Structure-activity relationships for antiplasmodial activity among aminoquinolines

The extended gravitational index G(Q) and quantum-chemical descriptors were calculated for the relationship analysis of aminoquinolines. An evolutionary algorithm was described for variable selection and building QSAR models. And the quasi-newton neural networks were employed with better results.

Antiplasmodial activity of aryltetralone lignans from Holostylis reniformis

Extracts from Holostylis reniformis were tested in vivo against Plasmodium berghei and in vitro against a chloroquine-resistant strain of Plasmodium falciparum. The hexane extract of the roots was the most active, causing 67% reduction of parasitemia in vivo. From this extract, six lignans, including a new (7 ' R,8S,8 ' S)-3 ',4 '-methylenedioxy-4,5-dimethoxy-2,7 '-cyclolignan-7-one, were isolated and tested in vitro against P. falciparum. The three most active lignans showed 50% inhibitor concentrations of <= 0.32 mu M. An evaluation of minimum lethal dose (30%) values showed low toxicity for these lignans in a hepatic cell line (Hep G2A16). Therefore, these compounds are potential candidates for the development of antimalarial drugs.

Synthesis and Antiplasmodial Activity of Betulinic Acid and Ursolic Acid Analogues

More than 40% of the World population is at risk of contracting malaria, which affects primarily poor populations in tropical and subtropical areas. Antimalarial pharmacotherapy has utilised plant-derived products such as quinine and artemisinin as well as their derivatives. However, worldwide use of these antimalarials has caused the spread of resistant parasites, resulting in increased malaria morbidity and mortality. Considering that the literature has demonstrated the antimalarial potential of triterpenes, specially betulinic acid (1) and ursolic acid (2), this study investigated the antimalarial activity against P. falciparum chloroquine-sensitive 3D7 strain of some new derivatives of 1 and 2 with modifications at C-3 and C-28. The antiplasmodial study employed flow cytometry and spectrofluorimetric analyses using YOYO-1, dihydroethidium and Fluo4/AM for staining. Among the six analogues obtained, compounds 1c and 2c showed excellent activity (IC50 = 220 and 175 nM, respectively) while 1a and b demonstrated good activity ( IC50 = 4 and 5 mu M, respectively). After cytotoxicity evaluation against HEK293T cells, 1a was not toxic, while 1c and 2c showed IC50 of 4 mu M and a selectivity index (SI) value of 18 and 23, respectively. Moreover, compound 2c, which presents the best antiplasmodial activity, is involved in the calcium-regulated pathway(s).

Antiplasmodial activity of iron(II) and ruthenium(II) organometallic complexes against Plasmodium falciparum blood parasites

This work reports the in vitro activity against Plasmodium falciparum blood forms (W2 clone, chloroquine-resistant) of tamoxifen-based compounds and their ferrocenyl (ferrocifens) and ruthenocenyl (ruthenocifens) derivatives, as well as their cytotoxicity against HepG2 human hepatoma cells. Surprisingly with these series, results indicate that the biological activity of ruthenocifens is better than that of ferrocifens and other tamoxifen-like compounds. The synthesis of a new metal-based compound is also described. It was shown, for the first time, that ruthenocifens are good antiplasmodial prototypes. Further studies will be conducted aiming at a better understanding of their mechanism of action and at obtaining new compounds with better therapeutic profile.

Squaric acid/4-aminoquinoline conjugates: novel potent antiplasmodial agents

We report the synthesis and structure–activity relationship (SAR) analysis of a series of hybrid compounds containing a squaric moiety conjugated with heterocyclic moieties from well-known antimalarials. This novel series of compounds presents improved antiplasmodial activity compared with the squaric derivatives described in our previous work. Three compounds, 8b (IC50 = 99 nM), 8c (IC50 = 95 nM), and 8d (IC50 = 105 nM) had greater in vitro potency than chloroquine 1 (IC50 = 140 nM) against chloroquine resistant Plasmodium falciparum. In addition, they were noncytotoxic against NIH 3T3 and Hek 293T cells.

