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Alves NO, Oshiro JA, Silva YC, Pacher GC, Casaril AE, Rizk YS, Uehara SNO, Paniago AMM, Andrade ILX, Arruda CCP, Oliveira AG. VL-HIV co-infection with Leishmania containing skin lesions resembling para-kala-azar dermal leishmaniasis. PLoS Negl Trop Dis 2024; 18:e0012438. [PMID: 39186781 PMCID: PMC11379370 DOI: 10.1371/journal.pntd.0012438] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/17/2023] [Revised: 09/06/2024] [Accepted: 08/06/2024] [Indexed: 08/28/2024] Open
Abstract
Leishmaniases are a group of neglected vector-borne infectious diseases that are among the six priority endemic diseases worldwide. Visceral leishmaniasis (VL) is the most severe clinical manifestation, characterized by systemic and chronic visceral involvement and high mortality in immunosuppressed and untreated patients. VL can be complicated into post-kala-azar dermal leishmaniasis (PKDL), and when dermatologic disorders occur simultaneously with active VL, an intermediate clinical form called para-kala-azar dermal leishmaniasis (para-KDL) occurs. This clinical form is of great epidemiological relevance, as humans act as a source of infection for vectorial transmission. In the Americas, Brazil is among the seven countries responsible for more than 90% of VL cases, though reports of PKDL and para-KDL are rare. This paper presents three cases of VL-HIV co-infection with Leishmania-containing skin lesions resembling para-kala-azar dermal leishmaniasis. The cases were investigated by the team from the Infectious Diseases Department of University Hospital (HUMAP/UFMS) in Mato Grosso do Sul, Brazil. The three patients exhibited skin lesions where amastigote forms of L. (L.) infantum were identified. All cases exhibited similar clinical manifestations of para-KDL, including fever, hepatosplenomegaly, pancytopenia, and disseminated skin lesions. The study described the prevalence of comorbidities, the incidence of VL relapse, and the therapeutic regimen in relation to the outcomes. The study underscores the importance of follow-up and secondary prophylaxis in patients with VL, which are essential for the efficacy of the treatment. Furthermore, the study provides insight into the potential epidemiological profile of para-KDL cases in Brazil, which contributes to the development of more efficient clinical management strategies for patients.
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Affiliation(s)
- Natália O. Alves
- Laboratory of Human Parasitology, Institute of Biosciences, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
- Graduate Program in Infectious and Parasitic Diseases, Faculty of Medicine, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Jéssica A. Oshiro
- Faculty of Medicine, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Yunna C. Silva
- Faculty of Medicine, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Gabriela C. Pacher
- Laboratory of Human Parasitology, Institute of Biosciences, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
- Graduate Program in Pharmaceutical Sciences, Faculty of Pharmaceutical Sciences, Food and Nutrition, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Aline E. Casaril
- Laboratory of Human Parasitology, Institute of Biosciences, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Yasmin S. Rizk
- Laboratory of Human Parasitology, Institute of Biosciences, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Silvia N. O. Uehara
- Faculty of Medicine, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
- Maria Aparecida Pedrossian University Hospital—Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Anamaria M. M. Paniago
- Graduate Program in Infectious and Parasitic Diseases, Faculty of Medicine, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
- Faculty of Medicine, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
- Maria Aparecida Pedrossian University Hospital—Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Isadora L. X. Andrade
- Maria Aparecida Pedrossian University Hospital—Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Carla C. P. Arruda
- Laboratory of Human Parasitology, Institute of Biosciences, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
- Graduate Program in Pharmaceutical Sciences, Faculty of Pharmaceutical Sciences, Food and Nutrition, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
| | - Alessandra G. Oliveira
- Laboratory of Human Parasitology, Institute of Biosciences, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
- Graduate Program in Infectious and Parasitic Diseases, Faculty of Medicine, Federal University of Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Brazil
