Investigação da atividade denitrosilante de compostos de coordenação de cobre(II) relevantes na terapia do choque séptico: estudos in vitro, in silico e in vivo

Abstract

A sepse é uma condição caracterizada por disfunção aguda de órgãos, resultante de uma resposta imune desregulada a uma infecção, sendo esta condição clínica um grave problema de saúde global. Em casos mais severos, pode evoluir para choque séptico, com queda acentuada da pressão arterial média (< 65 mmHg), hipoperfusão e falência múltipla de órgãos. O tratamento clínico envolve o uso de vasoconstritores, como noradrenalina e angiotensina, associados à reposição de fluidos. Entretanto, muitos pacientes não respondem adequadamente a esses fármacos. Durante a sepse, ocorre superprodução de óxido nítrico (?NO), que reage com grupos tióis de proteínas e biomoléculas, formando nitroso-tióis. Esse processo de nitrosilação pode inibir a atividade de receptores e enzimas envolvidos na regulação da pressão arterial. Assim, propõe-se que a remoção desses grupos (denitrosilação) possa restaurar suas funções. Neste contexto, avaliou-se a atividade denitrosilante de três compostos de coordenação de cobre(II) com diferentes ligantes (CuBS, CuBMPA e CuPABMPA) estudados in vitro e in silico frente a S-nitrosoglutationa (GSNO), com elucidação de seus mecanismos de ação. Todos promoveram a clivagem homolítica da GSNO, formando ?NO e GSSG. Para o composto CuBS, é proposta a formação de ligação covalente entre o centro de cobre(II) e o enxofre da GSNO, enquanto os compostos CuBMPA e CuPABMPA promovem a reação de forma indireta, via ligações de hidrogênio entre ligantes aquo e os grupos presentes no ligante, com a GSNO. Os compostos CuBS e CuBMPA foram avaliados in vivo, utilizando-se de camundongos C57/BL6, submetidos à sepse, induzida por CLP (punção e ligamento cecal) e tratados 2 h antes da realização da curva dose-resposta, com o vasoconstritor noradrenalina. O tratamento com o composto CuBS não melhorou a resposta ao vasoconstritor, enquanto o composto CuBMPA restaurou significativamente a responsividade ao vasoconstritor, sendo que os animais tratados com este composto apresentaram comportamento semelhante ao de animais saudáveis. Ambos os compostos reduziram a quantidade de proteínas nitrosiladas no fígado e coração, confirmando atividade denitrosilante in vivo. A diferença nos resultados provavelmente decorre dos distintos mecanismos de ação e requer estudos adicionais para compreender as modificações bioquímicas promovidas pelos compostos no modelo empregado.

Abstract: Sepsis is a condition characterized by acute organ dysfunction resulting from a dysregulated immune response to infection, representing a major global health problem. In more severe cases, it may progress to septic shock, with an accentuated decrease in average blood pressure (< 65 mmHg), hypoperfusion, and multiple organ failure. Clinical treatment involves the use of vasoconstrictors such as norepinephrine and angiotensin, combined with fluid resuscitation. However, many patients do not respond adequately to these drugs. During sepsis, there is an overproduction of nitric oxide (?NO), which reacts with thiol groups of proteins and biomolecules to form S-nitrosothiols. This nitrosylation process can inhibit the activity of receptors and enzymes involved in blood pressure regulation. Thus, it is proposed that removing these groups (denitrosylation) may restore their functions. In this context, the denitrosylating activity of three copper(II) coordination compounds with different ligands (CuBS, CuBMPA, and CuPABMPA) was evaluated in vitro and in silico against the S-nitroso glutathione (GSNO), with elucidation of their mechanisms of action. All compounds promoted the homolytic cleavage of GSNO, forming ?NO and GSSG. CuBS acts through the formation of a covalent bond between the copper(II) center and the sulfur atom of GSNO, whereas CuBMPA and CuPABMPA mediate the reaction indirectly via hydrogen bonds between aquo ligand and other hydrogen atoms present in the compounds and GSNO. CuBS and CuBMPA were also evaluated in vivo in C57/BL6 mice subjected to sepsis induced by cecal ligation and puncture (CLP) and treated 2 h prior to the dose-response curve with norepinephrine. Treatment with the compound CuBS did not improve responsiveness to the vasoconstrictor, while CuBMPA significantly restored the response, showing behavior similar to that of healthy animals. Both compounds reduced the amount of nitrosylated proteins in the liver and heart, confirming their denitrosylating activity in vivo. The difference in results likely arises from their distinct mechanisms of action and warrants further investigation to understand the biochemical modifications promoted by these compounds in the model used.