Pharmaceutical activity of a synthetic heterocyclic (C15H12N5OCl) compound on Entamoeba histolytica and Giardia lamblia

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Intestinal parasites are among the most important infectious agents with an impact on human health. Indeed, in the lack of an available treatment option, these parasites could constitute a real health problem in the population. In the present study, we investigated for the first time the effect of a novel synthetic heterocyclic ((C15H12N5OCL)2-(benzo(d)(1,2,3)triazol-1-yl)-N-benzylideneacetohydrazine) compound on two intestinal parasites (Entamoeba histolytica and Giardia lamblia). Methods. The parasite isolates tested were collected from outpatients at the General Pediatric Hospital in Kirkuk, Iraq, between September 2019 and January 2020. Thus, we studied the in vivo and in vitro pharmaceutical activity of the ingredient on both parasites. The toxicological effects of the substance on some blood parameters and liver and kidney function tests were also studied. Results. After five days of treatment, the drug’s in vivo action on G. lamblia resulted in an inhibition rate of 88.2% at a dose of 1 mg/kg. On the other hand, we observed that the influence of this synthetic substance on cultured E. histolytica was very close to the metronidazole effect. The maximum result was at a concentration of 1 g/ml and was obtained after 72 hours of incubation with an inhibition rate of 89.4%. The substance did not affect the blood parameters or the studied liver and kidney functions. Conclusion. It can be concluded that this substance is highly effective against both E. histolytica and G. lamblia, and that it has no toxic effects on the studied parameters. Therefore, it could be a promising pharmacophore for intestinal protozoan parasites including E. histolytica and G. lamblia and an alternative or competitor to the current medications available.

About the authors

Hiro Mohammed Obaid

Northern Technical University, College of Health and Medical Techniques

Author for correspondence.
Email: dr.obaidhm13@gmail.com

Assistant Professor, Department of Medical Laboratory Techniques

Iraq, Kirkuk

Sayran Sattar Sale

Kirkuk University, College of Science

Email: dr.obaidhm13@gmail.com

Professor, Department of Chemistry

Iraq, Kirkuk

Larson Boundenga

International Centre for Medical Research of Franceville; Durham University

Email: dr.obaidhm13@gmail.com

Head of Parasitology Department (Unit of Wildlife Parasites and Neglected Parasitoses), Group of Evolution and Interspecies Transmission of Pathogens; Department of Athropology

