Efficacy of sertraline against Trypanosoma cruzi: an in vitro and in silico study

Background: Drug repurposing has been an interesting and cost-effective approach, especially for neglected diseases, such as Chagas disease. Methods: In this work, we studied the activity of the antidepressant drug sertraline against Trypanosoma cruzi trypomastigotes and intracellular amastigotes of the Y and Tulahuen strains, and investigated its action mode using cell biology and in silico approaches. Results: Sertraline demonstrated in vitro efficacy against intracellular amastigotes of both T. cruzi strains inside different host cells, including cardiomyocytes, with IC50 values between 1 to 10 M, and activity against bloodstream trypomastigotes, with IC50 of 14 M. Considering the mammalian cytotoxicity, the drug resulted in a selectivity index of 17.8. Sertraline induced a change in the mitochondrial integrity of T. cruzi, resulting in a decrease in ATP levels, but not affecting reactive oxygen levels or plasma membrane permeability. In silico approaches using chemogenomic target fishing, homology modeling and molecular docking suggested the enzyme isocitrate dehydrogenase 2 of T. cruzi (TcIDH2) as a potential target for sertraline. Conclusions: The present study demonstrated that sertraline had a lethal effect on different forms and strains of T. cruzi, by affecting the bioenergetic metabolism of the parasite. These findings provide a starting point for future experimental assays and may contribute to the development of new compounds.(AU)

Efficacy of sertraline against Trypanosoma cruzi: an in vitro and in silico study

Drug repurposing has been an interesting and cost-effective approach, especially for neglected diseases, such as Chagas disease. Methods: In this work, we studied the activity of the antidepressant drug sertraline against Trypanosoma cruzi trypomastigotes and intracellular amastigotes of the Y and Tulahuen strains, and investigated its action mode using cell biology and in silico approaches. Results: Sertraline demonstrated in vitro efficacy against intracellular amastigotes of both T. cruzi strains inside different host cells, including cardiomyocytes, with IC50 values between 1 to 10 µM, and activity against bloodstream trypomastigotes, with IC50 of 14 µM. Considering the mammalian cytotoxicity, the drug resulted in a selectivity index of 17.8. Sertraline induced a change in the mitochondrial integrity of T. cruzi, resulting in a decrease in ATP levels, but not affecting reactive oxygen levels or plasma membrane permeability. In silico approaches using chemogenomic target fishing, homology modeling and molecular docking suggested the enzyme isocitrate dehydrogenase 2 of T. cruzi (TcIDH2) as a potential target for sertraline. Conclusions: The present study demonstrated that sertraline had a lethal effect on different forms and strains of T. cruzi, by affecting the bioenergetic metabolism of the parasite. These findings provide a starting point for future experimental assays and may contribute to the development of new compounds.(AU)

Atividade biológica de compostos sintéticos aromáticos heterocíclicos amidínicos e quinolínicos sobre Trypanosoma cruzi e células hospedeiras: estudos in vitro e in vivo

Trypanosoma cruzi é o agente etiológico da doença de Chagas (DC), uma parasitologia endêmica da América Latina e que afeta cerca de 8 milhões de pessoas. Desde a sua descoberta, há 106 anos pelo médico brasileiro Carlos Chagas, sua quimioterapia permanece insatisfatória, principalmente devido à sua baixa eficácia, especialmente durante a fase crônica tardia, os severos efeitos colaterais, a resistência natural de algumas cepas de T.cruzi para nitroderivados usados na clínica: benzonidazol (Bz) e Nifurtimox (NIF). Deste modo, estas limitações reforçam a necessidade de identificar novos agentes anti-T.cruzi a partir de compostos naturais e/ou sintéticos. Neste contexto, estudos apontam promissora ação biológica contra patógenos intracelulares de moléculas aromáticas heterocíclicas, como amidinas aromáticas (AA), em especial as arilimidamidas (AIAs), e compostos quinolínicos. Assim, no presente estudo o efeito tripanocida de oito AA (4 mono-AA e 4 bis-AA), uma bis-AIA e nove quinolinas foram testadas in vitro contra as diferentes formas (tripomastigotas sanguínea - BT e formas intracelulares) e cepas (DTU I e DTU VI) do T. cruzi, avaliando seu possível perfil tóxico em células hospedeiras de mamíferos. Análise in silico (programa pkCSM) revelou que amidinas (como DB2251 e DB2253) apresentam alta probabilidade de boa permeabilidade e absorção, não exibindo perfil de mutagenicidade, não sendo inibidores de hERG1, exibindo grande volume de distribuição, que são características desejáveis de um novo fármaco para DC Nossos dados demonstraram que AA e quinolinas exibiram um potente efeito sobre BT, destacando-se as mono-AA (DB2228, DB2229, DB2292 e DB2294), as bis-AA (DB2232 e DB2235), a bis-AIA (DB2255) além de quatro quinolinas (DB2131, DB2186, DB2191 e DB2217), que resultaram em superiores taxas de morte do parasita na faixa de EC50 de 5,8\2013 0,78 a \03BCM em comparação com Bz (EC50 =9,6 \03BCM). Em relação à toxicidade, exceto a DB2235 e DB2251, nenhum composto testado foi tóxico para células de mamíferos até à maior concentração testada (96 \03BCM) após 24 e 96 horas de incubação. Ao investigar a ação sobre formas intracelulares (cepa Tulahuen), apenas a bis-AIA (DB2255), demonstrou atividade similar ao Bz (EC50=3,6 e 3 \03BCM, respectivamente). Por outro lado, oito quinolinas foram mais eficazes do que Bz, exibindo valores de EC50 entre 0,6 até 0,1 \03BCM. Com base nos dados de indices de seletividade (IS) superiores ao Bz sobre as formas intracelulares (>600), três compostos quinolínicos (DB2186, DB2191 e DB2192) seguiram para teste in vivo. Não foram observados significativos eventos de toxicidade aguda quando estudos foram conduzidos até a dose de 200 mg/kg em modelos murino Quando estudos de eficácia sobre modelos de infecção aguda experimental (camundongos machos infectados com 5x104 formas sanguíneas) foram realizados observamos que somente a DB2186 foi capaz de reduzir de modo importante (>60%) o pico parasitêmico dos animais infectados com a cepa Y e tratados por 5 dias com 50mg/kg/dia a partir da positivação da parasitemia (5dpi). Importante destacar que somente esta quinolina exibiu consideráveis ISs (123 e 640) e atividade in vitro (0,78 e 0,15 \03BCM) sobre as formas sanguíneas e intracelulares das cepas Y e Tulahuen, respetivamente. Nossos resultados confirmam uma melhor predição entre achados in vitro e in vivo quando se considera a eficácia (<1 \03BCM) e em especial a seletividade (>100) sobre as distintas formas do parasito relevantes para infecção humana e com ação sobre diferentes DTUs, como II e VI, como preconizado para perfil de candidatos a novos fármacos para DC