Interação da miltefosina com os componentes lipídicos e proteicos das membranas de eritrócito e Leishmania estudada por ressonância paramagnética eletrônica

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dc.contributor.advisor1Alonso, Antônio
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5013069863616789por
dc.contributor.referee1Alonso, Antônio
dc.contributor.referee2Uliana, Silvia Reni Bortolin
dc.contributor.referee3Urbano, Ricardo Rodrigues
dc.contributor.referee4Loyola, Patrícia Resende Alo Nagib
dc.contributor.referee5Carvalho, Sheila Gonçalves do Couto
dc.creatorMoreira, Rodrigo Alves
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2384497784331636por
dc.date.accessioned2015-01-16T17:37:28Z
dc.date.issued2014-06-04
dc.description.abstractCutaneous leishmaniasis is a neglected tropical disease that infects millions of people worldwide, representing a serious public health problem. The miltefosine (MT) is an alkylphospholipid that has been approved for the treatment of breast cancer metastasis and visceral leishmaniasis, although the mechanism of action at the molecular level is poorly understood. Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of the lipid spin lebel analog of stearic acid (5-DSA) and the maleimide derivative spin label (6-MSL) covalently bound to membrane proteins showed that the MT causes a large increase in the molecular dynamics of erythrocyte membranes (ghosts) and detergent resistant membranes (DRMs) prepared from erythrocyte membranes. In the vesicles of lipid raft constituents, it was shown that 20 mol% sphingomyelin could be replaced by 20 mol% MT with no change in the molecular dynamics. Furthermore, the effect of MT on DRMs was more pronounced than in erythrocyte ghosts, supporting the hypothesis that MT is a lipid raft modulator. At the reported MT-plasma concentrations found during the treatment of leishmaniasis (31-52μg/mL), our measurements in blood plasma indicated a hemolytic level of 2-5% and also showed that the MT concentration that changes the erythrocyte membrane fluidity to an extent that is detectable by EPR spectroscopy causes about 46% hemolysis. Subsequently, EPR studies performed with the same spin labels in the membrane of Leishmania (L.) amazonensis (promastigote) showed changes similar to those found in erythrocyte membranes. Cytotoxic effects on the parasites were also evaluated to investigate the relationships between the cytotoxic potential of MT and its ability to alter membrane fluidity. The EPR data showed that the minimum concentration of MT required to cause a change in the parasite membrane occurred near the values of MT concentration which inhibits 50 % of cell growth (IC50); thus, there is a correlation between the cytotoxicity and changes in the membrane. Although these III membrane alterations can be detected using a spin-labeled lipid, our experimental results indicated that MT interacts predominantly with the protein component of the membrane. Cell lysis was also detected by analyzing the supernatants of centrifuged samples for the presence of spin-labeled membrane fragments and cytoplasmic proteins. Using a method for the rapid incorporation of MT into the membrane, these effects were measured immediately after treatment under the same range of MT concentrations that cause cell growth inhibition. Cytotoxicity, estimated via microscopic counting of living and dead cells, indicated ∼ 70% cell death at the concentration of MT at which EPR spectroscopy detected a significant change in membrane dynamics. After this initial impact on the number of viable parasites, the processes of cell death and growth continued during the first 4 h of incubation. The EPR spectra of spin-labeled membrane-bound proteins were consistent with more expanded and solvent-exposed protein conformations, suggesting a detergent-like action. Thus, MT may form micelle-like structures around polypeptide chains, and proteins with a higher hydrophobicity may induce the penetration of hydrophilic groups of MT into the membrane, causing its rupture.eng
