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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS BUSCA DE NOVO PROTÓTIPO A BASE DE RUTÊNIO CANDIDATO À UTILIZAÇÃO NA TERAPIA ANTINEOPLÁSICA RAQUEL SANTOS FARIA GOIÂNIA-GO 2015

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

BUSCA DE NOVO PROTÓTIPO A BASE DE RUTÊNIO CANDIDATO À

UTILIZAÇÃO NA TERAPIA ANTINEOPLÁSICA

RAQUEL SANTOS FARIA

GOIÂNIA-GO

2015

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RAQUEL SANTOS FARIA

BUSCA DE NOVO PROTÓTIPO A BASE DE RUTÊNIO CANDIDATO À

UTILIZAÇÃO NA TERAPIA ANTINEOPLÁSICA

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Ciências Biológicas

do Instituto de Ciências Biológicas da

Universidade Federal de Goiás - Nível

Mestrado.

Orientadora: Profa. Dra. Elisângela de

Paula Silveira Lacerda

Co-orientador: Prof. Dr. Hugo Delleon da

Silva

GOIÂNIA-GO

2015

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RAQUEL SANTOS FARIA

BUSCA DE NOVO PROTÓTIPO A BASE DE RUTÊNIO CANDIDATO À

UTILIZAÇÃO NA TERAPIA ANTINEOPLÁSICA

BANCA EXAMINADORA

_____________________________________________

Profa. Dra. Elisângela de Paula Silveira Lacerda

Universidade Federal de Goiás - ICB

_____________________________________________

Dr. Rui Manuel Vieira Reis

Hospital de Câncer de Barretos - Centro de Pesquisa em Oncologia Molecular (CPOM)

_____________________________________________

Profa. Dra. Aliny Pereira Lima

Faculdade FIBRA

Aprovada em: ____/____/________

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Dedicatória

Dedico este trabalho A minha

avó pelo exemplo de vida. Aos

meus pais por sempre me

apoiarem. A minha irmã que

sempre esteve ao meu lado.

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Agradecimentos

Primeiro, agradeço a Deus, que sempre guiou meu caminho me levando a

alcançar meus objetivos, iluminando meus passos para superar todas as

dificuldades encontradas no meu caminho até aqui.

Aos meus pais José Adriles e Marília que sempre me apoiaram nas minhas

decisões, me guiaram e estiveram ao meu lado em todos os momentos de alegria e

de tristeza.

A minha irmã Renata, obrigada por todo apoio, pelas risadas nos momentos

mais difíceis e principalmente pela paciência! Tenho muito orgulho de você muito

obrigada por ser tão presente na minha vida!

A minha avó Maria Raimunda, minha inspiração de vida, minha musa! Uma

pessoa meiga e vencedora, orgulho da família. Com seus 88 anos cheios de

histórias e lembranças. Sempre esteve ao meu lado, me apoiando em tudo, me

amando e me achando sempre linda!

A minha avó de coração Ildenê, um exemplo de dedicação e companheirismo,

um exemplo para todos da família!

Aos meus padrinhos, meus pais de coração. Obrigada por acompanharem a

trajetória da minha vida, sempre me apoiando.

A todos os membros da família Albuquerque Santos, que qυе dе forma

especial е carinhosa mе dеυ força е coragem. A toda família Ulhoa Faria, porque só

quem é UFA sabe o verdadeiro significado da palavra família. Mesmo com todos os

problemas sempre conseguimos reunir e festejar, e assim todas às vezes

relembramos que a vida não tem sentido sem a alegria de viver.

Ao meu namorado Célio Gonzaga, e as minhas amigas Laís Fleury, Marina

Borges e Amanda Amorim pela paciência nos dias mais difíceis e pelo apoio!

Obrigada pela amizade, companheirismo e dedicação durante todo esse tempo.

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Não posso deixar de mencionar o Guga, meu “cãopanheiro” e guarda-costas,

essa criaturinha de menos de 6 quilos e com 13 anos de puro charme que sempre

está ao meu lado me alegrando todos os dias.

A minha orientadora Profa Dra Elisângela de Paula que sempre esteve de

braços abertos para me auxiliar. Muito obrigada pela oportunidade de crescimento

na carreira acadêmica. Sempre serei grata por tudo que me proporcionou, por todo

carinho, dedicação e por ter acreditado no meu potencial.

Aos meus “chefes” de coração Flávia de Castro e Hugo Delleon por toda

dedicação e paciência nesses anos. Agradeço por tudo que me ensinaram, pela

amizade, companheirismo e por todo o apoio.

A toda a equipe do Laboratório de Genética Molecular e Citogenética em

especial a Sônia Santos, Thallita Monteiro, Wanessa Carvalho, Lucas Carlos,

Francyelli Mariana, Kézia Delmont, Lorena Felix. Obrigada pelo auxílio e incentivo

durante esse período, todos vocês tiveram uma contribuição importante esses anos.

Obrigada a todos os professores e funcionário da Pós-Graduação em

Ciências Biológicas. Agradeço também à Coordenação de Aperfeiçoamento de

Pessoal de Nível Superior (Capes) pela bolsa de mestrado concedida.

Eu não teria chegado até aqui sem o apoio de cada um dos que foram citados

e tantos outros que não foi possível lembrar. Sempre serei grata por cada um, vocês

são parte da minha história!

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SUMÁRIO

Lista de Abreviaturas e Siglas ............................................................................... IX

Lista de Figuras ........................................................................................................ X

Lista de Tabelas ..................................................................................................... XII

Resumo .................................................................................................................. XIII

Abstract .................................................................................................................. XIV

Introdução .................................................................................................................. 1

O Câncer .................................................................................................................. 1

Carcinogênese ......................................................................................................... 4

Sarcoma ................................................................................................................... 6

Quimioterapia antineoplásica ................................................................................. 10

Ciclo celular............................................................................................................ 13

Compostos baseados em metais utilizados na terapia antineoplásica .................. 20

Avaliação da citotoxicidade e genotoxicidade em cultura celular ........................... 23

Objetivo .................................................................................................................... 25

Objetivos específicos ............................................................................................. 25

Materiais e Métodos ................................................................................................ 25

Fluxograma da metodologia do trabalho desenvolvido .......................................... 26

Síntese e diluição do complexo de rutênio (II) ....................................................... 27

Linhagens celulares e manutenção do cultivo celular ............................................ 27

Ensaio de viabilidade celular pelo método redução do MTT .................................. 28

Ensaio de toxicidade pelo teste de letalidade de Artemia salina ............................ 28

Avaliação Genotóxica: Teste Cometa .................................................................... 29

Análise da cinética do ciclo celular por citometria de fluxo .................................... 30

Ensaio apoptose (Anexina V-FITC/Iodeto de Propídio) ......................................... 31

Análise de Bcl-2 ativa por citometria de fluxo......................................................... 32

Ensaio de Western blotting .................................................................................... 33

Análise Estatística .................................................................................................. 33

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Artigo - The ruthenium(II) complex [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 induces cell

cycle arrest and cell death triggered by the intrinsic apoptotic pathway in S-180

cells .......................................................................................................................... 34

Abstract .................................................................................................................. 34

1.0 Introduction ...................................................................................................... 35

2.0 Materials and Methods ..................................................................................... 36

2.1. Chemical and preparation of compound for biological tests ..................... 36

2.2 Cell Culture ............................................................................................... 36

2.3 Cell viability assay (MTT assay) ............................................................... 36

2.4 Toxicity assay with Artemia salina ............................................................ 37

2.5 Comet assay ............................................................................................. 38

2.6 Cell Cycle analysis .................................................................................... 38

2.7 Annexin V-FITC/PI double staining and analysis by flow cytometry ......... 39

2.8 Flow Cytometric Detection of the BCL-2 Protein ....................................... 39

2.9 Western blot analysis ................................................................................ 39

2.10 Statistical analysis ................................................................................... 40

3.0 Results ............................................................................................................. 40

3.1 S180 cell viability ...................................................................................... 40

3.2 Toxicity assay with Artemia salina ............................................................ 41

3.3 Comet assay ............................................................................................. 41

3.4 Induction of G0/G1 arrest in S180 cells .................................................... 44

3.5 Induction of apoptosis in S180 cells .......................................................... 45

3.6 Detection of the Bcl-2 protein in S180 cells by flow cytometry assay ....... 45

3.7 Protein analysis in Western Blot assay ..................................................... 46

4.0 Discussion ........................................................................................................ 47

5.0 References ....................................................................................................... 52

Conclusão ......................................................................................................................................... 57

Referência Bibliográfica .............................................................................................................. 58

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AIF: Fator Indutor de Apoptose

APAF-1: Protease Apoptótica Ativadora de Fator 1

ATCC: Coleção Americana de Cultura Celular

Bad: Proteína pró-apoptótica

Bak: Proteína pró-apoptótica

Bax: Proteína X associada ao Bcl-2

Bcl-2: Proteína antiapoptótica (Linfoma células B)

Bcl-x: Proteína antiapoptótica

Bid: Domínio de Morte de Interação com BH3

CD95: Ligante de Receptor de Morte Celular

CDK: Quinases Dependentes de Ciclina

DIABLO: Inibidor Direto de Proteínas Inibidoras de Apoptose

DNA: Ácido desoxirribonucleico

dppb:1,4 bis(difenilfosfina) butano

FADD: Domínio de Morte Associada ao CD95

FASL/CD95: Ligante de Receptor de Morte Celular

FITC: Isotiocianato de Fluoresceína

INCA: Instituto Nacional do Câncer

IC50: Concentração que Inibe 50% da Viabilidade Celular

INK4: Inibidores Específicos de CDK4

KP1019: Indazol trans-[tetraclorobis (1H-indazol)rutenato(III)

MTT: 3-(4,5-Dimetiltiazol-2-il)2,5-Difenil Brometo de Tetrazoilium)

NAMI-A: ImH[trans -RuCl4(DMSO)Im]

MOMP: Permeabilização Membrana Mitocondrial Externa

NCCD: Comitê de Nomenclatura Sobre Morte Celular

PBS: Solução Salina Tamponada com Fosfato

phen: 1,10-phenanthroline

PF6: Hexafluorfosfato

PP2A: Proteína Fosfatase 2A

RPMI: Meio de cultura Instituto Memorial Park Roswell

RT-PCR: Transcrição Reversa – Reação em Cadeia da Polimerase

S180: Sarcoma 180

SMAC: Segundo Ativador de Caspase Derivado da Mitocôndria

TNF: Fator de Necrose Tumoral

TNF-R: Receptor do Fator de Necrose Tumoral

TRAIL: Ligante Indutor de Apoptose Relacionado ao Fator de Necrose Tumoral

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Processo de formação da carcinogênese.

http://patoneoplasia.blogspot.com.br/2013/06/processo-de-carcinogenese.html

Figura 2: Tomografia computadorizada de um paciente com sarcoma

retroperitoneal. http://www.aboutcancer.com/sarcoma_page2.htm.

Figura 3: Vias de sinalização de receptores de morte e receptores dependentes

durante a apoptose via extrínseca. Fonte: Galluzzi et al. (2012).

Figura 4: Via de apoptose mitocondrial dependente e independente de caspase.

Fonte: Galluzzi et al. (2012).

Figura 5: Fluxograma contendo a metodologia do trabalho desenvolvido.

Figura 6: Fórmula estrutural do composto [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6.

Figura 7: Princípio do ensaio de marcação com Anexina V/PI.

LISTA DE FIGURAS DO ARTIGO

Figure 1: Cells after comet assay (a) negative control of lymphocyte (b) and (c)

lymphocytes treated with 5 and 10 µM, respectively, for 24 horas. (d) negative control

of S180; (b) and (c) S180 treated with 5 and 10 µM, respectively, for 24 horas.

Figure 2: Effects of Ru25 on the cell cycle distribution of S180 cells after 24 h of

exposure. The data are the means ± SD of three experiments. Significant differences

from the untreated control are indicated by ***p<0.001.

Figure 3: Effect of Ru25 on the mechanism of S180 cell death (early and late

apoptosis/necrosis) evaluated by flow cytometry after 24 h of incubation. The data

are the means ± SD of three experiments.

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Figure 4: Detection of Bcl-2 in sarcom 180 cell treated with ruthenium 25 complex, at

concentrations 5 and 10 μM for 24 hours. M1: cells that do not have the presence of

Bcl-2 activated. M2: cells that has active Bcl-2.

Figure 5: Nitrocellulose membrane form Western blot assay, negative control and

cells treated with two concentrations (5 and 10 µM).

Figure 6: A schematic diagram showing the proposed signaling pathways of bufalin-

induced apoptosis in S180 cell line.

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a

Organização Mundial de Saúde.

Tabela 2: Sinais e sintomas em pacientes com sarcoma de retroperitônio e sua

frequência.

Tabela 3: Fármacos mais utilizados na quimioterapia de sarcomas de partes moles.

LISTA DE TABELAS DO ARTIGO

Table 1: IC50 value for lymphocyte and S180 cell lines.

Table 2: CL50 value for Artemia salina treated with Ru25 complex.

Table 3: Frequency of cell nuclei found in each class of the comet assay using

lymphocytes with no treatment (negative control), and treated with two different

concentrations of Ru25 (5 and 10 µM).

Table 4: Frequency of cell nuclei found in each class of the comet assay using S180

with no treatment (negative control), and treated with two different concentrations of

Ru25 (5 and 10 µM).

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RESUMO A estimativa aponta que ocorrerão 27 milhões de novos casos de câncer no mundo até 2030. Em decorrência do aumento no numero de casos de câncer no mundo, houve uma intensificação na busca de novos quimioterápicos que sejam eficientes para o tratamento do câncer. A indústria farmacêutica, portanto, intensificou a busca por novas drogas à base de metal que ofereçam possibilidade de administração oral, diminuição de efeitos colaterais graves e redução de custos clínicos. Devido ao exposto, foi avaliado o potencial citotóxico, genotóxico, a interferência na cinética do ciclo celular e o mecanismo de morte celular de um novo complexo de rutênio (II). A citotoxicidade foi avaliada pelo teste do MTT e este mostrou que o complexo testado apresentou inibição da viabilidade na célula tumoral de S180 em concentrações baixas (IC50 8.89 ± 3.9 µM) e uma citotoxicidade em concentração maior para linfócitos normais (IC50 17 µM). Ru25 também apresentou letalidade significativa no teste de Artemia salina (CL50 300.31 µg mL). O teste cometa indicou que o composto não é genotóxico para células normais, pois não apresentou aumento significativo de dano ao DNA nas células normais tratadas, e apresenta baixa genotoxicidade para as células tumorais. O complexo Ru25 induziu mudanças no ciclo celular, identificado pelo teste de citometria de fluxo, aumentando a quantidade de células na fase G0/G1 e diminuindo na fase de síntese em 24 horas de tratamento. O complexo induziu o aumento da quantidade de células positivas para Anexina-V pelo teste de citometria de fluxo, sugerindo morte celular por apoptose. Pelo teste de Western Blot, foi possível inferir que o complexo pode estar desencadeando morte celular por apoptose via intrínseca e independente de caspase. Porém, outros marcadores específicos são necessários para compreender qual a cascata de eventos de apoptose via intrínseca que está efetivando esse processo de morte celular, e se somente esta via está sendo ativada no processo de apoptose, elucidando assim, o mecanismo de ação nas células de S180. Portanto, este composto apresentou boa citotoxicidade para células tumorais, com alta segurança de uso, devido ausente genotoxicidade em células normais, baixa genotoxicidade em células tumorais, e que possivelmente atua pelo por apoptose via intrínseca e independente de caspase. Palavras-Chave: Câncer, Ciclo Celular; Morte celular; Sarcoma 180; Complexo de Rutênio (II).

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ABSTRACT

The estimate indicates that occur 27 million new cases of cancer in the world by 2030. Due to the increase in the number of cancer cases in the world, there was intensification in the search for new chemotherapeutic agents that are effective for the treatment of cancer. The pharmaceutical industry therefore intensified the search for new metal-based drugs that offer the possibility of oral administration, reduction of serious side effects and reduced clinical costs. Due to the foregoing, we assessed the cytotoxic, genotoxic, interference on the cell cycle kinetics and mechanism of cell death of a new complex of ruthenium (II). Cytotoxicity was assessed by the MTT assay and it has shown that the compound tested showed inhibition of tumor cell viability in S180 in lower concentrations (IC50 8.89 ± 3.9 µM) and cytotoxicity at higher concentrations for normal lymphocytes (IC50 17 µM). Ru25 also showed a significant lethality to brine shrimp nauplii Artemia salina (CL50 300.31 µg mL). The comet assay indicated that the compound is not genotoxic for normal cells, because there was no significant increase in DNA damage in the normal cells treated, and exhibits low genotoxicity to tumor cells. The Ru complex 25 induced changes in cell cycle identified by flow cytometric test, increasing the number of cells in G0 / G1 phase and lowering synthesis phase within 24 hours of treatment. The complex induced an increase of cells positive for Annexin-V for flow cytometric test, suggesting cell death by apoptosis. By Western Blot assay, it was possible to infere that the complex may be triggering cell death by caspase-independent intrinsic apoptosis. However, others specifics markers are needed to understand the cascade of events which the intrinsic apoptosis pathway that is effecting this process of cell death, and if only this pathway is being activated in apoptosis, thus elucidating the mechanism of action in cells S180. Thus, this compound showed good cytotoxicity to tumor cells, high safety of use, due to absent genotoxicity in normal cells, low genotoxicity in tumor cell, and possibly acts by caspase-independent apoptosis intrinsic pathway. Keywords: Cancer, cell cycle, cell death, Sarcoma 180, Ruthenium (II) complex.

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1

INTRODUÇÃO

O Câncer

As alterações na sequência de DNA são compreendidas como um tipo de

mutação gênica. As mutações podem promover alterações nas funções celulares e a

formação de tumores, portanto o câncer é um processo patológico que inicia quando

uma célula é transformada pela mutação genética do DNA celular (Klung et al.,

2010).

Quando uma célula anormal é formada começa a se proliferar de maneira

descontrolada, desconsiderando as sinalizações de regulação de crescimento no

ambiente circunvizinho à célula, podendo adquirir características invasivas e

promover alterações nos tecidos próximos (Klung et al., 2010). As células

denominadas neoplásicas penetram nos tecidos, e podem alcançar vasos

sanguíneos e também linfáticos, sendo capaz de disseminar para outras partes do

corpo no processo conhecido como metástase (Brunner & Suddarth, 2002).