Antiplasmodial Natural Products

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

New quinoline derivatives demonstrate a promising antimalarial activity against Plasmodium falciparum in vitro and Plasmodium berghei in vivo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

In vitro activity of extracts and isolated polyphenols from West African medicinal plants against Plasmodium falciparum

The aim of the study was to screen 11 selected traditional medicinal plants from West Africa for their in vitro antiplasmodial activity in order to determine the activity of single and of combination of plant extracts and to examine the activity of isolated pure compounds. Ethanolic and aqueous extracts of the 11 selected plants and pure compounds from Phyllanthus muellerianus and Anogeissus leiocarpus were tested in vitro against Plasmodium falciparum 3D7. Proliferation inhibitory effects were monitored after 48 h. Among the plants and pure compounds investigated in this study, geraniin from P. muellerianus, ellagic, gentisic, and gallic acids from A. leiocarpus, and extracts from A. leiocarpus, P. muellerianus and combination of A. leiocarpus with P. muellerianus affected the proliferation of P. falciparum most potently. Significant inhibitory activity was observed in combination of A. leiocarpus with P. muellerianus (IC50 = 10.8 mu g/ml), in combination of A. leiocarpus with Khaya senegalensis (IC50 = 12.5 mu g/ml), ellagic acid (IC50 = 2.88 mu M), and geraniin (IC50 = 11.74 mu M). In general growth inhibition was concentration-dependent revealing IC50 values ranging between 10.8 and -40.1 mu g/ml and 2.88 and 11.74 mu M for plant extracts and pure substances respectively. Comparison with literature sources of in vivo and in vitro toxicity data revealed that thresholds are up to two times higher than the determined IC50 values. Thus, the present study suggests that geraniin from P. muellerianus; ellagic acid, gallic acid, and gentisic acid from A. leiocarpus; and combination of extracts from A. leiocarpus with either P. muellerianus or K. senegalensis could be a potential option for malaria treatment.

Molecular modeling and UV-vis spectroscopic studies on the mechanism of action of reversed chloroquine (RCQ)

Reversed chloroquine (RCQ) is a multiple ligand compound active against chloroquine-sensitive and resistant falciparum malaria. It is composed by a 4-aminoquinoline moiety (like that present in chloroquine (CQ)) joined to imipramine (IMP), a modulating agent that also showed intrinsic antiplasmodial activity against Brazilian Plasmodium falciparum isolates resistant to CQ. Molecular modeling and ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis) studies strongly suggest that the interaction between RCQ and heme is predominant through the quinoline moiety in a mechanism of action similar to that observed for CQ. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Avaliação da atividade antimalárica de extratos obtidos de algas marinhas no litoral do Rio Grande do Norte

Malaria is a major parasitic disease worldwide, accounting for about 500 million cases and causing 2 million to 3 million deaths annually. Four species are responsible for transmitting this disease to humans: Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Plasmodium malariae and Plasmodium ovale. The parasite resistance to antimalarial drugs and the usual limitations of the vector control implications are contributing to the spread of the disease. The most of significant advances in the search for new antimalarial drugs is based on natural components, the main ones being currently used antimalarial drugs derived from plants. Research on natural products of marine origin (particularly algae) show that some species possess antiplasmodial activity. Knowing that the coast of Rio Grande do Norte is home to several species of algae, the present study was to evaluate, for the first time, the antimalarial activity of ethanolic extracts of seaweed Spatoglossum schroederi, Gracilaria birdiae and Udotea flabellum against Plasmodium falciparum 3D7 strain tests and in vitro using the murine model (Plasmodium berghei) for evaluation in vivo. These species were ground, macerated with ethanol for 24 hours and the extracts concentrated in rotaevaporador (45 ° C ± 5 ° C). For in vitro tests, the extracts were diluted and tested at concentrations between 100 and 1.56 μg/ml (seven concentrations in triplicate), in order to obtain IC50 of each extract. The cytotoxicity tests with macrophages and BGM were performed using the MTT colorimetric assay. BGM macrophages and cells were distributed in 96 wells per plate (1x 105 to macrophages and 1x104 cells per well for BGM) and incubated for 24h at 37 ° C. The ethanol extracts were diluted and tested at concentrations of 100 to 1,56 μg/ml (seven concentrations in triplicate). After periods of 24 hours of incubation with the extracts, 100 μg of MTT was added to each well, and 3 hours elapsed, the supernatant was removed and added 200 μl of DMSO in each well. The absorbance of each well was obtained by reading on a spectrophotometer at 570 nm filter. To evaluate the acute toxicity in vivo, Swiss mice received a single dose (oral) 2000 mg/kg/animal of each extract tested. The parameters of acute toxicity were observed for 8 days. For in vivo tests, Swiss mice were inoculated with 1x105 erythrocytes infected with P. berghei. The treatment was given first to fourth day after infection with 0.2 ml of the extracts in doses of 1000 and 500 mg//g animal. The negative control group received 0.2 ml of 2% Tween-20, whereas the positive control group received sub-dose of chloroquine (5 mg/kg/animal). The assessment of antimalarial activity was done by suppressing suppressing the parasitemia at 5 and 7 days after infection. The growth inhibition of parasites was determined relative to negative control (% inhibition = parasitaemia in control - parasitemia in sample / parasitemia control x 100), the mortality of animals was monitored daily for 30 days The results showed that algae Spatoglossum schroederi and Udotea flabellum showed antimalarial activity in vitro, with reduced parasitemia of 70.54% and 54, respectively. The extracts of the three algae tested showed moderate to high cytotoxicity. Algae S. schroederi and U. flabellum were active against P. berghei only at doses of 500 mg / kg with reduction ranging from 54.58 to 52.65% for the fifth day and from 32.24 to 47.34% for the seventh day, respectively. No toxicity was observed in vivo at the dose tested, over the 8 days of observation. Although preliminary data, the bioactive components in those possible seaweed may be promising for the development of new anti-malarial drugs

