Δυνατότητα αλκαλοειδών φυσικής προέλευσης ως θεραπευτικών παραγόντων πολλαπλών στόχων για νευροεκφυλιστικές ασθένειες

Επικοινωνία:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Αφηρημένη:Αλκαλοειδήείναι μια κατηγορία δευτερογενών μεταβολιτών που μπορούν να προέρχονται από φυτά, μύκητες και θαλάσσιους σπόγγους. Είναι ευρέως γνωστά ως συνεχής πηγή ιατρικής για τη διαχείριση χρόνιων ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, του διαβήτη και των νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Για παράδειγμα, η γαλανθαμίνη και η ουπερζίνη Α είναιαλκαλοειδέςπαράγωγα που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος για τη συμπτωματική αντιμετώπιση της νευροεκφυλιστικής νόσου. Η αιτιολογία των νευροεκφυλιστικών ασθενειών είναι πολυγονιδιακή και πολυπαραγοντική, συμπεριλαμβανομένων, ενδεικτικά, της φλεγμονής, του οξειδωτικού στρες και της συσσώρευσης πρωτεϊνών. Ως εκ τούτου, τα αλκαλοειδή που βασίζονται σε φυσικά προϊόντα με ιδιότητες πολυφαρμακολογικής διαμόρφωσης είναι δυνητικά χρήσιμα για περαιτέρω ανάπτυξη φαρμάκων ή, σε μικρότερο βαθμό, ως θρεπτικά συστατικά για τη διαχείριση του νευροεκφυλισμού. Αυτή η ανασκόπηση στοχεύει να συζητήσει και να συνοψίσει τις πρόσφατες εξελίξεις σχετικά με τα φυσικά προερχόμενα αλκαλοειδή για νευροεκφυλιστικές ασθένειες.

Λέξεις-κλειδιά:αλκαλοειδή; πράκτορας πολλαπλών στόχων. χολινεστεράση; νευροπροστατευτικό? νευροφλεγμονή? νευρογένεση; αμυλοειδές-βήτα; πρωτεΐνη ταυ; ομοιότητα με ναρκωτικά

ΑποτρέψειΑλτσχάιμερασθένεια μεκιστανάκι

Yew Rong Kong 1,†, Kai Ching Tay 1,†, Yi Xiang Su 1, Choon Kwang Wong 1, Wen Nee Tan 2,* και Kooi Yeong Khaw

1 Biofunctional Molecule Exploratory Research Group (BMEX), School of Pharmacy, Monash University Malaysia, Jalan Lagoon Selatan, Bandar Sunway 47500, Μαλαισία

2 Τμήμα Χημείας, Σχολή Εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης, Universiti Sains Malaysia, Penang 11800, Μαλαισία

1. Εισαγωγή

Νευροεκφυλιστικόασθένειεςταξινομούνται ως μια ομάδα χρόνιων ασθενειών που είναι ως επί το πλείστον ανίατες και χαρακτηρίζονται από προοδευτική απώλεια μνήμης ή/και θάνατο νευρωνικών κυττάρων στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν τη νόσο του Alzheimer (AD) και τη νόσο του Parkinson (PD) και τα σχέδια διαχείρισης για αυτές τις ασθένειες είναι απλώς συμπτωματικές θεραπείες που δεν αναστέλλουν την εξέλιξη της νόσου [1,2]. Οι περισσότερες από αυτές τις ασθένειες σχετίζονται στενά με την ηλικία. Κάθε νευροεκφυλιστική νόσος σχετίζεται με ποικίλες κλινικές εκδηλώσεις όπως η γνωστική δυσλειτουργία και η μειωμένη καθημερινή λειτουργία [3]. Το 2016, περίπου 43,8 εκατομμύρια άνθρωποι έπασχαν από άνοια και 6,1 εκατομμύρια άνθρωποι έπασχαν από νόσο του Πάρκινσον και οι αριθμοί συνεχίζουν να αυξάνονται ετησίως [4,5]. Η ΝΑ αντιπροσωπεύει περίπου το 75 τοις εκατό όλων των περιπτώσεων άνοιας, επομένως θεωρείται η πιο κοινή μορφή άνοιας [6,7].

Τα συμπτώματα της AD περιλαμβάνουν απώλεια μνήμης και μπορεί να εξελιχθεί σε προχωρημένο στάδιο που εκδηλώνεται ως διέγερση, απάθεια, επιθετικότητα, παραισθήσεις, ψευδείς πεποιθήσεις και γνωστική δυσλειτουργία. τελικά, ασθενείς με σοβαρή AD πεθαίνουν από απώλεια βασικών φυσιολογικών λειτουργιών και επιπλοκές από λοιμώξεις [8-10]. Οι θεραπευτικές επιλογές για την AD περιορίζονται σε αναστολείς χολινεστεράσης, συμπεριλαμβανομένων της δονεπεζίλης, της ριβαστιγμίνης και της γαλανθαμίνης, και ενός ανταγωνιστή του υποδοχέα Ν-μεθυλ-D-ασπαρτικού (NMDA) που ονομάζεται μεμαντίνη. Ενώ οι αναστολείς της χολινεστεράσης αναστέλλουν τη διάσπαση της ακετυλοχολίνης για να αυξήσουν τη χολινεργική νευρωνική δραστηριότητα στο κεντρικό νευρικό σύστημα, η μεμαντίνη εμποδίζει τη νευροτοξικότητα που προκαλείται από περίσσεια γλουταμικού [11]. Η PD χαρακτηρίζεται από την παρουσία βραδύτητας της κίνησης και τουλάχιστον ένα από τα ακόλουθα συμπτώματα που περιλαμβάνουν τρόμο ηρεμίας, αστάθεια στάσης ή μυϊκή ακαμψία. Η PD γενικά αντιμετωπίζεται με φάρμακα που αυξάνουν τη ντοπαμινεργική νευρική δραστηριότητα, συμπεριλαμβανομένης της λεβοντόπα και των αγωνιστών ντοπαμίνης, καθώς και με φάρμακα που καταστέλλουν το μεταβολισμό της ντοπαμίνης, συμπεριλαμβανομένων των αναστολέων της κατεχόλης-Ο-μεθυλοτρανσφεράσης (COMT) και των αναστολέων της μονοαμινοξειδάσης Β (ΜΑΟ-Β) [12]. Και οι δύο καταστάσεις δεν έχουν καμία θεραπεία που είτε σταματά την εξέλιξη της νόσου είτε αναστρέφει τη βλάβη. Η ΝΑ είναι μια πολυπαραγοντική ασθένεια καθώς η αιτιολογία της σχετίζεται με συσσώρευση αμυλοειδούς-βήτα, υπερφωσφορυλίωση της πρωτεΐνης tau, διεγερτική τοξικότητα, οξειδωτικό στρες και νευροφλεγμονή [7,13]. Ενώ η PD σχετίζεται με τη συσσώρευση πρωτεϊνών που περιέχουν ενδοκυτταρικά συσσωματώματα όπως η ουβικιτίνη και η άλφα-συνουκλεΐνη (-Syn) που σχηματίζουν σώματα Lewy, ο ντοπαμινεργικός νευροεκφυλισμός στη μέλαινα ουσία (SNpc) και η νευροφλεγμονή [12,14].

