Σύζευγμα χρωμόνης-λιποϊκού οξέος: Νευροπροστατευτικός παράγοντας που έχει αποδεκτή αναστολή της βουτυρυλοχολινεστεράσης, αντιοξειδωτικές και χηλικές δραστηριότητες χαλκού

Για περισσότερες πληροφορίες:ali.ma@wecistanche.com

Αφηρημένη

ΣκοπόςΗ ασθένεια Αλτσχάϊμερ(AD) είναι μια πολύπλευρη νευροεκφυλιστική νόσος. Να στοχεύουν ταυτόχρονα πολλαπλές παθολογικές διεργασίες που εμπλέκονται σεΗ ασθένεια Αλτσχάϊμερ,ενώσεις φυσικής προέλευσης με μοναδικά χαρακτηριστικά είναι πολλά υποσχόμενα ικριώματα για την ανάπτυξη νέων ενώσεων πολλαπλών στόχων στη θεραπεία διαφορετικών νευροεκφυλιστικών ασθενειών, ιδιαίτεραΗ ασθένεια Αλτσχάϊμερ. Σε αυτή τη μελέτη, νέα υβρίδια χρωμόνης-λιποϊκού οξέος παρασκευάστηκαν για να βρουν μια νέα πολυλειτουργική δομή μολύβδου για τη θεραπεία της AD. Μέθοδοι Τα υβρίδια χρωμόνης-λιποϊκού οξέος παρασκευάστηκαν μέσω αντίδρασης κλικ και η νευροπροστασία τους και η δραστικότητα αντιχολινεστεράσης αξιολογήθηκαν πλήρως. Η αντι-αμυλοειδική συσσωμάτωση, η αντιοξειδωτική και η χηλικοποίηση μετάλλων της καλύτερης ένωσης διερευνήθηκαν επίσης με τυπικές μεθόδους για να βρεθεί ένας νέος πολυλειτουργικός παράγοντας κατά της AD. Αποτελέσματα Ο πρωτογενής βιολογικός έλεγχος έδειξε ότι όλες οι ενώσεις είχαν σημαντική νευροπροστατευτική δράση έναντι της κυτταρικής βλάβης που προκαλείται από H2O2- στα κύτταρα PC12. Η ένωση 19 ως ο πιο ισχυρός αναστολέας της βουτυρυλοχολινεστεράσης (BuChE) (IC50=7.55 μΜ) που έχει σημαντική νευροπροστατευτική δράση ως φάρμακο αναφοράς επιλέχθηκε για περαιτέρω βιολογικές αξιολογήσεις. Οι μελέτες σύνδεσης και κινητικής αποκάλυψαν μη ανταγωνιστική αναστολή μικτού τύπου BuChE από την ένωση 19. Θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά τον σχηματισμό των ενδοκυτταρικών αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) και έδειξε εξαιρετική αναγωγική ισχύ (85,57 mM Fe συν 2), συγκρίσιμη με την κερκετίνη και λιποϊκό οξύ. Θα μπορούσε επίσης να αναστείλει μετρίως τη συσσωμάτωση Α και να χηλώσει επιλεκτικά με ιόντα χαλκού σε αναλογία 2:1 M.

Συμπέρασμα Η Ένωση 19 θα μπορούσε να θεωρηθεί ως ένας ελπιδοφόρος πολυλειτουργικός παράγοντας για την περαιτέρω ανάπτυξη της AD λόγω της αποδεκτής νευροπροστατευτικής και αντι-BuChE δραστικότητας, της μέτριας δραστικότητας αντι-Α συσσωμάτωσης, της εξαιρετικής αντιοξειδωτικής δράσης καθώς και της ικανότητας επιλεκτικής χηλίωσης χαλκού.

