Конюгат на хромон-липоева киселина: невропротективен агент с приемливо инхибиране на бутирилхолинестераза, антиоксидантна и медно-хелираща активност

За повече информация:ali.ma@wecistanche.com

Резюме

ПредназначениеБолест на Алцхаймер(AD) е многостранно невродегенеративно заболяване. За да се насочите едновременно към множество патологични процеси, участващи вБолест на Алцхаймер,съединения с естествен произход с уникални характеристики са обещаващи скелета за разработване на нови многоцелеви съединения при лечението на различни невродегенеративни заболявания, особеноБолест на Алцхаймер. В това проучване бяха подготвени нови хибриди хромон-липоева киселина, за да се намери нова мултифункционална водеща структура за лечение на AD. Методи Хибридите на хромон-липоева киселина бяха получени чрез реакция на щракване и тяхната невропротекция и антихолинестеразна активност бяха напълно оценени. Антиамилоидната агрегация, антиоксидантната и металохелиращата активност на най-доброто съединение също бяха изследвани чрез стандартни методи, за да се намери нов многофункционален агент срещу AD. Резултати Първичният биологичен скрининг показа, че всички съединения имат значителна неврозащитна активност срещу H2O2-индуцирано клетъчно увреждане в PC12 клетки. Съединение 19 като най-мощният инхибитор на бутирилхолинестераза (BuChE) (IC50=7.55 μM), имащо значителна неврозащитна активност като ниво на референтно лекарство, беше избрано за по-нататъшни биологични оценки. Докинг и кинетични изследвания разкриват неконкурентно инхибиране от смесен тип на BuChE от съединение 19. То може значително да намали образуването на вътреклетъчните реактивни кислородни видове (ROS) и показва отлична редуцираща сила (85,57 mM Fe плюс 2), сравнима с кверцетин и липоева киселина. Може също така умерено да инхибира А агрегацията и селективно да хелатира с медни йони в съотношение 2:1 М.

Заключение Съединение 19 може да се разглежда като обнадеждаващ многофункционален агент за по-нататъшно развитие срещу AD поради приемливата невропротективна и анти-BuChE активност, умерена анти-А агрегационна активност, изключителна антиоксидантна активност, както и селективна способност за хелиране на мед.

Leili Jalili-Baleh1 & Hamid Nadri2 & Hamid Forootanfar3 & Tuba Tüylü Küçükkılınç4 & Beyza Ayazgök4 & Mohammad Sharifzadeh5 & Mahban Rahimifard6 & Maryam Baeeri6 & Mohammad Abdollahi6 & Alireza Foroumadi1 & Mehdi Khoobi

Biomaterials Group, Pharmaceutical Research Center, The Institute of Pharmaceutical Sciences (TIPS), Tehran University of Medical Sciences, Техеран 1417614411, Иран 2 Факултет по фармация и изследователски център за фармацевтични науки, Shahid Sadoughi University of Medical Sciences, Yazd, Иран 3 Department of Pharmaceutical Биотехнологии, Факултет по фармация, Университет по медицински науки Керман, Керман, Иран 4 Факултет по фармация, Катедра по биохимия, Университет Хаджеттепе, Анкара, Турция 5 Катедра по фармакология и токсикология, Факултет по фармация, Център за изследване на токсикологията и отравянията, Техерански университет на медицинските науки, Техеран, Иран 6 Група по токсикология и заболявания, Изследователски център за фармацевтични науки (PSRC), Институт по фармацевтични науки (TIPS), Техерански университет по медицински науки (TUMS), Техеран, Иран

Въведение

Болест на Алцхаймер(AD), многостранно и необратимо невродегенеративно заболяване, е основната причина за деменция и едно от най-големите предизвикателства на съвременните фармацевтични изследвания [1]. През последните десетилетия, въпреки значителните усилия за откриване на патогенните механизми наБолест на Алцхаймер, точната етиология на това заболяване все още е сложна. Патологичните фактори, които играят забележителна роля в развитието на AD, са дефицит на ниво на мозъчни холинергични невротрансмитери, натрупване на сенилни плаки, особено като извънклетъчни -амилоидни (A ) отлагания, агрегация на хиперфосфорилиран τ-протеин [2], дисхомеостаза на биометали, оксидативен стрес, и невровъзпаление [3]. Въпреки всички извършени опити за намиране на иновативни решения за контролиране на отличителните белези на заболяването като генна терапия и терапия със стволови клетки, този вид терапия все още е перспективен метод за лечение на AD и все още има много нерешени проблеми, преди да могат да бъдат използвани в клинични приложения [ 4, 5]. Наличният в момента терапевтичен метод се основава предимно на повишаване на холинергичната невротрансмисия чрез ацетилхолинестеразни инхибитори (AChEI). Подобно на AChE, бутирилхолинестеразата (BuChE) като корегулатор на разграждането на ACh е важен ензим, участващ в невротрансмисията [6]. Ролята на BuChE в патологията на AD е неизвестна, но in vivo проучванията разкриха, че BuChE, свързан с А плаки, има ключова роля в узряването на плаките на AD [7, 8]. За завършване на симптоматичните подходи е необходимо да се насочат едновременно множество патологични процеси, участващи в AD [9, 10].