Gabon, Franceville; Durham, United Kingdom

References

  1. Al-Salihi S., Israa A., Israa A., Fournier J. Biological activity study for some heterocyclic compounds and their impact on the Gram-positive and negative bacteria their impact the Gram-positive and negative bacteria. Energy Procedia, 2019, vol. 157, pp. 296–306.
  2. Argüello-García R., Calzada F., García-Hernández N., Chávez-Munguía B., Velázquez-Domínguez J.A. Ultrastructural and proapoptotic-like effects of kaempferol in Giardia duodenalis trophozoites and bioinformatics prediction of its potential protein target. Mem. Inst. Oswaldo Cruz., 2020, vol. 115: e200127. doi: 10.1590/0074-02760200127
  3. Azadbakht M., Chabra A., Saeedi Akbarabadi A., Motazedian M.H., Monadi T., Akbari F. Anti-parasitic activity of some medicinal plants essential oils on Giardia lamblia and Entamoeba histolytica, in vitro. Res. J. Pharmacogn., 2020, vol. 7, no. 1, pp. 41–47. doi: 10.22127/rjp.2019.168142.1462
  4. Barbuceanu S.-F., Saramet G., Almajan G.L., Draghici C., Barbuceanu F., Bancescu G. New heterocyclic compounds from 1,2,4-triazole and 1,3,4-thiadiazole class bearing diphenylsulfone moieties. Synthesis, characterization and antimicrobial activity evaluation. Eur. J. Med. Chem., 2012, vol. 49, pp. 417–423. doi: 10.1016/j.ejmech.2012.01.031
  5. Bashyal B., Li L., Bains T., Debnath A., LaBarbera D.V. Larrea tridentata: A novel source for anti-parasitic agents active against Entamoeba histolytica, Giardia lamblia and Naegleria fowleri. PLoS Negl Trop. Dis., 2017, vol. 11, no. 8: e0005832. doi: 10.1371/journal.pntd.0005832
  6. Bendesky A., Menéndez D., Ostrosky-Wegman P. Is metronidazole carcinogenic? Mutat. Res. Rev. Mutat. Res., 2002, vol. 511, iss. 2, pp. 133–144. doi: 10.1016/S1383-5742(02)00007-8
  7. Calzada F., Correa-Basurto J., Barbosa E., Mendez-Luna D., Yepez-Mulia L. Antiprotozoal constituents from Annona cherimola Miller, a plant used in mexican traditional medicine for the treatment of diarrhea and dysentery. Pharmacogn. Mag., 2017, vol. 13, no. 49, pp. 148–152. doi: 10.4103/0973-1296.197636
  8. Debnath A., Shahinas D., Bryant C., Hirata K., Miyamoto Y., Hwang G., Gut J., Renslo A.R., Pillai D.R., Eckmann L., Reed S.L., McKerrow J.H. Hsp90 inhibitors as new leads to target parasitic diarrheal diseases. Antimicrob. Agents Chemother., 2014, vol. 58, no. 7, pp. 4138–4144. doi: 10.1128/AAC.02576-14
  9. Di Genova B.M., Tonelli R.R. Infection strategies of intestinal parasite pathogens and host cell responses. Front. Microbiol., 2016, vol. 7: 256. doi: 10.3389/fmicb.2016.00256
  10. Donohoe C.D., Guidos P.A. MR as a biomarker for metronidazole induced encephalopathy: clinical, neuroimaging and differential diagnostic features. Int. J. Neurol. Neurother., 2016, vol. 3, iss. 4: 055. doi: 10.23937/2378-3001/3/4/1055
  11. Ehrenkaufer G.M., Suresh S., Solow-Cordero D., Singh U. High-throughput screening of entamoeba identifies compounds which target both life cycle stages and which are effective against metronidazole resistant parasites. Front. Cell. Infect. Microbiol., 2018, vol. 8: 276. doi: 10.3389/fcimb.2018.00276
  12. Freeman C.D., Klutman N.E., Lamp K.C. Metronidazole. A therapeutic review and update. Drugs, 1997, vol. 54, no. 5, pp. 679–708. doi: 10.2165/00003495-199754050-00003
  13. Garcia L.S. Diagnostic medical parasitology: 5th ed. Washington, DC: ASM Press, 2007. 1202 p.
  14. Gardner T.B., Hill D.R. Treatment of giardiasis. Clin. Microbiol. Rev., 2001, vol. 14, no. 1, pp. 114–128. doi: 10.1128/CMR.14.1.114-128.2001
  15. Guzmán-Delgado N.E., Carranza-Torres I.E., García-Davis S., Rivera G., Morán-Martínez J., Betancourt-Martínez N.D., Groothuis G.M.M., de Graaf I.A.M., Carranza-Rosales P. Development of a novel ex-vivo 3D model to screen amoebicidal activity on infected tissue. Sci. Rep., 2019, vol. 9, no. 1: 8396. doi: 10.1038/s41598-019-44899-5
  16. Iyer L.R., Singh N., Verma A.K., Paul J. Differential expression and immunolocalization of antioxidant enzymes in Entamoeba histolytica isolates during metronidazole stress. Biomed. Res. Int., 2014, vol. 2014: 704937. doi: 10.1155/2014/704937
  17. Jarroll E.L., Sener K. Potential drug targets in cyst-wall biosynthesis by intestinal protozoa. Drug Resist. Updat., 2003, vol. 6, no. 5, pp. 239–246. doi: 10.1016/s1368-7646(03)00065-7
