Kromooni-lipoehappe konjugaat: neuroprotektiivne aine, millel on vastuvõetav butürüülkoliinesteraasi inhibeeriv, antioksüdant ja vaske kelaativ toime

Rohkem informatsiooni:ali.ma@wecistanche.com

Abstraktne

EesmärkAlzheimeri tõbi(AD) on mitmetahuline neurodegeneratiivne haigus. Et suunata samaaegselt mitut patoloogilist protsessi, mis on seotudAlzheimeri tõbi,ainulaadsete omadustega loodusliku päritoluga ühendid on paljulubavad karkassid uute mitme sihtmärgiga ühendite väljatöötamiseks erinevate neurodegeneratiivsete haiguste ravis, eritiAlzheimeri tõbi. Selles uuringus valmistati uudsed kromoon-lipoehappe hübriidid, et leida uus multifunktsionaalne juhtstruktuur AD raviks. Meetodid Kromooni-lipoehappe hübriidid valmistati klikireaktsiooni abil ning nende neuroprotektsiooni ja antikoliinesteraasi aktiivsust hinnati täielikult. Parima ühendi anti-amüloidi agregatsiooni, antioksüdantide ja metalli kelaatimise aktiivsust uuriti ka standardmeetoditega, et leida uus multifunktsionaalne aine AD vastu. Tulemused Esmane bioloogiline sõeluuring näitas, et kõigil ühenditel oli märkimisväärne neuroprotektiivne toime H2O2--indutseeritud rakukahjustuste vastu PC12 rakkudes. Edasisteks bioloogilisteks hindamisteks valiti ühend 19 kui kõige tugevam butürüülkoliinesteraasi (BuChE) inhibiitor (IC50=7.55 µM), millel on märkimisväärne neuroprotektsiooni aktiivsus võrdlusravimi tasemel. Dokkimis- ja kineetilised uuringud näitasid BuChE mittekonkureerivat segatüüpi inhibeerimist ühendi 19 poolt. See võib oluliselt vähendada rakusiseste reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) moodustumist ja näitas suurepärast redutseerimisvõimet (85,57 mM Fe pluss 2), mis on võrreldav kvertsetiini ja lipoehape. Samuti võib see mõõdukalt pärssida A agregatsiooni ja selektiivselt kelaatida vaseoonidega vahekorras 2:1 M.

Järeldus Ühendit 19 võib pidada lootusrikkaks multifunktsionaalseks aineks AD edasiseks arenguks tänu vastuvõetavale neuroprotektiivsele ja BuChE-vastasele aktiivsusele, mõõdukale A-agregatsioonivastasele aktiivsusele, silmapaistvale antioksüdantsele aktiivsusele ja selektiivsele vase kelaadimisvõimele.

Leili Jalili-Baleh1 & Hamid Nadri2 & Hamid Forootanfar3 & Tuba Tüylü Küçükkılınç4 & Beyza Ayazgök4 & Mohammad Sharifzadeh5 & Mahban Rahimifard6 & Maryam Baeeri6 & Mohammad Abdollahi6 ja Alireza Mehdi Khooumadi1 &

Biomaterjalide rühm, farmaatsiauuringute keskus, farmaatsiateaduste instituut (TIPS), Teherani meditsiiniteaduste ülikool, Teheran 1417614411, Iraan 2 farmaatsiateaduskond ja farmaatsiateaduste uurimiskeskus, Shahid Sadoughi meditsiiniteaduste ülikool, Yazd, Iraan 3 farmaatsia osakond Biotehnoloogia, farmaatsiateaduskond, Kermani meditsiiniteaduste ülikool, Kerman, Iraan 4 farmaatsiateaduskond, biokeemia osakond, Hacettepe ülikool, Ankara, Türgi 5 farmakoloogia ja toksikoloogia osakond, farmaatsiateaduskond, toksikoloogia ja mürgistuste uurimiskeskus, Teherani ülikool of Medical Sciences, Teheran, Iraan 6 Toksikoloogia ja haiguste rühm, Farmaatsiateaduste Uurimiskeskus (PSRC), Farmaatsiateaduste Instituut (TIPS), Teherani Meditsiiniteaduste Ülikool (TUMS), Teheran, Iraan