Щракнете върху Cistanche DHT за болестта на Алцхаймер

Понастоящем стратегията за многоцелеви насочен лиганд (MTDL) е напълно приета като основна стратегия за проектиране и откриване на лекарства при AD, която се основава на комбинация от подходящи фармакофорни групи в една молекула, осигуряваща ефективни фармакологични отговори за различни потенциални рецептори или ензимни цели [11]. През последните години много потенциални многофункционални агенти са проектирани въз основа на стратегията на MTDL срещу AD [12–16]. Нещо повече, голямо количество продукти с естествен произход се използват или като търгувани фармацевтични продукти, или като биоактивни молекулярни фрагменти при разработването на хибридни лекарства за борба с горепосочените основни рискови фактори, включени в патогенезата на AD [17]. Хромоните се срещат повсеместно в растенията и са известни като фитохимикали с бензо- -пиронова структура, която притежава множество диапазони от фармакологични ефекти [18]. Скорошни проучвания разкриха, че съединенията на основата на хромон са ефективни срещу деменция чрез отстраняване на свободните радикали и хелатиране на метални йони [19–22]. Хромоните също са показали антихолинестеразни [23, 24], невропротективни [25, 26], противовъзпалителни свойства [27] и могат ефективно да нарушат амилоидната агрегация [28, 29]. Fernandez-Bachiller и сътрудници представиха такринови хромонови хибриди с подобрено инхибиране на ChE, както и антиоксидантно инактивиране в сравнение с такрин [30]. Липоевата киселина (LA), като естествено срещащ се антиоксидант при животни, хора и растения, действа като основен кофактор в много биохимични пътища [31]. Съобщава се за разнообразни фармакологични свойства за тази органосяра. Той може да контролира патогенезата или прогресията на AD чрез повишаване на нивото на ацетилхолин, както и чрез намаляване на оксидативния стрес, възпалението и образуването на плаки [32–34]. Апокринът е хибрид на LA и такрин, въведен от Rosini като ефективен кандидат за лекарство срещу AD поради множеството му биологични свойства, като активност на инхибиране на AChE и BChE, инхибиране на индуцираната от AChE А агрегация и клетъчна защита срещу ROS [35].

G. Nesi и др. комбиниран ривастигмин с LA и хромон. Те открили, че комбинацията е довела до добавяне на антиоксиданти и анти-амилоидни агрегиращи свойства на LA и хромонови скелета към антихолинестеразната активност на ривастигмин като използвани в момента лекарства и е довело до образуването на многофункционално съединение за лечение на AD [28]. ]. Въз основа на горните открития, хромоновото скеле е важен фармакофор, който има голяма роля в инхибирането на ChEs с антиоксидантни и метални хелаторни дейности. LA също е обещаващата водеща структура, подобряваща активността на инхибиране на BuChE, ефективността на неврозащита, анти-амилоидна агрегация, антиоксидантни и метални хелатни активности (фиг. 1). Тези уникални характеристики на хромона и LA ги направиха обещаващи скелета за разработване на нови многоцелеви съединения с подобрена терапевтична ефикасност при лечението на различни невродегенеративни разстройства, особено AD [36–42]. Като се имат предвид благоприятните биологични ефекти на хромон и LA скелета и ефикасността на триазоловото ядро ​​като атрактивен фармакофор за свързване на различни терапевтично активни агенти [43–45], в тази работа ние насърчихме да конюгираме тези ценни фармакофори един към друг и да оценим тяхната ефикасност срещу различни цели. Две серии от хромонови производни, конюгирани с LA, бяха синтезирани чрез реакция на щракване (фиг. 1, съединения 9-17 и 18-20) и бяха оценени невропротективната активност и активността на инхибиране на ChEs на всички съединения. Антиоксидантната, металната хелатна и антиамилоидната активност на избраното съединение също бяха оценени. Доколкото ни е известно, това е първата работа, докладваща за синтеза на хромон-LA хибриди и тяхната биологична активност срещу AD.

Резултати и дискусия

Химия Както е показано на Схема 1, съединение 3 първоначално се синтезира чрез реакция на заместен 2'-хидрокси ацетофенон с 4-метокси бензалдехид чрез реакция на домино алдол-Michael-окисление, катализирана от пиролидин и йод в диметилсулфоксид (DMSO). Съединение 3 се превръща в съответните производни на 2-(4-хидроксифенил)-4Н-хром-4-он (4a-d) от BBr3 в дихлорометан. Съединение 5 също беше получено в един етап от реакцията на 2,4- дихидроксиацетофенон и триетил ортоформиат в присъствието на 70 процента перхлорна киселина, което води до образуването на перхлоратна сол, която след това се хидролизира до достигане на целевото съединение (5) . Бромоалкокси междинните съединения 6a-i и 8a-c бяха след това получени чрез реакция на 4a-d или 5 с подходящо количество дибромоалкани в ацетонов разтвор на безводен K2CO3 при условия на кипене под обратен хладник в продължение на 4 часа. Съединение 7 се синтезира отделно чрез реакцията на амидиране между LA и пропаргиламин в присъствието на 4- диметил аминопиридин (DMAP) и N,N'-дициклохексилкарбодимид (EDCI).

