Konjugát kyseliny chromon-lipoové: Neuroprotektivní činidlo s přijatelnou inhibicí butyrylcholinesterázy, antioxidantem a chelatačním účinkem na měď

Pro více informací:ali.ma@wecistanche.com

Abstraktní

ÚčelAlzheimerova choroba(AD) je mnohostranné neurodegenerativní onemocnění. Zaměřit se na více patologických procesů současněAlzheimerova choroba,sloučeniny přírodního původu s jedinečnými vlastnostmi jsou slibnými lešeními pro vývoj nových vícecílových sloučenin při léčbě různých neurodegenerativních onemocnění, zejménaAlzheimerova choroba. V této studii byly připraveny nové hybridy kyseliny chromonové a lipoové, aby nalezly novou multifunkční strukturu vedoucí pro léčbu AD. Metody Hybridy kyseliny chromon-lipoové byly připraveny pomocí click reakce a byla plně vyhodnocena jejich neuroprotektivní a anticholinesterázová aktivita. Anti-amyloidní agregační, antioxidační a kov-chelatační aktivity nejlepší sloučeniny byly také zkoumány standardními metodami za účelem nalezení nového multifunkčního činidla proti AD. Výsledky Primární biologický screening ukázal, že všechny sloučeniny měly významnou neuroprotektivní aktivitu proti poškození buněk vyvolanému H2O2- v buňkách PC12. Sloučenina 19 jako nejúčinnější inhibitor butyrylcholinesterázy (BuChE) (IC50=7.55 μM) s významnou neuroprotektivní aktivitou jako referenční léčivo byla vybrána pro další biologická hodnocení. Dokovací a kinetické studie odhalily nekompetitivní inhibici BuChE smíšeného typu sloučeninou 19. Mohla by významně snížit tvorbu intracelulárních reaktivních forem kyslíku (ROS) a prokázala vynikající redukční schopnost (85,57 mM Fe plus 2), srovnatelnou s kvercetinem a kyselina lipoová. Mohl by také mírně inhibovat agregaci A a selektivně chelatovat s ionty mědi v poměru 2:1 M.

Závěr Sloučenina 19 by mohla být považována za nadějné multifunkční činidlo pro další vývoj, který získá AD díky přijatelné neuroprotektivní a anti-BuChE aktivitě, mírné anti-A agregační aktivitě, vynikající antioxidační aktivitě a také selektivní schopnosti chelatovat měď.

Leili Jalili-Baleh1 & Hamid Nadri2 & Hamid Forootanfar3 & Tuba Tüylü Küçükkılınç4 & Beyza Ayazgök4 & Mohammad Sharifzadeh5 & Mahban Rahimifard6 & Maryam Baeeri6 & Mohammad Abdollahi6 & Mehmadi Küçükkılınça

Biomaterials Group, Pharmaceutical Research Center, The Institute of Pharmaceutical Sciences (TIPS), Teheránská univerzita lékařských věd, Teherán 1417614411, Írán 2 Farmaceutická fakulta a Výzkumné centrum farmaceutických věd, Univerzita lékařských věd Shahida Sadoughiho, Yazd, Írán 3 Ústav farmacie Biotechnologie, Farmaceutická fakulta, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Írán 4 Farmaceutická fakulta, Ústav biochemie, Univerzita Hacettepe, Ankara, Turecko 5 Ústav farmakologie a toxikologie, Farmaceutická fakulta, Centrum pro výzkum toxikologie a otrav, Teheránská univerzita lékařských věd, Teherán, Írán 6 Skupina pro toxikologii a nemoci, Výzkumné centrum farmaceutických věd (PSRC), Institut farmaceutických věd (TIPS), Teheránská univerzita lékařských věd (TUMS), Teherán, Írán