Sissejuhatus

Alzheimeri tõbi(AD), mitmetahuline ja pöördumatu neurodegeneratiivne haigus, on dementsuse peamine põhjus ja praeguste farmaatsiauuringute üks suurimaid väljakutseid [1]. Viimastel aastakümnetel, vaatamata märkimisväärsetele jõupingutustele patogeensete mehhanismide avastamiseksAlzheimeri tõbi, on selle haiguse täpne etioloogia endiselt keeruline. Märkimisväärset rolli mängivad patoloogilised tegurid AD arengus on aju kolinergiliste neurotransmitterite taseme puudulikkus, seniilsete naastude kuhjumine, eriti rakuvälise amüloidi (A) ladestustena, hüperfosforüülitud τ-valgu agregatsioon [2], biometallide düshomeostaas,, ja neuropõletik [3]. Hoolimata kõigist katsetest leida uuenduslikke lahendusi haiguse tunnuste, nagu geeni- ja tüvirakuteraapia, kontrolli all hoidmiseks, on selline teraapia endiselt perspektiivne AD-ravi meetod ja enne kliinilistes rakendustes kasutamist on veel palju lahendamata probleeme. 4, 5]. Praegu saadaval olev ravimeetod põhineb peamiselt kolinergilisel neurotransmissioonil atsetüülkoliinesteraasi inhibiitorite (AChEI) kaudu. Nagu AChE, on butürüülkoliinesteraas (BuChE) kui ACh lagunemise kaasregulaator oluline ensüüm, mis osaleb neurotransmissioonis [6]. BuChE roll AD patoloogias pole teada, kuid in vivo uuringud näitasid, et A-naastudega seotud BuChE-l on võtmeroll AD naastude küpsemisel [7, 8]. Sümptomaatilise lähenemise lõpuleviimiseks on vaja samaaegselt sihtida mitut AD-ga seotud patoloogilist protsessi [9, 10].

Klõpsake Cistanche DHT Alzheimeri tõve jaoks

Praegu on mitme sihtmärgiga suunatud ligandi (MTDL) strateegia täielikult aktsepteeritud kui peamine strateegia AD ravimite väljatöötamisel ja avastamises, mis põhineb sobivate farmakofoorsete rühmade kombinatsioonil ühes molekulis, mis annab tõhusaid farmakoloogilisi vastuseid erinevatele potentsiaalsetele retseptoritele. või ensümaatilised sihtmärgid [11]. Viimastel aastatel on palju potentsiaalseid multifunktsionaalseid aineid välja töötatud AD-vastase MTDL-i strateegia alusel [12–16]. Lisaks kasutatakse hübriidravimite väljatöötamisel üsna palju looduslikku päritolu tooteid kas turustatavate ravimitena või bioaktiivsete molekulaarsete fragmentidena, et võidelda ülalnimetatud peamiste riskiteguritega, mis on seotud AD patogeneesiga [17]. Kroone leidub taimedes kõikjal ja neid tuntakse fütokemikaalidena, millel on benso- -püroonstruktuur ja millel on mitmesugused farmakoloogilised toimed [18]. Hiljutised uuringud näitasid, et kromoonipõhised ühendid olid tõhusad dementsuse vastu vabade radikaalide eemaldamise ja metalliioonide kelaatimise kaudu [19–22]. Kromoonid on näidanud ka antikoliinesteraasi [23, 24], neuroprotektiivseid [25, 26], põletikuvastaseid omadusi [27] ja võivad tõhusalt häirida amüloidi agregatsiooni [28, 29]. Fernandez-Bachiller ja kaastöötajad tutvustasid takriini kromooni hübriide, millel on parem ChE inhibeerimine ja antioksüdantne inaktiveerimine võrreldes takriiniga [30]. Lipoehape (LA), mis on loomadel, inimestel ja taimedes looduslikult esinev antioksüdant, toimib paljudes biokeemilistes radades olulise kofaktorina [31]. Selle väävelorgaanilise väävli kohta on teatatud mitmesugustest farmakoloogilistest omadustest. See võib kontrollida AD patogeneesi või progresseerumist, suurendades atsetüülkoliini taset, samuti vähendades oksüdatiivset stressi, põletikku ja A-naastude moodustumist [32–34]. Apokriin on LA ja takriini hübriid, mille Rosini tutvustas tõhusa ravimikandidaadina AD vastu, kuna sellel on palju bioloogilisi omadusi, nagu AChE ja BChE inhibeerimisaktiivsus, AChE-indutseeritud A agregatsiooni pärssimine ja rakkude kaitse ROS-i vastu [35].

