Privilegeeritud kinolüülnitroonid isheemilise insuldi ja Alzheimeri tõve kombineeritud raviksⅠ

Kokkuvõte: Tserebrovaskulaarsed haigused, nagu isheemiline insult, süvendavad teadaolevalt neurodegeneratiivsetest patoloogiatest, näiteks Alzheimeri tõvest (AD) põhjustatud dementsust. Lisaks muudab insuldi üle elanud patsientide arvu suurenemine vajalikuks nende kahe haiguse koosesinemist ravida ühe- ja kombineeritud raviga. Uute kahekordsete terapeutiliste ainete väljatöötamiseks on kavandatud ja sünteesitud kaheksa hübriidkinolüülnitrooni, kõrvutades valitud farmakofoore meie kõige arenenumatest pliiühenditest isheemilise insuldi ja AD raviks.

Klõpsake Alzheimeri tõve jaoks mõeldud tubulosa pulbri saamiseks

Bioloogilised analüüsid, mis otsisid sobivates fenotüübianalüüsides tõhusaid neuroprotektiivseid toimeid, viisid meid identifitseerima MC903 kui uut väikest kinolüülnitrooni insuldi ja AD potentsiaalseks topeltraviks, mis näitab tugevat neuroprotektsiooni (i) primaarsetel kortikaalsetel neuronitel hapniku-glükoosi puuduse / normoglükeemilise reoksüdatsiooni all. eksperimentaalne isheemiamudel; (ii), rotenoon / oligomütsiin A, okadahappe või -amüloidpeptiidiga A 25–35 töödeldud neuronaalsed rakud, mis modelleerivad AD mõjude hulgas leitud toksilisi solvanguid.

Märksõnad: Alzheimeri tõbi; isheemiline insult; multipotentsed ravimid; neuroprotektsioon; kinolüülnitroonid

1. Sissejuhatus

Tänu meie arenenud riikide kõrgele elukvaliteedile ja vanemate inimeste oodatava eluea pikenemisele on vananemisega seotud haigused, nagu insult ja Alzheimeri tõbi (AD) muutunud esmajärgulisteks individuaalseteks, sotsiaalmajanduslikeks ja meditsiinilisteks probleemideks, mis on seotud rahuldamata ja piiratud ravimeetoditega. [1]. Järelikult on insuldi ja AD jaoks uute ja tõhusamate ravimeetodite otsimine kiireloomuline ja üks aktiivsemaid uurimisvaldkondi praeguses neuroteaduse valdkonnas [2]. Lisaks on insuldi ja AD omavaheline seos ja esinemine samadel patsientidel teada ja see on suures osas dokumenteeritud [3], kuigi sellega seotud bioloogilisi mehhanisme pole veel kindlaks tehtud [4].

Tserebrovaskulaarsed haigused ei ole mitte ainult veresoontega seotud kognitiivse kahjustuse, mida nimetatakse vaskulaarseks dementsuseks (VD), aluseks, vaid on teada, et need süvendavad ka muudest teguritest, nagu AD ja muud degeneratiivsed haigused, põhjustatud dementsust [5]. Nagu hiljuti märkisid Macrae ja Allan: "... Kuna insuldi üle elanud patsientide arv kasvab, on vaja rohkem keskenduda insuldijärgsetele tüsistustele, mis mõjutavad elukvaliteeti. Nende hulka ei kuulu mitte ainult motoorne ja kõnehäired, vaid muu hulgas ka depressioon, dementsus, epilepsia ja ärevus...” [6]. Seega oleks nii isheemilise insuldi kui ka AD kombineeritud ravi jaoks uute ravimite väljaselgitamine ideaalne terapeutiline probleem, mida praktikas harva rakendatakse, kuid see keskendub praegu meie viimastele jõupingutustele, kasutades ära kahte meie kõige arenenumat pliiühendit.

