Estudio de los transportadores de poliaminas de Trypanosoma cruzi y su relación con las drogas antichagásicas

Abstract

Las poliaminas, principalmente putrescina y espermidina, son metabolitos esenciales para la supervivencia de Trypanosoma cruzi, el agente etiológico de la enfermedad de Chagas. Particularmente este parásito es incapaz de sintetizar poliaminas de novo por carecer de las enzimas involucradas en el primer paso de su biosíntesis y por lo tanto, son obtenidas exclusivamente del medio extracelular por mecanismos de transporte. En este contexto, la presente tesis tuvo como objetivo profundizar el estudio del transportador de poliaminas de T. cruzi denominado TcPAT12, con el propósito de evaluarlo como posible blanco terapéutico de aplicación en la enfermedad de Chagas. Utilizando un modelo de parásitos que sobre-expresan TcPAT12 se demostró que es un transportador de putrescina y espermidina. La sobre-expresión de la permeasa produjo un incremento, no sólo en la concentración intracelular de las poliaminas, sino también en la resistencia a estrés generado por peróxido de hidrógeno y por las drogas tripanocidas, nifurtimox y benznidazol. Además, se identificaron diferentes inhibidores del transporte de poliaminas con actividad tripanocida. Entre ellos, se determinó que la pentamidina, una droga utilizada para tratar la leishmaniaisis y la tripanosomiasis Africana, tuvo efectos contra T. cruzi, tanto in vitro como in vivo, y probablemente estén relacionados en parte con su capacidad para inhibir el transporte de poliaminas. También se descubrió otro agente antichagásico denominado isotretinoína, usando el TcPAT12 como blanco para el reposicionamiento de drogas mediante la técnica de rastreo virtual. Se demostró que este retinoide, disponible en el mercado como fármaco para el tratamiento de acné, inhibió el transporte de putrescina y otros transportadores de aminoácidos de T. cruzi de la familia AAAP (Amino Acid/Auxin Permeases) presentando una fuerte actividad tripanocida en todos los estadios del ciclo de vida ensayados. De la misma manera se evaluaron análogos sintéticos de poliaminas demostrándose que un conjugado de antraceno con putrescina denominado Ant4, diseñado para el tratamiento contra el cáncer, inhibió el transporte de poliaminas y presentó actividad tripancida. 3 En función de los resultados obtenidos podemos concluir que los transportadores de poliaminas de T. cruzi son vías de ingreso para drogas tripanocidas y blancos terapéuticos prometedores para el desarrollo de nuevos tratamientos contra la enfermedad de Chagas.

Polyamines, mainly putrescine and spermidine, are essential metabolites for Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas disease. In the specific case of T. cruzi, this parasite cannot synthesize polyamines de novo due to the lack of the enzymes involved in the first step of its biosynthesis, therefore, the intracellular availability of these molecules depends exclusively on transport processes. For these reasons, in this thesis, a polyamine transporter of T. cruzi, called TcPAT12, was further characterized in order to evaluate it as a putative therapeutic target for its possible application in the therapy of Chagas disease. TcPAT12 was overexpressed in T. cruzi epimastigotes and it was demonstrated that it is a putrescine and spermidine transporter. The overexpression of the permease produced an increase, not only in the intracellular concentration of polyamines, but also in the stress resistance generated by hydrogen peroxide and by the trypanocidal drugs nifurtimox and benznidazole. On the other hand, different inhibitors of polyamine transport with trypanocidal activity were identified. Among them, pentamidine, a drug used to treat leishmaniasis and African trypanosomiasis, was shown to be effective against T. cruzi, both in vitro and in vivo, and probably its mechanism of action was related, at least in part, to the inhibition of the polyamine transport in the parasite. Another antichagasic agent called isotretinoin was identified by virtual screening using the permease TcPAT12 as target for drug repositioning. This retinol derivative, used in the treatment of severe acne, inhibited the putrescine transport as well as other amino acid transporters from the T. cruzi protein family AAAP (Amino Acid/Auxin Permeases). Isotretinoin also had a strong trypanocidal activity in all stages of the parasite life cycle tested. In addition, synthetic polyamine analogs were evaluated, demonstrating that an anthracene-putrescine conjugate designed for cancer treatment and named Ant4, inhibited the polyamine transport in T. cruzi parasites and also presented trypanocidal activity. Based on the obtained results, the T. cruzi polyamine transporters are entry ways for trypanocidal drugs as well as promising therapeutic targets for development of new treatments against Chagas disease.