UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE
CIÊNCIAS DA SAÚDEPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM
CIÊNCIASFARMACÊUTICAS
SÍNTESE, COMPROVAÇÃO ESTRUTURAL,
MODELAGEMMOLECULAR E AVALIAÇÃO DA
ATIVIDADEANTIINFLAMATÓRIA DE NOVOS
DERIVADOSTIAZOLIDÍNICOS
CLEITON DINIZ BARROS
RECIFE – 2008
Cleiton Diniz Barros
SÍNTESE, COMPROVAÇÃO ESTRUTURAL,
MODELAGEMMOLECULAR E AVALIAÇÃO DA
ATIVIDADEANTIINFLAMATÓRIA DE NOVOS
DERIVADOSTIAZOLIDÍNICOS
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Ciências Farmacêuticas do Centro
de Ciências da Saúde da Universidade Federal de
Pernambuco, para obtenção do título de mestre em
Ciências Farmacêuticas na área de Planejamento e
Síntese de Fármacos.
ORIENTADORA:Profa. Dra. Maria do Carmo Alves de Lima
CO-ORIENTADORA:Profa. Dra.Teresinha
Gonçalves da Silva
Barros, Cleiton Diniz Síntese, comprovação estrutural, modelagem molecular e avaliação da atividade
antiinflamatória de novos derivados tiazolidínicos / Cleiton Diniz Barros. – Recife : O Autor, 2008. xvii, 102 folhas. Il: fig., gráf., tab., esquemas Dissertação
(mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CCS. Ciências Farmacêuticas, 2008.
Inclui bibliografia e anexo.
1. Tiazolidínicos – Ação antiinflamatória. I. Título.
615.03 CDU (2. ed) UFPE 615.1 CDD (22.ed.) CCS2008-061
‘’Há que tornar a ungir os cavalos guerreiros e levar a luta até ao fim; porque quem nunca
descansa, quem com o coração e o sangue pensa em conseguir o impossível, esse triunfa’’
(I Ching)
DEDICATÓRIA
A Deus, por ser o sustentáculo de todas as horas, e por proporcionar todos os meus dias,
para que eu possa alcançar todos os meus objetivos.
Aos meus pais, Joaquim Cícero Diniz Barros e Clara Valgueiro Diniz Barros, por tudo o
que me proporcionaram: amor, formação intelectual, mas principalmente tudo de melhor
que o seio familiar pode proporcionar a minha formação como pessoa.
A Danielle Terto, minha namorada, pela sua compreensão, ajuda, incentivo e
companheirismo a cada novo desafio.
Aos meus avós, pelos exemplos de dignidade, simplicidade e sabedoria. AGRADECIMENTOS
À Professora Maria do Carmo Alves de Lima, do Laboratório de Planejamento e Síntese de
Fármacos do Departamento de Antibióticos – GPIT/UFPE, pela orientação, incentivo e
amizade em todos os momentos;
Ao Professor Ivan da Rocha Pitta, do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos
do Departamento de Antibióticos – GPIT/UFPE, por seu exemplo de profissionalismo e
vida acadêmica empenhados no desenvolvimento do patrimônio científico nacional;
À Professora Suely Lins Galdino, do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos
do Departamento de Antibióticos – GPIT/UFPE, pelo exemplo de patriotismo e
regionalidade, sempre buscando e incentivando a nossa região;
À Professora Terezinha Gonçalves da Silva, por sua contribuição como co-orientadora e na
realização dos testes para avaliação da atividade antiinflamatória dos produtos sintetizados;
À Professora Lúcia Fernanda Cavalcanti Costa, por suas contribuições na realização dos
estudos computacionais de “docking” com os compostos submetidos a avaliação da
atividade antiinflamatória;
A Ricardo de Oliveira e Eliete Barros, da Central Analítica do Departamento de Química
Fundamental da Universidade Federal de Pernambuco, pela realização dos espectros de
infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio;
Aos colegas da pós-graduação em Ciências Farmacêuticas, pelos momentos
compartilhados;
A todos os colegas do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos, pelo incentivo e
colaboração no desenvolvimento deste trabalho;
À minha família, pelo amor, apoio e compreensão essenciais em todas as etapas deste
trabalho.
A todos aqueles não mencionados, cuja colaboração mostrou-se essencial na realização
deste trabalho, meus sinceros agradecimentos. SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS x
LISTA DE TABELAS E ESQUEMAS xiii
LISTA DE
GRÁFICOS xiv
LISTA DE ABREVIATURAS xv
RESUMO xvi
ABSTRACT xvii
1.
INTRODUÇÃO 18
2. OBJETIVOS 21
2.1. Geral 22
2.2. Específicos 22
3. REVISÃO DA
LITERATURA 23
3.1. Processo inflamatório 24
3.2. Fármacos antiinflamatórios 28
3.2.1. Glicocorticóides (GC) 28
3.2.2. Antiinflamatórios não-esteroidais (AINES) 30
3.2.3. Receptores ativadores da proliferação dos peroxissomos (PPARs) 36
3.2.3.1. PPAR38
3.2.3.2. PPAR39
3.2.3.3. PPAR 39
3.3. O planejamento racional na obtenção de novos fármacos 40
3.4. Atividades biológicas reportadas ao núcleo tiazolidínico 46
4. ESTUDO QUÍMICO 51
4.1. A química das tiazolidina-2,4-dionas 52
4.2. Material e métodos 53
4.3. Mecanismos e rota sintética 55
4.3. Metodologias de síntese 57
4.3.1. Síntese da tiazolidina-2,4-diona 57
4.3.2. Síntese da 3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA e LPSF/GQ) 58
4.3.3. Síntese dos ésteres de Cope (LPSF/IP) 58
4.3.4. Síntese da 5-arilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA e 58 LPSF/GQ)
4.4. Resultados e discussão 59
4.4.1. Resultados espectroscópicos 59
4.4.1.1. 5-(5-Bromo-2-metoxi-benzilideno)-3-(3-
cloro-benzil)-tiazolidina-59 2,4-diona (LPSF/TA-01)
4.4.1.2. 3-(3-Cloro-benzil)-5-(4-metanosulfonil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-60 diona
(LPSF/TA-02)
4.4.1.3. 5-Bifeni-4-il-metileno-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona 60 (LPSF/TA-03)
4.4.1.4. 5-(3-Bromo-4-metoxi-benzilideno)-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-61 diona
(LPSF/TA-04)
4.4.1.5. 3-(3-Cloro-benzil)-5-(9H-fluoreno-2-il-metileno)-tiazolidina-2,4-62 diona
(LPSF/TA-05)
4.4.1.6. 3-(3-Cloro-benzil)-5-(4-metoxi-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona 62
(LPSF/TA-06)
4.4.1.7. 3-(2-Bromo-benzil)-5-(4-metanosulfonil-benzilideno)-tiazolidina-63 2,4-diona
(LPSF/GQ-58)
4.4.1.8. 3-(2-Cloro-6-flúor-benzil)-5-(4-metil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-63 diona
(LPSF/GQ97)
4.4.1.9. 3-(2-Cloro-6-flúor-benzil)-5-(2,4-dicloro-benzilideno)-tiazolidina-64 2,4-diona
(LPSF/GQ-100)
5. Estudo Biológico 65
5.1. Material e Métodos 66
5.1.1. Materiais 66
5.1.2. Derivados ATZDs testados 67
5.1.3. Animais 67
5.2. Metodologia 68
5.2.1. Air pouch 68
5.3. Resultados e discussão 70
6. Estudo de modelagem molecular 77
6.1. Metodologia 78
6.2. Resultados e discussão 79
7. CONCLUSÕES 84
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 87
9. ANEXOS 103
Lista de Figuras
Figura 1-A figura demonstra o processo de Diapedese, que consiste na migração celular do
25vaso para o interstício (LEY et al., 2007)Figura 2-Síntese dos derivados do acido
araquidônico, onde o (x) sobre as setas 27representam a sua inibição (DUBOIS et al., 1998)
Figura 3 – Glicocorticóides 29Figura 4 -Resumo do mecanismo genômico e não-genômico
da ação do glicocorticóide 30(GC): glicocorticóides são lipofílicos e atravessam a
membrana plasmática facilmente eligam ao cGCR, que mediam o mecanismo genômico (I)
e efeito não-genômico(II). Efeitosnão-genômicos sobre receptores de membrana (III) e
através de interações com membranascelulares (IV) (STAHN et al., 2007)Figura 5–
Diferenças entre os sítios de ligação das enzimas COX-1 e COX-2 (FLOWER,
332003)Figura 6 -Licofelone (ML3000) 35Figura 7 – Ativação de PPARS (MORAES et
al., 2006) 36Figura 8 – Ligantes naturais do PPAR 37Figura 9 – Efeitos dos ligantes sobre
os PPARs (ESTRAUS e GLASS, 2007) 40Figura 10 – Lei do deslocamento de hidrogênio
(LIMA e BARREIRO, 2005) 41
Figura 11 – Bioisosterismo de AINES 42Figura 12– Exemplo de bioisosterismo, com
moléculas inibidoras da COX-2 43Figura 13-Bioisosterismo entre anéis 44Figura 14 -
Tiazois, isotiazois, tiadiazois, imidazois, e derivados oxazolonicos (LEVAL et 44al.,
2000)Figura 15 – Em roxo derivado da 4-tiazolidinona em verde coxibi SC-558, dock na
COX-2 45(OTTANÀ et al., 2005)
Figura 16-Tiazolidina-2,4-diona 45
Figura 17-Bioisósteros das tiazolidinas 46Figura 18 – Derivados LPSF/CR e LPSF/RA com
ação antimicrobiana (ALBUQUERQUE 46et al., 1999)
Figura 19-Derivado tiazolill-tiazolidina-2,4-diona (BOZDAG-DUNDAR et al., 2007)
47Figura 20-TZDs hipoglicemiantes 47
Figura 21-Interações do derivado 5-(4-metóxi-arilideno)-3-(4-metil-
benzil)-tiazolidina-2,4-48 diona (LPSF/GQ-5) no PPAR (LEITE et
al., 2007) Figura 22-Derivado 5-(5-bromo-2-metoxi-benzilideno)-3-
(4-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-48 diona (LPSF/LYSO-4)
(SANTOS et al., 2005) Figura 23 – Derivado 5-(4-metil-sulfonil-
benzilideno)-3-(4-nitro-benzil)-tiazolidina-2,4-49 diona (LPSF/SF-
23) Figura 24-Composto LPSF/SF-13 (roxo) sobreposto a
roziglitazona (azul) no estudo de 49 “docking” Figura 25-Formação
da ligação de hidrogênio do composto LPSF/GQ-24 (azul) e o GW
50 409544 (verde) no sítio ativo do PPAR Figura 26 – Síntese da
tiazolidina (HEINTZ, 1865 apud ELDERFIELD, 1957) 52 Figura
27 – Síntese de BOHEN e JOULLIÉ (1973) 52 Figura 28 – Síntese
de MONFORT (1979) 53 Figura 29 – Síntese de SINGH (1981) 53
Figura 30 – Substituição na posição 5 do anel heterocílico 53 Figura
31 -Substituição na posição 5 do anel heterocílico com ésteres
cianocinâmicos( 53 DABOUN et al., 1982 apud MOURÃO et al.,
2005) Figura 32 – substituição na posição 3 do anel heterocílico 54
Figura 33-(A) Camundongo sem tratamento, (B 1-2) Administração
de ar estéril 69 intradérmica (air pouch), (C) Administração por via
oral dos compostos testados, e (E) Injeção da carragenina 1% no
bolsão de ar Figura 34 -(E) Lavagem do bolsão com EDTA 0,1% e
(F) Coleta do exsudato com seringa 70 estéril Figura 35-
Substituições no anel benzílico dos derivados LPSF/TA-02,
LPSF/TA-03, 72 LPSF/TA-05 e LPSF/GQ-58 Figura 36 -
Substituições no anel benzílico dos derivados LPSF/GQ-97 e
LPSF/GQ-100 73 Figura 37-Substituição no anel benzilidênico por
um grupamento fenil em posição para 74 Figura 38 -Substituição
no anel benzilidênico em posição para por um grupamento 4-75
SO2CH3 Figura 39 – Ligante BRL-49653 (Rosiglitazona)
interagindo com os aminoácidos no sítio 79 ativo Figura 40 –
Ligantes Rosiglitazona (cor verde) e LPSF/GQ-58 (cor cinza)
interagindo com 80 os aminoácidos no sítio ativo Figura 41 – Ligantes Rosiglitazona (cor verde) e LPSF/TA-2 (cor cinza) interagindo com os
80
aminoácidos no sítio ativo Figura 42 – Ligantes Rosiglitazona (cor verde) e LPSF/TA-1 (cor cinza) interagindo com os 81
aminoácidos no sítio ativo
Lista de Tabelas e Esquemas Lista de Gráficos
Tabela 1 – Inibidores não seletivos para as cicloxigenases 32 Tabela 2 – Atividade antiinflamatória apresentada pelos derivados das séries LPSF/TA e 71
LPSF/GQ com respectivas doses em mg/Kg de peso corpóreo do camundongo. Os valores
apresentados são significativos para o intervalo de confiança de 95% (ANOVA, teste de
Bonferrori)
Tabela 3 – Resultados de “docking” dos ligantes das séries LPSF/TA,
LPSF/GQ e 82
BRL49653 e calor de formação dos isômeros configuracionais Z e E
Esquema 1 – Rota sintética para obtenção dos novos derivados ATZDs 55
Esquema 2 -Mecanismo reacional da condensação de Knoevenagel para obtenção dos 56
ésteres cianocinâmicos
Esquema 3 -Mecanismo reacional de formação dos derivados 5-arilideno-3-benzil 57
tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA e LPSF/GQ) Gráfico 1-% de inibição da migração de leucócito polimorfonucleares (LPMN) para o teste
72
de air pouch dos derivados LPSF/TA-02, LPSF/TA-03, LPSF/TA-05 e LPSF/GQ-58 Gráfico 2-% de inibição da migração de leucócito polimorfonucleares (LPMN) para o teste 73
do bolsão de ar na dose de 3mg/kg, dos derivados LPSF/GQ-97 e LPSF/GQ-100
Gráfico 3-% de inibição da migração de leucócitos polimorfonucleares (LPMN) dos 74 derivados LPSF/TA-01, LPSF/TA-02, LPSF/TA-03 e LPSF/GQ-58, nas doses de 3 mg/kg, 0,3 mg/kg, 0,03 mg/kg
Gráfico 4-% de inibição da migração de leucócitos polimorfonucleares (LPMN) do 75
derivado LPSF/TA-03, nas doses de 3 mg/kg, 0,3 mg/kg, 0,03 mg/kg
Gráfico 5-% de inibição da migração de leucócitos polimorfonucleares (LPMN) do 76
derivado LPSF/GQ-58, nas doses de 3 mg/kg, 0,3 mg/kg e 0,03 mg/kg, em relação aos
padrões piroxicam e rosiglitasona Gráfico 6 -Resultados dos cálculos do Docking e a % de Inibição 82 LISTA DE ABREVIATURAS
ATZDs Arilidenos-tiazolidina-2,4-dionas 5-LOX 5-Lipoxigenase
AA Ácido araquidônico
COX Ciclooxigenase D Dubleto AINEs Droga antiinflamatória não-esteroidal
Dd Duplo dibleto DMSO-d6 Dimetilsulfóxido duterado
eNOS Óxido nítrico sintase endotelial
GPIT Grupo de Pesquisa em Inovação Terapêutica (GPIT) / UFPE
IFN γ Interferon γ IL Interleucina iNOS Óxido nítrico sintase induzida
IV Infravermelho
J Constante de acoplamento LTs Leucotrienos LPSF Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos
M Multipleto PGs Prostaglandinas PLA2 Fosfolipase A2
P.M. Peso Molecular PMN Neutrófilos polimorfonucleares
PPARs Receptor proliferador-ativador de peroxissomos R.f. Razão de frente RMN’H Ressonância magnética nuclear
S Singleto Ser Serina T Tripleto
TXA2 Tromboxano A2
TZDs Tiazolidinadionas
RESUMO
Entre as patologias em que o processo inflamatório participa merecem realce a artrite
reumatóide, a pancreatite aguda e o câncer, onde este último pode ser originado por uma
inflamação crônica. Alguns mediadores inflamatórios se sobressaem nessas enfermidades,
como TNF-α, iNOS, e NF-kB que são devidamente modulados pelo PPARs (Receptores
ativadores da proliferação de peroxissomos). A necessidade de novos fármacos
antiinflamatórios com menos efeitos adversos direcionam estudiosos a intensificar as
pesquisas para a descoberta de novos compostos. Os dados encontrados na literatura
demonstram as tiazolidinadionas como ligantes sintéticos dos PPARs e, por esta razão
possuem atividade inibidora da inflamação. Com esse propósito, e dando continuidade aos
trabalhos realizados no Laboratório de Síntese e Planejamento de Fármacos
(LPSF/GPIT/UFPE), foram sintetizados novos compostos arilideno-tiazolidina-2,4-dionas
(ATZDs) das séries: 5-benzilideno-3-(2-bromo-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ), 5-
benzilideno-3-(2-cloro-6-flúor-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ) e 5-benzilideno-3-
(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA). A síntese foi realizada partindo-se da
tiazolidina-2,4-diona. Os derivados ATZDs sintetizados foram obtidos por reações de N-
alquilação em posição 3 da tiazolidina-2,4-diona, e por reações de adição de Michael, em
posição 5. As estruturas químicas dos compostos ATZDs sintetizados foram devidamente
comprovadas por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio,
infravermelho e espectrometria de massas. Também foi realizada a avaliação da atividade
antiinflamatória pelo método experimental in vivo do air pouch induzido por carragenina,
nas doses de 0,03, 0,3 e 3 mg/Kg. O estudo de docking realizado na proteína PPARγ,
utilizando o programa FlexX 7.2, sugere que os derivados ATZDs em estudo apresentam
ação agonista no PPARγ. Foi observado que os derivados 3-(2-bromo-benzil)-5-(4-
metilsulfonil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ-58) e 3-(3-cloro-benzil)-5-(4-
metilsulfonil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA-02), e 5-Bifeni-4-il-metileno-3-
(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA-03), que apresentaram os melhores
resultados de inibição antiinflamatória, como também melhores resultados de docking no
PPARγ. Palavras-chave: Tiazolidinas; Antiinflamatório; Síntese orgânica
ABSTRACT
Among the pathology that the involved inflammatory process deserves the outstanding
rheumatoid arthritis, cancer and acute pancreatitis, where the latter can be originated by a
chronic inflammation. Some inflammatory mediators are observed from these diseases,
such as TNF-α, iNOS, and NF-kB that are properly modulated by PPARs (Peroxisome
proliferator-activated receptors). The need for new antiiflammatory drugs with lower
adverse effects directed researchers to intensify the research for the discovery of new
compounds. The datas found in the literature demostrated the TZDs as synthetics ligands of
PPARs and therefore, they have inhibitory activity of inflammation. With this purpose,
giving continuity to the work accomplished in the laboratory of Synthesis and Planning
Drugs (LPSF / GPIT / UFPE), we synthesized new compound arylidene-thiazolidine-2,4-
diones (ATZDs) of the series: 5-benzylidene-3-(2-bromo-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione
(LPSF/QG), 5-benzylidene-3-(3-chloro-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione (LPSF / TA). Based
on TZD, the derivatives synthetized were obtained by N-alkylation reactions in position 3
of TZD, and by Michael addition reaction in the position 5. The chemical structures of the
synthesized compounds were properly confirmed by the nuclear magnetic resonance
spectroscopy of hydrogen (NMR 1
H), infrared and mass spectrometry. Also, the
antiinflamatory activities were evaluated by the experimental method in vivo, air pouch
induced by carrageenan, at doses of 0.03,
0.3 and 3 mg / kg. The conformational structure of the representatives of the series LPSF /
TA and LPSF / GQ, was via "docking", and their interaction was observed in the
Peroxisome proliferator-activated receptors of the gama type (PPAR γ). We observed that
the derivatives 3-(2-bromo-benzyl)-5-(4-methylsulfonyl-benzylidene)-thiazolidine-2,4-
dione (LPSF/GQ-58), 3-(3-chloro-benzyl)-5-(4-methylsulfonyl-benzylidene)-thiazolidine-
2,4-dione (LPSF/TA-02) and 5-Bipheny-4-ylmethylene-3-(3-chloro-benzyl)-thiazolidine-
2,4-dione (LPSF/TA-03) that presenting the best antiinflamatory activity, present too the
best docking results in the PPARγ. Key-words: TZDs; Antiinflamatory; Organic synthesis
1. Introdução
Os antiinflamatórios não-esteróides (AINEs) integram o grupo dos fármacos mais
comumente prescritos em todo o mundo e estão entre os mais utilizados nas práticas de
automedicação. Nos Estados Unidos, respondem por mais de 70 milhões de prescrições e
mais de 30 bilhões de comprimidos de venda livre comercializados anualmente. No Brasil,
diferentes estudos de utilização de medicamentos situam os AINEs entre os mais utilizados
pela população (RIBEIRO et al., 2005).
A principal limitação dos fármacos antiinflamatórios não esteróides (AINEs)
clássicos reside na incidência de efeitos gastro-irritantes e, menos freqüentemente, nefro-
tóxicos, resultantes do mecanismo de ação desta classe de agentes terapêuticos que atuam
inibindo a biossíntese de prostaglandinas ao nível da enzima prostaglandina-endoperóxido
sintase (PGHS). O reconhecimento das diferenças morfofisiológicas entre as duas isoformas
de PGHS, sendo a forma constitutiva (PGHS-1) relacionada aos efeitos secundários dos
AINEs-clássicos e a segunda isoforma, mais recentemente descoberta (PGHS-2), a
induzida, permitiu se prever a possibilidade do desenvolvimento de inibidores seletivos da
PGHS-2, como estratégia para se obter efeito antiinflamatório desprovido de efeitos
colaterais indesejáveis (LAGES et al., 1998).