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da Silva F, Rizk YS, das Neves AR, Lourenço EMG, Ferreira AMT, Monteiro MM, de Lima DP, Perdomo RT, Bonfá IS, Toffoli-Kadri MC, Duarte AP, Nunes DM, Martines MAU, Piranda EM, de Arruda CCP. Antileishmanial Activity, Toxicity and Mechanism of Action of Complexes of Sodium Usnate with Lanthanide Ions: Eu(III), Sm(III), Gd(III), Nd(III), La(III) and Tb(III). Int J Mol Sci 2023; 25:413. [PMID: 38203584 PMCID: PMC10779311 DOI: 10.3390/ijms25010413] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/09/2023] [Revised: 09/09/2023] [Accepted: 09/12/2023] [Indexed: 01/12/2024] Open
Abstract
Leishmaniases are neglected diseases with limited therapeutic options. Diffuse cutaneous leishmaniasis can occur in Brazil due to Leishmania amazonensis. This study details the antileishmanial activity and cytotoxicity of complexes of sodium usnate (SAU) with lanthanide ions ([LnL3 (H2O)x] (Ln = La(III), Nd(III), Gd(III), Tb(III), Eu(III) and Sm(III); L = SAU). All lanthanide complexes were highly active and more potent than SAU against L. amazonensis promastigotes and intracellular amastigotes (Pro: IC50 < 1.50 μM; Ama: IC50 < 7.52 μM). EuL3·3H2O and NdL3·3H2O were the most selective and effective on intracellular amastigotes, with a selectivity index of approximately 7.0. In silico predictions showed no evidence of mutagenicity, tumorigenicity or irritation for all complexes. Treatment with EuL3·3H2O triggered NO release even at the lowest concentration, indicating NO production as a mechanism of action against the parasite. Incubating promastigotes with the lanthanide complexes, particularly with SmL3·4H2O and GdL3·3H2O, led to a change in the mitochondrial membrane potential, indicating the ability of these complexes to target this essential organelle. The same complexes caused cell death through cell membrane disruption, but their relationship with early or late apoptotic processes remains unclear. Thus, the inclusion of lanthanide ions in SAU improves selectivity with a promising mechanism of action targeting the mitochondria.
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Affiliation(s)
- Fernanda da Silva
- Laboratório de Parasitologia Humana, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79070-900, Brazil; (F.d.S.); (Y.S.R.); (A.R.d.N.); (E.M.P.)
| | - Yasmin Silva Rizk
- Laboratório de Parasitologia Humana, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79070-900, Brazil; (F.d.S.); (Y.S.R.); (A.R.d.N.); (E.M.P.)
| | - Amarith Rodrigues das Neves
- Laboratório de Parasitologia Humana, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79070-900, Brazil; (F.d.S.); (Y.S.R.); (A.R.d.N.); (E.M.P.)
| | - Estela Mariana Guimarães Lourenço
- Laboratório de Síntese e Transformação de Moléculas Orgânicas-SINTMOL, Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79074-460, Brazil; (E.M.G.L.); (D.P.d.L.)
| | - Alda Maria Teixeira Ferreira
- Laboratório de Imunologia, Biologia Molecular e Bioensaios, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79070-900, Brazil;
| | - Melquisedeque Mateus Monteiro
- Laboratório de Biologia Molecular e Culturas Celulares, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79070-900, Brazil; (M.M.M.); (R.T.P.)
| | - Dênis Pires de Lima
- Laboratório de Síntese e Transformação de Moléculas Orgânicas-SINTMOL, Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79074-460, Brazil; (E.M.G.L.); (D.P.d.L.)
| | - Renata Trentin Perdomo
- Laboratório de Biologia Molecular e Culturas Celulares, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79070-900, Brazil; (M.M.M.); (R.T.P.)
| | - Iluska Senna Bonfá
- Laboratório de Farmacologia e Inflamação, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79074-460, Brazil; (I.S.B.); (M.C.T.-K.)
| | - Mônica Cristina Toffoli-Kadri
- Laboratório de Farmacologia e Inflamação, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79074-460, Brazil; (I.S.B.); (M.C.T.-K.)
| | - Adriana Pereira Duarte
- Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79074-460, Brazil; (A.P.D.); (M.A.U.M.)
| | - Daniel Mendes Nunes
- Faculdade de Química, Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS), Campo Grande 79804-970, Brazil;
| | - Marco Antonio Utrera Martines
- Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79074-460, Brazil; (A.P.D.); (M.A.U.M.)
| | - Eliane Mattos Piranda
- Laboratório de Parasitologia Humana, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79070-900, Brazil; (F.d.S.); (Y.S.R.); (A.R.d.N.); (E.M.P.)
| | - Carla Cardozo Pinto de Arruda
- Laboratório de Parasitologia Humana, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campo Grande 79070-900, Brazil; (F.d.S.); (Y.S.R.); (A.R.d.N.); (E.M.P.)
