benzaldehyde oxime {X = 2-(1-piperidinyl)ethyl, O5, or 2-(4-morpholinyl), O6}; II) and four thiosemicarbazone bis-chelate of the type [Pd(N,S-TSC)], where TSC = 3-methoxy-4-[R]benzadehyde-N-phenylthiosemicarbazone {R = hydroxy (T1); ethoxy (T2); 2-(1-piperidinyl)ethoxy (T3); 2-(4-morpholinyl)ethoxy (T4)}. The novel synthesized compounds have been characterized by C, H and N elemental analysis, 1D (1H and 13C) and 2D (HSQC and HMBC) NMR, MS, FT-IR, and molar electrical conductivity measurements. The molecular structure of complex T1 has been solved by single crystal X-ray crystallography. The antiproliferative assay of all stable palladium complexes O3-O6 were assayed using the murine TNBC 4T1, human breast HER2+ SK-BR-3, hepatocellular carcinoma HepG2 and fetal lung fibroblast cell line MRC-5. Particularly, complexes containing morpholine in structure was more active against SK-BR-3 cells. Furthermore, complex O4 is more active against all cancer cells in comparison with fibroblast. The ability of O4 and O6 complexes to inhibit the activity of Topoisomerase IIα has also been investigated in this work. Compound O4 and O6 inhibited partially of topoisomerase IIα activity at a concentration of 12,5 and 50 μM respectively. Docking simulations have been carried out to gain more information about the interaction of the complexes and topoisomerase IIα, which indicates that complex O4 and O6 may act as catalytic inhibitors, with O4 interacting with ATP binding site residues and O6 interact with N-gate with both protomers units. The antiproliferative assay of all stable palladium complexes T1-T4 were assayed using the human breast MCF-7, human TNBC MDA-MB-231, lung A549 tumor cell lines, and MRC-5. All complexes exhibited higher activity against all cell lineages in comparison with cisplatin, with IC50 values at 2.8-25 μM for cancer cells. Compound T2 shows moderate selectivity against (6x) MDA-MB-231 when compared with MCF-7. Interaction studies with the calf thymus DNA biomolecule for complexes T1 (8,2 x 104 M-1) and T4 (4,53 x 104 M-1) suggest a weak bind with the biomolecule, and no topoisomerase IIα inhibition were observed for T4. Although the main pharmacological target were not detected, there is a possibility of a mechanism involving HER2 for O4 and O6, while the similar dimensions indicates a possibility of T1-T4 to intercalate with G-quadruplex structures present in telomeres.