Hiljuti tuvastasime (Z)-N-tert-butüül-1-(2-kloro-6-metoksükinoliin-3-üül)meteenamiinoksiidi (QN23) (joonis 1) kui väga tõhus neuroprotektiivne kinolüülnitroon (QN), mis näitab neuroprotektsiooni induktsiooni kahes globaalse ja fokaalse ajuisheemia in vivo mudelis [7], mille tulemuseks on uus pliiühend isheemilise insuldi raviks. Teisest küljest oleme kirjeldanud, et Contilisant (joonis 1) on läbilaskev ja tugevalt neuroprotektiivne aine mitmete AD-ga seotud toksiliste solvangute vastu, millel on in vitro neurotransmitterit kataboliseerivate ensüümide (ChE, MAO) [8] või G-valgu inhibeerivad omadused. -seotud retseptorid (H3R [8], S1R [9]) ja in vivo parem kaitseefekt kui meie eelmine tabamusühend ASS234 [10] või donepesiil Y-labürindi ja radiaalse käe labürindi ülesandel kognitiivse languse vastu, mida põhjustab - amüloidpeptiid A 1–42 oligomeerid [9]. Märkimisväärne on see, et QN23 ja Contilisant on ka tugevad antioksüdandid, mis on kasulikud omadused isheemilise insuldi ja AD potentsiaalseks raviks, võttes arvesse kahjulikku mõju, mida oksüdatiivne stress ja reaktiivsed hapniku liigid (ROS) avaldavad mõlemale patoloogiale [11].

Nende teadmistega oleme kavandanud joonisel 1 näidatud I ja II tüüpi uued N-tert-butüül- ja N-bensüülhübriid-QN-id QN23-s ja Contilisandis QN-südamiku kohal olevate privilegeeritud struktuuriomaduste erinevate kombinatsioonidena. I tüüpi QN-id, JMA98C ja JMA101A, tulenevad peamise piperidinopropüüloksümotiivi – Contilisantis sisalduva polüvalentse farmakofoor, mis tagab tõhusa ChE, H3R ja S1R sidumise [8,9] – sisestamise QN23 C2-sse, säilitades metoksürühm C6 juures, mis tundub tõhusa neuroprotektsiooni jaoks kriitiline [7].

Analoogne analüüs andis tulemuseks QN-id DDI88 ja DDI89, kus oleme piperasinopropüüloksürühma lisanud N-propargüülmotiivi – tüüpilise MAO farmakofoori – tõestatud farmakofoor ChE inhibeerimiseks [10]. Sarnane analüüs on andnud tulemuseks veel neli II tüüpi QN-i, nagu JMA11A, JMA12A, MC902 ja MC903, kus oleme hoidnud klooriaatomit C2 juures nagu QN23-s ja funktsionaliseeritud tsükloalküülaminopropüüloksürühma, mis on seotud metoksürühma asemel C6-ga. . Tuginedes nendele disainilahendustele, mis säilitavad struktuurilised omadused, mis vastutavad neurotransmitterite taseme reguleerimise eest AD-s [12], QN-südamikul, eeldatakse, et siin kirjeldatud QN-id toimivad multipotentsed väikesed molekulid, mis võivad potentsiaalselt sobida AD ja isheemilise insuldi raviks. [13].

Seega, ajendiks Sun jt hiljutine teatis. [14] neuroimmunomodulaatori AD110 farmakoloogilise profiili kohta AD ja insuldi ravis ning Liu et al. [15] MT-20R – asendatud fenüültert-butüülnitroon, mis sisaldab Parkinsoni tõve farmakofoore MAO ja ChE – puhul kirjeldame siin oma esialgseid tulemusi selles valdkonnas. Oleme tuvastanud, et MC903 on uus väike QN isheemilise insuldi ja AD potentsiaalse kombineeritud ravi jaoks, millel on eksperimentaalse isheemiamudelina tugevad neuroprotektiivsed omadused hüpoksia/reoksüdatsiooni all olevatel primaarsetel kortikaalsetel neuronitel ning rotenooni ja oligomütsiin A-ga töödeldud neuronaalsetel rakkudel. okadaiinhape või A 25–35, modelleerides kolme AD-s leitud toksilist solvamist.

2. Tulemused ja arutelu

2.1. Süntees

Sihtmärk-QN-ide süntees viidi läbi, alustades kergesti kättesaadavatest prekursoritest lühikestes sünteetilistes järjestustes, mis andis soovitud ligandid stereokeemiliselt üksikute Z-isomeeridena puhtal kujul, head üldsaagised ja mitmegrammised kogused (täiendav materjal). Järgmisena viidi QN-id bioloogilisele analüüsile, et määrata nende neuroprotektiivne võime

2.2. Neuroprotecti hindamineioon primaarsete neuronaalsete kultuuride isheemia eksperimentaalses mudelis

QN-e JMA101A, JMA98C, DDI89, DDI88, JMA12A, JMA11A, MC903 ja MC902 testiti isheemia eksperimentaalses mudelis, et hinnata nende potentsiaalset neuroprotektiivset toimet pärast isheemilist insuldi. Selleks allutati primaarsetele neuronaalsetele kultuuridele hapniku- ja glükoosipuuduse (OGD) tingimused 4 tunniks ja neid töödeldi reoksüdatsiooniperioodi alguses eelnevalt mainitud QN-ide või võrdlusühenditega, nagu tsitikoliin, NXY-059, QN23 ehk Contilisant.

