Konjugát kyseliny chróm-lipoovej: Neuroprotektívne činidlo s prijateľnou inhibíciou butyrylcholínesterázy, antioxidantom a chelatačnými aktivitami medi

Pre viac informácií:ali.ma@wecistanche.com

Abstraktné

ÚčelAlzheimerova choroba(AD) je mnohostranné neurodegeneratívne ochorenie. Zacieliť súčasne na viaceré patologické procesy, ktoré sa zúčastňujúAlzheimerova choroba,zlúčeniny prírodného pôvodu s jedinečnými vlastnosťami sú sľubnými lešeniami na vývoj nových viaccieľových zlúčenín pri liečbe rôznych neurodegeneratívnych ochorení, najmäAlzheimerova choroba. V tejto štúdii boli pripravené nové hybridy chromón-lipoová kyselina, aby našli novú multifunkčnú štruktúru vedenia na liečbu AD. Metódy Hybridy kyseliny chróm-lipoovej sa pripravili pomocou click reakcie a plne sa vyhodnotila ich neuroprotektívna a anticholínesterázová aktivita. Anti-amyloidná agregácia, antioxidačné a kovové chelatačné aktivity najlepšej zlúčeniny boli tiež skúmané štandardnými metódami, aby sa našiel nový multifunkčný prostriedok proti AD. Výsledky Primárny biologický skríning preukázal, že všetky zlúčeniny mali významnú neuroprotekčnú aktivitu proti poškodeniu buniek vyvolanému H202- v bunkách PC12. Zlúčenina 19 ako najúčinnejší inhibítor butyrylcholínesterázy (BuChE) (IC50=7 0,55 μM) s významnou neuroprotektívnou aktivitou ako referenčné liečivo bola vybraná na ďalšie biologické hodnotenia. Dokovacie a kinetické štúdie odhalili nekompetitívnu inhibíciu BuChE zmiešaného typu zlúčeninou 19. Mohla by významne znížiť tvorbu intracelulárnych reaktívnych foriem kyslíka (ROS) a preukázala vynikajúcu redukčnú silu (85,57 mM Fe plus 2), porovnateľnú s kvercetínom a kyselina lipoová. Mohol by tiež mierne inhibovať agregáciu A a selektívne chelátovať s iónmi medi v pomere 2:1 M.

Záver Zlúčeninu 19 je možné považovať za nádejné multifunkčné činidlo pre ďalší vývoj, ktorý by zvýšil AD vďaka prijateľnej neuroprotektívnej a anti-BuChE aktivite, miernej anti-A agregačnej aktivite, vynikajúcej antioxidačnej aktivite, ako aj selektívnej schopnosti chelatovať meď.

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

Skupina biomateriálov, Centrum farmaceutického výskumu, Ústav farmaceutických vied (TIPS), Teheránska univerzita lekárskych vied, Teherán 1417614411, Irán 2 Farmaceutická fakulta a Výskumné centrum farmaceutických vied, Univerzita lekárskych vied Shahida Sadoughiho, Yazd, Irán 3 Katedra farmácie Biotechnológia, Farmaceutická fakulta, Kermanská univerzita lekárskych vied, Kerman, Irán 4 Farmaceutická fakulta, Katedra biochémie, Univerzita Hacettepe, Ankara, Turecko 5 Katedra farmakológie a toxikológie, Farmaceutická fakulta, Centrum pre výskum toxikológie a otravy, Teheránska univerzita lekárskych vied, Teherán, Irán 6 Skupina pre toxikológiu a choroby, Výskumné centrum farmaceutických vied (PSRC), Inštitút farmaceutických vied (TIPS), Teheránska univerzita lekárskych vied (TUMS), Teherán, Irán