Το Cistanche herba μπορεί να βελτιώσει τη μνήμη

Μια άλλη ομοιότητα μεταξύ AD και PD είναι ότι και οι δύο ασθένειες σχετίζονται με τη νευροφλεγμονή. Η νευροφλεγμονή που προκαλείται από πλάκες αμυλοειδούς-βήτα σε AD και συσσωματώματα άλφα-συνουκλεΐνης σε PD επιδεινώνει σημαντικά την απώλεια χολινεργικών και ντοπαμινεργικών νευρώνων, αντίστοιχα [11,14]. Δεδομένου ότι οι τρέχουσες θεραπευτικές επιλογές παρέχουν αποκλειστικά συμπτωματική ανακούφιση, η συνεχιζόμενη έρευνα εστιάζεται στον εντοπισμό πολλαπλών στοχευμένων θεραπευτικών επιλογών για νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Τα φυσικά προϊόντα είναι μια παραγωγική πηγή θεραπευτικών μολύβδου. Για παράδειγμα, φυσικής προέλευσηςαλκαλοειδήσυμπεριλαμβανομένης της huperzine A και της galanthamine από φαρμακευτικά φυτά έχουν ανακαλυφθεί και διερευνηθεί για τις δυνατότητές τους στη διαχείριση της AD [15]. Μέχρι σήμερα, μια στροφή παραδείγματος προς μια προσέγγιση διαμόρφωσης πολλαπλών στόχων στη διαχείριση νευροεκφυλιστικών ασθενειών είναι σύμφωνη με τα διαδεδομένα χαρακτηριστικά παράγωγα φυσικών προϊόντων με ιδιότητες πολλαπλής στόχευσης. Αυτή η ανασκόπηση παρέχει μια ενημέρωση σχετικά με την πρόσφατη βιβλιογραφία σχετικά με τους αναστολείς χολινεστεράσης που βασίζονται σε αλκαλοειδή και την in vivo αποτελεσματικότητά τους σε ζωικά μοντέλα, τονίζοντας τους μηχανισμούς τους σε πειραματικά μοντέλα που σχετίζονται με νευροεκφυλιστικές διαταραχές, όπως η νευροπροστασία, η νευροφλεγμονή, η νευρογένεση, η παθολογία tau και το αμυλοειδές συσσώρευση βήτα. Ένα από τα εμπόδια στην ανάπτυξη φαρμάκων περιλαμβάνει ιδιότητες που μοιάζουν με φάρμακα. Ως εκ τούτου, διεξάγεται επίσης μια ανάλυση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των ενώσεων που βασίζονται σε αλκαλοειδή.

2. Δυνατότητα αναστολής της χολινεστεράσης αλκαλοειδών που προέρχονται από φυσικά προϊόντα

Acetylcholinesterase enzyme (AChE) is predominantly found in the cholinergic synapses while butyrylcholinesterase enzyme (BuChE) is a non-substrate-specific enzyme that can be found throughout the body including in glial cells. Low levels of AChE and high levels of BuChE have been reported as AD progress [16]. Acetylcholinesterase enzyme inhibitors (AChEi) including galanthamine (1) and donepezil are drugs that have been approved by the Food and Drug Agency (FDA) to manage AD. Archie is used to enhance acetylcholine (ACh), a neurotransmitter responsible for cognition at a homeostatic level in the brain [17–19]. Therefore, chemical compounds able to inhibit the AChE enzyme or both AChE and BuChE enzymes (dual inhibitor) are considered essential in the management of the progression of AD. In this review, all naturally occurring alkaloids are categorized by their inhibitory activities in IC50. By definition, IC50 is a measure of the potency that one chemical substance has to inhibit a specific biological or biochemical function [11]. The inhibition in three categories (IC50 ≤ 10 µM, 10–50 µM, and >50 μΜ) παρουσιάζεται στο Σχήμα 1.

Τα αλκαλοειδή της ινδόλης είναι μεταξύ της μεγαλύτερης ομάδας ετερογενών δευτερογενών μεταβολιτών, που περιλαμβάνουν έναν εξαμελή αρωματικό δακτύλιο συντηγμένο με έναν πενταμελή δακτύλιο πυρρολίου που περιέχει άζωτο [36]. Η ρεσκιναμίνη (3) από το Rauvolfifia reflex αναφέρθηκε ότι συμπεριφέρεται ως διπλός αναστολέας της χολινεστεράσης (IC50 AChE 11,01 μΜ· BuChE 8,06 μΜ) [20]. Τα αλκαλοειδή μονοτερπενικής ινδόλης αναγνωρίζονται ως μόρια που περιέχουν μια μονοτερπενοειδή μονάδα συντηγμένη σε ένα τμήμα ινδόλης. Τα μονοτερπενικά ινδολικά αλκαλοειδή (4-6) που απομονώθηκαν από το Nauclea Officinalis διαθέτουν εκλεκτική ανασταλτική δράση της BuChE. Η Αυγουστίνη (4), η νουκλεΐνη (5) και η Αυγουστίνη (6) αποδείχθηκε ότι αναστέλλουν την BuChE με IC50 στην περιοχή από 1,03 έως 7,70 μΜ. Μια κινητική μελέτη έδειξε ότι το 4 ήταν ένας αναστολέας μικτού τρόπου λειτουργίας με τιμή Ki 6,12 μΜ [21].

-Τα καρβολινικά αλκαλοειδή αποτελούν ένα τμήμα ινδόλης συντηγμένο με C-3 και C-4 της πυριδίνης στην ορθο-θέση της [37]. Δέκα αλκαλοειδή καρβολίνης (7–16) του Peganum harmala αναφέρθηκε ότι διαθέτουν ανασταλτικές δραστηριότητες χολινεστεράσης με τιμές IC50<10 µm.="" harmol="" (8),="" harmalol="" (13),="" deoxyvasicine="" (15),="" and="" vaccine="" (16)="" were="" potent="" inhibitors="" of="" buche="" with="" ic50="" values="" in="" the="" range="" of="" 0.04="" to="" 0.66="" µm.="" however,="" harmine="" was="" the="" most="" potent="" ache="" inhibitor="" with="" an="" ic50="" of="" 1.21="" µm="" among="" the="" indole="" alkaloids.="" a="" preliminary="" structure-activity="" relationship="" study="" showed="" that="" multiple="" substitutions="" at="" the="" indole="" ring="" and="" saturation="" of="" the="" pyridine="" ring="" were="" essential="" for="" the="" cholinesterase="" inhibition="" effects="" [22].="" 3-ethyl-12-methoxy-β-="" carboline="" (17)="" and="" 6,12-dimethoxy-3-ethyl-β-carboline="" (18)="" from="" picrasma="" quassinoids="" were="" reported="" as="" possessing="" ache="" inhibitory="" properties="">

Το Σχήμα 2 αποκαλύπτει ότι συνολικά 55 αλκαλοειδή αναγνωρίστηκαν ως AChEi, ενώ 24 αλκαλοειδή αναγνωρίστηκαν ως BuChEi. Ουσιαστικά, 16 αλκαλοειδή αποδείχθηκε ότι αναστέλλουν και τα δύο ένζυμα σε τιμές IC50 ίσες ή μικρότερες από 10 μΜ. Ο Πίνακας 1 παραθέτει τα βιοενεργά αλκαλοειδή που απομονώνονται από τα φυτά μαζί με τις ανασταλτικές τους δραστηριότητες της χολινεστεράσης, ενώ τα σχήματα 3 και 4 παρουσιάζουν τις χημικές δομές των αλκαλοειδών 1-61.

Τα αλκαλοειδή ισοκινολίνης συγκαταλέγονται στις διάφορες κατηγορίες αλκαλοειδών που λαμβάνονται από φυσικές πηγές. Αποτελούνται από έναν δακτύλιο ισοκινολίνης ή τετραϋδροϊσοκινολίνης ως βασικό σκελετό τους [38]. Η συμβουλή (19) ήταν ο πιο ισχυρός αναστολέας διπλής χολινεστεράσης με τιμές IC50 0,15 και 0,88 μΜ τόσο για την AChE όσο και για την BuChE. Η ρανιτιδίνη (20) είχε ασθενέστερη ανασταλτική δράση τόσο προς το AChE όσο και προς το BuChE από το 19 με τιμές IC50 0,65 μΜ και 5,73 μΜ, αντίστοιχα [24]. Συγκρίνοντας τις μοριακές δομές, μια τριτοταγής αμίνη υπάρχει στις θέσεις 7 των 19 και 20 και είναι υπεύθυνη για την υψηλή συγγένεια δέσμευσης τόσο προς την AChE όσο και προς την BuChE. Το χλωριούχο βερβερίνη (21) και η 13-αλκυλοβερβερίνη (22) είναι άλλα δύο αλκαλοειδή ισοκινολίνης που προέρχονται από ριζώματα του Coptis Chinensis που έχουν ελαφρώς διαφορετικές μοριακές δομές από το 19 και το 20. Αν και και το 21 και το 22 είχαν IC50 > 10 μM προς το BuChE Το 21 εμφάνισε ισχυρότερη ανασταλτική δράση έναντι της AChE με IC50 1,1 μΜ από 22 με IC50 5,6 μΜ [25]. Συγκρίνοντας τις μοριακές δομές και των δύο αλκαλοειδών, φαίνεται ότι η παρουσία μιας μεθυλομάδας στη θέση 13 στη δομή του 22 είναι υπεύθυνη για τη μειωμένη ανασταλτική δράση τόσο έναντι της AChE όσο και της BuChE.

