Conjugat cromon-acid lipoic: agent neuroprotector care are activități acceptabile de inhibare a butirilcolinesterazei, antioxidante și de chelare a cuprului

Pentru mai multe informatii:ali.ma@wecistanche.com

Abstract

ScopBoala Alzheimer(AD) este o boală neurodegenerativă cu mai multe fațete. Pentru a viza simultan mai multe procese patologice implicate înBoala Alzheimer,compușii de origine naturală cu caracteristici unice sunt schele promițătoare pentru a dezvolta noi compuși multi-țintă în tratamentul diferitelor boli neurodegenerative, în specialBoala Alzheimer. În acest studiu, noi hibrizi cromon-acid lipoic au fost pregătiți pentru a găsi o nouă structură de plumb multifuncțională pentru tratamentul AD. Metode Hibrizii cromon-acid lipoic au fost preparați prin reacție de clic și au fost evaluate pe deplin activitatea lor de neuroprotecție și anticolinesterazică. Activitățile de agregare anti-amiloid, antioxidante și de chelare a metalelor ale celui mai bun compus au fost, de asemenea, investigate prin metode standard pentru a găsi un nou agent multifuncțional împotriva AD. Rezultate Screeningul biologic primar a demonstrat că toți compușii au avut o activitate de neuroprotecție semnificativă împotriva deteriorării celulare induse de H2O2-în celulele PC12. Compusul 19 ca cel mai puternic inhibitor al butirilcolinesterazei (BuChE) (IC50=7.55 μM) având activitate de neuroprotecție semnificativă ca nivel de medicament de referință a fost selectat pentru evaluări biologice ulterioare. Studiile de andocare și cinetice au evidențiat inhibarea necompetitivă de tip mixt a BuChE de către compusul 19. Ar putea reduce semnificativ formarea speciilor reactive de oxigen intracelulare (ROS) și a arătat o putere de reducere excelentă (85,57 mM Fe plus 2), comparabilă cu quercetina și acid lipoic. De asemenea, ar putea inhiba moderat agregarea A și poate chela selectiv cu ioni de cupru într-un raport de 2:1 M.

Concluzie Compusul 19 ar putea fi considerat un agent multifuncțional de speranță pentru dezvoltarea ulterioară a câștigului AD datorită activității neuroprotectoare și anti-BuChE acceptabile, activității moderate de agregare anti-A, activității antioxidante remarcabile precum și capacității selective de chelare a cuprului.

Leili Jalili-Baleh1 & Hamid Nadri2 & Hamid Forootanfar3 & Tuba Tüylü Küçükkılınç4 & Beyza Ayazgök4 & Mohammad Sharifzadeh5 & Mahban Rahimifard6 & Maryam Baeeri6 & Mohammad Abdollahi6 & Alireza Mehdiumadi1 & Alireza Mehdiumadi1

Grupul de biomateriale, Centrul de Cercetare Farmaceutică, Institutul de Științe Farmaceutice (TIPS), Universitatea de Științe Medicale din Teheran, Teheran 1417614411, Iran 2 Facultatea de Farmacie și Centrul de Cercetare în Științe Farmaceutice, Universitatea de Științe Medicale Shahid Sadoughi, Yazd, Iran 3 Departamentul de Farmaceutică Biotehnologie, Facultatea de Farmacie, Universitatea de Științe Medicale Kerman, Kerman, Iran 4 Facultatea de Farmacie, Departamentul de Biochimie, Universitatea Hacettepe, Ankara, Turcia 5 Departamentul de Farmacologie și Toxicologie, Facultatea de Farmacie, Toxicologie și Centrul de Cercetare a Otrăvirilor, Universitatea Teheran of Medical Sciences, Teheran, Iran 6 Toxicology and Diseases Group, Pharmaceutical Sciences Research Center (PSRC), Institutul de Științe Farmaceutice (TIPS), Teheran University of Medical Sciences (TUMS), Teheran, Iran