Leili Jalili-Baleh1 & Hamid Nadri2 & Hamid Forootanfar3 & Tuba Tüylü Küçükkılınç4 & Beyza Ayazgök4 & Mohammad Sharifzadeh5 & Mahban Rahimifard6 & Maryam Baeeri6 & Mohammad Abdollahi6 & Alireza Foroumadi1 & Mehdi Khoobi

Biomaterials Group, Pharmaceutical Research Center, The Institute of Pharmaceutical Sciences (TIPS), Tehran University of Medical Sciences, Tehran 1417614411, Iran 2 Faculty of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences Research Center, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Iran 3 Department of Pharmaceutical Biotechnology, Faculty of Pharmacy, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran 4 Faculty of Pharmacy, Department of Biochemistry, Hacettepe University, Ankara, Turkey 5 Department of Pharmacology and Toxicology, Faculty of Pharmacy, Toxicology and Poisoning Research Centre, Tehran University Ιατρικών Επιστημών, Τεχεράνη, Ιράν 6 Ομάδα Τοξικολογίας και Νοσημάτων, Ερευνητικό Κέντρο Φαρμακευτικών Επιστημών (PSRC), Ινστιτούτο Φαρμακευτικών Επιστημών (TIPS), Πανεπιστήμιο Ιατρικών Επιστημών της Τεχεράνης (TUMS), Τεχεράνη, Ιράν

Εισαγωγή

Η ασθένεια Αλτσχάϊμερ(AD), μια πολύπλευρη και μη αναστρέψιμη νευροεκφυλιστική νόσος, είναι η κύρια αιτία της άνοιας και μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της τρέχουσας φαρμακευτικής έρευνας [1]. Τις τελευταίες δεκαετίες, παρά τις ουσιαστικές προσπάθειες για την ανακάλυψη των παθογόνων μηχανισμών τηςΗ ασθένεια Αλτσχάϊμερ, η ακριβής αιτιολογία αυτής της νόσου εξακολουθεί να είναι πολύπλοκη. Οι παθολογικοί παράγοντες που παίζουν αξιοσημείωτο ρόλο στην ανάπτυξη της AD είναι η ανεπάρκεια του επιπέδου των χολινεργικών νευροδιαβιβαστών του εγκεφάλου, η συσσώρευση γεροντικών πλακών ιδιαίτερα ως εναποθέσεις εξωκυτταρικού αμυλοειδούς (Α), η συσσώρευση υπερφωσφορυλιωμένης τ-πρωτεΐνης [2], η δυσομεόσταση των βιομετάλλων, το οξειδωτικό στρες. και νευροφλεγμονή [3]. Παρά όλες τις προσπάθειες που έγιναν για την εξεύρεση καινοτόμων λύσεων για τον έλεγχο των χαρακτηριστικών της νόσου, όπως η θεραπεία με γονίδια και βλαστοκύτταρα, αυτό το είδος θεραπείας εξακολουθεί να είναι μια προοπτική μέθοδος για τη θεραπεία της AD και υπάρχουν ακόμη πολλά άλυτα προβλήματα προτού χρησιμοποιηθούν σε κλινικές εφαρμογές. 4, 5]. Η διαθέσιμη σήμερα θεραπευτική μέθοδος βασίζεται κυρίως στην αυξανόμενη χολινεργική νευροδιαβίβαση, μέσω αναστολέων ακετυλοχολινεστεράσης (AChEI). Όπως η AChE, η βουτυρυλοχολινεστεράση (BuChE) ως συνρυθμιστής της αποικοδόμησης της ACh, είναι ένα σημαντικό ένζυμο που εμπλέκεται στη νευροδιαβίβαση [6]. Ο ρόλος του BuChE στην παθολογία της AD είναι άγνωστος, αλλά in vivo μελέτες αποκάλυψαν ότι το BuChE που σχετίζεται με τις πλάκες Α έχει βασικό ρόλο στην ωρίμανση της πλάκας AD [7, 8]. Για να ολοκληρωθούν οι συμπτωματικές προσεγγίσεις, είναι απαραίτητο να στοχεύσουμε ταυτόχρονα πολλαπλές παθολογικές διεργασίες που εμπλέκονται στην AD [9, 10].

