Conjugat cromona-àcid lipoic: agent neuroprotector que té activitats acceptables d'inhibició de la butirilcolinesterasa, antioxidants i de quelació del coure

Per a més informació:ali.ma@wecistanche.com

Resum

PropòsitMalaltia d'Alzheimer(AD) és una malaltia neurodegenerativa multifacètica. Orientar simultàniament diversos processos patològics implicatsMalaltia d'Alzheimer,Els compostos d'origen natural amb característiques úniques són bastides prometedores per desenvolupar nous compostos multi-objectiu en el tractament de diferents malalties neurodegeneratives, especialmentMalaltia d'Alzheimer. En aquest estudi, es van preparar nous híbrids cromona-àcid lipoic per trobar una nova estructura de plom multifuncional per al tractament de l'AD. Mètodes Es van preparar híbrids cromona-àcid lipoic mitjançant la reacció de clic i es va avaluar completament la seva neuroprotecció i l'activitat anticolinesterasa. Les activitats d'agregació anti-amiloide, antioxidants i de quelació de metalls del millor compost també es van investigar mitjançant mètodes estàndard per trobar un nou agent multifuncional contra l'AD. Resultats El cribratge biològic primari va demostrar que tots els compostos tenien una activitat neuroprotectora significativa contra el dany cel·lular induït per H2O2-a les cèl·lules PC12. Es va seleccionar el compost 19 com a inhibidor de la butirilcolinesterasa (BuChE) més potent (IC50=7.55 μM) amb una activitat neuroprotectora significativa com a fàrmac de referència per a avaluacions biològiques posteriors. Els estudis d'acoblament i cinètica van revelar una inhibició de tipus mixt no competitiva de BuChE pel compost 19. Podria reduir significativament la formació de les espècies reactives d'oxigen intracel·lular (ROS) i va mostrar un excel·lent poder reductor (85,57 mM Fe més 2), comparable amb la quercetina i àcid lipoic. També podria inhibir moderadament l'agregació A i quelat selectivament amb ions de coure en una proporció de 2:1 M.

Conclusió El compost 19 es podria considerar com un agent multifuncional esperançador per al desenvolupament posterior de l'AD a causa de l'activitat neuroprotectora i anti-BuChE acceptable, l'activitat moderada d'agregació anti-A, l'activitat antioxidant destacada així com la capacitat de quelació selectiva del coure.

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

Grup de Biomaterials, Centre de Recerca Farmacèutica, Institut de Ciències Farmacèutiques (TIPS), Universitat de Ciències Mèdiques de Teheran, Teheran 1417614411, Iran 2 Facultat de Farmàcia i Centre de Recerca de Ciències Farmacèutiques, Universitat de Ciències Mèdiques Shahid Sadoughi, Yazd, Iran 3 Departament de Farmàcia Biotecnologia, Facultat de Farmàcia, Universitat de Ciències Mèdiques de Kerman, Kerman, Iran 4 Facultat de Farmàcia, Departament de Bioquímica, Universitat Hacettepe, Ankara, Turquia 5 Departament de Farmacologia i Toxicologia, Facultat de Farmàcia, Toxicologia i Centre de Recerca d'Intoxicació, Universitat de Teheran de Ciències Mèdiques, Teheran, Iran 6 Grup de Toxicologia i Malalties, Centre de Recerca de Ciències Farmacèutiques (PSRC), Institut de Ciències Farmacèutiques (TIPS), Universitat de Ciències Mèdiques de Teheran (TUMS), Teheran, Iran

