Conjugado cromo-ácido lipóico: agente neuroprotetor com inibição aceitável da butirilcolinesterase, atividades antioxidantes e de quelação de cobre

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Abstrato

Propósitodoença de Alzheimer(AD) é uma doença neurodegenerativa multifacetada. Visar simultaneamente múltiplos processos patológicos envolvidos naDoença de Alzheimer,compostos de origem natural com características únicas são scaffolds promissores para desenvolver novos compostos multi-alvo no tratamento de diferentes doenças neurodegenerativas, especialmenteDoença de Alzheimer. Neste estudo, novos híbridos cromona-ácido lipóico foram preparados para encontrar uma nova estrutura multifuncional de chumbo para o tratamento da DA. Métodos Híbridos cromo-ácido lipóico foram preparados através da reação de clique e sua neuroproteção e atividade anticolinesterase foram totalmente avaliadas. As atividades de agregação anti-amilóide, antioxidante e quelação de metal do melhor composto também foram investigadas por métodos padrão para encontrar um novo agente multifuncional contra a DA. Resultados A triagem biológica primária demonstrou que todos os compostos apresentaram atividade de neuroproteção significativa contra danos celulares induzidos por H2O2-em células PC12. O composto 19 como o inibidor de butirilcolinesterase (BuChE) mais potente (IC50=7.55 μM) com atividade de neuroproteção significativa como nível de droga de referência foi selecionado para avaliações biológicas adicionais. Estudos de ancoragem e cinética revelaram inibição não competitiva do tipo misto de BuChE pelo composto 19. Ele pode reduzir significativamente a formação das espécies reativas de oxigênio intracelular (ROS) e mostrou excelente poder redutor (85,57 mM Fe mais 2), comparável com quercetina e ácido lipoico. Também pode inibir moderadamente a agregação de A e quelar seletivamente com íons de cobre em uma proporção de 2:1 M.

Conclusão O Composto 19 pode ser considerado como um agente multifuncional esperançoso para o desenvolvimento adicional da DA devido à atividade neuroprotetora e anti-BuChE aceitável, atividade de agregação anti-A moderada, excelente atividade antioxidante, bem como capacidade de quelação seletiva de cobre.

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

Grupo de Biomateriais, Centro de Pesquisa Farmacêutica, Instituto de Ciências Farmacêuticas (TIPS), Universidade de Ciências Médicas de Teerã, Teerã 1417614411, Irã 2 Faculdade de Farmácia e Centro de Pesquisa em Ciências Farmacêuticas, Universidade de Ciências Médicas Shahid Sadoughi, Yazd, Irã 3 Departamento de Farmácia Biotecnologia, Faculdade de Farmácia, Universidade de Ciências Médicas de Kerman, Kerman, Irã 4 Faculdade de Farmácia, Departamento de Bioquímica, Universidade Hacettepe, Ancara, Turquia 5 Departamento de Farmacologia e Toxicologia, Faculdade de Farmácia, Toxicologia e Centro de Pesquisa de Envenenamento, Universidade de Teerã de Ciências Médicas, Teerã, Irã 6 Grupo de Toxicologia e Doenças, Centro de Pesquisa em Ciências Farmacêuticas (PSRC), Instituto de Ciências Farmacêuticas (TIPS), Universidade de Ciências Médicas de Teerã (TUMS), Teerã, Irã

Introdução

doença de Alzheimer(DA), uma doença neurodegenerativa multifacetada e irreversível, é a principal causa de demência e um dos maiores desafios da pesquisa farmacêutica atual [1]. Durante as últimas décadas, apesar dos esforços substanciais para descobrir os mecanismos patogênicos daDoença de Alzheimer, a etiologia exata dessa doença ainda é complexa. Os fatores patológicos que desempenham um papel notável no desenvolvimento da DA são deficiência do nível de neurotransmissores colinérgicos cerebrais, acúmulo de placas senis particularmente como depósitos extracelulares de amiloide (A), agregação de proteína τ hiperfosforilada [2], dishomeostase de biometais, estresse oxidativo, e neuroinflamação [3]. Apesar de todas as tentativas realizadas para encontrar soluções inovadoras para controlar as características da doença como terapia gênica e com células-tronco, esse tipo de terapia ainda é um método prospectivo para o tratamento da DA e ainda há muitos problemas não resolvidos antes que possam ser usados ​​em aplicações clínicas. 4, 5]. O método terapêutico atualmente disponível baseia-se principalmente no aumento da neurotransmissão colinérgica, através dos inibidores da acetilcolinesterase (AChEI). Assim como a AChE, a butirilcolinesterase (BuChE) como co-reguladora da degradação da ACh, é uma importante enzima envolvida na neurotransmissão [6]. O papel da BuChE na patologia da DA é desconhecido, mas estudos in vivo revelaram que a BuChE associada às placas A tem um papel fundamental na maturação da placa da DA [7, 8]. Para completar as abordagens sintomáticas, é necessário visar simultaneamente múltiplos processos patológicos envolvidos na DA [9, 10].