Κάντε κλικ στο Cistanche DHT για τη νόσο του Αλτσχάιμερ

Επί του παρόντος, η στρατηγική κατευθυνόμενου προσδέματος πολλαπλών στόχων (MTDL) έχει γίνει πλήρως αποδεκτή ως η κύρια στρατηγική για το σχεδιασμό και την ανακάλυψη του φαρμάκου στην AD, η οποία βασίζεται σε συνδυασμό κατάλληλων φαρμακοφορικών ομάδων σε ένα μόριο παρέχοντας αποτελεσματικές φαρμακολογικές αποκρίσεις για διάφορους πιθανούς υποδοχείς ή ενζυματικοί στόχοι [11]. Τα τελευταία χρόνια, πολλοί πιθανοί πολυλειτουργικοί παράγοντες έχουν σχεδιαστεί με βάση τη στρατηγική MTDL κατά της AD [12-16]. Επιπλέον, αρκετή ποσότητα προϊόντων φυσικής προέλευσης χρησιμοποιείται είτε ως φαρμακευτικά προϊόντα που διατίθενται στο εμπόριο είτε ως βιοενεργά μοριακά θραύσματα στην ανάπτυξη υβριδικών φαρμάκων για την καταπολέμηση των προαναφερθέντων κύριων παραγόντων κινδύνου που εμπλέκονται στην παθογένεση της AD [17]. Οι χρωμόνες βρίσκονται παντού στα φυτά και είναι γνωστές ως φυτοχημικές ουσίες με δομή βενζο- -πυρόνης, η οποία έχει πολλαπλές σειρές φαρμακολογικών επιδράσεων [18]. Πρόσφατες μελέτες αποκάλυψαν ότι οι ενώσεις με βάση τη χρωμόνη ήταν αποτελεσματικές κατά της άνοιας μέσω της δέσμευσης ελεύθερων ριζών και της χηλοποίησης των μεταλλικών ιόντων [19-22]. Οι χρωμόνες έχουν επίσης δείξει αντιχολινεστεράση [23, 24], νευροπροστατευτικές [25, 26], αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες [27] και θα μπορούσαν να διαταράξουν αποτελεσματικά τη συσσώρευση αμυλοειδούς [28, 29]. Ο Fernandez-Bachiller και οι συνεργάτες του εισήγαγαν υβρίδια χρωμόνης τακρίνης με βελτιωμένη ανασταλτική αδρανοποίηση ChE, καθώς και αντιοξειδωτική, σε σύγκριση με την τακρίνη [30]. Το λιποϊκό οξύ (LA), ως φυσικώς απαντώμενο αντιοξειδωτικό σε ζώα, ανθρώπους και φυτά δρα ως βασικός συμπαράγοντας σε πολλές βιοχημικές οδούς [31]. Έχει αναφερθεί μια ποικιλία φαρμακολογικών ιδιοτήτων σχετικά με αυτό το οργανικό θείο. Μπορεί να ελέγξει την παθογένεση ή την εξέλιξη της AD αυξάνοντας το επίπεδο ακετυλοχολίνης καθώς και μειώνοντας το οξειδωτικό στρες, τη φλεγμονή και το σχηματισμό πλάκας Α [32-34]. Το Apocrine είναι ένα υβρίδιο του LA και της τακρίνης που εισήχθη από τον Rosini ως αποτελεσματικό υποψήφιο φάρμακο κατά της AD λόγω των πολλαπλών βιολογικών ιδιοτήτων του, όπως η ανασταλτική δραστηριότητα AChE και BChE, η αναστολή της επαγόμενης από AChE συσσωμάτωσης Α και η κυτταρική προστασία έναντι του ROS [35].