Introducció

Malaltia d'Alzheimer(AD), una malaltia neurodegenerativa multifacètica i irreversible, és la principal causa de demència i un dels majors reptes de la investigació farmacèutica actual [1]. Durant les últimes dècades, malgrat els esforços substancials per descobrir els mecanismes patògens deMalaltia d'Alzheimer, l'etiologia exacta d'aquesta malaltia encara és complexa. Els factors patològics que tenen un paper destacable en el desenvolupament de la MA són la deficiència del nivell de neurotransmissors colinèrgics cerebrals, l'acumulació de plaques senils, especialment com a dipòsits extracel·lulars d'amiloide (A), l'agregació de proteïnes τ hiperfosforilada [2], la dishomeòstasi dels biometalls, l'estrès oxidatiu, i neuroinflamació [3]. Malgrat tots els intents realitzats per trobar solucions innovadores per controlar els distintius de la malaltia com la teràpia gènica i amb cèl·lules mare, aquest tipus de teràpia segueix sent un mètode prospectiu per al tractament de la MA i encara hi ha molts problemes sense resoldre abans que es puguin utilitzar en aplicacions clíniques. 4, 5]. El mètode terapèutic disponible actualment es basa principalment en l'augment de la neurotransmissió colinèrgica, mitjançant inhibidors de l'acetilcolinesterasa (AChEI). Igual que l'AChE, la butirilcolinesterasa (BuChE) com a coregulador de la degradació de l'ACh, és un enzim important implicat en la neurotransmissió [6]. Es desconeix el paper de BuChE en la patologia de la MA, però els estudis in vivo van revelar que BuChE associada a les plaques A té un paper clau en la maduració de la placa AD [7, 8]. Per completar els enfocaments simptomàtics, és necessari orientar simultàniament diversos processos patològics implicats en l'AD [9, 10].

Feu clic a Cistanche DHT per a la malaltia d'Alzheimer

Actualment, l'estratègia de lligands dirigits múltiples (MTDL) s'ha acceptat completament com l'estratègia principal per al disseny i el descobriment de fàrmacs en la MA, que es basa en una combinació de grups farmacofòrics adequats en una molècula que proporciona respostes farmacològiques efectives per a diversos receptors potencials. o dianes enzimàtiques [11]. En els darrers anys, s'han dissenyat molts agents multifuncionals potencials basats en l'estratègia de MTDL contra l'AD [12–16]. A més, s'està utilitzant una gran quantitat de productes d'origen natural com a productes farmacèutics comercialitzats o com a fragments moleculars bioactius en el desenvolupament de fàrmacs híbrids per combatre els principals factors de risc esmentats anteriorment implicats en la patogènesi de l'AD [17]. Les cromones es troben de manera omnipresent a les plantes i es coneixen com a fitoquímics amb una estructura de benzo- -pirona, que posseeix múltiples rangs d'efectes farmacològics [18]. Estudis recents van revelar que els compostos basats en cromones eren efectius contra la demència mitjançant l'eliminació de radicals lliures i la quelació d'ions metàl·lics [19–22]. Les cromones també han mostrat anticolinesterasa [23, 24], propietats neuroprotectores [25, 26], antiinflamatòries [27] i podrien interrompre eficaçment l'agregació amiloide [28, 29]. Fernandez-Bachiller i els seus col·laboradors van introduir híbrids de cromones de tacrina amb una inactivació inhibidora i antioxidant de ChE millorada en comparació amb la tacrina [30]. L'àcid lipoic (LA), com a antioxidant natural en animals, humans i plantes, actua com a cofactor essencial en moltes vies bioquímiques [31]. S'ha informat d'una gamma diversa de propietats farmacològiques sobre aquest organosulfur. Pot controlar la patogènesi o la progressió de l'AD augmentant el nivell d'acetilcolina, així com disminuint l'estrès oxidatiu, la inflamació i la formació de placa A [32-34]. Apocrine és un híbrid de LA i tacrina introduït per Rosini com a candidat a fàrmac eficaç contra l'AD a causa de les seves múltiples propietats biològiques, com l'activitat d'inhibició d'AChE i BChE, inhibició de l'agregació A induïda per AChE i protecció cel·lular contra ROS [35].