Neuroprotektsiooni jälgiti rakkude elujõulisuse mõõtmisega, mis määrati MTT testiga (joonis 2), kus kontrollrühmaks määrati 100 protsenti. Taastumata katserühmas (OGD4h) ilmnes rakkude elujõulisuse tõsine langus (64,4 ± 1,4 protsenti, p < 0,0001 võrreldes 100-protsendilise kontrolliga, ühe prooviga t-testiga), mis muutus ainult osaliselt pärast 24-tunnist reoksüdeerimist (R24h; 77,2 ± 1,3 protsenti, p < 0,0001, Studenti t-testiga). 100 uM tsitikoliini, hästi tuntud neuroprotektiivse aine, lisamine suurendas rakkude elujõulisust oluliselt (82,8 ± 1,1 protsenti) võrreldes töötlemata (kandja) R24h rühmaga (joonis 1). Kui tsitikoliini asemel lisati standardid NXY-059 [7], QN23 [7] või Contilisant [8], saavutati rakkude elujõulisuse kõrgem tase (88,9 ± 3,7 protsenti, 95,1 ± 1,4 protsenti ja 88,7 ± 1,9 protsenti). 250 µM NXY-059, 100 µM QN23 ja 50 µM Contilisant jaoks (joonis 2).

Ravi uute QN-idega andis rakkude metabolismi taastumisele pärast OGD solvamist erinevat mõju. Esiteks ja tähelepanuväärsel kombel tagas peaaegu täielik QN-ide kogum rakkude elujõulisuse võrreldes töötlemata R24h-rakkudega kogu testitud kontsentratsioonivahemikus (0.1–250 µM). Varasemate kogemuste põhjal uurisime algselt kontsentratsioonivahemikku 1–250 µM, mida laiendati 0, 1 µM-ni nendel juhtudel, mis näitasid endiselt head vastust madalatel kontsentratsioonidel. Ühendeid DDI88 ja MC902 ei analüüsitud kontsentratsioonil 250 uM, kuigi neil oli lahustuvusprobleemide tõttu suhteliselt head rakkude elujõulisuse väärtused. Ainult QN-id DDI89, JMA12A ja JMA11A avaldasid kõrgeima testitud kontsentratsiooni 250 µM juures toksilist toimet – st madalamat rakkude elujõulisust kui töötlemata rühmal R24h. Parima jõudlusega QN-id JMA101A kontsentratsioonis 10 ja 100 µM, JMA98C kontsentratsioonis 10 µM ja MC903 kontsentratsioonis 10 µM ja 100 µM saavutasid kõrgema rakkude elujõulisuse kui tsikoliin (100 µM), etalonnitroon NXY (2506}}) 10–50 µM). Tähelepanuväärselt saavutas MC903 efekt kontsentratsioonidel 10 µM ja 100 µM (vastavalt 93,7 ± 2,1 protsenti ja 93,8 ± 1,7 protsenti) väärtused, mis on sarnased QN23 (100 µM) puhul täheldatuga, mis on meie seni leitud kõige tugevam QN [7] (joonis). 2).

Rakkude elujõulisuse varasemate tulemuste põhjal määratlesime neuroprotektsiooni aktiivsuse kui efekti, mis saavutas raku elujõulisuse, mis oli kõrgem kui see, mis tekkis ainult normoksilise taastumise korral, mille määras töötlemata R24h rühm, milleks määrati 0 protsenti. Kontrollrühma rakkude elujõulisuseks määrati 100 protsenti neuroprotektsioonist.