As causas do câncer podem ser de fatores externos ou internos ao

organismo, estando ambas inter-relacionadas. Os agentes externos estão

associados ao meio ambiente e aos hábitos ou costumes próprios de um ambiente

social e cultural. Os fatores internos são, na maioria das vezes, geneticamente pré-

determinados, e estão relacionados à capacidade do organismo de se defender das

agressões externas. Esses fatores interagem de diversas formas, aumentando a

probabilidade de transformações das células normais em neoplasias. O surgimento

do câncer depende da intensidade e duração da exposição das células aos agentes

causadores de câncer (INCA, 20012).

Independente da forma de ocorrência, esporádica ou hereditária, o câncer é

considerado uma doença genética, pois a carcinogênese sempre inicia com danos

no DNA. Sendo que usualmente esses danos são causados por agentes químicos,

físicos ou virais (Klung et al., 2010).

Sendo considerado a sétima causa de morte da população mundial, o câncer

é responsável por um número expressivo e crescente de pacientes no mundo todo,

sendo que os principais tipos de câncer que causam mortes são de traqueia,

brônquios e pulmão (Tabela 1).

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2

Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização Mundial de

Saúde.

Causas de mortes no mundo Morte em milhões

% de mortes

Doença cardíaca isquêmica 7,25 12,8%

Acidentes vasculares cerebrais e outras

Doenças cerebrovasculares 6,15 10,8%

Infecções do trato respiratório inferior 3,46 6,1%

Doença pulmonar obstrutiva crônica 3,28 5,8%

Diarreias 2,46 4,3%

HIV/AIDS 1,78 3,1%

Câncer de traqueia, brônquios e pulmões 1,39 2,4%

Tuberculose 1,34 2,4%

Diabetes mellitus 1,26 2,2%

Acidentes de trânsito 1,21 2,1%

Fonte: OMS divulga as dez principais causas de morte no mundo. Disponível em:

http://www.news.med.br/p/saude/222530/oms-divulga-as-dez-principais-causas-de-morte-no-

mundo.htm. Acesso em: 3 de março de 2015.

Os tipos de câncer diferem entre si de acordo com os tipos de células do

corpo os quais se originaram, pela velocidade de multiplicação das células e pela

capacidade de invadirem tecidos e órgãos vizinhos ou distantes (INCA, 2012). Em

conformidade com o tipo de célula pelo qual se originou anatomopatologicamente, o

câncer pode ser classificado em:

Carcinoma: originam-se de células que revestem as superfícies do corpo, incluindo a

pele e uma série de revestimentos do corpo;

Glioma: Desenvolvem-se a partir de células do tecido de suporte cerebral ou da

medula espinhal;

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3

Leucemia: originam-se de células da medula óssea que produzem células

sanguíneas brancas as quais fazem parte do sistema de defesa do organismo contra

infecções;

Linfoma: originam-se de células conhecidas como linfócitos, são encontradas em

glândulas linfáticas e no sangue;

Melanoma: originado dos melanócitos que são células da pele que produzem

pigmento;

Mieloma: originam-se das células plasmáticas da medula óssea as quais produzem

anticorpos;

Sarcoma: originam-se de tecidos de suporte, tais como ossos, músculos, tecido

gorduroso e fibroso.

De acordo com INCA (2014), o câncer constitui um problema de saúde

pública tanto para o mundo desenvolvido, quanto para nações em desenvolvimento.

O projeto Globocan 2012, em conjunto com a Agência Internacional para Pesquisa

em Câncer (IARC) e a Organização mundial de Saúde (OMS) organizou uma

pesquisa de âmbito mundial. A pesquisa indicou que em 2012 houve 14,1 milhões

de casos novos de câncer e 8,2 milhões de mortes por câncer no mundo. A carga do

câncer continuará expandindo se as medidas preventivas não forem devidamente

aplicadas, em especial nos países desenvolvidos (INCA, 2014).

A estimativa para 2014 e 2015 no Brasil, é de que a ocorra aproximadamente

576 mil novos casos de câncer, incluindo os casos de câncer de pele do tipo não

melanoma, reforçando a magnitude do problema do câncer no país (Brasil, Inca,

2014).

Estimativas indicam que em 2030, a carga global crescerá para 21,4 milhões

de novos casos de câncer e 13,2 milhões de mortes por câncer, devido ao aumento

e à elevação da idade média da população, em conjunto com a redução da

mortalidade infantil e das mortes por doenças infecciosas em países em

desenvolvimento (Brasil, INCA, 2014).

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4

Carcinogênese

O corpo humano é todo formado por células que se organizam em tecidos e

órgãos. As células normais se dividem, amadurecem e morrem, renovando-se a

cada ciclo. O câncer se desenvolve quando células anormais deixam de seguir esse

processo natural, sofrendo mutação que pode provocar danos em um ou mais genes

de uma única célula (Silva, 2003).

Com o reconhecimento do modelo molecular de múltiplos estágios no

desenvolvimento da carcinogênese, ou seja, de formação de câncer, como, por

exemplo, o modelo clássico de câncer coloretal, ficou evidente que o processo de

desenvolvimento de um tumor resulta de alterações complexas envolvendo uma

serie de alterações genéticas e epigenéticas. Os modelos moleculares usados para

descrever o processo de múltiplos estágios na carcinogênese indicam que pelo

menos um, provavelmente vários, eventos mutagênicos são necessários (Silva,

2003).

O desenvolvimento de um tumor inicia quando uma célula é portadora de uma

mutação que pode aumentar sua capacidade proliferativa, caracterizando o estágio

de iniciação (Silva, 2003).

De acordo com de Almeida (2005), o processo de carcinogênese, em geral é

lento, podendo levar vários anos para que uma célula cancerosa origine um tumor

detectável. Vários estágios ocorrem neste processo antes de chegar a um tumor

(Figura 2):

Estágio de iniciação: Primeiro estágio da carcinogênese. As células sofrem o efeito

de um agente carcinogênico (agente oncoiniciador, como: sulfato de dimetila,

metilnitrossuréia, cloreto de vinila, aflatoxinas, dimetilnitrosoamina e benzopireno)

provocando modificações em alguns de seus genes. Nesta fase ocorrem alterações

genéticas nas células, porém ainda não é possível se detectar um tumor

clinicamente.

Estágio de promoção: As células que já estão geneticamente alteradas sofrem o

efeito de agentes cancerígenos classificados como oncopromotores. A célula

iniciada é então transformada em célula maligna, de forma lenta e gradual. Para que

ocorra essa transformação, é necessário um longo e continuado contato com o

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5

agente cancerígeno promotor. Sendo que a suspensão do contato pode interromper

o processo nesse estágio.

Estágio de progressão: Caracterizado pela multiplicação descontrolada, um

processo irreversível. O câncer já está instalado, evoluindo até o surgimento das

primeiras manifestações clínicas da doença.

Os genes envolvidos na perda do controle celular são divididos em duas

classes: proto-oncogenes, são os genes que estimulam o crescimento celular,

impedem a diferenciação e a morte celular, e os genes supressores de tumor, que

são os tipos de genes que atuam limitando a proliferação celular, controlando

negativamente a proliferação e sobrevivência celular. O desequilíbrio na regulação

desse sistema, por meio da ativação de proto-oncogenes ou da perda da função de

genes supressores de tumor, pode levar à proliferação descontrolada de células e

ao acúmulo de sucessivas anormalidades genéticas, características do câncer

(Doucas e Berry, 2006).

Um conjunto de alterações genéticas conferem novas características

fenotípicas às células neoplásicas, e garantem a malignidade tumoral. Dentre as

alterações destacam-se: autossuficiência em sinais de crescimento (independem de

fatores de crescimento), resistência aos sinais antiproliferativos (insensíveis aos

inibidores de crescimento), resistência à morte celular, potencial replicativo ilimitado

(imortalidade), angiogênese sustentada (crescimento sustentado em células do

estroma para atrair novos vasos), evasão do sistema imunológico, invasão,

metástase, além de estresse metabólico, proteotóxico, mitótico, oxidativo e de dano

ao DNA (Hanahan e Weinberg, 2011).

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Figura 1: Processo de formação da carcinogênese.

http://patoneoplasia.blogspot.com.br/2013/06/processo-de-carcinogenese.html

Sarcoma

Os sarcomas constituem um grupo heterogêneo de tumores sólidos raros

originados a partir de células mesenquimais, que são normalmente responsáveis

pela formação do músculo esquelético, músculo liso, gordura, tecido fibroso, osso e

cartilagem (Toledo, 2004; Demetri et al., 2010).

Por serem tumores de origem mesenquimal, apresentam diferentes

características patológicas e clínicas, e são divididos em duas categorias: sarcoma

ósseo e sarcomas de partes mole (gordura, músculo, nervos, vaso sanguíneo e

outros tecidos conectivos). Sarcoma de partes moles são tumores relativamente

raros, correspondendo a apenas 1% das neoplasias malignas do adulto e 7% em

crianças e adolescentes. Os tumores ósseos correspondem a 4,3% das neoplasias

malignas em crianças e adolescentes (Toledo, 2004; Demetri et al., 2010).

As variedades histológicas mais frequentes em adultos são: lipossarcoma e

leiomiossarcoma seguidos de fibrossarcoma, Schwannoma e histiocitoma fibroso

maligno, entre outros (Arlen et al., 1987; Lewis et al., 1998; Stoeckle et al., 2001;

Mendenhall et al., 1967).

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A maior parte dos sarcomas de partes moles localiza-se nas extremidades,

seguido pelos localizados na cavidade abdominal, retroperitônio, parede do tronco e

cabeça e pescoço (Singer et al., 2000; Latorre et al., 1999). Somente 10% a 20%

dos sarcomas de parte mole estão localizados no retroperitônio (Figura 1 e 2)

(Mettlin et al., 1999). Os Sarcomas retroperitoneais correspondem a

aproximadamente 50% de todos os tumores retroperitoneais, 40% são linfomas, e o

restante são tumores urogenitais, benignos e metástases, porem, a maioria das

massas primárias únicas, extra viscerais do retroperitônio é sarcoma. (Bonvalot et

al., 2006; Arlen et al., 1987).

Ocasionalmente, o grande tamanho das lesões retroperitoneais desloca os

órgãos de suas localizações anatômicas (Figura 1), fazendo com que a sua

localização de origem fique de difícil acesso e causando sinais e sintomas no

paciente (Santos et al., 2007) (Tabela 2).

Figura 2: Tomografia computadorizada de um paciente com sarcoma retroperitoneal.

http://www.hindawi.com/journals/cris/2013/763702/fig1/. Acesso em: 2 de dezembro de 2014.

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Tabela 2: Sinais e sintomas em pacientes com sarcoma de retroperitônio e sua frequência. Fonte:

Johnson LFP, Lopes A (1999).

Sinal / Sintoma Frequência

Tumor abdominal 40%-70%

Aumento do volume abdominal 40%

Desconforto abdominal 40%

Alteração neurológica 30%

Ascite 15%

Alterações gastrintestinais 10%

Febre / Leucocitose Raro

Hemorragia digestiva Raro

Hipoglicemia Raro

Três modalidades terapêuticas principais são utilizadas para o tratamento dos

sarcomas: a ressecção cirúrgica, que é a forma mais comum de tratamento para

sarcoma de partes moles, a radioterapia e a quimioterapia. Atualmente, o tratamento

dos sarcomas de partes moles é orientado de acordo com o grau histológico e pela

adequação das margens cirúrgicas (Manoel et al., 2008; Alektiar et al., 2008;

Zlotecki et al., 2005).

Na quimioterapia, os fármacos mais utilizados para o tratamento de sarcoma

de partes moles são a doxorrubicina, ciclofosfamida, imatinib, ifosfamida, e, além

desses, vários outros agentes antitumorais, tais como ecteinascidina, gemcitabina,

paclitaxel, que têm sido testados em pacientes (Tabela 3) (Spira e Ettinger, 2002;

Siegel et al., 2007).

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Tabela 3: Fármacos mais utilizados na quimioterapia de sarcomas de partes moles.

Fármacos Fórmula Estrutural

Doxorrubicina

Ciclofosfamida

Imatinib

Apesar de diferentes protocolos terapêuticos serem utilizados para o

tratamento de sarcomas, especialmente através da combinação de diferentes

fármacos, esses tumores são bastante resistentes aos tratamentos, trazendo para

os pacientes uma resposta não muito adequada (Spira e Ettinger, 2002).

No registro brasileiro de tumores não há dados específicos sobre os

sarcomas primários do retroperitônio. Já nos Estados Unidos, tem-se a ocorrência

de 1.000 casos novos de sarcoma de retroperitônio diagnosticados anualmente

(Santos et al., 2007).

Sarcoma 180 (S-180) ou Tumor de Crocker (TIB66 na classificação da ATCC)

é um tumor indiferenciado que apresenta contatos intercelulares característicos de

carcinoma, entretanto sem a característica produção de laminina. Pode ser

transplantado por inoculação intramuscular, subcutânea (situações em que o tumor

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se apresenta sólido e frequentemente apresenta necrose central, e apesar de

invasivo, não produz metástases) ou intraperitonial (desenvolvendo-se como “tumor

líquido”) (Qi & Xu, 2006). Cresce em 90 a 100% dos animais e regride

espontaneamente em 8 a 10%. A morte dos animais, segundo a história natural do

tumor, ocorre entre 28 e 30 dias (Zuckerberg, 1973; Sato & Wal, 2002).

Quimioterapia antineoplásica

De acordo com o INCA (2014), o tratamento do câncer pode ser feito através

de cirurgia, radioterapia, quimioterapia, hormônioterapia, terapia-alvo ou transplante

de medula óssea, sendo que o papel de cada um desses tratamentos depende do

tipo de tumor e de seu estágio de desenvolvimento. Em muitos casos, é necessário

combinar mais de uma modalidade.

Além dos tipos de tratamentos citados acima, outras modalidades de

tratamento, como a terapia fotodinâmica e a hipertermia (ainda em estudos clínicos),

têm sido utilizadas em combinação para o tratamento contra o câncer (Dolmans et

al., 2003; Rao et al., 2010).

A quimioterapia antineoplásica tem como objetivo o tratamento de diversos

tumores malignos, tornando-se uma das mais importantes e promissoras maneiras

de combater o câncer. Essa forma de tratamento pode ser empregada de forma

curativa ou paliativa, dependendo do tipo e extensão do tumor, além da condição

física do paciente. A associação da quimioterapia a outras formas de tratamento é

bastante comum (Mealey et al., 1994). Seu emprego antes da cirurgia e/ou

radioterapia na tentativa de promover a erradicação de micrometástases constitui a

quimioterapia neo-adjuvante. Porém, o uso depois da cirurgia e/ou radioterapia

constitui a quimioterapia adjuvante (Sonis, 1998).

A quimioterapia com fármacos citotóxicos é o principal método de tratamento

de alguns cânceres, mas tem tido uso crescente como adjuvante da cirurgia ou da

radioterapia em vários tipos de tumores. A introdução da quimioterapia aumentou

significativamente os índices de cura de alguns tumores, em especial das neoplasias

hematológicas (Chu e Sartorelli, 2006; Chabner et al., 2006).

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Os quimioterápicos são divididos em grupos de acordo com suas

especificações farmacológicas e suas funções. Esses agentes podem agir em uma

determinada fase do ciclo (ciclo-específico/fase-específico), no ciclo como um todo

(cicloespecífico/fase não-específico), ou não agirem necessariamente em fases de

crescimento celular, mas em células de repouso (Rang e Dale, 2007). Podem ser

divididos em cinco grupos:

Agentes alquilantes: são ciclos-específicos, mas não fase-específico. Sua função é

impedir a síntese de DNA, atuando na formação de ligações covalentes com o DNA.

Ex: mostarda nitrogenada, etileniminas, alquilsulfonados, triazenos.

Antimetabólicos: seu efeito principal é bloquear a síntese de DNA. São restritas as

fases de síntese do ciclo celulares (ciclo e fase-específico). Ex: análogos das

purinas, análogos das pirimidinas e análogos do ácido fólico.

Antibióticos citotóxicos: são geralmente ciclo-não-específicas, agem intercalando

com o DNA, impedindo sua duplicação e a produção de RNA mensageiro. Essas

drogas interferem diretamente, impedindo a ação da topoisomerase, uma enzima

nuclear que permite que a estrutura tridimensional da proteína se desfaça,

permitindo que as hélices de DNA fiquem alinhadas durante a fase de replicação.

Ex: antraciclinas, mitoxantrona, dactinomicina, bleomicina e mitomicina C.

Alcalóides da Vinca ou antimitóticos: Atuam especialmente inibindo a montagem

do fuso mitótico, ligando-se às proteínas microtubulares e conseqüentemente

interrompendo a divisão celular na metáfase. Ex: alcalóides da vinca, taxanos e

camptotecina.

Agentes diversos: não se encaixam nas categorias anteriores, este grupo abrange

uma série de fármacos desenvolvidos recentemente. Ex: dacarbazina, L-

asparaginase, imatinibe.

De acordo com dados do INCA (2012), a finalidade da quimioterapia depende

basicamente do tipo de tumor, da extensão da doença e do estado geral do

paciente. De acordo com sua finalidade, a quimioterapia pode ser classificada em:

Curativa: objetiva a ausência de evidências de doenças pelo mesmo período de

tempo que outra pessoa sem câncer. Ex: leucemias agudas e tumores germinativos.

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Paliativa: visa minimizar os sintomas decorrentes da proliferação tumoral e melhorar

a qualidade de vida da criança, aumentando seu tempo de sobrevida, em função de

uma redução importante do número de células neoplásicas.

Potencializadora: quando utilizada simultaneamente à radioterapia no sentido de

melhorar a relação dose terapêutica/dose tóxica do tratamento com irradiação.

Objetiva principalmente potencializar o efeito das drogas no local irradiado e

conceitualmente não interfere no efeito sistêmico do tratamento. Ex: tumor de

pulmão.

Adjuvante: quando é administrada posteriormente ao tratamento principal, quer seja

cirúrgico ou radioterápico.

Neo-Adjuvante: quando é administrada previamente ao tratamento definitivo, quer

seja cirúrgico ou radioterápico. Objetiva tanto a diminuição do volume tumoral,

quanto à eliminação de metástases não-detectáveis clinicamente já existentes ou

eventualmente formadas no momento da manipulação cirúrgica. Ex: sarcomas.