G. Nesi et al. rivastigmina combinada amb LA i cromona. Van trobar que la combinació va conduir a l'addició d'antioxidants i propietats d'agregació anti-amiloide de LA i bastides de cromones a l'activitat anticolinesterasa de la rivastigmina com a fàrmacs utilitzats actualment, i va donar lloc a la formació del compost multifuncional per tractar l'AD [28]. ]. A partir de les troballes anteriors, la bastida de cromones és un farmàcòfor important que té un gran paper en la inhibició de ChEs amb activitats antioxidants i de quelació metàl·lica. LA també és l'estructura de plom prometedora que millora l'activitat d'inhibició de BuChE, la potència de neuroprotecció, l'agregació anti-amiloide, l'antioxidant i les activitats de quelació de metalls (Fig. 1). Aquestes característiques úniques de la cromona i la LA els han convertit en bastides prometedores per desenvolupar nous compostos multi-objectiu que millorin l'eficàcia terapèutica en el tractament de diferents trastorns neurodegeneratius, especialment l'AD [36–42]. Tenint en compte els efectes biològics beneficiosos de les bastides de cromona i LA i l'eficàcia del nucli de triazol com a farmàcòfor atractiu per connectar diversos agents terapèuticament actius [43–45], en aquest treball, ens vam animar a conjugar aquests valuosos farmàcòfors entre si i avaluar-ne l'eficàcia. contra diferents objectius. Es van sintetitzar dues sèries de derivats de cromones conjugats amb LA mitjançant la reacció de clic (Fig. 1, compostos 9-17 i 18-20) i es va avaluar l'activitat neuroprotectora i l'activitat d'inhibició de ChEs de tots els compostos. També es van avaluar les activitats antioxidants, de quelació metàl·lica i anti-amiloide del compost seleccionat. Segons el que sabem, aquest és el primer treball que informa de la síntesi d'híbrids de cromona-LA i les seves activitats biològiques contra l'AD.

Resultats i discussió

Química Tal com s'il·lustra a l'esquema 1, el compost 3 es va sintetitzar inicialment mitjançant la reacció de 2′-hidroxi acetofenona substituïda amb 4-metoxi benzaldehid mitjançant una reacció d'oxidació domino aldol-Michael catalitzada per pirrolidina i iode en sulfòxid de dimetil (DMSO). El compost 3 es va convertir en els derivats corresponents de 2-(4-hidroxifenil)-4H-crom-4-one (4a-d) per BBr3 en diclorometà. El compost 5 també es va preparar en un sol pas a partir de la reacció de 2,4- dihidroxiacetofenona i ortoformiat de trietil en presència d'àcid perclòric al 70 per cent, donant lloc a la formació de sal de perclorat que després es va hidrolitzar per arribar al compost objectiu (5) . Els intermediaris bromoalcoxi 6a-i i 8a-c es van preparar després mitjançant la reacció de 4a-d o 5 amb la quantitat adequada de dibromoalcans en una solució d'acetona de K2CO3 anhidre en condicions de reflux durant 4 h. El compost 7 es va sintetitzar per separat mitjançant la reacció d'amidació entre LA i propargilamina en presència de 4- dimetil aminopiridina (DMAP) i N, N ′ - diciclohexilcarbodimida (EDCI).

Els compostos objectiu 9-20 es van preparar finalment mitjançant una reacció de tres components d'un sol pot entre els compostos 6a-i o 8a-c, azida de sodi i el compost 7 catalitzat pel coure (II). Assaig biològic Principalment, es van avaluar la neuroprotecció i les activitats inhibidores de la colinesterasa de tots els compostos objectiu 9-20 per trobar el millor compost potent per a estudis posteriors. La potència de neuroprotecció contra el dany de les cèl·lules PC12 induït per H2O2 El dany oxidatiu i la neurotoxicitat creada per H2O2 es considera el factor més important que controla el progrés del trastorn neurodegeneratiu [60]. Per tant, es va examinar l'activitat de neuroprotecció dels conjugats de cromona-LA preparats 9-20 a diferents concentracions d'1, 5, 10, 20 i 50 μM mitjançant l'assaig MTT. Tots els compostos, en totes les concentracions, podrien augmentar significativament la viabilitat cel·lular de les cèl·lules PC12 depenent de la dosi, fins i tot a una concentració baixa d'1 μM (taula 1, p <0,>