Recentemente, o papel fisiológico das tiazolidinas-2,4-dionas foi destacado em
estudos que mostraram a participação dos receptores ativadores da proliferação dos
peroxissomos (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor, PPARs) no controle da
inflamação, especialmente na modulação da produção de mediadores inflamatórios
(BOKYUNG et al., 2006). Os dados encontrados na literatura revelaram as
tiazolidinadionas (TZDs) como ligantes sintéticos dos PPARs e, por esta razão possuem
atividade inibidora da inflamação. Todas as isoformas dos PPARs podem participar na
modulação da resposta inflamatória. Estes receptores nucleares de hormônio têm um papel
importante na intensidade, na duração e conseqüências de eventos inflamatórios, as suas
principais formas são PPARα e PPARγ. O PPARα pode controlar a resposta inflamatória
através da indução da expressão dos genes, produzindo proteínas que estão envolvidas no
catabolismo de mediadores lipídicos pro-inflamatórios. O PPARγ atua no controle da
inflamação, modulando a produção de mediadores inflamatórios, tais como
o fator de necrose tumoral α (TNF-α), interleucina-1b (IL-1b), IL-6 (MORAES et al.,
2006).
Outro fato importante foi a diversidade de atividades biológicas atribuídas aos
derivados da tiazolidina-2,4-diona (TZD), como por exemplo, os resultados animadores
obtidos no desenvolvimento de derivados tiazolidínicos candidatos a fármacos
antidiabéticos (MOURÃO, 2005), antimicrobianos (ALBUQUERQUE et al., 1999) e
antiinflamatórios (UCHOA, 2004; SANTOS et al., 2005; COUTO, 2006), fato que nos
motivou a utilizá-la como protótipo na obtenção de novas arilideno-tiazolidina-2,4-dionas
(ATZDs) das séries 5-benzilideno-3-(2-bromo-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ), 5-
benzilideno-3-(2-cloro-6-flúor-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ) e 5-benzilideno-3-
(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA).
O presente trabalho teve como metas a descrição da síntese, a comprovação
estrutural dos novos derivados ATZDs, alem da modelagem molecular e avaliação da
atividade antiinflamatória através do protocolo experimental de air pouch induzida por
carraginina, onde foi possível analisar a contribuição dos substituintes bromo, cloro, fenil,
flúor, metóxi, metil e metilsulfonil nas novas ATZDs.
2 Objetivos
2.1 Geral
Contribuir na pesquisa de novos agentes antiinflamatórios através do planejamento
racional utilizando como protótipo a tiazolidina-2,4-diona, objetivando a síntese de
potenciais agentes terapêuticos com menor toxicidade.
2.2 Específicos
Obter novos derivados arilideno-tiazolidinônicos (ATZDs) das séries 5-benzilideno-3-(2-bromo-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ), 5-benzilideno-3-(2-cloro-6-flúor-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ) e 5-benzilideno-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA), por meio de reações de N-alquilação e adição de Michael, utilizando haletos de benzila e ésteres cianocinâmicos substituídos; Comprovar estruturalmente as novas ATZDs sintetizadas pelos métodos espectroscópicos de infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio e espectrometria de massas; Avaliar a ação antiinflamatória das novas ATZDs das séries 5-benzilideno-3-(2-
bromo-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ), 5-benzilideno-3-(2-cloro-6-flúor-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ) e 5-benzilideno-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA) no modelo experimental air pouch induzido por carragenina; Analisar a estrutura conformacional dos representantes das novas ATZDs, pelo método AM1; e realizar o estudo de docking na proteína PPARγ, utilizando o programa FlexX 7.2.
3 Revisão da literatura
3.1. Processo inflamatório
O correto desempenho das funções dos tecidos como um todo é indispensável para o
bom funcionamento do organismo. Quando os tecidos são lesionados por dano físico ou são
infectados através de microorganismos exógenos, no local são ativadas respostas sistêmicas
com objetivos singulares de eliminar rapidamente os fatores causadores do estresse
tecidual. Estes restabelecem a integridade do tecido, e retêm informações sobre o agente
agressor. O resultado desta resposta é uma reação fisiológica do corpo para o dano e a
infecção, chamada inflamação.
Sendo assim, a inflamação é um processo complexo e dinâmico iniciado pelo corpo
em resposta ao ferimento ou à infecção do tecido. A via clássica prossegue através da
liberação seqüencial de mediadores. Isso conduz à vaso dilatação, aumento do fluxo
sanguíneo e da permeabilidade vascular, produzindo a acumulação de fluido (exudato) no
interstício. A ativação de neurossensores causa dor às fibras que resultam nos sinais
clássicos e agudos da inflamação: calor, rubor, edema e dor, levando a perda da função
(VANE e BOTTING, 1998).
A resposta inflamatória é composta de um grande número de mediadores químicos,
células e mudanças fisiológicas que permitem a migração de leucócitos para o tecido lesado
ou infectado. A migração efetiva de leucócitos, em particular os linfócitos, do sangue para o
tecido, chamada diapedese, é regulada pela síntese de mediadores, que proporcionam a
exudação de soro, proteínas e fatores de coagulação dos vasos sanguíneos. Um verdadeiro
complexo multifatorial com o propósito de remover tecido lesionado e microorganismos
através de fagocitose, que é o mecanismo central da inflamação (BANNENBERG et al.,
2007).
Em uma resposta inflamatória aguda típica, ocorre um aumento inicial na exudação
de proteínas, leucócitos polimorfonucleares, que acumulam-se no tecido. Este mecanismo
inicia-se com a adesão dos leucócitos às células do endotélio vascular e posterior migração
para os tecidos por diapedese. Nesse tipo de inflamação os fagócitos liberam substâncias
imunomoduladoras e mediadores de proteção ao tecido (Figura 1) (LEY et al., 2007).
Figura 1-A figura demonstra o processo de Diapedese, que consiste na migração celular do vaso para o
interstício (LEY et al., 2007)
Níveis elevados nos tecidos de TNFα, IL-1, IL-6, mediadores lipídicos e os
eicosanóides, tais como prostaglandinas, leucotrienos, tromboxanos, e lifocinas, estão
envolvidos em uma variedade de respostas fisiológicas. Geralmente, a inflamação aguda é
associada a níveis elevados de células polimorfonucleadas, particularmente neutrófilos,
visto que a inflamação crônica ou imune adaptável, tem níveis mais elevados de células
mononucleares, macrófagos, linfócitos T e B (MADDOX e SCHWARTZ, 2002).
O envolvimento de outros mediadores como AMPc, cujo catabolismo é governado
pelas fosfodiesterases (PDE's), pela citocina pró-inflamatória interleucina-1 e 10 (IL-1, IL-
10) e pela 5-lipoxigenase (5-LOX), outra enzima oxidativa da cascata do ácido
araquidônico, a qual compete com a PGHS para produzir os leucotrienos (LT's),
representam alvos adequados para o tratamento de quadros inflamatórios. Os leucotrienos,
por exemplo, apresentam propriedades quimiotáteis para neutrófilos e outras células
sanguíneas com atividade proteolítica, participam da fisiopatologia da inflamação e
representam alvos terapêuticos atraentes para o tratamento de doenças inflamatórias,
incluindo asma e alergia (BARREIRO et al., 2002).
Sabe-se que as prostaglandinas têm contribuição na dor, na inflamação, na doença
reumática, na citoproteção gastrintestinal, na manutenção do fluxo renal e do sangue,
garantindo a hemostasia, e é através da inibição de sua síntese que centraliza a ação dos
antiinflamatórios (Figura 2) (DUBOIS et al., 1998).
Figura 2-Síntese dos derivados do acido araquidônico, onde o (x) sobre as setas representam a sua inibição
(DUBOIS et al., 1998)
27
3.2. Fármacos antiinflamatórios
3.2.1. Glicocorticóides (GC)
Os glicocorticóides (GCs) são, com sucesso, usados no tratamento de uma extensa
gama de doenças inflamatórias e reumáticas. Clinicamente é observado seus efeitos
imunossupressores sobre células imunes primárias e secundárias, tecidos e órgãos, agindo
como antiinflamatório e antialérgico (STAHN et al., 2007).
A forma inativa do glicocorticóide cortisol, denominada cortisona, foi isolada nos
anos 1936–1940, e sintetizada por Reichstein em 1937/1938. Aproximadamente 10 anos
depois, foram introduzidos glicocorticóides na clínica médica e desde então foram usados
no tratamento de inúmeras doenças. Mas ao mesmo tempo, o potencial destas drogas veio
acompanhado por graves e, algumas vezes, irreversíveis efeitos colaterais, como diabetes
mellitus, úlcera péptica, síndrome de Cushing com supressão do eixo hipotálamo-hipófise-
adrenal, osteoporose, atrofia cutânea, psicose, glaucoma, entre outras. Desta forma, o uso
dos GCs ficou limitado por estes efeitos colaterais (SCHACKE et al., 2004).
Visando minimizar estes efeitos, foram sintetizados os novos agentes
glicocorticóides nas décadas de 1950 e 1960, como por exemplo Prednisona e
metilprednisona, que têm efeitos antiinflamatórios e imunossupressores mais fortes, e
menores efeitos colaterais. Outros exemplos para drogas sintéticas são a dexametasona e
betametasona (Figura 3). Outro avanço foi a via de administração destas drogas na
inflamação, como por exemplo a inalação no caso da asma, aplicação tópica para eczema e
no caso de doenças reumáticas de injeção intra-articular. Apesar dos glicocorticóides serem
drogas relativamente baratas, todo esforço para melhorar o tratamento com os
glicocorticóides são insuficientes, pois estas drogas levam a riscos significantes, podendo
causar aumento da suscetibilidade a infecções e resistência ao tratamento (ADCOCK e
LANE, 2003, WIKSTROM, 2003, SCHACKE et al., 2002).
Figura 3 – Glicocorticóides
Para aperfeiçoar a relação risco/beneficio, é importante entender melhor os
mecanismos subjacentes de ação dos glicocorticóides. Inúmeros estudos mostraram que as
atividades podem ser divididas em efeitos genômicos, mediados pelo receptor
glicocorticóide citosólico alfa (cGCR), e não-genômicos, com efeitos diferentes. As
atividades não-genômicas podem ser classificadas de três modos: efeitos não-genômicos
mediados por cGCR; efeito não especifico (por exemplo, interações físico-químicas com a
membrana em concentrações elevadas); e efeitos através de receptores de glicocorticóides
na membrana (Figura 4 ) (STAHN et al., 2007).
Figura 4 -Resumo do mecanismo genômico e não-genômico da ação do glicocorticóide (GC): glicocorticóides
são lipofílicos e atravessam a membrana plasmática facilmente e ligam ao cGCR, que mediam o mecanismo
genômico (I) e efeito não-genômico(II). Efeitos não-genômicos sobre receptores de membrana (III) e através
de interações com membranas celulares (IV) (STAHN et al., 2007).
3.2.2. Antiinflamatórios não-esteroidais (AINES)
Conhecidos pela humanidade há cerca de 100 anos, os compostos antiinflamatórios
não esteróides (AINES) estão entre os agentes farmacológicos mais utilizados na prática
médica. Estes agentes são amplamente utilizados no tratamento da inflamação. Contudo
possuem efeitos adversos como o dano à mucosa gástrica, prolongamento de hemorragias, e
falência renal. Apresenta um amplo espectro de indicações terapêuticas, como analgésico,
antiinflamatório, antipirético e profilaxia contra doenças cardiovasculares (ZIAKAS et al.,
2006).
Em 1844, foi isolado o ácido salicílico do óleo de gaultéria, por Cahours. Já em
1893, o químico alemão Felix Hoffman motivou a Bayer a produzir o ácido acetilsalicílico,
patenteado como a aspirina. Desde então os agentes antiinflamatórios não esteroidais
(AINE) passaram a ser os fármacos mais largamente prescritos e usados em todo o mundo
(DUBOIS et al., 1998).
Contudo, apesar do largo uso desses agentes, o seu mecanismo de ação somente foi
esclarecido em 1971, quando John Vane propôs que os antiinflamatórios semelhantes à
aspirina suprimem o processo inflamatório pela inibição da ciclooxigenase (COX),
impedindo assim a síntese de prostaglandinas (VANE, 1971).
Os mecanismos de ação dos fármacos não-esteroidais na inflamação é através da
inibição das ciclooxigenases (COXs), que estão envolvidas na formação das
prostaglandinas e dos tromboxanos derivados de ácido araquidônico (AA) nas membranas
celulares (VANE et. al., 1996, FURST, 1999). Entretanto, tem se observado que inibindo a
COX pode-se desviar o metabolismo do AA para a via da 5-lipoxigenase (5-LOX)
(ASAKO et. al., 1992), aumentando a formação de leucotrienos, induzindo aos efeitos
adversos dos antiinflamatórios, como é o caso da asma e dos danos gastrintestinais, que são
os efeitos colaterais de maior incômodo (SPANBROEK et. al., 2003).
Exemplos dos principais AINES prescritos na clinica médica, inibidores da COX
são mostrados na (Tabela 1) (LAGES et al., 1998; FLOWER, 2003). Tabela 1 – Inibidores não seletivos para as cicloxigenases
Classe química Salicilatos Composto Ácido
acetilsalicílico
Derivados do p-aminofenol Paracetamol
Ácido indolacético Indometacina
Ácidos heteroaril acéticos Diclofenaco
Ácidos arilpropiônicos Ibuprofeno
Naproxeno
Ácidos enólicos Piroxicam
Meloxicam
Alcanonas Nabumetona Estrutura Química
CO OH
O
O
H N OH O
O CH2COH CH3O
CH3 N C Cl O
O HOCCH2 Cl
NH
Cl
CH3
CH3 CH
3CHCH
2 CHCOOH
CH3 CHCOOH CH3O
OO S N CH3
CONHOH N
OO S CH3
NH N S CH
3
C OH O N
O
CH 2CH2CCH3
CH 3O
A classificação da COX atualmente reconhece as enzimas COX-1, como
constitutiva, e COX-2, como forma induzida. A COX-1 é encontrada em plaquetas
sanguíneas, onde é essencial para síntese de tromboxano A2. A inibição pela ação dos
fármacos sintéticos da síntese de tromboxano conduz a uma diminuição da agregação
plaquetária. A ativação de COX-1 conduz à produção de prostaciclinas que quando
liberadas pelo endotélio são anti-trombogênica e quando liberadas pela mucosa gástrica são
citoprotetora. Esta citoproteção estende-se tanto para substâncias exógenas como para
endógenas, como o suco gástrico. A inibição de produção de prostaglandinas gástricas é
considerada a causa mais freqüente de efeitos colaterais dos AINES, que são: ulceração
gástrica, sangramentos e perfuração da mucosa (Figura 5) (LICHTENSTEIN et al., 1995).
No rim, as prostaglandinas influenciam em várias funções como o fluxo de sangue
renal total, incluindo a distribuição renal do fluxo sanguíneo, reabsorção de sódio e água e
secreção de renina. Estas funções, com a possível exceção de secreção de renina, são
dependentes da ativação da COX-1. Secreção de renina é dita como atividade da COX-2, os
efeitos renais não desejados do uso de AINES são reduções de taxa de filtração de
glomerular e excreção de sódio e água. Estes efeitos podem conduzir clinicamente a vários
problemas pertinentes em pacientes, incluindo-se insuficiência renal aguda e hipertensão
(FROLICH, 1997; SAKYA et. al., 2006).
A COX-2 é encontrada em pequenas quantidades nos pulmões e rins, e a maioria de
suas atividades é resultado da indução inflamatória. Enquanto a COX-1 pode mudar sua
expressão, isto é, sua atividade pode aumentar de 2 a 3 vezes, a COX-2 pode aumentar mais
de 20 vezes durante a reação inflamatória. Poderosas endotoxinas induzem a COX-2 em
monócitos e em macrófagos alveolares. A íntima ligação entre a resposta inflamatória e a
indução da COX-2 é evidente quando se usa citocinas pró-inflamatórias como o interferon
gama (INF-γ) e o fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), que induzem a COX-2 em
macrófagos, enquanto citocinas antiinflamatórias como a interleucina 10 (IL-10) diminuem
a expressão da COX-2. IL-1a, IL-1b e TNF−α, induzem a COX-2 em células endoteliais.
Células sinoviais produzem IL-1a que também é induzida pela COX-2, este um importante
alvo no combate a doenças reumáticas (CROFFORD et al., 1994).
A expressão de uma terceira variante catalítica da COX (COX-3) foi demonstrada
em estudos in vitro com linhagens de macrófagos. A singularidade é que a expressão desta
variante não originaria prostaglandinas pró-inflamatórias, mas um membro da família das
ciclopentanonas, a 15 desoxe-∆PGJ2, agonista dos receptores ativadores de proliferação do
peroxissomo (PPARs), com atividade antiinflamatória (CARVALHO et. al., 2004).
Com a retirada do mercado do rofecoxib (Vioxx®) em 2004, devido a seus efeitos
colaterais sobre o sistema cardiovascular, despertou-se a atenção pública sobre a segurança
dos antiinflamatórios não esteroidais seletivos a COX-2. Contudo, o ácido araquidônico
também pode ser metabolizado por lipoxigenases (LOX), principalmente a 5-lipoxigenase
(5-LOX), outro mediador envolvido no processo inflamatório. Por vários anos vem se
pesquisando moléculas que inibam tanto a COX quanto a LOX, principalmente COX-2 e 5-
LOX. Dentre estes inibidores se destaca o licofelone (ML3000) (Figura 6), que se mostrou
eficaz em testes clínicos (NAVEAU, 2005).
O ácido araquidônico pode ser convertido em outro metabólito pelas enzimas
lipoxigenases das quais a mais importante é a 5-lipoxigenase (5-LOX). A 5-LOX é
encontrada em células envolvidas na resposta inflamatória, como neutrófilos, basófilos,
eosinófilos, mastócitos, monócitos, linfócitos B, sinoviócitos. Ela catalisa a conversão do 5-
hidroperoxieicosatetraenoato (5-HPETE), que é instável, em leucotrieno A-4. Este último é
hidrolisado pelo leucotrieno B-4 ou convertido por uma série de reações a cisteinil
leucotrienos LTC-4, LTD-4, e LTE-4 (BONNET et al., 1995).
O leucotrieno B-4 é importante na resposta inflamatória. Seus efeitos incluem
quimiotaxia de neutrófilos, monócitos e linfócitos; aumento da adesão de neutrófilos às
células do endotélio; degranulação de neutrófilos com liberação de enzimas lisossomais;
aumento da liberação de citocinas pró-inflamatórias por macrófagos e linfócitos. Cisteinil
leucotrienos causam espasmo de músculo liso e vaso constrição arteriolar. Inibidores da 5-
LOX podem prevenir o desenvolvimento de úlceras gástricas induzidas por AINES. Duas
enzimas, a 12-lipoxigenase (12-LOX) e a 15-lipoxigenase (15-LOX) asseguram a produção
de lipoxinas, das quais as mais importantes são as lipoxina A-4, lipoxina B-4 e 15-
epilipoxina. As lipoxinas diminuem a habilidade dos neutrófilos de responder a quimiotaxia
e aderir às células endoteliais. Este efeito antiinflamatório é contrário aos efeitos pró-
inflamatório dos leucotrienos (HARIBABU et al., 2000).
3.2.3. Receptores ativadores da proliferação dos peroxissomos (PPARs)
Outra importante via de inibição do processo inflamatório é a mediada pelos
receptores ativadores da proliferação dos peroxissomos (Peroxisome Proliferator-Activated
Receptor, PPARs). Todas as isoformas de PPARs podem participar na regulação das
respostas inflamatórias. Estes receptores nucleares de hormônio têm um papel na
modulação da intensidade, duração e conseqüências de eventos inflamatórios. As principais
isoformas são PPARα, PPARβ e PPARγ. Os PPARs foram descobertos na década de 1990
e são constituídos por cerca de 75 proteínas. As 3 diferentes isoformas de PPARα (NR1C1),
PPARβ (NR1C2), e PPARγ (NR1C3), formam heterodímero com o ácido 9-cis-retinóico,
Receptor X Retinóide (RXRs) (Figura 7) (MORAES et al., 2006).
Figura 7 – Ativação de PPARS (MORAES et al., 2006)
O PPARγ expressa duas variantes: PPARγ1 e PPARγ2. O PPARγ1 é expresso
amplamente, sendo encontrado em altos níveis em adipócitos, cólon, baço, retina, e células
hematopoieticas. O PPARγ2 é expresso em tecido adiposo, onde a principal diferença
estrutural é a adição de 28 aminoácidos na cadeia terminal (KERSTEN et al., 1999).
As principais funções fisiológicas dos PPARs podem ser explicadas pela atividade
como fator de transcrição, modulando a expressão de genes específicos (DESVERGNE e
WAHLI, 1999). O PPARα regula genes envolvidos na degradação oxidativa de ácidos
graxos (KELLER et al., 1993; GULICK et al., 1994). Já o PPARγ é primordial na
diferenciação de pré-adipócitos em adipócitos e é importante no metabolismo da glicose
(KERSTEN et al., 1999; ROSEN et al., 1999). Os ligantes sintéticos do PPARγ, em
especial as tiazolidinas, são clinicamente usados como sensibilizadores de insulina na
diabete tipo 2. O PPARβ é expresso em praticamente todos os tecidos atuando na oxidação
de lipídeos, porém, nenhuma função ainda descreveu realmente o papel de sua grande
expressão (FREDENRICH e GRIMALDI, 2005).
Os PPARs podem ser ativados por uma larga variedade de ligantes endógenos. Os
ativadores do PPARα incluem uma variedade de ácidos graxos presentes no interior das
células, LTB4, ácidos hidroxieicosatetraenoicos (HETEs) como também medicamentos
usados na clínica médica para o tratamento de dislipidemias. Semelhantemente, PPARγ
pode ser ativado por vários ligantes, inclusive ácidos docosahexaenoicos, ácido linoleico,
tiazolidinas e vários lipídios, incluindo LDL oxidado, eicosanoides, como ácido 5,8,11,14-
eicosatetraenoico e os prostanoides PGA1, PGA2, PGD2 e seus produtos de desidratação
derivados das ciclopentanonas , tendo como exemplo o 15 desoxi-Δ12,14
-PGJ2 (Figura 8)
(BERGER et al., 2005; GERVOIS et
Já os ativadores do PPARβ incluem ácidos graxos e prostaciclinas. Diferente do
PPARα e do PPARγ, não há nenhuma droga sintética ligante do PPARβ em uso na clínica,
embora ligantes encontram-se na fase 2 dos testes clínicos para o tratamento de
dislipidemias (DUVAL et al., 2002; MARTENS et al., 2002; BISHOP-BAILEY e WRAY,
2003).
