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Mechanistic studies of isonicotinate formation from isoniazid-cyanidoferrate complexes in salt-rich solutions
Marcio Cristiano Monteiro
UFSC
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Create a topicAlthough the isoniazid (INH) has been the most widely used antituberculostatic prodrug due to its high efficacy, problems of microbial resistance are frequently observed[1]. In this context, its complexation with transition metal (Fe) could be used in order to overcome this drug limitation. In fact, the use of the pentacyanidoferrate(II)-INH complex (PCF-INH) has demonstrated to be effective in inhibiting resistant strains of Mycobacterium tuberculosis; however, the mechanism which involves the transformation of INH into isonicotinoyl radical is not completely understood yet[2] . Once the PCF-INH complex needs to be transported in different organic systems until it achieves lung, stability studies in different salt-rich aqueous media were performed (phosphate buffered saline-PBS and PBS/trichloroacetic acid-TAA ). The TAA was used to simulate more acid regions (e.g. stomach). In addition to assays with the PCFINH, a Prussian blue derivate containing INH (PB-INH) was also considered. Results showed INH oxidation and isonicotinate (ISN) formation in both solutions (Fig. 1a-b). For the PCF-INH, INH can be changed for H2O in coordination sphere. This complex can be oxidized[3] and then reacting with PCF-INH and free INH, resulting in PCFISN and ISN formation, respectively. PCF-ISN also can changes ISN ligand for H2O, releasing ISN to solution (Fig. 1c). In PB-INH complex, phosphate ions from PBS solutions reacts with Fe(III), breaking PB-INH structure, forming PCF-INH. Fe(III), in excess, can easily oxide free INH and PCF-INH, resulting in ISN and PCF-ISN formation, even in TAA presence (Fig. 1d). Taking together, these results demonstrate that salt-rich buffering medium (neutral and acid) can provide isonicotinoyl radical (and then ISN) by INH oxidation.
Shirley Nakagaki Bastos
Parabéns Marcio pelo trabalho e pela excelente apresentação. A SBQ tem muito orgulho do trabalho feito por seus associados estudantes! Continue assim!
Muito interessante a forma com que você construiu a sua apresentação! Os seus complexos de ferro ligam a isoniasida no entanto não ficou claro para mim como no meio biológico eles vão liberar o íon para agir como fármaco, como seus resultados ajudaram a esclarecer isso? Parabéns mais uma vez!
Shirley
Shirley Nakagaki Bastos
Marcio Cristiano Monteiro
Oi Shirley, disponha. E muito obrigado!
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Marcio Cristiano Monteiro
Oi, Shirley, obrigado pelos comentários. O tempo curto de apresentação dificulta poder falar muito, né? Quando estava gravando percebi que tinha 13 minutos e não estava no fim e tive que regravar. Esta foi uma parte de um trabalho que investigamos o comportamento do complexo quanto a passagem pela mucosa, com o intuito de mudar a rota de chegada da prodroga no organismo.
A ação efetiva da isoniazida é devido à sua oxidação, pois os radicais livres formados causam dano à parede bacilar e no DNA. A isoniazida, na sua forma livre, depende da ação de uma enzima catalase-peroxidase para que a sua oxidação ocorra, enquanto que os complexos são capazes de realizar esta oxidação de várias formas, como as apresentadas neste trabalho.
Já a liberação ocorre por simples troca de ligante (isoniazida ou isonicotinato sai, água entra). Assim tem-se duas formas de ação da isoniazida: a "auto-oxidação" do complexo pelos mecanismos propostos e a oxidação das isoniazidas livres com a ação da enzima.