Progressos importantes na quimioterapia antineoplásica foram registrados na

área da biologia molecular e celular, o que facilitou, juntamente com o maior

entendimento do mecanismo de ação de muitas substâncias, a aplicação mais

racional dos quimioterápicos e o planejamento de novos fármacos. Muitas das

substâncias citotóxicas mais potentes atuam em fases específicas do ciclo celular e,

consequentemente, só exercem a sua atividade em células que se encontram em

processo de divisão. Sendo assim, os fármacos antineoplásicos apresentam melhor

atividade “antiproliferativa” do que antineoplásica, visto que atuam tanto em células

normais com rápida divisão e células neoplásicas, acarretando assim diversos

efeitos colaterais (Mcknight, 2003; Chabner e Roberts, 2005).

O ataque indiscriminado promovido pelas drogas antineoplásicas às células

de rápida proliferação, cancerosas ou normais, produz os indesejáveis efeitos

colaterais ou tóxicos, conhecidos e extremamente temidos pelos indivíduos que

necessitam submeter-se ao tratamento (Mealey et al., 1994).

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Ciclo celular e Morte Celular

Nos últimos anos, houve uma evolução no conhecimento sobre proliferação

celular, o que proporcionou um crescimento no conhecimento da biologia celular.

Esse avanço promoveu novas abordagens para o desenvolvimento de agentes

antineoplásicos. É importante considerar as características especiais da célula

cancerosa, para a compreensão da atuação dos agentes antineoplásicos atuais e a

descoberta da atuação dos novos medicamentos (Laurence et al., 1997).

As células eucarióticas dão origem às células-filhas idênticas através de ciclos

de divisão. A divisão celular é um conjunto ordenado de eventos, e é dividido em

duas fases: a interfase, período em que as células multiplicam seu material genético

e sintetizam produtos necessários para sua divisão; e a mitose, que constitui na

divisão celular propriamente dita. A divisão celular é um evento rigorosamente

controlado e dividido em quatro fases: intervalo G1, fase S ou de síntese do DNA,

intervalo G2 e mitose (fase M) (Garrett, 2001).

As fases do ciclo celular são divididas em funcionais e preparatórias. As fases

funcionais são a fase S, com síntese do DNA, e a fase M, ou mitose, com

segregação dos cromossomos duplicados. As fases preparatórias são a G1 (gap 1)

que prepara a célula bioquimicamente para a fase S, com a produção de fatores de

crescimento celular que são essenciais para formação de uma nova célula e G2

(gap 2), em que ocorre a síntese de componentes para a mitose. As células que não

se dividem ativamente podem ser permanentemente removidas do ciclo por

diferenciação, ou ficar temporariamente presas na fase G0, em um estado inerte,

com atividade nuclear baixa, devido ao fato de que o DNA apresenta-se super-

enovelado (Almeida et al., 2005).

O fluxo de uma fase para outra, ocorre apenas após os rigorosos mecanismos

reguladores serem ativados em pontos estratégicos do ciclo, nos chamados de

“pontos de checagem” ou “checkpoints”. Esses pontos de checagem ocorrem

predominantemente em G1, na transição G1/S, na transição G2/M e na mitose, na

transição metáfase/anáfase. Os pontos de checagem do ciclo celular atuam

interrompendo o ciclo celular caso determinados eventos não se complete. O avanço

através de G1 e G2 também pode ser atrasado pelos mecanismos de frenagem

caso houver danos no DNA cromossômico. O atraso nestes pontos de checagem

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fornece tempo para que ocorra a reparação ao DNA danificado, então a frenagem do

mecanismo é liberada e o ciclo celular é retomado, ou se necessário a célula pode

desencadear o processo de apoptose (Gallorini et al., 2012).

As quinases dependentes de ciclina (CDK) juntamente com as proteínas

ciclinas são consideradas essenciais ao processo de regulação da progressão do

ciclo celular positivamente, e os inibidores de CDKs possuem um papel fundamental

na regulação negativa do ciclo celular. Os inibidores de CDKs, chamados de CKIs

(Inibidores de Quinase-Ciclina) podem ser classificados em dois tipos principais: os

inibidores universais, como p21, p27 e p57, que atuam em diversos momentos do

ciclo celular, por meio de sua ligação a CDKs complexadas com as ciclinas; e os

inibidores específicos, a família de genes INK4 (inibidores específicos da CDK4)

p15, p16, p18 e p19, que interferem na ligação das ciclinas D com as CDKs (Pinto e

Felzenszwalb, 2003; Schwartz e Shah, 2005; Tajara, 2004).

A proteína p53 também possui um papel fundamental na regulação do ciclo

celular, assim como na indução de apoptose. Quando há danos na molécula de

DNA, essa proteína ativa a transcrição de vários genes envolvidos no controle

celular (p21, Gadd45), e genes envolvidos na indução da apoptose, como a proteína

Bax (Proteína X associada ao Bcl-2) (Silva, 2003).

A perda do controle do ciclo celular é uma das principais características dos

cânceres. Alterações genéticas resultantes da desregulação de oncogenes e genes

supressores tumorais nos componentes do ciclo celular e nas vias de sinalização

dos mecanismos de checkpoint ocorrem na maioria dos tumores humanos. Essas

alterações possuem importantes implicações para a otimização das atuais terapias e

para a seleção de novos alvos do ciclo celular (Stewart et al., 2003).

A descoberta de drogas anticancerígenas pode ser resultado de testes

empíricos ou da síntese dirigida de substâncias. Os testes empíricos consistem na

seleção aleatória dos compostos que são testados em animais experimentais com

tumores. A síntese dirigida de substâncias químicas e de produtos biológicos contra

as células tumorais constitui um dos métodos empregados na atualidade, para

triagem de diversas drogas sintetizadas por grandes universidade e laboratórios. As

descobertas podem ser também, resultado de observações feitas ao acaso,

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geralmente de substâncias sintetizadas para outras finalidades (Mather, 1998;

Freshney, 2000).

A compreensão da cinética do ciclo celular é essencial para o uso apropriado

de novos fármacos antineoplásicos, tendo em vista que na quimioterapia

antineoplásica muitos fármacos exercem seus efeitos citotóxicos principalmente

através de sua atuação sobre o ciclo celular (Chabner et al., 2006).

O Comitê de Nomenclatura sobre Morte Celular (NCCD) classifica a morte

celular de acordo com critérios morfológicos, enzimáticos (sem envolvimento de

nucleases ou com o envolvimento de distintas classes de proteases como caspases,

catepsinas e transglutaminase) e aspectos funcionais (morte programada ou

acidental, fisiológico ou patológico) (Kroemer et al., 2009; Galluzzi et al., 2012). Os

tipos de morte celular, segundo Galluzzi et al., (2012), são: apoptose, necrose

regulada, autofagia e catástrofe mitótica (Figura 3). Além dessas, outras

modalidades de morte celular, tais como anóiques, entose, piroptose, têm sido

citadas como novas modalidades de morte celular.

Figura 3: Vias de sinalização de receptores de morte e receptores dependentes durante a apoptose

via extrínseca. Fonte: Galluzzi et al. (2012).

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Sabe-se hoje que a necrose não é somente um mecanismo de morte

acidental de células, podendo ocorrer de maneira regulada através de um

mecanismo chamado “necroptose”, e que a morte celular necrótica tem um

importante papel em processos fisiológicos e patológicos (Fulda, 2013).

A necrose possui como características morfológicas: aumento do volume

celular, acompanhado de inchaço de organelas, formação extensiva de vacúolos

intracelulares que culmina na ruptura da membrana plasmática e na perda de

conteúdo intracelular. Semelhantemente à apotose, células necróticas externalizam

fosfatidilserinas antes da permeabilização da membrana plasmática, promovendo,

assim, o seu reconhecimento pelos fagócitos (Galluzzi et al., 2011).

Recentemente, iniciou-se a identificação dos mecanismos moleculares

responsáveis pela necroptose. É importante ressaltar que a necroptose pode ser

ativada pelos mesmos ligantes que ativam a apoptose, como, por exemplo, Fator de

Necrose Tumoral (TNF), Ligante de Receptor de Morte Celular (FasL) e Ligante

Indutor de Apoptose Relacionado ao Fator de Necrose Tumoral (TRAIL). Contudo,

os eventos que deflagram tais vias de morte ainda precisam ser mais esclarecidos

(Galluzzi, 2012).

A apoptose é a forma mais conhecida de morte celular programada, esta

desempenha um importante papel durante o desenvolvimento embrionário, na

manutenção da homeostase celular e em uma variedade de doenças, como o

câncer. Morfologicamente, a apoptose possui como principais características: o

encolhimento celular, condensação da cromatina e formação de corpos apoptóticos.

As modificações morfológicas podem ser acompanhadas por alterações

bioquímicas, como a externalização da fosfatidilserina na membrana celular,

ativação de proteases e fragmentação do DNA internucleossomal em fragmentos de

180 a 200 pares de bases. Entretanto, somente as alterações bioquímicas não

devem ser utilizadas para definir morte celular via apoptose, tendo em vista que

esse tipo de morte celular pode ocorrer sem fragmentação de DNA, e sem ativação

de caspases (Galluzzi et al., 2007; Liu et al., 2009).

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A apoptose pode occorer por duas vias principais: a via extrínseca (Figura 3),

que pode ser acionada por estímulos de receptores específicos presentes na

superfície celular, chamados receptores de morte célular (TNF), e a via intrínseca ou

mitocondrial (Figura 4), que ocorre por meio de estresse intracelular (Galluzzi et al.,

2012). Essas vias podem estar relacionadas com a ativação de proteases

denominadas como caspases executoras, que são geralmente divididas dentro de

duas categorias: caspases iniciadoras, que incluem caspases 2, 8, 9 e 10, e

caspases efetoras, caspases 3, 6 e 7 (Shi, 2002).

Figura 4: Via de apoptose mitocondrial dependente e independente de caspase. Fonte: Galluzzi et al.

(2012).

A via apoptótica extrínseca é desencadeada normalmente pela interação

entre sinais de morte celular TNFα, FASL/CD95 (Ligante de Receptor de Morte

Celular), e TRAIL (Ligante Indutor de Apoptose Relacionado ao Fator de Necrose

Tumoral) e receptores da família TNF-R (Receptor do Fator de Necrose Tumoral).

Quando ocorre essa interação, os receptores formam agregados que, na forma de

trímeros, ligam-se à proteína adaptadora FADD presente no citoplasma. Ocorre,

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então, a ligação dessas moléculas à pró-caspase-8, resultando na formação de um

complexo denominado DISC, que culmina na autoclivagem e ativação da caspase 8.

A caspase 8 pode assim, diretamente ou pela via mitocondrial, ativar a caspases

efetoras 3 e 7, o que resulta na apoptose celular (Figura 3) (Fulda, 2009; Galluzzi et

al., 2012).

A ativação da via extrínseca também pode ser desencadeada por meio da via

de receptores dependentes. Como por exemplo pelos receptores UNC5A-D e

Deleção Carcinoma Coloretal (DCC), os quais exercem funções de apoptose

somente quando os níveis de seus ligantes (Netrina-1) estão em baixas quantidades

na célula. A indução de apoptose através do receptor DCC é ativada quando, na

ausência de seus ligantes, DCC interage com as proteínas TUCAN e DRAL para a

montagem do complexo, o qual irá ativar a pró-caspase-9. O receptor UNC5-B, na

ausência do seu ligante Netrina-1, induz a apoptose através do recrutamento da

proteína fosfatase 2A (PP2A), a qual realiza a desfosforilação/ativação da proteína

DAPK (Proteína Quinase serina/treonina Associada à Morte), conhecida por induzir

a morte celular por mecanismos dependentes e independentes de p53. DAPK

induzir a permeabilização da membrana mitocondrial externa (MOMP) e a ativação

das caspase 9 e caspase 8 (via Bid) (Galluzzi et al., 2012; Delcros e Mehlen, 2013).

A família de proteínas Bcl-2 é conhecida como reguladores da via intrínseca.

Membros pró-apoptóticos (Bax, Bak, Bad, Bid) e antiapoptóticos (Bcl-2 e Bcl-x) são

considerados uns dos mais importantes desta família. As proteínas antiapoptóticas

agem como repressores da apoptose, bloqueando a liberação de citocromo c,

enquanto as proteínas próapoptóticas atuam como promotores de apoptose

(Tsujimoto, 2002; Ghobrial et al., 2005).

A via intrínseca ou mitocondrial (Figura 4) é ativada principalmente pela

presença de sinais de estresse intracelular, como sobrecarga de Ca2+, alterações

metabólicas, estresse oxidativo, danos ao DNA, e redução de fatores de

crescimento, que ocasionam a ativação de proteínas pró-apoptóticas da família Bcl-

2, como Bax, Bak e Bid. Com a ativação de Bid, a proteína pró-apoptótica Bax é

ativada e migra do citoplasma para a mitocôndria, alterando sua permeabilidade e

permitindo a liberação de fatores apoptogênicos como o citocromo C, AIF (Fator

Indutor de Apoptose), Smac (Segundo Ativador de Caspase derivado da

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Mitocôndria)/DIABLO (Inibidor Direto de Protéinas IAP), endonuclease G e

Omi/HtrA2 para o citosol. Essas proteínas apoptogênicas acionam a morte celular

através de mecanismos independentes e dependentes de caspases (Saelens et al.,

2004).

A alteração do potencial de membrana mitocondrial interna e a transição da

permeabilidade mitocondrial, além de promoverem a liberação de moléculas

apoptogênicas, levam ao colapso dessa membrana, interrompendo a síntese de

ATP e aumentando, consequentemente, a produção de espécies reativas de

oxigênio (Galluzzi et al., 2012).

O mecanismo de apoptose mitocondrial dependente de caspases ocorre com

a liberação do citocromo c, a partir da mitocôndria, levando à ativação de caspase-3

através da ligação do citocromo c à proteína adaptadora Apaf-1 (Protease

Apoptótica Ativadora de Fator 1) e a prócaspase 9, levando à formação do

apoptossomo e à ativação da caspase 9, a qual irá ativar as caspases 3 e 7. As

proteínas Smac/Diablo e Omi/HtrA2 facilitam a ativação das caspases através da

apreensão ou degradação de proteínas da família IAPs (Stephen e Green, 2010;

Galluzzi et al., 2012).

A indução de morte celular programada por mecanismos independentes de

caspases, envolve a participação de proteases, como Calpainas, Catepsina B,

Granenzima A e B, Omi/htra2, Endonuclease G e AIF. Essas proteases, na maioria

das vezes, cooperam na via apoptótica dependente de caspases. Não obstante,

dados recentes sugerem que elas também podem acionar mudanças morfológicas

que são características de apoptose independente de caspases. No mecanismo de

apoptose independente de caspases, as proteínas AIF e Endonuclease G atuam

através da clivagem da molécula de DNA. Já a proteína Omi/htra2 realiza a clivagem

de vários substratos, como proteínas do citoesqueleto, através da atividade serina

protease (Jaattela e Mathiasen, 2002; Galluzzi et al., 2012).

Uma interação entre as vias extrínseca e mitocondrial ocorre em diferentes

níveis. Em alguns tipos de células, conhecidas como células de tipo I, a ativação de

caspase 8 é suficiente para ativar diretamente as caspases efetoras 3 e 7 para

completar a excecução da apoptose de uma maneira independente da via

mitocondrial. Já em células como hepatócitos e células pancreáticas β (células de

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tipo II), caspase-8 medeia a clivagem proteolítica de Bid (Domínio de Morte de

Interação com BH3) que leva à geração da permeabilização da membrana

mitocondrial e, consequentemente, ativação da via intrínseca ou mitocondrial (Li e

Yuan, 2008; Galluzzi et al., 2012).

Pesquisas realizadas nesta última década têm demonstrado que a morte

celular provocada pelas drogas quimioterápicas ocorre principalmente por indução

de apoptose. Esta classe de drogas tem o potencial de restabelecer a apoptose

celular, processo este alterado em células cancerígenas (Parkinson, 2001).

Compostos baseados em metais utilizados na terapia antineoplásica

Há mais de 3500 anos, metais preciosos são usados para propostas

medicinais. Naquela época, metais nobres eram confiáveis para beneficiar a saúde,

pela sua raridade. O ouro, por exemplo, foi utilizado em várias áreas da medicina na

Arábia e China. Recentemente, pesquisas têm associado propriedades medicinais

de drogas inorgânicas com suas propriedades biológicas específicas (Allardice &

Dyson, 2001).

A descoberta da atividade antitumoral da cisplatina {cis-[PtCl2(NH3)2]} foi ao

acaso, ocorreu quando Rosemberg e seus colaboradores, em 1965, estudavam os

efeitos dos campos elétricos sobre o crescimento celular bacteriano. Quando a

corrente era fornecida através de eletrodos de platina para o crescimento das

bactérias, a divisão celular era inibida, e elas passavam a crescer em forma de

longos filamentos, o mesmo fenômeno ocorria quando as bactérias eram tratadas

com agentes alquilantes. Foi constatado, após uma análise mais extensa, que os

íons de platina eram liberados a partir dos eletrodos durante a eletrólise, e, em

presença de sais de amônio e luz, a cisplatina (cis- [Pt(NH3)2Cl4]) era formada, e

esta coibia ciclo replicativo bacteriano pelos complexos amino-platina formados

(Pizarro et al., 2009).

Hoje, após quase 50 anos de sua aprovação como um agente quimioterápico

pela Food and Drug Administration (FDA), drogas a base de cisplatina ainda são os

anticancerígenos mais utilizados do mundo. Sendo que a quimioterapia baseada na

cisplatina é responsável pela cura de mais de 90% dos casos de câncer testicular e

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possui uma importante função em tratamentos contra o câncer de cabeça e

pescoço, de ovário, câncer cervical, câncer de bexiga, cólo de útero, melanoma e

linfomas (Pizarro et al., 2009).

A partir da descoberta da cisplatina, houve uma grande motivação e

intensificação na pesquisa e no desenvolvimento de fármacos à base de metais e,

com isso, complexos inorgânicos são utilizados em inúmeras pesquisas

terapêuticas, com diversas aplicações em diferentes ramos da medicina, inclusive na

terapia anticâncer (Dyson e Sava, 2006; Sussfink, 2010; Sabale et al., 2012).