G. Nesi et al. kombineeritud rivastigmiini LA ja kromooniga. Nad leidsid, et kombinatsioon tõi kaasa antioksüdantide ja anti-amüloidi agregatsiooniomaduste LA ja kromooni karkasside lisamiseni rivastigmiini kui praegu kasutatavate ravimite antikoliinesteraasi aktiivsusele ning selle tulemusel tekkis multifunktsionaalne ühend AD raviks [28 ]. Ülaltoodud leidude põhjal on kromooni karkass oluline farmakofoor, millel on suur roll ChE inhibeerimisel koos antioksüdantide ja metallide kelaatimisega. LA on ka paljulubav pliistruktuur, mis parandab BuChE inhibeerimisaktiivsust, neuroprotektsiooni tõhusust, amüloidi agregatsioonivastast toimet, antioksüdanti ja metallide kelaatimist (joonis 1). Need kromooni ja LA ainulaadsed omadused on muutnud need paljulubavaks karkassiks uudsete mitme sihtmärgiga ühendite väljatöötamiseks, millel on parem terapeutiline efektiivsus erinevate neurodegeneratiivsete häirete, eriti AD ravis [36–42]. Arvestades kromooni ja LA karkasside kasulikke bioloogilisi mõjusid ning triasooli tuuma kui atraktiivse farmakofoori efektiivsust erinevate terapeutiliselt aktiivsete ainete ühendamisel [43–45], julgustasime selles töös neid väärtuslikke farmakofoore üksteisega konjugeerima ja nende efektiivsust hindama. erinevate sihtmärkide vastu. Kaks seeriat LA-ga konjugeeritud kromooni derivaate sünteesiti klõpsreaktsiooni teel (joonis 1, ühendid 9–17 ja 18–20) ning hinnati kõigi ühendite neuroprotektiivset aktiivsust ja ChE inhibeerivat aktiivsust. Samuti hinnati valitud ühendi antioksüdantset, metalli kelaatimist ja amüloidivastast toimet. Meie teadmiste kohaselt on see esimene töö, mis kirjeldab kromoon-LA hübriidide sünteesi ja nende bioloogilist aktiivsust AD vastu.

Tulemused ja arutlus

Keemia Nagu on näidatud skeemil 1, sünteesiti ühend 3 algselt asendatud 2'-hüdroksüatsetofenooni reaktsioonil 4-metoksübensaldehüüdiga doominoaldool-Michaeli oksüdatsioonireaktsiooni kaudu, mida katalüüsisid pürrolidiin ja jood dimetüülsulfoksiidis (DMSO). Ühend 3 muundati BBr3-ga diklorometaanis vastavateks 2-(4-hüdroksüfenüül)-4H-kroom-4-on-derivaatideks (4a-d). Ühend 5 valmistati ka ühes etapis 2,4- dihüdroksüatsetofenooni ja trietüülortoformiaadi reaktsioonist 70% perkloorhappe juuresolekul, mis viis perkloraatsoola moodustumiseni, mis seejärel hüdrolüüsiti, et jõuda sihtühendini (5). . Bromoalkoksü vaheühendid 6a-i ja 8a-c valmistati seejärel ühendite 4a-d või 5 reaktsioonil sobiva koguse dibromoalkaanidega veevaba K2CO3 atsetoonilahuses tagasijooksutingimustes 4 tundi. Ühend 7 sünteesiti eraldi amiidimisreaktsiooni kaudu LA ja propargüülamiini vahel 4- dimetüülaminopüridiini (DMAP) ja N,N'-ditsükloheksüülkarbodiimiidi (EDCI) juuresolekul.

