Análisis biológico de sondas mitocondriales de especies oxigenadas reactivas basadas en viológenos

Abstract

[Resumen]: Las especies reactivas de oxígeno (ROS: reactive oxygen species) son fundamentales en la señalización celular de múltiples procesos como la expresión génica o la apoptosis. Asimismo, se ha descrito una relación entre el aumento de ROS intracelular y diversas patologías como el cáncer o el Alzheimer. Debido a esto, el desarrollo de herramientas que permitan regular los niveles de ROS es necesario. El presente trabajo de fin de grado se centró en el estudio preliminar de la citotoxicidad y la producción de ROS de distintos compuestos derivados del viológeno. Dos de estos compuestos presentan una unidad de viológeno en su estructura: el Paraquat (P), un herbicida conocido por su citotoxicidad y capacidad de inducción de estrés oxidativo y PTPP, un compuesto análogo al Paraquat que presenta un transportador mitocondrial que aporta selectividad en su diana celular. Los otros dos compuestos estudiados presentan un enlace hidrazona entre los anillos de piridinio de la unidad del viológeno: H es un compuesto de estructura similar a P pero con este enlace en su estructura y HTPP, un análogo de H dirigido a la mitocondria. La capacidad de estos compuestos de disminuir la viabilidad celular y de aumentar el estrés oxidativo fue estudiado en varias líneas celulares (RAW264.7, HeLa, A549), siendo las 2 últimas de origen tumoral. Los resultados obtenidos parecen indicar que los compuestos con enlace hidrazona en su estructura (H, HTPP) presentan patrones de citotoxicidad y de producción de ROS distintos a los observados con los derivados del viológeno (P, PTPP). Además, se encontró una citotoxicidad selectiva para las células cancerígenas del compuesto H, si bien, es necesario realizar más estudios para determinar su potencial antitumoral y mecanismo de actuación.

[Resumo]: As especies reactivas de osíxeno (ROS: reactive oxygen species) son fundamentais na sinalización celular de múltiples procesos como a expresión xénica ou a apoptose. Do mesmo xeito, describiuse unha relación entre o aumento de ROS intracelular e distintas patoloxías coma o cancro ou o Alzheimer. Debido a isto, é necesario o desenvolvemento de ferramentas que permitan regular os niveis de ROS. Este traballo de fin de grado centrouse no estudo preliminar da citotoxicidade e a produción de ROS de distintos compostos derivados do violóxeno. Dous destes compostos presentan unha unidade de violóxeno na súa estrutura: O Paraquat (P), un herbicida coñecido pola súa citotoxicidade e a capacidade de inducir estrés oxidativo e PTPP, un composto análogo ao Paraquat que presenta un transportador mitocondrial, que aporta selectividade na diana celular. Os outros dous compostos estudados presentan un enlace hidrazona entre os aneis de piridinio do violóxeno : H é un composto cunha estrutura similar a P pero con este enlace na súa estrutura e, HTPP, é un análogo de H dirixido á mitocondria. A capacidade destes compostos de diminuír a viabilidade celular e aumentar o estrés oxidativo estudouse en varias liñas celulares (RAW264.7, HeLa, A549), sendo as últimas dúas de orixe tumoral. Os resultados obtidos parecen indicar que os compostos con enlace hidrazona na súa estrutura (H, HTPP) presentan patróns de citotoxicidade e de produción de ROS distintos aos observados nos derivados do violóxeno (P, PTPP). Ademais, encontrouse unha citotoxicidade selectiva para as células canceríxenas do composto H, aínda que é necesario realizar máis estudos para determinar o seu potencial antitumoral e o seu mecanismo de acción.

[Abstract]: Reactive oxygen species (ROS) are essential in cell signalling of multiple processes such as gene expression or apoptosis. Likewise, a relationship between the increase in intracellular ROS and various pathologies such as cancer or Alzheimer's has been described. Due to this, the development of tools to regulate ROS levels is necessary. This TFG is focused on the preliminary study of cytotoxicity and ROS production of different compounds derived from viologen. Two of these compounds contains a viologen moiety: Paraquat (P), an herbicide known for its cytotoxicity and capacity to induce oxidative stress, and PTPP, an analog of Paraquat bearing a mitochondrial carrier that provides selectivity in its cellular target. The other two compounds studied have a hydrazone bond between the pyridinium rings of the viologen: H, that is a compound with a similar structure to P but with this bond in its structure, and HTPP, an analog of H targeted to the mitochondria. The ability of these compounds to decrease cell viability and increase oxidative stress was studied in several cell lines (RAW264.7, HeLa, A549), being the last 2 ones from tumor origin. The results obtained seem to indicate that the compounds with hydrazone bond in their structure (H, HTPP) presented patterns of cytotoxicity and ROS production different from those observed with the viologen derivatives (P, PTPP). In addition, a selective cytotoxicity for cancer cells of compound H was found, although more studies are needed to determine its antitumor potential and mechanism of action.