Atualmente, centenas de análogos à cisplatina foram sintetizadas e avaliadas,

porém, apenas cinco compostos são utilizados na terapia antineoplásica: a

carboplatina e oxaloplatina, utilizadas mundialmente, e a nedaplatina, lobaplatina e

heptaplatina, utilizados somente no Japão, na China e na Coreia (Hartinger et al.,

2006).

Os complexos de platina utilizados na quimioterapia são considerados um dos

principais pilares no tratamento do câncer, sendo que o uso de compostos de platina

(sozinhos ou em combinação) representam 40 a 80% dos tratamentos de pacientes

com câncer. A cisplatina é utilizada no tratamento de diversos tumores, dentre eles

tumores de ovário, testículo, bexiga, mama; a carboplatina é utilizada para

tratamentos de câncer de ovário; e, por último, a oxaliplatina, utilizada para câncer

de coloretal (Kelland, 2007).

O mecanismo de ação da cisplatina é comparável ao dos agentes alquilantes,

em que baseia-se na sua ligação covalente com o DNA, através da formação de

aductos, originando ligações intra e intercadeias, que induzem alterações estruturais

no DNA. Essas alterações inibem a transcrição e a replicação do DNA, levando à

morte celular. Porém, o seu mecanismo de ação ainda não está completamente

esclarecido. (Pizarro e Sadler, 2009).

Apesar da grande contribuição de fármacos à base de platina na

quimioterapia antineoplásica, sérios problemas são enfrentados durante a

administração desses fármacos, os conhecidos efeitos colaterais, são principalmente

sintomas gastrointestinais (náuseas, vômitos, diarreia), nefro e neurotoxicidade.

Outro problema enfrentado é a resistência, pois, após 4 a 6 ciclos de tratamento, os

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tumores, inicialmente sensíveis ao medicamento, tornam-se resistentes (Kartalou e

Essigmann, 2001; Jirsova et al., 2006). Essas limitações têm estimulado à busca de

novos complexos metálicos de transição, que apresentem reduzida toxicidade e

melhor efetividade, tais como complexos contendo rutênio, gálio, ferro, titânio, ouro

(Kostova, 2006; Alama et al., 2009).

Apesar do sucesso indiscutível da cisplatina e medicamentos à base de

platina, o mercado de drogas ainda é acessível para novas drogas á base de metal

que ofereçam especialmente a possibilidade de administração oral, o que pode

ajudar a diminuir os efeitos colaterais graves e custos clínicos. Além disso também,

a possibilidade de novas drogas com maior eficácia, ou seja, drogas que interajam

de forma diferente com o DNA, o que pode levar à superação da resistência inata ou

adquirida de certos tipos de tumores (Pizarro et al., 2009).

Em 1970, Clarke e colaboradores, estudaram o pentamino-(purina)-

rutênio(III), e relataram que este composto é capaz de inibir a síntese de DNA e

proteínas em células de carcinoma de nasofaringe in vitro, o que desencadeou o

interesse em complexos de rutênio como potenciais fármacos anticancerígenos.

Durante a década seguinte, Mestroni e colaboradores, em 1989, desenvolveram

complexos hexacoordenados com Ru(II)dimetilsulfóxido e ligantes de cloreto, em

particular os cis- e trans-RuCl2 (dimetilsulfóxido)4, e foi evidenciado a atividade

anticancerígena dos mesmos in vitro e in vivo. Os complexos mostraram interagir

tanto in vitro quanto in vivo com o DNA, o seu alvo mais provável (Pizarro et al.,

2009).

Hoje, duas drogas anticancerígenas baseadas em Rutênio estão em fase de

ensaios clínicos: o NAMI-A, desenvolvido em Trieste por Mestroni e colaboradores

em 1998, e o KP1019, desenvolvido por Keppler e colaboradores em 1996, na

cidade de Viena (Pizarro et al., 2009).

O antitumoral NAMI-A possui uma citotoxicidade relativamente baixa para as

células cancerosas, mas é particularmente eficaz contra metástases de tumores

sólidos, tanto em tumores experimentais de murinos, quanto em tumores humanos

enxertados em camundongo nude, sendo pouco eficaz em tumores sólidos. A droga

já concluiu a fase I nos ensaios clínicos (Pizarro et al., 2009). Diferentemente de

outras drogas anticâncer baseadas em metais, a atividade antimetastática do NAMI-

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A ocorre devido aos efeitos combinados sobre o controle da angiogênese

(possivelmente porque interfere com o metabolismo de NO in vivo) e propriedades

anti-invasivas para as células tumorais e nos vasos sanguíneos. Embora tenha sido

relatada a interação NAMI-A com o DNA in vitro, essa ligação pode não contribuir

para o seu mecanismo de ação (Vacca et al., 2002; Pizarro et al., 2009).

Em investigações pré-clínicas, o composto Indazolium trans-

[(tetracloreto)bis(1H-indazol)rutênio(III)], conhecido como KP1019 ou FFC14A,

apresentou atividade citotóxica contra carcinoma de cólon em ratos. Foi proposto

que um dos alvos biológicos do KP1019 é o DNA, e também tem sido relatado que a

droga desencadeia morte celular por apoptose (Kapitza et al., 2005). No entanto, os

mecanismos celulares de ativação da apoptose ainda estão sob investigação (Egger

et al., 2005, Kapitza et al., 2005; Bergamo e Sava, 2007).

Avaliação da citotoxicidade e genotoxicidade em cultura celular.

Em geral, prejuízo celular induzido por algum agente citotóxico é considerado

como toxicidade celular. O parâmetro mais utilizado para avaliar a toxicidade celular

é através da viabilidade celular, sendo estes ensaios cruciais em estudos

toxicológicos. Os ensaios de viabilidade celular utilizam corantes vitais (Rogero et

al., 2003). Estes ensaios podem ser realizados em sistemas celulares in vitro, sendo

relativamente fáceis de execução (Donato et al., 2008).

A citotoxicidade em cultura celular pode ser realizada utilizando ensaios

colorimétricos, como o ensaio MTT, que utiliza 3-[4,5-dimetiltiazol-2-il]-2,5-difenil

bormeto tetrazolina, um sal tetrazolina amarelo (Mosmann, 1983). O ensaio MTT é

um teste quantitativo que avalia indiretamente a viabilidade das células quando

expostas a determinadas concentrações de compostos possivelmente citotóxicos

(Bopp; Lettieri, 2008; Moore; Yedjou; Tchounwou, 2010; Peres et al., 2008). O

primeiro relato do uso da técnica MTT para a avaliação de citotoxicidade em cultura

celular foi com Phillips (1996) explorou a técnica de cultura celular para testar a

toxicidade de cinco plantas, cujos produtos podem ter efeitos tóxicos ou benéficos.

Extratos vegetais foram avaliados em culturas celulares de ovário de hamster chinês

(CHO) e hepatócitos. Os resultados sugeriram que os testes de cultura de células

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podem ser úteis para detectar e avaliar os efeitos de toxinas e antitoxinas de

produtos vegetais em células.

A capacidade que algumas substâncias têm de induzir alterações no material

genético de organismos a elas exposto é chamado de Genotoxicidade. Os objetivos

dos testes de genotoxicidade são detectar mutágenos e carcinógenos, estudar os

mecanismos de mutagênese e carcinogênese química, e avaliar os perigos de

compostos químicos mutagênicos e carcinogênicos para os seres humanos (Sasaki

et al., 2000; Wasson; Mckelvey-Martin; Downes, 2008). Sendo assim, a avaliação do

potencial genotóxico de um composto pode ser feito por meio de ensaios que

investiguem o dano genômico como, por exemplo, o ensaio de eletroforese em gel

de célula única, conhecido como ensaio Cometa. O ensaio cometa vem sendo

proposto para estudos de toxicogenética devido a suas peculiaridades e vantagens

quando comparado a outros testes para detecção de substâncias genotóxicas. Este

ensaio não é utilizado para detectar mutações, mas sim lesões genômicas que, após

serem processadas, podem resultar em mutação. Diferente das mutações, as lesões

detectadas pelo ensaio cometa são passíveis de correção (Ribeiro et al., 2003). O

potencial para causar danos ao DNA pode ser avaliado rapidamente, pois há uma

rápida detecção dos danos imediatamente após a injúria ao DNA, sem qualquer

necessidade de se esperar pela progressão das mitoses, e o teste cometa pode ser

considerado como um biomarcador de genotoxicidade, para animais e plantas

(ZUCCHI et al., 2004).

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OBJETIVO

Determinar a atividade citotóxica, genotóxica e mecanismo de indução de morte

celular de um composto a base de rutênio frente a linhagens tumoral e normal, com

o intuito de alcançar um novo protótipo antitumoral que seja menos citotóxico para

as células normais.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar a atividade citotóxica do complexo [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

(Ru25);

Analisar a mudança na cinética do ciclo celular após tratamento do composto;

Avaliar o tipo de morte celular pela presença da fosfatidilserina na superfície

externa da membrana plasmática;

Analisar a genotoxicidade de células sadias tratadas com o complexo Ru25;

Determinar a presença de proteínas pró-apoptóticas e anti-apoptóticas após

tratamento de células tumorais com o Ru25.

MATERIAIS E MÉTODOS

O trabalho foi desenvolvido de acordo com as metodologias descritas no fluxograma

apresentado na figura 5.

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Figura 5: Fluxograma contendo as metodologias utilizadas no trabalho desenvolvido.

Síntese

• Complexo de Rutênio II (Ru25)

Cultura Celular

• Linfócito

• Sarcoma 180

Triagem Citotóxica

• MTT

• A. salina

Citometriade Fluxo

• Ciclo Celular

• Anexina V/PI

• Bcl-2

Western Blot• Análise Protéica

Genotóxico

• Cometa

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Síntese e diluição do complexo de rutênio (II)

O complexo [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 (Figura 6) foi sintetizado no Laboratório

de Química do Instituto de Química da Universidade Federal de São Carlos,

conforme o artigo de Pereira, et al., 2014 (submetido), e encaminhado ao

Laboratório de Genética Molecular e Citogenética da Universidade Federal de Goiás

(UFG) para realização dos ensaios de atividade biológica e mecanismo de morte

celular. Para os ensaios biológicos, o composto foi pesado e diluído em dimetil

sulfóxido (DMSO), resultando em uma concentração final de 0,1%.

P

F F

F F

F

F

Ru

P

P

Cl

N

N

N

Figura 6: Fórmula estrutural do composto [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6.

Linhagens celulares e manutenção do cultivo celular

Para os ensaios biológicos, foram utilizadas a linhagem tumoral estabelecida de

camundongo Sarcoma 180 (S-180) (ATCC®# TIB-66) e como célula normal (basal)

a linhagem de linfócitos (Número do protocolo: 043/2007). Ambas as linhagens

foram mantidas em cultura a 37 oC, 5% CO2 em meio RPMI 1640 suplementado com

5% de soro bovino fetal, 100IU mL-1 de penicilina e 100 μg mL-1 de estreptomicina

segundo protocolo estabelecido pela American Type Culture Collection (ATCC,

Rockville, MD, EUA).

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Ensaio de Viabilidade Celular pelo Método Redução do MTT

Para avaliar a atividade citotóxica do complexo de rutênio, foi utilizado o método

colorimétrico do MTT (3-(4,5-Dimetiltiazol-2-il)2,5-Difenil Brometo de Tetrazolium). O

princípio desse método descrito por Mosman (1983) consiste em medir

indiretamente a viabilidade celular pela atividade enzimática mitocondrial das células

vivas.

Para o teste do MTT, 1 x 105 de células S180 e 2 X 104 de linfócitos, foram

plaqueadas em microplacas de 96 poços na ausência ou presença do composto em

diluição (0,2 a 200 μM). Após tratamento de 48 horas, as células foram incubadas

em estufa a 37°C com atmosfera contendo 5% de CO2. Ao final do período de

incubação, foram adicionados aos poços de cultivo celular 10 μL de MTT na

concentração de 5 mg.mL-1, e após 3h de incubação com o MTT, foram

acrescentados 50 μL SDS a 10% diluído em HCL/0,01N. A quantificação da

densidade óptica (DO) foi medida em espectrofotômetro (Awareness Technology

INE/ Stat Fax 2100).

A porcentagem de viabilidade celular foi determinada a partir da seguinte

fórmula: % Viabilidade = Absorbância do Tratamento/Absorbância do controle

negativo*100. O valor de IC50 (concentração em μM que inibe 50% da viabilidade

celular) foi determinada por meio da curva dose resposta utilizando o programa

estatístico GraphPad Prism 4.02 (GraphPad Software, San Diego, CA, USA). A partir

do valor de IC50 obtido sobre células tumorais (S180) e células normais (linfócitos), o

complexo de rutênio (II) foi selecionado para a continuação dos ensaios de

mecanismo de morte celular.

Ensaio de toxicidade pelo teste de letalidade de Artemia salina

A avaliação da toxicidade do composto pela determinação da concentração

letal a 50% (CL50) das larvas de Artemia salina Leach um pequeno crustáceo

conhecido como camarão de água salgada. O ensaio com Artemia salina permite

atavés de uma avaliação preliminar da toxicidade além de ser eficiente, rápido e

baixo custo.

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Foi colocado 1 g dos cistos de A.salina previamente comprados

comercialmente em 1 L de água marinha artificial (40 g/L de sal marinho

suplementado com extrato de levedura e com pH ajustado a 8,5 com 0,1 M Na2CO3)

com aeração e incubação ao abrigo de luz direta por 36 h a 25 ºC. Foi separado os

náuplios das cascas dos cistos utilizando uma lâmpada artificial e pipeta de Pasteur,

em uma placa de Petri com 5 mL de água marinha artificial (AMA) fresca foi

transferido para o concentrador de náuplios ( MOLINA et al, 2006).

Em microplaca de poliestireno com concentrações seriadas dos compostos a

serem testasdos 1000 µg/ml; 500 µg/ml; 250 µg/ml; 125 µg/ml; 62,5 µg/ml. Para uma

maior precisão do teste foi feita triplicatata de cada concentração no mesmo teste,

foi adcionado em cada poço 10 larvas de Artemia salina, pipetadas uma por uma

com volume de 10 µL de água marinha artificial a cada repetição com total de 100 µL

de solução em cada poço.

Após 24 h em temperatura ambiente foi realizada a leitura das larvas com

auxílio de um microscópio com a contagem de larvas imóveis por 10 segundos. Em

seguida foi realizado os cálculos da (CL50) dos compostos a partir do método

PROBIT com auxílio do programa BioStat 2009 professional.

Avaliação Genotóxica: Teste Cometa

Para detecção de danos na fita simples e/ou dupla do DNA, foi utilizada a

versão alcalina do ensaio cometa segundo Singh (1988), onde 1 x 105 células de

Linfócitos foram semeados na ausência ou presença do complexos de Ru25 [5 e 10

µM] por 24 horas. Após tratamento, a suspensão de células foram homogeneizadas

com 100 µL de agarose de baixo ponto de fusão (0,5%) e, então, colocadas em

lâminas que já continham agarose padrão (1,5%). Estas lâminas foram

posteriormente colocadas a 4°C por 10 minutos e, em seguida, colocadas em

solução de lise (2,4M NaCl; 100 mM EDTA; 10 mM Tris, 10% DMSO e 1% Triton-X,

pH 10) por 24 horas. Após etapa de lise, as lâminas foram transferidas para cuba de

eletroforese contendo tampão (NaOH 300mM + EDTA 1mM, pH ~13) a 4ºC, com

uma corrente elétrica de 300 mA e tensão de 25 V. Na etapa seguinte, as lâminas

foram retiradas da cuba de eletroforese e posteriormente submetidas a uma solução

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de neutralização (0,4M Tris–HCl, pH 7,5) por 15 min. Após a secagem das lâminas,

elas foram então fixadas em etanol 100% por 3 min. A coloração das lâminas foi

realizada com brometo de etídio (20 µg mL-1) e analisadas imediatamente após

coloração. As lâminas foram preparadas em duplicata e 100 nucleóides foram

analisados (50 nucleóides de cada lâmina) utilizando microscópio de fluorescência

(Leica, Wetzlar, Alemanha) com interface com um computador. As imagens obtidas

foram analisadas em sistema de análise de imagem do software Comet Score 15 de

acordo com a migração dos fragmentos, considerando-se os seguintes parâmetros:

comprimento do cometa, diâmetro da cabeça e comprimento da cauda.

A partir destes parâmetros, foi determinada a classe como proposto por

Kobayashi et al., (1995): classe 0 (nenhum dano), classe 1 (pequeno dano,

comprimento da cauda menor do que o diâmetro da cabeça ), classe 2 (médio dano,

comprimento da cauda uma ou duas vezes o diâmetro da cabeça), classe 3 (dano

significativo, comprimento da cauda maior que duas ou três vezes o diâmetro da

cabeça), classe 4 (dano significativo, comprimento da cauda maior que três vezes o

diâmetro da cabeça). O índice de dano (ID) foi atribuído a cada um dos nucleóides

de acordo com a sua classe, a partir da seguinte equação:

ID = (0 x n0) + (1 x n1) + (2 x n2) + (3 x n3) + (4 x n4)

onde n é o número de nucleóides de cada classe analisada. Desta forma, o índice

de dano para 100 nucleóides variou de 0 (completamente sem danos: 100 x 0) a 400

(totalmente danificadas: 100 x 4) (Tice et al., 2000).

Análise da Cinética do Ciclo Celular por Citometria de Fluxo

As fases do ciclo celular podem ser caracterizadas por variações no seu

conteúdo de DNA, que, quando analisado por citometria de fluxo após marcação

com iodeto de propídeo, permite quantificar a percentagem de células em cada fase

do ciclo celular. Para essa análise, 5 x 105 de célula S180 foram icubadas na

ausência ou presença dos complexo de rutênio (II) (5 e 10 μM), respectivamente, no

período de 24 horas. Após exposição das células aos complexos de rutênio, essas

foram centrifugadas e, em seguida, lavadas com PBS. Ao final da lavagem, o

sobrenadante foi desprezado, e o pellet celular foi incubado com 1 mL de álcool

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etílico gelado (70%) por 24 horas a -20°C. Ao final da incubação, as células foram

lavadas novamente com PBS e, em seguida, essas foram incubadas por 15 minutos

em uma solução contendo ribonuclease A (RNase A) 0.05% e iodeto de propídio (50

μg.mL-1). A análise da porcentagem de células em sub-G1, G0/G1, S e G2/M foi

realizada em citômetro de fluxo (FACSCalibur, BD Biosciences), através do software

ModFit.

