phaidra.vetmeduni.ac.at o:868 Antileishmanial action of endoperoxides Bachelorarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2021 Leishmaniose ist eine wichtige Krankheit in tropischen und subtropischen Ländern. Sie wird durch Protozoen Parasiten verursacht, die sich bei Infektion von Säugetieren in Wirtsmakrophagen verstecken. Abhängig von der Leishmania-Spezies kann diese Infektion zu Haut- und Schleimhautläsionen und sogar zum Tod führen. Die pharmakologische Therapie ist aufgrund der Lage der Parasiten im Phagolysosom von Makrophagen limitiert. Deswegen ist die Erforschung neuer antileishmanialer Medikamente und möglicher Arzneimittelkombinationen von allgemeinem Interesse. In der aktuellen Bachelorarbeit wurde der Einfluss neu synthetisierter Anthracen-Endoperoxide (AcEP) und der Nicht-Endoperoxid- Analoga (Ac) auf Leishmania tarentolae Promastigoten (LtP) und J774-Zellen als Modell für Wirtsmakrophagen untersucht. Die Arbeit bestand aus einem methodischen Teil, in dem neue Testmethoden etabliert wurden, und einem explorativen Teil, in dem die antileishmanialen Eigenschaften und der Mechanismus der AcEPs untersucht wurden. Hauptbestandteile waren (I) die Festlegung neuer Methoden für Zellviabilität sowie Methoden zum Testen der Synergie potenzieller antileishmanialer Arzneimittel, (II) die Messung der Auswirkungen der AcEP / Ac-Verbindung auf die Zellviabilität von LtP- und J774-Zellen sowie ihr Potenzial, die Bildung von Superoxidradikalen in LtP auszulösen, ihre Reaktivität mit niedermolekularem Eisen zu reagieren und ihr Potenzial zur Cycloreversion zu charakterisieren. Als Ergebnis dieser Arbeit wurde ein neues Layout der Zellviabilität-Tests mit 12 statt 6 Konzentrationspunkten für Dosis-Wirkungs-Kurven und ein Plattenlayout für Synergie Zellviabilität-Tests von zwei Verbindungen erstellt. Unter den getesteten Verbindungen zeigten bestimmte AcEPs eine antileishmaniale Aktivität mit IC50 -Werten im niedrigen mikromolaren Bereich und Selektivität für LtP gegenüber J774-Zellen. Durch die Verwendung von cyclischen Hydroxylaminen in Kombination mit EPR konnte gezeigt werden, dass einige dieser AcEP-, aber auch der Nicht-Endoperoxid- Analoga, die Bildung von Superoxid Radikalen in LtP auslösten. Im chemischen Teil der Studie wurde gezeigt, dass der größte Teil des AcEP schneller mit Eisen (II) reagierte als ihre Ac. Während der Untersuchung des thermischen Abbaus der AcEP-Verbindungen bei 70 ° C in Ethanol wurde festgestellt, dass besonders komplexes AcEPs eine Cycloreversion (Freisetzung von O2) durchliefen, während sich unter diesen Bedingungen auch einfachere AcEPs zersetzten, jedoch nicht unter Rückbildung ihrer Vorläufer-Verbindung (keine Cycloreversion). Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass die antileishmaniale Aktivität von AcEPs stark von der Struktur jenseits der Endoperoxidgruppe abhängt, was zu unterschiedlichen biologischen Wirkungen bei LtP führt. Darüber hinaus ist die Zersetzung der Endoperoxidgruppe durch Eisen oder Cycloreversion häufig eine Voraussetzung für ihre Aktivität, korreliert jedoch nicht streng mit ihren Auswirkungen auf die Zellviabilität von LtP. Diese Arbeit verbesserte unser Verständnis über der Beziehung zwischen der Struktur von EPs und ihrer antileishmanialen Aktivität. Bachelor thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2021 Leishmaniasis is a vector-borne disease of tropical and subtropical countries. It is caused by protozoal parasites, which upon infection of mammals hide in host macrophages. Depending on the Leishmania species this infection can led to skin and mucocutaneous lesions and even to death. Pharmacological therapy is difficult due to the location of the parasites inside the macrophage phagolysosome. Therefore, the exploration of new anti-leishmanial compounds and possible drug combinations are of general interest. In the current bachelor thesis, the influence of newly synthesized anthracene endoperoxides (AcEP) and the non-endoperoxide analogs (Ac) on non-pathogenic Leishmania tarentolae promastigotes (LtP) and J774 cells as model for host macrophages was studied. The work consisted of a methodical part, in which new testing methods were established, and an explorative part, in which antileishmanial properties and mechanism of AcEP were studied. Major parts were (I) to establish refined methods for viability testing as well as methods to test the synergy of potential antileishmanial compounds, (II) to measure the effects of the AcEP/Ac compound set on the viability of LtP and J774 cells as well as their potential to trigger superoxide radical formation in LtP and (III) to characterize the compound set for its reactivity with low-molecular weight iron and their potential to undergo cycloreversion. As results of this work a new viability plate layout giving up to 12 instead of 6 concentration points for concentration-viability curves and a plate layout for synergy testing of two compounds was established. Among the tested compounds certain AcEPs showed antileishmanial activity with IC50 values in the low micromolar range and selectivity for LtP versus J774 cells. By using cyclic hydroxyl amines in combination with EPR spectroscopy it was shown that some of these AcEP but also non-peroxidic analogs (Ac) triggered superoxide formation in LtP. In the chemical part of the study, it was shown that most of the AcEP reacted faster with low-molecular weight iron (II) than their non-peroxidic analogs (Ac). During the study of thermal degradation of the AcEP compounds at 70°C in ethanol it was shown that especially complex structured AcEP underwent cycloreversion (release of O2) while simpler AcEPs also decomposed under these conditions, however, not under re-formation of their parent compound (no cycloreversion). In conclusion this work shows that antileishmanial activity of AcEP strongly depends on the structure beyond the endoperoxide group, which results in partially different biological effects in LtP. Furthermore, the decomposition of the endoperoxide group by iron or cycloreversion is often a prerequisite for their activity but is not strictly correlated with their effects on LtP viability. This work improved our understanding of the relation between endoperoxide structure and their antileishmanial activity. eng 2022-02-17T10:02:16.050Z LOMv1.0 Author BEGIN:VCARD VERSION:3.0 N:Todhe;Sara; FN:Sara Todhe END:VCARD https://w3id.org/kim/hcrt/scheme https://w3id.org/kim/hcrt/text Textdokument Text LOMv1.0 yes https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0 application/pdf 2753536 https://phaidra.vetmeduni.ac.at/o:868 https://phaidra.vetmeduni.ac.at/api/object/o:868/thumbnail LOMv1.0 discipline