Úvod

Alzheimerova choroba(AD), mnohostranné a nezvratné neurodegeneratívne ochorenie, je hlavnou príčinou demencie a jednou z najväčších výziev súčasného farmaceutického výskumu [1]. Počas posledných desaťročí, napriek značnému úsiliu objaviť patogénne mechanizmyAlzheimerova choroba, presná etiológia tohto ochorenia je stále zložitá. Patologické faktory, ktoré zohrávajú významnú úlohu vo vývoji AD, sú nedostatok hladiny mozgových cholinergných neurotransmiterov, akumulácia senilných plakov najmä ako depozit extracelulárneho amyloidu (A ), hyperfosforylovaná agregácia τ-proteínu [2], dyshomeostáza biokovov, oxidačný stres, a neurozápal [3]. Napriek všetkým pokusom o nájdenie inovatívnych riešení na kontrolu charakteristických znakov choroby, ako je terapia génmi a kmeňovými bunkami, je tento druh terapie stále perspektívnou metódou liečby AD a pred ich použitím v klinických aplikáciách je stále veľa nevyriešených problémov. 4, 5]. V súčasnosti dostupná terapeutická metóda je väčšinou založená na zvyšujúcej sa cholinergnej neurotransmisii prostredníctvom inhibítorov acetylcholínesterázy (AChEI). Rovnako ako AChE, butyrylcholínesteráza (BuChE) ako koregulátor degradácie ACh je dôležitým enzýmom zapojeným do neurotransmisie [6]. Úloha BuChE v patológii AD nie je známa, ale štúdie in vivo odhalili, že BuChE asociovaný s A plakmi má kľúčovú úlohu pri dozrievaní AD plakov [7, 8]. Na dokončenie symptomatických prístupov je potrebné zamerať sa súčasne na viaceré patologické procesy podieľajúce sa na AD [9, 10].

Kliknite na Cistanche DHT pre Alzheimerovu chorobu

V súčasnosti je stratégia multi-cieľového riadeného ligandu (MTDL) úplne akceptovaná ako hlavná stratégia pre návrh a objavovanie liekov pri AD, ktorá je založená na kombinácii vhodných farmakoforických skupín v jednej molekule poskytujúcej účinné farmakologické odpovede pre rôzne potenciálne receptory. alebo enzymatické ciele [11]. V posledných rokoch bolo navrhnutých mnoho potenciálnych multifunkčných látok na základe stratégie MTDL proti AD [12–16]. Okrem toho sa veľké množstvo produktov prírodného pôvodu používa buď ako liečivá na trhu alebo ako bioaktívne molekulárne fragmenty pri vývoji hybridných liečiv na boj proti vyššie uvedeným hlavným rizikovým faktorom zapojeným do patogenézy AD [17]. Chromóny sa všadeprítomne nachádzajú v rastlinách a sú známe ako fytochemikálie s benzo- -pyrónovou štruktúrou, ktorá má viaceré rozsahy farmakologických účinkov [18]. Nedávne štúdie odhalili, že zlúčeniny na báze chrómu boli účinné proti demencii prostredníctvom zachytávania voľných radikálov a chelatácie kovových iónov [19–22]. Chromóny tiež preukázali anticholínesterázu [23, 24], neuroprotektívne [25, 26], protizápalové vlastnosti [27] a mohli by účinne narušiť agregáciu amyloidu [28, 29]. Fernandez-Bachiller a spolupracovníci predstavili takrínové chromónové hybridy, ktoré majú zlepšenú inaktiváciu ChE, ako aj antioxidačnú inaktiváciu v porovnaní s takrínom [30]. Kyselina lipoová (LA), ako prirodzene sa vyskytujúci antioxidant u zvierat, ľudí a rastlín, pôsobí ako nevyhnutný kofaktor v mnohých biochemických dráhach [31]. O tejto organosírovej zlúčenine bola hlásená široká škála farmakologických vlastností. Môže kontrolovať patogenézu alebo progresiu AD zvýšením hladiny acetylcholínu, ako aj znížením oxidačného stresu, zápalu a tvorby A plakov [32–34]. Apokrín je hybrid LA a takrínu, ktorý Rosini predstavil ako účinného kandidáta na liečivo proti AD v dôsledku jeho viacerých biologických vlastností, ako je inhibičná aktivita AChE a BChE, inhibícia agregácie A indukovanej AChE a ochrana buniek pred ROS [35].