Curiosament, els compostos 15, 16 i 17 amb longituds de cadena de cinc carbonis (n=5) van mostrar una activitat neuroprotectora més alta que la de la quercetina com a fàrmac de referència en totes les concentracions. En comparació entre els compostos 9, 11 i 15 que porten 2-fenil-4H-cromè-4-un fragment simple i una longitud de cadena de carboni diferent (n=3, 4 i 5 per als compostos 9, 11 i 15, respectivament), es podria implicar que augmentar la mida del reticulant podria augmentar l'activitat de neuroprotecció dels compostos diana (taula 1). El mateix comportament també es va observar per als compostos 18-20 com a derivats del 4H-cromè-4-un substituïts en 7 posicions. En particular, els derivats de crom no substituïts tenien menys activitat neuroprotectora sobre la mort cel·lular induïda per H2O2-que els anàlegs substituïts amb halo (compareu el compost 9 amb el compost 10, el compost 11 amb els compostos 12-14 i el compost 15 amb els compostos 16 i fins i tot 17). a concentracions especialment elevades). Es va investigar l'activitat inhibidora de la colinesterasa AChE i l'activitat inhibidora de BuChE de tots els conjugats de cromona-LA 9-20. La taula 2 mostra els valors IC50 dels compostos en comparació amb el fàrmac estàndard donepezil. No es va observar cap efecte significatiu contra AChE a 100 μM per a la majoria dels compostos, excepte els 7-derivats de fluor (13) amb activitat moderada (IC50=56,50 μM). Els resultats van revelar que l'activitat dels derivats substituïts en posició 7- (18-20) contra BuChE era millor que els derivats modificats en posició 2- (9-17).

Entre els 7-derivats substituïts, només els compostos 18 i 19 amb longituds de cadena de 3 o 4 àtoms van mostrar una activitat anti-BuChE adequada (IC50=15.32 i 7,55 μM, respectivament). El compost 20 amb un espaiador de 5 carbonis (n=5) no va revelar cap activitat contra BuChE confirmant el gran efecte del reticulant i la mida de la molècula per ocupar el lloc actiu de l'enzim. Per tant, l'extensió de l'enllaç no té cap efecte positiu sobre la potència inhibidora de BuChE. Quan el substituent d'halogen que portava tacrina es va conjugar a LA mitjançant un espaiador de 3 carbonis, les activitats d'inhibició d'AChE i BuChE, especialment l'activitat d'AChEI, es van millorar en comparació amb la tacrina [35]. L'estudi va confirmar el paper important de la longitud del reticulant en l'activitat d'inhibició de ChEs dels compostos diana. Un estudi anterior també va revelar que la hibridació de la tacrina amb la bastida de cromones millora l'activitat d'inhibició de BuChE més que la de l'AChEI, que està d'acord amb l'assoliment dels nostres resultats [30]. El mateix resultat també es va observar quan es van combinar altres farmàcòfors coneguts. L'adhesió de LA i/o cromona a la rivastigmina va donar lloc a una activitat d'inhibició de BuChE més alta que la inhibició de l'AChE [28]. Sembla que LA pot millorar l'activitat d'inhibició de BuChE de la bastida mare més que l'activitat d'inhibició de l'AChE. A partir dels resultats, sembla que els grups donants d'electrons a la bastida de cromones i també l'ús d'un espaiador adequat per evitar el plegament molecular poden facilitar les interaccions adequades amb l'enzim que transforma els compostos diana en inhibidors més potents.