Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/88071
Title: Antitumour activity evaluation of synthetic steroidal oximes and epoxides
Other Titles: Avaliação da atividade antitumoral de esteróides sintéticos com oximas e epóxidos
Authors: Gomes, Ana Rita Pinto
Orientador: Roleira, Fernanda Maria Fernandes
Catarro, Maria Paula Matos Marques
Keywords: Esteróides; Epóxidos; Oximas; Síntese; Atividade antitumoral; Steroids; Epoxides; Oximes; Synthesis; Antitumour activity
Issue Date: 13-Sep-2019
Serial title, monograph or event: Antitumour activity evaluation of synthetic steroidal oximes and epoxides
Place of publication or event: DCV
Abstract: O cancro é uma doença à escala mundial que causa inúmeras mortes todos os anos. Em relação às células normais, o metabolismo das células tumorais encontra-se alterado, o que conduz a um crescimento celular anormal que lhes permite metastizar para outros órgãos. Atualmente, inúmeras estratégias são usadas no tratamento do cancro entre elas, a quimioterapia. No entanto, este tipo de tratamento comporta inúmeros efeitos secundários. Os esteróides têm sido amplamente estudados e tem-se provado a sua eficiência em diferentes tipos de cancro. Epóxidos e oximas são duas características estruturais frequentemente associadas à atividade antitumoral. Desta forma, o objetivo principal desta dissertação foi o de combinar estas mesmas características com o esqueleto dos esteróides através da síntese de epóxidos e oximas esteroidais, com posterior avaliação da sua atividade biológica em diversas linhas celulares tumorais para, em última análise, contribuir para encontrar novos fármacos antitumorais com menos efeitos adversos. Os compostos 5α-androsta-3-en-17-ona oxima (3,4 – OLOX), 3α,4α-epoxi-5α-androstano-17-ona oxima (3,4 – EPOX), androsta-4-eno-17-ona oxima (4,5 – OLOX) e 4α,5α-epoxiandrostano-17-ona oxima (4,5 – EPOX) foram sintetizados e foi avaliada a sua citotoxicidade em quatro linhas celulares tumorais, adenocarcinoma colorretal (WiDr), cancro do pulmão de não-pequenas células (H1299), cancro da próstata (PC3) e carcinoma hepatocelular (HepG2) com concentrações que variaram entre 1 e 75 µM. Foi usado o teste MTT para avaliar a proliferação celular após o tratamento, citometria de fluxo para avaliar a viabilidade e morte celular e fluorescência para medir a produção intracelular de ROS (espécies reativas de oxigénio) após o tratamento das células com os compostos. Foram utilizadas, também, duas linhas celulares normais, uma de pulmão, a linha MRC5, e uma de colon, a linha CCD841 CoN. A hemocompatibilidade foi também avaliada através da medição da hemoglobina libertada. O composto que inibiu mais eficazmente a proliferação das células tumorais, facto observado em todas as linhas celulares, foi o 3,4 – OLOX. Para além disso, nas células WiDr e PC3 demonstrou os melhores valores de IC50 (9.1 µM e 13.8 µM, respetivamente). O 4,5 – OLOX também demonstrou resultados promissores nas mesmas linhas celulares com valores de IC50 de 14.5 µM nas PC3 e 16.1 µM nas WiDr. Estudos adicionais de proliferação celular utilizando a linha celular CCD841 CoN, revelaram a seletividade do 3,4 – OLOX e do 4,5 – OLOX face às células tumorais WiDr. Os compostos que apresentam uma dupla ligação (olefina) no anel A demonstraram uma forte atividade antiproliferativa. Por sua vez, os compostos que apresentam um grupo epóxido em vez de uma dupla ligação, demonstraram fraca atividade antiproliferativa. Além disso, a oxima presente na posição C-17 do esqueleto do esteróide parece influenciar positivamente a atividade citotóxica dos compostos. O 3,4 – OLOX e o 4,5 – OLOX induziram uma diminuição na viabilidade celular acompanhada de um aumento de morte celular, principalmente por apoptose/necroptose para o 3,4 – OLOX nas duas linhas celulares e para o 4,5 – OLOX na linha celular WiDr, e por apoptose para o 4,5 – OLOX nas células PC3. Além disso, o aumento da produção de ROS (peróxidos e do anião superóxido intracelulares), tanto nas células PC3 como nas WiDr, tratadas com o 3,4 – OLOX e com o 4,5 – OLOX, comparando com as células não tratadas, pode indicar que estes compostos exercem a sua citotoxicidade através da produção de ROS. O ensaio de hemocompatibilidade realizado revelou que ambos os compostos não induzem libertação de hemoglobina nas duas concentrações testadas, 10 µM e 75 µM.Resultados preliminares sugerem que o 3,4 – OLOX e o 4,5 – OLOX podem ter um efeito antitumoral mediado por apoptose/necroptose e pela produção de ROS, o que encoraja estudos futuros. Os compostos provaram também ser seguros para serem administrados intravenosamente.