G. Nesi a kol. kombinovaný rivastigmín s LA a chromónom. Zistili, že kombinácia viedla k pridaniu antioxidantov a anti-amyloidových agregačných vlastností LA a chromónových skeletov k anticholínesterázovej aktivite rivastigmínu ako v súčasnosti používaných liekov a viedla k vytvoreniu multifunkčnej zlúčeniny na liečbu AD [28 ]. Na základe vyššie uvedených zistení je chromónový skelet dôležitým farmakofórom, ktorý má veľkú úlohu pri inhibícii ChEs s antioxidačnými a kovovými chelatačnými aktivitami. LA je tiež sľubná vedúca štruktúra zlepšujúca inhibičnú aktivitu BuChE, účinnosť neuroprotekcie, anti-amyloidnú agregáciu, antioxidačné a chelatačné aktivity kovov (obr. 1). Tieto jedinečné vlastnosti chromónu a LA z nich urobili sľubné skelety na vývoj nových viaccieľových zlúčenín so zlepšenou terapeutickou účinnosťou pri liečbe rôznych neurodegeneratívnych porúch, najmä AD [36–42]. Vzhľadom na priaznivé biologické účinky chromónových a LA skeletov a účinnosť triazolového jadra ako atraktívneho farmakofóru na spojenie rôznych terapeuticky účinných látok [43–45] sme v tejto práci vyzvali tieto cenné farmakofóry navzájom spojiť a vyhodnotiť ich účinnosť. proti rôznym cieľom. Dve série chromónových derivátov konjugovaných s LA boli syntetizované pomocou click reakcie (obr. 1, zlúčeniny 9–17 a 18–20) a bola hodnotená neuroprotektívna aktivita a aktivita inhibície ChEs všetkých zlúčenín. Hodnotili sa aj antioxidačné, chelatačné a antiamyloidné aktivity vybranej zlúčeniny. Pokiaľ je nám známe, toto je prvá práca, ktorá uvádza syntézu chromón-LA hybridov a ich biologické aktivity proti AD.

Výsledky a diskusia

Chémia Ako je znázornené v schéme 1, zlúčenina 3 sa pôvodne syntetizovala reakciou substituovaného 2'-hydroxyacetofenónu s 4-metoxybenzaldehydom prostredníctvom dominoaldol-Michaelovej oxidačnej reakcie katalyzovanej pyrolidínom a jódom v dimetylsulfoxide (DMSO). Zlúčenina 3 sa premenila na zodpovedajúce deriváty 2-(4-hydroxyfenyl)-4H-chróm-4-ónu (4a-d) pomocou BBr3 v dichlórmetáne. Zlúčenina 5 sa tiež pripravila v jednom kroku z reakcie 2,4-dihydroxyacetofenónu a trietylortoformiátu v prítomnosti 70-percentnej kyseliny chloristej, čo viedlo k vytvoreniu chloristanu, ktorý sa potom hydrolyzoval, aby sa získala cieľová zlúčenina (5) . Brómalkoxy medziprodukty 6a-i a 8a-c sa potom pripravili reakciou 4a-d alebo 5 s príslušným množstvom dibrómalkánov v acetónovom roztoku bezvodého K2C03 za podmienok varu pod spätným chladičom počas 4 hodín. Zlúčenina 7 bola oddelene syntetizovaná prostredníctvom amidačnej reakcie medzi LA a propargylamínom v prítomnosti 4- dimetylaminopyridínu (DMAP) a N,N'-dicyklohexylkarbodiimidu (EDCI).

Cieľové zlúčeniny 9–20 sa nakoniec pripravili pomocou trojzložkovej reakcie v jednej nádobe medzi zlúčeninami 6a-i alebo 8a-c, azidom sodným a zlúčeninou 7 katalyzovanou meďou (II). Biologický test Hodnotili sa predovšetkým neuroprotektívne a inhibičné aktivity cholínesterázy všetkých cieľových zlúčenín 9–20, aby sa našla najlepšia účinná zlúčenina pre ďalšie štúdie. Sila neuroprotekcie proti poškodeniu buniek PC12 vyvolanému H2O2 Oxidačné poškodenie a neurotoxicita vytvorená H2O2 sa považuje za najdôležitejší faktor kontrolujúci progresiu neurodegeneratívnej poruchy [60]. Preto sa neuroprotektívna aktivita pripravených konjugátov chromón-LA 9–20 testovala pri rôznych koncentráciách 1, 5, 10, 20 a 50 uM pomocou testu MTT. Všetky zlúčeniny vo všetkých koncentráciách by mohli významne zvýšiť životaschopnosť buniek PC12 v závislosti od dávky, dokonca aj pri nízkej koncentrácii 1 uM (tabuľka 1, p <>