  18. Kumar S., Singh R.K., Patial B., Goyal S., Bhardwaj T.R. Recent advances in novel heterocyclic scaffolds for the treatment of drug-resistant malaria. J. Enzyme Inhib. Med. Chem., 2016, vol. 31, no. 2, pp. 173–186. doi: 10.3109/14756366.2015.1016513
  19. Lalle M., Hanevik K. Treatment-refractory giardiasis: challenges and solutions. Infect. Drug Resist., 2018, vol. 11, pp. 1921–1933. doi: 10.2147/IDR.S141468
  20. Laupland K.B., Church D.L. Population-based laboratory surveillance for Giardia sp. and Cryptosporidium sp. infections in a large Canadian health region. BMC Infect. Dis., 2005, vol. 5: 72. doi: 10.1186/1471-2334-5-72
  21. Lefkowitz A., Shadowitz S. Reversible cerebellar neurotoxicity induced by metronidazole. CMAJ, 2018, vol. 190, no. 32: E961. doi: 10.1503/cmaj.180231
  22. Li L., Tang X., Li W., Liang S., Zhu Q., Wu M. A case of methylprednisolone treatment for metronidazole-induced encephalopathy. BMC Neurol., 2019, vol. 19, no. 1: 49. doi: 10.1186/s12883-019-1278-6
  23. Linstead D. Cultivation. In: Trichomonads parasitic in humans; ed. Honigberg B.M. Springer, New York, NY, 1990, pp. 91–111. doi: 10.1007/978-1-4612-3224-7_7
  24. Livermore D.M. The need for new antibiotics. Clin. Microbiol. Infect., 2004, vol. 10, suppl. 4, pp. 1–9. doi: 10.1111/j.1465-0691.2004.1004.x
  25. Petri W.A., Haque R. Entamoeba histolytica brain abscess. Handb. Clin. Neurol., 2013, vol. 114, pp. 147–152. doi: 10.1016/B978-0-444-53490-3.00009-1
  26. Preet S., Bharati S., Shukla G., Koul A., Rishi P. Evaluation of amoebicidal potential of Paneth cell cryptdin-2 against Entamoeba histolytica. PLoS Negl Trop. Dis., 2011, vol. 5, no. 12: e1386. doi: 10.1371/journal.pntd.0001386
  27. Saadeh H.A., Mosleh I.M., El-Abadelah M.M. New synthesis and antiparasitic activity of model 5-aryl-1-methyl-4-nitroimidazoles. Molecules, 2009, vol. 14, no. 8, pp. 2758–2767. doi: 10.3390/molecules14082758
  28. Saleh S.S., AL-Salihi S.Sh., Mohammed I.A. Biological activity study for some heterocyclic compounds and their impact on the gram positive and negative bacteria. Energy Procedia, 2019, vol. 157, pp. 296–306. doi: 10.1016/j.egypro.2018.11.194
  29. Seifert K., Duchêne M., Wernsdorfer W.H., Kollaritsch H., Scheiner O., Wiedermann G., Hottkowitz T., Eibl H. Effects of miltefosine and other alkylphosphocholines on human intestinal parasite Entamoeba histolytica. Antimicrob. Agents Chemother., 2001, vol. 45, no. 5, pp. 1505–1510. doi: 10.1128/AAC.45.5.1505-1510.2001
  30. Stanley S.L. Jr. Amoebiasis. Lancet, 2003, vol. 361, no. 9362, pp. 1025–1034. doi: 10.1016/S0140-6736(03)12830-9
  31. Ullah F., Ayaz M., Sadiq A., Ullah F., Hussain I., Shahid M., Yessimbekov Z., Adhikari-Devkota A., Devkota H.P. Potential role of plant extracts and phytochemicals against foodborne pathogens. Appl. Sci., 2020, vol. 10: 4597. doi: 10.3390/app10134597
  32. Victoria-Hernández J.A., Ventura-Saucedo A., López-Morones A., Martínez-Hernández S.L., Medina-Rosales M.N., Muñoz-Ortega M., Ávila-Blanco M.E., Cervantes-García D., Barba-Gallardo L.F., Ventura-Juárez J. Case report: multiple and atypical amoebic cerebral abscesses resistant to treatment. BMC Infect. Dis., 2020, vol. 20, no. 1: 669. doi: 10.1186/s12879-020-05391-y
  33. Weir C.B., Le J.K. Metronidazole. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022.
  34. Zavala-Ocampo L.M., Aguirre-Hernández E., Pérez-Hernández N., Rivera G., Marchat L.A., Ramírez-Moreno E. Antiamoebic activity of Petiveria alliacea leaves and their main component, Isoarborinol. J. Microbiol. Biotechnol., 2017, vol. 27, no. 8, pp. 1401–1408. doi: 10.4014/jmb.1705.05003

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Molecular formula of the synthetic substance

Download (21KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. In vivo and in vitro pharmaceutical effect of the heterocyclic compound on tested parasites, the numbers marked above in gray indicate the standard deviations

Download (313KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Toxicological effect tests of the compound on some blood, liver and kidney tests

Download (343KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Obaid H.M., Sale S.S., Boundenga L.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».