Mecanismos e Eficiência da Ação Antioxidante de Orto, Meta e Para Manganês Meso-Tetrakis Porfirinas em Sistemas Biomiméticos de Membrana e Células de Cultura

• Processo: 16/15465-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2017
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Metabolismo e Bioenergética
• Pesquisador responsável: Juliana Casares Araújo Chaves
• Beneficiário: Juliana Casares Araújo Chaves
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Aryane Tofanello de Souza ; César Henrique Yokomizo ; Cintia Kawai ; Iseli Lourenço Nantes Cardoso ; Jeverson Teodoro Arantes Junior
• Assunto(s): Lipossomos Sistemas biomiméticos Radicais livres
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ação antioxidante | lipossomos | peróxidos de lipídeos | porfirinas de manganês | radicais livres | sistemas biomiméticos | Bioquímica

Resumo

As meso-tetrakis porfirinas vêm sendo estudadas devido às suas propriedades pró e antioxidantes, dependentes do meio, do metal central e de seus meso-substituintes. A Mn[meso-tetrakis(4-N-methyl pyridinium) porfirina] (MnTMPyP) é uma porfirina catiônica que tem despertado a atenção de pesquisadores das áreas de Química e Biologia devido às suas propriedades catalíticas e antioxidantes. Essas propriedades estão correlacionadas com o potencial de óxido redução do metal central que, por sua vez, é modulado pelo tipo de isômero da porfirina (orto, meta e para), pelo pH do meio e pela associação com interfaces carregadas negativamente. Previamente, investigamos por meio de trabalhos experimentais e teóricos, as propriedades do isômero para da MnTMPyP moduladas pela associação com lipossomos de fosfatidilcolina contendo cardiolipina e fosfatidilserina. Esses estudos foram estendidos para mitocôndrias e mitoplastos isolados de fígado de rato que demonstraram que as propriedades antioxidantes do isômero para da MnTMPyP, que é a forma isomérica menos eficiente, podem ser melhoradas pela associação com interfaces carregadas negativamente. Esse efeito se deve a mudança no potencial redox da porfirina que é deslocado para valores mais positivos. Ficou também demonstrado que a para MnTMPyP opera como antioxidante por mecanismo similar a glutationa peroxidase (GPx), e assim, é mais eficiente em condições celulares sem depleção de glutationa. Estudos mais recentes submetidos à revista Scientific Reports demonstraram que essa porfirina também pode atuar como antioxidante de forma similar ao citocromo c. A atividade pró-oxidante da MnTMPyP foi demonstrada em um estudo sobre os mecanismos de ação da MnTMPyP sobre mitocôndrias. Nesse estudo foi discutido que o efeito protetor da Mn3+TMPyP contra íons superóxido e peróxidos é limitado por níveis de GSH porque essa porfirina atua como GPx contra peróxidos. Dessa forma, em condições altamente pró-oxidantes em que uma depleção significativa de NADPH/GSH foi instalada, em associação com o aumento de LOOH, a Mn3+TMPyP pode agir como uma peroxidase sobre o peróxido de lipídeo e contribuir para o estresse oxidativo. No presente projeto, pretendemos estender os estudos previamente realizados, de forma comparativa, para os isômeros orto e meta da MnTMPyP. Nesse projeto, pretendemos também investir na determinação dos mecanismos antioxidante e pró-oxidante dos três isomeros da MnTMPyP em células de cultura com foco nos seus efeitos sobre a bioenergética mitocondrial. Portanto, células de aorta de coelho serão desafiadas por sistemas geradores de íon superóxido, como as condições de hipóxia seguida de reoxigenação, na ausência e na presença dessas porfirinas, que serão entregues diretamente para as células ou associadas a lipossomos. Assim, com as técnicas de microscopia de fluorescência e citometria de fluxo investigaremos as repercussões desses tratamentos no potencial de membrana mitocondrial e no disparo de mecanismos de morte celular. Como os estudos serão feitos de forma comparativa com as formas livres das porfirinas e associadas a lipossomos, o projeto envolve também estudos fisico-químicos de afinidade pelas membranas lipídicas que envolverão as técnicas de absorbância UV-visível, fluorescência, potencial zeta e voltametria cíclica. Cálculos teóricos serão feitos para entender os efeitos da associação da porfirina com lipídeos resultantes da interação entre essas moléculas, com repercussão nos mecanismos de transferência de elétrons. Esses estudos contribuem para aplicação em catálise e desenho de novas drogas. (AU)