Οι G. Nesi et al. συνδύασε τη rivastigmine με LA και χρωμόνη. Βρήκαν ότι ο συνδυασμός οδήγησε στην προσθήκη αντιοξειδωτικών και αντιαμυλοειδών συσσωρευτικών ιδιοτήτων του LA και των ικριωμάτων χρωμόνης στη δράση αντιχολινεστεράσης της ριβαστιγμίνης ως τα φάρμακα που χρησιμοποιούνται σήμερα και οδήγησε στο σχηματισμό της πολυλειτουργικής ένωσης για τη θεραπεία της AD [28 ]. Με βάση τα παραπάνω ευρήματα, το ικρίωμα χρωμόνης είναι ένα σημαντικό φαρμακοφόρο που έχει μεγάλο ρόλο στην αναστολή των ChEs με αντιοξειδωτικές και χηλικοποιητικές δραστηριότητες μετάλλων. Το LA είναι επίσης η πολλά υποσχόμενη δομή μολύβδου που βελτιώνει τη δραστηριότητα αναστολής του BuChE, την ισχύ νευροπροστασίας, τη συσσωμάτωση αντι-αμυλοειδούς, τις αντιοξειδωτικές και τις δραστηριότητες χηλίωσης μετάλλων (Εικ. 1). Αυτά τα μοναδικά χαρακτηριστικά της χρωμόνης και του LA τα έχουν κάνει πολλά υποσχόμενα ικριώματα για την ανάπτυξη νέων ενώσεων πολλαπλών στόχων που έχουν βελτιωμένη θεραπευτική αποτελεσματικότητα στη θεραπεία διαφορετικών νευροεκφυλιστικών διαταραχών, ιδιαίτερα της AD [36-42]. Λαμβάνοντας υπόψη τις ευεργετικές βιολογικές επιδράσεις των ικριωμάτων χρωμόνης και LA και την αποτελεσματικότητα του πυρήνα της τριαζόλης ως ελκυστικού φαρμακοφόρου για τη σύνδεση διαφόρων θεραπευτικά δραστικών παραγόντων [43-45], σε αυτή την εργασία, ενθαρρύναμε να συζεύξουμε αυτά τα πολύτιμα φαρμακοφόρα μεταξύ τους και να αξιολογήσουμε την αποτελεσματικότητά τους απέναντι σε διάφορους στόχους. Δύο σειρές παραγώγων χρωμόνης συζευγμένα με LA συντέθηκαν μέσω αντίδρασης κλικ (Εικ. 1, ενώσεις 9-17 και 18-20) και αξιολογήθηκαν η νευροπροστατευτική δράση και η αναστολή της ChEs δραστηριότητας όλων των ενώσεων. Αξιολογήθηκαν επίσης οι αντιοξειδωτικές, χηλικοποιήσεις μετάλλων και αντι-αμυλοειδείς δράσεις της επιλεγμένης ένωσης. Από όσο γνωρίζουμε, αυτή είναι η πρώτη εργασία που αναφέρει τη σύνθεση υβριδίων χρωμόνης-LA και τις βιολογικές τους δραστηριότητες έναντι της AD.

Αποτελέσματα και συζήτηση

Χημεία Όπως απεικονίζεται στο Σχήμα 1, η ένωση 3 συντέθηκε αρχικά μέσω αντίδρασης υποκατεστημένης 2'-υδροξυ ακετοφαινόνης με 4-μεθοξυβενζαλδεΰδη μέσω μιας αντίδρασης οξείδωσης ντόμινο αλδόλης-Michael που καταλύεται από πυρρολιδίνη και σουλφοξίδιο του ιωδίου σε διμεθυλεστέρα (SO). Η ένωση 3 μετατράπηκε στα αντίστοιχα παράγωγα 2-(4-υδροξυφαινυλ)-4Η-χρωμίου-4-1 (4a-d) από BBr3 σε διχλωρομεθάνιο. Η ένωση 5 παρασκευάστηκε επίσης σε ένα στάδιο από την αντίδραση 2,4- διυδροξυακετοφαινόνης και ορθομυρμηκικού τριαιθυλεστέρα παρουσία 70 τοις εκατό υπερχλωρικού οξέος που οδηγεί στον σχηματισμό υπερχλωρικού άλατος το οποίο στη συνέχεια υδρολύθηκε για να φτάσει στην ένωση στόχο (5) . Τα βρωμοαλκοξυ ενδιάμεσα 6a-i και 8a-c στη συνέχεια παρασκευάστηκαν μέσω της αντίδρασης του 4a-d ή του 5 με την κατάλληλη ποσότητα διβρωμοαλκανίων σε ένα διάλυμα ακετόνης άνυδρου K2CO3 υπό συνθήκες αναρροής για 4 ώρες. Η ένωση 7 συντέθηκε χωριστά μέσω της αντίδρασης αμιδίωσης μεταξύ LA και προπαργυλαμίνης παρουσία 4- διμεθυλ αμινοπυριδίνης (DMAP) και Ν,Ν'-δικυκλοεξυλκαρβοδιμιδίου (EDCI).