Sihtühendid 9–20 valmistati lõpuks ühendite 6a-i või 8a-c, naatriumasiidi ja vase (II) katalüüsitud ühendi 7 vahelises kolmekomponendilises reaktsioonis. Bioloogiline analüüs Eelkõige hinnati kõigi sihtühendite 9–20 neuroprotektsiooni ja koliinesteraasi inhibeerivat toimet, et leida edasisteks uuringuteks parim tugev ühend. H2O2 poolt põhjustatud oksüdatiivset kahjustust ja neurotoksilisuse vastast neuroprotektsiooni tugevust peetakse kõige olulisemaks neurodegeneratiivse häire progresseerumist kontrollivaks teguriks [60]. Seetõttu skriiniti valmistatud kromoon-LA konjugaatide 9–20 neuroprotektsiooni aktiivsust erinevatel kontsentratsioonidel 1, 5, 10, 20 ja 50 µM, kasutades MTT testi. Kõik ühendid, kõigis kontsentratsioonides, võivad märkimisväärselt suurendada PC12 rakkude elujõulisust annusest sõltuvalt isegi madala kontsentratsiooniga 1 μM (tabel 1, p <>

Huvitaval kombel näitasid viiest süsinikust koosneva ahela pikkusega (n=5) ühendid 15, 16 ja 17 kõigis kontsentratsioonides kõrgemat neuroprotektiivset toimet kui kvertsetiinil kui võrdlusravimil. Võrdlus ühendite 9, 11 ja 15 vahel, millel on lihtne 2-fenüül-4H-kromeen-4-üks osa ja erinev süsinikuahela pikkus (n=3, 4 ja 5 vastavalt ühendite 9, 11 ja 15 puhul võib järeldada, et ristsiduja suuruse suurendamine võib suurendada sihtühendite neuroprotektsiooni aktiivsust (tabel 1). Sama käitumine ilmnes ka ühendite 18–20 puhul, kui 4H-kromeen-4-on derivaadid, mis olid asendatud 7 positsioonis. Nimelt oli asendamata kroomi derivaatidel väiksem neuroprotektiivne toime H2O2-indutseeritud rakusurma suhtes kui haloasendatud analoogidel (võrdle ühendit 9 ühendiga 10, ühendit 11 ühenditega 12–14 ja ühendit 15 ühenditega 16 ja isegi 17 eriti kõrgetes kontsentratsioonides). Uuriti kõigi kromooni-LA konjugaatide 9–20 koliinesteraasi inhibeerivat aktiivsust AChE ja BuChE inhibeerivat aktiivsust. Tabelis 2 on näidatud ühendite IC50 väärtused võrreldes standardravimi donepesiiliga. Enamiku ühendite puhul ei täheldatud märkimisväärset toimet AChE suhtes 100 μM juures, välja arvatud mõõduka aktiivsusega 7-fluoroderivaadid (13) (IC50=56,50 μM). Tulemused näitasid, et 7- positsiooniga asendatud derivaatide (18–20) aktiivsus BuChE vastu oli parem kui 2- positsiooniga modifitseeritud derivaatide (9–17).

7-Asendatud derivaatide hulgas näitasid ainult 3- või 4-aatomilise ahelapikkusega ühendid 18 ja 19 sobivat BuChE-vastast toimet (vastavalt IC50=15,32 ja 7,55 µM). 5 süsinikuaatomiga speisseriga ühend 20 (n=5) ei näidanud aktiivsust BuChE vastu, mis kinnitab ristsiduja suurt mõju ja molekuli suurust ensüümi aktiivse saidi hõivamisel. Seetõttu ei avalda linkeri pikendamine positiivset mõju BuChE inhibeerivale tugevusele. Kui takriini sisaldav halogeenasendusaine konjugeeriti LA-ga 3 süsiniku vahekihiga, paranesid AChE ja BuChE inhibeerimise aktiivsused, eriti AChEI aktiivsus, võrreldes takriiniga [35]. Uuring kinnitas ristsiduja pikkuse olulist rolli sihtühendite ChE inhibeerimisel. Eelmine uuring näitas ka, et takriini hübridiseerimine kromooni karkassiga parandab BuChE inhibeerimise aktiivsust rohkem kui AChEI oma, mis on meie tulemuste saavutamisega hästi kooskõlas [30]. Sama tulemust täheldati ka teiste tuntud farmakofooride kombineerimisel. LA ja/või kromooni sidumine rivastigmiiniga põhjustas suurema BuChE inhibeerimise kui AChE inhibeerimise [28]. Näib, et LA võib emakarkassi BuChE inhibeerimisaktiivsust parandada rohkem kui AChE inhibeerimisaktiivsust. Tulemuste põhjal näib, et kromooni karkassil olevad elektrone annetavad rühmad ja ka sobiva vahetüki kasutamine molekulaarse voltimise vältimiseks võivad hõlbustada nõuetekohast interaktsiooni ensüümiga, mis muudab sihtühendid tugevamateks inhibiitoriteks.