Ensaio Apoptose (Anexina V-FITC/Iodeto de Propídio)

A externalização de fosfatidilserina na superfície externa da membrana

plasmática é um dos primeiros eventos que se passa na superfície de uma célula em

processo de apoptose ou necrose, sendo que essa perda de assimetria do

fosfolipídeo na membrana contribui para facilitar o reconhecimento por proteínas

dependente de ións cálcio, como a Anexina V (Boersma et al., 2005; Galluzzi et al.,

2011). O procedimento de detecção de apoptose por Anexina V-FITC/Iodeto de

Propídeo consiste na ligação da anexina V-FITC à fosfatidilserina, na membrana das

células que estão iniciando o processo apoptótico ou processo necrótico, e na

ligação do iodeto de propídeo ao DNA das células no processo final da apoptose.

Para detecção de apoptose ou necrose, foi utilizado o kit de detecção de

Anexina V/Iodeto de Propídio (PI) (Sigma-Aldrich, St. Louis, Mo) de acordo com as

instruções do próprio fabricante (Figura 7). Para esse ensaio 5 x 105 células de S180

foram incubadas na ausência ou presença do complexo de rutênio (II) (10 e 5μM),

por um período de 24 horas. Após tratamento, as células foram centrifugadas e,

posteriormente, lavadas com PBS. O sobrenadante foi descartado e ao pellet celular

foram adicionados 400 μL de tampão de ligação e, em seguida, acrescentados 5 μL

de Anexina V-FITC e 1 μL de iodeto de propídio. As células foram, então, incubadas

em temperatura ambiente por 15 minutos e, posteriormente, foi feita a aquisição dos

dados em citômetro de fluxo (FACSCalibur, BD Biosciences). Para análise dos

dados foi utilizado o software Diva.

Foram classificadas como células em apoptose inicial aquelas com marcação

somente para Anexina-V (AN+)/(PI-) e, como células em apoptose tardia, aquelas

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com dupla marcação de Anexina V e PI (An+)/(PI+), células em necrose somente

marcação para PI (An-)/(PI+) e células viáveis não apresentam nenhuma marcação.

Figura 7: Princípio do ensaio de marcação com Anexina V/PI.

Análise de Bcl-2 ativa por Citometria de Fluxo

Membros da família Bcl-2 têm sido descritos como reguladores-chave da

função mitocondrial durante a apoptose. Membros pró-sobrevida, ou anti-

apoptóticos, associam-se à membrana mitocondrial externa e mantêm sua

integridade. Em contraste, membros pró-apoptóticos como o Bax, associam-se à

membrana mitocondrial externa e causam a liberação de fatores que desencadeiam

a apoptose no citosol (Lugli et al., 2005; Marvetti et al., 2011; Qian et al., 2013).

Após o tratamento das células de S180 com o complexo de Ru25 [5 e 10 µM]

por 24 horas, as células foram retiradas da cultura e centrifugas a 1800 rpm por 3

minutos. Descartado o sobrenadante as células foram lavadas com PBS 1X e

resuspendidas em 500 µL de tampão de lise por 10 minutos em temperatura

ambiente (20° a 30°C). Passado o tempo, as células foram centrifugadas e

resuspendidas em 500 µL de solução de permeabilização por 10 minutos. Após o

tempo de exposição, as células foram lavadas com tampão BSA (PBS 1X, 0.5% de

SFB e 0.1% de azida de sódio) e adicionado 20 µL do reagente anti-Bcl-2. O tubo foi

mixado e incubado por 30 minutos a temperatura ambiente (20° a 30°C). Após o

período de incubação as células foram lavadas, resuspendidas em 500 µL BSA e

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levadas para a analise imediatamente no citometro de fluxo FACS Calibur (BD

Bioscience), a análise dos dados foi feita através do software Cell Quest,(BD).

Ensaio de Western blotting

Para detecção da expressão de proteínas relacionadas às vias de morte

celular, foi utilizado o ensaio de Western blotting. Para o ensaio, 3 x 106 de células

S180 foram tratadas com o complexo Ru25 (5 e 10µM) durante 24 horas. As células

foram lisadas com tampão de lise contendo 50mM Tris (pH 7.6 - 8), 150mM NaCl,

5mM EDTA, 1mM Na3VO4, 10 mM NaF, 10 mM pirofosfato de sódio, 1 % NP-40, e

inibidores de proteases. O lisado celular foi centrifugado a 13000 rpm por 15 minutos

a 5 ºC, e o total de proteínas foi quantificado pelo método Bradford. Foi feita a

eletroforese com 20 μg de proteínas, e as mesmas foram transferidas para uma

membrana de nitrocellulose pelo TransBlot Turbo transfer (Bio-Rad) e incubado em

5% de leite desnatado com TBS-T por 1 hora a temperatura ambiente antes da

incubação com os anticorpos primários específicos. Todos os anticorpos foram

diluídos de acordo com o manual Cell Signaling e incubados overnight a 4 ºC, e a ß

actina foi utilizada como endógeno. a imuno detecção foi feita com ECL Western

Blotting Detection Reagents em automático pelo ImageQuant mini LAS4000 (GE

Healthcare). O experimento foi feito em três repetições, sendo que nos três os

resultados foram semelhantes.

Análise Estatística

Os resultados, expressos através de Média ± DP (ou EPM) e Mediana, foram

organizados e apresentados na forma de gráficos, tabelas e figuras. Todas as

variáveis sob estudo foram testadas para a hipótese de normalidade.

Para verificar diferenças significativas entre os grupos estudados, foram

utilizados e analizados por meio do software GraphPad Prism versão 4.0, os testes

de análise de variância (ANOVA). Quando detectada diferença significativa entre os

grupos, foi aplicado o teste “t” de Student e os testes de contraste de Tukey e

Dunnet. Para todos os grupos consideram-se estatisticamente significativos quando

p<0,05.

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Artigo - The ruthenium (II) complex cis- [RuCl(BzCN)(phen)(dppb)]PF6 induces

cell cycle arrest and cell death triggered by caspase-independent apoptosis by

mitochondrial pathway in S-180 cells

Raquel Santos Fariaa, Wanessa Carvalho Piresa, Flávia de Castro Pereiraa, Aliny

Pereira de Limaa, Hugo Delleon Silvaa, Sônia de Fátima Oliveira Santosa, Thallita

Monteiro Silvaa, Plínio Lázaro Faleiro Navesb, Renato J. S. Oliveirad, Rui Manuel

Reisd, Alzir Azevedo Batistac, Elisângela de Paula Silveira-Lacerdaa*

a Laboratório de Genética Molecular e Citogenética, Instituto de Ciências Biológicas,

Universidade Federal de Goiás, Goiânia, Goiás, Brazil

b Universidade Estadual de Goiás, Campus de Anápolis de Ciências Exatas e

Tecnológicas, Goiás, Brazil

c Departamento de Química, Universidade Federal de São Carlos, São Paulo, Brazil

d Centro de Pesquisa de Oncologia Molecular, Hospital do Câncer de Barretos,

Barretos, São Paulo, Brazil.

*E-mail: [email protected] (E.S.Lacerda)

Abstract

The pharmaceutical industry has intensified the search for new metal-based drugs that offer the possibility of oral administration, reduction of serious side effects and reduced clinical costs. In face of this new research area, we assessed the cytotoxic, genotoxic, interference on the cell cycle kinetics and mechanism of cell death of a new complex of ruthenium (II). Cytotoxicity was assessed by the MTT assay and it has shown that the compound tested showed inhibition of tumor cell viability in S180 in lower concentrations and cytotoxicity at higher concentrations for normal lymphocytes. [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 also showed a significant lethality to brine shrimp nauplii Artemia salina. The comet assay indicated that the compound is not genotoxic for normal cells, and exhibited low genotoxicity to tumor cells. [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 complex induced changes in cell cycle identified by flow cytometric test, increasing the number of cells in the G0/G1 phase and lowering synthesis phase. The complex induced an increase of cells positive for Annexin-V for flow cytometric test, suggesting cell death by apoptosis. By the Western Blot assay, it was possible to infere that the complex may be triggering cell death by caspase-independent intrinsic apoptosis. However, others specifics markers are needed to understand the cascade of events in which the intrinsic apoptosis pathway are

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affecting this process of cell death, and if only this pathway is being activated in apoptosis, thus elucidating the mechanism of action in the cells S180. Keywords: Cancer, cell cycle, cell death, Sarcoma 180, Ruthenium (II) complex.

1.0 Introduction

From the discovery of cisplatin, there was a large increase on intensifying

research and development of drugs based on metals and, since then, inorganic

complexes have been used in numerous therapeutic research with many applications

in different branches of medicine, including anticancer therapy (Dyson and Sava,

2006; Sussfink, 2010; Sabale et al., 2012.).

In 2003, Clarke et al., studied the pentamino-(purine)-ruthenhium (III) and

reported that this compound is able to inhibit DNA synthesis and the protein itself in

nasopharyngeal carcinoma cells in vitro, which sparked the interest in ruthenium

complexes as potential anticancer drugs. Over the next decade, Mestroni et al.

(1989a) developed the hexacoordenated complex of Ru (II) chloride,

dimethylsulfoxide and binders, in particular cis- and trans-RuCl2 (dimethylsulfoxide)4,

and the anticancer activity was evidenced in vitro and in vivo. These complexes were

found to Interact with DNA both in vitro and in vivo.

Today, two ruthenium-based anticancer drugs are undergoing clinical trials: the

NAMI A, developed by Mestroni et al. (1998b), and KP1019, developed by Keppler et

al. (1996). The KP1019 shows cytotoxic activity against colon carcinoma in rats. It

has been proposed that the DNA is one of the biological targets of KP1019, and has

also been reported that the drug triggers cell death by apoptosis (Kapitza et al.,

2005). However, the cellular mechanisms of activation of apoptosis are still under

investigation (Egger et al., 2005, Kapitza et al., 2005).

Given that the indiscriminate attack promoted by antineoplastic agents to rapidly

proliferating cells, cancerous or normal, is extremely feared by individuals who need

to undergo treatment effects because of these drugs undesirable side or toxic effects

(Mealey et al., 1994), the researches conducted in the last decade have shown that

cell death caused by chemotherapy drugs occurs primarily by inducing apoptosis.

And since, this class of drugs has the potential to restore the apoptosis, a process

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that is alterated in cancer cells (Parkinson, 2001), this study evaluated the

cytotoxicity and genotoxicity of the [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 as well as the type of

cell death that occurs in the process in order to elucidate the death pathway initiated

by it.

The diphosphines were chosen as ligand for their ability to stabilize Ru(II)

complexes, due to their π acceptor properties, and the diimines can assist in the

complex intercalation with DNA. The benzonitrile ligand was introduced into the

complexes to make them anionic, and thus more soluble in the cell culture medium.

2.0 Materials and Methods

2.1. Chemical and preparation of compound for biological tests

The complex cis- [RuCl(BzCN)(phen)(dppb)]PF6 was sintetize in Chemical

Laboratory from Chemical Institution in Federal University of São Carlos, and sent to The

Molecular and Citogenetics Laboratory of the Federal University od Goias (UFG) for

biological activity tests (Pereira et al., 2015). The compound was diluted in dimetil

sulfóxid (DMSO) 0,1%, for biological assays.

2.2 Cell Culture

The murine sarcoma-180 tumor cells (S180) (ATCC®# TIB-66) and human

normal Lymphocyte cells (ATCC®# CRL-8293) were cultured in suspension in RPMI

1640 (Sigma Chemical Co., MO), supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS)

(Gibco®, Life Technologies), 100 μg/mL penicillin, and 100 μg/mL streptomycin. The

cultures were incubated in a humidified incubator (Thermo Scientific) at 37°C with 5%

CO2.

The protocol (N. 043/2007) of these experiments was approved by the Ethics

Committee of the Federal University of Goias, and prior to joining the study, all blood

donors signed an informed consent form.

2.3 Cell viability assay (MTT assay)

The cytotoxic effects of [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 was evaluated using an

MTT assay with S180 tumor cells and Lymphocyte cells as described previously

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(Mosmann, 1983) Briefly, 1.0 x 105 S180 cells and 2.0 x 104 Lymphocyte cells were

placed on plaques in 96-well tissue culture plates and treated with different

concentrations of [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 (0.2-200 μM) for 48 h. After treatment,

10 μL of MTT (5 mg mL-1) was added to each well, and the plates were incubated at

37°C for an additional 3 h. The purple formazan crystals were dissolved in 50 μL of

SDS, and the absorbance was determined at 545 nm using a Stat Fax 2100

microplate reader (Awareness Technology, Palm City, FL, USA). The cell viability

was calculated as follows: viability (%) = (absorbance of the treated

wells)/(absorbance of the control wells)×100. The IC50 (complex concentration (μM)

that results in a 50% reduction in cellular viability) was obtained from dose-response

curves using GraphPad Prism 4.02 for Windows (GraphPad Software, San Diego,

CA, USA). The IC50 values obtained from the MTT assay were used as a reference

for further testing.

2.4 Toxicity assay with Artemia salina

The methodology adapted from Molina-Salinas and Said-Fernández (2006)

was applied in the Bioassay Laboratory of the Exact and Technological Sciences Unit

of the State University of Goiás. In this assay, artificial sea water medium were used,

prepared by dissolving sea salt in distilled water (40 g L-1), supplemented with yeast

extract (6 mg L-1) and sterilized in autoclave. The pH was adjusted to 8.5 using a 0.1

mol L-1 solution of Na2CO3. Eighty milligrams of the A. salina eggs were incubated for

36 hours in 1 L of medium with natural light, with constant room temperature and

oxygenation. After the outbreak, the nauplii were attracted by the light source,

pipetted and transferred to a Petri dish with 5 mL of fresh medium. Serial dilutions of

the compounds (32.0, 62.5, 125.0, 250.0 and 500.0 µg mL-1) were made in wells of

96-well microplates in triplicate of 100 μL of artificial sea water. After, nauplii were

distributed in the plate, standardizing a total of 10±1 individuals in each well.

Negative, viability and lethality controls were included, and 100 µg mL-1 dilutions of

K2Cr2O7 for lethality control were used.

The results allowed calculation of LD50 by the probit dose-response graphical

method, with the program Statplus 2009 professional (Analyst Soft). Each assay was

carried out independently in triplicate.

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2.5 Comet assay

To detect damage in the single strand and / or double DNA, the alkaline comet

assay version was used with a Singh (1988), where 1 x 105 of lymphocyte cells were

plated in the absence or presence of [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 (5 and 10µM like

IC50 value) for 24 hours. After treatment, the cell suspension was homogenized with

100 µL of agarose low melting (0.5%) and then placed in slides which already

contained a standard agarose (1.5%). These blades were then placed at 4 °C for 10

minutes and then placed in a lysis solution (2.4M NaCl, 100 µM EDTA, 10 µM Tris,

DMSO 10% and Triton-X 1%, pH 10) by 24 hours. After the lysis step, the slides were

transferred to a tank containing electrophoresis buffer (300 µM NaOH + 1 µM EDTA,

pH 13) at 4 °C with an electric current of 300 mA and voltage of 25 V. In the next

step, the slides were removed by tub electrophoresis and then subjected to a

neutralizing solution (Tris-HCl 0.4M, pH 7.5) for 15 min. After drying the slides, they

were then fixed in ethanol 100% for 3 minutes. The slide staining was performed with

ethidium bromide (20 µg mL-1) and analyzed immediately after staining. Slides were

prepared in duplicate and 100 nucleoides were analyzed (50 nucleoides of each

blade) using a fluorescence microscope (Leica, Wetzlar, Germany) interfaced with a

computer. Images were analyzed on image analysis software CometScore 15

according to the migration of the fragments system, considering the following

parameters: length of the comet head diameter and tail length.

From these parameters, the grade was determined as proposed by Kobayashi

et al. (1995): Class 0 (no damage), Class 1 (little damage, tail length of less than the

diameter of the head), class 2 (medium damage tail length one or two times the

diameter of the head), Class 3 (significant damage length greater than two or three

times the diameter of the head tail), class 4 (significant damage tail length greater

than three times the diameter of the head). A value of damage index (DI) was

allocated to each nucleoides according to its class.

2.6 Cell Cycle analysis

The S180 cells were treated with [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 (5 μM and 10

μM) for 24 h. Briefly, 5.0 × 105 cells were harvested by centrifugation, washed with

phosphatebuffered saline (PBS), fixed with 70% (v/v) cold ethanol and stored

overnight at - 20°C. The fixed cells were washed with PBS and incubated with

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propidium iodide (PI; Sigma-Aldrich) containing 0.05% RNase. The samples were

incubated at 4°C in the dark and analyzed by flow cytometry (FACS Calibur, BD

Biosciences). The percentage of cells in the G0/G1, S, G2/M and sub-G1 phases

were analyzed using ModFit software.

2.7 Annexin V-FITC/PI double staining and analysis by flow cytometry

The cell death of S180 tumor cells was examined using the Annexin V-FITC

Apoptosis Detection Kit (BD Biosciences) according to the manufacturer’s

instructions. S180 cells were treated with [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 (5 μM and 10

μM) for 24 h. Briefly, 5.0 x 105 cells were harvested and washed with PBS. The cells

were resuspended in 400 μL of binding buffer. Next, 5 μL of Annexin V-FITC and 1

μL of PI were added. Flow cytometric analysis was performed immediately after

supravital staining. Data acquisition and analysis were performed on a flow cytometer

(FACSCalibur, BD Biosciences) using Cell Quest software. The criteria for positivity

in cells in early stages of apoptosis were Annexin V-positive and PI-negative,

whereas the criteria for cells in the late stages of apoptosis were both Annexin

Vpositive and PI-positive.

2.8 Flow Cytometric Detection of the Bcl-2 Protein

After treatment of the S180 cells with the ruthenium complex (5 and 10 µM) for 24

hours, the cells were removed from culture and centrifugated at 1800 rpm for 3

minutes. The supernatant was discarded; the cells were washed with PBS 1X and

resuspended in 500 µL of lysis buffer for 10 minutes at room temperature (20 to 30

°C). After the time, the cells were centrifuged and resuspended in 500 µL

permeabilization solution for 10 minutes. After the exposure time, the cells were

washed with BSA buffer (1X PBS, 0.5% FBS and 0.1% sodium azide) and 20 µL of

the anti-Bcl-2 reagent added. The tube was mixed and incubated for 30 minutes at

room temperature (20 to 30 °C). After the incubation period the cells were washed,

resuspended in 500 µL BSA and taken for analysis immediately in FACS Calibur flow

cytometer (BD Bioscience), data analysis was performed using the Cell Quest (BD).