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Atualmente, a estratégia do ligante direcionado a múltiplos alvos (MTDL) tem sido completamente aceita como a principal estratégia para o desenho e descoberta de fármacos na DA, que se baseia na combinação de grupos farmacofóricos apropriados em uma molécula proporcionando respostas farmacológicas eficazes para vários receptores potenciais ou alvos enzimáticos [11]. Nos últimos anos, muitos agentes multifuncionais em potencial foram projetados com base na estratégia de MTDLs contra a DA [12-16]. Além disso, uma grande quantidade de produtos de origem natural está sendo usada como produtos farmacêuticos comercializados ou como fragmentos moleculares bioativos no desenvolvimento de drogas híbridas para combater os principais fatores de risco acima mencionados envolvidos na patogênese da DA [17]. Os cromos são encontrados de forma ubíqua nas plantas e são conhecidos como fitoquímicos com uma estrutura benzo- -pirona, que possui múltiplas gamas de efeitos farmacológicos [18]. Estudos recentes revelaram que os compostos à base de cromona eram eficazes contra a demência através da eliminação de radicais livres e da quelação de íons metálicos [19-22]. Os cromos também mostraram propriedades anticolinesterase [23, 24], neuroprotetoras [25, 26], anti-inflamatórias [27] e podem efetivamente interromper a agregação amiloide [28, 29]. Fernandez-Bachiller e colegas de trabalho introduziram híbridos de cromona de tacrina tendo melhorado a inativação inibitória de ChE, bem como antioxidante, em comparação com a tacrina [30]. O ácido lipóico (LA), como um antioxidante natural em animais, humanos e plantas, atua como um cofator essencial em muitas vias bioquímicas [31]. Uma gama diversificada de propriedades farmacológicas tem sido relatada sobre este organossulfurado. Pode controlar a patogênese ou progressão da DA, aumentando o nível de acetilcolina, bem como diminuindo o estresse oxidativo, inflamação e formação de placa A [32-34]. Apócrina é um híbrido de LA e tacrina introduzido por Rosini como um candidato a medicamento eficaz contra a DA devido às suas múltiplas propriedades biológicas, como atividade de inibição de AChE e BChE, inibição da agregação A induzida por AChE e proteção celular contra ROS [35].

G. Nesi et ai. rivastigmina combinada com LA e cromona. Eles descobriram que a combinação levou à adição de propriedades anti-oxidantes e anti-amilóides agregantes de LA e scaffolds de cromona à atividade anticolinesterase da rivastigmina como as drogas atualmente usadas e resultou na formação do composto multifuncional para tratar a DA [28 ]. Com base nos achados acima, o scaffold de cromona é um importante farmacóforo com um grande papel na inibição de ChEs com atividades antioxidantes e de quelação de metais. O LA também é a estrutura principal promissora, melhorando a atividade de inibição de BuChE, potência de neuroproteção, agregação anti-amilóide, antioxidante e atividades de quelação de metal (Fig. 1). Essas características únicas da cromona e do LA os tornaram scaffolds promissores para desenvolver novos compostos multi-alvo com eficácia terapêutica aprimorada no tratamento de diferentes distúrbios neurodegenerativos, especialmente DA [36-42]. Considerando os efeitos biológicos benéficos dos scaffolds de cromona e LA e a eficácia do núcleo triazol como um farmacóforo atraente para conectar vários agentes terapeuticamente ativos [43-45], neste trabalho, incentivamos a conjugar esses valiosos farmacoforos entre si e avaliar sua eficácia contra vários alvos. Duas séries de derivados de cromona conjugados com LA foram sintetizados via reação de clique (Fig. 1, compostos 9-17 e 18-20) e a atividade neuroprotetora e a atividade de inibição de ChEs de todos os compostos foram avaliadas. As atividades antioxidante, quelação de metais e anti-amilóide do composto selecionado também foram avaliadas. Até onde sabemos, este é o primeiro trabalho relatando a síntese de híbridos cromona-LA e suas atividades biológicas contra a DA.

Resultados e discussão

Química Conforme ilustrado no Esquema 1, o composto 3 foi inicialmente sintetizado via reação de 2'-hidroxi acetofenona substituída com 4-metoxibenzaldeído por meio de uma reação de dominó aldol-Michael-oxidação catalisada por pirrolidina e iodo em dimetilsulfóxido (DMSO). O Composto 3 foi convertido nos correspondentes derivados de 2-(4-hidroxifenil)-4H-cromo-4-ona (4a-d) por BBr3 em diclorometano. O Composto 5 também foi preparado em uma etapa a partir da reação de 2,4-dihidroxiacetofenona e ortoformato de trietila na presença de 70% de ácido perclórico levando à formação de sal perclorato que foi então hidrolisado para atingir o composto alvo (5) . Os intermediários bromoalcoxi 6a-i e 8a-c foram então preparados pela reação de 4a-d ou 5 com a quantidade apropriada de dibromoalcanos em uma solução de acetona de K2CO3 anidro sob condição de refluxo por 4 h. O Composto 7 foi sintetizado separadamente através da reação de amidação entre LA e propargilamina na presença de 4-dimetilaminopiridina (DMAP) e N,N'-diciclohexilcarbodimida (EDCI).

