Search

Organic nitrates are widely used to restore the levels and mimic the function of the endogenous nitric oxide (NO) reduced by endothelial dysfunction presented in arterial hypertension (AH). However, most of these drugs available for clinical use produce harmful side-effects, especially tolerance. The development of organic nitrates that do not present these drawbacks is still desired. This study aimed to investigate the new organic nitrate 1,3-diisobutoxypropan-2-yl (NDIBP) as an alternative for hypertension treatment, describing its synthesis, the biological and pharmacokinetic in silico potential, its vasculare effects, mechanism of action, acute toxicity, ability to induce tolerance, and its action on the cardiovascular system of normotensive and hypertensive rats. NDIBP was synthetized from glycerin by organic synthesis and characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectra, obtaining an 85.7% yield. Biological activity spectrum was obtained by PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) revealing that the highest probable activities for NDIBP were related to cardiovascular actions such as antihypertensive and vasodilator effect. Drug-like properties and ADMET studies were carried out by pkCSM (Predicting Small-Molecule Pharmacokinetic Properties Using Graph-Based Signatures) software. Physicochemical parameters and ADMET prediction suggested that NDIBP presented a good theoretical oral bioavailability, good absorption in the gastrointestinal tract, and a low distribution in the tissues. In vitro chemiluminescence studies and ex vivo techniques showed that NDIBP released NO both in a cell-free system under anaerobic conditions and isolated mesenteric arteries through a metabolization process catalyzed by the enzyme xanthine oxidoreductase (XOR). In ex vivo experiments using rat mesenteric artery rings, NDIBP evoked an endothelium-independent vasorelaxation (Emax = 105.97 ± 3.65% vs. 91.78 ± 4.08 %, respectively, p < 0.05) significantly attenuated in the presence of PTIO (Emax = 66.22 ± 5.22 %, p < 0.05), ODQ (Emax = 26.22 ± 3.32 %, p < 0.05), TEA (Emax = 78.43 ± 3.55, p < 0.05), febuxostat (Emax = 69.96 ± 4.31 %, p < 0.05), and proadifen (Emax = 52.88 ± 3.04 %, p < 0.05). Furthermore, this organic nitrate was not able to induce tolerance in the vessel and presented a low oral acute preclinical toxicity. In vivo alterations on cardiovascular parameters were assessed using normotensive and renovascular hypertensive rats. NDIBP induced a hypotensive effect and a dual action in the heart rate that were significantly higher in hypertensive animals than in normotensive. Our results indicated that NDIBP possesses good in silico biological activities and drug-like properties and acts as a new NO donor, acute hypotensive and bradycardic agent, and is a non-self-tolerant organic nitrate, developing vasorelaxation through NO release, activation of NOsGC- cGMP pathway, and positive modulation of K+ channels in vascular smooth muscle. Therefore, all the data suggest that NDIBP is a good candidate for further investigation in the treatment of arterial hypertension and drug development studies. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Os nitratos orgânicos são amplamente utilizados para restaurar os níveis e mimetizar a função do óxido nítrico (NO) endógeno reduzido pela disfunção endotelial presente na hipertensão arterial (HA). Entretanto, a maioria dos nitratos clinicamente disponíveis produz efeitos colaterais indesejados, especialmente a tolerância. O desenvolvimento de novos nitratos orgânicos que não apresentem essas desvantagens ainda se faz necessário. Este trabalho teve como objetivo investigar o novo nitrato orgânico 1,3-diisobutoxipropan-2-il (NDIBP) como alternativa para o tratamento da hipertensão, descrevendo sua síntese, o potencial biológico e farmacocinético in silico, seus efeitos vasculares, mecanismo de ação, toxicidade aguda, capacidade de induzir tolerância e sua ação no sistema cardiovascular de ratos normotensos e hipertensos. O NDIBP foi sintetizado a partir da glicerina por meio de síntese orgânica e caracterizado por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e espectros de ressonância magnética nuclear, obtendo um rendimento de 85,7%. O espectro de atividade biológica foi obtido por PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) revelando que as atividades mais prováveis para o NDIBP estavam relacionadas a ações cardiovasculares, como efeito anti-hipertensivo e vasodilatador. As propriedades drug-like e os estudos ADMET foram realizados por software pkCSM (Predicting Small-Molecule Pharmacokinetic Properties using Graph-Based Signatures). Os parâmetros físicoquímicos e a predição ADMET sugeriram que o NDIBP apresentou boa biodisponibilidade oral teórica, boa absorção no trato gastrointestinal e baixa distribuição nos tecidos. Estudos de quimioluminescência in vitro e técnicas ex vivo demonstraram que o NDIBP liberou NO tanto em um sistema livre de células em condições anaeróbias quanto em artérias mesentéricas isoladas por meio de um processo de metabolização catalisado pela enzima xantina oxidoredutase (XOR). Em experimentos ex vivo utilizando anéis de artéria mesentérica de rato, o NDIBP induziu um vasorrelaxamento independente do endotélio (Emáx = 105,97 ± 3,65% vs. 91,78 ± 4,08%, respectivamente, p < 0,05) que foi significantemente atenuado na presença de PTIO (Emáx = 66,22 ± 5,22 %, p < 0,05), ODQ (Emáx = 26,22 ± 3,32%, p < 0,05), TEA (Emáx = 78,43 ± 3,55, p < 0,05), febuxostato (Emáx = 69,96 ± 4,31%, p < 0,05), e proadifeno (Emáx = 52,88 ± 3,04%, p < 0,05). Além disso, este nitrato