Οι ενώσεις στόχοι 9-20 παρασκευάστηκαν τελικά μέσω μιας αντίδρασης τριών συστατικών ενός δοχείου μεταξύ των ενώσεων 6a-i ή 8a-c, αζίδιο του νατρίου και ένωση 7 που καταλύεται από χαλκό (II). Βιολογικός προσδιορισμός Κατά κύριο λόγο, οι ανασταλτικές δραστηριότητες νευροπροστασίας και χολινεστεράσης όλων των ενώσεων-στόχων 9-20 αξιολογήθηκαν για να βρεθεί η καλύτερη ισχυρή ένωση για περαιτέρω μελέτες. Ισχύς νευροπροστασίας έναντι βλάβης των κυττάρων PC12 που προκαλείται από το H2O2 Η οξειδωτική βλάβη και η νευροτοξικότητα που δημιουργείται από το H2O2 θεωρείται ως ο πιο σημαντικός παράγοντας που ελέγχει την πρόοδο της νευροεκφυλιστικής διαταραχής [60]. Ως εκ τούτου, η δραστηριότητα νευροπροστασίας των παρασκευασμένων συζυγών χρωμόνης-LA 9-20 εξετάστηκε σε διαφορετικές συγκεντρώσεις 1, 5, 10, 20 και 50 μΜ χρησιμοποιώντας τη δοκιμασία MTT. Όλες οι ενώσεις, σε όλες τις συγκεντρώσεις, θα μπορούσαν να αυξήσουν σημαντικά τη βιωσιμότητα των κυττάρων PC12 ανάλογα με τη δόση, ακόμη και σε χαμηλή συγκέντρωση 1 μΜ (Πίνακας 1, p <>

Είναι ενδιαφέρον ότι οι ενώσεις 15, 16 και 17 που έχουν μήκη αλυσίδας πέντε άνθρακα (n=5) εμφάνισαν υψηλότερη νευροπροστατευτική δράση από εκείνη της κερκετίνης ως φάρμακο αναφοράς σε όλες τις συγκεντρώσεις. Σε σύγκριση μεταξύ των ενώσεων 9, 11 και 15 που φέρουν απλό 2-φαινυλ-4Η-χρωμένιο-4-ένα τμήμα και διαφορετικό μήκος ανθρακικής αλυσίδας (n=3, 4 και 5 για τις ενώσεις 9, 11 και 15, αντίστοιχα), θα μπορούσε να υπονοηθεί ότι η αύξηση του μεγέθους του διασυνδέτη θα μπορούσε να αυξήσει τη νευροπροστατευτική δραστηριότητα των ενώσεων-στόχων (Πίνακας 1). Η ίδια συμπεριφορά παρατηρήθηκε επίσης για τις ενώσεις 18-20 ως παράγωγα 4Η-χρωμενίου-4-ένα που έχουν υποκατασταθεί σε 7 θέσεις. Σημειωτέον, τα μη υποκατεστημένα παράγωγα χρωμίου είχαν λιγότερη νευροπροστατευτική δράση στον κυτταρικό θάνατο που προκαλείται από Η2Ο2-από τα ανάλογα υποκατεστημένα με αλογόνο (συγκρίνετε την ένωση 9 με την ένωση 10, την ένωση 11 με τις ενώσεις 12-14 και την ένωση 15 με τις ενώσεις 16 και ακόμη και 17 σε ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις). Η ανασταλτική δράση της χολινεστεράσης AChE και η ανασταλτική δραστηριότητα BuChE όλων των συζυγών χρωμόνης-LA 9-20 διερευνήθηκαν. Ο Πίνακας 2 δείχνει τις τιμές IC50 των ενώσεων σε σύγκριση με το τυπικό φάρμακο δονεπεζίλ. Δεν παρατηρήθηκε σημαντική επίδραση έναντι της AChE στα 100 μM για τις περισσότερες από τις ενώσεις, εκτός από τα 7-φθοροπαράγωγα (13) με μέτρια δραστικότητα (IC50=56,50 μΜ). Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι η δραστηριότητα των παραγώγων που υποκατέστησαν θέση 7- (18-20) έναντι του BuChE ήταν καλύτερη από τα 2-παράγωγα τροποποιημένα με θέση (9-17).