2.9 Western blot analysis

To assess cell death pathways provided by [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6, S180

cell line was treated with ruthenium complex in 6 well plates. After the S180 cells

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were exposed to [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 at the concentrations of 5 and 10 µM,

for 3-24 hours, S180 was scrapered in buffer lyses containing 50mM Tris (pH 7.6–8),

150mM NaCl, 5mM EDTA, 1mM Na3VO4, 10 mM NaF, 10 mM sodium

pyrophosphate, 1 % NP-40, and protease cocktail inhibitors contend. The cellular

lysate was centrifuged at 13.000 rpm for 15 minutes in 5 ºC and total protein was

quantified by Bradford method. Briefly, 20 μg lysate proteins were placed for

visualization on 10 % SDS-PAGE and transferred to nitrocelulose membranes in

TransBlot Turbo transfer (Bio-Rad) and incubated in 5 % nonfat dried milk in TBS-T

for 1 hour at room temperature before primary specific antibodies incubation and β-

actin was used as control. All antibodies for TNF-R2, p21, Bax, caspase 3, caspase

7, TNF-R1 and cytochrome C were diluted according to Cell Signaling manufacturer’s

and overnight incubated at 4 ºC. Immune detection was done with ECL Western

Blotting Detection Reagents in automatic ImageQuant mini LAS4000 (GE

Healthcare). The experiment, repeated three times, yielded similar results.

2.10 Statistical analysis

Statistical analysis of the results was performed using an unpaired t test or

one-way ANOVA followed by Dunnett’s post hoc test or the Bonferroni post hoc test

for multiple comparisons with a control. All statistical analyses were performed using

the statistical software GraphPad Prism (version 5.0). A probability of 0.05 or less

was deemed statistically significant. The following notation is used throughout the

manuscript: *, p<0.05 and **, p<0.01 relative to the control.

3.0 Results

3.1 S180 cell viability

The ruthenium complex was tested in vitro for their cytotoxic effects on the

S180 tumor cell line and the lymphocyte normal cell line using the MTT assay. The

complex showed lower cytotoxicity against the Lymphocyte, IC50 value of 17 μM, than

S180 tumor cell line, IC50 value of 8.89 μM (Table 1).

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Table 1: IC50 value for lymphocyte and sarcom 180 cell lines.

Complex

IC50 (μM)

Lymphocyte S180

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 17 8.89±3.9

Cisplatin - 64.83±0.17

- data very low, not possible to calculated.

3.2 Toxicity assay with Artemia salina Leach

The toxicity analysis using Artemia salina Leach is shown in Table. Such

results suggest that the cis- [RuCl(BzCN)(phen)(dppb)]PF6 presents a moderate

toxicity for A. salina larvae.

Table 2: CL50 value for Artemia salina treated with [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6.

Complex CL50 (µg mL)

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 300.31

3.3 Comet assay

Table 3 shows the frequency of cell nuclei found in each class of the comet assay

in lymphocyte treated with two different concentrations of cis-

[RuCl(BzCN)(phen)(dppb)]PF6. In negative control and treatment with 5µM for 24

hours, 54,66% of cells were considered type 0, and 45,33% of cells were considered

as type 1, no cells were classified as types 2, 3 and 4. 63,28% of cells were

considered as type 0, no damage, and 36,72% of the cells were classified as type 1,

when treated with 10 µM of compound, no cells were classified as types 2, 3 and 4.

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Table 3: Frequency of cell nuclei found in each class of the comet assay using lymphocytes with no

treatment (negative control), and treated with two different concentrations of cis-

[RuCl(BzCN)(phen)(dppb)]PF6 (5 and 10 µM).

Frequency of cell nuclei (%)

Treatment Class of comet assay

0 1 2 3 4

Negative control 54,66 45,33 0 0 0

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

[5 µM] 54,66 45,33 0 0 0

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

[10 µM] 63,28 36,72 0 0 0

Nucleus classification according to the migration of the fragments using the software CometScore 15:

class 0 (no damage); class 1 (little damage, tail length smaller than the diameter of the nucleus); class

2 (medium damage, tail length once or twice the diameter of the nucleus); class 3 (significant damage,

tail length between two and a half to three times the diameter of the nucleus); class 4 (significant

damage, tail length longer than three times the diameter of the nucleus).

Table 4 shows the frequency of cell nuclei found in each class of the comet

assay in S180 treated with two different concentrations of

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6. In negative control, 80,80% of cells were considered

type 0, and 19,20% of cells were considered as type 1, no cells were found in type 2,

3 and 4. After the treatment with 5µM for 24 hours, 61,43% of cells were considered

as type 0, and 62,71% of cells were considered as type 1, no cells were classified as

types 2, 3 and 4. 37,29% of cells were considered as type 0, no damage, and

62,71% of the cells were classified as type 1, when treated with 10 µM of compound.

No cells were classified as types 2, 3 and 4.

Table 4: Frequency of cell nuclei found in each class of the comet assay using S180 with no treatment

(negative control), and treated with two different concentrations of [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 (5 and

10 µM).

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Frequency of cell nuclei (%)

Treatment Class of comet assay

0 1 2 3 4

Negative control 80,80 19,20 0 0 0

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

[5 µM] 61,43 38,57 0 0 0

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

[10 µM] 37,29 62,71 0 0 0

Nucleus classification according to the migration of the fragments using the software CometScore 15:

class 0 (no damage); class 1 (little damage, tail length smaller than the diameter of the nucleus); class

2 (medium damage, tail length once or twice the diameter of the nucleus); class 3 (significant damage,

tail length between two and a half to three times the diameter of the nucleus); class 4 (significant

damage, tail length longer than three times the diameter of the nucleus).

(a) (b)

(c) (d)

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(e) (f)

Figure 1: Cells after comet assay (a) negative control of lymphocyte (b) and (c) lymphocytes treated

with 5 and 10 µM, respectively, for 24 horas. (d) negative control of S180; (b) and (c) S180 treated

with 5 and 10 µM, respectively, for 24 horas.

3.4 Induction of G0/G1 arrest in S180 cells

The cell cycle distribution of the S180 cells treated with

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 was examined by flow cytometry. S180 cells when

treated with [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 presented G0/G1 phase arrest, as shown

by the graph of cell cycle distributions in phases, treatment with the complex caused

a statistically significant increase in the percentage of cells in the G0/G1 phase, and

a consequent decrease of cells in the S phase (p<0.001).

The fraction of G0/G1 cells increased from 23% in the control to 54% after

treatment with 5 μM [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 and to 43% in cells treated with 10

μM [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6, all 24 hour’s treatment.

Figure 2: Effects of [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 on the cell cycle distribution of S180 cells after 24 h

of exposure. The data are the means ± SD of three experiments. Significant differences from the

untreated control are indicated by ***p<0.001.

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3.5 Induction of apoptosis in S180 cells

The FITC-Annexin V/PI assay was used to evaluate the mechanism of S180

cell death. A total of 20% and 61% of the cells treated with 5 μM and 10 μM

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6, respectively, were in late apoptosis (Annexin V+ and

PI+) after 24 hour of treatment (p<0.001 compared to the control).

Figure 3: Effect of [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 on the mechanism of S180 cell death (early and late

apoptosis/necrosis) evaluated by flow cytometry after 24 h of incubation. The data are the means ± SD

of three experiments.

3.6 Detection of the Bcl-2 protein in S180 cells by flow cytometry assay

The expression of Bcl-2 in S180 cell line treated with

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 was detected by flow cytometry. When S180 cells were

treated with 5 μM and 10 μM [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 for 24 h no expression of

Bcl-2 was detected.

S180

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

C- 24h

S180

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

5µM 24h

S180

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

10 µM 24h

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Figure 4: Detection of Bcl-2 in S180 cell treated with [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6, at concentrations 5

and 10 μM for 24 hours. M1: cells that do not have the presence of Bcl-2 activated. M2: cells that has

active Bcl-2.

3.7 Protein analysis by Western Blot assay

To confirm the findings of the cell cycle assay and FITC-Annexin V/PI assay,

we examined the expression levels of apoptosis-related proteins using the Western

Blot technique. There was an increase of TNF-R2, p21 and Bax, and a decrease of

caspase 3, caspase 7, TNF-R1 and cytochrome C, after the treatment with

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6.

S180 [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

5 µM 24h

S180 [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

10 µM 24h

S180 [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6

C- 24h

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Figure 5: Nitrocellulose membrane form Western blot assay, negative control and cells treated with

two concentrations (5 and 10 µM).

4.0 Discussion

Many of the complexes of ruthenium (II) tested have showed low values of

IC50, which indicate that they are more cytotoxic to tumor cells (Xie et al., 2013;

Wang et al., 2013). The IC50 values of [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 were better than

the IC50 values for cisplatin. These results suggest that the ruthenium complex

studied in this work was more selective for cancer cells when compared with

lymphocyte cells. Ru complexes with similar binders show higher values of IC50 than

our previous study (Pereira et al., 2015).

The brine shrimp lethality test is an efficient, rapid and inexpensive test and it

has a good correlation with cytotoxic activity (Molina-Salinas et al., 2006). Anchuri et

al., (2012) studied two ruthenium compounds and proved that both have a significant

lethality to brine shrimp nauplii, and a significant cytotoxic activity in vitro against IEC-

6 cell lines. In our study, [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 also showed a low lethality to

brine shrimp nauplii (table 2). In vitro cytotoxic activity of the ruthenium complex

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using A. salina and MTT assays revealed that these compounds inhibited the

Artemia salina and S180 cell line growth in a dose dependent manner, so

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 has shown to be a promising compound.

The comet assay is a sensitive and relatively inexpensive technique for

detection of DNA damage and DNA repair (Singh et al., 1988), and has been used to

assess the genotoxicity of chemicals, environmental exposures to carcinogens,

toxins, and physical agents, and can be tested in vitro and in vivo (Trzeciak A.R. et

al., 2000; Sekihashi K. et al., 2002). In our study, [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 did not

show a significant increase in the percentage of lymphocytes with damage (table 3

and figure 5a, b, c). Ribeiro et al. (2009) tested cis-[RuCl2(NH3)4]Cl in lymphocytes

and showed similar results, the compound did not show a significant increase in

tailed cells in any of the concentrations tested. It was also observed that, when S180

was treated with [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 (figure 5d, e, f), there was a dose-

dependent increase in the percentage of cells classified as type 1, and consequently

a decrease in the percentage of cells type 0 (table 4). Thus, the cytotoxicity might be

associated with the genotoxicity of the complex.

Cytotoxic drugs can promote changes in the percentage of cells in each phase

of the cell cycle, thereby promoting inhibition of cell viability, and thus possibly

resulting in cell death (Li et al., 2012). To determine the possible mechanisms of cell

growth inhibition by [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 in S180 cells, flow cytometric

analysis was performed and the cell cycle was analyzed. When the S180 cells were

exposed to [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 in 5 and 10µM concentrations for 24 hours

of treatment, a significant increase in the percentage of cells in the G0/G1 phase was

detected, with a consequent reduction in the percentage of cells in the S phase

(figure 1).

Xie et al (2013) obtained results similar to our for a complex of ruthenium (II)

polipiridinic [Ru(dmp)2(AHPIP)](ClO4)2] in liver cancer tumor Bel-7402, the complex

induced cell cycle arrest and apoptosis in a dose-dependent manner. Many effective

drugs against cancer are called cell-cycle specific drugs (CCS), because they act on

cells that are in a specific phase of the cell cycle (Almeida et al., 2005).

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 shows this profile, and it seems to exert it effects in the

G0/G1 phase of the cell cycle, preventing cell proliferation.

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A cell death assay using Annexin V/PI was used to determinate whether the

growth inhibitory activity of the [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 was related to the

induction of apoptosis or necrosis. The Annexin V/PI assay showed that treatment

with the complex induced apoptosis in S180 cells as shown by a significant increase

in Annexin V-positive and PI-positive cells, which indicates late apoptosis (figure 2).

Consistent with our results, previous studies have demonstrated that the cis-

(dichloro)tetrammineruthenium(III) compound also increased the numbers of Annexin

V-positive in S180 cells (Lima, et al., 2010). Pereira et al., (2015) showed that the

treatment of S180 with 24 μM of [RuCl(bcn)(bipy)(dppe)]PF6 for 24 and 48h

increased the numbers of Annexin V-positive and PI-positive cells, indicating late

apoptosis. Lima et al., (2014) showed that treatment with complex

[Ru(gly)(bipy)(dppb)]PF6 induced apoptosis in S180 cells showed by a significant

increase in Annexin V-positive cells.

These results suggest that the ruthenium complex tested is promoting cell

death by apoptosis, however, other tests are necessary to confirm if this is the death

pathway that operates in the ruthenium complex. According to Galuzzi et al (2012)

the externalization of phosphatidylserine in cellular membrane, detected by annexin

V test, is no guarantee of apoptosis, since this can also be associated with other

death pathways, such as parthanatos and netosis.

Several studies conducted with ruthenium (II) complex showed that they

induced apoptosis in various cell lines (Kasper et al., 2012; Yang et al., 2012; Chen

et al., 2013, Lima et al., 2014; Pereira et al. 2015), some parts of these studies

reports the ability of these complexes to activate cell cycle arrest. Several types of

Ruthenium (II) complexes described in literature show that cell death can occur in

different apoptosis pathways. Thus, it is observed that the way in which the process

of cell death will occur depends greatly on the types of ligands to which these

ruthenium complexes are synthesized.

Inhibition of tumor cell proliferation may result from apoptosis induction that

also induces the cell cycle arrest or the combination of both (Yang et al., 2012).

According to the results presented for the cell cycle and annexin V (Figure 2), it is

suggested that the ruthenium complex [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 induced cell cycle

arrest in G0/G1 phase and suggests apoptosis by the annexin V test in cells S-180.

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50

Therefore, it may be inferred that perhaps this new complex induces cellular

inhibition with a combination of the two mechanisms.

Bcl-2 is an anti-apoptotic protein. The presence of the activated protein in cells

treated with [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 complex was assessed by flow cytometry in

a 24 hours treatment. In figure 3, it is observed that the bar of the graph called M2

refers to cells that have active Bcl-2, and the bar called M1 refers to the number of

cells that do not have the presence of Bcl-2 activated.

There was a statistically significant difference in the number of cells with active

Bcl-2 between the positive control and the negative control. The treatment of

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 complex at both concentrations (5 and 10 µM) showed

no increase in the number of cells with active Bcl-2. Therefore, the treatment with

[RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 at both concentrations presented no expression of

active Bcl-2 protein in S180 cells. Possibly the time of treatment used in this method

was higher than the time of detection of this specific protein, avoiding the non-

detection of the protein during the same determined period.

The Western Blot is an analytical method which interact three main points,

high resolving power and determining the molecular weight of proteins, both obtained

by polyacrylamide gel electrophoresis, and the specificity of the immunochemical

obtained by the interaction of specific antibodies for each protein. The Western blot is

a method that has high sensitivity and specificity, being considered as a "gold

standard" technique for detection of proteins (Cavalcanti Júnior et al., 2004).

To confirm that the treatment with [RuCl(bcn)(phen)(dppb)]PF6 leads to

activation of p53 protein, Western blot analysis of Bax and p21 proteins were

realized, these two proteins are target genes of Tp53 and can be considered

responsible for cell cycle arrest and apoptosis (Xiong et al., 1993; Brady and Gil-

Gomez, 1998). The result of Western Blot assay indicates the presence of Bax and

p21 proteins at both concentrations tested. The results indicate that the G0/G1 phase

arrest, as shown in cell cycle assay, is a consequence of an increase of p21 protein

in the first 3 hours of treatment (figure 1, 4). Similar results were found for cisplatin

(Prives and Hall, 1999), and otheres ruthenium (II) complexes (Gaiddon, et al.,

2005). The increasing of p53 levels promoted by Bax has been widely documented

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as the mitochondrial pathway kind of induction of apoptosis (Xiong et al., 1993; Brady

and Gil-Gomez, 1998).

The presented results, such as, decrease of caspases 3 and 7, and

cytochrome c after treatment, and the increase of Bax mediated by p21 (figure 6),

and also the increase of TNFR-2 after treatment, leads us to infer that the

mechanism of death cell triggered by the complex in S180 cell line is caspase-

independent apoptosis by mitochondrial pathway. Other proteins such as cathepsins,

calpains, AIF and endonuclease G might be responsible for apoptosis characteristics

as shown in annexin assay.

Figure 6: A schematic diagram showing the proposed signaling pathways of bufalin-induced

apoptosis in S180 cell line.

Mechanisms involving the participation of proteases, such as calpains,

cathepsin B, Granenzima A and B, HTRA2, endonuclease G and AIF have shown to

induce programmed cell death by independent mechanisms of caspase. These

proteases, in most cases cooperate in a caspase-dependent apoptotic pathway.

HTRA2, also known as Omi, is a mitochondrially located serine protease. HTRA2 can

be released from the mitochondria during apoptosis and uses its four most N-terminal

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amino acids to mimic a caspase and be recruited by IAP caspase inhibitors such as

XIAP and CIAP1/2. Once bounded, the serine protease cleaves the IAP, reducing the

cell's inhibition to caspase activation. So, we can infer that this is the reason why it

was not possible to detect caspases in this specific study (Faccio et al., 2000; Grey

et al., 2000)

Although data have suggested by Mathiasen and Jaattela (2002) and Galluzzi

et al. (2012) and has indicated that morphological changes may trigger the death

mechanism of caspase-independent apoptosis, and they also described for the first

time the AIF and endonuclease G proteins that act cleaving the DNA molecule, and,

even other proteins have been described in the literature, such as the HTRA2 protein

that acts through serine protease activity and performs cleavage of various

substrates, such as cytoskeletal proteins (Mathiasen and Jaattela, 2002; Galluzzi et

al., 2012), it is clear that the death mechanism in caspase-independent apoptosis is

not so much studied and described in the literature.

Galluzzi et al. (2012) has mentioned that the expression of TNF is involved in

both cell death mechanism, apoptosis and necroptose, classified as cell death

mechanism dependent on caspases and it can’t exclude other type of cell death.

However, the results of our study have shown for the first time the increasing of the

protein TNF-R2 and the decreasing of TNF-R1, indicating and suggesting that further

studies should be performed with other proteins such as calpains and cathepsin.

