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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Avaliação in silico, in vitro e in vivo de compostos candidatos a inibidores de fosfodiesterase 5
Title Alternative: In silico, in vitro and in vivo evaluation of candidate compounds for phosphodiesterase 5 inhibitors
Author: Lescano, Caroline Honaiser, 1989-
Advisor: De Nucci, Gilberto, 1958-
Abstract: Resumo: A terapêutica farmacológica dos inibidores da fosfodiesterase tipo 5 (PDE5) é considerada como tratamento de primeira linha para a disfunção erétil. Adicionalmente, são utilizados para o tratamento da hipertensão pulmonar idiopática e hiperplasia prostática benigna. Todos os inibidores de PDE5 têm semelhanças estruturais com o monofosfato de guanosina cíclico (GMPc) e competem pela ligação no sítio catalítico. A seletividade e afinidade dos inibidores de PDE5 são determinadas pelo contato direto entre certos resíduos do domínio catalítico, e entender como ocorrem as interações moleculares pode ajudar no desenvolvimento de novos fármacos. Desse modo, o presente trabalho pretendeu avaliar uma série de novos derivados de 6,7-dihidro-3H-oxazolo[3,4-a] pirazina-5,8-diona in silico e in vitro sobre a proteína alvo PDE5, bem como avaliar a biodisponibilidade das novas moléculas. Neste trabalho, usamos como ferramenta de estudo a docagem molecular e a simulação de dinâmica molecular para analisar as interações das novas moléculas com a PDE5, além de utilizar métodos in vitro para estudar os efeitos dos compostos em células, plaquetas e tecidos humanos e por fim investigar os parâmetros farmacocinéticos. Os resultados de docagem e dinâmica molecular sugerem que os resíduos dos bolsões (bolsão-Q, bolsão-H e região L), que formam o domínio catalítico da PDE5A são orientados para criar uma rede de interações que acomodam os inibidores da forma mais estável, dependendo das características moleculares, estruturais e amostragem conformacional. Ademais, nas células de carcinoma de colón ou T84 os compostos promoveram o aumento dos níveis de GMPc sem efeito citotóxico. Nas plaquetas os compostos foram capazes de inibir a agregação após estímulo com o doador de óxido nítrico (nitroprussiato de sódio) e aumentar os níveis e GMPc e AMPc com melhores resultados na presença do composto BL-106. Complementarmente, mostramos que os compostos BL-106, BL-220, BL-230 e BL-236 foram capazes de inibir a enzima fosfodiesterase 5A. A atividade do BL-106 foi investigada no corpo cavernoso humano e de coelho e em ureter humano mostrando relaxamento com valores de pEC50 de 6.48 ± 0.20 (coelho), 7.14 ± 0.30 (humano) e 5.88 ± 0.38 (humano). Finalmente, espera-se que os resultados apresentados nesta tese auxiliem no entendimento das interações dos novos compostos com a PDE5. Fornecendo embasamento químico para a compreensão da ação destes compostos em nível biológico e que a descoberta destes possam abrir uma nova alternativa para o desenvolvimento de outros inibidores

Abstract: The pharmacological therapy with phosphodiesterase type 5 (PDE5) inhibitors is considered a first line of treatment for erectile dysfunction. In addition, they are used for the treatment of idiopathic pulmonary hypertension and benign prostatic hyperplasia. All PDE5 inhibitors have structural similarities with cyclic guanosine monophosphate (cGMP) and compete for the bond in the catalytic site. The selectivity and affinity of PDE5 inhibitors are determined by the direct contact between certain residues of the catalytic domain, and understanding how the molecular interactions occur may help in the development of new drugs. This study, therefore, sought to assess a series of new 6.7-dihydro-3H-oxazolo[3.4] pyrazine-5,8-dione derivatives through in silico and in vitro studies on the target protein PDE5, in addition to evaluating the bioavailability of the new molecules. In this study, we used the molecular docking and molecular dynamics simulation tools to analyze the interactions of the new molecules with PDE5, in addition to using in vitro methods to study the effects of the compounds on cells, platelets and human tissue, and finally, to investigate the pharmacokinetic parameters. The molecular docking and dynamics results suggest that residues of binding sites (binding site-Q, binding site-H and region L), which form the catalytic domain of PDE5A, are oriented to create a network of interactions that can accommodate the inhibitors in a more stable way, depending on the molecular, structural and conformational sampling characteristics. Furthermore, the compounds promoted increased levels of cGMP in the colon carcinoma or T84 cells without cytotoxic effect. In the platelets, the compounds were able to inhibit aggregation after stimulation with the nitric oxide donor (sodium nitroprusside) and to increase the cGMP and cAMP levels with better results in the presence of the BL-106 compound. In addition, we showed that the BL-106, Bl-220, Bl-230 and BL-236 compounds were able to inhibit the phosphodiesterase 5A enzyme. The activity of Bl-106 was investigated in the corpus cavernosum of a human and rabbit and in a human ureter, showing relaxation with pEC50 values of 6.48 ± 0.20 (rabbit), 7.14 ± 0.30 (human) and 5.88 ± 0.38 (human). Finally, it is expected that the results presented in this thesis may assist in understanding the interactions of new compounds with PDE5, providing a foundation for understanding the action of these compounds on a biological level, and that the discovery of these mechanisms may open up new alternatives for the development of other inhibitors
Subject: Nucleotídeos cíclicos
Modelagem molecular
Plaquetas (Sangue)
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FCM - Tese e Dissertação

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