Identificación de metabolitos presentes en plantas medicinales como adyuvantes en el tratamiento contra el adenocarcinoma de cérvix y estudio del mecanismo de acción sobre la bioenergética mitocondrial.

Otero Mojica, Andrea

Identificación de metabolitos presentes en plantas medicinales como adyuvantes en el tratamiento contra el adenocarcinoma de cérvix y estudio del mecanismo de acción sobre la bioenergética mitocondrial.

dc.contributor.advisor	Méndez Sánchez, Stelia Carolina
dc.contributor.advisor	Vesga Gamboa, Luis Carlos
dc.contributor.author	Otero Mojica, Andrea
dc.contributor.evaluator	Hidalgo Bucheli, William Fernando
dc.contributor.evaluator	Daza Espinosa, Martha Cecilia
dc.date.accessioned	2023-05-30T14:49:58Z
dc.date.available	2023-05-30T14:49:58Z
dc.date.created	2023-05-28
dc.date.issued	2023-05-28
dc.description.abstract	El cáncer de cérvix es la cuarta principal causas de muerte por cáncer en mujeres alrededor del mundo (GLOBOCAN, 2020). En países con bajos recursos económicos y deficiencia en los servicios de salud, el número de casos de mortalidad es mayor debido a la baja probabilidad de supervivencia a un año en pacientes en estado avanzado/recurrente. La quimioterapia es el método más empleado para tratar el cáncer de cuello uterino avanzado, sin embargo, debido a los efectos secundarios letales que genera y a la quimioresistencia, son más los riesgos que los beneficios. A partir de esto, la búsqueda de alternativas para el tratamiento con quimioterapia se ha ido incrementando. El uso de la mitocondria como una diana farmacológica y el uso de compuestos naturales que potencialicen sinérgicamente el efecto citotóxico generado por fármacos, son dos de los diversos enfoques de estudio que se han ido implementando. Con base en lo anterior, el presente proyecto tuvo como objetivo general identificar metabolitos presentes en plantas medicinales que potencialicen el efecto citotóxico de los fármacos empleados en la quimioterapia (la doxorrubicina y el oxaliplatino) en células HeLa, teniendo como diana farmacológica la mitocondria. Para el cumplimiento del objetivo planteado, se llevó a cabo una fase in silico que consistió en un cribado virtual de una base de datos de 187 metabolitos a partir de interfaz Maestro de la suit Schrödinger Drug Discovery para modelado molecular. En primer lugar, se calcularon las propiedades ADME de los metabolitos, luego se llevó a cabo el docking score en dos niveles de precisión (precisión estándar y extra-precisión), para así determinar las posibles interacciones presentes con los residuos de la subunidad 4 (Lys122, Leu129, Met119 y Tyr126) y subunidad 1 (Ile452, Val456 y Phe459) del complejo IV de la cadena de transporte de electrones mitocondrial, reportados como sitio de unión del inhibidor clorpromazina (ID:5z62, resolución 3.60 Å). A partir del acoplamiento molecular, fueron identificados la quercetina, el carvacrol, el ácido gálico y el timol como posibles inhibidores del complejo IV debido a sus propiedades ADME, energía de afinidad, docking score e interacciones presentes con los residuos aminoacídicos importantes. Teniendo los metabolitos seleccionados, se llevó a cabo la fase in vitro, donde inicialmente se evaluó la citotoxicidad de los metabolitos y fármacos seleccionados sobre la línea de cáncer de cérvix HeLa, a partir del método MTT descrito por Mossman (Mosmann, 1983). Se determinó la concentración citotóxica que causa el 50% de la muerte celular (CC50), en un tiempo de 48 horas para cada compuesto, cuyos valores obtenidos fueron 95, 432, 87,52 y 256,4 µM para la quercetina, carvacrol, ácido gálico y timol respectivamente, así como 1,55 y 3,63 µM para los fármacos doxorrubicina y oxaliplatino respectivamente. A partir del CC50 de los compuestos, se llevaron a cabo ensayos de citotoxicidad evaluando mezclas entre los metabolitos (quercetina, carvacrol, ácido gálico y timol) y los fármacos (doxorrubicina y oxaliplatino) sobre las células HeLa, con el objetivo de determinar el efecto citotóxico y la interacción farmacológica presente. La mezcla doxorrubicina-carvacrol, se seleccionó como la mejor combinación debido a que disminuyó el porcentaje de viabilidad celular en un 98% y presentó efecto sinérgico. Finalmente, con el objetivo de corroborar el efecto de la mezcla sobre la mitocondria, se llevaron a cabo ensayos de respiración celular con la mezcla doxorrubicina-carvacrol, sobre la línea HeLa (0,25CC50), obteniendo una disminución significativa de 27 y 40% en los estados basal y desacoplado respectivamente, indicando así una alteración en la respiración celular. A partir de los resultados obtenidos mediante acoplamiento molecular, se sugiere que los metabolitos quercetina, carvacrol, ácido gálico y timol son posibles inhibidores del complejo IV de la cadena de transporte de electrones mitocondrial. Posteriormente, con los ensayos realizados de la fase in vitro se identificó que estos compuestos potencializaron sinérgicamente el efecto citotóxico de la doxorrubicina sobre las células HeLa. Además, a partir de ensayos de respiración celular, se obtuvo que el efecto citotóxico generado por la mezcla carvacrol-doxorrubicina era debido una alteración en los estados basal y desacoplado de la respiración mitocondrial.
