Sterol endoperoxides: Influence on Leishmania and macrophages

Title (eng)
Sterol endoperoxides: Influence on Leishmania and macrophages
Author
Azra Aleta
Assessor
Rudolf Moldzio
Degree supervisor
Lars Gille
Description (eng)
Bachelor thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2024
Abstract (eng)
Leishmaniasis is an infectious tropical disease caused by Leishmania parasites (protozoa), affecting at least two million people annually in 98 subtropical and tropical countries. It manifests in three forms: cutaneous, mucocutaneous, and visceral, each with varying severity. The disease is transmitted by infected female sand flies, injecting the motile flagellated promastigotes into hosts during blood meals. Inside host macrophages, the parasites transform into non-flagellated amastigotes and proliferate, evading the immune system. Increasing drug resistance and adverse effects of current treatments necessitate new antileishmanial drugs. Endoperoxides (EP) are promising candidates, having shown antileishmanial activity and being used as antimalarial agents. Their efficacy and mode of action depend on their structure beyond the EP group, which is of interest for drug development. Therefore, this thesis aimed to evaluate (i) the impact of sterol endoperoxides (ergosterol endoperoxide (ErgoEP), dehydrocholesterol endoperoxide (DHCholEP)) on the viability of Leishmania tarentolae promastigotes (LtP) and J774 murine macrophages, (ii) the effect of antioxidants (N-acetyl cysteine (NAC), butylated hydroxytoluene (BHT), 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (Trolox)) on the viability of LtP treated with sterol EP, (iii) the influence of sterol EP on sterol synthesis in LtP and (iv) possible improvements of sterol analysis in LtP. To investigate these questions, viability assays of LtP and J774 were executed in 96-well plates and after 48 h incubation with substances, resazurin fluorescence was used to obtain corresponding IC50 values. To assess the impairment of antileishmanial viability of the substances by the antioxidants NAC, BHT and Trolox, alterations in IC50 values were recorded upon addition of said antioxidants. After incubation of LtP with ErgoEP and DHCholEP, sterol analysis was performed using high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis. Furthermore, corticosterone (CCS) was evaluated as an internal standard for this type of analysis. The experiments revealed IC50 values in LtP vs. J774 for ErgoEP of 4.5 ± 1.2 μM vs. 22 ± 5 μM and for DHCholEP 2.0 ± 0.4 μM vs. 15 ± 5 μM. This indicates a selectivity factor of 5–8 for LtP over J774. For sterol EP actions on LtP, no major influence of antioxidants was observed. HPLC analysis demonstrated that both sterol EPs inhibited the biosynthesis of the major sterol 5-dehydroepisterol in LtP and CCS could so far not be used as a standard due to losses during extraction. In conclusion, sterol EPs could be suitable as antileishmanial agents but further effectivity and mechanistic studies in more complex and in vivo model systems are required.
Description (deu)
Bachelorarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2024
Abstract (deu)
Die tropische Infektionskrankheit Leishmaniose wird verursacht durch protozoische Leishmanien, die jährlich mindestens zwei Millionen Menschen in 98 Ländern betrifft. Die Krankheit hat drei Hauptformen: Kutane, mukokutane und viszerale Leishmaniose. Infizierte, weibliche Sandmücken übertragen die Promastigoten durch Blutmahlzeiten auf Menschen und Tiere, wo sie in den Makrophagen zu Amastigoten differenzieren. Anlässlich ihrer Fähigkeit sich in den Makrophagen zu verstecken, entgehen Leishmanien dem Abwehrmechanismus des Immunsystems. Aufgrund zunehmender Resistenzen und Nebenwirkungen bestehender Behandlungen ist die Entwicklung neuer antileishmanialer Medikamente erforderlich. Eine Klasse von Arzneimittelkandidaten sind Endoperoxide (EP), die antileishmaniale Wirkung gezeigt haben und bereits als Malariamittel eingesetzt werden. Ihre Wirkungsweise und Effektivität hängen jedoch stark von der Struktur außerhalb der EP-Gruppe ab. Ziel war es daher, (i) die Auswirkungen von Sterol-Endoperoxiden (Ergosterol-Endoperoxid (ErgoEP), Dehydrocholesterol-Endoperoxid (DHCholEP)) auf die Lebensfähigkeit von Leishmania tarentolae Promastigoten (LtP) und J774-Mausmakrophagen zu untersuchen, (ii) den Effekt von Antioxidantien (N-Acetylcystein (NAC), butyliertes Hydroxytoluol (BHT), 6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carbonsäure (Trolox)) auf die Sterol-EP Wirkung in LtP zu beobachten, (iii) den Einfluss von Sterol-EP auf die Sterolsynthese in LtP abzuklären und (iv) Verbesserungen der Sterol-Analyse zu testen. Um dies zu untersuchen, wurden Viabilitätstests von LtP und J774 in 96-Well-Platten nach 48 h Inkubation mit Substanzen mit Resazurin als Indikator durchgeführt und IC50-Werte ermittelt. Die Verminderung der antileishmanialen Wirkung von Substanzen wurde nach der Zugabe von NAC, BHT und Trolox beurteilt. Nach der Inkubation von LtP mit ErgoEP und DHCholEP, wurden Sterol-Analysen mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) durchgeführt. Ferner wurde Corticosteron (CCS) als interner Standard bei der Sterol-Analyse evaluiert. Die Experimente ergaben IC50-Werte von 4.5 ± 1.2 μM für ErgoEP in LtP und 22 ± 5 μM in J774. DHCholEP erreichte IC50-Werte von 2.0 ± 0.4 μM in LtP und 15 ± 5 μM in J774 mit einem Selektivitätsfaktor von 5–8 für LtP gegenüber J774. Es wurde kein wesentlicher Einfluss von Antioxidantien auf die Wirkung von Sterol-EPs in LtP beobachtet. HPLC-Analysen zeigten, dass Sterol-EPs das Hauptsterol 5-Dehydroepisterol in LtP hemmten, während CCS aufgrund von Extraktionsverlusten nicht als Standard verwendet werden konnte. Daher steht fest, dass Sterol-EPs als antileishmaniale Wirkstoffe geeignet sein könnten, jedoch weitere Studien in komplexeren und in vivo Modellsystemen erforderlich sind.
Type (eng)
Bachelor theses
Language
[eng]
Persistent identifier
https://phaidra.vetmeduni.ac.at/o:4730
AC number
AC17685011
DOI
10.34876/k3mr-9b42
Number of pages
50
Date issued
2024
License
All rights reserved