3.2.3.1. PPAR
O PPARα foi encontrado em células endoteliais da aorta, artéria carótida e células
das veias umbilicais (BISHOP-BAILEY e HLA, 1999; JACKSON et al., 1999; MARX et
al., 1999; LEE et al., 2000). Os ligantes inibem parcialmente a produção de citocinas,
ICAM-1, VCAM-1, endotelina-1(MARTIN-NIZARD et al., 2002), IL-6, e prostaglandinas
(STAELS et al., 1998; DELERIVE et al., 1999).
Embora a maioria dos estudos indicarem a ação antiinflamatória, os ligantes do
PPARα induzem um aumento da migração de neutrófilos, IL-8 e MCP-1 (LEE et al., 2000).
Em monócitos e macrófagos a ativação do PPARα inibe a expressão da enzima
óxido nítrico sintase (iNOS) (COLVILLE-NASH et al., 1998) e a produção de TNFα em
macrófagos (CHINETTI et al., 2000). Em células velhas de monócitos e macrófagos, os
ligantes do PPARα induzem apoptose (CHINETTI et al., 1998).
Nos linfócitos T, o PPARα é expresso em LTCD4+ e LTCD8+ (JONES et al.,
2002), onde os ligantes inibem a produção de IL-2 (CUNARD et al., 2002; MARX et al.,
2002). Experimentalmente, ligantes do PPARα também aumentam a produção de citocinas,
IL-4, enquanto diminuem a de IFNγ e diminui a proliferação de receptores de células T
presentes na membrana dos linfócitos T (LOVETT-RACKE et al., 2004).
Nas células musculares lisas dos vasos há a inibição da expressão de
prostaglandinas, IL-6, e a diminuição da expressão da COX-2 (HU et al., 2002).
3.2.3.2. PPAR
Em células endoteliais inibem a regulação da indução do TNFα, da expressão de
VCAM-1, MCP-1, e translocação de NFκB (RIVAL et al., 2002). Em macrófagos inibem a
produção de IL-1(LEE et al., 2003).
3.2.3.3. PPAR
Em células endoteliais, os ligantes do PPARγ induzem apoptose das mesmas,
diminuem o recrutamento de células inflamatórias inibindo as quimiocinas IL-8 e MCP-1
(MURAO et al., 1999; LEE al et., 2000; PASCERI et al., 2001), IL-10 (MARX et al.,
2000), e diminuição da expressão de ICAM-1 (CHEN e HAN, 2001). Semelhante ao
PPARα, os ligantes do PPARγ também reprimem a expressão de trombina e de endotelina-1
(DELERIVE et al., 1999; SATOH et al., 1999).
Em monócitos e macrófagos, os ligantes inibem a indução de óxido nítrico sintase
(iNOS), e a produção de TNF, IL-1, e IL-6 (JIANG et al.,1998). Além disso, a ativação de
PPARγ inibe a atividade transcricional de citocinas pró-inflamatórias NF-κB, e induzem a
apoptose de células velhas (RICOTE et al., 1998).
O PPARγ está presente nos mais baixos níveis nos linfócitos T, porém os ligantes do
PPARγ inibem sua proliferação, induzindo a redução da síntese de IFNγ e TNFα (YANG et
al., 2000). Já nos linfócitos B ocasiona um aumento da resposta imune específica
(SETOGUCHI et al., 2001).
Nas células dendríticas, o PPARγ influencia na maturação destas e regulam a
expressão de IL-12, CCL3, CCL5, e CD80, que são importantes para o desenvolvimento de
linfócitos T. O mecanismo pelo qual PPARγ pode mediar estes efeitos ainda não foi
elucidado, mas acredita-se ser derivado da inibição do NF-κB (FAVEEUW et al., 2000;
GOSSET et al., 2001). Por fim, em plaquetas inibem a agregação plaquetária (AKBIYIK et
al., 2004)
Os PPARs participam no controle da inflamação, especialmente modulando a produção de
mediadores inflamatórios (Figura 9).
Figura 9 – Efeitos dos ligantes sobre os PPARs (ESTRAUS e GLASS, 2007)
3.3. O planejamento racional na obtenção de novos fármacos
Com base no estudo prévio do arsenal terapêutico de antiinflamatórios, a química
medicinal lança mão de uma estratégia para síntese de novas moléculas com intuito de
melhorar a atividade farmacológica, ganhar seletividade em determinados receptores ou
enzimas, reduzir os efeitos adversos, ou mesmo otimizar a farmacocinética. Uma das
principais estratégias é o bioisosterismo usado na criação de novas moléculas candidatas a
fármacos e que utiliza estrutura básica onde serão feitas modificações. Esta estrutura básica
deve ter sua estrutura química definida e possuir mecanismo de ação conhecido, se possível
no nível de interação com receptores e seus grupos farmacofóricos. O sucesso desta
estratégia no desenvolvimento de novas substâncias que são terapeuticamente atraentes tem
conduzido a um crescimento significativo em várias categorias terapêuticas. É amplamente
utilizado pela indústria farmacêutica para descobrir novos análogos e inovações
terapêuticas comercialmente atraentes (THORNBER, 1979; CHEN e WANG, 2003).
Em 1919, Langmuir estudando o comportamento químico e reatividade de
determinadas substâncias que possuíam átomos ou grupos com o mesmo número de
elétrons de valência, isoeletrônicas, criou o conceito de isosterismo para definir átomos ou
moléculas orgânicas ou inorgânicas que possuem o mesmo número e/ou arranjo de elétrons
(BURGER, 1991).
Em 1925, Grimm formulou a lei do deslocamento de hidrogênio (Figura 10), uma
regra empírica, que afirma que a adição de um átomo de hidrogênio com um par de elétrons
(isto é, hidreto) a um átomo, produz um pseudo-átomo apresentando as mesmas
propriedades físicas. Isto mostra que qualquer átomo pertencente a grupos como 4A, 5A,
6A, 7A na tabela periódica, muda suas propriedades quando acrescido um hidreto,
tornando-se pseudo-átomos isoeletrônicos (LIMA e BARREIRO, 2005).
Em 1932, Erlenmeyer definiu que os isósteros como elementos ou moléculas íons
que apresentam o mesmo número de elétrons no nível de valência. Sua contribuição inclui a
proposição de que elementos de uma mesma coluna da tabela periódica são isósteros entre
si (por exemplo, C, Si, Ge), bem como a criação de um conceito de anéis eletronicamente
equivalentes (ERLENMEYER e LEO, 1932).
A criação do termo bioisosterismo remonta à década de 1950 com o pioneiro
trabalho de Friedman e Thornber. Friedman, reconhecendo a utilidade do conceito
isosterismo para conceber moléculas bioativas, definia bioisósteros como compostos que se
enquadram na definição de isósteros e que exerçam a sua atividade biológica no
bioreceptor, quer através de ações agonistas ou antagonistas. No entanto, Friedman
introduziu o termo bioisosterismo para descrever o fenômeno observado entre substâncias
estruturalmente relacionadas, que apresentam semelhantes ou diferentes propriedades
biológicas. Mais tarde, Thornber propôs um acréscimo na definição de bioisóstero,
definindo-os como subunidades, grupos ou moléculas que possuem propriedades físico-
químicas e efeitos biológicos semelhantes (FRIEDMAN, 1951).
Foram identificados muitos exemplos de isosterismo como o do ácido salicílico e o
antranílico, ácidos que originaram dois importantes AINES: o ácido acetilsalicílico e
o ácido mefenâmico respectivamente (Figura11) (LIMA e BARREIRO, 2005).
Os numerosos exemplos usados como estratégia de bioisosterismo para projetar
novas substâncias terapêuticas devem ser rigorosamente precedidos por análise cuidadosa
dos seguintes parâmetros (BARREIRO, 1991): Tamanho, volume e distribuição eletrônica dos átomos ou as condições de hibridação, e polarizabilidade; Propriedades como logP e pKa; Reatividade química dos grupos funcionais ou substituintes estruturais bioisostéricos, principalmente para predizer alterações significativas nos processos de
biotransformação, incluindo uma eventual alteração do perfil de toxicidade relativa para os principais metabólitos; Fator conformacional e interações de hidrogênio intra ou inter-moleculares.
Na procura de antiinflamatórios mais seletivos a COX-2, Penning e colaboradores
no ano de 1997 investigaram o efeito de modificações isostéricas na estrutura do composto
SC-58125, visando melhorar suas propriedades farmacocinéticas. Os autores sugeriram
duas substituições bioisostéricas clássicas: substituir o grupo metil (CH3) pelo grupo amino
(NH2) e trocar o flúor (F) com o grupo metil (CH3). Ambas as substituições isostéricas
sugeridas permitem introduzir na estrutura do bioisóstero modificações que tiram proveito
do efeito de primeira passagem. Este novo bioisóstero, aperfeiçoado do SC-58125, é o
celecoxibe, com meia-vida de 8-12 horas. Ele foi introduzido no mercado brasileiro em
1999 para tratar artrite reumática e outras condições inflamatórias, sendo o primeiro
antiinflamatório não esteroidal seletivo na COX-2, sem os efeitos gástricos irritantes típicos
da primeira geração AINEs (Figura 12) (LAINE, 2003).
Figura 12– Exemplo de bioisosterismo, com moléculas inibidoras da COX-2
Ottanà e colaboradores, em 2005, sintetizaram inibidores da COX-2 derivados do
núcleo tiazolidínico (TZDs), os quais apresentaram seletividade na sua ação
antiinflamatória e uma boa atividade analgésica, mostrando-se também com um bom perfil
de segurança. As moléculas sintetizadas foram derivadas do intermediário 3,3’-(1,2-
etanedil)–bis(2-aril-4-tiazolidinona). Foram observados os efeitos dos grupos Cl, OCH3,
SCH3, e SO2CH3, este último encontrado nos Coxbis, sobre o anel arílico (Figura 15).
Todas TZDs compartilham um núcleo base comum à tiazolidina-2,4-diona (TZD-
2,4), estrutura que é responsável pela maioria dos efeitos farmacológicos destes fármacos
(Figura 16) (SUNG et al., 2006).
Figura 16-Tiazolidina-2,4-diona
3.4. Atividades biológicas reportadas ao núcleo tiazolidínico
As tiazolidinadionas são bioisósteros da imidazolidinadiona e da oxazolidinadiona
(Figura 17) que pertencem a um grupo importante de heterocíclicos com grupo carbonil nas
posições 2, 4, ou 5 do anel pentamérico. A este grupo são reportadas atividades biológicas
diversas como bactericida, pesticida, fungicida, inseticida, anticonvulsivante,
tuberculostático, antiinflamatório, antitiroidal, entre outras
Figura 17-Bioisósteros das tiazolidinas
Referente à ação fungicida do núcleo TZD foi observada, em estudos realizados por
Siddiqui e colaboradores, sua atividade contra os microorganismos Fusarium oxysporium e
Penicillium citrinum em uma concentração 1000 ppm, apresentando atividade semelhante
ao padrão Ditane M-45 (SIDDIQUI et al., 2003).
Nos últimos anos, vários análogos da série 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-
diona tem sido investigados quanto a sua ação antimicrobiana. Os compostos 5-(2-cloro-
benzilideno)-3-(4-bromo-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/CR) e 5-(4-flúor-
benzilideno)-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/RA) apresentaram CMI > 128 g/mL
frente aos microorganismos Mycobacterium flavus ea Bacillus cereus (Figura 18)
(ALBUQUERQUE et al., 1999).
Em estudo realizado por Bozdag-Dundar, foi realizada a síntese de novos derivados
da série tiazolil-tiazolidina-2,4-diona, onde se observou sua atividade contra bactérias e
fungos, apresentando uma relevante atividade inibitória frente a estes microorganismos
(Figura 19) (BOZDAG-DUNDAR et al., 2007).
Atualmente, o papel fisiológico das TZD vem sendo destacado sobre os PPARs
(BOKYUNG et. al., 2006). As TZDs ativam PPARγ e são usadas como antidiabético no
tratamento do diabetes tipo 2 ( PLUTZKY, 2003). As TZDs, tais como rosiglitazona e a
pioglitazona, são moléculas sintéticas que se ligam com alta afinidade ao PPARγ (Figura
20).
Figura 20-TZDs hipoglicemiantes
Há mais de 30 anos os pesquisadores do Laboratório de Planejamento e Síntese de
Fármacos (LPSF) e atualmente o Grupo de Pesquisa em Inovação Terapêutica (GPIT) da
Universidade Federal de Pernambuco, vêm juntar esforços no planejamento, síntese e
avaliação das propriedades farmacológicas de novas ATZDs, destacando as atividades
hipoglicemiante (Pitta et al., Br, IP-0300997-1, 2003; MOURÃO et al., 2005),
antimicrobianas (ALBUQUERQUE et al., 1999) e antiinflamatórias (UCHOA, 2004;
SANTOS et al, 2005; COUTO, 2006; PEREIRA, 2007; MAGALHÃES, 2007).
Dando continuidade às pesquisas desenvolvidas por estes Grupos, novos derivados
ATZDs foram idealizados, sintetizados e avaliados quanto a sua atividade hipoglicemiante
e hipolipidêmica. Observou-se uma redução de 50% no nível de glicose e triglicerídeos
plasmáticos com o derivado 5-(4-metóxi-arilideno)-3-(4-metil-benzil)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/GQ-5) em modelos experimentais de camundongos diabéticos induzidos por aloxano
(Figura 21) (LEITE et al., 2007).
Figura 21-Interações do derivado 5-(4-metóxi-arilideno)-3-(4-metil-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ-
5) no PPARα (LEITE et al., 2007)
Nos últimos anos intensificou-se o estudo do potencial antiinflamatório dos
derivados ATZDs, tendo o derivado 5-(5-bromo-2-metoxi-benzilideno)-3-(4-cloro-benzil)-
tiazolidina-2,4-diona (LPSF/LYSO-4) (Figura 22), cuja ação antiinflamatória avaliada no
teste do edema de pata induzida por carragenina, revelado após 6 horas um decréscimo de
60% no edema, usando como padrão a indometacina cuja inibição foi 57% (SANTOS et al.,
2005).
Figura 22-Derivado 5-(5-bromo-2-metoxi-benzilideno)-3-(4-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/LYSO-4) (SANTOS et al., 2005)
Compostos da série 5-benzilideno-3-(4-nitro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/SF) foram sintetizados e avaliados biologicamente exibindo significativa ação
antiinflamatória. Nesta série se destacou o derivado 5-(4-metil-sulfonil-benzilideno)-3-(4-
nitro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/SF-23), exibindo uma inibição de 60% na
migração de leucócitos polimorfonucleares no teste antiinflamatório no modelo
(LPSF/SF-23)
Recentemente realizou-se a síntese, a avaliação da atividade biológica e o estudo de
“docking” de derivados da série 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/SF)
utilizando como alvo a estrutura do PPAR-γ. Como resultado, observou-se que o derivado
5-(2-bromo-benzilideno)-3-(4-nitro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/SF-13), apresentou
uma inibição na migração de leucócitos de 68%,
e se
encontra em conformação semelhante à rosiglitazona, formando
ligações com os
aminoácidos His449, Gln286 e Tyr473 (Figura 24) (PEREIRA, 2007).
Figura 24-Composto LPSF/SF-13 (roxo) sobreposto a roziglitazona (azul) no estudo de “docking”
Uma investigação semelhante através de “docking” foi realizada com o derivado 5-
(4-cloro-benzilideno)-3-(4-fenil-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ-24) que
demonstrou formação da ligação de hidrogênio no sítio ativo do PPAR (Figura 25). O
mesmo composto foi avaliado pelo protocolo experimental de air-pouch demonstrando
consideráveis resultados na inibição da diapedese de leucócitos (MAGALHÃES, 2007).
Figura 25-Formação da ligação de hidrogênio do composto LPSF/GQ-24 (azul) e o GW 409544 (verde) no
sítio ativo do PPAR
Com base neste estudo bibliográfico foi realizado este trabalho, planejando e
sintetizando novas ATZDs, que posteriormente foram avaliadas quanto a sua atividade
biológica frente a um processo inflamatório, corroborando com o estudo de docking no
receptor PPARγ.
4 Estudo químico
4.1. A química das tiazolidina-2,4-dionas
A tiazolidina-2,4-diona foi obtida primeiramente a partir de uma reação de
ciclização utilizando ácido monocloroacético e a tiouréia, em meio aquoso. Nesta reação
ocorre um processo de ciclização que forma a tiazolidina-2,4-diona (Figura 26)
(LIBERMAN, 1948 apud LIMA, 1998; HEINTZ, 1865 apud ELDERFIELD, 1957).
Sendo posteriormente obtida em 1973 por Bohen e Joull, a partir da reação entre
isocianatos com dióxido de tio-ceteno. Ambos radicais, aril e alquil isocianatos,
demonstraram baixa reatividade, porém o p-tolilsulfonil demonstrou-se altamente reativo
resultando na formação da TZD (Figura 27).
Em 1979, Monforte e colaboradores sintetizaram a tiazolidina-2,4-diona através de
uma reação de ciclização, reagindo carbodiimidas com o ácido α-mercaptopropionico, cuja
rota de síntese encontra-se descrita abaixo (Figura 28).
Figura 28 – Síntese de MONFORT (1979)
Já em 1981 uma nova metodologia foi empregada por Singh e colaboradores, onde
descrevem a reação da dimetil acetilenodicarboxilato (DMAD) com metilamônio e N-
metiltiocarbamato, usando como solvente o metanol à temperatura ambiente, reação que
levou a formação do derivado da tiazolidina-2,4-diona (Figura 29).
Um método de obtenção de derivados TZDs condensados em posição 5 consiste em
reagir a tiazolidina-2,4-diona com aldeídos aromáticos substituídos, usando ácido acético e
acetato de sódio fundido (Figura 30) (JOHNSON e SCOTT, 1915; LO, 1953).
Já outro método para obtenção da tiazolidina-2,4-diona condensada na posição 5
utiliza ésteres cianocinâmicos em etanol e piperidina (Figura 31) ( DABOUN et al., 1982
apud MOURÃO et al., 2005).
Derivados da 3-fenacil-tiazolidina-2,4-diona foram obtidos a partir da reação da
TZD com haletos de fenacil substituídos, em hidróxido de potássio e metanol (Figura 32)
(LIMA et al., 1994).
4.2. Material e métodos
Os reagentes utilizados foram: ácido monocloroacético, tioúreia, acetato de etila;
benzeno; cianoacetato de etila; etanol; n-hexano; piperidina; brometos de benzila
subtituidos, benzaldeídos substituídos; hidróxido de potássio. Os reagentes e solventes
utilizados na síntese dos compostos e suas análises pertencem às marcas Sigma, Aldrich,
Acros, Merck, Vetec ou Quimis.
Na cromatografia em camada delgada foi utilizada placa de sílica gel 60 Merck F254,
de 0,25 mm de espessura, reveladas em luz ultravioleta (254 ou 366 nm) ou através de
vapores de iodo.
A caracterização estrutural foi realizada através de espectrofotometria de absorção
no infravermelho (IV), em espectrofotômetro FTIR Bruker, Modelo IFS 66, pastilhas de
KBr. Os espectros de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN1
H) foram
efetuados em espectrofotômetro Varian, Modelo Plus 300 MHz e utilizando como solvente
o DMSO-d6. As multiplicidades dos sinais são indicadas pelas abreviações: singleto (s),
dubleto (d), duplo dubleto (dd), tripleto (t), quadrupleto (q), multipleto (m). Os
deslocamentos químicos (δ) foram expressos em ppm e os acoplamentos em Hz. Os
espectros de massas foram registrados sobre impacto eletrônico a 70 eV em espectrômetro
R1010C Delsi-Nermag, acoplado a CPG HP5890. Para determinação dos pontos de fusão
foi utilizado aparelho Quimis, Modelo 340.27.
4.3. Mecanismos e rota sintética
Para obtenção dos novos derivados ATZDs das séries 5-benzilideno-3-(3-cloro-
benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA) e 5-benzilideno-3-(2-cloro-6-flúor-benzil)-
tiazolidina-2,4-diona e 5-benzilideno-3-(2-bromo-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ)
foi utilizada a seguinte rota sintetica (Esquema 1).
Esquema 1 – Rota sintética para obtenção dos novos derivados ATZDs
Iniciam-se com a síntese da tiazolidina-2,4-diona, que foi realizada através da
reação do ácido monocloroacético como a tiouréia, em meio aquoso. Nesta reação ocorre
um processo de ciclização que forma a tiazolidina-2,4-diona (LIBERMAN, 1948 apud
LIMA, 1998).
Em uma segunda etapa temos a síntese dos derivados 3-benzil-tiazolidina-2,4-
dionas, através de reações de N-alquilação da TZD com haletos de alquila substituídos, na
presença de uma base e em meio etanólico, que levou inicialmente a formação de um sal, e
posterior adição do haleto de alquila. Tal metodologia é consolidada na literatura por
diversos autores, tendo como diferença o sal básico utilizado (DAVIS e DAINS, 1935; LO,
SHROPSHIRE, CROXALL, 1953).
Em paralelo foi realizado a síntese dos ésteres cianocinâmicos, que se processou a
partir da reação de condensação de Knoevenagel com aldeídos aromáticos substituídos e
cianoacetato de etila, em tolueno e na presença de piperidina. Estes intermediários foram
utilizados para obtenção dos substituintes benzilidênicos, na posição cinco da TZD
(Esquema 2).