Μεταξύ των 7-υποκατεστημένων παραγώγων, μόνο οι ενώσεις 18 και 19 με μήκη αλυσίδων 3 ή 4 ατόμων εμφάνισαν κατάλληλη αντι-BuChE δράση (IC50=15.32 και 7,55 μΜ, αντίστοιχα). Η ένωση 20 με διαχωριστή 5 άνθρακα (n=5) δεν αποκάλυψε καμία δραστηριότητα έναντι του BuChE επιβεβαιώνοντας τη μεγάλη επίδραση του διασταυρούμενου δεσμού και του μεγέθους του μορίου να καταλάβει τη δραστική θέση του ενζύμου. Επομένως, η επέκταση του συνδέτη δεν έχει θετική επίδραση στην ανασταλτική ισχύ του BuChE. Όταν ο υποκαταστάτης αλογόνου που φέρει τακρίνη συζεύχθηκε με LA με 3 διαχωριστές άνθρακα, οι δραστηριότητες αναστολής AChE και BuChE, ειδικά η δραστηριότητα AChEI, βελτιώθηκαν σε σύγκριση με την τακρίνη [35]. Η μελέτη επιβεβαίωσε τον σημαντικό ρόλο του μήκους του διασυνδέτη στη δραστηριότητα αναστολής των ChEs των ενώσεων-στόχων. Μια προηγούμενη μελέτη αποκάλυψε επίσης ότι ο υβριδισμός της τακρίνης με το ικρίωμα χρωμόνης βελτιώνει τη δραστηριότητα αναστολής BuChE περισσότερο από αυτή του AChEI, κάτι που συμφωνεί καλά με την επίτευξη των αποτελεσμάτων μας [30]. Το ίδιο αποτέλεσμα παρατηρήθηκε επίσης όταν συνδυάστηκαν άλλα γνωστά φαρμακοφόρα. Η προσκόλληση του LA και/ή της χρωμόνης στη ριβαστιγμίνη είχε ως αποτέλεσμα υψηλότερη αναστολή της BuChE από την αναστολή της AChE [28]. Φαίνεται ότι το LA μπορεί να βελτιώσει τη δραστηριότητα αναστολής BuChE του μητρικού ικριώματος περισσότερο από τη δραστηριότητα αναστολής AChE. Με βάση τα αποτελέσματα, φαίνεται ότι οι ομάδες που δότες ηλεκτρονίων στο ικρίωμα χρωμόνης και επίσης η χρήση κατάλληλου διαχωριστή για την πρόληψη της μοριακής αναδίπλωσης μπορεί να διευκολύνουν τις σωστές αλληλεπιδράσεις με το ένζυμο που μετασχηματίζει τις ενώσεις-στόχους σε πιο ισχυρούς αναστολείς.