2.1 Inibição das Metaloproteases Matrix por Flavonoides

A capacidade de usar flavonoides como inibidores de MMP na regulação de condições patológicas severas tem sido estudada nas últimas duas décadas e a maioria dos flavonoides provou ser eficaz na supressão da atividade das MMPs.

Os efeitos da irradiação ultravioleta (UV) da luz solar no fotoenvelhecimento da pele têm sido amplamente estudados, e tem sido demonstrado que a irradiação UV de fibroblastos da pele humana, seja in vitro ou na pele humana in vivo estimulam a superexpressão dos genes das MMPs, incluindo a metaloproteinase-1 (MMP-1, colagenase-1), que desempenham um papel importante na degradação dos componentes ECM durante o fotoenvelhecimento da pele. A fim de desenvolver novos agentes anti-fotoágicos, Kim et al. examinaram o efeito inibitório de extratos do produto marinho Zostera marina sobre a MMP-1 e descobriram que a luteolina suprimiu a expressão da MMP-1 em células de fibroblastos cutâneos humanos (Hs68), enquanto Aslam et al. demonstraram que o acúmulo de MMP-1 no meio fibroblastado foi drasticamente reduzido na presença de quercetina, luteolina, kaempferol e naringenin, principais constituintes do extrato de romã. Da mesma forma, flavonóides, como quercetina, kaempferol, apigenina e wogonin, foram provados como inibidores de MMP-1, e também inibiram a indução de MMP-1 pela supressão da ativação do fator de transcrição, ativador proteína-1 (AP-1) em cultura de 12-O-tetradecano-bol-13-acetate (TPA) de fibroblastos dérmicos neonatais humanos tratados. Portanto, certos flavonóides vegetais podem ser benéficos para tratar alguns distúrbios inflamatórios da pele e para proteger a pele do fotoenvelhecimento. Além disso, os flavonóides apigenina e luteolina suprimem a expressão de MMP-1 induzida por UV-A através da cinase proteica ativada por mitógeno e sinalização dependente de AP-1 em células HaCaT de queratinócitos humanos, enquanto a isosakuranetina metoxiflavonóide inibe a expressão de MMP-1 induzida por UV-B em células HaCaT através da supressão das vias de ERK1/2 cinase. Para investigar a relação estrutura-actividade dos compostos flavonóides sobre os seus efeitos inibidores contra a actividade da MMP-1, Sim et al. examinaram os efeitos de vários flavonóides in vitro e nos fibroblastos dérmicos humanos induzidos pela UV-A e demonstraram que a miricetina, quercetina, kaempferol, luteolina, apigenina e crisina inibiram as actividades da colagenase, de forma dose-dependente, e a expressão da MMP-1. Também mostraram que os efeitos inibidores dos flavonóides na expressão da MMP-1 nos fibroblastos dérmicos humanos dependem do número e ordem dos grupos OH na estrutura flavonóide.

Para adequar-se às demandas de triagem dos inibidores da MMP-1 e à caracterização estrutural e bioquímica adicional dos estudos do complexo enzimático inibidor, Lu et al. relataram um método melhorado para expressão de alto nível do domínio catalítico da MMP-1 humana solúvel (cd-MMP-1) na Escherichia coli. Para este propósito, 17 flavonóides relacionados à estrutura foram testados quanto ao seu efeito inibitório no cd-MMP-1 solúvel e seis compostos (luteolina, fisetina, kaempferol, morina, miricetina e quercetina) estavam ativos com um valor de IC50 inferior a 10 μM. Entre eles, a fisetina, o inibidor mais potente, foi identificada como um inibidor do tipo misto de cd-MMP-1.

Osteoartrite (OA) é uma doença crônica progressiva associada a mecanismos complicados que envolvem sinovite e destruição da cartilagem articular. As citocinas pró-inflamatórias, como a interleucina-1β (IL-1β), são suspeitas de causar danos à cartilagem de OA ao induzir a expressão de MMP em condrócitos de forma autocrina/paracrina . Zheng et al. mostraram pela primeira vez que a crisina flavonóide inibiu significativamente a expressão de MMP-1, MMP-3 e MMP-13 induzida pela IL-1β em condrócitos humanos de OA. Da mesma forma, a baicalina, um flavonóide predominante isolado da raiz seca de Scutellaria baicalensis Georgi, preveniu notavelmente a expressão da MMP-1, MMP-3 e MMP-13 induzida pela IL-1β nos níveis de mRNA e proteína . Para identificar o potencial terapêutico da degradação da cartilagem e seus mecanismos de ação, Lim et al. examinaram os efeitos da apigenina e wogonina na indução da MMP-13 e mostraram que esses flavonóides naturais diminuem a expressão da MMP-13 na interleucina IL-1β – condrócitos humanos tratados com células SW1353. Os resultados desses estudos mostraram que inibir a expressão e a atividade das MMPs é uma estratégia atraente para neutralizar a OA.

MMPs, em particular as gelatinases MMP-2 e MMP-9, desempenham um papel importante na invasão do câncer e foram encontradas superexpressas em quase todos os tipos de cânceres. A associação do consumo de chá verde com a prevenção do desenvolvimento do câncer é baseada em várias observações epidemiológicas. O efeito do principal flavanol presente no chá verde, epigalocatequina-3-galato (EGCG), em duas gelatinases mais freqüentemente superexpressas no câncer e na angiogênese (MMP-2 e MMP-9) e na invasão de células tumorais e quimiotaxia foram examinados. Os resultados deste estudo mostraram que o EGCG inibiu de forma dose-dependente, independente da precipitação, a atividade das metaloproteinases degradantes do colágeno e gelatina da membrana basal, MMP-2 e MMP-9, e também aumentou a expressão do TIMP-1 e TIMP-2, que bloqueiam a atividade das MMPs ativadas. Além disso, Cheng et al. mostraram que o EGCG forma um complexo reversível com a MMP-2, inibindo assim a atividade enzimática. Especificamente, o EGCG não interferiu com a ligação da MMP-2 ao colágeno tipo I, mas aumentou significativamente tanto a ligação pro- e ativada da MMP-2 ao TIMP-2.