CN H2C C O O CH2CH3 N H
C O O CH2CH3 HC CN H
R2
H C O
OH CH CN CH2CH3
OH CH CN
R2
C
CO O
R2 H C
CO O
CH2CH3
Esquema 2 -Mecanismo
de Knoevenagel
N H
reacional da condensação R2 CH CH CN C O O CH2CH3
para obtenção dos ésteres
cianocinâmicos
A formação da dupla exocíclica na posição cinco da TZD ocorreu devido a retirada
de um hidrogennio pela ação da piperidina, que conduz a formação de um carbânion, que
leva a um ataque ao carbono β do éster cianocinâmico, conduzindo aos novos derivados
ATZDs das séries 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA e LPSF/GQ)
(Esquema 3) (PITTA et al., 2003; SANTOS et al., 2005; MOURÃO et al., 2005)
Esquema 3 -Mecanismo reacional de formação dos derivados 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/TA e LPSF/GQ)
4.3. Metodologias de síntese
4.3.1. Síntese da tiazolidina-2,4-diona
Em um balão de fundo redondo adicionou-se tiouréia (5 g – 0,0658 mols) e ácido
monocloroacético (6,35 g – 0,0673 mols) previamente dissolvido em água. Aqueceu-se a
mistura a uma temperatura de 96°C por 18 horas. Em seguida, deixou-se
o produto obtido em repouso por 24 horas na geladeira. Formaram-se cristais brancos
correspondentes a tiazolidina-2,4-diona, cuja purificação foi realizada através de
cristalizações sucessivas em água destilada.
A tiazolidina-2,4-diona, de fórmula molecular C3H3NO2S (MM = 117), após
purificação, apresenta-se na forma de cristais brancos. Este composto foi obtido com
rendimento de 84 %, apresentando uma faixa de fusão 121-122 ºC [ponto de fusão na
literatura 122 ºC (KOCHKANYAN; ISRAELYAN; ZARITOUSKII, 1978)] e Rf = 0,51,
em sistema de eluição CHCl3/CH3OH 96:4. RMN1
H (δ, ppm) -DMSO – d6: 4,11 ppm (CH2,
s, 2H); 12,00 ppm (NH, s, 1H) IV (cm-1
) – KBr: 3115 (NH); 1670 e 1735 (C=O ).
4.3.2. Síntese da 3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA e LPSF/GQ)
Em um balão de fundo redondo foram adicionados 1,136 g – 0,0097 mols da
tiazolidina-2,4-diona. Na mesma razão molar foram adicionados o haleto de benzila e o
hidróxido de sódio, em presença de metanol. A mistura reacional foi aquecida a 65 o
C, por 8
horas, levando à formação da 3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA-34), 3-(2-
cloro-6-flúor-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ-52) e 3-(2-bromo-benzil)-tiazolidina-
2,4-diona (LPSF/GQ-54). Estes intermediários foram purificados através de cromatografia
em coluna sob pressão.
4.3.3. Síntese dos ésteres de Cope (LPSF/IP)
Em um balão de fundo redondo foram adicionados o aldeído aromático substituído e
cianoacetato de etila em quantidades equimolares, na presença de piperidina como
catalisador e benzeno como solvente. A mistura reacional foi aquecida a uma temperatura
de 110 ºC, durante 4 horas. O produto foi mantido na geladeira por 12 horas. Os 2-ciano-3-
fenil-acrilatos de etilas (LPSF/IP) foram purificados através de cristalizações sucessivas em
etanol absoluto (WANG et al., 2001; KIM et al., 1997; COUTO, 2006).
4.3.4. Síntese da 5-benzilideno-3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA e LPSF/GQ)
Quantidades equimolares da 3-benzil-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ e LPSF/TA)
e dos derivados 2-ciano-3-fenil-acrilatos de etila (LPSF/IP) substituídos dissolvidos em
etanol, na presença de 350 L piperidina como catalisador, foram aquecidas sob refluxo
durante 4 horas. Após resfriamento, ocorreu a cristalização dos novos derivados ATZDs das
séries 5-benzilideno-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA) e 5-benzilideno-3-
(2-cloro-6-flúor-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ) e 5-benzilideno-3-(2-bromo-
benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ), que foram purificados através de lavagens
sucessivas com água destilada e álcool etílico absoluto.
4.4. Resultados e discussão
Devido à presença da dupla exocíclica nos derivados ATZDs duas conformações Z
e/ou E podem ser formadas. Contudo, em trabalhos anteriores e com o auxílio da
cristalografia de raio-X e RMN 13
C foi possível mostrar a prevalência da configuração Z nos
derivados 5-benzilideno-tiazolidina-2,4-diona (GUARDA et al., 2003; ALBUQUERQUE et
al., 1999).
A análise dos resultados obtidos na síntese dos novos derivados ATZDs das séries
5-benzilideno-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA) e 5-benzilideno-3-(2-
cloro-6-flúor-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ) e 5-benzilideno-3-(2-bromo-benzil)-
tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ), nos permite afirmar que a metodologia utilizada
apresenta-se como uma boa rota sintética, com rendimento global variando entre 62% e
79%.
4.4.1. Resultados espectroscópicos
4.4.1.1. 5-(5-Bromo-2-metoxi-benzilideno)-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/TA-01)
C18H13BrClNO3S. Rdt = 99%. P. F. 139-140ºC. Rf = 0.68 (n-hexano:acetato de etila, 7:3).
IR (KBr, cm-1
) 1336, 1382, 1479, 1598, 1691, 1744. RMN1
H 300 MHz (δppm, DMSOd6)
3.9 (s, 3H, OCH3), 4.83 (s, 2H, CH2), 7.24-7.29 (m, 1H, pos. 5 benzil), 7.39
(1H, pos. 2 benzil), 7.39 (dd, 2H, pos. 4,6 benzil, J=4,5 e 1,2 Hz), 7.15 (d, 1H, pos. 3
benzilideno, J=9.3 Hz), 7.55 (d, 1H, pos. 6 benzilideno, J=2.4 Hz), 7.67 (dd, 1H, pos. 4
benzilideno, J=8.7 e 2.4 Hz), 7.97 (s, 1H, etileno). MS, ESI+, m/z 438 [M+H]+, 440
[M+H+2]+, 460 [M+Na]+, 462 [M+Na+2]+, 268, 122.
4.4.1.2. 3-(3-Cloro-benzil)-5-(4-metanosulfonil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/TA-02)
C18H14ClNO4S2. Rdt = 79%. P. F. 196-197ºC. Rf = 0.66 (n-hexano:acetato de etila 6:4). IR
(KBr, cm-1
) 1151, 1383, 1607, 1697, 1762. RMN1
H 300 MHz (δppm, DMSOd6)
3.28 (s, 3H, SO2CH3), 4.86 (s, 2H, CH2), 7.27-7.31 (m, 1H, pos. 5 benzil), 7.38 (d, H, pos. 2
benzil, J=1,5 Hz), 7.39-7.42 (m, 2H, pos. 4,6 benzil), 7.89 (d, 2H, pos. 2,6 benzilideno,
J=8.7 Hz), 8.07 (d, 2H, pos. 3,5 benzilideno, J=8.4 Hz), 8.06 (s, 1H, etileno). MS, ESI+,
m/z 408 [M+H]+, 410, 425 [M+NH4]+, 427 [M+H+2]+, 430 [M+Na]+, 432 [M+Na+2]+,
446 [M+K]+, 448 [M+K+2]+, 268, 154, 122.
4.1.7.
4.4.1.3. 5-Bifeni-4-il-metileno-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA-03)
C23H16ClNO2S. Rdt = 73%. P. F. 169-170ºC. Rf 0.77 (n-hexano/acetato de etila; 7:3). IR
(KBr, cm-1
) 1148, 1383, 1481, 1595, 1670, 1740. RMN1
H 300 MHz (δppm, DMSOd6) 4.86
(s, 2H, CH2), 7.27-7.31 (m, 1H, pos. 5 benzil), 7.39-7.42 (m, 2H, pos. 4,6 benzil), 7.39 (d,
H, pos. 2 benzil, J=1,2 Hz), 7.44 (t, 1H, pos. 4 fenil, J=1.2 Hz), 7.51 (t, 2H, pos. 3 fenil,
J=7,5 Hz), 7.77 (dd, 2H, pos. 2 fenil, J=6,3 e 1,8 Hz), 7,74 (d, 2H, pos. 2 benzilideno, J=8.4
Hz), 7.88 (d, 2H, pos. 3 benzilideno, J=8.4 Hz), 8.03 (s, 1H, etileno). MS, ESI+, m/z 406
[M+H]+, 408 [M+H+2]+, 428 [M+Na]+, 430 [M+Na+2]+, 268, 122.
4.4.1.4. 5-(3-Bromo-4-metoxi-benzilideno)-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/TA-04)
C18H13BrClNO3S. Rdt = 71%. P. F. 153-154ºC. Rf = 0.83 (n-hexano/acetato de etila, 6:4).
IR (KBr, cm-1
) 1268, 1327, 1376, 1495, 1587, 1684, 1742. RMN1
H 300 MHz (δppm,
DMSOd6): 3.93 (s, 3H, OCH3), 4.84 (s, 2H, CH2), 7.24-7.28 (m, 1H, pos. 5 benzil), 7.38
(dd, 2H, pos. 4,6 benzil J=4.8 e 1.2 Hz), 7.39 (1H, pos. 2 benzil), 7.30 (d, 1H, pos. 3
benzilideno, J=9 Hz), 7.64 (dd, 1H, pos. 2 benzilideno, J=9 e 2.4 Hz), 7.91 (d, 1H, pos. 2
benzilidene, J=2.4 Hz), 7.93 (s, 1H, etileno). MS, ESI+, m/z 438 [M+H]+, 440 [M+H+2]+,
460 [M+Na]+, 462 [M+Na+2]+, 309, 268, 122.
4.4.1.5. 3-(3-Cloro-benzil)-5-(9H-fluoreno-2-il-metileno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/TA-05)
C24H16ClNO2S. Rdt = 81%. P. F. 185-186ºC. Rf = 0.74 (n-hexano:acetato de etila, 7:3). IR
(KBr, cm-1
) 1331, 1380, 1595, 1683, 1733. RMN1
H 300 MHz (δppm, DMSOd6)
4.03 (s, 2H, CH2), 4.86 (s, 2H, NCH2), 7.27-7.31 (m, 1H, pos. 5 benzil), 7.39 (d, H, pos. 2
benzil, J=1.2 Hz), 7.4 (dd, 2H, pos. 4,6 benzil, J=7.5 and 1.8 Hz), 7.39-7.45 (m, 2H, pos.
6,7 fluorenilideno), 7.64 (d, 1H, pos. 3 fluorenilideno, J=6.9 Hz), 7.69 (d, 1H, pos. 5
fluorenilideno, J=7.8 Hz), 7.86 (s, 1H, pos. 1 fluorenilideno), 7.99 (d, 1H, pos. 8
fluorenilideno, J=7.5 Hz), 8.08 (d, 1H, pos. 4 fluorenilideno, J=8.1 Hz), 8.06 (s, 1H,
etileno). MS, ESI+, m/z 418[M+H]+, 420 [M+H+2]+, 440 [M+Na]+, 442 [M+Na+2]+,
304, 282, 168.
4.4.1.6. 3-(3-Cloro-benzil)-5-(4-metoxi-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/TA-06)
C18H14ClNO3S. Rdt = 72%. P. F. 125-126ºC. Rf = 0.8 (n-hexano:acetato de etila, 7:3).IR
(KBr, cm-1
) 1258, 1325, 1374, 1509, 1590, 1673, 1733. RMN1
H 300 MHz (δppm,
DMSOd6) 3.84 (s, 3H, OCH3), 4.84 (s, 2H, CH2), 7.24-7.3 (m, 1H, pos. 5 benzil), 7.39 (d,
1H, pos. 2 benzil, J=1.8 Hz), 7.39 (dd, 2H, pos. 4,6 benzil, J=5,1 e 1.2 Hz), 7.12 (d, 2H,
pos. 3,5 benzilideno, J=8.7 Hz), 7,61 (d, 2H, pos. 2,6 benzilideno, J=8.7 Hz), 7.93 (s, 1H,
etileno). MS, ESI+, m/z 360 [M+H]+, 362 [M+H+2]+, 382 [M+Na]+, 384 [M+Na+2]+,
332, 282.
4.4.1.7. 3-(2-Bromo-benzil)-5-(4-metanosulfonil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/GQ-58)
C18H14BrNO4S2. Rdt = 56%. P. F. 59-60ºC. Rf = 0.69 (n-hexano:acetato de etila, 1:1). R
(KBr, cm-1
) 1149, 1306, 1383, 1603, 1678, 1748. RMN1
H 300 MHz (δppm, DMSOd6) 3.25
(s, 3H, CH3), 4.87 (s, 2H, CH2), 7.24 (dd, 1H, pos. 6 benzil, J=7.8 e 1.2 Hz), 7.27 (dt, 1H,
pos. 4 benzil, J=7.8 e 1.2 Hz), 7.36 (dt, 1H, pos. 5 benzil, J=7.5 and 1.2 Hz), 1 (dd, 1H, pos. 3 benzil, J=7.8 e 1.2 Hz), 7.91 (d, 2H, pos.2,6 benzilideno, J=8.1 Hz), 2 (d, 2H, pos. 3,5 benzilideno, J=8.4 Hz), 8.08 (s, 1H etileno). MS, ESI+, m/z 452 [M+H]+, 409, 382, 296, 169.
4.4.1.8. 3-(2-Cloro-6-flúor-benzil)-5-(4-metil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
C18H13ClFNO2S. Rdt = 49%. P. F. 149-150ºC. Rf = 0.77 (n-hexano:acetato de etila; 7:3). IR
(KBr, cm-1
) 1339, 1379, 1603, 1687, 1742. RMN1
H 300 MHz (δppm, DMSOd6) 2.36 (s, 3H
CH3), 4.98 (s, 2H CH2), 7.21-7.28 (dt, 1H pos. 5 benzil, J=9,1 e
1.5 Hz ), 7.33-7.38 (m, 1H pos. 4 benzil), 7.39-7.45 (m, 1H pos. 3 benzil), 7.36 (d, 2H, pos.
3,5 benzilideno, J=8.1 Hz), 7.51 (d, 2H, pos. 2,6 benzilideno, J=8.4 Hz), 7.89 (s, 1H,
etileno). MS, ESI+, m/z 362 [M+H]+, 364 [M+H+2]+, 384 [M+Na]+, 386 [M+Na+2]+.
4.4.1.9. 3-(2-Cloro-6-flúor-benzil)-5-(2,4-dicloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/GQ-100)
C17H9Cl3FNO2S. Rdt = 76%. P. F. 169-170ºC. Rf = 0.8 (n-hexano:acetato de etila, 7:3). IR
(KBr, cm-1
) 1335, 1377, 1601, 1689, 1742. RMN1
H MHz (δppm, DMSOd6) 4.99 (s, 2H,
CH2), 7.23-7.29 (m, 1H pos. 5 benzil), 7.33-7.38 (m, 1H pos. 4 benzil), 7.39-7.47 (m, 1H
pos. 3 benzil), 7.6 (d, 1H, pos. 5 benzilideno, J=8.7 Hz), 7.63 (d, 1H, pos. 6 benzilideno,
J=8.7 Hz), 7.86-7.88 (m, 1H pos. 3 benzilideno), 7.95 (s, 1H, etileno). MS, ESI+, m/z 416
[M+H]+, 418 [M+H+2]+, 438 [M+Na]+, 440 [M+Na+2]+, 302, 268.
Para se avaliar as propriedades farmacológicas de determinada substância no
organismo, são utilizados protocolos experimentais que permitem estabelecer os efeitos
biológicos. Sendo assim, se faz necessária uma avaliação biológica das moléculas em
estudo, e para estes protocolos experimentais damos o nome de bioensaios (RANG et al,
2003). Vários protocolos experimentais são utilizados e descritos na literatura para avaliar a
atividade antiinflamatória de uma substância. Dentre estes podemos citar edema de pata,
pleurisia, peritonite e air pouch, que podem utilizar inúmeros agentes indutores do processo
inflamatório, como proteínas de bactérias, látex, zimosan, croton oil, serotina e carragenina
(CASTELUCCI et al., 2007; GOULART et al., 2007; GAMBERO et al., 2003; RECIO et
al., 1995).
Desta forma, foi escolhido para a avaliação da atividade antiinflamatória o protocolo
experimental de air pouch induzido por carragenina. Modelo empregado em roedores no
intuito de avaliar a atividade de drogas antiinflamatórias (EDWARDS et al., 1981;
GILROY et al., 1998; SEDGWICK et al., 1985; SEIBERT et al., 1994; PASSOS et al.,
2007). Este modelo tem sido usado por se assemelhar histologicamente com a membrana da
cavidade sinovial (EDWARDS et al,, 1981), e quando induzida a inflamação por uma
injeção de carragenina a reação é semelhante à observada em uma inflamação sinovial
crônica, artrite reumática (WALLACE et al., 1999). O indutor inflamatório, carragenina, é
responsável por induzir a produção de citocinas pro-inflamatórias tais como bradicinina,
histamina, substancia P, NO, prostaglandinas e PAF (CAMPOS et al., 1996).
5.1. Material e Métodos
5.1.1. Materiais
Foram utilizados para realização da avaliação antiinflamatória:
� Carragenina (SIGMA-ALDRICH); � Éter dietílico (VETEC); � Solução salina a 0,9 % de NaCl; � Tween 80 (MERK), 5.1.2. Derivados ATZDs testados
� 5-(5-Bromo-2-metoxi-benzilideno)-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA-01) � 3-(3-Cloro-benzil)-5-(4-metanosulfonil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA-02) � 5-Bifenil-4-il-metileno-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA-03) � 5-(3-Bromo-4-metoxi-benzilideno)-3-(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA-04) � 3-(3-Cloro-benzil)-5-(9H-fluoreno-2-il-metileno)-tiazolidina-2,4-diona(LPSF/TA-05) � 3-(3-Cloro-benzil)-5-(4-metoxi-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA-06) � 3-(2-Bromo-benzil)-5-(4-metanosulfonil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ-58) � 3-(2-Cloro-6-flúor-benzil)-5-(4-metil-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona(LPSF/GQ97) � 3-(2-Cloro-6-flúor-benzil)-5-(2,4-dicloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ-100)
5.1.3. Animais
Foram utilizados camundongos albinos Swiss (Mus musculus) de ambos os sexos,
pesando entre 25-35 g, provenientes do biotério do Departamento de Antibióticos/UFPE.
Os animais foram divididos em grupos de seis, mantidos em gaiolas de polipropileno
acondicionadas em estantes com ventilação e ar renovado através de exaustores com filtro,
sendo o ambiente aclimatado a uma temperatura de 25°C ± 3°C, fotoperíodo de 12/12
horas, ração e água ad libitum. Os experimentos foram executados segundo as diretrizes
aprovadas pela Comissão de Ética para Experimentos com Animais/UFPE (Processo Nº
002131/2007-28).
5.2. Metodologia
A toxicidade aguda faz referência a trabalhos realizados previamente por Santos e
colaboradores (2005) com análogos tiazolidínicos. Objetivando determinar a toxicidade
aguda, estes estudos demonstraram um baixo risco de toxicidade, nenhuma alteração
comportamental e fisiológica significativa, ou efeito letal na dose de 1000 mg/kg (UCHOA,
2004; SANTOS et al., 2005).
5.2.1. Air pouch (bolsão de ar)
Todos os animais foram submetidos a jejum, com a retirada da ração cerca de 12
horas antes do início do experimento. Durante o experimento os animais tiveram livre
acesso à ingestão de água. Inicialmente foram produzidos bolsões de ar por injeção de 2,5
mL de ar estéril (filtro EPA, capela de fluxo laminar horizontal) no dorso do animal (dia -
0). Decorridas 72 horas, foram injetados mais 2,5 mL de ar estéril na cavidade, a fim de
mantê-la formada (dia -3). Na execução desse procedimento os animais foram mantidos sob
leve anestesia com éter dietílico. Decorrido um novo intervalo de 72 horas (dia-6), os
animais receberam, por via oral, as substâncias testes (LPSF/TA e LPSF/GQ) nas doses de
0,03, 0,3 e 3 mg/Kg, o controle (veículo) e os padrões, piroxicam e roseglitazona, na dose
de 3 mg/Kg. Os compostos testados e o padrão, piroxicam e rozeglitazona, foram
previamente dissolvidos na solução de Tween 80/soro fisiológico (2% v/v) considerada
como o veículo. Uma hora após a administração oral das substâncias testes, os animais
receberam, diretamente na cavidade previamente formada, uma injeção de 1 mL de solução
de carragenina 1% p/v, com o objetivo de induzir a resposta inflamatória (Figura 33) (SIN
et al., 1986; KIM et al., 2006).
Figura 33-(A) Camundongo sem tratamento, (B 1-2) Administração de ar estéril intradérmica (air pouch), (C) Administração por via oral dos compostos testados, e (E) Injeção da carragenina 1% no bolsão de ar
Seis horas após, os animais foram eutanasiados através de deslocamento cervical. O
bolsão foi completamente lavado com 3 mL de uma solução de soro fisiológico contendo
EDTA (0,1% v/v). Em seguida, uma pequena incisão foi feita na parede do bolsão, e o
exsudato foi cuidadosamente removido por meio de uma seringa estéril (Figura 34). A
contagem diferencial do número total de leucócitos (PMN) foi executada
microscopicamente, após diluição de uma amostra do exsudato (50 L) em solução de Turk
(250L), utilizando-se uma câmara de Newbauer. Os dados foram analisados
estatisticamente através de análise de variância (ANOVA) e teste de Bonferroni com
intervalo de confiança de 95%, utilizando-se o software Microsoft Office Excel 2003
(KHANUM, SHASHIKANTH, DEEPAK, 2004).
EF
Figura 34 -(E) Lavagem do bolsão com EDTA 0,1% e (F) Coleta do exsudato com seringa estéril
O percentual de inibição da migração celular dos compostos testados foi calculado
de acordo com a equação abaixo (PALASKA et al., 2002).