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Lourenço EMG, da Silva F, das Neves AR, Bonfá IS, Ferreira AMT, Menezes ACG, da Silva MEC, Dos Santos JT, Martines MAU, Perdomo RT, Toffoli-Kadri MC, G Barbosa E, Saba S, Beatriz A, Rafique J, de Arruda CCP, de Lima DP. Investigation of the Potential Targets behind the Promising and Highly Selective Antileishmanial Action of Synthetic Flavonoid Derivatives. ACS Infect Dis 2023; 9:2048-2061. [PMID: 37772925 DOI: 10.1021/acsinfecdis.3c00336] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 09/30/2023]
Abstract
Leishmaniases are among the neglected tropical diseases that still cause devastating health, social, and economic consequences to more than 350 million people worldwide. Despite efforts to combat these vector-borne diseases, their incidence does not decrease. Meanwhile, current antileishmanial drugs are old and highly toxic, and safer presentations are unaffordable to the most severely affected human populations. In a previous study by our research group, we synthesized 17 flavonoid derivatives that demonstrated impressive inhibition capacity against rCPB2.8, rCPB3, and rH84Y. These cysteine proteases are highly expressed in the amastigote stage, the target form of the parasite. However, although these compounds have been already described in the literature, until now, the amastigote effect of any of these molecules has not been proven. In this work, we aimed to deeply analyze the antileishmanial action of this set of synthetic flavonoid derivatives by correlating their ability to inhibit cysteine proteases with the action against the parasite. Among all the synthesized flavonoid derivatives, 11 of them showed high activity against amastigotes of Leishmania amazonensis, also providing safety to mammalian host cells. Furthermore, the high production of nitric oxide by infected cells treated with the most active cysteine protease B (CPB) inhibitors confirms a potential immunomodulatory response of macrophages. Besides, considering flavonoids as multitarget drugs, we also investigated other potential antileishmanial mechanisms. The most active compounds were selected to investigate another potential biological pathway behind their antileishmanial action using flow cytometry analysis. The results confirmed an oxidative stress after 48 h of treatment. These data represent an important step toward the validation of CPB as an antileishmanial target, as well as aiding in new drug discovery studies based on this protease.
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Affiliation(s)
- Estela M G Lourenço
- Laboratório de Síntese e Transformação de Moléculas Orgânicas -SINTMOL, Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Av. Senador Filinto Muller, Campo Grande, 79074-460 MS, Brazil
| | - Fernanda da Silva
- Laboratório de Parasitologia Humana, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 79070-900, MS, Brazil
| | - Amarith R das Neves
- Laboratório de Parasitologia Humana, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 79070-900, MS, Brazil
| | - Iluska S Bonfá
- Laboratório de Farmacologia e Inflamação, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 79074-460 MS, Brazil
| | - Alda Maria T Ferreira
- Laboratório de Imunologia, Biologia Molecular e Bioensaios Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 79070-900 MS, Brazil
| | - Adriana C G Menezes
- Biotério Central, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 79070-900 MS, Brazil
| | - Maria E C da Silva
- Laboratório de Síntese e Transformação de Moléculas Orgânicas -SINTMOL, Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Av. Senador Filinto Muller, Campo Grande, 79074-460 MS, Brazil
| | - Jéssica T Dos Santos
- Laboratório de Síntese e Transformação de Moléculas Orgânicas -SINTMOL, Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Av. Senador Filinto Muller, Campo Grande, 79074-460 MS, Brazil
| | - Marco A U Martines
- Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Av. Senador Filinto Muller, Campo Grande, 79074-460 MS, Brazil
| | - Renata T Perdomo
- Laboratório de Biologia Molecular e Cultura de Células, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 79070-900 MS, Brazil
| | - Mônica C Toffoli-Kadri
- Laboratório de Farmacologia e Inflamação, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Alimentos e Nutrição, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 79074-460 MS, Brazil
