Seleção e estudo biológico de compostos de uma biblioteca de produtos naturais frente ao Mycobacterium tuberculosis

Abstract

A tuberculose (TB) tem como principal agente etiológico a bactéria Mycobacterium tuberculosis e, segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), é a doença causada por um único agente infeccioso que mais mata no mundo, atingindo cerca de um quarto da população mundial na forma latente, representando ainda, um grande problema de saúde pública, devido principalmente ao alto índice de resistência aos antibióticos. O objetivo deste trabalho é avaliar o potencial de Tanshinona I (TI), Tanshinona IIA (TIIA) e Criptotanshinona (CPT) frente ao M. tuberculosis, e avaliar sua segurança in vitro e in vivo. Partindo de uma biblioteca de produtos naturais, nós encontramos TI, TIIA e CPT sendo os compostos mais promissores. Eles foram submetidos ao experimento inicial de concentração inibitória mínima (CIM90) e índice de citotoxicidade (IC50) para analisarmos os seus respectivos índices de seletividade (IS). Em seguida, foram testados também contra modelos gram positivos, gram negativos e leveduras, além de outras micobactérias. Foi determinado também o índice de concentração inibitória fracionada (FICI) quando combinados com rifampicina, um fármaco de primeira linha. Por fim, os compostos foram testados em modelo larval Galleria mellonella, a respeito de sua toxicidade aguda. A CIM90 dos compostos foi de 1,03; 0,38 e 1,21 μg/mL para TI, TIIA e CPT, respectivamente, com baixa citotoxicidade e alto IS. Os resultados frente isolados clínicos resistentes foram bastante satisfatórios, com as 3 tanshinonas apresentando CIM90 menor que 3 μg/mL em pelo menos 5 dos 9 testados. O espectro de atividade dos compostos foi classificado como estreito em virtude da não atividade nos modelos de bactérias gram positiva e gram negativa, bem como de outros gêneros de micobactéria utilizados. Ainda, apresentaram CIM90 em torno de 0,30 μg/mL frente M. bovis, que possui 99,55% de similaridade estrutural com M. tuberculosis. Como resultado do FICI foi apresentado sinergismo para TI e neutralidade para TIIA e CPT. A toxicidade in vivo frente Galleria mellonella com uma concentração de 2.000 mg/kg de peso corpóreo não resultou em nenhuma morte em 120h de observação. Em conclusão, apresentamos resultados de 3 compostos naturais amplamente estudados, mas que se mostram promissores na busca de alternativas a terapias da tuberculose.

Tuberculosis (TB) has as its main etiological agent the bacterium Mycobacterium tuberculosis and, according to the World Health Organization (WHO), it is the disease caused by a single infectious agent that kills the most in the world, affecting about a quarter of the world population in its latent form, representing still, a major public health problem, mainly due to the high rate of antibiotic resistance. This work aims to evaluate the potential of Tanshinone I (TI), Tanshinone IIA (TIIA) and Cryptotanshinone (CPT) against M. tuberculosis, and assess the safety in vitro and in vivo. From a library of natural compounds, we find the most promising compounds being TI, TIIA and CPT. They were subjected to initial experiments of minimal inhibitory concentrations (MIC90) and cytotoxicity index (IC50) to analyze your selectivity index (SI). Then, were tested against gram-positive, gram-negative and yeast models, besides other mycobacteria. Was also analyzed the fractional inhibitory concentration index (FICI) when combined with rifampicin, a first-line drug. And finally, the compounds were tested for their acute toxicity against Galleria mellonella larval model. The MIC90 of the compounds was 1.03; 0.38 and 1.21 μg/mL, for TI, TIIA and CPT, respectively, with very low cytotoxicity and high SI. The results against resistant clinical isolates of M. tuberculosis were quite satisfactory, with the 3 tanshinones showing MIC90 smaller than 3 μg/mL in at least 5 of 9 tested. The activity spectrum of compounds was classified as narrow due to non-activity in gram-negative and gram-positive bacterial models, as well as another genus of mycobacteria used. Still, showed MIC90 around 0.3 μg/mL against M. bovis, that have 99.55% of structural similarity with M. tuberculosis. As a result of FICI, was presented synergism for TI and neutrality for TIIA and CPT. The in vivo toxicity against Galleria mellonella with a concentration of 2,000 mg/kg of body weight, did not show any death within 120 hours of observation. In conclusion, we present results of 3 natural compounds widely studied, but that show promise in the search for alternatives to tuberculosis therapies.