Para investigar a interação dos flavonóides com a secreção de MMPs, Huang et al. relataram que a quercetina suprimiu a produção induzida pelo fator de crescimento epidérmico da MMP-2 e da MMP-9 em células do carcinoma escamoso humano A431. Além disso, Lin et al. mostraram que a quercetina efetivamente suprimiu a expressão do gene MMP-9 induzida pela TPA através da supressão da proteína quinase C/ sinal extracelular regulado pela quinase e cascatas de proteína c-Jun/activador-1 com conseqüente supressão da formação de colônia, migração tumoral e invasão por células humanas do carcinoma da mama. Usando simulações de acoplamento e dinâmica molecular, Saragusti et al. mostraram que a quercetina interagiu no subsite S1′ do site ativo do MMP-9. Além disso, a análise da relação estrutura-actividade demonstrou que as substituições do flavonóide R 3′-OH e R 4′-OH foram relevantes para a propriedade inibitória contra a actividade do MMP-9. Recentemente, Lan et al. demonstraram que este flavonóide inibiu a migração e invasão celular na linha celular do osteossarcoma humano através da regulação do fator hipóxia-induzível, HIF-1α, fator de crescimento celular endotelial vascular, expressão in vitro VEGF, MMP-2 e MMP-9 e que a quercetina melhorou a metástase tumoral in vivo no modelo de camundongo nú do osteossarcoma. A genisteína, um isoflavonóide da família das leguminosas, também regula a invasão celular e o processo metastático, inibindo a atividade do MMP-2 e MMP-9 nas linhas celulares da próstata. Entre os compostos naturais que ajudam a proteger de estados patológicos como o câncer, outros flavonóides têm sido analisados, incluindo o flavonóide cítrico nobiletin. Este flavonóide polimetoxi inibiu uma invasão in vitro de células do fibrossarcoma humano HT-1080 no modelo Matrigel e transcritas para baixo regulou a expressão de MMP-1 e MMP-9, mas para cima regulou a de TIMP-1, sugerindo que a nobiletin previne a invasão tumoral não só suprimindo a produção de MMPs, mas também aumentando a produção de TIMP-1 nas células tumorais . Além disso, a nobiletin tem uma habilidade distinta de suprimir fortemente a expressão e produção de MMP-7, presumivelmente bloqueando a atividade de AP-1 em células cancerosas colorrectais humanas HT-29 .

A fim de encontrar novos inibidores de MMPs dos recursos naturais, Matchett et al. demonstraram que frações enriquecidas com flavonóides de mirtilos de lowbush (Vaccinium angustifolium) podem diminuir as atividades de MMP-2 e MMP-9 em células cancerosas da próstata humana DU145, sugerindo que um maior entendimento das propriedades complexas dos flavonóides, em particular os de mirtilos de lowbush, pode permitir um maior desenvolvimento e refinamento do papel dos flavonóides na prevenção da carcinogênese e metástase. Além disso, Zheng et al. exploraram os efeitos da deguelina, um flavonóide isolado de várias espécies vegetais, como Derris trifoliata e Mundulea sericea, e demonstraram que este composto natural era capaz de modular a migração e invasão nas células cancerosas do pâncreas humano, diminuindo a expressão do MMP-2 e MMP-9.

Os efeitos da baicaleína na inibição da expressão da MMP-2 e MMP-9 foram estudados in vitro, mostrando que a baicaleína inibe a migração e invasão das células cancerosas colorrectais, reduzindo a expressão da MMP-2 e MMP-9 através da supressão da proteína quinase B e da via de sinalização extracelular regulada de kinases. Da mesma forma, a baicaleína inibe significativamente a migração e invasão nas células do melanoma B16F10 através da supressão da expressão e atividade da MMP-2 e da MMP-9. Assim, a baicaleína pode ser um candidato potencial para o desenvolvimento de tratamentos quimioterápicos para o câncer colorretal e melanoma . A diosmina, um flavonóide glicosilado de espécies cítricas e folhas de oliveira, apresenta potencial citotóxico ao suprimir a superexpressão do MMP-2 e MMP-9 em células de câncer de pele A431, o que indica o potencial antiinvasivo deste composto polifenólico. O efeito inibitório significativo na MMP-2 e MMP-9 na linha celular de fibrossarcoma humano HT-1080 também foi mostrado para os flavonóides glicosilados da herbácea halófita Salicornia, isorhamnetina 3-O-b-d-glucósido, e quercetina 3-O-b-d-glucósido . Mais recentemente, Crascì et al. relataram que flavonas apigenina, luteolina, e seus respectivos glucósidos mostram seletividade diferente contra MMP-1, MMP-3, MMP-8, MMP-9, e MMP-13. Em particular, a apigenina aglycones e a luteolina são muito seletivas em relação à MMP-9 e à MMP-13 em relação às outras MMP. No entanto, estes flavones têm uma boa capacidade de interagir com as metaloproteases e também podem ser compostos de chumbo para desenvolvimento posterior.