| | - Euzébio G Barbosa
- Laboratório de Química Farmacêutica Computacional, Departamento de Farmácia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 59012-570, RN, Brazil
| | - Sumbal Saba
- Laboratório de Síntese Sustentável e Organocalcogênio - LabSO, Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás-UFG, Goiânia, 74690-900 GO, Brazil
| | - Adilson Beatriz
- Laboratório de Síntese e Transformação de Moléculas Orgânicas -SINTMOL, Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Av. Senador Filinto Muller, Campo Grande, 79074-460 MS, Brazil
| | - Jamal Rafique
- Laboratório de Síntese e Transformação de Moléculas Orgânicas -SINTMOL, Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Av. Senador Filinto Muller, Campo Grande, 79074-460 MS, Brazil
- Laboratório de Síntese Sustentável e Organocalcogênio - LabSO, Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás-UFG, Goiânia, 74690-900 GO, Brazil
| | - Carla C P de Arruda
- Laboratório de Parasitologia Humana, Instituto de Biociências, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 79070-900, MS, Brazil
| | - Dênis P de Lima
- Laboratório de Síntese e Transformação de Moléculas Orgânicas -SINTMOL, Instituto de Química, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Av. Senador Filinto Muller, Campo Grande, 79074-460 MS, Brazil
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Freitas CS, Santiago SS, Lage DP, Antinarelli LMR, Oliveira FM, Vale DL, Martins VT, Magalhaes LND, Bandeira RS, Ramos FF, Pereira IAG, de Jesus MM, Ludolf F, Tavares GSV, Costa AV, Ferreira RS, Coimbra ES, Teixeira RR, Coelho EAF. In vitro evaluation of antileishmanial activity, mode of action and cellular response induced by vanillin synthetic derivatives against Leishmania species able to cause cutaneous and visceral leishmaniasis. Exp Parasitol 2023:108555. [PMID: 37247802 DOI: 10.1016/j.exppara.2023.108555] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 2.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/27/2022] [Revised: 05/15/2023] [Accepted: 05/26/2023] [Indexed: 05/31/2023]
Abstract
The treatment against leishmaniasis presents problems, mainly due to their toxicity of the drugs, high cost and/or by the emergence of parasite resistant strains. In this context, new therapeutics should be searched. In this study, two novel synthetic derivatives from vanillin: [4-(2-hydroxy-3-(4-octyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)propoxy)-3-methoxybenzaldehyde] or 3s and [4-(3-(4-decyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-2-hydroxypropoxy)-3-methoxybenzaldehyde] or 3t, were evaluated regarding their antileishmanial activity against distinct parasite species able to cause cutaneous and visceral leishmaniasis. Results showed that compounds 3s and 3t were effective against Leishmania infantum, L. amazonensis and L. braziliensis promastigote and amastigote-like forms, showing selectivity index (SI) of 25.1, 18.2 and 22.9, respectively, when 3s was used against promastigotes, and of 45.2, 7.5 and 15.0, respectively, against amastigote-like stage. Using the compound 3t, SI values were 45.2, 53.0 and 80.0, respectively, against promastigotes, and of 35.9, 46.0 and 58.4, respectively, against amastigote-like forms. Amphotericin B (AmpB) showed SI values of 5.0, 7.5 and 15.0, respectively, against promastigotes, and of 3.8, 5.0 and 7.5, respectively, against amastigote-like stage. The treatment of infected macrophages and inhibition of the infection upon pre-incubation with the molecules showed that they were effective in reducing the infection degree and inhibiting the infection in pre-incubated parasites, respectively, as compared to data obtained using AmpB. The mechanism of action of 3s and 3t was evaluated in L. infantum, revealing that both 3s and 3t altered the parasite mitochondrial membrane potential leading to reactive oxygen species production, increase in lipid corps and changes in the cell cycle, causing the parasite' death. A preliminary assay using the cell culture supernatant from treated and infected macrophages showed that 3s and 3t induced higher IL-12 and lower IL-10 values; suggesting the development of an in vitro Th1-type response in the treated cells. In this context, data indicated that 3s and 3t could be considered therapeutic agents to be tested in future studies against leishmaniasis.