orgânico não foi capaz de induzir tolerância vascular e apresentou baixa toxicidade pré-clínica aguda por via oral. As alterações in vivo nos parâmetros cardiovasculares foram avaliadas utilizando ratos normotensos e hipertensos renovasculares. O NDIBP induziu um efeito hipotensor e uma ação dual na frequência cardíaca que foram significantemente maiores em animais hipertensos do que em normotensos. Nossos resultados indicam que o NDIBP possui boas atividades biológicas e propriedades drug-like in silico e atua como um novo doador de NO, agente hipotensivo e bradicárdico e é um nitrato orgânico não autotolerante, desenvolvendo vasorrelaxamento por liberação de NO, ativação da via NO-sGC-cGMP e modulação positiva dos canais para K+ no músculo liso vascular. Portanto, todos os dados sugerem que o NDIBP é um bom candidato para futuras investigações no tratamento da hipertensão arterial e estudos de desenvolvimento de medicamentos.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-03-02T17:03:56Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PDF - Airlla Laana de Medeiros Cavalcanti.pdf: 2086060 bytes, checksum: b74e6eb69ebe6e0583efc0e2d23bedac (MD5) Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2016-06-13T20:33:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 PDF - Airlla Laana de Medeiros Cavalcanti.pdf: 2086060 bytes, checksum: b74e6eb69ebe6e0583efc0e2d23bedac (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Made available in DSpace on 2016-06-13T20:33:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 PDF - Airlla Laana de Medeiros Cavalcanti.pdf: 2086060 bytes, checksum: b74e6eb69ebe6e0583efc0e2d23bedac (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-02-13 Some inflammatory skin diseases are treated with drugs carried on conventional dosage forms that often fail to achieve adequate concentrations in the tissue to generate maximum pharmacological effect. Pentoxifylline (PTX) is one of these drugs widely studied due to its anti-inflammatory activity by inhibiting the production of TNFα and other proinflammatory cytokines. The use of PTX incorporated into microemulsions (ME) would be a novel alternative for the treatment of inflammatory skin disorders. This new drug delivery system can be used topically and can be able to increase the permeation through skin and the effectiveness of several drugs compared to conventional treatments. The aim of this work was to develop a microemulsion containing PTX (PTX-ME) for topical use. The formulation obtained from the pseudoternary phase diagrams was characterized and evaluated using methods such as polarized light microscopy (MLP), differential scanning calorimetry (DSC) and transmission electron microscopy (TEM). The in vitro release profile was determined using the model of Franz cells and antiedematogenic activity in vivo was determined using the technique of paw edema induced by carrageenan. The ME was composed of distilled water (5%), acid–capric/caprylic triglycerides (51%), Tween 80 (39.6%) and Brij TM 52 (4.4%). Analyzes of MLP, DSC, and TEM were able to confirm that the ME obtained was water-in-oil (W/O) type. The formulation was thermodynamically stable against thermic stress. Beside this, it had physicalchemical characteristics that allow its topical use. In vitro release of PTX-ME followed the Higuchi kinetic model. Additionally, it showed significant anti-inflammatory activity in paw edema induced by carrageenan in all stages of the assay. Consequently, the PTX-ME showed an interesting alternative for treatment of dermatological disorders. Algumas doenças dermatológicas inflamatórias são tratadas com fármacos veiculados em formas farmacêuticas convencionais, que muitas vezes não atingem concentrações teciduais adequadas para gerar o efeito farmacológico máximo. A pentoxifilina (PTX) é um desses fármacos e tem sido amplamente estudada com relação a sua atividade anti-inflamatória por inibir a produção de TNF-α e outras citocinas pró-inflamatórias. O uso da PTX incorporada a uma microemulsão (ME) seria uma alternativa inédita para o tratamento de afecções dermatológicas inflamatórias. Esse novo sistema transportador de fármaco pode ser utilizado topicamente e é capaz de aumentar a permeação cutânea e a eficácia de vários fármacos em relação aos tratamentos convencionais. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema microemulsionado contendo PTX para aplicação tópica. A formulação obtida a partir de um diagrama de fase pseudoternário foi caracterizada e avaliada utilizando métodos como microscopia de luz polarizada (MLP), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). O perfil de liberação in vitro foi determinado utilizando o modelo de células de Franz e a atividade antiedematogênica in vivo foi determinada através da técnica de edema de pata induzido por carragenina. A ME desenvolvida foi constituída por 5% de água destilada, 51% de triglicerídeos do ácido cáprico e caprílico, 39,6% de Tween ® 80 e 4,4% Brij ® 52. Através das análises de MLP, DSC e MET foi possível confirmar a estruturação do sistema como ME do tipo água em óleo (A/O). A formulação apresentou-se estável frente a estresses térmicos, além de possuir características físico-químicas que possibilitam seu uso por via tópica. A liberação in vitro da ME-PTX obedeceu ao modelo cinético de Higuchi e apresentou atividade anti-inflamatória significativa em edema de pata induzido por carragenina em todas as etapas do ensaio. Portanto, pôde-se concluir, que a veiculação da PTX através de um sistema microemulsionado mostrou-se uma alternativa interessante e inédita para o tratamento de afecções dermatológicas.