Thus, facing the promissing perspectives in the researched area, our studies

have been focusing in understanting, mapping, and fully comprehending all the

stages involved in the death cells mechanism, which will contribute to the

synthetysing of better, specific and more effective drugs for the treatment and cure of

cancer.

5.0 References

Almeida V.L., et al. Câncer e Agentes Antineoplásicos Ciclo-Celular Específicos e

Ciclo-Celular não Específicos que Interagem com o DNA: Uma Introdução.

Quim. Nova. v. 28. n. 1. p. 118-129. 2005.

Page 67: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

53

Anchuri S.S., Dhulipala S., Thota S., Yerra R., Devarakonda K.P. Novel Mononuclear

Ruthenium(II) Compounds in Cancer Therapy. Asian Pacific Journal of Cancer

Prevention, v. 13, 2012.

Cavalcanti Júnior G.B., et al. Detecção da proteína p53 em células leucêmicas por

citometria de fluxo e Western blot. Revista Brasileira de Cancerologia. v. 50. n. 3.

p. 191-202. 2004.

Chen Y., et al. Synthesis, characterization, and anticancer activity of ruthenium(II)-β-

carboline complex. European journal of medicinal chemistry, v. 70. p. 120-129.

2013.

Clarke M.J. Ruthenium metallopharmaceuticals Coord. Chem. Rev. v. 236. p. 209-

233. 2003.

Egger A., Arion V.B., Reisner E. Reactions of potent antitumor complex trans-

[RuIIICl4(indazole)2]- with a DNA-relevant nucleobase and thioethers: insight into

biological action. Inorganic Chemistry. v. 4. p. 122-132. 2005

Gaiddon C., Jeannequin P., Bischoff P., Pfeffer M., Sirlin C., Loeffler J.P. Ruthenium

(II)-Derived Organometallic Compounds Induce Cytostatic and Cytotoxic Effects on

Mammalian Cancer Cell Lines through p53-Dependent and p53-Independent

Mechanisms. The Journal Of Pharmacology And Experimental Therapeutics. n.

315. n. 3, 315. p.1403–1411. 2005.

Galluzzi L., et al. Molecular definitions of cell death subroutines: recommendations of

lhe Nomenclature Commitee on Cell Death. Cell and Differentiation. v. 10. p. 107-

120. 2012.

Gil-Gómez G., Bernsand A., Brady H.J.M. A link between cell cycle and cell death:

Bax and Bcl-2 modulate Cdk2 activation during thymocyte apoptosis. The EMBO

Journal. v. 17. n. 24. p. 7209–7218. 1998.

Kapitza S., Jakupec M.A., Uhl M., Keppler B.K., Marian B. The heterocyclic

Ruthenium(III) complex KP1019 (FFC14A) causes DNA damage and oxidative stress

in colorectal tumor cells. Cancer Letters. v. 226. p. 115-121. 2005.

Page 68: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

54

Kasper C. et al. Synthesis and cellular impact of diene-ruthenium(II) complexes: a

new class of organoruthenium anticancer agents. Journal of inorganic

biochemistry. v. 106. n. 1. p. 126-33. 2012.

Keppler B.K., Vogel E.A. Overview of Tumor-Inhibiting Non-Platinum Compounds.

Platinum and Other Metal Coordination Compounds in Cancer Chemotherapy

2. p. 253-268. 1996.

Li L., Wong Y.M., Chen T., et al. Ruthenium complexes containing

bisbenzimidazole derivatives as a new class of apoptosis inducers. Dalton Trans v.

41. p. 1138-1141. 2012.

Lima A.P., Pereira F.C., Vilanova-Costa C.A.S.T., Ribeiro A.S.B.B., Pavanin

L.A., Dos Santos W.B., Silveira-Lacerda E.P. The ruthenium complex cis-

(dichloro)tetrammineruthenium(III) chloride induces apoptosis and damages DNA

in murine sarcoma 180 cells. Journal of Biosciences. v. 35. n. 3. p. 371-378.

2010.

Lima A.P., Pereira F.C., Almeida M.A.P., Mello F.M.S., Pires W.C., et al. Cytoxicity

and Apoptotic Mechanism of Ruthenium(II) Amino Acid Complexes in Sarcoma-180

Tumor Cells. PLoS ONE. v. 9. n. 10. e105865. 2014.

Mathiasen I.S., Jaattela M. Triggering caspase-independent cell death to combat

cancer. Trends in Molecular Medicine. v. 8. n. 5. p. 212–220. 2002.

Mealey B.L. et al. Dentistry and the cancer patient: part 1- oral manifestantions and

complications of chemotherapy. Compendium, Janesburg, v. 15. n. 10. p. 1252.

1994.

Mestroni G., Alessio E., Calligaris M. Chemical, biological and antitumor properties of

Ruthenium(II) complexes with dimethyl sulfoxide. Progress in Clinical

Biochemistry And Medicine. v. 10. p. 71-87. 1989b.

Mestroni G., Alessio E., Calligaris M. Rhodium (III) analogues of antitumor-active

Ruthenium (III) compounds: the crystal structure of [lmH][trans-

RhCl4(lm)2](lm=imidazole). Inorganica Clinica Acta. v. 273. p. 62-71. 1989b.

Page 69: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

55

Molina-Salinas G., Said-Fernández S. A modified microplate cytotoxicity assay with

brine shrimp larvae (Artemia salina) Pharmacologyonline. v. 3. p. 633-638. 2006.

Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to

proliferation and cytotoxicity assays. Journal of immunological methods. v. 65, n.

1-2, p. 55-63, 1983.

Parkinson A. Biotransformation of Xenobiotics. Casarett and Doull´ s Toxicology –

The Basic Science of Poisons, International Edition, McGraw-Hill. v. 6. p. 133-224.

2001.

Pereira F.C. Lima B.A.V., Lima A.P., Pires W.C., Monteiro T., Magalhães L.F., Costa

W., Graminha A.E., Batista A.A., Ellena J., Silveira-Lacerda E.P. Cis-[RuCl(BzCN)(N-

N)(P-P)]PF6 complexes: syntesis and in vitro antitumor activity. Journal of Inorganic

Chemistry. v. n. p. 2015.

Pizarro A.M., Sadler P.J. Unsual DNA modes for metal anticâncer complexes.

Biochimie. p. 1-14. doi: 10.1016. 2009.

Prives C., Hall P.A. The p53 pathway. The Journal of Pathology Special Issue:

Molecular and Cellular Themes in Cancer Research. p. 112–126. 1999.

Queiroz S.L., Batista A.A., Oliva G., Gambaderlla M. Inorganica Chimica. Acta.

v. 267. p. 209-221. 1998.

Ribeiro A.S.B.B., da Silva C.C., Pereira F.C., Lima, A.P., Vilanova-Costa C.A.S.T.,

Aguiar S.S., Pavanin L.A., da Cruz A.D.P., Silveira-Lacerda E.P. Mutagenic and

genotoxic effects of cis-(dichloro)tetraammineruthenium(III) chloride on human

peripheral blood lymphocytes. Biol. Trace Elem. Res. v. 130. p. 249–261. 2009.

Sabale P. M., Patel J., Patel Y. Metal Complexes: Current trends and future potential.

IJPCBS. v.2. p.251-265. 2012.

Sekihashi K., Yamamoto A., Matsumura Y., Ueno S., Watanabe-Akanuma M., Kassie

F., Knasmüller S., Tsuda S., Sasaki Y.F. Comparative investigation of multiple

organs of mice and rats in the comet assay, Mutat. Res. v. 517. p. 53–75. 2002.

Page 70: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

56

Singh N.P., McCoy M.T., Tice R.R., Schneider E.L. A simple technique for

quantitation of low levels of DNA damage in individual cells. Exp. Cell Res. v. 175.

p.184–191. 1988.

Trzeciak A.R., Kowalik J., Małecka-Panas E., Drzewoski J., Wojewodzka M.,

Iwanenko T., Błasiak J. Genotoxicity of chromium in human gastric mucosa cells and

peripheral blood lymphocytes evaluated by the single cell gel electrophoresis (comet

assay), Med. Sci. Monit. v. 6. p. 24–29. 2000.

Wang J.Q. et al. Mitochondria are the primary target in the induction of apoptosis by

chiral ruthenium(II) polypyridyl complexes in cancer cells. Journal of biological

inorganic chemistry. DOI 10.1007/s00775-013-1069-2.2013.

Xie Y.Y. et al. DNA interaction, cytotoxicity, apoptotic activity, cell cycle arrest,

reactive oxygen species and mitochondrial membrane potential assay induced by

ruthenium(II) polypyridyl complexes. Inorganica Chimica Acta, v. 405. p. 228–234.

2013.

Xiong Y., Hannon G. J., Zhang H., Casso D., Kobayashi R., Beach D. p21 is a

universal inhibitor of cyclin kinases. Nature. v. 366. p. 701 – 704. doi:

10.1038/366701a0. 1993.

Yang X., et al. Ruthenium methylimidazole complexes induced apoptosis in lung

cancer A549 cells through intrinsic mitochondrial pathway. Biochimie. v. 94. n. 2. p.

345-53. 2012.

Faccio L., Fusco C., Chen A., Martinotti S., Bonventre J.V., Zervos A.S.

Characterization of a novel human serine protease that has extensive homology to

bacterial heat shock endoprotease HtrA and is regulated by kidney ischemia. J Biol

Chem. v. 275. n. 4. p. 2581–2588. doi:10.1074/jbc.275.4.2581. PMID 10644717.

2000.

Gray C.W., Ward R.V., Karran E., Turconi S., Rowles A., Viglienghi D., Southan C.,

Barton A., Fantom K.G., West A., Savopoulos J., Hassan N.J., Clinkenbeard H.,

Hanning C., Amegadzie B., Davis J.B., Dingwall C., Livi G.P., Creasy C.L.

Characterization of human HtrA2, a novel serine protease involved in the mammalian

cellular stress response. Eur J Biochem. v. 267. n. 18. p. 5699–5710. 2000.

Page 71: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

57

Conclusão

Atualmente, vários testes são necessários para que um determinado complexo

possa atuar como um fármaco para o tratamento do câncer. Testes iniciais com

linhagens de células tumorais e normais (in vitro) são indispensáveis para que se

conheça a citotoxicidade dos complexos e entender o mecanismo de ação e a via de

morte em que os complexos atuam, para que então possam seguir os estudos com

animais em experimentos in vivo prosseguindo para fase clínica posteriormente.

O complexo de rutênio (II) em destaque neste trabalho foi citotóxico para a

linhagem de célula tumoral, também foi obtido resultado interessante para a célula

normal e no teste de toxicidade com A. salina. O teste cometa indicou que o

composto não é genotóxico para células normais, pois não apresentou aumento

significativo de dano ao DNA nas células normais tratadas, e apresenta baixa

genotoxicidade para as células tumorais.

Em relação ao mecanismo de morte, podemos inferir que o complexo atua por

meio de apoptose por via intrínseca e independente de caspase, entretanto, estudos

adicionais se fazem necessários principalmente para avaliar se o complexo Ru25

pode estar agindo também por outra via de morte, e se este atua apenas por via

intrínseca ou se há também atuação pela via extrínseca.

É necessária a continuação dos testes, especialmente testes de expressão

gênica, para esclarecer qual o mecanismo de morte desencadeado. E pomover

outros testes de segurança, como o teste de Ames, visando futuros testes in vivo.

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58

Referências Bibliográficas

Alama, A.; Tasso, B; Novelli, F.; Sparatore, F. Organometallic compound in oncology:

implications of novel organotins as antitumor agents. Drug Discovery Today. v. 14.

p. 500-509. 2009.

Alektiar K. M., Leung D., Zelefsky M. J., Brennan M. F. Adjuvant radiation for stage II-

B soft tissue sarcoma of the extremity. J Clin Oncol. v. 20(6). p.1643-650. 2002.

Allardyce, C. S. E Dyson, P. J. Ruthenium in Medicine: current clinical uses and

future prospects. Platinum Metals Rev. v. 45. p. 62-69. 2001.

Almeida, V. L et al. Câncer e Agentes Antineoplásicos Ciclo-Celular Específicos e

Ciclo-Celular não Específicos que Interagem com o DNA: Uma Introdução.

Quim. Nova. v. 28, n. 1, p. 118-129. 2005.

Anchuri, S. S.; Dhulipala, S.; Thota, S.; Yerra R.; Devarakonda K. P. Novel

Mononuclear Ruthenium(II) Compounds in Cancer Therapy. Asian Pacific Journal

of Cancer Prevention, v. 13, 2012.

Arlen, M., Marcove, R. C. Retroperitoneal sarcomas. In: Arlen M, Marcove RC (eds).

Surgical management of soft tissue sarcomas. Philadelphia: W.B. Saunders. v.220.

1987.

Bopp, S. K.; Lettieri, T. Comparison of four diferente colorimetric and fluorometric

cytotoxicity assays in a zebrafish liver cell line. Bone Mineral Content

Pharmacology, Londoz, v. 8, n. 8, p. 1-11. 2008.

Brunner, L. S.; Suddarth, D. S. Tratamento de pacientes com disfunção neuro-lógica.

In: BRUNNER, Lillian Sholtis; SUDDARTH, Doris Smith. Tratado de Enfer-magem

medico-cirúrgica. 9ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002, 4v. p. 1562-1601.

Cavalcanti Júnior G. B., et al. Detecção da proteína p53 em células leucêmicas por

citometria de fluxo e Western blot. Revista Brasileira de Cancerologia. v.50(3). p.

191-202. 2004.

Chabner, A. B., et al. Agentes Antineoplásicos. In: BRUNTON, L. L.; LAZO, J. S.;

PARKER, K.L. Goodman & Gilman As Bases Farmacológicas da Terapêutica. 11

ed. Rio de Janeiro: Mc Graw Hil p. 1185-1255. 2006.

Page 73: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

59

Chabner, B. A.; Roberts, T. G. Chemotherapy and lhe war on câncer. Nature

Reviews Cancer. v.5, p. 65-72, 2005.

Chen, Y. et al. Synthesis, characterization, and anticancer activity of ruthenium(II)-β-

carboline complex. European journal of medicinal chemistry, v. 70, p. 120-129.

2013.

Chu, E., Sartorelli, A. C. Quimioterápia do Câncer. In: KATZUNG, B. G.

Farmacologia Básica & Clínica. 9 ed. Rio de Janeiro: Guanabara. p. 751-777.

2006.

Clarke, M. J. Ruthenium metallopharmaceuticals Coord. Chem. Rev. v. 236. p. 209-

233. 2003.

De Almeida, V. L.; Leitão, A.; Reina, L. C. B.; Montanari, C. A.; Donnici, C. L. Câncer

e agentes antineoplásicos ciclo-celular específicos e ciclo-celular não Específicos

que interagem com o dna: uma introdução. Quim. Nova, v. 28, n. 1, p. 118-129,

2005.

Delcros, J.G; Mehlen, P. Dependence receptors: life or death choices. Bull Cancer,

v. 100, p.1261-1274. 2013.

Demetri, G.D. et al. Soft Tissue Sarcoma. J Natl Compr Canc Netw. v. 8, p.630 –

674. 2010.

Dolmans D. E., Fukumura D., Jain R. K. Photodynamic therapy for cancer. Nature

Reviews Cancer. v. 3(5). p. 380–387. 2003.

Donato, M. T.; Lahoz, A.; Castell, J. V.; Gómez-Lechón, M. J. Cell line: a tool for in

vitro drug metabolismo studies. Current Drug Metabolism, Hilversum, v. 9, n. 1, p.

1-11, 2008.

Doucas, H.; Berry, D. P.; Neal, C. P.; Garcea, G.; Manson, M. M.; Sutton, C. D.;

Dennison, A. R. Molecular prognostic markers in resectable colorectal liver

metastases: A systematic review. European Journal of Cancer v. 42, n.12, p.

1728–1743. 2006.

Page 74: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

60

Dyson, P. J.; Sava, G. Metal-based antitumor drugs in the post genomic era. Dalton

Transactions. p.1929-1933, 2006. Suss-Fink, G. Arene ruthenium complexes as

anticancer agents. Dalton Transactions. v.39, p.1673-1688. 2010.

Egger, A.; Arion, V.B., Reisner, E. (2005) Reactions of potent antitumor complex

trans-[RuIIICl4(indazole)2]- with a DNA-relevant nucleobase and thioethers: insight

into biological action. Inorganic Chemistry v. 44, p. 122-132.

Faccio L., Fusco C., Chen A., Martinotti S., Bonventre J.V., Zervos A.S.

Characterization of a novel human serine protease that has extensive

homology to bacterial heat shock endoprotease HtrA and is regulated by

kidney ischemia. J Biol Chem. v. 275. n. 4. p. 2581–2588.

doi:10.1074/jbc.275.4.2581. PMID 10644717. 2000.

Freshney, I. Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique, 4th Edition,

2000. R. ISBN: 0471348899. Publisher: Wiley-Liss.

Fulda, S. Alternative Cell Death Pathways and Cell Metabolism. International

Journal of Cell Biology. v. 2013, p. 1-4. 2013.

Gaiddon, C.; Jeannequin, P.; Bischoff, P.; Pfeffer, M.; Sirlin C.; Loeffler J. P.

Ruthenium (II)-Derived Organometallic Compounds Induce Cytostatic and Cytotoxic

Effects on Mammalian Cancer Cell Lines through p53-Dependent and p53-

Independent Mechanisms. The Journal Of Pharmacology And Experimental

Therapeutics. v. 315, n. 3, 315:1403–1411. 2005.

Gallorini, M.; Cataldi, A.; Di Giacomo, V. Cyclin-dependent kinase modulators and

cancer therapy. BioDrugs v. 26, p. 377-391. 2012.

Galluzzi, L. et al. Cell death modalities: classification and pathophysiological

implications. Cell Death and Differentiation. v.14, p.1237-1266. 2007.

Galluzzi, L. et al. Chapter one – Programmed Necrosis: From Molecules to Health

and Disease. International Review of Cell and Molecular Biology. v.289, p.1-35.

2011.

Page 75: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

61

Galluzzi, L. et al. Molecular definitions of cell death subroutines: recommendations of

lhe Nomenclature Commitee on Cell Death 2012. Cell and Differentiation. v.10.

p.107-120. 2012.

Garrett, M. D. Cell cycle control and cancer. Current Science v. 81, n. 5, p. 515-522.

2001.