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Affiliation(s)
- Camila S Freitas
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Samira S Santiago
- Grupo de Síntese e Pesquisa de Compostos Bioativos, Departamento de Química, Universidade Federal de Viçosa, Avenida PH Rolfs S/N, 36570-900, Viçosa, Minas Gerais, Brazil
| | - Daniela P Lage
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Luciana M R Antinarelli
- Departamento de Parasitologia, Microbiologia e Imunologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Juiz de Fora, Campus Universitário, 36036-900, Juiz de Fora, Minas Gerais, Brazil
| | - Fabrício M Oliveira
- Instituto Federal de Educação de Minas Gerais, Rua Afonso Sardinha 90, Bairro Pioneiros, 36420-000, Ouro Branco, Minas Gerais, Brazil
| | - Danniele L Vale
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Vívian T Martins
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Lícia N D Magalhaes
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Raquel S Bandeira
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Fernanda F Ramos
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Isabela A G Pereira
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Marcelo M de Jesus
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Fernanda Ludolf
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Grasiele S V Tavares
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Adilson V Costa
- Departamento de Química e Física, Universidade Federal Do Espírito Santo, Alto Universitário, S/n Guararema, 29500-000, Alegre, Espírito Santo, Brazil
| | - Rafaela S Ferreira
- Departamento de Bioquímica e Imunologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, 31270-901, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil
| | - Elaine S Coimbra
- Departamento de Parasitologia, Microbiologia e Imunologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Juiz de Fora, Campus Universitário, 36036-900, Juiz de Fora, Minas Gerais, Brazil
| | - Róbson R Teixeira
- Grupo de Síntese e Pesquisa de Compostos Bioativos, Departamento de Química, Universidade Federal de Viçosa, Avenida PH Rolfs S/N, 36570-900, Viçosa, Minas Gerais, Brazil
| | - Eduardo A F Coelho
- Programa de Pós-Graduação Em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Av. Prof. Alfredo Balena, 190, Santa Efigênia, 30130-100, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil; Departamento de Patologia Clínica, COLTEC, Universidade Federal de Minas Gerais, 31270-901, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil.
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Freitas CS, Lage DP, Oliveira-da-Silva JA, Costa RR, Mendonça DVC, Martins VT, Reis TAR, Antinarelli LMR, Machado AS, Tavares GSV, Ramos FF, Brito RCF, Ludolf F, Chávez-Fumagalli MA, Roatt BM, Ramos GS, Munkert J, Ottoni FM, Campana PRV, Duarte MC, Gonçalves DU, Coimbra ES, Braga FC, Pádua RM, Coelho EAF. In vitro and in vivo antileishmanial activity of β-acetyl-digitoxin, a cardenolide of Digitalis lanata potentially useful to treat visceral leishmaniasis. ACTA ACUST UNITED AC 2021; 28:38. [PMID: 33851916 PMCID: PMC8045677 DOI: 10.1051/parasite/2021036] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/20/2020] [Accepted: 04/01/2021] [Indexed: 12/11/2022]
Abstract
Current treatments of visceral leishmaniasis face limitations due to drug side effects and/or high cost, along with the emergence of parasite resistance. Novel and low-cost antileishmanial agents are therefore required. We report herein the antileishmanial activity of β-acetyl-digitoxin (b-AD), a cardenolide isolated from Digitalis lanata leaves, assayed in vitro and in vivo against Leishmania infantum. Results showed direct action of b-AD against parasites, as well as efficacy for the treatment of Leishmania-infected macrophages. In vivo experiments using b-AD-containing Pluronic® F127 polymeric micelles (b-AD/Mic) to treat L. infantum-infected mice showed that this composition reduced the parasite load in distinct organs in more significant levels. It also induced the development of anti-parasite Th1-type immunity, attested by high levels of IFN-γ, IL-12, TNF-α, GM-CSF, nitrite and specific IgG2a antibodies, in addition to low IL-4 and IL-10 contents, along with higher IFN-γ-producing CD4+ and CD8+ T-cell frequency. Furthermore, low toxicity was found in the organs of the treated animals. Comparing the therapeutic effect between the treatments, b-AD/Mic was the most effective in protecting animals against infection, when compared to the other groups including miltefosine used as a drug control. Data found 15 days after treatment were similar to those obtained one day post-therapy. In conclusion, the results obtained suggest that b-AD/Mic is a promising antileishmanial agent and deserves further studies to investigate its potential to treat visceral leishmaniasis.