Atividade antiinflamatória % = (m-m’/m) x 100
Onde, m e m’ representam a média do número de células nos grupos controle
(veículo) e tratados, respectivamente. A contagem diferencial do número total de células do
grupo controle (veículo) corresponde a 100 % de inflamação. Tomando-se por referência o
valor do grupo controle (veículo), calculou-se o percentual de inibição da inflamação dos
demais compostos. Todos os valores descritos nas figuras e textos foram expressos como
média ± erro padrão da média (EPM) para o número de animais estudados (n = 6).
5.3. Resultados e discussão
Os derivados ATZDs das séries LPSF/TA e LPSF/GQ apresentaram como
resultados nas doses de 3mg/kg, 0,3mg/kg e 0,03mg/kg uma inibição da migração de
leucócitos polimorfonucleares (LPMN) variando entre 31% e 73,3 % (Tabela 2). Tabela 2 – Atividade antiinflamatória apresentada pelos derivados das séries LPSF/TA e LPSF/GQ
com respectivas doses em mg/Kg de peso corpóreo do camundongo. Os valores apresentados são
significativos para o intervalo de confiança de 95% (ANOVA, teste de Bonferrori)
Dose Contagem de % de inibição da
COMPOSTOS R1 R2 (mg/kg) LPMN (105/mL)
infiltração (LPMN)
3 20,15±2,7 47,4
LPSF/TA-01 3-Cl 5-Br, 2-OCH3 0,3 24,90±3,1 35
0,03 26,43±2,1 31
3 13,83±1,8 63,9
LPSF/TA-02 3-Cl 4-SO2CH3 0,3 13,41±1,1 65
0,03 26,43±2,5 31
3 12,64±0,7 67
LPSF/TA-03 3-Cl 4-C6H5 0,3 11,11±1,2 71
0,03 21,83±1,7 43
LPSF/TA-04 3-Cl 3-Br, 4-OCH3 3 18,58±1,2 51,5
LPSF/TA-05 3-Cl 2-Fluoreno 3 13,33±1,8 65,2
LPSF/TA-06 3-Cl 4-OCH3 3 22,21±1,3 42
LPSF/GQ-97 2-Cl, 6-F 4-CH3 3 19,38±1,7 49,4
LPSF/GQ-100 2-Cl, 6-F 2,4-Cl2 3 22,37±1,8 41,6
3 10,23±1,7 73,3
LPSF/GQ-58 2-Br 4-SO2CH3 0,3 10,72±2,6 72
0,03 10,34±1,0 73
Piroxicam - - 3 14,94±1,91 61
controle - - - 38,3 ± 2,1 -
Rosiglitazona - - 3 10,72±2,0 72 LPMN = Leucócitos polimorfonucleares. Camundongos tratados oralmente com os novos derivados tiazolidínicos nas doses mencionadas. Cada valor representa a média ± erro padrão de n = 6 animais. O percentual de inibição foi calculado de acordo com a equação: Atividade antiinflamatória % = (m-m’/m) x
Foi observado que os compostos LPSF/TA-02, LPSF/TA-03 e LPSF/TA-05 que
possuem o substituinte cloro em posição meta do anel benzílico e o derivado LPSF/GQ-58
que apresenta como substituinte o átomo de bromo em posição orto (Figura 35), mostraram,
na dose de 3mg/kg, excelentes resultados na inibição do processo inflamatório, variando
entre 63,9 % e 73 % (Gráfico 1) quando comparados ao piroxicam (61%), além de
resultados semelhantes ao da rosiglitazona (72%). Estes resultados também foram
observados por Michaux e colaboradores quando demonstraram em análogos pirimidínicos
a influência destes grupos (MICHAUX et al., 2005).
Figura 35-Substituições no anel benzílico dos derivados LPSF/TA-02, LPSF/TA-03, LPSF/TA-05 e
LPSF/GQ-58
Gráfico 1-% de inibição da migração de leucócito polimorfonucleares (LPMN) para o teste de air pouch dos
derivados LPSF/TA-02, LPSF/TA-03, LPSF/TA-05 e LPSF/GQ-58
Já os derivados LPSF/GQ-97 e LPSF/GQ-100 apresentam uma dupla substituição
em posição orto e para do anel benzilico pelos átomos de cloro e flúor (Figura 36). Nestes
casos a resposta biológica na dose de 3 mg/kg foi moderada de 49 % e 42 %,
respectivamente (Gráfico 2).
Gráfico 2-% de inibição da migração de leucócito polimorfonucleares (LPMN) para o teste do bolsão de ar na
dose de 3mg/kg, dos derivados LPSF/GQ-97 e LPSF/GQ-100
Os resultados obtidos para os derivados LPSF/TA-02, LPSF/TA-03, LPSF/TA-05 e
LPSF/GQ-58 nos motivou a testar doses menores, 0,3 e 0,03 mg/kg (Gráfico 3).
Gráfico 3-% de inibição da migração de leucócitos polimorfonucleares (LPMN) dos derivados LPSF/TA-01,
LPSF/TA-02, LPSF/TA-03 e LPSF/GQ-58, nas doses de 3 mg/kg, 0,3 mg/kg, 0,03 mg/kg
É interessante notar que o derivado LPSF/TA-03 (Figura 37) que possui um
grupamento fenila substituído em posição para do anel benzilidênico, apresentou resposta
antiinflamatória satisfatória nas baixas doses de 0,3 e 0,03 mg/kg (Gráfico 4).
Figura 37-Substituição no anel benzilidênico por um grupamento fenil em posição para
Gráfico 4-% de inibição da migração de leucócitos polimorfonucleares (LPMN) do derivado LPSF/TA-03,
nas doses de 3 mg/kg, 0,3 mg/kg, 0,03 mg/kg
É importante observar que os derivados LPSF/TA-02 e o LPSF/GQ-58 (Figura 38),
que apresentam inibição de 64% e 73% respectivamente, na dose de 3 mg/kg, são
substituídos em posição para do anel benzilidênico pelo grupamento metilsulfonil. Tal
substituinte é encontrado nos coxibs, medicamentos de escolha no mercado, como
inibidores seletivos da Cicloxigenase tipo 2 (COX-2) (LAGES et al., 1998; FLOWER,
2003). Rassalta-se também a influência do átomo bromo em relação aos outros substituintes
do grupamento benzil, cloro e flúor, que apresentou nas três doses testadas resultados
significativos (Gráfico 5).
Gráfico 5-% de inibição da migração de leucócitos polimorfonucleares (LPMN) do derivado LPSF/GQ-58,
nas doses de 3 mg/kg, 0,3 mg/kg e 0,03 mg/kg, em relação aos padrões piroxicam e rosiglitasona
6. Estudo de modelagem molecular
6.1. Metodologia
A estrutura e a otimização dos ATZDs, compostos LPSF/TA-01, LPSF/TA-02,
LPSF/TA-03, LPSF/TA-04, LPSF/TA-05, LPSF/TA-06, LPSF/GQ-97, LPSF/GQ-100 e
LPSF/GQ-58 foram obtidas utilizando o método AM1 (DEWAR et al., 1985), do programa
BioMedCache [BioMedCAChe version 6.1, Copyright ©2000-2003 Fujitsu Limited,
Copyright©1989-2000, Oxford Molecular Ltd., http:///www.CACheSoftware.com], usando
os valores de default para critério de convergência. Os resultados obtidos neste cálculo
estão de acordo com os estudos realizados anteriormente por Leite e colaboradores (2007) e
confirmam o isômero configuracional Z como sendo o mais estável.
A atividade antiinflamatória desses compostos foi analisada através de estudo
“docking” usando como alvo o complexo enzimático Peroxisome Proliferator Activated
Receptor Gamma complexado com a Rosiglitazone (-5-[[4-[2-(metil-piridin-2-il-
amino)etoxi]fenil]metil]-1,3-tiazolidina-2,4-diona) (PPARγ/BRL-49653). As simulações
computacionais foram realizadas para explorar o modo ligante desta nova classe de
compostos antiinflamatórios. O programa usado para esses cálculos foi o FlexX, um
programa de “docking” que considera a flexibilidade do ligante. (RAREY et al., 1996).
A PPARγ está disponibilizada no banco de dados do RCSB Protein Data Bank
(http://www.rcsb.org/pdb) (2PRG código – PDB). A conformação e a orientação espacial
do ligante BRL-49653 do complexo cristalográfico inibidor-enzima foi usada como modelo
para a avaliação dos derivados 3,5-tiazolidinadionas disubstituídos no sítio ativo da enzima.
O sítio ativo foi definido como sendo os átomos a uma distância de raio de 6,5Å do ligante
co-cristalizado. O modelo de interação proposto para os ligantes no sítio ativo da 2PRG foi
determinado como sendo a conformação de maior estabilidade (melhor docking) dentre as
30 conformações geradas no modelo ligante de acordo com a função score do program
FlexX, ou seja, a estrutura que apresenta a energia de ligação mais favorável (energia de
binding). As geometrias dos derivados heterocíclicos foram, subseqüentemente, otimizadas
usando o campo de força Tripos com cargas Gasteiger-Hückel (Sybyl version 7.2, Tripos
Associates Inc., St. Louis, Missouri, USA).
6.2. Resultados e discussão
A fim de validar o protocolo de “docking”, o ligante conformacional BRL-49653
(Rosiglitazona) foi retirado da estrutura cristalográfica do complexo PPARγ/ligante e em
seguida realizado o “docking” no sítio ativo. A análise estrutural do complexo BRL-
49653/PPARγ indicou que o inibidor seletivo interagiu com os aminoácidos GLN286,
HIS449, TYR473, HIS323, SER289 e SER342 e as respectivas distâncias das ligações de
hidrogênio entre os aminoácidos citados e o ligante (Figura 39).
Os compostos LPSF/GQ-58 e LPSF/TA-02 apresentaram a menor energia de
ligação – total score (-23.45kJ/mol e -22.83kJ/mol), respectivamente, ou seja, conformação
estrutural com a menor energia de docking (Figura 40 e Figura 41). O modo de ligação do
composto LPSF/GQ-58 e LPSF/TA-02 com o sítio ativo da PPARγ ocorre através de
ligações de hidrogênio entre o átomo de oxigênio do anel heterocíclico com o aminoácido
Arg288, e entre o substituinte 4-SO2CH3 do grupamento benzilidênico com os aminoácidos
His323, Tyr473, Tyr327 e Ser289. A figura 40 mostra o sítio ativo com os compostos
Rosiglitazona e LPSF/GQ-58 e a figura 41 o sítio ativo com os compostos Rosiglitazona e
LPSF/TA-02, bem como as distâncias das ligações de hidrogênio formadas entre os
aminoácidos do sítio ativo e os ligantes.
O modo de ligação do composto LPSF/TA-01 (Figura 42) ocorre através dos
aminoácidos Arg288, Glu343 e Ser342, apresentando o mais alto valor de docking (total
score -9,90 kJ/mol), talvez por não formar ligação de hidrogênio com os demais
aminoácidos da Rosiglitazona e estar ancorado próximo ao local da Rosiglitazona (figura
33), enquanto que os compostos LPSF/GQ-58 e LPSF/TA-02 aportam no mesmo local do
ligante co-cristalizado (Rosiglitazona). As distâncias das ligações de hidrogênio formadas
entre os aminoácidos do sítio ativo e os ligantes estão mostradas também nesta figura.
Na tabela 3 estão expressos os resultados de “docking” para os ATZDs estudados,
conforme modelo de interação proposto para os ligantes no sítio ativo da PPARγ, de acordo
com a função “score” do programa FlexX. No gráfico 6 estão relacionados os resultados do
docking e a % de inibição, onde foi observado que os compostos LPSF/GQ-58 e LPSF/TA-
02 são o mais estáveis da série, apresentando melhores resultado de docking e maior
potencial de inibição antiinflamatória.
Gráfico 6 -Resultados dos cálculos do Docking e a % de Inibição
Na tabela 3 estão listados os resultados de “docking” dos ligantes das séries
LPSF/TA, LPSF/GQ e BRL49653 (PPARγ), e o calor de formação dos isômeros
configuracionais Z e E.
Tabela 3 – Resultados de “docking” dos ligantes das séries LPSF/TA, LPSF/GQ e BRL49653 e calor de
formação dos isômeros configuracionais Z e E
Docking Configuração Código PPARg Z E LPSF/TA-01 -9.99 -24,745 -18,888 LPSF/TA-02 -22.83 -52,941 -49,039 LPSF/TA-03 -19.72 34,534 36,793 LPSF/TA-04 -16.70 -22,947 -16,084 LPSF/TA-05 -18.54 39,333 43,576 LPSF/TA-06 -18.82 -31,545 -27,078 LPSF/GQ-97 -15.23 -40,82 -35,288 LPSF/GQ-100 -13.98 -44,052 -39,694 LPSF/GQ-58 -23.45 -37,23 -33,46 Rosi -34.03
A análise do modo de ligação no sítio ativo da PPARγ dos compostos em estudo, em
relação à Rosiglitazona, mostra que estes ligantes estão ancorados na mesma região do sítio
ativo. Este fato pode indicar uma ação antiinflamatória via PPARγ para estes ATZDs da
série LPSF/TA e LPSF/GQ em estudo.
7. Conclusões
Foram sintetizadose nove novos derivados ATZDs das das séries 5-benzilideno-3-
(3-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/TA) e 5-benzilideno-3-(2-cloro-6-flúor-
benzil)-tiazolidina-2,4-diona e 5-benzilideno-3-(2-bromo-benzil)-tiazolidina-2,4-diona
(LPSF/GQ). Todos compostos sintetizados tiveram as suas estruturas químicas
comprovadas através de espectroscopia de infravermelho, ressonância magnética nuclear de
hidrogênio e espectrometria de massas.
Tais derivados foram testados quanto a sua atividade antiinflamatória no modelo de
inflamação do bolsão de ar (air pouch) induzido por carragenina em camundongos. Os
derivados tiazolidínicos testados demonstraram uma atividade antiinflamatória, nas doses
de 3mg/kg, 0,3mg/kg e 0,03mg/kg, apresentando resultados de inibição da migração de
leucócitos polimorfo nucleares (LPMN), variando entre 30,6% e 73,4%, sendo estes
comparados com o piroxicam (61%), antiinflamatório de escolha no mercado, e a
rosiglitazona (72%), derivado tiazolidínico. Dentre estes derivados, os que mais se
destacaram foram o LPSF/TA-02 e o LPSF/GQ-58, que apresentaram resultados
promissores tanto na atividade antiinflamatória in vivo, quanto os de dock.
Algumas características estruturais dos compostos sintetizados contribuíram muito
para o planejamento de novas moléculas candidatas a fármacos antiinflamatórios, sendo
observado o potencial do átomo de bromo e do substituinte metilsulfonil quanto à atividade
proposta. Deste modo, estes substituintes conduziram à potencialização da inibição da
migração de leucócitos polimorfonucleares para o local da inflamação.
Os resultados obtidos com os representantes das séries LPSF/TA e LPSF/GQ no
modelo de inflamação do bolsão de ar induzido por carragenina são importantes e
comprovam o potencial dos derivados tiazolidínicos como candidatos a agentes
antiinflamatórios.
Adicionalmente, os resultados obtidos nos estudos de modelagem molecular com os
representantes das séries LPSF/TA e LPSF/GQ sugerem um provável
mecanismo antiinflamatório, atuando como agonistas dos PPARs, em especial o PPARγ,
que foi objeto deste estudo.
ADCOCK, I.M.; LANE, S.J. Corticosteroid-insensitive asthma: molecular mechanisms. J. Endocrinol. v. 178. p. 347–55. 2003.
AKBIYIK, F.; RAY, D. M.; GETTINGS, K. F.; BLUMBERG, N.; FRANCIS, C. W.;
PHIPPS, R. P. Human bone marrow megakaryocytes and platelets express PPARgamma,
and PPARgamma agonists blunt platelet release of CD40 ligand and thromboxanes.
Blood. v. 104. n. 5. p. 1361–8. 2004.
ALBUQUERQUE, J.F.C.; ROCHA FILHO, J.A.; BRANDÃO, S.S.F.; LIMA, M.C.A.;
XIMENES, E.A.; GALDINO, S.L.; PITTA, I.R.; CHANTEGREL, J.; PERRISSIN, M.;
LUU-DUC, C. Synthesis and antimicrobial activity of substituted imidazolidinediones and
thioxoimidazolidinones. Il Farmaco, v. 54. p. 77-82. 1999.
ASAKO, H.; KUBES, P.; WALLACE, J.; GAGINELLA, T.; WOLF, R.E.;
GRANGER, D. N. Indomethacin-induced leukocyte adhesion in mesenteric venules:
role of lipoxygenase products. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. v. 262. p.
903-8. 1992.
BANNENBERG, G.; ARITA, M.; CHARLES, N. Serhan Endogenous Receptor
Agonists: Resolving Inflammation the Scientific. World Journal. v. 7. p. 1440–62.
2007.
BARREIRO, E. J. Bioisosterismo:Importante Estratégia de Modificação Molecular Para O
Plenejamento Racional de Fármacos. Revista Brasileira de Farmácia. v. 72. p. 34-8. 1991.
BARREIRO, E. J.; FRAGA, C. A. M.; MIRANDA, A. L. P. Medicinal Chemistry of N-
Acylhydrazones: Novel Lead-Compounds of Analgesic, Antiinflammatory and
Antithrombotic Drugs. Química. Nova. v. 25. n. 1. p. 129-48. 2002.
BERGER, J. P.; AKIYAMA, T. E.; MEINKE, P. T. PPARs: Therapeutictargets for
metabolic disease. Trends Pharmacol Sci. v. 26. n. 5. p. 244–51. 2005.
BINDER, D.; HROMATA, O.; GEISSLER, F.; SCHMIED, H.; NOE, C. R.; BURRY, K.;
PFISTER, R.; SRTUB, K.; ZELLER, P. Analogs and derivatives of tenoxicam. 1:
Synthesis and antiinflammatory activities of analogs with different residues on the ring
nitrogen and the amide nitrogen. J. Med. Chem. v. 30. p. 678. 1987.
BISHOP-BAILEY, D.; HLA, T. Endothelial cell apoptosis induced bythe peroxisome
proliferator-activated receptor (PPAR) ligand 15-deoxy-Delta12, 14-prostaglandin J2. J
Biol Chem. v. 274. n. 24. p. 17042–8. 1999.
BISHOP-BAILEY, D.; WRAY, J. Peroxisome proliferator-activated receptors: a critical
review on endogenous pathways for ligand generation. Prostaglandins Other Lipid
Mediat. v. 71. n. 1– 2. p. 1 –22. 2003.
BONNET, C.; BERTIN, P.; TRÈVES, R.; RIGAUD, M. Lipoxygenase products and
expression of 5LOX and FLAP in human synovial cells. Prostaglandins. v. 50. p. 127–
35. 1995.
BOKYUNG, S.; PARK, S. ; YU, B. P.; CHUNG, H. Y. Amelioration Of Age-Related
Inflammation And Oxidative Stress By PparγActivator: Suppression Of Nf-Kb By 2,4-
Thiazolidinedione. Experimental Gerontology. p. 1–10. 2006.
BOZDAG-DUNDAR, O.; OZGEN, O.; MENTES, A.; ALTANLAR, N.; ATLI, O.;
KENDI, E.; ERTAN, R. Synthesis and antimicrobial activity of some new thiazolyl
thiazolidine-2,4-dione derivatives. Bioorganic & Medicinal Chemistry. v. 15. p.
6012–7. 2007.
BURGER, A. Isosterism and bioisosterism in drug design. Prog. Drug Res. v. 37. p.
287. 1991.
CAMPOS, R.O.; ALVES, R.V.; KYLE, D.J.; CHAKRAVARTY, S.; MAVUNKEL, B.J.;
CALIXTO, J.B. Antioedematogenic and antinociceptive actions of NPC 18521, a novel
bradykinin B2 receptor antagonist. European Journal of Pharmacology. v. 316.
p. 277–86. 1996.
CARVALHO, W. A., CARVALHO,R. D. S., SANTOS, F. R.. Analgésicos Inibidores
Específicos Da Ciclooxigenase-2: Avanços Terapêuticos. Rev Bras Anestesiologia. v.
54: n. 3. p. 448 –64. 2004.
CASTELUCCI, S.; ROGÉRIO, A. P.; AMBROSIO, S. R.; ARAKAWA, N. S.; LIRA,
S. P.; FACCIOLI, L. H.; DA COSTA, F. B. Anti-inflammatory activity of Dasyphyllum
brasiliensis (Asteraceae) on acute peritonitis induced by β-glucan from Histoplasma
capsulatum. Journal of Ethnopharmacology. v. 112. p. 192-8. 2007.
CHEN, N. G.; HAN, X. Dual function of troglitazone in ICAM-1 gene expression in human
vascular endothelium. Biochem Biophys Res Commun. v. 282. n. 3. p. 717–22. 2001.
CHEN, X.; WANG, W. The use of bioisosteric groups in lead optimization Ann. Rep.
Med. Chem. v. 38. p. 333-46. 2003.
CHINETTI, G.; FRUCHART, J. C.; STAELS, B. Peroxisome proliferatoractivated
receptors (PPARs): nuclear receptors at the crossroads between lipid metabolism and
inflammation. Inflamm Res. v. 49. n. 10. p. 497–505. 2000.
CHINETTI, G.; GRIGLIO, S.; ANTONUCCI, M.; TORRA, I. P.; DELERIVE, P.;
MAJD, Z. Activation of proliferator-activated receptors alpha andgamma induces
apoptosis of human monocyte-derived macrophages. J Biol Chem. v. 273. n. 40. p.
25573–80. 1998.
COLVILLE-NASH, P. R.; QURESHI, S. S.; WILLIS, D.; WILLOUGHBY, D. A.
Inhibition of inducible nitric oxide synthase by peroxisome proliferatoractivated receptor
agonists: correlation with induction of heme oxygenase. J Immunol. v. 61. n.
2. p. 978–84. 1998.
COUTO, J.A. Novos Compostos 5-(4-metil-sulfonil-benzilideno)-imidazolidínicos e
tiazolidínicos: Síntese, Elucidação Estrutural e Atividade Antiinflamatória. 2006.
