Síntese de derivados ß-carbolínicos e investigação dos seus potenciais efeitos frente a Mycobacterium tuberculosis e Acanthamoeba castellani

Abstract

Os alcaloides compreendem uma classe ampla de moléculas nitrogenadas naturais e bioativas, dentre as quais os alcaloides indólicos se destacam pelos seus efeitos farmacológicos comercialmente relevantes, como no caso dos alcaloides da vinca no tratamento de diversos tipos de câncer. As tetrahidro-beta-carbolinas (THBCs) e beta-carbolinas pertencem ao grupo dos alcaloides indólicos e são essencialmente constituídas por um sistema tricíclico formado por um grupo indólico e um terceiro anel conjugado (anel C), o qual se apresenta na forma reduzida (THBCs) ou totalmente oxidada (beta-carbolinas). Esses compostos são gerados majoritariamente pela reação de Pictet-Spengler com aldeídos ou ceto-ácidos naturais, sendo ubíquos na natureza, assim como nos seres humanos. Pela sua relevância biológica, com efeitos relatados em microrganismos de importância clínica (Trypanosoma cruzi, Leishmania amazonensis, entre outros), essas classes podem ser avaliadas em outros sistemas patogênicos nos quais foram pouco exploradas, como Mycobacterium tuberculosis e Acanthamoeba castellanii. A tuberculose afeta milhões de indivíduos por ano em todo o mundo, e seu tratamento se baseia em fármacos eficazes que, no entanto, estão relacionados a elevada toxicidade, reforçando a necessidade de novas alternativas terapêuticas. Já em relação à A. castellanii, apesar da doença mais comum possuir bom prognóstico e tratamentos, a forma grave da doença chamada encefalite amebiana granulomatosa não possui tratamentos eficazes, levando os indivíduos ao óbito, e por isso novos fármacos devem ser desenvolvidos. Nesse contexto, o presente trabalho busca sintetizar THBCs e beta-carbolinas e testá-las em M. tuberculosis e A. castellanii, visando a identificação de compostos promissores para posterior otimização molecular guiada pela atividade biológica. Dessa maneira, foi utilizada a reação de Pictet-Spengler em ácido acético sob aquecimento para obter as THBCs, enquanto as beta-carbolinas foram preparadas pela oxidação das THBCs em dimetilsulfóxido, juntamente com iodo e ácido clorídrico. Ao todo, 25 compostos foram obtidos e elucidados: 11 THBCs, 8 beta-carbolinas carboxiladas (BCCs) e 6 beta-carbolinas descarboxiladas (BCDs) na forma de sais de trifluoroacetato, os quais foram submetidos aos ensaios contra M. tuberculosis e A. castellanii. Nenhuma THBC foi ativa nos ensaios de viabilidade contra os dois microrganismos. Quanto às beta-carbolinas, os compostos ?2i?, ?3g?, ?3i?, ?3j? foram ativos contra M. tuberculosis, com concentração inibitória mínima (CIM) de 50, 25, 25 e 12,5 µg/mL, respectivamente. Além disso, os compostos ?2i? e ?3g? apresentaram efeito bactericida na concentração avaliada. Nos ensaios em A. castellanii foram observados 5 BCCs ativas, nas quais as concentrações inibitórias de 50% da atividade (IC50) variaram entre 38,32 e 180,10 µM para os compostos ?2a?, ?2b?, ?2c?, ?2h? e ?2k?. Observou-se que, para ambos os microrganismos, o grau de oxidação influenciou a atividade, sendo as beta-carbolinas mais ativas que as THBCs e que a descarboxilação favoreceu a atividade em M. tuberculosis, porém o contrário foi observado para A. castellanii.

Abstract: Alkaloids comprise a broad class of naturally occurring, bioactive nitrogen-containing molecules, among which indole alkaloids stand out due to their commercially relevant pharmacological effects, as exemplified by the vinca alkaloids used in the treatment of various types of cancer. Tetrahydro-beta-carbolines (THBCs) and beta-carbolines belong to the group of indole alkaloids and are essentially composed of a tricyclic system formed by an indole moiety and a third conjugated ring (ring C), which appears either in a reduced form (THBCs) or in a fully oxidized form (beta-carbolines). These compounds are mainly generated through the Pictet-Spengler reaction with natural aldehydes or keto acids and are ubiquitous in nature, including in humans. Due to their biological relevance, with reported effects against clinically important microorganisms (Trypanosoma cruzi, Leishmania amazonensis, among others), these classes may be evaluated in other pathogenic systems in which they have been little explored, such as Mycobacterium tuberculosis and Acanthamoeba castellanii. Tuberculosis affects millions of individuals worldwide each year, and its treatment relies on effective drugs that are, however, associated with significant toxicity, reinforcing the need for new therapeutic alternatives. Regarding A. castellanii, although the most common form of infection presents a good prognosis and treatments, the severe manifestation known as granulomatous amoebic encephalitis lacks effective therapy and is frequently fatal, highlighting the need for new drug development. In this context, the present work aimed to synthesize THBCs and beta-carbolines and evaluate them against M. tuberculosis and A. castellanii, seeking to identify promising compounds for subsequent molecular optimization guided by biological activity. The Pictet-Spengler reaction in acetic acid under heating was employed to obtain the THBCs, while the beta-carbolines were prepared by oxidation of the THBCs in dimethyl sulfoxide using iodine and hydrochloric acid. In total, 25 compounds were obtained and structurally elucidated: 11 THBCs, 8 carboxylated beta-carbolines (BCCs), and 6 decarboxylated beta-carbolines (BCDs) in the form of trifluoroacetate salts, which were evaluated against M. tuberculosis and A. castellanii. None of the THBCs exhibited activity in viability assays against either microorganism. Regarding the beta-carbolines, compounds 2i, 3g, 3i, and 3j were active against M. tuberculosis, with minimum inhibitory concentration (MIC) values of 50, 25, 25, and 12.5 µg/mL, respectively. In addition, compounds 2i and 3g displayed bactericidal effects at the evaluated concentration. In the assays against A. castellanii, five BCCs were found to be active, with half-maximal inhibitory concentration (IC50) values ranging from 38.32 to 180.10 µM for compounds 2a, 2b, 2c, 2h, and 2k. It was observed that, for both microorganisms, the degree of oxidation influenced biological activity, with beta-carbolines being more active than THBCs, and that decarboxylation favored activity against M. tuberculosis, whereas the opposite trend was observed for A. castellanii.