QN-ide JMA101A, JMA98C, DDI89, DDI88, JMA12A, JMA11A, MC903 ja MC902 ning Contilisant poolt indutseeritud neuroprotektsiooni võrreldi standardite NXY-059 ja QN23 indutseeritud neuroprotektsiooniga (tabel 1). Pole üllatav, et ülalmainitud kõrgeimate rakkude elujõulisuse väärtuste kohaselt avaldasid QN-id JMA101A (10–100 µM), JMA98C (10 µM) ja MC903 (10–100 µM) kõige suuremat neuroprotektiivset toimet, olles isegi kõrgemad kui NXY{{ 19}}. Jällegi saavutas 10 µM või 100 µM MC903 neuroprotektsiooni väärtused, mis olid kõige sarnasemad meie isheemilise insuldi juhtkandidaadiga QN23. Need leiud kinnitavad QN-i valimist sobivaks karkassiks neuroprotektiivsete ligandide otsimisel.

QN-südamiku muutmine pole mitte ainult hõlpsasti teostatav, vaid suudab pakkuda ka uusi funktsioone ja omadusi, ilma et see kahjustaks OGD-kaitseefekti. Eelkõige ülaltoodud OGD-järgsete rakkude elujõulisuse tulemuste puhul ei ole siin esitatud esialgne struktuuri ja aktiivsuse suhe (SAR) andnud OGD-d kaitsva uue üksuse jaoks olulist kahjulikku struktuuriosade kombinatsiooni ja ainult neli ühendit leiti kõige kõrgemal neurotoksilisena. kontsentratsioon testitud. Teisest küljest on üks konkreetne QN, MC903, osutunud komplekti kõige paremini toimivaks, mille OGD-d kaitsev aktiivsus sarnaneb QN23-ga.

Et hinnata nende struktuuride sobivust multipotentsete tabamustena, oli vaja hinnata nende neuroprotektiivset toimet AD spetsiifilistele patoloogilistele panustele. Neid tulemusi kirjeldatakse allpool.

2.3. Neuroprotektsiooni hindamine AD eksperimentaalses mudelis neuronasl rakuliin

Sõltumatu ja peaaegu samaaegse testi käigus viidi läbi sihtmärk-QN-ide (joonis 1) neuroprotektiivne toime erinevatel kontsentratsioonidel (0,3, 1, 3 ja 10 µM) kolme neurodegeneratsiooniga seotud toksilise stiimuli vastu. leiti AD-s, kasutades võrdluse eesmärgil standardina melatoniini, hästi tuntud neuroprotektiivset ainet. Esiteks kasutasime reaktiivsete hapnikuliikide tekke mudelit, kasutades mitokondriaalsete blokaatorite, rotenooni ja oligomütsiini A (R / O) kokteili. Nagu on näidatud tabelis 2, näitasid QN-id JMA98C ja MC903 R/O vastu huvitavat profiili. Kontsentratsioonidel 1, 3 ja 10 µM suurendas JMA98C rakkude elujõulisust R/O suhtes oluliselt (vastavalt 40,6%, 70,5% ja 57,2%).

Samamoodi näitas MC903 kontsentratsioonidel 0,3, 1 ja 3 µM rakkude elujõulisuse tugevat suurenemist (44,1 protsenti, 40,4 protsenti ja 74,9 protsenti). Mõlema QN-i maksimaalne kaitseefekt saavutati kontsentratsioonil 3 uM. Järgmisena analüüsisime oma ligande tau hüperfosforüülimise mudelis, kasutades okadahapet (OA), tuntud valgu Ser / Thr fosfataasi inhibiitorit. Selles mudelis näitasid mõlemad QN-id rakkude elujõulisuse olulist suurenemist OA suhtes kontsentratsioonidel 1 ja 3 µM (JMA98C: vastavalt 52,9 protsenti ja 78,3 protsenti; MC903: vastavalt 46,7 protsenti ja 56,2 protsenti). Lõpuks ja pretsedenditulemuste põhjal uurisime QN-ide JMA98C ja MC903 neuroprotektiivset toimet pärast A 25–35 tekitatud toksilist solvamist, kuna see on suuresti aktsepteeritud bioloogiline sihtmärk, millel on AD edenemises ja arengus võtmeroll. Nagu on näidatud tabelis 2, näitas QN MC903 jällegi olulist, tugevat ja annusest sõltuvat neuroprotektiivset toimet 3 µM juures 47,9 ± 8,9 protsenti, vähenedes 10 µM juures ja saavutades sarnased madalamad väärtused, umbes 28 protsenti, 0,3 µM ja kontsentratsiooni juures. uM. Seega leiti, et kahes erinevas laboris, mis viivad läbi sõltumatuid analüüse samadel QN-idel, et hinnata nende neuroprotektiivset võimet eksperimentaalse isheemiamudeli alusel ja AD-st tuletatud toksiliste solvangute vastu, leiti, et QN MC903 pakub parimat, tugevat ja järjepidevat neuroprotektsiooni, tuvastades selle kui potentsiaalne ühend edasisteks prekliinilisteks uuringuteks.

