Investigação do mecanismo celular e do perfil de expressão gênica de Leishmania (Leishmania) infantum tratada com fármacos anti-histamínicos
Investigation of the cellular mechanism and gene expression profile of Leishmania (Leishmania) infantum treated with antihistamine drugs
Publication year: 2023
Theses and dissertations in Portugués presented to the Coordenadoria de Controle de Doenças. Programa de Pós-Graduação em Ciências to obtain the academic title of Doutor. Leader: Carvalho, Samanta Etel Treiger Borborema de
A leishmaniose visceral (LV) é uma doença infecciosa negligenciada, causada por parasitos intracelulares do gênero Leishmania e endêmica em países tropicais e subtropicais. O tratamento apresenta baixa eficácia, longo esquema terapêutico, dificuldades de administração e alta toxicidade. Diante disso, existe a necessidade de novas terapias, menos invasivas e mais eficazes. O reposicionamento de fármacos é uma estratégia promissora que consiste na pesquisa e identificação de novas indicações terapêuticas para fármacos já conhecidos. Trabalhos prévios demonstraram a atividade in vitro dos fármacos anti-histamínicos, cinarizina (CNZ), ciproeptadina (CPH) e meclizina (MCZ) em Leishmania (Leishmania) infantum. O presente estudo objetivou a investigação do mecanismo celular e do perfil de expressão gênica de L. infantum tratada com os fármacos anti-histamínicos. Em formas promastigotas foram avaliadas diferentes estruturas celulares, como compartimentos vesiculares ácidos, membrana plasmática e DNA genômico; moléculas, como adenosina trifosfato e íons, como cálcio. Em formas amastigotas foi avaliado o perfil de expressão de 29 genes alvo utilizando PCR em tempo real. Os fármacos anti-histamínicos apresentaram valores de concentração efetiva 50% entre 8 e 34 μM em promastigotas, após 2 horas, e em amastigotas, após 24 horas, entre 28 e 74 μM. A concentração citotóxica 50% em fibroblastos murinos foi maior que 59 μM. Em promastigotas, os anti-histamínicos causaram alcalinização de compartimentos vesiculares ácidos, aumento nos níveis de cálcio intracelular e redução dos níveis de ATP, mantendo o DNA genômico íntegro, indicando um desequilíbrio mitocondrial seguido de morte do parasito. Em amastigotas, os fármacos causaram alteração no perfil de expressão de quatro genes relacionados ao metabolismo antioxidante, ácidos graxos, proteínas integrais de membrana e via glicolítica. Em conclusão, os fármacos CNZ, CPH e MCZ são ativos contra ambas formas de vida de L. infantum provocando um desequilíbrio do sistema bioenergético e alteração de genes alvo. Os fármacos anti-histamínicos podem ser usados para determinar vias de morte e alvos celulares, além de servir como inspiração para o desenho de novos protótipos de fármacos. Os genes alvo potenciais identificados podem ser explorados como marcadores moleculares putativos da atividade antiparasitária.
Visceral leishmaniasis (VL) is a neglected infectious disease, caused by intracellular parasites of the genus Leishmania and endemic in tropical and subtropical countries. The treatment has low efficacy, a long therapeutic regimen, administration difficulties and high toxicity. Therefore, there is a need for new, less invasive, and more effective therapies. Drug repositioning is a promising strategy that consists of researching and identifying new therapeutic indications for already known drugs. Previous work demonstrated the in vitro activity of the antihistamine drugs, cinnarizine (CNZ), cyproheptadine (CPH) and meclizine (MCZ) on Leishmania (Leishmania) infantum. The present study aimed to investigate the cellular mechanism and gene expression profile of L. infantum treated with antihistamine drugs. In promastigote forms, different cellular structures were evaluated, such as acidic vesicular compartments, plasma membrane and genomic DNA; molecules, such as adenosine triphosphate and ions, such as calcium. In amastigote forms, the expression profile of 29 target genes was evaluated using real-time PCR. Antihistamine drugs showed 50% effective concentration values between 8 and 34 μM in promastigotes, after 2 hours, and in amastigotes, after 24 hours, between 28 and 74 μM. The 50% cytotoxic concentration in murine fibroblasts was greater than 59 μM. In promastigotes, antihistamines caused alkalinization of acidic vesicular compartments, increased intracellular calcium levels and reduced ATP levels, maintaining intact genomic DNA, indicating a mitochondrial imbalance followed by parasite death. In amastigotes, the drugs caused changes in the expression profile of four genes related to antioxidant metabolism, fatty acids, integral membrane proteins and the glycolytic pathway. In conclusion, the drugs CNZ, CPH and MCZ are active against both life forms of L. infantum, causing an imbalance in the bioenergetic system and alteration of target genes. Antihistamine drugs can be used to determine cell death pathways and targets, in addition to serving as inspiration for the design of new drug prototypes. The identified potential target genes can be explored as putative molecular markers of antiparasitic activity.