Introducere

Boala Alzheimer(AD), o boală neurodegenerativă cu mai multe fațete și ireversibilă, este cauza majoră a demenței și una dintre cele mai mari provocări ale cercetării farmaceutice actuale [1]. În ultimele decenii, în ciuda eforturilor substanțiale de a descoperi mecanismele patogene aleBoala Alzheimer, etiologia exactă a acestei boli este încă complexă. Factorii patologici care joacă un rol remarcabil în dezvoltarea AD sunt deficiența nivelului de neurotransmițători colinergici cerebrali, acumularea de plăci senile în special ca depozite extracelulare de amiloid (A ), agregarea hiperfosforilata a proteinei τ [2], dishomeostazia biometalelor, stresul oxidativ, și neuroinflamație [3]. În ciuda tuturor încercărilor efectuate de a găsi soluții inovatoare pentru a controla semnele distinctive ale bolii, cum ar fi terapia genică și cu celule stem, acest tip de terapie este încă o metodă prospectivă pentru tratamentul AD și există încă multe probleme nerezolvate înainte de a putea fi utilizate în aplicații clinice. 4, 5]. Metoda terapeutică disponibilă în prezent se bazează în principal pe creșterea neurotransmisiei colinergice, prin inhibitori de acetilcolinesterază (AChEI). La fel ca AChE, butirilcolinesteraza (BuChE) ca coreregulator al degradării ACh, este o enzimă importantă implicată în neurotransmisie [6]. Rolul BuChE în patologia AD este necunoscut, dar studiile in vivo au arătat că BuChE asociat cu plăcile A are un rol cheie în maturarea plăcii AD [7, 8]. Pentru a finaliza abordările simptomatice, este necesară vizarea simultană a mai multor procese patologice implicate în AD [9, 10].

Faceți clic pe Cistanche DHT pentru boala Alzheimer

În prezent, strategia de ligand direcționat multi-țintă (MTDL) a fost complet acceptată ca strategie principală pentru proiectarea și descoperirea medicamentelor în AD, care se bazează pe o combinație de grupuri farmacoforice adecvate într-o moleculă care oferă răspunsuri farmacologice eficiente pentru diverși receptori potențiali. sau ținte enzimatice [11]. În ultimii ani, mulți agenți potențiali multifuncționali au fost proiectați pe baza strategiei MTDL împotriva AD [12-16]. Mai mult, o cantitate destul de mare de produse de origine naturală este utilizată fie ca produse farmaceutice comercializate, fie ca fragmente moleculare bioactive în dezvoltarea medicamentelor hibride pentru a combate factorii de risc majori menționați mai sus implicați în patogeneza AD [17]. Cromonii se găsesc omniprezent în plante și sunt cunoscuți ca fitochimici cu o structură de benzo- -pironă, care posedă mai multe game de efecte farmacologice [18]. Studii recente au arătat că compușii pe bază de cromoni au fost eficienți împotriva demenței prin captarea radicalilor liberi și chelarea ionilor metalici [19-22]. Cromonii au prezentat, de asemenea, proprietăți anticolinesteraze [23, 24], neuroprotectoare [25, 26], antiinflamatorii [27] și ar putea perturba eficient agregarea amiloidului [28, 29]. Fernandez-Bachiller și colaboratorii au introdus hibrizi de cromoni tacrină având o inactivare îmbunătățită a inhibitorilor ChE, precum și a antioxidantului, comparativ cu tacrina [30]. Acidul lipoic (LA), ca antioxidant natural la animale, oameni și plante, acționează ca un cofactor esențial în multe căi biochimice [31]. O gamă variată de proprietăți farmacologice a fost raportată despre acest organosulf. Poate controla patogeneza sau progresia AD prin creșterea nivelului de acetilcolină, precum și scăderea stresului oxidativ, a inflamației și a formării plăcii A [32-34]. Apocrine este un hibrid de LA și tacrină introdus de Rosini ca un candidat eficient la medicamente împotriva AD datorită proprietăților sale biologice multiple, cum ar fi activitatea de inhibare a AChE și BChE, inhibarea agregării A induse de AChE și protecția celulelor împotriva ROS [35].