Τα αλκαλοειδή της αποπορφίνης και της προαπορφίνης προέρχονται φυσικά από την ισοκινολίνη. Γενικά, κατανέμονται στις οικογένειες των Annonaceae, Lauraceae, Magnoliaceae και Menispermaceae [39]. Εξέταση των εκχυλισμάτων από Stephania Epigaea [26], Illigera aromatic [40], Beilschmiedia sp. [27], Monimiaceae και Magnoliaceae [41] οδήγησαν στην απομόνωση μιας σειράς αλκαλοειδών τύπου αποπορφίνης και προαπορφίνης. Μεταξύ αυτών, η επιναστίνη Β (23), η δεϋδροδικεντρίνη (24), η ρομαΐνη (25), το δόγμα (26), η 2-υδροξυ-9-μεθοξυαπορφίνη (27), η λαυροτετανίνη (28), η λιριωδενίνη (29), oreobeiline (30), boldine (31), secoboldine (32), asimilobine (33), (S)-3-methoxynordomesticine (34) και isoboldine (35) αναφέρθηκε ότι παρουσιάζουν σημαντικές ανασταλτικές δραστηριότητες AChE [26,27] .

Τα αλκαλοειδή τύπου λυκορίνης, γνωστά και ως αλκαλοειδή Amaryllidaceae, ανήκουν σε μια μεγάλη ομάδα αλκαλοειδών ισοκινολίνης. Μπορούν να βρεθούν σε φυτά της οικογένειας Amaryllidaceae. Πολλά αλκαλοειδή τύπου λυκορίνης έχουν απομονωθεί, κυρίως συγκεντρωμένα σε βολβούς και φύλλα [42]. Τα αλκαλοειδή τύπου λυκορίνης συμπεριλαμβανομένης της γαλαντίνης (36) και του 1 από το Zephyranthes carinata έδειξαν ανασταλτική δράση της AChE έναντι της AChE [28].

Τα στεροειδή αλκαλοειδή είναι μία από τις σημαντικές κατηγορίες αλκαλοειδών που προέρχονται από φυτά. Έχουν ένα βασικό στεροειδές σκελετό με ένα άτομο αζώτου που υπάρχει στον δακτύλιο ή στην πλευρική αλυσίδα [43]. Τρία νέα στεροειδή αλκαλοειδή Mokluangins A-C (37-39) από το Holarrhena pubescens αναφέρθηκε ότι διαθέτουν ανασταλτική δράση της AChE στην περιοχή από 1,44 έως 4,09 μΜ, στην οποία η υποκατάσταση στο C-3 χρησιμεύει ως το κλειδί στη διαμόρφωση της AChE ανασταλτική δραστηριότητα [29]. Τα ισοστεροειδή αλκαλοειδή είναι ένα από τα αντιπροσωπευτικά στεροειδή αλκαλοειδή που ανήκουν στον σκελετικό τύπο C-27 [43]. Επτά ισοστεροειδή αλκαλοειδή (40-46) από την Fritillaria walujewii αναφέρθηκαν για τις πιθανές ανασταλτικές τους δραστηριότητες της χολινεστεράσης. Το Tortifoline (40), Walujewine C (41), Sinpeinine A (42), Walujewine A (46) και Walujewine E (44) αποδείχθηκε ότι αναστέλλουν την AChE με τιμές IC50 από 5,8 έως 9,8 μΜ, ενώ όλες οι ενώσεις αποδείχθηκε ότι αναστέλλουν BuChE μικρότερο από 10 μΜ εκτός από 46. Μπορεί να συναχθεί ότι όλες οι ενώσεις είναι διπλοί αναστολείς χολινεστεράσης εκτός από 43, 45 και 46 [30].

cistanche προς πώληση

Τα αλκαλοειδή πυρρολοϊμινοκινόνης απομονώνονται κυρίως από θαλάσσιους οργανισμούς. Σημαντικά αλκαλοειδή πυρρολοϊμινοκινόνης περιλαμβάνουν τις δισκορχαβδίνες, την πρόγνωση, τα bazillions, τις wakayins και τις Camarones [44]. Discorhabdins G (47) και B (48) από Antarctic Latrunculia sp. Τα σφουγγάρια εμφάνισαν ανασταλτική δράση της AChE με τιμές IC50 1,3 και 5,7 μΜ, αντίστοιχα [31]. Τα αλκαλοειδή Lycopodium είναι μια ενδιαφέρουσα κατηγορία αλκαλοειδών, που απαντώνται συνήθως στα φυτά των Lycopodiaceae. Αποτελούνται από αλκαλοειδή τύπου κινολιζίνης, πυριδίνης και -πυριδόνης [45]. Γενικά, τα αλκαλοειδή του λυκοποδίου αποτελούνται από σκελετούς C16 και περιστασιακά έχουν σκελετούς C32 όταν υπάρχουν ως διμερή [46]. Μεταξύ των απομονωθέντων αλκαλοειδών λυκοποδίου, η χουπερζίνη Α (2) έχει εμφανιστεί ως ένας πολύ γνωστός αναστολέας της AChE στη θεραπεία της AD [45]. Η Squarrose A (49) και η pyrrolhuperzine A (50) απομονώθηκαν ως νέα αλκαλοειδή Lycopodium από την Huperzia squarrosa, μαζί με το γνωστό 2 και 12-επιλυκοδολίνη Ν-οξείδιο (51). Με βάση τα ευρήματα, η huperzine A ήταν η πιο ισχυρή για την αναστολή της AChE, ακολουθούμενη από 49, 50 και 51 [32]. Σε μια συνεχιζόμενη μελέτη στο ίδιο φυτό, το H. squarrosa απέδωσε 52 ως ένα νέο αλκαλοειδές λυκοποδίου με ανασταλτικό δυναμικό της AChE [33].

Τα αλκαλοειδή τύπου λυκοδίνης ανήκουν στην κατηγορία των αλκαλοειδών του λυκοποδίου. Γενικά, αποτελούνται από τέσσερις δακτυλίους, συμπεριλαμβανομένου ενός δακτυλίου πυριδίνης ή πυριδίνης. Τα αλκαλοειδή τύπου λυκοδίνης είναι γνωστό ότι εμφανίζουν ανασταλτική δράση της AChE [46]. Σε μια μελέτη που διεξήχθη σε αλκαλοειδή τύπου λυκοδίνης συμπεριλαμβανομένης της Lycocasuarinine D (53), Lycocasuarinine A (54), N-demethylhuperzinine (55) και huperzine C (56) από το Lycopodiastrum casuarinoides, αναφέρθηκαν για το δυναμικό αναστολής της χολινεστεράσης. Τα 50 και 51 έδειξαν αναστολή της AChE με τιμές IC50 0,22 και 4,74 μΜ, ενώ οι 55 και 56 ήταν διπλοί αναστολείς χολινεστεράσης [34].