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Affiliation(s)
- Camila S Freitas
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Daniela P Lage
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - João A Oliveira-da-Silva
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Rafaella R Costa
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Débora V C Mendonça
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Vívian T Martins
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Thiago A R Reis
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Luciana M R Antinarelli
- Departamento de Parasitologia, Microbiologia e Imunologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, 36036-900 Minas Gerais, Brazil
| | - Amanda S Machado
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Grasiele S V Tavares
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Fernanda F Ramos
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Rory C F Brito
- Laboratório de Imunopatologia, Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Departamento de Ciências Biológicas, Insituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 35400-000 Minas Gerais, Brazil
| | - Fernanda Ludolf
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | | | - Bruno M Roatt
- Laboratório de Imunopatologia, Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Departamento de Ciências Biológicas, Insituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 35400-000 Minas Gerais, Brazil
| | - Gabriela S Ramos
- Departamento de Produtos Farmacêuticos, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 31270-901 Minas Gerais, Brazil
| | - Jennifer Munkert
- Departament Biologie, LS Pharmazeutische Biologie, Universität Erlangen-Nürnberg, 91054 Erlangen, Germany
| | - Flaviano M Ottoni
- Departamento de Produtos Farmacêuticos, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 31270-901 Minas Gerais, Brazil
| | - Priscilla R V Campana
- Departamento de Produtos Farmacêuticos, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 31270-901 Minas Gerais, Brazil
| | - Mariana C Duarte
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil - Departamento de Patologia Clínica, COLTEC, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 31270-901 Minas Gerais, Brazil
| | - Denise U Gonçalves
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil
| | - Elaine S Coimbra
- Departamento de Parasitologia, Microbiologia e Imunologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, 36036-900 Minas Gerais, Brazil
| | - Fernão C Braga
- Departamento de Produtos Farmacêuticos, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 31270-901 Minas Gerais, Brazil
| | - Rodrigo M Pádua
- Departamento de Produtos Farmacêuticos, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 31270-901 Minas Gerais, Brazil
| | - Eduardo A F Coelho
- Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde: Infectologia e Medicina Tropical, Faculdade de Medicina, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 30130-100 Minas Gerais, Brazil - Departamento de Patologia Clínica, COLTEC, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 31270-901 Minas Gerais, Brazil
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1,4-Disubstituted-1,2,3-Triazole Compounds Induce Ultrastructural Alterations in Leishmania amazonensis Promastigote: An in Vitro Antileishmanial and in Silico Pharmacokinetic Study. Int J Mol Sci 2020; 21:ijms21186839. [PMID: 32961842 PMCID: PMC7555349 DOI: 10.3390/ijms21186839] [Citation(s) in RCA: 16] [Impact Index Per Article: 3.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/26/2020] [Revised: 07/04/2020] [Accepted: 07/14/2020] [Indexed: 12/20/2022] Open
Abstract
The current standard treatment for leishmaniasis has remained the same for over 100 years, despite inducing several adverse effects and increasing cases of resistance. In this study we evaluated the in vitro antileishmanial activity of 1,4-disubstituted-1,2,3 triazole compounds and carried out in silico predictive study of their pharmacokinetic and toxicity properties. Ten compounds were analyzed, with compound 6 notably presenting IC50: 14.64 ± 4.392 µM against promastigotes, IC50: 17.78 ± 3.257 µM against intracellular amastigotes, CC50: 547.88 ± 3.256 µM against BALB/c peritoneal macrophages, and 30.81-fold selectivity for the parasite over the cells. It also resulted in a remarkable decrease in all the parameters of in vitro infection. Ultrastructural analysis revealed lipid corpuscles, a nucleus with discontinuity of the nuclear membrane, a change in nuclear chromatin, and kinetoplast swelling with breakdown of the mitochondrial cristae and electron-density loss induced by 1,4-disubstituted-1,2,3-triazole treatment. In addition, compound 6 enhanced 2.3-fold the nitrite levels in the Leishmania-stimulated macrophages. In silico pharmacokinetic prediction of compound 6 revealed that it is not recommended for topical formulation cutaneous leishmaniasis treatment, however the other properties exhibited results that were similar or even better than miltefosine, making it a good candidate for further in vivo studies against Leishmania parasites.
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