G. Nesi şi colab. rivastigmină combinată cu LA și cromon. Ei au descoperit că combinația a condus la adăugarea de proprietăți de agregare anti-oxidanți și anti-amiloid ale LA și schele de cromon la activitatea anticolinesterazică a rivastigminei ca medicamente utilizate în prezent și a dus la formarea compusului multifuncțional pentru tratarea AD [28]. ]. Pe baza constatărilor de mai sus, schela cromonului este un farmacofor important, având un rol important în inhibarea ChEs cu activități antioxidante și de chelare a metalelor. LA este, de asemenea, structura de plumb promițătoare care îmbunătățește activitatea de inhibare a BuChE, potența de neuroprotecție, agregarea anti-amiloid, activitățile antioxidante și de chelare a metalelor (Fig. 1). Aceste caracteristici unice ale cromonului și LA le-au făcut să fie schele promițătoare pentru a dezvolta noi compuși multi-țintă care au o eficacitate terapeutică îmbunătățită în tratamentul diferitelor tulburări neurodegenerative, în special AD [36–42]. Având în vedere efectele biologice benefice ale cromonului și ale schelelor LA și eficacitatea nucleului triazolului ca farmacofor atractiv pentru conectarea diferiților agenți terapeutic activi [43–45], în această lucrare, am încurajat să conjugăm acești farmacofori valoroși unul cu celălalt și să le evaluăm eficacitatea. împotriva diverselor ținte. Două serii de derivați de cromon conjugați cu LA au fost sintetizați prin reacția de clic (Fig. 1, compușii 9-17 și 18-20) și au fost evaluate activitatea neuroprotectoare și activitatea de inhibare a ChEs a tuturor compușilor. Au fost de asemenea evaluate activitățile antioxidante, de chelare a metalelor și anti-amiloid ale compusului selectat. Din câte cunoștințele noastre, aceasta este prima lucrare care raportează sinteza hibrizilor cromon-LA și activitățile lor biologice împotriva AD.

rezultate si discutii

Chimie După cum este ilustrat în Schema 1, compusul 3 a fost inițial sintetizat prin reacția 2′-hidroxi acetofenonei substituită cu 4-metoxi benzaldehidă printr-o reacție de oxidare domino aldol-Michael catalizată de pirolidină și iod în dimetil sulfoxid (DMSO). Compusul 3 a fost transformat în derivații 2-(4-hidroxifenil)-4H-crom-4-one corespunzători (4a-d) de către BBr3 în diclormetan. Compusul 5 a fost, de asemenea, preparat într-o singură etapă din reacția dintre 2,4- dihidroxiacetofenonă și ortoformiat de trietil în prezența a 70% acid percloric conducând la formarea sării perclorat care a fost apoi hidrolizată pentru a ajunge la compusul țintă (5) . Intermediarii bromoalcoxi 6a-i și 8a-c au fost apoi preparați prin reacția lui 4a-d sau 5 cu cantitatea adecvată de dibromoalcani într-o soluție de acetonă de K2CO3 anhidru în condiții de reflux timp de 4 ore. Compusul 7 a fost sintetizat separat prin reacția de amidare dintre LA și propargilamină în prezența 4- dimetil aminopiridinei (DMAP) și N,N'-diciclohexilcarbodimidă (EDCI).

Compușii țintă 9–20 au fost în cele din urmă preparați printr-o reacție cu trei componente cu un singur vas între compușii 6a-i sau 8a-c, azida de sodiu și compusul 7 catalizat de cupru (II). Test biologic În primul rând, activitățile de neuroprotecție și de inhibiție a colinesterazei ale tuturor compușilor țintă 9-20 au fost evaluate pentru a găsi cel mai bun compus puternic pentru studii ulterioare. Potența de neuroprotecție împotriva deteriorării celulelor PC12 induse de H2O2 Daunele oxidative și neurotoxicitatea create de H2O2 sunt considerate ca fiind cel mai important factor care controlează progresul tulburării neurodegenerative [60]. Prin urmare, activitatea de neuroprotecție a conjugatelor cromon-LA preparate 9-20 a fost testată la diferite concentrații de 1, 5, 10, 20 și 50 μM folosind testul MTT. Toți compușii, în toate concentrațiile, ar putea crește semnificativ viabilitatea celulelor PC12 în funcție de doză, chiar și la o concentrație scăzută de 1 μM (Tabelul 1, p <>