Τα φλαβοαλκαλοειδή είναι μια μοναδική υποκατηγορία αλκαλοειδών που αποτελείται από έναν βασικό σκελετό φλαβονοειδών συντηγμένων με δακτυλίους που περιέχουν άζωτο, όπως η πυρρολιδινόνη, η πυρρολιδίνη, η ινδόλη, η πιπεριδίνη, η πιπεριδίνη και η αμινογλυκοσίδη [47]. Μέχρι σήμερα, έχουν αναφερθεί λιγότερα από 100 φυσικά χηλοειδή γεύσης, αν και έχει βρεθεί ότι παρουσιάζουν ένα ευρύ φάσμα βιοδραστηριοτήτων [35,47]. Σε μια πρόσφατη μελέτη, απομονώθηκαν από την Camellia sinensis πέντε νέα χηλοειδή με κινναμοϋλιωμένη γεύση. Οι ενώσεις ήταν γνωστές ως 3-Ο-κινναμοϋλεπικατεχίνη (57), (−)-6-(5"' S)

Ν-αιθυλ-2-πυρρολιδινόνη-3-Ο-κινναμοϋλεπικατεχίνη (58), (−)-6-(5"'R)-N-αιθυλ-2-πυρρολιδινόνη{{1{{ 30}}}} O-cinnamoylepicatechin (59), (−)-8-(5"'S)-N-ethyl-2-pyrrolidinone-3-O-cinnamoylepicatechin (60) και (- )-8-(5"'R)-N-αιθυλ-2-πυρρολιδινόνη-3-Ο-κινναμοϋλεπικατεχίνη (61). Όλα τα χηλοειδή γεύσης έδειξαν σημαντική ανασταλτική δράση της AChE με IC50 που κυμαίνεται από 0,126 έως 1,040 μΜ Η μελέτη αποκάλυψε ότι η θέση C-6 ήταν κρίσιμη στις ανασταλτικές δραστηριότητες της AChE [35].

3. Δυνατότητα διαμόρφωσης πολλαπλών στόχων των αλκαλοειδών σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες

Για δεκαετίες, οι ερευνητές έχουν επικεντρωθεί σε μεγάλο βαθμό στην ανακάλυψη φαρμάκων που μπορούν δυνητικά να τροποποιήσουν την εξέλιξη νευροεκφυλιστικών ασθενειών, για παράδειγμα, την ανακάλυψη αναστολέων εκκριτάσης με βάση την υπόθεση του αμυλοειδούς για τη νόσο του Αλτσχάιμερ. Δυστυχώς, κανένας από τους υποψηφίους δεν έχει δείξει πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα που βελτιώνουν την εξέλιξη της νόσου στην τελική φάση των κλινικών δοκιμών. Οι αναστολείς χολινεστεράσης παρέμειναν τα φάρμακα για τη διαχείριση της νόσου και ζητούνται περαιτέρω μελέτες για τη διερεύνηση της δυνατότητας των αλκαλοειδών για τη διαχείριση νευροεκφυλιστικών καταστάσεων εκτός από τη δράση τους στη χολινεστεράση [48]. Παρά το γεγονός ότι έχουμε ισχυρές ιδιότητες κατά της χολινεστεράσης που βοηθούν στη βελτίωση της γνωστικής λειτουργίας, πραγματοποιήσαμε μια έρευνα για τα αλκαλοειδή στον Πίνακα 1 που έχουν πιθανές ανασταλτικές δραστηριότητες χολινεστεράσης και συγκεντρώσαμε αρκετές μελέτες που ανέφεραν τη δυνατότητα αυτών των αλκαλοειδών να δρουν σε πολλούς άλλους στόχους. να παρέχει μια επισκόπηση του δυναμικού διαμόρφωσης πολλαπλών στόχων αυτών των ενώσεων. Ωστόσο, δεν μπορεί να αποκλειστεί ότι ενώσεις με μικρότερη ανασταλτική δράση της χολινεστεράσης δεν είναι δυνητικά χρήσιμες για ορισμένους άλλους στόχους σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Αυτή η ενότητα εστιάζει κυρίως στη νόσο του Alzheimer (AD) και στη νόσο του Parkinson (PD). Η συλλογή μηχανισμών στους οποίους δρουν αυτά τα αλκαλοειδή περιλαμβάνει τη νευροπροστασία, τη νευροφλεγμονή, τη νευρογένεση, τη συσσωμάτωση αμυλοειδούς-βήτα (Α) και την υπερφωσφορυλίωση ταυ.

3.1. Νευροπροστασία

Η νευροπροστασία επιβραδύνει την απώλεια νευρώνων και την επακόλουθη εξέλιξη των νευροεκφυλιστικών ασθενειών μέσω διαφόρων οδών, συμπεριλαμβανομένης της μείωσης του οξειδωτικού στρες, της μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας, της συσσώρευσης πρωτεϊνών, της φλεγμονής, της διεγερτικής τοξικότητας και της απόπτωσης των κυττάρων [49].

Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η χαρμανίνη (7), η χαρμόλη (8), η χαρμίνη (9), η αρμαλίνη (12) και η χαραλόλη (13) ανήκουν στην κατηγορία ινδόλης-καρβολίνης (Πίνακας 1), παρουσιάζουν νευροπροστατευτικό δυναμικό έναντι της νευρωνικής βλάβης. Μια μελέτη In Vitro έδειξε ότι το 7 προστατεύει από την επαγόμενη από H2O2-τοξικότητα στα κύτταρα νευροβλαστώματος μειώνοντας τη μειωμένη κυτταρική βιωσιμότητα [50]. Αυτό το μοντέλο σχετίζεται με νευρωνικές βλάβες που προκαλούνται από οξειδωτικό στρες που εμπλέκεται στην ανάπτυξη νευροεκφυλιστικής νόσου.

Το 12 χρησιμοποιείται ευρέως για την πρόκληση τρόμου σε τρωκτικά, δεν βρέθηκε αρνητικός αντίκτυπος στα ντοπαμινεργικά κύτταρα PC12 μόνο σε συγκέντρωση 50 μΜ, το ίδιο και για τον μεταβολίτη του χαραλόλη 13 [51]. Το αποτέλεσμα συμπίπτει με δύο άλλες μελέτες που έδειξαν ότι δεν επιβλήθηκε τοξικότητα στα κύτταρα PC12 μόνο από το 12 και το 13 [52,53]. Το MPP plus είναι μια νευροτοξίνη στους ντοπαμινεργικούς νευρώνες που εμπλέκονται στη νόσο του Πάρκινσον (PD). Ο ρόλος του 7 στην καταστολή των επιδράσεων του 1-Μεθυλ-4- φαινυλοπυριδίνιου (MPP plus ) επιτυγχάνεται με κατασταλμένο μιτοχονδριακό διαμεμβρανικό δυναμικό (MMP), απελευθέρωση κυτοχρώματος c, ενεργοποίηση κασπάσης-3, ενεργά είδη οξυγόνου ( ROS) και επίπεδα GSH In Vitro [51-53]. Η οξείδωση της ντοπαμίνης ξεκινά διαφορετικούς καταρράκτες για να σχηματίσει ενδογενείς νευροτοξίνες που συμβάλλουν στον νευροεκφυλισμό [54,55]. Στην περίπτωση του 12, αποδείχθηκε ότι αντισταθμίζει τις τοξικές επιδράσεις της οξείδωσης της ντοπαμίνης που επιβάλλεται στα μιτοχόνδρια του εγκεφάλου Ex Vivo. Αυτό αποδίδεται στις αντιοξειδωτικές ιδιότητες του 12 μέσω της διατήρησης της δραστηριότητας της αναγωγάσης της θειορεδοξίνης και της αναστολής της οξείδωσης της θειόλης και επομένως του σχηματισμού προϊόντων οξείδωσης ντοπαμίνης [56]. Επιπλέον, 9 και 12 ρυθμίστηκαν προς τα πάνω αντιοξειδωτικά ένζυμα όπως η υπεροξειδάση δισμουτάση [57] και η υπεροξειδάση της γλουταθειόνης (GPx) in vitro, ενώ σε άλλες μελέτες, μείωσαν την αύξηση του ROS και την οξείδωση της θειόλης, οδηγώντας σε έναν ενισχυμένο μηχανισμό αντιοξειδωτικής άμυνας για την παραγωγή νευροπροστατευτικής δράσης [52,53,58,59].