Avaliação da atividade antiplasmódica in vitro dos óleos de Andiroba (Carapa guianensis Aubl.) e Pimenta-de-macaco (Piper aduncum L)

Na busca de novos antimaláricos, duas espécies típicas da região Amazônica e uma fração rica em limonóides foram objeto deste estudo: Carapa guianensis Aubl. (Meliaceae), conhecida popularmente como andiroba, utilizada tradicionalmente como inseticida e no combate da malária. A espécie Piper aduncum L. (Piperaceae), conhecida popularmente como pimenta-de-macaco, usada para tratar doenças inflamatórias e a fração rica em limonóides fracionada do óleo de andiroba. Tanto os óleos brutos como a fração foram submetidos a ensaios in vitro, segundo metodologia descrita por Rieckman e colaboradores (1980) modificada por Carvalho (1990) com os clones do Plasmodium falciparum W₂ e Dd₂. Estes ensaios demonstraram que os óleos apresentaram atividade antiplasmódica, sendo que na concentração de 0,82ng/mL e 8,2μg/mL do óleo de andiroba a inibição do clone W₂ foi de 100% e do Dd₂ de 71% após 72h de exposição, respectivamente. Para a fração na concentração de 3,1μg/mL o clone W₂ foi de 100% e do Dd₂ a de 82% após 72h de exposição. O óleo de pimenta-de-macaco teve na concentração de 1,30ng/mL para o clone W₂ a inibição de 100% e para o Dd₂ a de 77%, após 72h de exposição, para a concentração de 10,3μg/mL. Os resultados com o óleo de pimenta-de-macaco, na concentração de 1,30ng/mL a inibição foi de 100% para clone W₂ e para o clone Dd₂, na concentração de 10,3μg/mL, a inibição foi de 77% após 72h de exposição.

Abordagem fitoquímica, determinação da atividade antiplasmódica in vitro e avaliação preliminar da toxicidade do extrato hidroetanólico das cascas de Aspidosperma excelsum Benth (Apocynaceae)

A malária é uma doença causada por protozoários do gênero Plasmodium. O tratamento da malária está se tornando cada vez mais difícil com a expansão dos casos de parasitas resistentes aos fármacos utilizados na terapêutica. Neste contexto, produtos isolados a partir de plantas têm dado importante contribuição, representando importante fonte para a obtenção de novos fármacos antimaláricos. A atividade antiplasmódica de alcalóides de origem vegetal tem sido amplamente relatada na literatura. Plantas da família Apocynaceae, ricas em alcalóides indólicos, apresentam amplas propriedades medicinais e algumas espécies do gênero Aspidosperma já demonstraram potencial antimalárico. Assim, este trabalho teve como objetivo realizar uma abordagem fitoquímica, avaliar a atividade antiplasmódica in vitro e a toxicidade preliminar do extrato hidroetanólico concentrado das cascas de A. excelsum, nativa da Região Amazônica, onde é usada tradicionalmente para tratar várias enfermidades, inclusive malária. A atividade antiplasmódica in vitro de diferentes concentrações do extrato e frações alcaloídica e metanólica foi avaliada em culturas de P. falciparum W2 pela percentagem de inibição da parasitemia e determinação da concentração inibitória média (CI₅₀) em intervalos de 24, 48 e 72 h. O ensaio de citotoxicidade do extrato e fração alcaloídica foi realizado em fibroblastos L929 de camundongo pelo método do MTT e o teste de toxicidade aguda oral do extrato foi realizado de acordo com o Procedimento de Dose Fixa adotado pela OECD com pequenas adaptações. A prospecção fitoquímica revelou a presença de saponinas, açúcares redutores, fenóis e taninos e alcalóides e estes foram confirmados em quantidades significativas na fração alcaloídica extraída com clorofórmio (C2). Através de cromatografia em camada delgada e cromatografia líquida de alta eficiência do extrato, foi caracterizada a presença do alcalóide indólico ioimbina. O extrato e as frações apresentaram atividade antiplasmódica in vitro. O extrato apresentou a melhor atividade em 24 h (CI₅₀= 5,2 ± 4,1 μg/mL), indicando uma boa atividade esquizonticida. Apenas a fração alcaloídica C2 apresentou uma pequena, porém significativa citotoxicidade (concentrações superiores a800 μg/mL). O extrato não só não apresentou citotoxicidade como também nenhum sinal evidente de toxicidade aguda oral na dose de 5000 mg/mL. Os resultados obtidos indicam que o extrato de Aspidosperma excelsum Benth apresenta promissor potencial antimalárico, merecendo estudos mais detalhados sobre sua atividade antiplasmódica, com vistas no isolamento de compostos ativos e elucidação de seu(s) mecanismo(s) de ação.