Interesant, compușii 15, 16 și 17 având lungimi de lanț de cinci atomi de carbon (n=5) au prezentat o activitate neuroprotectoare mai mare decât cea a quercetinei ca medicament de referință în toate concentrațiile. Prin comparație între compușii 9, 11 și 15 purtând 2-fenil-4H-cromenă-4-un singur fragment și lungime diferită a lanțului de carbon (n=3, 4 și 5 pentru compușii 9, 11 și, respectiv, 15), s-ar putea implica faptul că creșterea dimensiunii agentului de reticulare ar putea crește activitatea de neuroprotecție a compușilor țintă (Tabelul 1). Același comportament a fost observat și pentru compușii 18–20 ca derivați 4H-cromen-4-one substituiți în 7 poziții. În special, derivații de crom nesubstituiți au avut o activitate neuroprotectoare mai mică asupra morții celulare induse de H2O2- decât analogii substituiți cu halo (comparați compusul 9 cu compusul 10, compusul 11 ​​cu compușii 12-14 și compusul 15 cu compușii 16 și chiar 17 la concentraţii deosebit de mari). Activitatea inhibitoare a colinesterazei AChE și activitatea inhibitoare a BuChE a tuturor conjugaților cromon-LA 9-20 au fost investigate. Tabelul 2 prezintă valorile IC50 ale compuşilor în comparaţie cu medicamentul standard donepezil. Nu s-a observat niciun efect semnificativ împotriva AChE la 100 μM pentru majoritatea compușilor, cu excepția 7-derivaților fluor (13) cu activitate moderată (IC50=56.50 μM). Rezultatele au arătat că activitatea derivaților substituiți de poziție 7- (18–20) împotriva BuChE a fost mai bună decât derivaților modificați de poziție 2- (9–17).

Dintre derivații 7-substituiți, numai compușii 18 și 19 cu lungimi de lanț de 3 sau 4 atomi au prezentat activitate anti-BuChE adecvată (IC50=15.32 și, respectiv, 7,55 μM). Compusul 20 cu distanțier de 5 atomi de carbon (n=5) nu a evidențiat nicio activitate împotriva BuChE, confirmând efectul mare al agentului de reticulare și dimensiunea moleculei de a ocupa locul activ al enzimei. Prin urmare, extensia linkerului nu are niciun efect pozitiv asupra potenței inhibitoare BuChE. Când substituentul halogen purtător de tacrină a fost conjugat la LA cu ajutorul unui distanțier cu 3 atomi de carbon, activitățile de inhibare a AChE și BuChE, în special activitatea AChEI, au fost îmbunătățite în comparație cu tacrina [35]. Studiul a confirmat rolul important al lungimii agentului de reticulare asupra activității de inhibare a ChEs a compușilor țintă. Un studiu anterior a dezvăluit, de asemenea, că hibridizarea tacrinei cu schela cromonului îmbunătățește activitatea de inhibare a BuChE mai mult decât cea a AChEI, ceea ce este în acord cu obținerea rezultatelor noastre [30]. Același rezultat a fost observat și atunci când au fost combinați alți farmacofori bine-cunoscut. Atașarea LA și/sau a cromonului la rivastigmină a dus la o activitate de inhibare a BuChE mai mare decât inhibarea AChE [28]. Se pare că LA poate îmbunătăți activitatea de inhibare a BuChE a schelei mamei mai mult decât activitatea de inhibare a AChE. Pe baza rezultatelor, se pare că grupurile donatoare de electroni de pe schela cromonului și, de asemenea, utilizarea unui distanțier adecvat pentru a preveni plierea moleculară pot facilita interacțiunile adecvate cu enzima care transformă compușii țintă în inhibitori mai puternici.