Επιπλέον, 9 άσκησαν νευροπροστατευτικά αποτελέσματα ρυθμίζοντας προς τα πάνω τα επίπεδα πρωτεΐνης μεταφορέα γλουταμικού-1 (GLT-1) και την εξαρτώμενη από το GLT-1 και τον μεταφορέα γλουταμικού ασπαρτικού (GLAST) πρόσληψη γλουταμικού στα αστρογλοιακά κύτταρα και στα φλοιώδης ιστός ποντικών SOD1G93A, ένα διαγονιδιακό μοντέλο ποντικού αμυοτροφικής πλευρικής σκλήρυνσης [60]. Αυτοί οι μεταφορείς γλουταμικού διατηρούν τη χαμηλή εξωκυτταρική συγκέντρωση του γλουταμικού, που είναι ένας διεγερτικός νευροδιαβιβαστής, οπότε η συσσώρευσή του συμβάλλει στην διεγερτική τοξικότητα [61]. Επιπλέον, μια πρόσφατη συστηματική ανασκόπηση έδειξε ότι το 9 βελτίωσε τη μνήμη και τη μάθηση και κατέδειξε νευροπροστατευτικά αποτελέσματα στον ιππόκαμπο σε προκλινικά πειραματικά μοντέλα [62]. Υποτίθεται ότι συμμετείχε στην ανοδική ρύθμιση του GLT-1, στη μείωση του ROS, στην αύξηση του νευροτροφικού παράγοντα που προέρχεται από τον εγκέφαλο (BDNF) και είχε αντιφλεγμονώδη αποτελέσματα. Στο πλαίσιο της PD, το 9 διερευνήθηκε πρόσφατα για την επίδραση αποδόμησής του στη -συνουκλεΐνη In Vitro. Το σύστημα ουβικιτίνης-πρωτεασώματος (UPS) είναι ένα από τα συστήματα που αφαιρούν τη συνουκλεΐνη μέσω της πρωτεολυτικής δραστηριότητας του πρωτεασώματος και αποδείχθηκε ότι το 9 αύξησε την πρωτεολυτική δραστηριότητα μέσω φωσφορυλίωσης πρωτεϊνικής κινάσης Α (PKA) και ως εκ τούτου ενίσχυσε το UPS για την κάθαρση της συνουκλεΐνης [63, 64].

13, ένας μεταβολίτης του 9, συμπεριλήφθηκε στα αποτελέσματα από προηγούμενες μελέτες ως ένωση ενδιαφέροντος και βρέθηκε ότι η 13 παρείχε νευροπροστασία μέσω της ρύθμισης του οξειδωτικού στρες, της MMP και της απόπτωσης In Vitro [51-53]. Αυτά τα ευρήματα έδειξαν μείωση στην οξείδωση ROS και θειόλης, αύξηση στα επίπεδα GSH και εξασθένηση στην απώλεια MMP [51-53,65]. Η επίδραση του 13 σε δύο από τις διαδικασίες που εμπλέκονται στη μεσολάβηση του κυτταρικού θανάτου, που είναι η απελευθέρωση του κυτοχρώματος c και της ενεργοποίησης της κασπάσης-3, διερευνήθηκαν επίσης, και 13 μειώθηκαν και οι δύο [51,66].

Η έρευνα σχετικά με τις προστατευτικές επιδράσεις του χλωριούχου βερβερίνης (21), που είναι ένα αλκαλοειδές ισοκινολίνης (Πίνακας 1), στον νευροεκφυλισμό έχει αποκτήσει δημοτικότητα τα τελευταία χρόνια. Σε μια in vivo μελέτη, η προκαταρκτική αγωγή του 21 σε 6-υδροξυντοπαμίνη (6-OHDA) διεγείρει νευροτοξικότητα που μοντελοποιεί την PD σε αρουραίους μείωσε σημαντικά τις επαγόμενες από την απομορφίνη περιστροφές και την απώλεια της μέλαινας ουσίας που χρωματίστηκε με Nissl ( SNpc) νευρώνες και μείωσε τη μείωση της ανοσοαντιδραστικότητας της υδροξυλάσης τυροσίνης στους ντοπαμινεργικούς νευρώνες SNpc [67]. Μια μελέτη In Vitro έδειξε ότι 21 άσκησαν νευροπροστατευτικές ιδιότητες έναντι του νευροεκφυλισμού που προκαλείται από το οξειδωτικό στρες μέσω της ενεργοποίησης των καταρρακτών σηματοδότησης Akt/GSK, Akt/GSK3 /Nrf-2 και PI3K/Akt/Nrf2, αυξάνοντας το p-CREB, διεγείροντας τον NGF και Απελευθέρωση BDNF, μείωση της πυρηνικής μετατόπισης NF-κB, καταστολή TNF , COX-2, IL-1B, NF-κB και υπορυθμιστική κασπάση-1, κασπάση-3, Bax, Ανύψωση Bcl-2, κυκλίνη D1 και p53 [68]. Εκτός από τα αποτελέσματα ίσα με προηγούμενες μελέτες, ο Deng και η ομάδα ανέφεραν 21 μειωμένη παραγωγή ROS και αντίστροφη μείωση MMP In Vitro και πρότειναν 21 να ασκούν νευροπροστατευτικά αποτελέσματα από την ενεργοποίηση της οδού PI3K/Akt σε νευροτοξικότητα που προκαλείται από ροτενόνη [69]. Το 21 αποδείχθηκε επίσης ότι προστατεύει τα κύτταρα PC{32}} από οξειδωτική βλάβη μέσω μιτοφαγίας με τη μεσολάβηση PI3K/AKT/mTOR [70]. Ο εκφυλισμός τύπου Wallerian (WLD) είναι μια αξονική εκφύλιση, που εκτείνεται από τον άξονα περιφερικά μέχρι το σημείο του τραυματισμού και εμφανίζεται σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες [71]. Είναι ενδιαφέρον ότι το 21 βρέθηκε ότι είναι ένας μη ανταγωνιστικός αναστολέας της πρωτεΐνης 1 που περιέχει το στείρο άλφα και το μοτίβο υποδοχέα ιντερλευκίνης Toll (SARM1), η οποία είναι βασικός μεσολαβητής για την WLD, αποδίδοντας ποσοστό αναστολής από μια πρωτογενή οθόνη 70 τοις εκατό [72] . Η ίδια μελέτη δοκίμασε περαιτέρω την ανασταλτική της δραστηριότητα στον τομέα SAM1−2TIR των βακτηριακών κυττάρων και των κυττάρων Expi293 για να επιβεβαιώσει τα ευρήματα και έλαβε τιμές IC50 110 ± 10 μΜ και 77 ± 5 μΜ, αντίστοιχα. Επιπλέον, 21 αύξησε το CYP2J2, μια πρωτεΐνη που βρέθηκε ότι είναι προστατευτική έναντι ενός μοντέλου PD, μέσω διέγερσης του υποδοχέα άλφα που ενεργοποιείται από τον πολλαπλασιαστή υπεροξισώματος (PPAR- ) In vitro [73]. Μια in vivo μελέτη έδειξε ότι το 21 απέτρεψε την αναστολή της αφυδατάσης του αμινολεβουλινικού οξέος (δ-ALA-D) και απέτρεψε βλάβη στην πουρινεργική μετάδοση μειώνοντας την απώλεια δραστηριότητας NTPDase, ADP, 50 -νουκλεοτιδάσης και ADA στην άνοια που προκαλείται από στρεπτοζοτοκίνη, στην οποία Η ρύθμιση αυτής της μετάδοσης παίζει ρόλο στην επεξεργασία της μνήμης [74,75]. Ωστόσο, η δραστηριότητα δ-ALA-D σε συγκεκριμένα νευρωνικά κύτταρα δικαιολογεί περαιτέρω έρευνα λόγω των περιορισμένων διαθέσιμων μελετών.

cistanche προς πώληση

Η διέγερση της δραστηριότητας του ημικαναλιού της γλοίας ενισχύει την απελευθέρωση ATP και γλουταμικού που στη συνέχεια προκαλεί νευρωνικό θάνατο, ενώ το Reticulon-3 (RTN3) συσσωματώνεται στον εγκέφαλο AD και διευκολύνει την ανάπτυξη δυστροφικών νευριτών [76,77]. Το Boldine (31), ένα αλκαλοειδές απορφίνης (Πίνακας 1), αναφέρθηκε ότι μειώνει τη δραστηριότητα του ημικαναλιού της αστρογλοίας χωρίς να επηρεάζει τη διασταυρούμενη επικοινωνία του χάσματος, μειώνοντας την απελευθέρωση ATP και γλουταμικού. Μια in vivo μελέτη έδειξε ότι 31 προστατεύονται από νευρωνικό οξειδωτικό στρες και νευριτικές δυστροφίες που περιβάλλουν τις πλάκες αμυλοειδούς-βήτα (Α), όπου παρατηρήθηκαν μικρότερες και λιγότερες περιοχές ανοσοαντιδραστικών δυστροφικών νευριτών RTN3 (RIDNs) σε ποντίκια APP/PS1 [78]. Σε μια άλλη μελέτη, 31 αποσυντέθηκε H2O2, μειωμένη αποικοδόμηση δεσοξυριβόζης με τη μεσολάβηση του σιδήρου και EDTA και σχηματισμός μελανίνης από οξείδωση ντοπαμίνης, εξασθενημένη απώλεια MMP, αύξηση του κυτοχρώματος C, απώλεια δραστηριότητας αναγωγάσης θειορεδοξίνης, αναστολή οξείδωσης θειόλης που προκαλείται από {{1} Απώλεια βιωσιμότητας κυττάρων }OHDA και PC{16}} και ενεργοποίηση κασπάσης-3 που προκαλείται από ντοπαμίνη [79].