(Mestrado em Biotecnologia de Produtos Bioativos) Departamento de Antibióticos,
Universidade Federal de Pernambuco. Recife. Brasil.
CROFFORD, L J; WILDER R. L.; P RISTIMÄKI, A.; SANO, H.; REMMERS, E. F.;
EPPS, H. R.; HLA, T. Cyclooxygenase-1 and -2 expression in rheumatoid synovial
tissues. Effects of interleukin-1 beta, phorbol ester, and corticosteroids. J Clin Invest.
March. v. 93. n. 3: p. 1095–101. 1994.
CUNARD, R.; DICAMPLI, D.; ARCHER, D. C.; STEVENSON, J. L.; RICOTE, M.;
GLASS, C. K. WY14,643, a PPAR alpha ligand, has profound effects on immune
responses in vivo. J Immunol. v. 169. n. 12. p. 6806–12. 2002.
DAVIS, J.A.; DAINS, F.B. Some alkyl derivatives of certain aryl substituted
thiazolidones. J. Am. Chem. Soc. v. 57. p. 2627-33. 1935.
DEWAR, M. J. S.; ZOEBISCH, E. G.; HEALY, E. F.; STEWART, J. J. P.
Development and use of quantum mechanical molecular models. 76. AM1: a new
general purpose quantum mechanical molecular model. J.Am. Chem. Soc. v. 107. p.
3902 – 3909. 1985.
DELERIVE, P.; MARTIN-NIZARD, F.; CHINETTI, G.; TROTTEIN, F.; FRUCHART,
J. C.; NAJIB, J. Peroxisome proliferator-activated receptor activators inhibit thrombin-
induced endothelin-1 production in human vascular endothelial cells by inhibiting the
activator protein-1 signaling athway. Circ Res. v. 85. n. 5. p. 394–
402. 1999.
DESVERGNE, B.; WAHLI, W. Peroxisome proliferator-activated receptors:
nuclearcontrol of metabolism. Endocr Rev. v. 20. n.5. p. 649–88. 1999.
DUBOIS, R. N.; ABRAMSON, S. B.; CROFFORD, L.; GUPTA, R. A.; SIMON, L.
S.;.VAN DE PUTTE, L. B. A.; LIPSKY, P. E. Cyclooxygenase in biology and disease.The
FASEB Journal. v. 12.[Não Paginado]. 1998.
DUVAL, C.; CHINETTI, G.; TROTTEIN, F.; FRUCHART, J. C.; STAELS, B. Therole
of PPARs in atherosclerosis. Trends Mol Med. v. 8. n. 9. p. 422–30. 2002.
EDWARDS, J.C.W.; SEDGWICK, A.D.; WILLOUGHY, D.A. The formation of
astructure with features of synovial lining by subcutaneous injection of air: an in
vivotissue culture system. J. Pathol. v. 134. p. 147-56. 1981.
ERLENMEYER, H.; LEO, M. On Pseudoatoms. Helv. Chim. Acta. v. 15. p. 1171-86.
1932.
FAVEEUW, C.; FOUGERAY, S.; ANGELI, V.; FONTAINE, J.; CHINETTI, G.;
GOSSET, P. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma activators inhibit
interleukin-12 production in murine dendritic cells. FEBS Lett. v. 486. n. 3. p. 261–6.
2000.
FLOWER, R. J. The development of COX2 inhibitors. Nature Reviews. v. 2. 2003.
FREDENRICH, A.; GRIMALDI, P. A. PPAR delta: an uncompletelyknown nuclear
receptor. Diabetes Metab. v. 31. n. 1. p. 23–7. 2005.
FRIEDMAN, H. L. Influence of Isosteric Replacements upon Biological Activity,
Washington, EUA, National Academy of Science, n. 206. p. 295. 1951.
FROLICH., J. C.. A classificationo f NSAIDs according to the relative inhibition of
cyclooxygenase isoenzymes. Tips. v. 18. 1997.
FURST, D. E. Pharmacology and efficacy of cyclooxygenase (COX) inhibitors. Am. J. Med.
v. 107. p. 18. 1999.
GAMBERO, A.; BECKER, T.L.; GURGUEIRA, S.A.; BENVENGO, Y.H.B.; RIBEIRO,
M.L.; MENDONÇA, S.; PEDRAZZOLI JR., J. Acute inflammatory response induced by
Helicobacter pylori in the rat air pouch. FEMS Immunology and Medical Microbiology.
v. 38. p. 193-198. 2003.
GERVOIS, P.; FRUCHARTM, J. C.; STAELS, B. Inflammation,dyslipidaemia,
diabetes and PPars: pharmacological interest of dual PPARalpha and PPARgamma
agonists. Int J Clin Pract Suppl. v. 143. p. 22–9. 2005.
GILROY, D.W.; TOMLINSON, A.; WILLOUGHBY, D.A. Diferential efects of
inhibition of isoforms of cyclooxygenase (COX-1, COX-2) in chronic in¯ ammation.
Inflamm. Res. v. 47. p .79-85. 1998.
GOSSET, P.; CHARBONNIER, A. S.; DELERIVE, P.; FONTAINE, J.; STAELS, B.;
PESTEL, J. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma activators affect the
maturation of human monocyte-derived dendrítica cells. Eur J Immunol. v. 31. n. 10. p. 2857–65. 2001.
GOULART, S.; MORITZ, M. I .G.; LANG, K. L.; LIZ, R.; SCHENKEL, E. P.; Fröde,
T. S. Anti-inflammatory evaluation of Solidago chilensis Meyen in a murine model of
pleurisy. Journal of Ethnopharmacology. v. 113. p. 346-53. 2007.
GUARDA, V. L. M.; PEREIRA, M. A.; DE SIMONE, C. A.; ALBUQUERQUE, J. F. C.;
GALDINO, S. L.; CHANTEGREL, J.; PERRISSIN, M.; BENEY, C.; THOMASSON, F.;
PITTA I. R.; LUU-DUC, C. Synthesis and structural study of arylidene thiazolidine and
benzothiazine compounds. Journal of Sulfur Chemistry. v.
26. p. 17–27. 2003.
GULICK, T.; CRESCI, S.; CAIRA, T.; MOORE, D. D.; KELLY, D. P. Theperoxisome
proliferator-activated receptor regulates mitochondrial fattyacid oxidative enzyme gene
expression. Proc Natl Acad Sci U S A. v. 91. n. 23. p. 11012–6. 1994.
HARIBABU, B.; VERGHESE, M.W.; STEEBER, D. A.; SELLARS, D. D.; BOCK, C. B.;
SNYDERMAN, R. Targeted disruption of the leukotriene B-4 receptor in mice reveals its
role in inflammation and platelet-activating factor-induced anaphylaxis. J Exp Med. v. 192.
p. 421–31. 2000.
HEINTZ, Ann., v. 136, p. 233, 1865. In: ELDERFIELD, R.C. Heterocyclic compound,
London: Jonh Wiley & Sons, vol. 5, p. 711-716, 1957.
HU, Z. W.; KERB, R.; SHI, X. Y.; WEI-LAVERY, T.; HOFFMAN, B. B. Angiotensin II
increases expression of cyclooxygenase-2: implications for the function of vascular
smooth muscle cells. J Pharmacol Exp Ther. v. 303. n. 2. p. 563–73. 2002.
JACKSON, S. M.; PARHAMI, F.; XI, X. P.; BERLINER, J. A.; HSUEH,W. A.; LAW,
R. E. Peroxisome proliferator-activated receptor activatorstarget human endothelial cells to
inhibit leukocyte-endothelial cell interaction. Arterioscler Thromb Vasc Biol. v. 19.
n. 9. p. 2094–104. 1999.
JIANG, C.; TING, A. T.; SEED, B. PPAR-gamma agonists inhibit production of
monocyte inflammatory cytokines. Nature. v. 391. n. 6662. p. 82–6. 1998.
JOHNSON, T.B.; SCOTT, W.M. Researches on hydantoins XXXI – A new synthesis of ο-
tyrosine. J. Am. Chem. Soc. v. 37. p. 1846-56. 1915.
JONES, D. C.; DING, X.; DAYNES, R. A. Nuclear receptor peroxisome proliferators
activated receptor a (PPARα) is expressed in resting murine lymphocytes. The PPARα in
T and B lymphocytes is both transactivation and transrepression competent. J. Biol.
Chem. v. 277. p. 6838–45. 2002.
KELLER, H.; DREYER, C.; MEDIN, J.; MAHFOUDI, A.; OZATO, K.; WAHLI, W.
Fatty acids and retinoids control lipid metabolism throughactivation of peroxisome
proliferator-activated receptor-retinoid X receptor heterodimers. Proc Natl Acad Sci U S
A. v. 90. n. 6. p. 2160–4. 1993.
KERSTEN, S.; SEYDOUX, J.; PETERS, J. M.; GONZALEZ, F. J.; DESVERGNE, B.;
WAHLI, W. Peroxisome proliferator-activated receptor alphamediates the adaptive
response to fasting. J Clin Invest. v. 103. n. 11. p. 1489–98. 1999.
KHANUM, S.A.; SHASHIKANTH, S.; DEEPAK., D A.V. Synthesis and Anti-
Inflammatory Activity of Benzophenone Analogues. Bioorganic Chemistry. v.32. p
211-22. 2004.
KIM, J.Y.; HWANG, Y.P.; KIM, D.H.; HAN, E.H.; CHUNG, Y.C.; ROH, S.H.; JEONG,
H.G. Inhibitory Effect of the Saponins Derived from Roots of Platycodon grandiflorum
on Carrageenan-Induced Inflammation. Biosci. Biotechnol. Biochem. v.
70. n. 4. p. 858–64. 2006.
LAGES, A. S.; ROMEIRO N. C.; FRAGA, C. A. M.; BARREIRO, E. J. Inibidores
Seletivos de Prostaglandina Endoperóxido Sintase-2 (Pghs-2): Nova Estratégia para o
Tratamento da Inflamação. Química Nova. v. 21. n. 6. 1998.
LAINE, L. Gastrointestinal effects of NSAIDs and coxibs. J Pain Symptom Manage.
v. 25. p. 32-40. 2003.
LALENTI, A.; GIANLUCA, G.; DI MEGLIO, P.; MAFFIA, P.; DI ROSA, M.;
IANARO, A. Mechanism of the Anti-Inflammatory Effect of Thiazolidinediones:
Relationship with the Glucocorticoid Pathway. Molecular Pharmacology. v. 67. n.
5. p. 1620–8. 2005.
LEE, C. H.; CHAWLA, A.; URBIZTONDO, N.; LIAO, D.; CURTISS, L. K.; BOISVERT,
W. A. Transcriptional repression of atherogenic inflammation: modulation by PPARdelta.
Science. v. 302. n. 5644. p. 453–7. 2003.
LEE, H.; SHI, W.; TONTONOZ, P.; WANG, S.; SUBBANAGOUNDER, G.; HEDRICK,
C.C. Role for peroxisome proliferator-activated receptor alpha in oxidized phospholipid-
induced synthesis of monocyte chemotactic protein-1 and interleukin-8 by endothelial cells.
Circ Res. v. 87. n. 6. p. 516–21. 2000.
LEITE, L.F.C.C.; MOURÃO, R.H.V.; LIMA, M.C.A.; GALDINO, S.L.; HERNANDES,
M.Z.; NEVES, F.A.R.; VIDAL, S.; BARBE, J.; PITTA, I.R. Synthesis, biological
evaluation and molecular modeling studies of arylidenethiazolidinediones with potential
hypoglycemic and hypolipidemic activities. European Journal of Medicinal Chemistry.
v. 42. p. 1263-71. 2007.
LEVAL, X.; DELARGE, J. Recent Advances in Inducible Cyclooxygenase (COX-2)
Inhibition. Current Medicinal Chemistry. v. 7. p. 1041-62. 2000.
LEY, K.; LAUDANNA, C.; CYBULSKY, M. I.; NOURSHARG, S.H. Getting to the site of
inflammation: the leukocyte adhesion cascade updated. Nature Reviews. v. 7. p. 678-89.
2007.
LIBERMAN, D.; HIMBERT, J.; HENGL, L. Bull. Soc. Chim. Fr., p. 1120-1124, 1948. In:
LIMA, J.G. Alguns aspectos químicos do anel tiazolidina-2,4-diona. Rev.Univ. Rural, Sér.
Ciênc. Exatas e da Terra, v. 18/20, n. 1/2, p. 1-8, 1998.
LICHTENSTEIN, D. R.; SYNGAL, S.; WOLFE, M. M. Nonsteroidal antiinflammatory
drugs and the gastrointestinal tract. The double-edged sword. Arthritis Rheum. Jan. v.
38. n. 1. p. 5–18. 1995.
LIMA, L. M.; BARREIRO, E. J. Bioisosterism: A Useful Strategy for Molecular
Modification and Drug Design. Current Medicinal Chemistry. v. 12. p. 23-49. 2005.
LO, C. P.; SHROPSHIRE, E. Y.; CROXALL, W. J. 5-Aralkylidene-3-isobutyl-2,4-
thiazolidinediones. J. Am. Chem. Soc. v. 75. p. 4845-6. 1953.
LOVETT-RACKE, A. E.; HUSSAIN, R. Z.; NORTHROP, S.; CHOY, J.; ROCCHINI, A.;
MATTHES, L. Peroxisome proliferator-activated receptor alpha agonists as therapy for
autoimmune disease. J Immunol. v. 172. n. 9. p. 5790–8. 2004.
MADDOX, L.; SCHWARTZ, D. A. The pathophysiology of asthma. Annu Rev Med.
v. 53. p. 477–98. 2002.
MAGALHÃES, L.R. Síntese e Avaliação das Atividades Anti-inflamatória e
Antinociceptiva de Derivados 5-benzilideno-3-(fenil-benzil)-tiazolidina-2,4-
dionas.2007.(Doutorado em Produtos Naturais e Sintéticos Bioativos) Laboratório de
Tecnologia Farmacêutica -Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, Brasil.
MARTENS, F. M.; VISSEREN, F. L.; LEMAY, J.; DE KONING, E. J.; RABELINK,
T. J. Metabolic and additional vascular effects of thiazolidinediones. Drugs. v. 62. n.
10. p. 1463–80. 2002.
MARTIN-NIZARD, F.; FURMAN, C.; DELERIVE, P.; KANDOUSSI, A.;
FRUCHART, J.C.; STAELS, B. Peroxisome proliferator-activated receptoractivators
inhibit oxidized low-density lipoprotein-induced endothelin-1 secretion in endothelial
cells. J Cardiovasc Pharmacol. v. 40. n. 6. p. 822–31. 2002.
MARX, N.; BOURCIER, T.; SUKHOVA, G. K.; LIBBY, P.; PLUTZKY, J.
PPARgamma activation in human endothelial cells increases plasminogen activator
inhibitor type-1 expression: PPARgamma as a potential mediator in vascular disease.
Arterioscler Thromb Vasc Biol. v. 19. n. 3. p. 546–51. 1999.
MARX, N.; KEHRLE, B.; KOHLHAMMER, K.; GRUB, M.; KOENIG, W.;
HOMBACH, V. PPAR activators as antiinflammatorymediators in human T
lymphocytes: implications for atherosclerosis and transplantation-associated
arteriosclerosis. Circ Res. v. 90. n. 6. p. 703–10. 2002.
MICHAUX, C.; CHARLIER, C.; JULÉMONT, F.; LEVAL, X.; DOGNÉ, J. M.;
PIROTTE, B.; DURANT, F. A new potential cyclooxygenase-2 inhibitor, pyridinic
analogue of nimesulide. European Journal of Medicinal Chemistry. v. 40. p. 1316–
24. 2005.
MONFORTE, P.; FENECH, G.; BASILE, M.; FICARRA, P.; SILVESTRO, A. 4-
thiazolidinones and 2,4-thiazolidinediones from alpha-mercaptopropionic acid and
carbodiimides. JOURNAL OF HETEROCYCLIC CHEMISTRY. v.16. n. 2. p. 341-
5. 1979.
MORAES, L. A.; PIQUERAS, L.; BISHOP-BAILEY, D. Peroxisome proliferator-activated
receptors and inflammation. Pharmacology & Therapeutics. v. 110. p. 371–
85. 2006.
MOURÃO, R.H.; SILVA, T.G.; SOARES, A.L.M.; VIEIRA, E.S.; SANTOS, J.N.;
LIMA, M.C.A.; LIMA, V.L.M.; GALDINO, S.L.; BARBE, J.; PITTA, I.R. Synthesis
and Biological Activity of Novel Acridinylidene and Benzylidene thiazolidinediones.
European Journal of Medicinal Chemistry. v. 40. p. 1129–33. 2005.
MURAO, K.; IMACHI, H.; MOMOI, A.; SAYO, Y.; HOSOKAWA, H.; SATO, M.
Thiazolidinedione inhibits the production of monocyte chemoattractant protein-1 in
cytokine-treated human vascular endothelial cells. FEBS Lett. v. 454. n. 1–2. p. 27–30.
1999.
NAVEAU, B. Dual Inhibition of Cyclo-oxygenases and 5-Lipoxygenase: a Novel
Therapeutic Approach to Inflammation?. Joint Bone Spine. v. 72. p 199–201. 2005.
OTTANA, R.; MACCARI, R.; BARRECA, M. L.; BRUNO, G.; ROTONDO, A.; ROSSI,
A.; CHIRICOSTA, G.; DI PAOLA, R.; SAUTEBIN, L.; CUZZOCREA, S.; VIGORITA,
M G. 5-Arylidene-2-imino-4-thiazolidinones: Design and synthesis of novel anti-
inflammatory agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry. v. 13. p. 4243–
52. 2005.
PALASKA, E.; SAHIN, G.; KELICEN, P.; DURLU, N. T.; ALTINOK, G. Synthesis and
anti-inflammatory activity of 1-acylthiosemicarbazides, 1,3,4-oxadiazoles, 1,3,4-
thiadiazoles and 1,2,4-triazole-3-thiones. Il Fármaco. v. 57. p. 101–7. 2002.
PASCERI, V.; CHENG, J. S.; WILLERSON, J. T.; YEH, E. T. Modulation of C-
reactive protein-mediated monocyte chemoattractant protein-1 induction in human
endothelial cells by anti-atherosclerosis drugs. Circulation. v. 1. n. 1046. p. 2531–4.
2001.
PASSOS, G. F.; FERNANDES, E. S.; CUNHA, F. M.; FERREIRA, J.; PIANOWSKI,
L. F.; CAMPOSA, M. M.; CALIXTO, J. B. Anti-inflammatory and anti-allergic
properties of the essential oil and active compounds from Cordia verbenácea. Journal of
thnopharmacology, v. 110. p.323–33. 2007.
PEREIRA, D.T.M. Síntese, Comprovação Estrutural e Atividade Antiinflamatória de
Compostos Tiazolidinônicos-3,5-Dissubstituídos. 2007. (Doutorado em Ciências
Biológicas) Departamento de Antibióticos – Universidade Federal de Pernambuco. Recife,
Brasil.
PITTA, I.R.; LIMA, M.C.A; GALDINO, S; BARBE, J. Compostos
arilidenotiazolidinadiônicos com atividade hipoglicêmica Br, PI 0144/02 em
10/04/2003.
PLUTZKY, J. The potential role of peroxisome proliferator-activated receptors on
inflammation in type 2 diabetes mellitus and atherosclerosis. The American Journal of
Cardiology. v. 92. p. 34–41. 2003.
RANG, H.P.; DALE, M.M.; RITTER, J.M.; MOORE, P.K. Farmacologia. 5ª Edição.
Editora Elsevier. 2004.
RAREY, M., KRAMER, B., LENGAUER, T., KLEBE, G. A Fast Flexible Docking
Method using an Incremental Construction Algorithm. J. Mol. Biol., v. 261, p. 470-489.
1996.
RECIO, M.C.; GINER, R.M.; MÁÑEZ, S.; GUEHO, J.; JULIEN, H. R.;
HOSTETTMANN, K.; RÍOS, J. L. Investigations on the Steroidal Anti-Inflammatory
Activity of Triterpenoids from Diospyros leucomelas. Planta Med. v. 61. p. 9-12. 1995.
RIBEIRO, A. Q.; SEVALHO, G.; CESAR, C. C. Prevalência e Fatores Associados ao
Uso de Antiinflamatórios Não-Esteróides por Pacientes Submetidos à Endoscopia
Digestiva Alta. Belo Horizonte, Minas Gerais, 2000. Rev. Bras. Epidemiol. v.8. n. 3. p.
306-15. 2005.
RICOTE, M.; LI, A. C.; WILLSON, T. M.; KELLY, C. J.; GLASS, C. K. The
peroxisome proliferator-activated receptor-gamma is a negative regulator of
macrophage activation. Nature. v. 391. n. 6662. p. 79–82. 1998.
RIVAL, Y.; BENETEAU, N.; TAILLANDIER, T.; PEZET, M.; DUPONT-
PASSELAIGUE, E.; PATOISEAU, J. F. PPARalpha and PPARdelta activators inhibit
cytokine-induced nuclear translocation of NF-kappaB and expression of VCAM-1 in
EAhy926 endothelial cells. Eur J Pharmacol. v. 435. n. 2–3. p. 143–51. 2002.
ROSEN, E. D.; SARRAF, P.; TROY, A. E.; BRADWIN, G.; MOORE, K.; MILSTONE,
D.S. PPAR gamma is required for the differentiation of adipose tissue in vivo and in
vitro. Mol Cell. v. 4. n. 4. p. 611–7. 1999.
SUBAS, S.; CHENG, H.; DEMELLO, K. M. L.; SHAVNYA, A.; MINICH, M. L.;
RAST, B.; DUTRA, J.; LI, C.; RAFKA, R. J.; KOSS, D. A.; LI, J.; JAYNES, B. H.;
ZIEGLER, C. B.; MANN, D. W.; PETRAS, C. F.; SEIBEL, S. B.; SILVIA, A. M.;
GEORGE, D. M.; HICKMAN, A.; HAVEN, M. L.; LYNCH, M. P. 5-Heteroatom-
Substituted Pyrazoles As Canine Cox-2 Inhibitors: Part 2. Structure–Activity
Relationship Studies Of 5-Alkylethers And 5-Thioethers. Bioorganic & Medicinal
Chemistry Letters. v. 16. p. 1202–6. 2006.