Ghobrial, I. M.; Witzig, T. E.; Adjei, A. A. Targeting Apoptosis Pathways in Cancer

Therapy. CA Cancer J Clin. v.55, p.178-194. 2005.

Gil-Gómez, G.; Bernsand, A.; Brady, H. J.M. A link between cell cycle and cell death:

Bax and Bcl-2 modulate Cdk2 activation during thymocyte apoptosis. The EMBO

Journal. v. 17, n. 24, p. 7209–7218. 1998.

Gray C.W., Ward R.V., Karran E., Turconi S., Rowles A., Viglienghi D.,

Southan C., Barton A., Fantom K.G., West A., Savopoulos J., Hassan N.J.,

Clinkenbeard H., Hanning C., Amegadzie B., Davis J.B., Dingwall C., Livi G.P.,

Creasy C.L. Characterization of human HtrA2, a novel serine protease

involved in the mammalian cellular stress response. Eur J Biochem. v. 267. n.

18. p. 5699–5710. doi:10.1046/j.1432-1327.2000.01589.x. PMID 10971580.

2000.

Hanahan, D.; Weinberg, R. A. Hallmarks of Cancer: The Next Generation. Cell

Press. v. 144, n. 5, p.646–674. 2011.

Hartinger, C. G. et al. From bench to beside – preclinical and early clinical

development of the anticancer agent indazolium trans- [tetrachlorobis (1

Hindazazole) ruthenate (III)] KP1019 or FFC14A). Journal of Inorganic

Biochemistry. v.100. p. 891-904. 2006.

INCA. Instituto Nacional do Câncer. O que causa o câncer. Disponível em

http://www.inca.gov.br/conteudo_view.asp?id=81.

Jaattela, I. S., Mathiasen, M. Triggering caspase-independent cell death to combat

câncer. Trends in Molecular Medicine. v.8, p.212-220. 2002.

Jirsova, K.; Mandys, V.; Gispen, W. H.; Bar, P. R. Cisplatin-Induced Apoptosis in

Cultures of Human Schwann Cell. Neuroscience Letters. v 392. p. 2-26. 2006.

Page 76: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

62

Kapitza, S.; Jakupec, M. A.; Uhl, M.; Keppler, B. K.; Marian, B. The heterocyclic

Ruthenium(III) complex KP1019 (FFC14A) causes DNA damage and oxidative stress

in colorectal tumor cells. Cancer Letters v. 226, p. 115-121. 2005.

Kartalou, M.; Essigmann, J. M. Mechanisms of Resistance to Cisplatin. Mutation

Research. v. 478. p. 23-43. 2001.

Kasper, C. et al. Synthesis and cellular impact of diene-ruthenium(II) complexes: a

new class of organoruthenium anticancer agents. Journal of inorganic

biochemistry, v. 106, n. 1, p. 126-33, 2012.

Kelland, L. The Resurgence of Platinum-Based Cancer Chemotherapy. Nature. v. 7,

p. 573-584. 2007.

Keppler, B. K.; Vogel E. A. Overview of Tumor-Inhibiting Non-Platinum

Compounds. Platinum and Other Metal Coordination Compounds in Cancer

Chemotherapy 2. p. 253-268. 1996.

Klug, W. S.; Cummings, M. R.; Spencer, C. A.; Palladino, M. A. Conceitos de

Genética. Editora Artmed. 9ª Ed. 2010.

Kostova, I. Ruthenium Complexes as Anticancer Agents. Current Medicinal

Chemistry. v. 13, p. 1086-1107. 2006.

Kroemer, G. et al. Classification of cell death: recommendations of lhe Nomenclature

Committee on Cell Death 2009. Cell Death and Differentiation. v.16, p.3-11, 2009.

Latorre, M. R. D. O., Franco, E. L. Epidemiologia dos sarcomas. In: Lopes A (ed).

Sarcomas de partes moles. Rio de Janeiro: Medsi; p. 3-18. 1999.

Laurence, D. R.; Bennett, P. J.; Brown, M. J. Clinical Pharmacology, 8ª ed.

Churchill Livingstone, Edinburgh, p. 710.1997.

Lewis J. J., Leung D., Woodruff J. M., Brennan M. F. Retroperitoneal soft-tissue

sarcoma: analysis of 500 patients treated and followed at a single institution. Ann

Surg. v. 228(3). p.355-65. Review. 1998.

Page 77: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

63

Li, L.; Wong, Y.M.; Chen, T. et al. Ruthenium complexes containing

bisbenzimidazole derivatives as a new class of apoptosis inducers. Dalton Trans

v.41. p.1138-1141. 2012.

Li, J., Yuan, J. Caspases in apoptosis and beyond. Oncogene. v.27, .p. 6194-6206,

2008.

Lima, A. P.; Pereira, F. C.; Vilanova-Costa, C. A. S. T.; Ribeiro, A. S. B. B.; Pavanin,

L. A.; Dos Santos, W. B.; Silveira-Lacerda E. P. The ruthenium complex cis-

(dichloro)tetrammineruthenium(III) chloride induces apoptosis and damages DNA

in murine sarcoma 180 cells. Journal of Biosciences, v. 35, n. 3, p. 371-378.

2010.

Lima A.P., Pereira F.C., Almeida M.A.P., Mello F.M.S., Pires W.C., et al. Cytoxicity

and Apoptotic Mechanism of Ruthenium(II) Amino Acid Complexes in Sarcoma-180

Tumor Cells. PLoS ONE. v. 9. n. 10. e105865. doi:10.1371/journal.pone.0105865.

2014.

Liu, T. et al., Detection of Apoptosis Based on lhe Interaction between Annexin V and

Phophatidyserine. Anal. Chem. v.81, p.2410-2413, 2009.

Mather, J. (1998) Introduction to Cell and Tissue Culture. New York and London,

Plenum Press.

Mathiasen, I. S.; Jaattela, M. Triggering caspase-independent cell death to combat

cancer. Trends in Molecular Medicine. v. 8, n. 5, p. 212–220. 2002.

Mcknight, J.A. Principles of Chemotherapy. Clinical Techniques in Small Animal

Practice, v.18, p. 67-72, 2003.

Mealey, B. L. et al. Dentistry and the cancer patient: part 1- oral manifestantions and

complications of chemotherapy. Compendium, Janesburg, v. 15. n.10. p. 1252.

1994.

Mendenhall W. M., Zlotecki R. A., Hochwald S. N., Hemming A. W., Gro-Bmyer S. R.,

Cance W. G. Retroperitoneal soft tissue sarcoma. Cancer. v.104. n. 4. p.669-75.

Page 78: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

64

Mestroni, G.; Alessio, E.; Calligaris, M. Chemical, biological and antitumor properties

of Ruthenium(II) complexes with dimethyl sulfoxide. Progress in Clinical

Biochemistry And Medicine v. 10. p. 71-87. 1989a.

Mestroni, G.; Alessio, E.; Calligaris, M. Rhodium (III) analogues of antitumor-active

Ruthenium (III) compounds: the crystal structure of [lmH][trans-

RhCl4(lm)2](lm=imidazole). Inorganica Clinica Acta v. 273. p.62-71. 1989b.

Mettlin, C., Priore, R., Rao, U., Gamble, D., Lane, W., Murphy, P. Results of the

national soft-tissue sarcoma registry. J Surg Oncol. v.19. n. 4. p. 224-27. 1982.

Molina-Salinas, G.; Said-Fernández, S. A modified microplate cytotoxicity assay with

brine shrimp larvae (Artemia salina) Pharmacologyonline v. 3. p.633-638. 2006.

Moore, P.; Yedjou, C. G.; Tchounwou, P. B. Malation-Induced oxidative stress,

cytotoxicity, and genotoxicity in human liver carcinoma (HepG2) cells.

Environmental Toxicology, New York, v. 25, n. 3, p. 221. 2010.

Mosmann, T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to

proliferation and cytotoxicity assays. Journal of immunological methods. v. 65, n.

1-2, p. 55-63, 1983.

Parkinson, A. Biotransformation of Xenobiotics. In: Casarett and Doull´ s Toxicology

– The Basic Science of Poisons, International Edition, McGraw-Hill, 6: p. 133-224.

2001.

Pereira F.C. Lima B.A.V., Lima A.P., Pires W.C., Monteiro T., Magalhães L.F., Costa

W., Graminha A.E., Batista A.A., Ellena J., Silveira-Lacerda E.P. Cis-[RuCl(BzCN)(N-

N)(P-P)]PF6 complexes: syntesis and in vitro antitumor activity. Journal of Inorganic

Chemistry. v. n. p. 2015.

Peres, L. A. B.; Delfino, V. D. A.; Mocelin, A. J.; Tutida, L. A.; Fávero, M. E.; Matsuo,

T. Padronização do teste do MTT em modelo de preservação a frio como

instrumento de avaliação da viabilidade celular renal. Jornal Brasileiro de

Nefrologia, São Paulo, v. 30, n. 1, p. 48-53, 2008.

Phillips, B. J. Development of cell culture techniques for assessment of the toxicity of

plants products. Toxicology in Vitro, v. 10, p. 69-76, 1996.

Page 79: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

65

Pinto, L. F. R., Felzenszwalb, I. Genética do Câncer. In: Ribeiro, L. R., Salvadori, D.

M. F.; Marques, E. K. Mutagênese Ambiental. 1° ed. Canoas: Ulbra. p. 247-279.

2003.

Pizarro, A. M.; E Sadler, P. J. Unsual DNA modes for metal anticâncer complexes.

Biochimie. p. 1-14. 2009.

Prives, C.; Hall, P. A. The p53 pathway. The Journal of Pathology Special Issue:

Molecular and Cellular Themes in Cancer Research v. 187. n. 1. p. 112–126.

1999.

Queiroz, S.L.; Batista, A.A.: Oliva, G., Gambaderlla, M. Inorganica Chimica.

Acta, v. 267. p.209-221. 1998.

Rang H. P., Dale M. M., Ritter J. M., Flower R. J. Farmacologia. 5. edição. Rio de

Janeiro: Elsevier. v. 829. p. 1. 2007.

Rao, T. S. et al.,. International network of cancer genome projects. Nature v. 464, p.

993-998. 2010.

Ribeiro, A. S. B. B.; da Silva, C. C.; Pereira, F. C., Lima, A. P.; Vilanova-Costa, C. A.

S. T.; Aguiar, S. S.; Pavanin, L. A.; da Cruz, A. D. P.; Silveira-Lacerda, E. P.

Mutagenic and genotoxic effects of cis-(dichloro)tetraammineruthenium(III) chloride

on human peripheral blood lymphocytes. Biol. Trace Elem. Res. v. 130249. p.261.

2009.

Ribeiro, L. R; Salvadori, D. M. F; Marques, E. K. Mutagênese Ambiental. Canoas:

Ed. ULBRA, 356P. 2003.

Rogero, S.; Lugão, A. B.; Ikeda, T. I.; Cruz, A. S. Teste in vitro de citotoxicidade:

Estudo Comparativo entre duas metodologias. Materials Research, São Carlos, v.

6, n. 3, p. 317-320, 2003.

Sabale, P. M.; Patel, J.; Patel, Y. Metal Complexes: Current trends and future

potential. IJPCBS. v.2, p.251-265, 2012.

Saelens et al. Toxic proteins released from mitochondria in cell death. Oncogene. v.

23, p. 2861-2874. 2004.

Page 80: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

66

Santos C. E. R., Correia M. M., Rymer E. M., Stoduto G., Kesley R., Maluly V.,

Gruezo L. D., Dias J. A. Sarcomas Primários do Retroperitônio. Revista Brasileira

de Cancerologia. v. 53. n. 4. p. 443-452. 2007.

Sasaki, Y. F.; Sekihashi, K.; Izumiyama, F.; Nishidate, E.; Saga, A.; Ishida, K.;

Tsuda, S. The comet assay wuth multiple mouse organs: comparison of comet assay

results and carcinogenicity with 208 chemicals selected from the IARC monographs

and U.S. NTP carcinogenicity database. Critical Reviews in Toxicology, London, v.

30, n. 6, p. 629-799, 2000.

Sato, D.Y.O.; Wal, R.; De Oliveira, C.C.; Cattaneo, R.I.I.; Malvezzi, M.; Gabardo, J.;

Buchi, D. D. E. F. Histopathological and immunophenotyping stud-ies on normal and

sarcoma 180-bearing mice treated with a complex homeopathic medication.

Homeopathy. v.94, n.1, p.26-32. 2002.

Schwartz, G. K., Shah, M. A. Targeting the Cell Cycle: A New Approach to Cancer

Therapy. J Clin Oncol. v. 23, n. 36, p. 9408-9421. 2005.

Sekihashi, K.; Yamamoto, A.; Matsumura, Y.; Ueno, S.; Watanabe-Akanuma, M.;

Kassie, F.; Knasmüller, S.; Tsuda, S.; Sasaki, Y.F. Comparative investigation of

multiple organs of mice and rats in the comet assay, Mutat. Res. v. 517, p. 53–75.

2002.

Shi, Y. Mechanism of Caspase Activation and Inhibition during Apoptosis. Molecular

Cell. v. 9. p. 459-470. 2002.

Siegel, H. J. et al. Synovial Sarcoma: Clinicopathologic Features, Treatment, and

Prognosis. Orthopedics. v. 30. n. 12. p. 1020-1025. 2007.

Silva, J.; Erdtmann, B.; Henrique, J. A. P. Genética toxicológica. Editora Alcance.

2003.

Singer, S., Demetri G. D., Baldini E. H. Management of softtissue sarcomas: An

overview and update. Lancet Oncol. v. 1. p. 75-85. 2000.

Singh, N.P.; McCoy, M.T.; Tice, R.R.; Schneider, E.L. A simple technique for

quantitation of low levels of DNA damage in individual cells. Exp. Cell Res. v.175. p.

184–191. 1988.

Page 81: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

67

Sonis, S. T. Mucositis as a biological process: a new hypothesis for the development

of chemotherapy-induced stomatotoxicity. Oral Oncol., Kidlington, v. 34. p. 39-43.

1998.

Spira, A. I. E David S. Ettinger, D. S. The Use of Chemotherapy in Soft-Tissue

Sarcomas. The Oncologist. v. 7. p. 348-359. 2002.

Stephen, W. G., Green, D. G. R., Mitochondria and cell death: outer membrane

permeabilization and beyond. Nature Reviews. v. 11. p. 621-632. 2010.

Stewart, Z. A.; Westfall, M. D., Pietenpol, J. A. Cell-cycle dysregulation and

anticancer therapy. Trends in Pharmacological Sciences. v. 24. n. 3. 2003.

Stoeckle, E., Coindre, J. M., Bonvalot, S., Kantor, G., Terrier, P., Bon-Ichon, F., and

French Federation of Cancer Centers Sarcoma Group. Prognostic factors in

retroperitoneal sarcoma: a multivariate analysis of a series of 165 pa-tients of the

French Cancer Center Federation Sarcoma Group. Cancer. v. 92. n. 2. p.359-68.

2001.

Tajara, E. H. Ciclo Celular. In: FERREIRA, C.G. ; Rocha, J.C. Oncologia Molecular.

1 ed. São Paulo: Atheneu. p. 65-76. 2004.

Toledo, S. R. C. Sarcomas Ósseos e de Partes Moles. In: Ferreira, C.G., Tsujimoto,

Y. Bcl-2 Family of Proteins: Life-or-Death Switch in Mitochondria. Bioscience

Reports. v. 22. p. 47-58. 2002.

Trzeciak, A.R.; Kowalik, J.; Małecka-Panas, E.; Drzewoski, J.; Wojewodzka, M.;

Iwanenko, T.; Błasiak, J. Genotoxicity of chromium in human gastric mucosa cells

and peripheral blood lymphocytes evaluated by the single cell gel electrophoresis

(comet assay), Med. Sci. Monit. v.6. p. 24–29. 2000.

Vacca, A.; Bruno, M.; Boccarelli, A. (2002). Inhibition of endothelial cell functions and

of angiogenesis by the metastasis inhibitor NAMI-A, Br. Journal of Cancer v.86. p.

993-998. 2004.

Wang, J. Q. et al. Mitochondria are the primary target in the induction of apoptosis by

chiral ruthenium(II) polypyridyl complexes in cancer cells. Journal of biological

inorganic chemistry. DOI 10.1007/s00775-013-1069-2. 2013.

Page 82: UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE CIÊNCIAS ...§ão_Raquel.Faria.… · LISTA DE TABELAS Tabela 1: As dez principais causas de morte no mundo de acordo com a Organização

68

Wasson, G. R.; Mckelvey-Martin, J.; Downes, C. S. The use of the comet assay in

the study of human nutrition and cancer. Mutagenesis, Swansea, v. 23, n. 3, p. 153-

162. 2008.

World Health Organization. The top 10 causes of death. The 10 leading causes of

death by broad income group (2008). Updated June 2011.

http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310/en/index.html.

Xie, Y. Y. et al. DNA interaction, cytotoxicity, apoptotic activity, cell cycle arrest,

reactive oxygen species and mitochondrial membrane potential assay induced by

ruthenium(II) polypyridyl complexes. Inorganica Chimica Acta, v. 405. p. 228–234.

2013.

Xiong, Y.; Hannon, G. J.; Zhang, H.; Casso, D.; Kobayashi R.; Beach, D. p21 is a

universal inhibitor of cyclin kinases. Nature. v. 366. p. 701 – 704. doi:

10.1038/366701a0. 1993.

Yang, X et al. Ruthenium methylimidazole complexes induced apoptosis in lung

cancer A549 cells through intrinsic mitochondrial pathway. Biochimie, v. 94. n. 2. p.

345-53. 2012.

Zlotecki, R. A., Katz, T. S., Morris, C. G., Lind, D. S., Hochwald, S. N. Adjuvant ra-

diation therapy for resectable retroperitoneal soft tissue sarcoma: the University of

Florida experience. Am J Clin Oncol. v. 28. n. 3. p. 310-16. 2005.

Zucchi, T. M. A. D; Poli, P; De Mello, M. A; Zucchi, T. D; Zucchi, F. D; De Castro, V.

L. S. S. Biomarcadores: Sentinelas Ambientais. In:Binsfeld, P. C. (organizador).

Biossegurança em Biotecnologia. Rio de Janeiro: Interciência. p.367. 2004

Zuckerberg, C. Ultrastructure of Sarcoma 180. Cancer Research. v. 33. p. 2278-

2282. 1973.