Μια in vivo μελέτη έδειξε ότι η δεοξυβασικίνη (15), η οποία είναι ένα αλκαλοειδές καρβολίνης (Πίνακας 1), προστάτευσε τους νευρώνες από βλάβη που προκαλείται από το οξειδωτικό στρες σε δόση 15 mg kg−1. Η μελέτη έδειξε ότι η ποσότητα της υπεροξειδάσης της γλουταθειόνης (GPx) ήταν σημαντικά αυξημένη με τη χορήγηση 15, ενισχύοντας στη συνέχεια τον αντιοξειδωτικό αμυντικό μηχανισμό στον εγκέφαλο. Επιπλέον, το 15 ήταν ικανό να ενισχύσει την επιβίωση των νεύρων αυξάνοντας τον νευροτροφικό παράγοντα που προέρχεται από τον εγκέφαλο (BDNF) στα 45 mg kg−1 [80].

3.2. Νευροφλεγμονή

Με τα χρόνια, έχουν διεξαχθεί μελέτες για τη διερεύνηση της παθολογίας των νευροεκφυλιστικών καταστάσεων και η νευροφλεγμονή έχει βρεθεί ότι είναι ένας από τους υποκείμενους μηχανισμούς. Ένα ελάττωμα στη λειτουργία των κυττάρων του ανοσοποιητικού μπορεί να προκαλέσει φλεγμονή στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ) και τελικά να προκαλέσει τραυματισμό των νεύρων. Συγκεκριμένα, η οξεία φλεγμονή μπορεί να είναι ευεργετική για τον εγκέφαλο. Αντίθετα, η χρόνια φλεγμονή μπορεί να βλάψει τον εγκέφαλο προάγοντας την υπερφωσφορυλίωση της πρωτεΐνης tau και της συσσώρευσης αμυλοειδούς-βήτα (Α). Αυτοί οι μηχανισμοί μπορούν να ενεργοποιηθούν από προφλεγμονώδεις μεσολαβητές όπως η ιντερλευκίνη 1 (IL-1) και η ιντερλευκίνη 6 (IL-6). Δεδομένου ότι η φλεγμονή σχετίζεται στενά με την παθολογία νευροεκφυλιστικών καταστάσεων όπως η AD και η PD, τα αλκαλοειδή που είναι σε θέση να αποτρέψουν τη νευροφλεγμονή μπορεί να είναι σε θέση να βελτιώσουν τη νευροφλεγμονή καθώς και να βοηθήσουν στη διαχείριση των καταστάσεων [81-83].

Τα 9 και 12 επισημάνθηκαν ότι είναι ικανά να εξουδετερώσουν τη νευροφλεγμονή. Προτάθηκε ότι ήταν σε θέση να μειώσουν την παραγωγή φλεγμονωδών κυτοκινών όπως ο παράγοντας νέκρωσης όγκου-άλφα (TNF-) και η μυελοϋπεροξειδάση (MPO) και μεσολαβητές όπως το μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ). Συγκεκριμένα, το 7 και το 12 έδειξαν IC50 0,08 μΜ και 0,26 μΜ προς το MPO, αντίστοιχα, αποδεικνύοντας επομένως τη δυνατότητά τους να ενσωματωθούν ως παράγοντας για την εξουδετέρωση της νευροφλεγμονής [58,59]. Επιπλέον, μια in vivo μελέτη πρότεινε ότι 9 βελτίωσαν σημαντικά τα γνωστικά ελλείμματα σε χημικά επαγόμενους διαβητικούς αρουραίους στα 20 mg kg−1. Η μελέτη πρότεινε ότι ο σακχαρώδης διαβήτης σχετίζεται στενά με τη γνωστική δυσλειτουργία και και οι δύο σχετίζονται με τη φλεγμονή. Όταν το 9 χορηγήθηκε στους διαβητικούς αρουραίους, η δραστηριότητα του φλεγμονώδους NLRP3 κατεστάλη, οδηγώντας σε αύξηση της έκφρασης του νευροτροφικού παράγοντα που προέρχεται από τον εγκέφαλο (BDNF) και στη συνέχεια βελτιώθηκε η γνωστική ικανότητα [84]. Επιπλέον, μια in vivo μελέτη ανέφερε ότι ο 9 ήταν επίσης ικανός να διασχίσει τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό (BBB) ​​αμέσως μετά τη λήψη από το στόμα [85].

Ένα άλλο αλκαλοειδές καρβολίνης 15 ήταν σε θέση να αναστείλει τη νευροφλεγμονή μέσω πολλών οδών. Μια in vivo μελέτη είχε αποδείξει ότι το 15 ήταν ικανό να αυξήσει την ποσότητα του -GABA και να μειώσει την ποσότητα γλουταμικού στον εγκέφαλο σε συγκεντρώσεις 5 1, 15 και 45 mg kg−1. -Το GABA είναι ένας ζωτικής σημασίας νευροδιαβιβαστής που δρα αναστέλλοντας τη νευροφλεγμονή που προκαλείται από αστροκύτταρα και μικρογλοία παρεμποδίζοντας την απελευθέρωση του TNF-. Επιπλέον, η παραγωγή του TNF-, η οποία είναι μια κυτοκίνη που προάγει τη φλεγμονή, ήταν επίσης σημαντικά μειωμένη σε ένα μοτίβο που εξαρτάται από τη συγκέντρωση όταν υποβλήθηκε σε θεραπεία με 15 σε συγκεντρώσεις 5-45 mg kg−1 [80].

21 δρα σε πολλαπλούς στόχους για τη βελτίωση των συνθηκών AD. Ένας από τους μηχανισμούς δράσης του 21 είναι η άμβλυνση της νευροφλεγμονής [86]. Για παράδειγμα, μια in vivo μελέτη ανέφερε μείωση των προφλεγμονωδών μεσολαβητών συμπεριλαμβανομένων των COX-2, IL-12, IL-6, IL-1 και TNF- ως αποτέλεσμα χορήγηση 21 σε εγκέφαλο αρουραίου AD [87]. Επιπλέον, μια in vivo μελέτη ανέφερε ότι το 21 παρεμπόδισε την έκφραση του υποτμήματος p65 και τη φωσφορυλίωση στα 50 mg kg−1. Το p65 είναι ένα υποτμήμα του ετεροδιμερούς NF-κB που είναι ζωτικής σημασίας για τη ρύθμιση της παραγωγής φλεγμονωδών πρωτεϊνών [88]. Επιπλέον, μια in vivo μελέτη ανέφερε επίσης ότι το 21 ήταν σε θέση να εξουδετερώσει τη νευροφλεγμονή καταστέλλοντας τους καταρράκτες σηματοδότησης IL-6, TNF και p38 MAPK [89].

3.3. Νευρογένεση

Η νευρογένεση ενηλίκων είναι μια διαδικασία που συμβαίνει στην υποκοκκώδη ζώνη (SGZ) και στην υποκοιλιακή ζώνη (SVZ) του ιππόκαμπου για την παραγωγή νευρώνων καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής ενός ανθρώπου. Ένα ελάττωμα στη νευρογένεση των ενηλίκων μπορεί δυνητικά να οδηγήσει σε νευροεκφυλιστικές καταστάσεις όπως η νόσος Alzheimer (AD), η νόσος Parkinson (PD) και η νόσος Huntington (HD) [90]. Για παράδειγμα, μια in vivo μελέτη ανέφερε ότι η διαταραχή της νευρογένεσης των ενηλίκων μπορεί να έχει ξεκινήσει στο πρώιμο στάδιο της νόσου της AD, ακόμη και πριν από το σχηματισμό νευροτοξικών νευροϊνιδιακών πλεγμάτων και πλακών Α [91,92].