Úvod

Alzheimerova choroba(AD), mnohostranné a nevratné neurodegenerativní onemocnění, je hlavní příčinou demence a jednou z největších výzev současného farmaceutického výzkumu [1]. Během posledních desetiletí, navzdory značnému úsilí odhalit patogenní mechanismyAlzheimerova choroba, přesná etiologie tohoto onemocnění je stále složitá. Patologické faktory, které hrají významnou roli ve vývoji AD, jsou deficit hladiny mozkových cholinergních neurotransmiterů, akumulace senilních plaků zejména jako depozit extracelulárního -amyloidu (A ), hyperfosforylovaná agregace τ-proteinu [2], dyshomeostáza biokovů, oxidační stres, a neurozánět [3]. Navzdory všem pokusům o nalezení inovativních řešení pro kontrolu charakteristických znaků onemocnění, jako je genová terapie a terapie kmenovými buňkami, je tento druh terapie stále perspektivní metodou léčby AD a stále existuje mnoho nevyřešených problémů, než mohou být použity v klinických aplikacích. 4, 5]. V současnosti dostupná terapeutická metoda je většinou založena na zvyšující se cholinergní neurotransmisi prostřednictvím inhibitorů acetylcholinesterázy (AChEI). Stejně jako AChE je butyrylcholinesteráza (BuChE) jako koregulátor degradace ACh důležitým enzymem zapojeným do neurotransmise [6]. Úloha BuChE v patologii AD není známa, ale studie in vivo odhalily, že BuChE asociovaný s plaky A má klíčovou roli při zrání plaků AD [7, 8]. K dokončení symptomatických přístupů je nutné zaměřit se současně na více patologických procesů účastnících se AD [9, 10].

Klikněte pro Cistanche DHT pro Alzheimerovu chorobu

V současné době je strategie multi-target directed ligand (MTDL) zcela akceptována jako hlavní strategie pro návrh a objev léků u AD, která je založena na kombinaci vhodných farmakoforických skupin v jedné molekule poskytující účinné farmakologické odpovědi pro různé potenciální receptory. nebo enzymatické cíle [11]. V posledních letech bylo navrženo mnoho potenciálních multifunkčních látek na základě strategie MTDL proti AD [12–16]. Kromě toho se velké množství produktů přírodního původu používá buď jako léčiva na trhu nebo jako bioaktivní molekulární fragmenty při vývoji hybridních léčiv k boji proti výše uvedeným hlavním rizikovým faktorům zapojeným do patogeneze AD [17]. Chromony se všudypřítomně vyskytují v rostlinách a jsou známé jako fytochemikálie s benzo- -pyronovou strukturou, která má řadu farmakologických účinků [18]. Nedávné studie odhalily, že sloučeniny na bázi chromonu byly účinné proti demenci tím, že pohlcovaly volné radikály a chelatovaly kovové ionty [19–22]. Chromony také vykazovaly anticholinesterázové [23, 24], neuroprotektivní [25, 26], protizánětlivé vlastnosti [27] a mohly by účinně narušit agregaci amyloidu [28, 29]. Fernandez-Bachiller a spolupracovníci představili takrin-chromonové hybridy se zlepšenou inhibicí ChE a také antioxidační inaktivací ve srovnání s takrinem [30]. Kyselina lipoová (LA), jako přirozeně se vyskytující antioxidant u zvířat, lidí a rostlin, působí jako nezbytný kofaktor v mnoha biochemických drahách [31]. O této organosíře byla popsána celá řada farmakologických vlastností. Může kontrolovat patogenezi nebo progresi AD zvýšením hladiny acetylcholinu a také snížením oxidačního stresu, zánětu a tvorby A plaků [32–34]. Apokrin je hybrid LA a takrinu, který Rosini představil jako účinný lékový kandidát proti AD díky jeho četným biologickým vlastnostem, jako je inhibiční aktivita AChE a BChE, inhibice agregace A indukované AChE a ochrana buněk proti ROS [35].

