Quantitative Characterization of the Chemical Space Governed by Human Carbonic Anhydrases and selenium-containing derivatives of solfonamides

Abstract Due to the fact that different isoforms of carbonic anhydrase play distinct physiological roles, their diseases/disorders involvement are different as well. Involvement in major disorders such as glaucoma, epilepsy, Alzheimer's disease, obesity and cancers, have turned carbonic anhydrase into a popular case study in the field of rational drug design. Since carbonic anhydrases are highly similar with regard to their structures, selective inhibition of different isoforms has been a significant challenge. By applying a proteochemometrics approach, herein the chemical interaction space governed by acyl selenoureido benzensulfonamides and human carbonic anhydrases is explored. To assess the validity, robustness and predictivity power of the proteochemometrics model, a diverse set of validation methods was used. The final model is shown to provide valuable structural information that can be considered for new selective inhibitors design. Using the supplied information and to show the applicability of the constructed model, new compounds were designed. Monitoring of selectivity ratios of new designs shows very promising results with regard to their selectivity for a specific isoform of carbonic anhydrase.

A suplementação de pacientes com diabetes mellitus tipo 2 com castanha-do-brasil, pode alterar o estado nutricional relativo ao selênio, o grau de inflamação e a microbiota intestinal? / Can supplementation of patients with type 2 diabetes mellitus with brazil nuts affect the nutritional status of selenium, the degree of inflammation and the intestinal microbiota?

O diabetes mellitus tipo 2 está intimamente ligado a formação de espécies reativas de oxigênio, as quais aumentam os produtos de glicação avançada e consequentemente a inflamação e o desenvolvimento das complicações associadas a doença. Nesse contexto, destaca-se o papel do microbioma intestinal, visto que esta pode ser capaz de modificar fatores ligados ao sistema imune e sua modulação pode ser uma boa alternativa para melhora do quadro inflamatório e complicações da doença. A castanha-do-brasil, fonte de selênio, além de outros nutrientes, poderia atuar no sistema de defesa antioxidante e anti-inflamatório, além de influenciar a microbiota intestinal, resultando benefícios aos pacientes. Portanto, este estudo teve como objetivo avaliar estes efeitos da suplementação de indivíduos com diabetes mellitus tipo 2, com uma nóz de castanha-do-brasil (Bertholletia excelsa H.B.K.) por dia, durante 60 dias. Para tanto, foi delineado um ensaio clínico, longitudinal, com 29 pacientes voluntários com diabetes mellitus tipo 2, atendidos no Ambulatório de Endocrinologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Os participantes foram avaliados antes e após a intervenção, e realizaram uma coleta de fezes (caracterização da microbiota intestinal e concentração de selênio) e uma coleta de sangue (análises de status de selênio, marcadores inflamatórios, glicêmicos e lipídicos, e da permeabilidade intestinal), a avaliação da ingestão alimentar foi por meio de Registro Alimentar de 3 dias Inicialmente, determinou-se a composição centesimal e a concentração de selênio da castanha-do-brasil utilizada. A análise bioinformática foi conduzida usando o Quantitative Insight into Microbial Ecology (QIIME, versão 1.9.0). A análise estatística foi realizada com os softwares Statistical Package for the Social Sciences, versão 23.0, e R versão 1.1.463. A concentração de selênio na castanha in natura foi de 79,8µg/g. A idade média dos participantes foi 54,9±3,6 anos. A ingestão de castanha-do-brasil foi capaz de melhorar significativamente os parâmetros: concentrações de selênio no plasma (Δ 95,82, p<0,001), nos eritrócitos (Δ 163,16, p<0,001) e nas fezes (Δ 166,31 p<0,001), assim como na selenoproteína P (Δ 5,36 p<0,026) e atividade da enzima glutationa peroxidase (Δ 30,61 p<0,040) e redução da hemoglobina glicada (Δ -0,8, p=0,001). No entanto, não houve alteração do perfil lipídico, inflamatório, ingestão alimentar e marcadores antropométricos. Apesar de não verificarmos mudança na composição global da microbiota intestinal, a diversidade interpessoal (ß diversidade) variou conforme a concentração de selenoproteína P (p=0,03) e porcentagem de hemoglobina glicada (p=0,04). A suplementação com castanha-do-brasil melhorou o perfil glicêmico e o status de selênio. Apesar de não ser observada influência na composição global da microbiota, a segregação observada indica certa resistência da microbiota frente a intervenção com a castanha

Type 2 diabetes mellitus is closely linked to the formation of reactive oxygen species, such as those that increase advanced glycation products (AGEs) and, consequently, inflammation and the development of complications associated with this disease. In this context, the study of the intestinal microbiome is of extreme importance, since it may be able to alter the factors related to the immune system and its modulation may be a good alternative for the improvement of the clinical and inflammatory status. Brazil nut is rich in selenium, in addition to other nutrients, which could act in the anti-inflammatory and antioxidant defense system and influence intestinal microbiota composition. Therefore, this study had the objective of determining the supplementation with type 2 diabetes mellitus. This longitudinal clinical trial was designed with 29 patients with type 2 diabetes mellitus, attended at the Endocrinology Outpatient Clinic of the Hospital das Clínicas, Faculdade de Medicina of the University of São Paulo. The intervention with Brazil nuts lasted 60 days and the participants were evaluated before and after by a collection of feces (intestinal microbiota characterization and selenium concentration) and blood collection (analyzes of selenium status, inflammatory markers, glycemic and lipid levels, and intestinal permeability), and dietary intake by means of a 3-day Food Registry. Initially, the centesimal composition and the selenium concentration of the nut were determined used. Bioinformatic analysis was conducted using the Quantitative Insight into Microbial Ecology (QIIME, version 1.9.0). Statistical analysis was performed with the software Statistical Package for the Social Sciences, version 23.0, and R version 1.1.463. The concentration of selenium in the nut in natura was 79.8 µg / g. The mean age of the participants was 54.9 ± 3.6 years, the mean time of diagnosis of the disease was 11.7 ± 6.9 years. The Brazil nut intake was able to significantly improve the parameters: plasma selenium concentrations (Δ 95,82, p<0,001), nem da circunferência da cintura (Δ-1 p=0,217) and GPX (Δ30.61 p <0.040) and reduction in HbA1c (Δ -0.8, p = 0.001). However, there were no changes in the lipid profile, inflammation, food intake and anthropometric markers. Although we did not verify a change in the global composition of the intestinal microbiota, the interpersonal diversity (ß diversity) varied according to the concentration of SELENOP (p = 0.03) and HbA1c percentage (p = 0.04). We conclude that brazil nut supplementation improved the glycemic profile and the status of selenium. Although no influence was observed on the overall composition of the microbiota, the observed segregation indicates some resistance of the microbiota to the intervention with the chestnut