2.4. Compo virtuaalsed neeldumis-, jaotumis-, ainevahetus- ja eritumisomadused (ADME)ja MC903

MC903 virtuaalset ADME profiili uuriti kui võtmepunkti molekuli jaoks, mis on loodud ajule terapeutiliselt toimima. Lisaks ennustati programmi QikProp abil MC903 ravimisarnaseid omadusi ning hinnati Lipinski reegli 5 (ROF) ja Jorgenseni reegli 3 (ROT) rikkumisi. Arvutatud ADME parameetrid (tabel S1, täiendav materjal) on võrdlusvahemikus, mis ei näita ROF-i ja ROT-i rikkumisi. See analüüs kinnitab, et ligandil MC903 on sobivad farmakokineetilised profiilid, mis on vajalikud inimkehas jaotumiseks, olles aju-verebarjääri läbilaskev. Sellisena on MC903-l potentsiaal AD ja insuldiravimite väljatöötamise juhtivaks kandidaadiks.

tCistanche'i neuroprotektsiooniefekti mehhanism

Cistanche on traditsiooniline Hiina ravimtaim, millel on väidetavalt neuroprotektiivne toime. Nende mõjude taga olevad mehhanismid pole täielikult teada, kuid teadlaste pakutud on mitmeid võimalikke mehhanisme:

1. Antioksüdantne toime: on leitud, et tsistanši ekstraktidel on võimas antioksüdantne toime, mis võib kaitsta oksüdatiivsest stressist põhjustatud neuronite kahjustuste eest.

2. Põletikuvastane toime: Põletik on neurodegeneratiivsete haiguste sagedane põhjus ja on näidatud, et tsistanši ekstraktidel on põletikuvastane toime, mis võib nõrgendada neuronite kahjustusi.

3. Mitokondriaalse funktsiooni kaitse: Mitokondriaalne düsfunktsioon on peamine neuronite kahjustuse ja rakusurma põhjustaja ning on leitud, et tsistanši ekstraktid kaitsevad mitokondrite kahjustuste eest ja parandavad mitokondrite funktsiooni.

4. Neurotroofsete tegurite aktiveerimine: Neurotroofsed tegurid on kemikaalid, mis soodustavad neuronite kasvu ja ellujäämist ning on näidatud, et tsistanši ekstraktid suurendavad neurotroofsete tegurite, nagu ajust tuletatud neurotroofne faktor (BDNF) ja närvikasvufaktor (NGF) ekspressiooni. .

Jätkub...

José M. Alonso 1,†, Alejandro Escobar-Peso 2,†, Alejandra Palomino-Antolín 3,†, Daniel Diez-Iriepa 1,4, Mourad Chioua 1, Emma Martínez-Alonso 2, Isage5, Javier 4 3,* , Alberto Alcázar 2,* ja José Marco-Contelles 1,*

1 Laboratory of Medicinal Chemistry (IQOG, CSIC), Juan de la Cierva 3, 28006 Madrid, Hispaania; xosemag@yahoo.es (JMA); daniel.diezi@uah.es (DD-I.); mchioua@gmail.com (MC)

2 Uurimisosakond, IRYCIS, Hospital Ramón y Cajal, Ctra. Colmenar Km 9.1, 28034 Madrid, Hispaania; alejandro.escobar@hrc.es (AE-P.); emma.martinez@hrc.es (EM-A.)

3 Molecular Neuroinflammation and Neuronal Plasticity Research Laboratory, Research Unit, Hospital Universitario Santa Cristina, Instituto de Investigación Sanitaria-Hospital Universitario de la Princesa, 28009 Madrid, Spain; apantolin@gmail.com 

4 Departamento de Química Orgánica y Química Inorgánica, Universidad de Alcalá, Ctra. Madrid-Barcelona Km 33,6, 28871 Alcalá de Henares, Hispaania; isabel.iriepa@uah.es 5 Andrés M. del Río keemiauuringute instituut, Alcalá ülikool, 28805 Alcalá de Henares, Hispaania