G. Nesi a kol. kombinovaný rivastigmin s LA a chromonem. Zjistili, že tato kombinace vedla k přidání antioxidantů a anti-amyloidových agregačních vlastností LA a chromonových skeletů k anticholinesterázové aktivitě rivastigminu jako aktuálně používaných léků a vedla k vytvoření multifunkční sloučeniny k léčbě AD [28 ]. Na základě výše uvedených zjištění je chromonový skelet důležitým farmakoforem, který má velkou roli v inhibici ChEs s antioxidačními a kovovými chelatačními aktivitami. LA je také slibná hlavní struktura zlepšující aktivitu inhibice BuChE, účinnost neuroprotekce, anti-amyloidní agregaci, antioxidační a chelatační aktivity kovů (obr. 1). Tyto jedinečné vlastnosti chromonu a LA z nich učinily slibné lešení pro vývoj nových vícecílových sloučenin se zlepšenou terapeutickou účinností při léčbě různých neurodegenerativních poruch, zejména AD [36–42]. Vzhledem k prospěšným biologickým účinkům chromonových a LA skeletů a účinnosti triazolového jádra jako atraktivního farmakoforu k propojení různých terapeuticky aktivních látek [43–45] jsme v této práci vyzvali tyto cenné farmakofory k sobě navzájem konjugovat a vyhodnotit jejich účinnost. proti různým cílům. Dvě série chromonových derivátů konjugovaných s LA byly syntetizovány pomocí click reakce (obr. 1, sloučeniny 9–17 a 18–20) a byla hodnocena neuroprotektivní aktivita a inhibiční aktivita ChEs všech sloučenin. Byly také hodnoceny antioxidační, chelatační a antiamyloidní aktivity vybrané sloučeniny. Podle našich nejlepších znalostí se jedná o první práci popisující syntézu chromonových-LA hybridů a jejich biologické aktivity proti AD.

Výsledky a diskuse

Chemie Jak je znázorněno ve schématu 1, sloučenina 3 byla původně syntetizována reakcí substituovaného 2'-hydroxyacetofenonu s 4-methoxybenzaldehydem prostřednictvím dominoaldol-Michaelovy oxidační reakce katalyzované pyrrolidinem a jodem v dimethylsulfoxidu (DMSO). Sloučenina 3 byla převedena na odpovídající deriváty 2-(4-hydroxyfenyl)-4H-chrom-4-onu (4a-d) pomocí BBr3 v dichlormethanu. Sloučenina 5 byla také připravena v jednom kroku z reakce 2,4-dihydroxyacetofenonu a triethylorthoformiátu v přítomnosti 70% kyseliny chloristé, což vedlo k vytvoření chloristanové soli, která byla poté hydrolyzována, aby se získala cílová sloučenina (5) . Bromalkoxy meziprodukty 6a-i a 8a-c byly poté připraveny reakcí 4a-d nebo 5 s příslušným množstvím dibromalkanů v acetonovém roztoku bezvodého K2C03 za podmínek refluxu po dobu 4 hodin. Sloučenina 7 byla odděleně syntetizována prostřednictvím amidační reakce mezi LA a propargylaminem v přítomnosti 4- dimethylaminopyridinu (DMAP) a N,N'-dicyklohexylkarbodiimidu (EDCI).

Cílové sloučeniny 9–20 byly nakonec připraveny pomocí třísložkové reakce v jedné nádobě mezi sloučeninami 6a-i nebo 8a-c, azidem sodným a sloučeninou 7 katalyzovanou mědí (II). Biologický test Primárně byly hodnoceny neuroprotektivní a cholinesterázové inhibiční aktivity všech cílových sloučenin 9–20 za účelem nalezení nejlepší účinné sloučeniny pro další studie. Účinnost neuroprotekce proti poškození buněk PC12 vyvolanému H2O2 Oxidační poškození a neurotoxicita způsobená H2O2 je považována za nejdůležitější faktor řídící progresi neurodegenerativní poruchy [60]. Proto byla neuroprotektivní aktivita připravených konjugátů chromon–LA 9–20 testována v různých koncentracích 1, 5, 10, 20 a 50 μM pomocí MTT testu. Všechny sloučeniny ve všech koncentracích by mohly významně zvýšit buněčnou životaschopnost buněk PC12 v závislosti na dávce, a to i při nízké koncentraci 1 μM (tabulka 1, p <>