Estudo fitoquímico, avaliação da toxicidade oral aguda e da atividade antimalárica in vitro e in vivo das cascas de Parahancornia fasciculata (Poir.) Benoist (Apocynaceae)

Parahancornia fasciculata (Poir.) Benoist (Apocynaceae), também conhecida como Parahancornia amapa (Hub.) Ducke, é uma espécie vegetal empregada popularmente no tratamento da malária, infecções no útero, gastrite, anemia, problemas respiratórios, entre outros. Os objetivos do presente trabalho foram realizar o estudo fitoquímico, avaliar a toxicidade oral aguda e a atividade antimalárica in vitro e in vivo de extratos, frações e substância isolada obtidas a partir de cascas do caule de P. fasciculata. Foram realizados dois tipos de extrações com o pó das cascas de P. fasciculata, por maceração / percolação, com etanol 96°GL e diclorometano, esta última tendo sido realizada a com o pó das cascas alcalinizado com hidróxido de amônio, obtendo-se os extratos secos EEPF e EDAPF, respectivamente. Uma terceira extração foi realizada a partir do EEPF por aquecimento sob refluxo, sucessivamente, com Hex:DCM (1:1), AcOEt:DCM (1:1) e AcOEt. EEPF foi, também, submetido a fracionamento por extrações ácido-base resultando nas frações de neutros (EEPFN) e de alcalóides (EEPFA). A prospecção fitoquímica realizada com o EEPF foi desenvolvida por CCD em cromatoplacas de sílica gel tendo sido detectada a presença de triterpenos, esteróides, heterosídeos flavônicos, saponinas, polifenóis, taninos, heterosídeos antracênicos e heterosídeos cardiotônicos. EDAPF foi submetido à cromatografia em coluna de sílica gel. Foram recolhidas 30 frações sendo que as frações Fr1-3, Fr4, Fr5-7 e Fr11 concentraram a maior parte da massa do extrato cromatografado. Da Fr5-7 foi isolada uma mistura de ésteres do lupeol que representam os componentes majoritários do EDAPF. Esta fração passou por um processo de hidrólise alcalina e o produto obtido (Fr5-7Hid) foi analisado por espectrometrias no IV, RMN de ¹H e ¹³C e foi identificado como o triterpeno lupeol. A fração insolúvel em AcOEt obtida a partir do EEPF, por aquecimento sob refluxo, apresentou resultado positivo para o teste de proantocianidinas e foi submetido a doseamento desta classe de metabólitos. Os resultados foram expressos em porcentagem dos teores para a amostra não diluída (10,46±0,3419%), amostra diluída a 1:10 (9,94± 0,1598%) e amostra diluída a 1:100 (10,55± 0,9299%). A avaliação da atividade antiplasmódica in vitro em culturas de cepas W2 de Plasmodium falciparum foi realizada pelo teste da Proteína II Rica em Histidina (HRP-II) tendo sido testados EEPF, EEPFN, EEPFA, Fr1-3, Fr4, Fr5-7(ésteres do lupeol), Fr11 e o Fr5-7Hid (lupeol). Os melhores resultados obtidos foram para EEPF, EEPFA E EEPFN (CI₅₀= ~ 50 μg/mL) sendo considerados moderadamente ativos. As demais amostras apresentaram CI₅₀ > 50 μg/mL e foram consideradas inativas. Realizou-se também a avaliação da atividade antimalárica in vivo em camundongos fêmeas suíços infectados com cepas ANKA de P. berghei com o EEPF e o EEPF-HEX:DCM (1:1) em concentrações de 500, 250 e 125mg/kg de peso. EEPF foi parcialmente ativo, somente no 8° dia, em todas as concentrações. Já EEPF-HEX:DCM (1:1) foi parcialmente ativo na dose de 500mg/kg de peso e nas demais doses foi inativo. O teste de toxicidade oral aguda foi realizado em camundongos fêmeas suíços, pelo método da dose fixa (5.000mg/kg), com EEPF e não apresentou nenhum sinal de toxicidade evidente, o que foi confirmado pela ausência de alterações nos exames anátomohistopatológicos realizados.