dc.description.abstractenglish	Cervical cancer is the fourth leading cause of cancer death in women around the world, in 2020 there were 340,000 deaths and 604,127 new cases of cervical cancer (GLOBOCAN, 2020). In countries with low economic resources and health services, the number of mortality cases is higher due to the low probability of one-year survival in patients with advanced/recurrent cervical cancer. Chemotherapy is the most widely used method of treating advanced-stage cervical cancer, but due to its deadly side effects and chemoresistance, the risks outweigh the benefits. From this, the search of alternatives for chemotherapy treatment has been increasing. The use of mitochondria as a pharmacological target and the use of natural compounds that synergistically potentiate the cytotoxic effect generated by drugs are two of the various study approaches that have been implemented. Based on this, the present project had the general objective of identify metabolites present in medicinal plants that potentiate the cytotoxic effect of the drugs used in chemotherapy (doxorubicin and oxaliplatin) in HeLa cells, having mitochondria as a pharmacological target. To fulfill the stated objective, an in silico phase was carried out, consisted of a virtual screening of a database of 187 metabolites from the Maestro interface of the Schrödinger Drug Discovery suite for molecular modeling. First, the ADME properties of the metabolites were calculated, then the docking score was carried out at two levels of precision (standard precision and extra-precision), in order to determine the possible interactions present with the residues of subunit 4 (Lys122, Leu129, Met119 and Tyr126) and subunit 1 (Ile452, Val456 and Phe459) of complex IV of the mitochondrial electron transport chain, reported as a binding site for the inhibitor chlorpromazine (ID: 5z62, resolution 3.60 Å). From molecular docking, quercetin, carvacrol, gallic acid and thymol were identified as possible inhibitors of complex IV due to their ADME properties, affinity energy, docking score and present interactions with important amino acid residues. Taking the selected metabolites, the in vitro phase was carried out, where initially the cytotoxicity of the selected metabolites and drugs on the HeLa cervical cancer line was evaluated, based on the MTT method described by Mossman (Mosmann, 1983). The cytotoxic concentration that causes 50% of cell death (CC50) was determined in 48 hours for each compound, whose values were 95, 432, 87.52 and 256.4 µM for quercetin, carvacrol, gallic acid and thymol respectively, as well as 1.55 and 3.63 µM for the drugs doxorubicin and oxaliplatin respectively. Starting from the CC50 of the compounds, cytotoxicity assays were carried out evaluating mixtures between the metabolites (quercetin, carvacrol, gallic acid and thymol) and the drugs (doxorubicin and oxaliplatin) on HeLa cells, with the aim of determining the effect cytotoxic and drug interaction present. The doxorubicin-carvacrol mixture was selected as the best combination because it decreased the percentage of cell viability by 98% and had a synergistic effect. Finally, with the objective of corroborating the effect of the mixture on the mitochondria, cellular respiration tests were carried out with the doxorubicin-carvacrol mixture, on the HeLa line (0.25CC50), obtaining a significant decrease of 27 and 40%. in the basal and uncoupled states respectively, thus indicating an alteration in cellular respiration. Based on the results obtained by molecular docking, it is suggested that the metabolites quercetin, carvacrol, gallic acid and thymol are possible inhibitors of complex IV of the mitochondrial electron transport chain. Subsequently, with the tests carried out in the in vitro phase, it was identified that these compounds synergistically potentiated the cytotoxic effect of doxorubicin on HeLa cells. In addition, from cellular respiration assays, it was found that the cytotoxic effect generated by the carvacrol-doxorubicin mixture was due to an alteration in the basal and uncoupled states of mitochondrial respiration.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Químico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/14454
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ciencias
dc.publisher.program	Química
dc.publisher.school	Escuela de Química
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Cáncer de cérvix
dc.subject	HeLa
dc.subject	citotoxicidad
dc.subject	metabolitos secundarios
dc.subject.keyword	Cervical cancer
dc.subject.keyword	HeLa
dc.subject.keyword	cytotoxicity
dc.subject.keyword	secondary metabolites
dc.title	Identificación de metabolitos presentes en plantas medicinales como adyuvantes en el tratamiento contra el adenocarcinoma de cérvix y estudio del mecanismo de acción sobre la bioenergética mitocondrial.
dc.title.english	Identification of metabolites present in medicinal plants as adjuvants in the treatment against cervical adenocarcinoma and study of the mechanism of action on mitochondrial bioenergetics.
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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