Os compostos alvo 9–20 foram finalmente preparados através de uma reação de três componentes de um pote entre os compostos 6a-i ou 8a-c, azida de sódio e o composto 7 catalisado por cobre (II). Ensaio biológico Primeiramente, as atividades de neuroproteção e inibitórias da colinesterase de todos os compostos alvo 9-20 foram avaliadas para encontrar o melhor composto potente para estudos posteriores. Potência de neuroproteção contra dano celular PC12 induzido por H2O2 O dano oxidativo e neurotoxicidade criado por H2O2 é considerado o fator mais importante que controla o progresso do distúrbio neurodegenerativo [60]. Portanto, a atividade de neuroproteção dos conjugados de cromona-LA preparados 9-20 foi rastreada em diferentes concentrações de 1, 5, 10, 20 e 50 μM usando o ensaio MTT. Todos os compostos, em todas as concentrações, podem aumentar significativamente a viabilidade celular de células PC12 dose-dependente, mesmo em uma concentração baixa de 1 μM (Tabela 1, p <>

Curiosamente, os compostos 15, 16 e 17 com comprimentos de cadeia de cinco carbonos (n=5) exibiram maior atividade neuroprotetora do que a quercetina como droga de referência em todas as concentrações. Por comparação entre os compostos 9, 11 e 15 contendo simples 2-fenil-4H-cromeno-4-uma fração e comprimento de cadeia de carbono diferente (n=3, 4 e 5 para os compostos 9, 11 e 15, respectivamente), pode estar implícito que o aumento do tamanho do reticulante pode aumentar a atividade de neuroproteção dos compostos alvo (Tabela 1). O mesmo comportamento também foi observado para os compostos 18–20 como derivados de 4H-cromeno-4-um substituídos em 7 posições. Notavelmente, os derivados de cromo não substituídos tiveram menos atividade neuroprotetora na morte celular induzida por H2O{27}}do que os análogos substituídos por halo (compare o composto 9 com o composto 10, o composto 11 com os compostos 12-14 e o composto 15 com os compostos 16 e até 17 em concentrações especialmente altas). Atividade inibitória da colinesterase A atividade inibitória da AChE e da BuChE de todos os conjugados cromona-LA 9–20 foi investigada. A Tabela 2 mostra os valores de IC50 dos compostos comparados com a droga padrão donepezil. Nenhum efeito significativo foi observado contra AChE a 100 μM para a maioria dos compostos, exceto 7-derivados de flúor (13) com atividade moderada (IC50=56.50 μM). Os resultados revelaram que a atividade das derivadas de posição 7- substituídas (18-20) contra BuChE foi melhor do que as derivadas de 2-posição modificada (9-17).

Entre os derivados 7-substituídos, apenas os compostos 18 e 19 com comprimentos de cadeia de 3 ou 4 átomos mostraram atividade anti-BuChE apropriada (IC50=15,32 e 7,55 μM, respectivamente). O composto 20 com espaçador de 5 carbonos (n=5) não revelou atividade contra BuChE confirmando o grande efeito do reticulante e tamanho da molécula para ocupar o sítio ativo da enzima. Portanto, a extensão do ligante não tem efeito positivo na potência inibitória de BuChE. Quando o substituinte de halogênio contendo tacrina foi conjugado com LA por um espaçador de 3 carbonos, as atividades de inibição de AChE e BuChE, especialmente a atividade de AChEI, foram melhoradas em comparação com a tacrina [35]. O estudo confirmou o importante papel do comprimento do reticulante na atividade de inibição de ChEs dos compostos alvo. Um estudo anterior também revelou que a hibridização da tacrina com o andaime de cromona melhora a atividade de inibição da BuChE mais do que a da AChEI, o que está de acordo com a obtenção de nossos resultados [30]. O mesmo resultado também foi observado quando outros farmacoforos conhecidos foram combinados. A ligação de LA e/ou cromona à rivastigmina resultou em uma atividade de inibição de BuChE mais alta do que a inibição de AChE [28]. Parece que o LA pode melhorar a atividade de inibição de BuChE do andaime mãe mais do que a atividade de inibição de AChE. Com base nos resultados, parece que grupos doadores de elétrons no scaffold de cromona e também o uso de um espaçador apropriado para evitar o dobramento molecular podem facilitar as interações adequadas com a enzima transformando compostos alvo em inibidores mais potentes.