SANTOS, L.C.; UCHOA, F.T.; CANAS, A.R.P.A.; SOUSA, I.A.; MOURA, R.O.;
LIMA, M.C.A.; GALDINO, S.L.; PITTA, I.R.; BARBE, J. Synthesis and
antiinflammatory activity of new thiazolidine-2,4-diones, 4-thioxothiazolidinones and 2-
thioxoimidazolidinones . Heterocyclic Communications, v. 11. n. 2. p. 121-28. 2005.
SATOH, H.; TSUKAMOTO, K.; HASHIMOTO, Y.; HASHIMOTO, N.; TOGO, M.;
HARA, M. Thiazolidinediones suppress endothelin-1 secretion from bovine vascular
endothelial cells: a new possible role of PPARgamma on vascular endothelial function.
Biochem Biophys Res Commun. vl. 254. n. 3. p. 757–63. 1999.
SCHÄCKE, H.; DÖCKE, W. D.; ASADULLAH, K. Mechanisms involved in the side
effects of glucocorticoids. Pharmacology & Therapeutics. v. 96. p. 23–43. 2002.
SCHÄCKE, H.; SCHOTTELIUS, A.; DÖCKE, W. D.; STREHLKE, P.; JAROCH, S.;
SCHMEES, N.; REHWINKEL, H.; HENNEKES, H.; ASADULLAH, K.; Dissociation of
transactivation from transrepression by a selective glucocorticoid receptor agonist leads to
separation of therapeutic effects from side effects. PNAS. v. 101. n. 1. p. 227–
32. 2004.
SEDGWICK, A.D.; MOORE, A.R.; AL-DUAIJ, A.Y.; EDWARDS, J.C.;
WILLOUGHBY, D.A. Studies into the influence of carrageenan-induced in¯ ammation on
articular cartilage degradation using implantation into air pouches. Br. J. Exp. Pathol. v.
66. p. 445-53. 1985.
SEIBERT, K.; ZHANG, Y.; LEAHY, K.; HAUSER, S.; MASFERRER, J.; PERKINS, W.;
LEE, L.; ISAKSON, P. Pharmacological and biochemical demonstration of the role of
cyclooxygenase 2 in inflammation and pain. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. v. 91. p. 12013-
7. 1994.
SETOGUCHI, K.; MISAKI, Y.; TERAUCHI, Y.; YAMAUCHI, T.; KAWAHATA, K.;
KADOWAKI, T. Peroxisome proliferator-activated receptorgamma haploinsufficiency
enhances B cell proliferative responses and exacerbates experimentally induced arthritis. J
Clin Invest. v. 108. n. 11. p. 1667–75. 2001.
SIDDIQUI, I. R.; SINGH, P. K.; SINGH, J.; SINGH, J. Synthesis and Fungicidal
Activity of Novel 4,4-Bis(2-aryl-5-methyl/unsubstituted-4-oxo-thiazolidin-3-yl)
Bibenzyl. J. Agric. Food Chem. v. 51. p. 7062-5. 2003.
SIN, Y. M.; SEDGWICK, A. D.; CHEA, E. P.; WILLOUGHBY, D. A. Mast cells in
newly formed lining tissue during acute inflammation: a six day air pouch model in the
mouse. Annals of the Rheumatic Diseases. v. 45. p. 873-7. 1986.
SINGH, S. P.; PARMAR, S. S.; RAMAN, K.; STENBERG, V. I. Chemistry and
Biological Activity of Thiazolidinones. Chem. Rev. v 81. p. 175-203. 1981.
SPANBROEK, R.; GRABNER, R.; LOTZER, K.; HILDNER, M.;URBACH, A.;
RUHLING, K.; MOOS, M. P.; KAISER, B.;COHNERT, T. U.; WAHLERS, T.;
ZIESKE, A.; PLENZ, G.;ROBENEK, H.; SALBACH, P.; KUHN, H.; RADMARK,
O.;SAMUELSSON, B.; HABENICHT, A. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. v. 100. p.
1238. 2003.
STAELS, B.; KOENIG, W.; HABIB, A.; MERVAL, R.; LEBRET, M.; TORRA, I. P.
Activation of human aortic smooth-muscle cells is inhibited by PPARalpha but not by
PPARgamma activators. Nature. v. 393. n. 6687. p. 790–3. 1998.
STAHN, C.; LÖWENBERG , M.; HOMMES, D. W.; BUTTGEREIT, F. Molecular
mechanisms of glucocorticoid action and selective glucocorticoid receptor agonists.
Molecular and Cellular Endocrinology. v. 275. p. 71–8. 2007.
STRAUS, D.S.; GLASS, C.K. Anti-inflammatory actions of PPAR ligands: new insights on
cellular and molecular mechanisms. Trends in Immunology. v .28. p. 551-
8. 2007.
SUNG, B.; PARK, S.; YU, B. P.; CHUNG, H. Y. Amelioration of age-related
inflammation and oxidative stress by PPARγ activator: Suppression of NF-κB by 2,4-
thiazolidinedione. Experimental Gerontology. p. 1–10. 2006.
THORNBER, C. W. Isosterism and molecular modification in drug design. Chemical
Society Reviews. v. 8. p. 563–80. 1979.
UCHÔA, F.D.T. Síntese e avaliação da atividade antiinflamatória de 5-benzilideno-3-
(4-clorobenzil)-tiazolidina-2,4-dionas. 2004. (Mestrado em Biotecnologia de Produtos
Bioativos) Departamento de Antibióticos, Universidade Federal de Pernambuco. Recife.
Brasil.
VANE J. R. Inhibition of prostaglandin synthesis as a mechanism of action for aspirin-like
drugs. Nature. v. 231. p. 232-5. 1971.
VANE, J. R.; BOTTING, R. M. Anti-Inflammatory Drugs And Their Mechanism Of
Action. Inflamm Res. v. 47. p. 78–87. 1998.
VANE, J. R.; BOTTING, R. M. Mechanism of action of anti-inflammatory drugs.
SCAND. J. RHEUMATOL. v. 9. p. 9-21. 1996.
WALLACE, J. L.; CHAPMAN, K.; MCKNIGHT, W. Limited anti-inflammatory eficacy of
cyclo-oxygenase-2 inhibition in carrageenan-airpouch inflammation. British Journal of
Pharmacology. v. 126. p. 1200-4. 1999.
WIKSTROM, A.C. Glucocorticoid action and novel mechanisms of steroid resistance: role
of glucocorticoid receptor-interacting proteins for glucocorticoid responsiveness. J.
Endocrinol. v. 178. p. 331–7. 2003.
YANG, X. Y.; WANG, L. H.; CHEN, T.; HODGE, D. R.; RESAU, J. H.; DASILVA, L..
Activation of human T lymphocytes is inhibited by peroxisome proliferator-activated
receptor γ (PPARγ) agonists. PPARγ co-association with transcription factor NFAT. J
Biol Chem. v. 275. p. 4541. 2000.
ZIAKAS, G. N.; REKKA, E. A.; GAVALAS, A. M.; ELEFTHERIOU, P. T.;
KOUROUNAKIS, P. N. New analogues of butylated hydroxytoluene as anti-
inflammatory and antioxidant agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry. v. 14. p.
5616–24. 2006.
Synthesis, molecular modeling and anti inflammatory activity of new arylidene-thiazolidine
2,4-diones as potential PPARγ agonists
Cleiton Diniz Barrosa
, Tiago Bento de Oliveiraa
, Anekécia Lauro da Silvaa
, Teresinha
Gonçalves da Silvaa
, Lúcia Fernanda Cavalcanti da Costa Leiteb
, Elisa Soares Leitec
,
Marcelo Zaldini Hernandesc
, Maria do Carmo Alves de Limaa
, Suely Lins Galdinoa
, Ivan da
Rocha Pittaa
*
a
Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos – LPSF, Grupo de Pesquisa em
Inovação Terapêutica – GPIT, Universidade Federal de Pernambuco, Avenida Moraes Rego
1235, Cidade Universitária, CEP 50670-901 Recife, Pernambuco, Brasil,
http://www.ufpe.br/gpit
b
Departamento de Química, Universidade Católica de Pernambuco, Brasil
c
Laboratório de Química Teórica Medicinal -LQTM, Departamento de Ciências
Farmacêuticas, Universidade Federal de Pernambuco, Brasil
*Corresponding author: Prof. Dr. Ivan da Rocha Pitta. Phone/Fax: (+55) 81 2126 8347, e-mail: [email protected]
Abstract – Nine new 5-arylidene-3-benzyl-thiazolidine-2,4-diones having halide groups on
their benzyl rings were synthesized and assayed in vivo to investigate their anti-
inflammatory activities. These compounds showed a considerably biological efficacy when
compared to the rosiglitazone, a potent and well-known agonist of the PPARγ target, treated
as the reference drug. This suggests that the substituted 5-arylidene and the 3-benzylidene
parts play an important role in the anti-inflammatory properties of this class of compounds.
The docking studies of the compounds indicated that they exhibit substantial specific
interactions with key residues located in the active site of the PPARγ structure, which
corroborates with the hypothesis of these molecules
being potential agonists of PPARγ. An important trend was observed between the docking
scores and the anti-inflammatory activities of this set of molecules. Key-words: Arylidene
thiazolidinedione; Anti-inflammatory activity; PPARγ; Docking 1. Introduction
The correct function of the tissues is indispensable for the proper function of the
body. When tissues are injured through physical damage or are infected by exogenous
microbial organisms, local and systemic responses are activated with the singular goal of
eliminate the offending factors as fast as possible, restore the tissue integrity, and retain
information about the offending agent in order to facilitate the recognition and elimination
on a future encounter. The outcome of these responses is a rapid physiological reaction of
the body towards damage and infection, that is, inflammation1
.
Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are members of the nuclear
hormone receptor super family and are ligand-activated transcription factors. So far, three
PPAR isotypes have been reported and are commonly designated as PPARα,
PPARβ, and PPARγ. Originally, the PPAR activity was thought to be limited to lipid
metabolism and glucose homeostasis. Later studies showed that PPAR activation can
regulate inflammatory responses, cell proliferation and differentiation, as well as
apoptosis2,3
. An involvement of PPARγ in inflammatory processes was first suggested by
the antagonism between the activities of proinflammatory cytokines and PPARγ.
Additionally, macrophage activation is inhibited by several PPARγ agonists4
. Thus, this
receptor is an attractive target for the development of anti-inflammatory agents due to the
key role it plays at various stages in the inflammatory process.
Thiazolidine-2,4-diones activates PPARγ and is used as an antidiabetic drug in the
treatment of type 2 diabetes5,6
. Thiazolidines such as rosiglitazone and pioglitazone (Figure
1) are synthetic compounds that bind and active PPARγ with a high affinity7
. The two
thiazolidines share a common thiazolidine-2,4-dione structure that is the
starting material responsible for the majority of pharmacological actions, among them the
anti-inflammatory action8
.
Insert Figure 1 here
Recently, arylidene-thiazolidinediones were evaluated in the alloxan-induced
hyperglycemia mice model, where the biomolecular target considered as been responsible
for the process was the nuclear PPARγ9
. The present work describes the synthesis, anti-
inflammatory activity and structural characteristics of some compounds derived from the
thiazolidine-2,4-diones substituted by an arylidene and a benzyl group, as can be seen in
Scheme 1. The arylidene was included at the position 5 with the substituents Br, Cl, OCH3,
CH3, SO2CH3 and C6H5 and the benzyl was included at the position 3 with the substituents
Cl, F and Br. These selected substituents have been the main subject of previous SAR
investigations on thiazolidinones, based upon the structural similarity between these
molecules and the Coxib derivatives10, 11
. The effect of these substitutions in the biological
response were analyzed and the docking studies were carried out in order to investigate the
binding pattern with the PPARγ structure, as a tool to support the hypothesis of these
compounds as anti-inflammatory agents, acting as PPARγ agonists. According to our
knowledge, the docking of a set of thiazolidines in
the PPARγ receptor and the relation between the docking results and the anti-inflammatory
activities (measured as the percent of inhibition using PMNL count – see Table 1) has
never been reported.
Insert Scheme 1 here
2. Results and Discussion The arylidene thiazolidinediones 5 to 13 (Scheme 1)
were tested for anti-inflammatory activity in an air-pouche assay with the
evaluated for its ability to inhibit the leucocytes migration from blood
circulation, as illustrated in Table 1. The arylidene thiazolidinediones 6, 7, 9
and 11 were the most active anti-inflammatory agents, with a special emphasis
to ligand 11 (anti-inflammatory activity of 73.3%), which shows a better
activity when compared with the rosiglitazone ligand (72.0%). It should be
remarked that the 6, 7 and 9 contain a chlorine atom at the position 3 of the
benzyl ring and the compound 11 contains a bromine atom in the position 2 of
the benzyl ring. On the other hand, the compounds 5 and 8, that have two
substituents in the benzyl ring, only showed moderate activity when compared
to the rosiglitazone drug. After the optimization of the arylidene
thiazolidinadiones using the AM1 method12
, it was observed an agreement with
the previous results obtained by Leite and collaborators (2007)9
, confirming that
the Z isomer as the most stable one, for all the compounds. The theoretical
binding profile proposed for these ligands was determined as the highest (most
negative) scored among 30 possible solutions generated according
to the FlexX13
scoring function and protocol. Therefore, the docking results presented here
are concerning just this highest score for each molecule studied.
Insert Table 1 here
The docking solutions (positions) of the arylidene thiazolidinadiones compounds in
the PPARγ structure were compared to the position of the rosiglitazone docked in this
receptor, as one can see in Figure 2. It is possible to see that the docking solutions for the
nine ligands were obtained within the well-known active site of the PPARγ structure. A
closer look at the interactions of these ligands with PPARγ structure in the active site shows
that some key residues are involved in important polar intermolecular interactions
(hydrogen bonds) with the arylidene thiazolidinadiones and with the rosiglitazone. This can
be seen in Figure 3, where the best result obtained with docking, for compound 11 (-23.45
kJ.mol-1
), was superposed with the rosiglitazone also docked in the active site of the PPARγ
receptor. In a opposite way, ligand 5 presented the worst docking result (-9.99 kJ.mol-1
) and
the molecular reasons for this difference can be found in Table 2, where is listed the
comparison of the polar interactions obtained with the docking calculations for the ligands
5, 11 and rosiglitazone, with respect to the key residues of the PPARγ active site. The
hydrogen bonds with the co-crystallized rosiglitazone were also included, in order to certify
the docking model chosen for this study. One can see in Table 2 that it was found only 4
hydrogen bonds for ligand 5, what is related with the lower stability (lower score) of its
complex with PPARγ, in comparison with ligand 11, where 7 hydrogen bonds were found
by in silico approach.
Insert Table 2, Figure 2 and Figure 3 here
In Figure 4 the anti-inflammatory activity, measured as the percent of inhibition
(using PMNL count) and the docking scores were plotted together, exhibiting an important
trend. This means that the greater stability of the complex between the ligands and the
PPARγ receptor is related with the greater anti-inflammatory activity or the percent of
inhibition of the PMNL count. This important result corroborates with the hypothesis of
these molecules being potential agonists of PPARγ.
Insert Figure 4 here 3. Conclusion
In summary, arylidene thiazolidinediones were synthesized and tested for their anti-
inflammatory activities and one of the compounds showed higher activity then the
rosiglitazone reference drug. The binding patterns observed for the docked compounds
strongly support the idea that they are possible agonists of the PPARγ receptor.
Additionally, an important trend between the docking scores and the anti-inflammatory
activities was found, showing the careful choice of the docking model used for this study.
The comparison between the polar interactions (hydrogen bonds) observed in the docking
results for the molecules 5, 11 and rosiglitazone revealed the intermolecular reasons for the
higher anti-inflammatory activity of the ligand 3-(2-bromo-benzyl)-5-(4-methanesulfonyl-
benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione 11.
4. Methods
4.1. Synthesis
Thiazolidine-2,4-dione (1) was N-(3)-alkylated in the presence of sodium hydroxide,
which enables the thiazolidine sodium salt, to react with benzyl halide in a hot ethanol
medium, affording the intermediates 2, 3 and 4 as described in the Scheme
1. The 5-arylidene-3-benzyl-thiazolidine-2,4-diones were prepared by an nucleophilic
Michael addition of the 3-benzyl-thiazolidine-2,4-dione (2, 3 or 4) and the respective aryl-
substituted ethyl-(2-cyano-3-phenyl)-acrylates15
, for obtain the arylidene-thiazolidine-2,4-
diones 5 to 13 (Scheme 1). After cooling, precipitates were purified by column
chromatography or crystallized in suitable solvents. The ethyl-(2-cyano-3-phenyl)-acrylates
were prepared by Knoevenagel condensation of ethyl cyanoacetic ester and substituted
benzaldehydes with added piperidine. The arylidene-thiazolidine-2,4-diones were isolated
in a single isomer form, as verified in TLC and NMR analysis. X-ray crystallographic
studies and 13
C NMR have demonstrated the preferred Z configuration for 5-arylidenethiazolidinones16-18
(GUARDA et al., 2003;
TAN et al., 1986; ALBUQUERQUE et al., 1995).
4.1.1. General Procedures
3-benzyl-thiazolidine-2,4-diones (2 to 4) general procedure: An equimolar solution
of sodium hydroxide in ethanol : water mixture (6 : 4) was added dropwise under stirring to
a suspension of thiazolidine-2,4-dione, in the same ethanol : water mixture. A few times
later, the substituted benzyl chloride was added and the mixture was stirred for some
minutes before to be refluxed for 24 h. After cooling at room temperature, the expected
compound wass precipitated by addition of crushed ice before to be purified by flash
chromatography on silica with chloroform : methanol (92 : 8) as eluent. The published
chemical data on 3-chloro-benzyl-thiazolidine-2,4-dione19
2 and 2-bromo-benzyl-
thiazolidine-2,4-dione20
are not reported here.
Ethyl-(2-cyano-3-phenyl)-acrylates general procedure: Equimolar (23mMol)
mixture of aldehyde and ethyl cyanacetate, added with piperidine (3 drops) and benzene
(20mL) was heated at 110-120°C for 8-10h. After cooling, the mixture was caught in mass.
The solid phase was recrystallized from an ethanol-water mixture. The published chemical
data on ethyl-3-(5-bromo-2-methoxi-phenyl)-2-cyanoacrylate, ethyl-3-biphenyl-4-yl-2-
cyanoacrylate, ethyl-3-(3-bromo-4-methoxi-phenyl)-2-cyanoacrylate, ethyl-3-(4-methoxi-
phenyl)-2-cyanoacrylate21
, ethyl-3-(4-methyl-phenyl)-2cyanoacrylate22
, and ethyl-3-(2,4-dichloro-phenyl)-2-
cyanoacrylate23
are not reported here.
5-Arylidene-3-benzyl-thiazolidine-2,4-diones (5 to 13) general procedure: An
equimolar (0.83mMol) mixture of 3-benzyl-thiazolidine-2,4-dione 2-4 and (2-cyano-3-
phenyl)-ethyl acrylates dissolved in ethanol (10mL) with piperidine (250µL) was heated at
50°C for 2-3h. After cooling, the precipitated product was recrystallized from an ethanol-
water mixture or purified by flash column chromatography. Melting points were measured
in a capillary tube on Buchi (or Quimis) apparatus. Thin layer chromatography was
performed on silica gel plates Merck 60F254. Infrared spectra of 1% KBr pellets were
recorded on a Bruker IFS66 spectrometer. 1
H NMR spectra were recorded on a Bruker AC
300 P spectrophotometer in DMSO-d6 as solvent, with tetramethylsilane as internal
standard. Mass spectra were recorded on HCTultra Bruker Daltonics spectrometer on ESI
positive ion polarity.
4.1.2. 3-(2-Chloro-6-fluoro-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione; 4 C10H7ClFNO2S. Yield: 27%.
Mp 90ºC. TLC (n-hexane:ethyl acetate, 9:1) Rf 0.4. IR (KBr, cm-1
) 1755, 1685, 1600, 1341,
971, 784. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm, DMSOd6)
4.22 (s, 2H, CH2), 4.81 (s, 2H, NCH2), 7.19-7.26 (m, 1H, pos. 5 benzyl), 7.3-7.34 (m, 1H,
pos. 4 benzyl), 7.35-7.43 (m, 1H, pos. 3 benzyl). MS, ESI+
, m/z 260 [M+H]+
, 262
[M+H+2]+
, 277 [M+NH4]+
, 279 [M+NH4+2]+
, 282 [M+Na]+
, 284 [M+Na+2]+
, 298 [M+K]+
,
300 [M+K+2]+
, 219, 143, 113.
4.1.3. Ethyl-3-(4-methanesulfonyl-phenyl)-2-cyanoacrylate C13H13NO4S. Yield: 70%.
Mp 125-126ºC. TLC (benzene:ethyl acetate, 1:1) Rf 0.76. IR (KBr, cm-1
) 2222, 1728, 1607, 1301,
1264, 1197, 766. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm, DMSOd6) 1.32 (t, 3H, CH3 ester, J=6.9Hz), 4.35
(q, 2H, CH2 ester, J=6.9Hz), 3,3 (s, 3H, SO2CH3), 8.12 (d, 2H, pos. 2,6 phenyl, J=8.7 Hz),
8.23 (d, 2H, pos. 3,5 phenyl),
8.53 (s, 1H, ethylene).
4.1.4. Ethyl-3-(9H-fluoren-2-yl)-2-cyanoacrylate C19H15NO2. Yield: 98%. Mp 145-146ºC.
TLC (n-hexane:ethyl acetate, 7:3) Rf 0.65. IR (KBr, cm-1
) 2217, 1717, 1598, 1268, 1241,
1214, 1119. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm, DMSOd6) 1.32 (t, 3H, CH3 ester, J=7.2Hz), 4.06 (s,
2H, CH2 fluorene), 4.33 (q, 2H, CH2 ester, J=6.9Hz), 7.4-7.5 (m, 2H, pos. 6,7
fluorenylidene), 7.64-7.69 (m, 1H, pos. 3 fluorenylidene), 8.03-8.07 (m, 1H, pos. 4
fluorenylidene), 8.1-8,17 (m, 2H, pos. 1,8 fluorenylidene), 8.32-8.35 (m, 1H, pos. 5
fluorenylidene), 8.47 (s, 1H, ethylene).