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dc.description.resumoA leishmaniose cut ˆanea ´e uma doenc¸a tropical negligenciada que afetamilh˜oes de pessoas em todo mundo, representando um grave problema de sa´ude p´ublica. A miltefosina (MT) ´e um alquilfosfolip´ıdio aprovado inicialmente para tratamento de cˆancer metast ´atico e tamb´em foi licenciada para o tratamento da leishmaniose visceral, embora seu mecanismo de ac¸ ˜ao a n´ıvel molecular permanec¸a pouco compreendido. A espectroscopia de ressonˆancia paramagn´etica eletr ˆonica (RPE) do marcador de spin lip´ıdico an´alogo do ´acido este´arico (5-DSA) e do marcador de spin derivado do maleimido (6-MSL) ligado covalentemente `as prote´ınas de membrana demonstraram que a MT provoca um grande aumento na dinˆamica molecular das membranas de eritr ´ocito (ghosts) e membranas resistentes `a extrac¸ ˜ao por detergente (DRMs) preparadas a partir de membranas de eritr ´ocito. A t ´ecnica tamb´em demonstrou que em ves´ıculas formadas com lip´ıdios constituintes de rafts, 20 mol% de esfingomielina pode ser substitu´ıdo por 20 mol% de MT, sem qualquer alterac¸ ˜ao em termos de dinˆamica molecular. Al ´em disso, o efeito da MT em DRMs foi mais pronunciado do que em ghosts de eritr ´ocito, consistente com a hip´otese da MT ser um modulador de raft. Na concentrac¸ ˜ao de MT presente no plasma sangu´ıneo durante o tratamento de leishmaniose (31-52 μg/mL), as nossas medidas realizadas diretamente no sangue total indicaram um n´ıvel de 2-5% de hem´olise e tamb´em mostrou que a concentrac¸ ˜ao de MT capaz de alterar a fluidez da membrana de eritr ´ocito a n´ıvel detect ´avel pela espectroscopia de RPE causou cerca de 46% de hem´olise. Posteriormente, estudos de RPE realizados com os mesmos marcadores de spin na membrana de Leishmania (L.) amazonensis (forma promastigota) demonstraram alterac¸ ˜oes similares `as encontradas nas membranas de eritr ´ocito. Os efeitos citot ´oxicos sobre os parasitas tamb´em foram avaliados para investigar as relac¸ ˜oes entre os potenciais citot ´oxicos da MT e sua capacidade de alterar I a fluidez da membrana. Os dados de RPE demonstraram que a concentrac¸ ˜ao m´ınima necess´aria de MT para causar alterac¸ ˜ao na membrana do parasito ocorreu pr ´oximo dos valores de concentrac¸ ˜ao que inibe 50% do crescimento celular (IC50), existindo, portanto, uma correlac¸ ˜ao entre as alterac¸ ˜oes na membrana e a citotoxicidade. Embora o marcador de spin lip´ıdico tamb´em tenha detectado alterac¸ ˜oes na fluidez da membrana, os experimentos de RPE indicaram que a MT atua predominantemente no componente prot ´eico da membrana. A lise celular tamb´em foi detectada atrav´es da an´alise dos sobrenadantes das amostras centrifugadas onde foram encontrados fragmentos de membranas marcadas e tamb´em prote´ınas citoplasm´aticas. Usando um m´etodo para a r ´apida incorporac¸ ˜ao da MT na membrana, os efeitos de citotoxidade foram medidos imediatamente ap´os o tratamento e na mesma faixa de concentrac¸ ˜oes de MT que causam a inibic¸ ˜ao do crescimento celular. A citotoxicidade, estimada atrav´es da contagem microsc´opica das c´elulas vivas e mortas, indicou ∼ 70% de morte celular na concentrac¸ ˜ao de MT em que a espectroscopia de RPE detectou uma alterac¸ ˜ao significativa na dinˆamica da membrana. Ap´os o primeiro impacto no n´umero de parasitas vi ´aveis, o processo de morte e crescimento celular continuou durante as primeiras quatro horas de incubac¸ ˜ao. Os espectros de RPE de prote´ınas de membrana marcadas com o 6-MSL foram consistentes com conformac¸ ˜oes de prote´ına mais expandidas e expostas ao solvente, sugerindo uma ac¸ ˜ao t´ıpica dos detergentes. Nossa interpretac¸ ˜ao ´e que a MT pode formar estruturas semelhantes das micelas ao redor das cadeias polipept´ıdicas, expandindo as prote´ınas e que as prote´ınas com maior hidrofobicidade poderiam induzir a penetrac¸ ˜ao de grupos hidrof´ılicos da MT no interior da membrana, causando sua ruptura e consequentemente a morte da c´elula.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationMOREIRA, Rodrigo Alves. Interação da miltefosina com os componentes lipídicos e proteicos das membranas de eritrócito e Leishmania estudada por ressonância paramagnética eletrônica. 2014. 139 f. Tese (Doutorado em Fisica) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2014.por
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/3899
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentInstituto de Física - IF (RG)por
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Fisica (IF)por
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectMiltefosinapor
dc.subjectRPEpor
dc.subjectMarcador de spinpor
dc.subjectMembrana do eritrócitopor
dc.subjectRaftpor
dc.subjectLeishmaniapor
dc.subjectMiltefosineeng
dc.subjectEPReng
dc.subjectSpin labeleng
dc.subjectErythrocyte membraneeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApor
dc.thumbnail.urlhttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/retrieve/14720/Tese%20-%20Rodrigo%20Alves%20Moreira%20-%202014.pdf.jpg*
dc.titleInteração da miltefosina com os componentes lipídicos e proteicos das membranas de eritrócito e Leishmania estudada por ressonância paramagnética eletrônicapor
dc.title.alternativeInteraction of miltefosine with the lipid and protein components of the erythrocyte and Leishmania membranes studied by electron paramagnetic resonanceeng
dc.typeTesepor

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