Análogos da 8-hidroxiquinolina como candidatos a agentes antimicóticos : estudo da atividade antifúngica, mecanismos de ação e parâmetros toxicológicos

Abstract

A incidência e gravidade de doenças fúngicas têm aumentado significativamente, apresentando elevados índices de morbidade e mortalidade. Além disso, a emergência de fungos resistentes aos fármacos disponíveis e a escassez de agentes antifúngicos seguros tem tornado ainda mais crítico o controle desses micro-organismos. Portanto, as atuais circunstâncias justificam a nossa pesquisa destinada a caracterizar a atividade anti-Candida e antidermatofítica, obter informações sobre o mecanismo de ação antifúngico e avaliar parâmetros toxicológicos de análogos de 8-hidroxiquinolina. Cinco derivados da 8-hidroxiquinolinas foram avaliados: clioquinol (composto 1), ácido 8-hidroxiquinolinil-5-sulfônico (composto 2), ácido 7-iodo-8-hidroxiquinolinil-5-sulfônico (composto 3), 8-hidroxiquinolinil-5-(N-4-clorofenil)sulfonamida (PH151) e 8-hidroxiquinolinil-5-(N-4-metoxifenil)sulfonamida (PH153). As 8-hidroxiquinolinas mostraram atividade antifúngica para todos os isolados de Candida e dermatófitos testados. Clioquinol 1 foi o composto que apresentou menores valores de CIM, seguido das sulfonamidas (PH151 e PH153) e ácidos sulfônicos (composto 2 e 3). Os compostos foram fungistáticos para C. albicans e fungicidas para dermatófitos (exceto PH151). A modelagem PK/PD mostrou EC50 variando entre 0,181 - 0,306 μg/mL para clioquinol 1, 0,873 - 1,329 μg/mL para PH151 e 7,105 - 8,865 μg/mL para PH153. Em relação aos mecanismos de ação envolvidos, todos os derivados mostraram efeito sobre a parede celular fúngica. Os ácidos sulfônicos 2 e 3 comprometeram, também, a integridade funcional da membrana plasmática; e clioquinol 1, PH151 e PH153 inibiram a formação de pseudo-hifas em C. albicans. Ainda, clioquinol 1 exibiu ação sobre biofilme de Candida formado em microplaca de poliestireno e em dispositivo intrauterino. Clioquinol 1, PH151 e PH153 mostraram ótimos efeitos antifúngicos via oral em D. melanogaster imunodeficientes infectadas com C. albicans. Os derivados da 8-hidroxiquinolina apresentaram baixa toxicidade em modelos alternativos como pele de orelha de porco, D. melanogaster e embriões de galinha. O composto 3 foi o único que demonstrou toxicidade nesses modelos, uma vez que foi letal para o embrião de galinha. Os estudos com embriões e larvas de zebrafish foram realizados apenas com os derivados PH151 e PH153 e mostraram mortalidade dependente da dose. A aparente toxicidade foi detectada nas fases embrio-larval, logo, não se pode inferir sobre potencial toxicidade em adultos; mas podem servir de alerta para uma possível embriotoxicidade. Em conjunto, os dados deste estudo apoiam o potencial do clioquinol 1, PH151 e PH153 para tratar candidíase sistêmica e dermatomicose. Por fim, estes compostos demonstram ser candidatos antimicóticos apropriados para avançar em estudos com roedores.

The incidence and severity of fungal diseases have significantly increased, presenting high morbidity and mortality rates. In addition, the emergence of drug-resistant fungi and the scarcity of safe antifungal agents have become the control of these microorganisms even more critical. Therefore, the current circumstances justify our research designed to characterize anti-Candida and antidermatophytic activity, gain insights into the antifungal action mechanism and to evaluate toxicological parameter of 8-hydroxyquinoline analogues. Five 8-hydroxyquinoline derivatives were evaluated: clioquinol (compound 1), 8-hydroxy-5-quinolinesulfonic acid (compound 2), 8-hydroxy-7-iodo-5-quinolinesulfonic acid (compound 3) 8-hydroxyquinoline-5-(N-4-chlorophenyl)sulfonamide (PH151) and 8-hydroxyquinoline-5-(N-4-methoxyphenyl)sulfonamide (PH153). The 8-hydroxyquinolines showed antifungal activity for all Candida and dermatophytes tested. Clioquinol 1 was the compound that presented lower MIC values, followed by sulfonamides (PH151 and PH153) and sulfonic acids (compounds 2 and 3). The compounds were fungistatic for C. albicans and fungicides for dermatophytes (except PH151). PK/PD modeling showed EC50 ranging from 0.181 - 0.306 μg/mL for clioquinol 1, 0.873 - 1.329 μg/mL for PH151 and 7.105 - 8.865 μg/mL for PH153. Regarding the mechanisms of action involved, all derivatives showed effect on the fungal cell wall. Sulphonic acids 2 and 3 also compromised the functional integrity of the cytoplasmic membrane; and clioquinol 1, PH151 and PH153 inhibited the formation of pseudohyphas in C. albicans. Further, clioquinol 1 exhibited action on Candida biofilm formed on polystyrene microplate and intrauterine device. Clioquinol 1, PH151 and PH153 showed excellent oral antifungal effects in immunodeficients D. melanogaster infected with C. albicans. The 8-hydroxyquinoline derivatives showed low toxicity in alternative models such as pig ear skin, D. melanogaster and chicken embryos. Compound 3 was the only one that demonstrated toxicity in these models, since it was lethal to the chicken embryo. Studies with zebrafish embryos and larvae were performed only with the PH151 and PH153 derivatives and showed dose-dependent mortality.The apparent toxicity was detected in the embryo-larval stages, therefore, it is not possible to infer about potencial toxicity in adults; but may be an alert for possible embryotoxicity.Taken together, data from this study support the potential of clioquinol 1, PH151 and PH153 to treat systemic candidiasis and dermatomycosis. Finally, these compounds demonstrate to be appropriate antimycotic candidates to advance in rodent models.