4.1.5. 5-(5-Bromo-2-methoxy-benzylidene)-3-(3-chloro-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione; 5
C18H13BrClNO3S. Yield: 99%. Mp 139-140ºC. TLC (n-hexane:ethyl acetate, 7:3) Rf
0.68. IR (KBr, cm-1
) 1336, 1382, 1479, 1598, 1691, 1744. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm,
DMSOd6) 3.9 (s, 3H, OCH3), 4.83 (s, 2H, CH2), 7.24-7.29 (m, 1H, pos. 5 benzyl), 7.39 (1H,
pos. 2 benzyl), 7.39 (dd, 2H, pos. 4,6 benzyl, J=4,5 and 1,2 Hz), 7.15 (d, 1H, pos. 3
benzylidene, J=9.3 Hz), 7.55 (d, 1H, pos. 6 benzylidene, J=2.4 Hz), 7.67 (dd, 1H, pos. 4
benzylidene, J=8.7 and 2.4 Hz), 7.97 (s, 1H, ethylene). MS, ESI+
, m/z 438 [M+H]+
, 440
[M+H+2]+
, 460 [M+Na]+
, 462 [M+Na+2]+
, 268, 122.
4.1.6. 3-(3-chloro-benzyl)-5-(4-methanesulfonyl-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione; 6
C18H14ClNO4S2. Yield 79%. Mp 196-197ºC. TLC (n-hexane:ethyl acetate 6:4) Rf 0.66. IR
(KBr, cm-1
) 1151, 1383, 1607, 1697, 1762. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm, DMSOd6)
3.28 (s, 3H, SO2CH3), 4.86 (s, 2H, CH2), 7.27-7.31 (m, 1H, pos. 5 benzyl), 7.38 (d, H, pos.
2 benzyl, J=1,5 Hz), 7.39-7.42 (m, 2H, pos. 4,6 benzyl), 7.89 (d, 2H, pos. 2,6 benzylidene,
J=8.7 Hz), 8.07 (d, 2H, pos. 3,5 benzylidene, J=8.4 Hz), 8.06 (s, 1H, ethylene). MS, ESI+
,
m/z 408 [M+H]+
, 410, 425 [M+NH4]+
, 427 [M+H+2]+
, 430 [M+Na]+
, 432 [M+Na+2]+
, 446
[M+K]+
, 448 [M+K+2]+
, 268, 154, 122.
4.1.7. 5-Bipheny-4-ylmethylene-3-(3-chloro-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione; 7
C23H16ClNO2S. Yield 73%. Mp 169-170ºC. TLC (n-hexane/ethyl acetate; 7:3) Rf 0.77. IR
(KBr, cm-1
) 1148, 1383, 1481, 1595, 1670, 1740. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm, DMSOd6) 4.86
(s, 2H, CH2), 7.27-7.31 (m, 1H, pos. 5 benzyl), 7.39-7.42 (m, 2H, pos. 4,6 benzyl), 7.39 (d,
H, pos. 2 benzyl, J=1,2 Hz), 7.44 (t, 1H, pos. 4 phenyl, J=1.2 Hz), 1 (t, 2H, pos. 3 phenyl, J=7,5 Hz), 7.77 (dd, 2H, pos. 2 phenyl, J=6,3 and 1,8 Hz), 7,74 (d, 2H, pos. 2 benzylidene, J=8.4 Hz),.7.88 (d, 2H, pos. 3 benzylidene, J=8.4 Hz), 2 (s, 1H, ethylene). MS, ESI
+
, m/z 406 [M+H]+
, 408 [M+H+2]+
, 428 [M+Na]+
, 430 [M+Na+2]
+
, 268, 122.
4.1.8. 5-(3-Bromo-4-methoxy-benzylidene)-3-(3-chloro-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione; 8
C18H13BrClNO3S. Yield 71%. Mp 153-154ºC. TLC (n-hexane/ethyl acetate, 6:4) Rf
0.83. IR (KBr, cm-1
) 1268, 1327, 1376, 1495, 1587, 1684, 1742. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm, DMSOd6):
3.93 (s, 3H, OCH3), 4.84 (s, 2H, CH2), 7.24-7.28 (m, 1H, pos. 5 benzyl), 7.38 (dd, 2H, pos.
4,6 benzyl J=4.8 and 1.2 Hz), 7.39 (1H, hidden, pos. 2 benzyl), 7.30 (d, 1H, pos. 3
benzylidene, J=9 Hz), 7.64 (dd, 1H, pos. 2 benzylidene, J=9 and 2.4 Hz), 7.91 (d, 1H, pos. 2
benzylidene, J=2.4 Hz), 7.93 (s, 1H, ethylene). MS, ESI+
, m/z 438 [M+H]+
, 440 [M+H+2]+
, 460 [M+Na]+
,
462 [M+Na+2]+
, 309, 268, 122.
4.1.9. 3-(3-chloro-benzyl)-5-(9H-fluoren-2-yl-methylene)-thiazolidine-2,4-dione; 9
C24H16ClNO2S. Yield 81%. Mp 185-186ºC. TLC (n-hexane:ethyl acetate, 7:3) Rf 0.74. IR
(KBr, cm-1
) 1331, 1380, 1595, 1683, 1733. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm, DMSOd6)
4.03 (s, 2H, CH2), 4.86 (s, 2H, NCH2), 7.27-7.31 (m, 1H, pos. 5 benzyl), 7.39 (d, H, pos. 2
benzyl, J=1.2 Hz), 7.4 (dd, 2H, pos. 4,6 benzyl, J=7.5 and 1.8 Hz), 7.39-7.45 (m, 2H, pos.
6,7 fluorenylidene), 7.64 (d, 1H, pos. 3 fluorenylidene, J=6.9 Hz), 7.69 (d, 1H, pos. 5
fluorenylidene, J=7.8 Hz), 7.86 (s, 1H, pos. 1 fluorenylidene), 7.99 (d, 1H, pos. 8
fluorenylidene, J=7.5 Hz), 8.08 (d, 1H, pos. 4 fluorenylidene, J=8.1 Hz), 8.06 (s, 1H,
ethylene). MS, ESI+
, m/z 418[M+H]+
, 420 [M+H+2]+
, 440 [M+Na]+
, 442 [M+Na+2]+
, 304,
282, 168.
4.1.10. 3-(3-chloro-benzyl)-5-(4-methoxy-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione; 10
C18H14ClNO3S. Yield 72%. Mp 125-126ºC. TLC (n-hexane:ethyl acetate, 7:3) Rf 0.8. IR
(KBr, cm-1
) 1258, 1325, 1374, 1509, 1590, 1673, 1733. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm,
DMSOd6) 3.84 (s, 3H, OCH3), 4.84 (s, 2H, CH2), 7.24-7.3 (m, 1H, pos. 5 benzyl), 7.39 (d,
1H, pos. 2 benzyl, J=1.8 Hz), 7.39 (dd, 2H, pos. 4,6 benzyl, J=5,1 and 1.2 Hz), 7.12 (d, 2H,
pos. 3,5 benzylidene, J=8.7 Hz), 7,61 (d, 2H, pos. 2,6 benzylidene, J=8.7 Hz),
7.93 (s, 1H, ethylene). MS, ESI+
, m/z 360 [M+H]+
, 362 [M+H+2]+
, 382 [M+Na]+
, 384
[M+Na+2]+
, 332, 282.
4.1.11. 3-(2-bromo-benzyl)-5-(4-methanesulfonyl-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione;
C18H14BrNO4S2. Yield 56%. Mp 59-60ºC. TLC (n-hexane:ethyl acetate, 1:1) Rf 0.69. IR
(KBr, cm-1
) 1149, 1306, 1383, 1603, 1678, 1748. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm, DMSOd6)
3.25 (s, 3H, CH3), 4.87 (s, 2H, CH2), 7.24 (dd, 1H, pos. 6 benzyl, J=7.8 and 1.2 Hz),
7.27 (dt, 1H, pos. 4 benzyl, J=7.8 and 1.2 Hz), 7.36 (dt, 1H, pos. 5 benzyl, J=7.5 and 1.2
Hz), 7.67 (dd, 1H, pos. 3 benzyl, J=7.8 and 1.2 Hz), 7.91 (d, 2H, pos.2,6 benzylidene, J=8.1
Hz), 8.09 (d, 2H, pos. 3,5 benzylidene, J=8.4 Hz), 8.08 (s, 1H ethylene). MS, ESI+
, m/z 452
[M+H]+
, 409, 382, 296, 169.
4.1.12. 3-(2-chloro-6-fluoro-benzyl)-5-(4-methyl-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione;
C18H13ClFNO2S. Yield 49%. Mp 149-150ºC. TLC (n-hexane:ethyl acetate; 7:3) Rf 0.77. IR
(KBr, cm-1
) 1339, 1379, 1603, 1687, 1742. 1
H NMR 300 MHz (δ ppm, DMSOd6)
2.36 (s, 3H CH3), 4.98 (s, 2H CH2), 7.21-7.28 (dt, 1H pos. 5 benzyl, J=9,1 and 1.5 Hz ),
7.33-7.38 (m, 1H pos. 4 benzyl), 7.39-7.45 (m, 1H pos. 3 benzyl), 7.36 (d, 2H, pos. 3,5
benzylidene, J=8.1 Hz), 7.51 (d, 2H, pos. 2,6 benzylidene, J=8.4 Hz), 7.89 (s, 1H,
ethylene). MS, ESI+
, m/z 362 [M+H]+
, 364 [M+H+2]+
, 384 [M+Na]+
, 386 [M+Na+2]+
.
4.1.13. 3-(2-chloro-6-fluoro-benzyl)-5-(2,4-dichloro-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione;
13 C17H9Cl3FNO2S. Yield 76%. Mp 169-170ºC. TLC (n-hexane:ethyl acetate, 7:3) Rf 0.8.
IR (KBr, cm-1
) 1335, 1377, 1601, 1689, 1742. 1
H NMR MHz (δ ppm, DMSOd6) 4.99 (s, 2H,
CH2), 7.23-7.29 (m, 1H pos. 5 benzyl), 7.33-7.38 (m, 1H pos. 4 benzyl), 7.39-
7.47 (m, 1H pos. 3 benzyl), 7.6 (d, 1H, pos. 5 benzylidene, J=8.7 Hz), 7.63 (d, 1H, pos. 6
benzylidene, J=8.7 Hz), 7.86-7.88 (m, 1H pos. 3 benzylidene), 7.95 (s, 1H, ethylene). MS,
ESI+
, m/z 416 [M+H]+
, 418 [M+H+2]+
, 438 [M+Na]+
, 440 [M+Na+2]+
, 302, 268. 4.2. Biological Tests
The anti-inflammatory effect was tested by the production of air-pouches on the
dorsal cervical region of mices of 25 to 30 g by a subcutaneous injection of 2.5 ml of sterile
air tree on day zero, followed by a second injection of 2.5 ml of sterile air tree days later. In
the sixth day, the 1ml of a carrageenan solution 1% (w/v) was injected into the cavity. The
arylidene thiazolidinediones compounds (5 to 13) and the reference drug rosiglitazone,
were administered orally 1 hour before the injection of carrageenan. After 6 hours, the
mices were sacrificed by ether exposure, the pouches were washed with 3 ml of saline
solution containing 3 µM of EDTA, and the number of migrated neutrophils were
determined by staining with Turk’s solution (0,01% crystal violet in 3% acetic acid)
followed by the counting using a Neubauer haemocytometer .
4.3. Docking
The structural optimization of the arylidene-thiazolidinediones 5 to 13 showed in
Scheme 1 were initially obtained using the AM1 method12
implemented at the
BioMedCache program24
, using default values for the convergence criteria. Before the
docking calculation, the geometries of the arylidene-thiazolidinediones 5 to 13 were
subsequently optimized using the Tripos force field available in the Sybyl package13
.
The potential affinity of those compounds with respect to the PPARγ structure was
carried out through docking studies using the enzyme Peroxisome Proliferator Activated
Receptor Gamma (PPARγ) co-crystallized with the 5-[4-[2-(methyl-pyridin-2-yl-amino)-
ethoxy]-phenyl]-methyl]-1,3-thiazolidine-2,4-dione (rosiglitazone -BRL) as target. This
complex was taken from the RCSB Protein Data Bank25
under the 2PRG PDB code. The FlexX 7.2. Program13
was used for these computations, because it takes into account the ligand flexibility (main torsions) during
the calculations26
. The structure of the ‘‘A’’ monomer of the homodimer was chosen as the
target for docking studies. The active site was defined as all atoms within a radius of 6.5Å
from the co-crystallized rosiglitazone ligand. Additionally, the rosiglitazone ligand was re-
docked in order to test the program protocol.
Acknowledgments
We would like to thank the Brazilian National Research Council (CNPq) and the
Brazilian Foundation Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Ensino Superior
(CAPES) for financial support.
References
[1] Bannenberg, G.; Makoto, A.; and Nharles, N. World Journal. 2007, 7, 1440–1462.
[2] Houseknecht, K.L.;Cole, B. M.; Steele, C.P. Domest. Anim. Endocrinol. 2002, 22, 1–23.
[3] Sung, B.; Park, S.; Yu, B.P.; Chung, H. Y. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 2004, 59, 997–1006.
[4] Ricote, M.; Li, A. C.; Willson, T. M.; Kelly, J.; Glass, C. K. Nature 1998, 391, 79– 82.
[5] Petersen, K. F.; Krssak, M.; Inzucchi, S.; Cline, G. W.; Dufour, S.; Shulman, G. I.; Diabetes 2000, 49, 827–831.
[6] Plutzky, J. Am. J. Cardiol. 2003, 92, 34J–41J.
[7] Willson, T. M.; Wahli, W. Curr. Opin. Chem. Biol. 1997, 1, 235–241.
[8] Komers, R. A.; Vrana, A. Physiol. Res. 1998, 47, 215–225.
[9] Leite, L. F. C. C.; Mourão, R. H. V.; Lima, M. C. A.; Galdino, S. L.; Hernandes, M. Z.; Neves, F. A. R.; Vidal, S.; Barbe, J.; Pitta, I. R. Eur. J. Med. Chem. 2007, 42, 1263-1271.
[10] Lages, A. S.; Romeiro, N. C.;Fraga, C. A. M.; Barreiro, E. J. Química Nova, 1998, 21, 761-771. [11] Flower, R. J. Nature Reviews 2003, 2, 179-191
[12] Dewar, M. J. S.; Zoebisch, E. G.; Healy, E. F.; Stewart, J. J. P. J. Amer. Chem. Soc. 1985, 107, 3902-3909.
[13] Sybyl version 7.2, Tripos Associates Inc., St. Louis, Missouri, USES., http://www.tripos.com.
[14] DeLano, W. L. The PyMOL Molecular Graphics System 2002, DeLano Scientific, San Carlos, CA (USA), http://pymol.sourceforge.net.
� [15] Mourão, R. H.; Silva, T. G.; Soares, A. L. M.; Vieira, E. S.; Santos, J. N.; Lima, M. � C. A.; Lima, V. L. M.; Galdino, S. L.; Barbe J.; Pitta, I. R. Eur. J. Med. Chem. 2005, 40, 1129-1133. � [16] Guarda, V. L. M.; Pereira, M. A.; De Simone, C. A.; Albuquerque, J. C.; Galdino, � S. L.; Chantegrel, J.; Perrissin, M.; Beney, C.; Thomasson, F.; Pitta, I. R.; Luu-Duc, C. Sulfur Lett. 2003, 26, 17-27. [17] Tan. S. F.; Ang, K. P.; Fong, Y. F. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1986,2, 1941-1944.
� [18] Albuquerque, J. F. C.; Albuquerque, A.; Azevedo, C. C.; Thomasson, F.; Galdino, � S. L.; Chantegrel, J.; Catanho, M. T. J.; Pitta, I. R.; Luu-Duc, C. Pharmazie 1995, 50 387-389. [19] Muto, S.; Kubo, A.; Itai, A.; Sotome, T.; Yamaguchi, Y. PCT Int. Appl. 2005, WO 2005026127.
[20] Bozdag-Dundar, O.; Ceylan-Unlusoy, M.; Verspohl, E.J.; Ertan, R. Arzneimittel Forschung 2006, 56, 621-625.
� [21] Santos, L. C.; Uchôa, F. T.; Cañas, A. R. P. A.; Sousa, I. A.; Moura, R. O.; Lima, � M. C. A.; Galdino, S. L.; Pitta, I. R.; Barbe, J. Heterocyclic Communications, 2005, 11, 121-128. [22] Brandão, S. S. F.; Andrade, A. M. C.; Pereira, D. T. M.; Barbosa Filho, J. M.; Lima, M. C. A.; Galdino, S. L.; Pitta, I. R.; Barbe, J. Heterocyclic Communications 2004, 10, 9-14.
[23] Silva, T. G.; Barbosa, F. S. V.; Brandão, S. S. F.; Lima, M. C. A.; Galdino, S. L.; Pitta, I. R.; Barbe, J. Heterocyclic Communications, 2001, 7, 523-528.
[24] BioMedCache version 6.1, Copyright© 2000-2003 Fujitsu Limited, Copyright© 1989-2000, Oxford Molecular Ltd., http:///www.CACheSoftware.com.
[25] RCSB Protein Data Bank, http://www.rcsb.org/pdb.
[26] Rarey, M.; Kramer, B.; Lengauer, T.; Kléber, G. J. Mol. Biol. 1996, 261, 470-489.
Tables: Table 1. Oral anti-inflammatory activity of the nine arylidene thiazolidinediones using the air pouch model and respective docking scores.
Dose PMNL count
% Inhibition
Docking Score
Compound R1 R2 (mg/kg) (105/mL)a (PMNL)b (kJ mol-1)
5 3-Cl 5-Br, 2-OCH3C6H3
3 20.1±2.7 47.4 -9.99
6 3-Cl 4-SO2CH3C6H4 3 13.8±1.8 63.9 -22.83
7 3-Cl 4-C6H5C6H4 3 12.6±0.7 67.0 -19.72
8 3-Cl 3-Br, 4-OCH3C6H3
3 18.6±1.2 51.5 -16.70
9 3-Cl 2-Fluorene 3 13.3±1.8 65.2 -18.54
10 3-Cl 4-OCH3C6H4 3 22.2±1.3 42.0 -18.82
11 2-Br 4-SO2CH3C6H4 3 10.2±1.7 73.3 -23.45
12 2-Cl, 6-F 4-CH3C6H4 3 19.4±1.7 49.4 -15.23
13 2-Cl, 6-F 2,4-Cl2C6H3 3 22.4±1.8 41.6 -13.98
rosiglitazone 3 10.7±2.0 72.0 -34.03 control 38.3 ± 2.1
a
PMNL is the cell infiltration by polymorphonuclear leucocytes. Data points represent the
mean PMNL count number per animal group with the corresponding standard error. The
presented values are significant for the 95% interval of trust (ANOVA, test of Bonferrori). b
The inhibition was determined compared to a control group (untreated).
Table 2. Comparison of the polar interactions obtained with the docking calculations for
the ligands 5, 11 and rosiglitazone, with respect to the residues of the PPARγ structure. The
hydrogen bonds with the co-crystallized rosiglitazone were also included. Each value
represents the distance, in Å, between the donor and the acceptor atoms involved in the
hydrogen bond.
Residues Ligand 5 Ligand 11 Rosiglitazone Rosiglitazone
(PPARγ) docking co-crystallized
ARG288 3.02 and 3.25 2.94
GLN286 3.05 2.69
GLU343 3.15
HIS323 2.65 and 2.92 2.87 2.78
HIS449 2.74 3.11
SER289 3.10 2.72 2.80
SER342 3.03 2.98
TYR327 2.61
TYR473 3.23 and 2.57 2.83 3.00
# HB* 4 7 6 5
* Total number of hydrogen bonds in each case.
Figures:
HO
HO
N N
N N
OS O
OS
rosiglitazone -TDZ1
pioglitazone -TDZ2
Figure 1. Rosiglitazone and pioglitazone structures that bind the PPARγwith a high
affinity.
Figure 2. Superposition of the docking positions for the nine arylidene thiazolidinediones
(5 to 13 – Scheme 1) (line models in several colors) and the rosiglitazone (stick model in
red) for the PPARγreceptor (cartoon model). The co-crystallized rosiglitazone was also
represented (stick model in blue). (a) General view and (b) detailed view. Figures 2 and 3
were generated using PyMOL v0.9914
.
Figure 3. Docking result for 3-(2-bromo-benzyl)-5-(4-methanesulfonyl-benzylidene)-
thiazolidine-2,4-dione (11) (in blue) and rosiglitazone (in yellow) interacting with the
residues of the active site of the PPARγreceptor. The most important residues that
participate on the polar interactions (hydrogen bonds) are shown in green.
% Anti-inflammatory activity
Figure 4. Trend between the docking results of the nine arylidene thiazolidinediones (5 to 13 –
Scheme 1) and the rosiglitazone ligands in the PPARγreceptor and the anti-inflammatory activity
measured as the percent of inhibition in respect with the PMNL count.
Schemes:
1 2,3or4 5to13
Compound R1 R2 5 3-Cl 5-Br, 2-OCH3C6H3 6 3-Cl 4-SO2CH3C6H4 7 3-Cl 4-
C6H5C6H4 8 3-Cl 3-Br, 4-OCH3C6H3 9 3-Cl 2-Fluorene
10 3-Cl 4-OCH3C6H4 11 2-Br 4-SO2CH3C6H4 12 2-Cl, 6-F 4-CH3C6H4 13
2-Cl, 6-F 2,4-Cl2C6H3
Scheme 1. Synthetic route for 5-arylidene-3-benzyl-thiazolidine-2,4-diones.
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