Otimização da atividade anticoagulante da pectina cítrica quimicamente sulfatada

Abstract

Resumo: A modificação da estrutura química de polissacarídeos naturais, pode proporcionar uma melhoria de sua atividade biológica. Neste sentido, a sulfatação química de polissacarídeos tem ganhado notoriedade, principalmente no que concerne à atividade anticoagulante, como exemplo, a pectina cítrica (PC) sulfatada, que possui potencial para ser usada para este fim. Esta pesquisa visa, então, otimizar a sulfatação química, assim como, realizar ciclos de carboxirredução na PC, a fim de compreender sua estrutura-atividade e obter uma molécula com um melhor desempenho anticoagulante. Neste estudo, a PC, foi submetida à diálise e hidrólise ácida parcial, para a obtenção da PC de alta e baixa massa molecular, respectivamente (PCAM = 298,8 kg/mol e PCBM = 7,53 kg/mol). Visando produtos que apresentem melhores atividades anticoagulantes, elas foram submetidas a otimização da sulfatação química, variando-se a relação molar de agente sulfatante por grupo hidroxila no polissacarídeo (etaSO3-piridina/OH), o tempo de reação (h) e o volume total da reação por massa de amostra (Vt/m). A atividade anticoagulante foi avaliada pela capacidade dos derivados em aumentarem o aPTT. Os derivados sulfatados de alta e baixa massa com melhor atividade, PCAMS1 (DS = 1,41) e PCBMS1 (DS = 0,52), foram obtidos com etaSO3-piridina/OH = 9, 8 h e 4 h de reação, respectivamente, e Vt/m = 100 mL/g. A melhor solubilidade de PCAM durante a reação de sulfatação parece ter contribuído para um maior DS, em comparação com PCBM. PCAMS1 e PCBMS1 foram carboxirreduzidos (1 e 4 ciclos; CR1 e CR4) e também submetidos a um segundo ciclo de sulfatação (S2). Verificou-se que os grupos carboxílicos influenciam a atividade anticoagulante, já que os derivados carboxirreduzidos apresentaram menores atividades, associado ao fato também de que a reação de carboxirredução levou à retirada de grupamentos sulfatos da estrutura. Além disso, é possível que a interação do grupo sulfato com as proteínas da cascata da coagulação seja mais efetiva do que a interação dos grupos carboxílicos, uma vez que as amostras ressulfatadas (S2) apresentaram melhores propriedades anticoagulantes. Ao final, os derivados com as melhores atividades anticoagulantes foram PCAMS2CR4 (aPTT em 40 µg/mL = 226,2 s; DS = 1,27) e PCBMS2CR1 (aPTT em 50 µg/mL = 187,1 s; DS = 1,30), que demonstraram atuar inibindo FIIa e FXa sem a presença de serpinas, mas com o efeito sendo aumentado na presença de antitrombina, especialmente sobre FIIa. A otimização da sulfatação química e as outras alterações efetuadas na PCAM e PCBM mostraram exercer influência sobre a atividade anticoagulante, possibilitando compreender melhor a relação estrutura-atividade destes derivados de PC.

Abstract: The modification of the chemical structure of natural polysaccharides can provide an improvement in their biological activity. Thus, the chemical sulfation of polysaccharides has gained notoriety, especially with regard to anticoagulant activity, as example, sulfated citrus pectin (CP), has the potential to be used for this purpose. Therefore, this research aims to optimize chemical sulfation, as well as performing carboxyl-reduction cycles in CP, in order to understand its structure-activity and obtain a molecule with better anticoagulant performance. In this study, CP was submitted to dialysis and partial acid hydrolysis to obtain high and low molecular weight CP, respectively (CPHW = 298.8 kg/mol and CPLW = 7.53 kg/mol). Aiming at products that present better anticoagulant activities, they were subjected to optimization of chemical sulfation, varying the molar ratio of sulfating agent per hydroxyl group in the polysaccharide (etaSO3-pyridine/OH), the reaction time (h) and the total volume of the reaction per sample weight (Vt/w). The anticoagulant activity was evaluated by the ability of derivatives to increase aPTT. The high and low weight sulfated derivatives with better activity, CPHWS1 (DS = 1.41) and CPLWS1 (DS = 0.52), were obtained with etaSO3-pyridine/OH = 9, 8 h and 4 h of reaction, respectively, and Vt/w = 100 mL/g. The better solubility of CPHW during the sulfation reaction seems to have contributed to a higher DS compared to CPLW. CPHWS1 and CPLWS1 were carboxyl-reduced (1 and 4 cycles; CR1 and CR4) and also subjected to a second sulfation cycle (S2). It was verified that the carboxyl groups influence the anticoagulant activity, since the carboxyl-reduced derivatives had lower activities, also associated with the fact that the carboxyl-reduction reaction led to the removal of sulfate groups from the structure. Furthermore, it is possible that the interaction of the sulfate group with the coagulation cascade proteins is more effective than the interaction of carboxylic groups, since the resulfated samples (S2) had better anticoagulant properties. In the end, the derivatives with the best anticoagulant activities were CPHWS2CR4 (aPTT at 40 µg/mL = 226.2 s; DS = 1.27) and CPLWS2CR1 (aPTT at 50 µg/mL = 187.1 s; DS = 1.30), which showed to act inhibiting FIIa and FXa without the presence of serpins, but with the effect being increased in the presence of antithrombin, especially on FIIa. The optimization of chemical sulfation and other changes made in the CPHW and CPLW have shown to influence the anticoagulant activity, enabling a better understanding of the structure-activity relationship of these CP derivatives.