Je zajímavé, že sloučeniny 15, 16 a 17 s pětiuhlíkovými délkami řetězce (n=5) vykazovaly vyšší neuroprotektivní aktivitu než kvercetin jako referenční lék ve všech koncentracích. Srovnáním mezi sloučeninami 9, 11 a 15 nesoucími jednoduchou 2-fenyl-4H-chromen-4- jednu skupinu a různou délku uhlíkového řetězce (n=3, 4 a 5 pro sloučeniny 9, 11 a 15, v tomto pořadí), by mohlo být naznačeno, že zvýšení velikosti síťovacího činidla by mohlo zvýšit neuroprotektivní aktivitu cílových sloučenin (tabulka 1). Stejné chování bylo také pozorováno u sloučenin 18–20 jako derivátů 4H-chromenu-4-jedna substituovaného na 7 pozicích. Je pozoruhodné, že nesubstituované deriváty chrómu měly menší neuroprotektivní aktivitu na buněčnou smrt vyvolanou H2O2- než analogy substituované halogenem (srovnej sloučeninu 9 se sloučeninou 10, sloučeninu 11 se sloučeninami 12–14 a sloučeninu 15 se sloučeninami 16 a dokonce 17 ve zvláště vysokých koncentracích). Inhibiční aktivita cholinesterázy AChE a BuChE inhibiční aktivita všech konjugátů chromon–LA 9–20. Tabulka 2 ukazuje hodnoty IC50 sloučenin ve srovnání se standardním léčivem donepezil. U většiny sloučenin nebyl pozorován žádný významný účinek proti AChE při 100 μM, kromě 7-fluorderivátů (13) se střední aktivitou (IC50=56 0,50 μM). Výsledky ukázaly, že aktivita 7- pozic substituovaných derivátů (18–20) proti BuChE byla lepší než 2-polohově modifikovaných derivátů (9–17).

Mezi 7-substituovanými deriváty pouze sloučeniny 18 a 19 s délkou řetězce 3 nebo 4 atomů vykazovaly vhodnou anti-BuChE aktivitu (IC50=15,32 a 7,55 μM, v tomto pořadí). Sloučenina 20 s 5 uhlíkovým spacerem (n=5) neprokázala žádnou aktivitu proti BuChE, což potvrzuje velký účinek zesíťovacího činidla a velikost molekuly k obsazení aktivního místa enzymu. Proto prodloužení linkeru nemá žádný pozitivní vliv na inhibiční účinnost BuChE. Když byl tacrin nesoucí halogenový substituent konjugován s LA 3 uhlíkovým spacerem, inhibiční aktivity AChE a BuChE, zejména aktivita AChEI, byly ve srovnání s takrinem zlepšeny [35]. Studie potvrdila důležitou roli délky crosslinkeru na inhibiční aktivitu ChEs cílových sloučenin. Předchozí studie také odhalila, že hybridizace takrinu s chromonovým skeletem zlepšuje aktivitu inhibice BuChE více než aktivitu AChEI, což je v dobré shodě s dosažením našich výsledků [30]. Stejný výsledek byl také pozorován při kombinaci jiných dobře známých farmakoforů. Připojení LA a/nebo chromonu k rivastigminu vedlo k vyšší inhibiční aktivitě BuChE než inhibici AChE [28]. Zdá se, že LA může zlepšit inhibiční aktivitu BuChE mateřského skafoldu více než inhibiční aktivitu AChE. Na základě výsledků se zdá, že skupiny darující elektrony na chromonovém skeletu a také použití vhodného spaceru k zabránění skládání molekul může usnadnit správné interakce s enzymem transformujícím cílové sloučeniny na účinnější inhibitory.