Je zaujímavé, že zlúčeniny 15, 16 a 17 s dĺžkou päťuhlíkového reťazca (n=5) vykazovali vyššiu neuroprotektívnu aktivitu ako kvercetín ako referenčný liek vo všetkých koncentráciách. Na porovnanie medzi zlúčeninami 9, 11 a 15 nesúcimi jednoduchý 2-fenyl-4H-chrómen-4- jeden zvyšok a rôznu dĺžku uhlíkového reťazca (n=3, 4 a 5 pre zlúčeniny 9, 11 a 15, v danom poradí), by sa mohlo predpokladať, že zvýšenie veľkosti sieťovacieho činidla by mohlo zvýšiť neuroprotekčnú aktivitu cieľových zlúčenín (tabuľka 1). Rovnaké správanie sa pozorovalo aj pre zlúčeniny 18–20 ako deriváty 4H-chromen-4-jedného substituovaného na 7 pozíciách. Je pozoruhodné, že nesubstituované deriváty chrómu mali menšiu neuroprotektívnu aktivitu na bunkovú smrť vyvolanú H2O2- ako analógy substituované halogénom (porovnajte zlúčeninu 9 so zlúčeninou 10, zlúčeninu 11 so zlúčeninami 12–14 a zlúčeninu 15 so zlúčeninami 16 a dokonca 17 pri obzvlášť vysokých koncentráciách). Inhibičná aktivita cholínesterázy AChE a BuChE inhibičná aktivita všetkých konjugátov chromón–LA 9–20. Tabuľka 2 ukazuje hodnoty IC50 zlúčenín v porovnaní so štandardným liečivom donepezilu. Žiadny významný účinok nebol pozorovaný proti AChE pri 100 μM pre väčšinu zlúčenín, okrem 7-fluórderivátov (13) so strednou aktivitou (IC50=56 0,50 μM). Výsledky ukázali, že aktivita derivátov substituovaných v polohe 7- (18–20) proti BuChE bola lepšia ako derivátov s modifikáciou polohy 2- (9–17).

Spomedzi 7-substituovaných derivátov iba zlúčeniny 18 a 19 s dĺžkou reťazca 3 alebo 4 atómov vykazovali vhodnú anti-BuChE aktivitu (IC50=15 0,32 a 7,55 μM, v danom poradí). Zlúčenina 20 s 5-uhlíkovým spacerom (n=5) nevykazovala žiadnu aktivitu proti BuChE, čo potvrdzuje veľký účinok sieťovacieho činidla a veľkosť molekuly na obsadenie aktívneho miesta enzýmu. Preto predĺženie linkera nemá žiadny pozitívny vplyv na inhibičnú účinnosť BuChE. Keď bol takrín nesúci halogénový substituent konjugovaný s LA 3 uhlíkovým spacerom, inhibičné aktivity AChE a BuChE, najmä aktivita AChEI, sa zlepšili v porovnaní s takrínom [35]. Štúdia potvrdila dôležitú úlohu dĺžky sieťovacieho činidla na aktivitu inhibície ChEs cieľových zlúčenín. Predchádzajúca štúdia tiež odhalila, že hybridizácia takrínu s chromónovým skeletom zlepšuje aktivitu inhibície BuChE viac ako aktivitu AChEI, čo je v dobrej zhode s dosiahnutím našich výsledkov [30]. Rovnaký výsledok sa pozoroval aj pri kombinácii iných dobre známych farmakofórov. Pripojenie LA a/alebo chromónu k rivastigmínu viedlo k vyššej inhibičnej aktivite BuChE ako inhibícii AChE [28]. Zdá sa, že LA môže zlepšiť inhibičnú aktivitu BuChE materského skeletu viac ako inhibičnú aktivitu AChE. Na základe výsledkov sa zdá, že skupiny darcov elektrónov na chromónovom skafolde a tiež použitie vhodného spacera na zabránenie skladania molekúl môže uľahčiť správne interakcie s enzýmom transformujúcim cieľové zlúčeniny na účinnejšie inhibítory.