Estudo da relação entre estrutura química e atividade biológica de inibidores de NADPH Oxidase em leucócitos: relevância da oxidabilidade e hidrofobicidade

Abstract

Inúmeras patologias têm a sua gênese e/ou progressão relacionadas à produção desregulada de intermediários oxidantes. O complexo multienzimático NADPH oxidase é um dos componentes de maior relevância neste contexto, pois é uma das principais fontes de ânion superóxido no organismo animal. Sendo expresso em inúmeros tecidos, incluindo leucócitos e células do tecido endotelial, o desenvolvimento de inibidores eficientes deste complexo enzimático poderá significar uma nova terapêutica para o tratamento de doenças inflamatórias crônicas. Com objetivo de explorar a relação entre a estrutura molecular, as propriedades químicas e atividades biológicas, utilizamos o éster fenetílico do ácido cafeico (CAPE) como inibidor do complexo enzimático NADPH oxidase e comparamos sua eficácia com o seu precursor ácido cafeico e os derivados, éster fenetílico do ácido cinâmico e o ácido clorogênico, correlacionando-os a respeito a sua hidrofobicidade, propriedades redox e inibição do complexo NADPH oxidase em leucócitos ativados. A hipótese seria de que um aumento da hidrofobicidade provocado pela esterificação do ácido cafeico poderia facilitar o seu acesso à membrana celular e assim alterar seu efeito como possível inibidor de NADPH Oxidase. Os resultados, em ensaios in vitro, mostraram que as alterações na hidrofobicidade não provocaram alterações significativas no potencial de oxidação e potencial antioxidantes dos compostos testados. Quando testados em leucócitos ativados (modelos ex vivo), a esterificação provocou uma melhora significativa na capacidade de inibição do complexo NADPH oxidase. Este potente efeito se propagou às EROs decorrentes de ânion superóxido e produzidas por leucócitos, como peróxido de hidrogênio e ácido hipocloroso, entretanto, sem alterar a capacidade fagocítica dos leucócitos. Os resultados deste estudo mostram que nos ensaios celulares o CAPE foi o composto mais potente em relação ao seu precursor ácido e ácido clorogênico, sendo significativamente mais efetivo na inibição da produção das EROs. Da mesma forma, CAPE foi o inibidor mais eficaz da expressão de TNF-α e IL-10 por Staphylococcus aureus células estimuladas. Em conclusão, a presença do grupo catecol e a maior hidrofobicidade, do CAPE, foram essenciais para os efeitos biológicos, confirmando nossa hipótese. Considerando-se o envolvimento da NADPH-oxidases na génese e progressão de doenças inflamatórias, CAPE deve ser considerada como uma droga anti-inflamatória promissora.

Several diseases have their genesis and / or progression related to unregulated production of oxidants intermediates. The multienzymatic complex NADPH oxidase is one of the most important components in this context because it is a major source of superoxide anion in animal organisms. It is expressed in numerous tissues, including leukocytes and endothelial tissue cells. Developing effective inhibitors of this enzyme complex may indicate a new therapy for the treatment of chronic inflammatory diseases. Several studies have described numerous anti-inflammatory properties attributed to caffeic acid phenethyl ester (CAPE), an active component found in propolis. In order to explore the relationship between the molecular structure, chemical properties and biological activities, we used CAPE to inhibit the enzyme complex NADPH oxidase and compare its efficacy with the its precursor caffeic acid and derivatives, phenethyl ester of cinnamic acid and chlorogenic acid, correlating them with regard to hydrophobicity, redox properties and inhibition of NADPH oxidase complex on activated leukocytes. The hypothesis was that an increase of hydrophobicity caused by the esterification of caffeic acid could facilitate access to cell membranes and thereby alter its effect as a possible inhibitor of NADPH oxidase. The results (in vitro), showed that the changes in hydrophobicity did not provoke significant changes in the oxidation potential and antiradical potency of the tested compounds. But when tested in activated leukocytes (ex vivo), the esterification caused a significant improvement in the ability to inhibit the NADPH oxidase complex. This potent inhibition effect resulted also in the blockage of production of hypochlorous acid, however, without altering the phagocytic ability of leukocytes. The results of this study show that in cellular assays, CAPE was the most potent compound in comparison to caffeic acid and chlorogenic acid, significantly more effective in inhibiting the production of ROS. Likewise, CAPE was the most effective inhibitor of expression of TNF-α and IL-10 in Staphylococcus aureus stimulated cells. In conclusion, the presence of the catechol moiety and the higher hydrophobicity of CAPE were essential for the biological effects. Considering the involvement of NADPH oxidases in the genesis and progression of inflammatory diseases, CAPE should be considered as a promising anti-inflammatory drug.