Целевите съединения 9–20 накрая бяха получени чрез трикомпонентна реакция в един съд между съединения 6a-i или 8a-c, натриев азид и съединение 7, катализирано от мед (II). Биологичен анализ Първоначално, неврозащитата и холинестеразната инхибиторна активност на всички целеви съединения 9-20 бяха оценени, за да се намери най-доброто мощно съединение за по-нататъшни изследвания. Ефективността на неврозащита срещу PC12 клетъчно увреждане, предизвикано от H2O2. Окислителното увреждане и невротоксичността, създадени от H2O2, се считат за най-важния фактор, контролиращ развитието на невродегенеративното разстройство [60]. Следователно, неврозащитната активност на приготвените хромон-LA конюгати 9-20 беше скринирана при различни концентрации от 1, 5, 10, 20 и 50 μM с помощта на МТТ анализ. Всички съединения, във всички концентрации, могат значително да повишат клетъчната жизнеспособност на PC12 клетки в зависимост от дозата, дори при ниска концентрация от 1 μM (Таблица 1, p <>

Интересно е, че съединения 15, 16 и 17 с дължина на веригата от пет въглерода (n=5) показват по-висока невропротективна активност от тази на кверцетина като референтно лекарство във всички концентрации. Чрез сравнение между съединения 9, 11 и 15, носещи прост 2-фенил-4Н-хромен-4-една част и различна дължина на въглеродната верига (n=3, 4 и 5 за съединения 9, 11 и 15, съответно), може да се подразбира, че увеличаването на размера на омрежващия агент може да увеличи неврозащитната активност на целевите съединения (Таблица 1). Същото поведение се наблюдава и за съединения 18–20 като производни на 4Н-хромен-4-он, заместени на 7 позиции. Трябва да се отбележи, че незаместените хромни производни имат по-слаба невропротективна активност върху индуцираната от H2O2- клетъчна смърт, отколкото хало заместените аналози (сравнете съединение 9 със съединение 10, съединение 11 със съединения 12-14 и съединение 15 със съединения 16 и дори 17) при особено високи концентрации). Изследвана е холинестеразна инхибиторна активност AChE и BuChE инхибиторна активност на всички хромон-LA конюгати 9-20. Таблица 2 показва IC50 стойностите на съединенията в сравнение със стандартното лекарство донепезил. Не се наблюдава значителен ефект срещу AChE при 100 μM за повечето от съединенията, с изключение на 7-флуоропроизводните (13) с умерена активност (IC50=56.50 μM). Резултатите разкриха, че активността на 7- заместените производни (18–20) срещу BuChE е по-добра от 2-производните с модифицирана позиция (9–17).

Сред 7-заместените производни, само съединения 18 и 19 с дължина на веригата от 3 или 4 атома показват подходяща анти-BuChE активност (IC50=15.32 и 7,55 μM, съответно). Съединение 20 с 5 въглероден спейсер (n=5) не разкри никаква активност срещу BuChE, което потвърждава големия ефект на омрежващия агент и размера на молекулата да заема активното място на ензима. Следователно, удължаването на линкера няма положителен ефект върху инхибиторната активност на BuChE. Когато халогенният заместител, носещ такрин, беше конюгиран с LA чрез 3 въглероден спейсер, инхибиращите активности на AChE и BuChE, особено активността на AChEI, бяха подобрени в сравнение с такрин [35]. Проучването потвърди важната роля на дължината на омрежващия агент върху активността на инхибиране на ChEs на целевите съединения. Предишно проучване също разкри, че хибридизацията на такрин с хромоново скеле подобрява активността на инхибиране на BuChE повече от тази на AChEI, което е в добро съответствие с постигането на нашите резултати [30]. Същият резултат се наблюдава и при комбиниране на други добре познати фармакофори. Прикрепването на LA и/или хромон към ривастигмин води до по-висока активност на инхибиране на BuChE, отколкото инхибиране на AChE [28]. Изглежда, че LA може да подобри активността на инхибиране на BuChE на майчиното скеле повече от активността на инхибиране на AChE. Въз основа на резултатите, изглежда, че групите, даряващи електрони върху хромоновото скеле, и също така използването на подходящ спейсър за предотвратяване на молекулярното сгъване може да улесни правилното взаимодействие с ензима, трансформиращ целевите съединения в по-мощни инхибитори.