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Cultivo y ensayos in vitro de las formas eritrocíticas del parásito productor de la malaria (Plasmodium falciparurm): caracterización de nuevos derivados químicos con actividad antimalárica: 4(1H)-piridonas
Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología MolecularLa malaria es la infección parasitaria más importante con un gran impacto global
sobre la salud de centenares de millones de personas anualmente. La prevalencia
mundial de la malaria y el desarrollo de resistencias de los parásitos a los antimalaricos
habitualmente empleados, como la artemisinina, han favorecido el desarrollo de nuevos agentes antimalaricos.
El cultivo in vitro de las fases eritrociticas asexuales y sexuales del parasito
Plasmodium falciparum requiere una gran cantidad de tiempo y esfuerzo para
desarrollar un cultivo continuo in vitro. El desarrollo de nuevos métodos para
sincronizar las fases eritrociticas asexuales y para obtener las fases sexuales o
gametocitos de P. falciparum, contribuiría favorablemente en el desarrollo de nuevas
drogas contra la malaria.
Un método optimizado de sincronización ha sido establecido, permitiendo
además el mantenimiento de un cultivo sano, altamente sincrónico, durante largos
periodos de tiempo. De este modo, se han obtenido las distintas formas eritrociticas
asexuales especificas del ciclo de vida completo del parasito P. falciparum,
constituyendo a su vez el punto de partida de los ensayos que valoraran la actividad
específica de cada estadio eritrocitico.
La gametocitogenesis o generación de parásitos sexualmente comprometidos
(gametocitos), es un proceso no del todo aun conocido en malaria. Si los mecanismos
reguladores de este proceso fueran establecidos, se presentarían nuevas oportunidades
para interrumpir la transmisión de la malaria. Se han considerado varios factores críticos
para la gametocitogenesis, cuyo estudio y combinación, han permitido establecer un
método optimizado de produccion in vitro de gametocitos de P. falciparum. Este
metodo de obtencion de gametocitos permitira a su vez, realizar los estudios biologicos
con los que se identifiquen nuevos antimalaricos con potencial efecto en el bloqueo de
la transmision de la malaria.
Las 4(1H)-piridonas son una clase de antimalaricos que actuan como potentes
inhibidores selectivos de la funcion mitocondrial de Plasmodium, al bloquear la cadena
de transporte electronico del parasito. Su perfil antimalarico se ha evaluado resultando
muy potentes in vitro frente a P. falciparum, sin mostrar ademas resistencia cruzada con
otros antimalaricos comerciales utilizados, como la atovaquona, aunque con una
velocidad de accion mas lenta que la cloroquina o la artemisinina. Las 4(1H)-piridonas
son especificamente efectivas sobre las formas maduras asexuales, trofozoitos viejos y
esquizontes jovenes, pero no asi frente a los gametocitos. En los ensayos de
combinaciones con otros antimalaricos comerciales testados, no se han observado
efectos antagonistas, siendo destacable que las 4(1H)-piridonas, a diferencia de lo que
ocurre con otro inhibidor mitocondrial como es la atovaquona, no muestran ningun
efecto sinergico si se combinan con proguanil. Este hecho sugiere un diferente
mecanismo de accion que la atovaquona, haciendo que las 4(1H)-piridonas resulten mas
atractivas como potenciales drogas antimalaricas.Malaria is the most important parasitic infection with a significant global impact
on the health of hundreds of millions of people annually. The worldwide prevalence of
malaria and the development of parasite-resistance to antimalarial drugs, such as
artemisinin, have given added impetus to the development of new antimalarial agents.
The in vitro culture of the erythrocytic asexual and sexual stages of Plasmodium
falciparum parasites, required a lot of effort and time in order to develop a continuous
in vitro culture. The development of new methods to synchronize the asexual
erythrocytic stages and to obtain the sexual stages or gametocytes of P. falciparum
parasites could improve the development of new drugs against malaria.
An optimized method of synchronization has been established which enables the
maintenance of a healthy highly synchronic culture for longer periods of time. The
specific asexual erythrocytic stages of a complete life cycle of P. falciparum parasites,
with the estimated time of appearance of each stage well defined, has been obtained,
being the starting point of assays for specific stage activity.
The generation of sexually committed parasites (gametocytogenesis) is poorly
understood in malaria. If the mechanisms regulating this process were elucidated, new
opportunities for blocking malaria transmission could be revealed. An improved method that combines several factors critical for gametocytogenesis, has been developed for the in vitro production of P. falciparum gametocytes in order to obtain large numbers of biological studies, such as the identification of new medicines with transmissionblocking potential.
4(1H)-pyridones represent a novel class of antimalarial agents which act as potent selective inhibitors of Plasmodium mitochondrial function by blocking the
electron transport chain. Their antimalarial profile has been evaluated being potent
against P. falciparum isolates and showing no cross-resistance with agents currently
used, including atovaquone. 4(1H)-pyridones are slow-acting antimalarials effective
fundamentally against late trophozoites and early schizonts but without activity against young gametocytes. No antagonist effects have been observed in combinations assays with other antimalarials tested; being remarkable that unlike atovaquone, another mitochondrial inhibitor, they do not show any synergistic effect when are combined with proguanil. This suggests a different mechanism of action of atovaquone, making 4(1H)-pyridones more attractive as novel potential antimalarials drugs