Μια μελέτη In Vitro πρότεινε ότι τα 8, 9 και 12 προκάλεσαν επιτυχώς νευρογένεση όταν δοκιμάστηκαν σε προγονικά κύτταρα που καλλιεργήθηκαν από SGZ και SVZ. Επιπλέον, ο μεταβολισμός του 9 στο ανθρώπινο σώμα παρήγαγε το 8 ως το κύριο προϊόν. Αυτά τα αλκαλοειδή καρβολίνης ήταν επίσης ικανά να προκαλέσουν εξειδίκευση των νευρωνικών κυττάρων και αυτό αποδείχθηκε από την παρουσία της έκφρασης MAP-2 και Tuj-1. Η μελέτη πρότεινε ότι το δυναμικό νευρογένεσης αυτών των αλκαλοειδών καρβολίνης αποδόθηκε στην ανασταλτική τους δράση έναντι της μονοαμινοξειδάσης [70] και του DYRK1A [93].

Μια μελέτη In Vitro που διερεύνησε το δυναμικό νευρογένεσης των αλκαλοειδών της απορφίνης (Πίνακας 1) σε κύτταρα PC-12 έδειξε ότι η asimilobine (33) διεγείρει σημαντικά την ανάπτυξη νευρίτη σε κύτταρα PC-12 αλλά χωρίς εμφανή επίδραση στα Έκφραση mRNA που κωδικοποιεί πρωτεΐνες απαραίτητες για την κυτταρική διαίρεση και εξειδίκευση. Επιπλέον, η μελέτη ανέφερε επίσης ότι το 33 ήταν εξαιρετικά διαπερατό στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό (BBB), καθιστώντας το ένα πιθανό υποψήφιο φάρμακο για τη διαχείριση νευροεκφυλιστικών καταστάσεων [94].

3.4. Συσσωμάτωση αμυλοειδούς βήτα

Το αμυλοειδές βήτα (Α) είναι ένα προϊόν που προκύπτει από την ενζυματική διάσπαση της πρόδρομης πρωτεΐνης αμυλοειδούς (APP) από -σεκρετάση και -σεκρετάση και προτείνεται ότι το Α παίζει ρόλο στην ανάπτυξη της AD. Το Α είναι ένα πεπτίδιο που αποτελείται ως επί το πλείστον από 40-42 αμινοξέα και είναι ευαίσθητο στη συσσωμάτωση για να σχηματίσει νευροτοξικές πλάκες Α. Μόλις συσσωρευτούν οι πλάκες Α στον εγκέφαλο, θα αναπτυχθούν μη φυσιολογικές συναπτικές και νευρωνικές δραστηριότητες, προκαλώντας βλάβη στον εγκέφαλο και προκαλώντας συμπτώματα όπως γνωστικά ελλείμματα και σταδιακή απώλεια μνήμης [95,96].

Επομένως, η πρόληψη της συσσώρευσης του Α μπορεί να βοηθήσει στην καθυστέρηση της εξέλιξης της AD. Εκτός από τη δράση κατά της χολινεστεράσης που παρουσιάζουν τα αλκαλοειδή φυτικής προέλευσης, μερικά από αυτά είναι ικανά να αναστέλλουν τη συσσώρευση Α. Η συμβουλή (19) και η νιζατιδίνη (20) είναι αλκαλοειδή ισοκινολίνης (Πίνακας 1) και διαθέτουν την ικανότητα να αναστέλλουν τον ολιγομερισμό του A .

Μια μελέτη In Vitro ανέφερε ότι οι 19 και 20 επέδειξαν μέτριας έντασης καταστολή προς τη συσσωμάτωση Α, όπως φαίνεται από τις τιμές IC50 τους 5,56 και 1,89 μΜ προς το Α, αντίστοιχα. Στην πραγματικότητα, προτάθηκε επίσης ότι τόσο το 19 όσο και το 20 κατείχαν την πιο σημαντική ανασταλτική δράση προς πολλαπλούς στόχους που εμπλέκονται σε νευροεκφυλιστικές καταστάσεις και είχαν παρόμοιες μοριακές δομές σε σύγκριση με άλλα αλκαλοειδή ισοκινολίνης που εξήχθησαν από Zanthoxylum rigidum. Ως εκ τούτου, ενθαρρύνεται η διερεύνηση του μοριακού ικριώματος που σχετίζεται με τη δραστηριότητά τους πολλαπλών στόχων [24]. Επιπλέον, το 21 έχει μελετηθεί για χρόνια και μια ανασκόπηση ανέφερε ότι παρεμπόδισε τους καταρράκτες σηματοδότησης ERK1/2 και ενεργοποιημένης από μιτογόνο πρωτεϊνικής κινάσης (MAPK), κατά συνέπεια απενεργοποιώντας τη -εκκριτάση-1 (BACE-1) και μείωση μιας γενιάς [86]. Στην πραγματικότητα, το 21 διατίθεται στην αγορά ως προϊόν χωρίς ιατρική συνταγή που καταναλώνεται από το στόμα στην Κίνα, καθώς μελέτες που διερεύνησαν την αποτελεσματικότητα και την ασφάλειά του μετά την από του στόματος κατανάλωση ανέφεραν αποδεκτά αποτελέσματα. Εκτός από τη δράση της κατά της χολινεστεράσης, η οποία είναι συγκρίσιμη με το 1 και το 21, είχε επίσης την ικανότητα να μειώνει τη συσσώρευση Α μειώνοντας το σχηματισμό του Α. Μια in vivo μελέτη ανέφερε ότι ο 21 ήταν σε θέση να αναστείλει σημαντικά τη δραστηριότητα της εκκριτάσης σε έναν εγκέφαλο AD, μειώνοντας κατά συνέπεια τον σχηματισμό του Α έως και 40 τοις εκατό και βελτιώνοντας τα συμπτώματα της AD. Εκτός από την κατασταλτική δράση προς τη -σεκρετάση, μια άλλη in vivo μελέτη ανέφερε ότι το 21 ενίσχυσε τη δραστηριότητα A 40 που μείωσε το νευροτοξικό δυναμικό του A 42 τροποποιώντας τη σταθερότητα, τη μορφολογία και τη διαλυτότητα του A 42 για να βλάψει τη συσσωμάτωση του A 42 [87,97]. Αυτή η δήλωση υποστηρίζεται περαιτέρω από μια in vivo μελέτη που ισχυρίστηκε ότι το 21 σε συγκεντρώσεις 50 και 100 mg/kg/ημέρα ήταν ικανό να μειώσει τη ρύθμιση των τμημάτων της εκκριτάσης Pen-2, Aph-1 και PS1 και -σεκρετάση, κατά συνέπεια καταστέλλοντας την παραγωγή του Α . Επιπλέον, το 21 αποδείχθηκε ότι αυξάνει σημαντικά τη δραστηριότητα της εκκριτάσης σε ίδιες συγκεντρώσεις [98]. Μια μελέτη In Vitro πρότεινε περαιτέρω ότι το 21 ήταν σε θέση να αναστείλει τον ολιγομερισμό του Α και το σχηματισμό ινιδίων [99].