Cancer is a worldwide disease, causing numerous deaths every year. The metabolism of cancer cells is altered compared to the normal ones, leading to an abnormal cellular growth, which enables them to metastasize to other organs. Currently, several strategies are used to help fight cancer among them the use of antitumour chemotherapy, however, this type of treatment bears several side effects. Steroidal compounds were proven to be efficient against several types of cancer. Epoxides and oximes are two structural features frequently associated with anticancer activity. In this manner, the main goal of this dissertation was to combine these features with the steroidal backbone by synthesizing steroidal epoxides and oximes and evaluating them in several cancer cell lines, ultimately to contribute to finding new anticancer agents with fewer side effects. The compounds 5α-androst-3-en-17-one oxime (3,4 – OLOX), 3α,4α-epoxy-5α-androstan-17-one oxime (3,4 –EPOX), androst-4-en-17-one oxime (4,5 – OLOX) and 4α,5α-epoxyandrostan-17-one oxime (4,5 – EPOX) were synthesized and their cytotoxicity evaluated in four human cancer cell lines, namely, colorectal adenocarcinoma (WiDr), non-small cell lung cancer (H1299), prostate cancer (PC3) and hepato carcinoma (HepG2) with concentrations ranging from 1-75 µM. We used the MTT assay to assess cell proliferation, flow cytometry to evaluate viability and types of cell death and fluorescence to measure ROS (reactive oxygen species) production, after treatment of cancer cells with the synthesized compounds. Two non-tumour cell lines were also used, namely MRC5, a normal lung cell line and CCD841 CoN, a normal colon cell line. Hemocompatibility was also assessed by haemoglobin release measurement. The most effective compound in inhibiting tumour cell proliferation in all cell lines was 3,4 – OLOX. Furthermore, this compound demonstrated the lower IC50 values for WiDr and PC3 cells (9.1 μM and 13.8 μM, respectively). 4,5 – OLOX also showed promising results in the same cell lines with an IC50 of 14.5 μM in PC3 and 16.1 μM in WiDr cell lines. Moreover, 3,4 – OLOX and 4,5 – OLOX revealed to be selective towards WiDr cells as demonstrated by the proliferation assays performed in the non-tumour CCD841 CoN cells. The compounds with an olefin group in the steroidal A-ring showed remarkable antiproliferative activity. On the other hand, compounds with an epoxide function instead of an olefin presented poorly antiproliferative activity. Furthermore, the oxime presented in C-17 position seemed to increase cytotoxicity. Further studies also revealed that 3,4 – OLOX and 4,5 – OLOX induced a decrease in cell viability accompanied by an increase in cell death, mainly by apoptosis/necroptosis for 3,4 – OLOX in both cell lines and for 4,5- OLOX in WiDr cells, and by necrosis for 4,5 – OLOX in PC3 cells. Moreover, the increase production of ROS levels (intracellular peroxides and superoxide anion) in both PC3 and WiDr cells, treated with 3,4–OLOX and 4,5–OLOX compared to non-treated cells, indicated that the compounds might exert their cytotoxicity by ROS production. Additionally, both compounds did not induce haemoglobin release at a concentration of 10 and 75 µM in the hemocompatibility assay. Preliminary results suggest that 3,4–OLOX and 4,5–OLOX might have an antitumoural effect, mediated by apoptosis/necroptosis and R.O.S. production, which encourages further studies. Compounds were proved to be safe for I.V. administration.
Description: Dissertação de Mestrado em Bioquímica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10316/88071
Rights: embargoedAccess
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