Ruolo del ferro-eme nella attivazione/degradazione di farmaci antimalarici derivati dall'artemisinina
Progetto La malaria è una malattia infettiva che provoca 1.5-2.7 milioni di decessi ogni anno. Il problema è aggravato dalla resistenza di Plasmodium falciparum (Pf) ai comuni antimalarici. Artemisinina e derivati rappresentano una classe di antimalarici estremamente potente di cui non si conoscono resistenze da parte di Pf. Si tratta di endoperossidi con un nucleo triossanico, fondamentale per l'attività antimalarica. Il meccanismo finale di tossicità e il modo in cui artemisinina viene attivata sono poco chiari; una delle ipotesi è che l'endoperossido venga attivato dal ferro-eme con formazione di radicali tossici per il parassita. Tuttavia, in un lavoro precedente abbiamo coltivato Pf in globuli rossi contenenti carbossiemoglobina (il monossido di carbonio forma un legame stabile con il ferro-eme impedendogli di reagire con artemisinina) e abbiamo dimostrato che l'attività di artemisinina viene potenziata dalla presenza di carbossiemoglobina (Parapini, FEBS lett. 2004). Il risultato suggerisce che il ferro-emoglobinico non prenda parte all'attivazione del farmaco, ma che addirittura possa degradare l'artemisinina attenuandone l'attività. Abbiamo successivamente supportato questa ipotesi utilizzando derivati di artemisinina che non reagiscono con il ferro-eme (sintetizzati dal Prof. Haynes, Università di Hong Kong, con cui stabilmente collaboriamo da alcuni anni) dimostrando che la loro attività antimalarica non risulta aumentata dalla presenza di carbossiemoglobina.
Sulla base di queste premesse, gli obiettivi del presente lavoro saranno i seguenti:
1) Valutazione della degradazione di artemisinina e derivati da parte del citoplasma dell'eritrocita, di emoglobina, carbossiemoglobina ed emoproteine (es. catalasi). Il lisato eritrocitario, l'emoglobina e le emoproteine verranno trattate o meno con monossido di carbonio, al fine di bloccare la reattività del ferro, e successivamente incubati con artemisinina e derivati per tempi diversi. L'attività residua dei farmaci verrà quindi esaminata direttamente su Pf, attraverso saggio di chemiosensibilità.
2) Valutazione della interazione di emoglobina, deossiemoglobina (ottenuta trattando Hb con sodio ditionito) e carbossiemoglobina con diversi derivati di artemisinina (compresi quelli che mancano del ponte perossidico) attraverso analisi spettrofotometrica. Modifiche degli spettri UV-Vis saranno indice di avvenuta interazione con i farmaci. Tutti gli esperimenti saranno condotti in atmosfera di azoto e avverranno in collaborazione con i Dott. D. Monti e P. Coghi di ISTM-CNR, Milano. Parallelamente, le stesse molecole verranno saggiate contro Pf in condizioni standard e in presenza di carbossiemoglobina.
Dai risultati del progetto dovremmo essere in grado di valutare se e in quale misura l'interazione del ferro-eme con le artemisinine contribuisca all'attività antimalarica.