3.5. Υπερφωσφορυλίωση Tau

Η πρωτεΐνη Tau (τ) παίζει ζωτικό ρόλο στη σταθεροποίηση των νευρωνικών μικροσωληνίσκων και ως εκ τούτου υποστηρίζει τη δομή ενός νευρώνα και τη μεταφορά των θρεπτικών συστατικών ενδοκυτταρικά. Κινάσες που περιλαμβάνουν διπλής εξειδίκευσης ρυθμιζόμενη με φωσφορυλίωση τυροσίνης κινάση 1Α (DYRK1A), κινάση συνθάσης γλυκογόνου-3 (GSK-3), Ca2 συν /καλμοδουλίνη ενεργοποιημένη πρωτεϊνική κινάση II και εξαρτώμενη από κυκλίνη κινάση{{7} (Cdk5) μπορεί να προκαλέσει υπερφωσφορυλίωση tau. Η υπερφωσφορυλίωση της πρωτεΐνης tau οδηγεί στη συσσώρευση φωσφορυλιωμένων πρωτεϊνών tau για να σχηματιστούν νευροϊνιδικά κουβάρια ζευγαρωμένων ελικοειδών νημάτων tau. Κατά συνέπεια, δεν υποστηρίζουν πλέον τους μικροσωληνίσκους μέσα σε έναν νευρώνα, οδηγώντας τελικά σε νευρωνική απόπτωση και ως εκ τούτου νευροεκφυλισμό [100].

9 βρέθηκε να έχει ανασταλτικές δραστηριότητες έναντι του DYRK1A που με τη σειρά του παρεμπόδισε την υπερφωσφορυλίωση της πρωτεΐνης tau. Αποδείχθηκε από μια μελέτη In Vitro ότι το 9 ήταν ένας ισχυρός αναστολέας του DYRK1A με IC50 περίπου 80 nM. 9 απενεργοποίησε το DYRK1A, επομένως καταστέλλοντας τη φωσφορυλίωση tau στη σερίνη 396, μειώνοντας στη συνέχεια και τους τρεις τύπους φωσφορυλιωμένων μορφών της πρωτεΐνης tau. Μειώνοντας την ποσότητα του φωσφορυλιωμένου ταυ, η χαρμίνη (9) διατήρησε τη λειτουργία του ταυ να υποστηρίζει τους μικροσωληνίσκους σε έναν νευρώνα, αποτρέποντας τον νευρωνικό θάνατο. Ωστόσο, αναφέρθηκε ότι το 9 θα μπορούσε να είναι νευροτοξικό σε συγκεντρώσεις πέραν των 8 μΜ λόγω της υπερβολικής εξάντλησης της πρωτεΐνης tau [100].

Εκτός από το 9, το 21 ήταν επίσης ικανό να εμποδίσει την υπερφωσφορυλίωση της πρωτεΐνης tau. Αν και χρειάζεται να διεξαχθεί περισσότερη έρευνα για τον πραγματικό μηχανισμό του 21 για τη μείωση της υπερφωσφορυλίωσης tau, δύο μελέτες In Vitro έχουν δείξει ότι το 21 είναι ικανό να αποτρέψει την υπερφωσφορυλίωση της πρωτεΐνης tau που διεγείρεται από την καλυκουλίνη Α σε συγκεντρώσεις 20 και 25 μg mL−1 μειώνοντας τη δραστηριότητα της GSK-3 και ρυθμίζοντας προς τα πάνω τη δραστηριότητα της πρωτεϊνικής φωσφατάσης 2Α. Επιπλέον, η αναστροφή της φωσφορυλίωσης tau προκλήθηκε από το 21 στο Ser262 [86,101,102]. Μια in vivo μελέτη ανέφερε επίσης ότι οι αντιοξειδωτικές ιδιότητες του 21 θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αναστολή της υπερέκφρασης της πρωτεΐνης tau και της υπερφωσφορυλίωσης tau σε έναν εγκέφαλο AD [87].

4. Φυσικοχημική Ανάλυση των Αλκαλοειδών

Το Σχήμα 5 δείχνει την ανάλυση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των αλκαλοειδών που περιλαμβάνονται σε αυτήν την ανασκόπηση. Το μοριακό βάρος της πλειονότητας των ενώσεων ήταν κάτω από 500 Da. Οι ενώσεις υψηλότερου μοριακού βάρους περιελάμβαναν 44, 45 και αλκαλοειδή γεύσης (58-61). Μόνο μία ένωση παραβιάζει τον κανόνα Lipinski για τη δωρεά δεσμών υδρογόνου, τους περιστρεφόμενους δεσμούς και την τοπολογική πολική επιφάνεια (TPSA). Είναι ενδιαφέρον ότι όλες οι ενώσεις που περιλαμβάνονται σε αυτήν την ανασκόπηση ακολούθησαν τον κανόνα Lipinski για το Log P και τον αποδέκτη δεσμών υδρογόνου (HBA). 32 ενώσεις ταξινομήθηκαν ως εξαιρετικά διαλυτές, 15 ενώσεις είχαν μέτρια διαλυτότητα και 7 ενώσεις χαμηλής διαλυτότητας.

5. Μέθοδος

Όλα τα φυσικά προερχόμενα αλκαλοειδή που αναφέρθηκαν για την ανασταλτική τους δράση στη χολινεστεράση στη βιβλιογραφία μεταξύ 2011-2020 συμπεριλήφθηκαν σε αυτή τη μελέτη. Τα συνθετικά αλκαλοειδή, τα αλκαλοειδή που προσδιορίστηκαν δοκιμαστικά με αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας (GC-MS) και υγρή χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας LCMS που αναφέρθηκαν για την αναστολή της χολινεστεράσης τους αποκλείστηκαν σε αυτή τη μελέτη. Το Σχήμα 1 δείχνει ότι το 38 τοις εκατό και το 18,7 τοις εκατό των αναστολέων AChE και BuChE με IC50 μικρότερο ή ίσο με 10 μΜ συμπεριλήφθηκαν σε αυτήν την ανασκόπηση. Ως αποτέλεσμα, 61 ενώσεις με IC50 μικρότερο ή ίσο με 10 μΜ εκτός από 1 και 2 συμπεριλήφθηκαν στο κείμενο και στην ανασκόπηση για τη δυνατότητα τροποποίησης της νόσου, συμπεριλαμβανομένης της αναστολής αμυλοειδούς-βήτα, της αναστολής της υπερφωσφορυλίωσης tau, της νευρο-φλεγμονής, της νευρογένεσης και της νευροπροστατευτικής υπάρχοντα. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες των 59 αλκαλοειδών (εκτός της γαλανθαμίνης και της ουπερζίνης Α) είχαν προβλεφθεί (Instant JChem 17.10.0, 2020 ChemAxon Ltd.).

6. Συμπεράσματα

Ένας αυξανόμενος όγκος στοιχείων έχει δείξει τη σημασία των αλκαλοειδών φυσικής προέλευσης ως ρυθμιστές νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Αν και τα αλκαλοειδή είναι η κύρια πηγή αναστολέων AChE, ανακαλύπτεται ένας σημαντικός αριθμός διπλών αναστολέων χολινεστεράσης και αναστολέων BuChE. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι αρκετά αλκαλοειδή που τεκμηριώνονται σε αυτήν την ανασκόπηση προστατεύουν τους νευρώνες από επιβλαβείς μηχανισμούς όπως η νευροφλεγμονή, το οξειδωτικό στρες, η διεγερτική τοξικότητα, η απόπτωση, η συσσώρευση A και η φωσφορυλίωση tau, και θα μπορούσαν να αναπτυχθούν για τη διαχείριση των νόσων Alzheimer και Parkinson. Συγκεκριμένα, το 9 και το 21 είναι πιθανοί ρυθμιστές στη διαχείριση της εξέλιξης αυτών των ασθενειών. Ωστόσο, η δόση αυτών των αλκαλοειδών που θα χρησιμοποιηθούν σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες παρέμεινε ασαφής. Η φυσικοχημική ανάλυση αποκάλυψε ότι η πλειονότητα των αλκαλοειδών ακολουθεί τους κανόνες Lipinski για την πιθανότητα φαρμάκων. Ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός είναι ένας σημαντικός παράγοντας που προστατεύει τη διείσδυση των ενώσεων στον εγκέφαλο και απαιτεί περαιτέρω προσοχή σε αυτό. Όπως είναι κατανοητό, οι οπισθοδρομήσεις των φυσικών ενώσεων, όπως η χαμηλή απόδοση εκχύλισης, έχουν σταματήσει την ανάπτυξη πιθανών υποψηφίων σε θεραπευτικές απαγωγές. Απαιτείται περαιτέρω ανάπτυξη για να βελτιωθεί η χρησιμότητά τους ως βιώσιμα θεραπευτικά μέσα.