Estudo fitoquímico e atividade antiplasmódica em Plasmodium falciparum (W2) de Himatanthus articulatus (Vahl) Woodson (Apocynaceae)

O presente trabalho descreve a análise fitoquímica e avaliação da atividade antiplasmódica em Plasmodium falciparum (W2) de Himatanthus articulatus (Vahl) Woodson. O extrato etanólico (EEHS) obtido por percolação do pó das cascas, após concentração, forneceu um precipitado (EEHSP) e um resíduo pastoso que foi submetido a liofilização (EEHS). Fracionou-se este por: re-extração sob refluxo, partição ácido-base e coluna cromatográfica de sílica gel. Além disso, submeteu-se o pó das cascas a extração com ácido clorídrico 1 N para separação de alcalóides. A prospecção fitoquímica, em CCD, foi realizada com EEHS e EEHSP, enquanto que EEHS, frações (FrDCM EEHS, FrAcOET EEHS e FrMeOH EEHS) e FAHS2 DCM foram analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a DAD (arranjo de diiodo-CLAE-DAD). FrAcOET EEHS foi fracioanda por coluna cromatográfica fornecendo uma substância isolada (S1). Analisou-se o EEHS, a fração majoritária obtida na coluna cromatográfica (F71), FAHS2 DCM e S1 por cromatografia liquida acoplada a espectrometria de massas (CL-EM). O espectro no infravermelho foi obtido para F71 e S1. A estrutura química de S1 foi definida como sendo o plumierídeo por ressonância magnética nuclear. A avaliação de atividade antiplasmódica foi realizada com EEHS, EEHSP, FrDCM EEHS, FrAcOET EEHS, FrMeOH EEHS, FAHS1 DCM, FAHS2 DCM, FAEEHS, FNEEHS, FNHS DCM e S1 pelo método da lactato desidrogenase parasitária (pLDH). Na prospecção fitoquímica, EEHS e EEHSP apresentaram resultados positivos para polifenóis e taninos, saponinas, triterpenos e esteroides, alcaloides e geninas flavônicas. EEHS e frações analisadas por CLAE-DAD mostraram os picos mais intensos sugestivos de iridoides, comprovados por CL-EM de EEHS que mostrou como substância majoritária o iridóide plumierídeo, coerente com o espectro no IV de F71 e S1 que revelou absorções de grupos funcionais presentes em iridóides. Nas análises destas por CL-EM, observou-se um pico a m/z 471 (M+H), atribuído ao íon pseudomolecular do plumierídeo e/ou isoplumierídeo. S1 foi identificada como plumierídeo. Até o presente momento não foi relatada a presença de alcaloides para a espécie, porém nas frações alcaloídicas (FAHS1 DCM, FAHS2 DCM, FAEEHS) e de neutros (FNEEHS e FNHS DCM) em análise por CCD revelada com reagente Dragendorff observaram-se manchas sugestivas de alcalóides, coerente com análise por CLAE-DAD de FAHS2 DCM, a qual mostrou pico majoritário com cromóforo sugestivo de alcaloide β-carbolínico. Em análises por CL-EM de FAHS2 DCM observou-se pico majoritário sugestivo do alcalóide 10-hidroxi-antirina-N-óxido com massa molecular 328 u. Os ensaios de atividade antiplasmódica foram negativos para EEHS, EEHSP, FrDCM EEHS, FrAcOET EEHS, FrMeOH EEHS, S1, FAEEHS, FAHS1 DCM, FNEEHS, FNHS DCM e moderadamente ativo (CI₅₀ 22,89 μg/mL) para FAHS2 DCM. Estes resultados indicam que a atividade antiplasmódica da planta pode se atribuída aos alcaloides, cuja presença em H. articulatus é descrita pela primeira vez.

Terpenos e lignanas de Aristolochiaceae

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)