مزدوج کرومون-لیپوئیک اسید: عامل محافظت کننده اعصاب دارای فعالیت قابل قبول مهار بوتیریل کولین استراز، آنتی اکسیدان و فعالیت کیلاسیون مس

برای اطلاعات بیشتر:ali.ma@wecistanche.com

خلاصه

هدفبیماری آلزایمر(AD) یک بیماری نورودژنراتیو چند وجهی است. برای هدف قرار دادن چندین فرآیند پاتولوژیک درگیر به طور همزمانبیماری آلزایمر،ترکیبات با منشاء طبیعی با ویژگی های منحصر به فرد داربست های امیدوار کننده ای برای توسعه ترکیبات چند هدف جدید در درمان بیماری های مختلف عصبی، به ویژهبیماری آلزایمر. در این مطالعه، هیبریدهای جدید کرومون-لیپوئیک اسید برای یافتن یک ساختار سرب چند منظوره جدید برای درمان AD آماده شدند. MethodsHybridهای کرومون-لیپوئیک اسید از طریق واکنش کلیک تهیه شدند و محافظت عصبی و فعالیت آنتی کولین استراز آنها به طور کامل مورد ارزیابی قرار گرفت. فعالیت‌های ضد آمیلوئید، آنتی‌اکسیدانی و کیلاسیون فلزی بهترین ترکیب نیز با روش‌های استاندارد برای یافتن یک عامل چند عملکردی جدید در برابر AD مورد بررسی قرار گرفت. نتایج غربالگری بیولوژیکی اولیه نشان داد که همه ترکیبات دارای فعالیت محافظت عصبی قابل توجهی در برابر آسیب سلولی ناشی از H2O در سلول‌های PC12 هستند. ترکیب 19 به عنوان قوی ترین مهارکننده بوتیریل کولین استراز (BuChE) (IC{9}}.55 میکرومولار) دارای فعالیت محافظت عصبی قابل توجهی به عنوان داروی مرجع برای ارزیابی های بیولوژیکی بیشتر انتخاب شد. مطالعات داکینگ و سینتیکی مهار غیررقابتی از نوع مختلط BuChE توسط ترکیب 19 را نشان داد. این می تواند به طور قابل توجهی تشکیل گونه های اکسیژن فعال درون سلولی (ROS) را کاهش دهد و قدرت کاهش عالی (85.57 میلی مولار آهن به علاوه 2)، قابل مقایسه با کوئرستین و اسید لیپوئیک. همچنین می تواند به طور متوسط ​​از تجمع A جلوگیری کند و به طور انتخابی با یون های مس در نسبت 2:1 M کلات کند.

نتیجه‌گیری ترکیب 19 را می‌توان به‌عنوان یک عامل چندمنظوره امیدوارکننده برای پیشرفت بیشتر AD به دلیل فعالیت محافظت‌کننده عصبی و ضد BuChE قابل‌قبول، فعالیت ضد تجمع متوسط ​​ضد A، فعالیت آنتی‌اکسیدانی برجسته و همچنین توانایی انتخابی کیلاسیون مس در نظر گرفت.

لیلی جلیلی باله1 و حمید ندری2 و حمید فروتنفر3 و طوبی تیلو کوچوککیلینچ4 و بیزا ایازگوک4 و محمد شریف زاده5 و محبان رحیمی فرد6 و مریم بعیری6 و محمد عبداللهی6 و علیرضا فرومدی1 و مهدی خوبی

گروه بیومواد، مرکز تحقیقات دارویی، پژوهشکده علوم دارویی (TIPS)، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران 1417614411، مرکز تحقیقات داروسازی و علوم دارویی ایران 2، دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی، یزد، ایران 3 گروه داروسازی بیوتکنولوژی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی کرمان، کرمان، ایران 4 دانشکده داروسازی، گروه بیوشیمی، دانشگاه Hacettepe، آنکارا، ترکیه 5 گروه فارماکولوژی و سم شناسی، دانشکده داروسازی، مرکز تحقیقات سم شناسی و مسمومیت، دانشگاه تهران گروه سم شناسی و بیماری ها، تهران، ایران، مرکز تحقیقات علوم دارویی، پژوهشکده علوم دارویی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

مقدمه

بیماری آلزایمر(AD)، یک بیماری چندوجهی و غیر قابل برگشت نورودژنراتیو، علت اصلی زوال عقل و یکی از بزرگترین چالش های تحقیقات دارویی فعلی است [1]. در طول دهه های گذشته، علیرغم تلاش های اساسی برای کشف مکانیسم های بیماری زابیماری آلزایمر، علت دقیق این بیماری هنوز پیچیده است. عوامل پاتولوژیک که نقش قابل توجهی در ایجاد AD دارند عبارتند از: کمبود سطح انتقال دهنده های عصبی کولینرژیک مغز، تجمع پلاک های پیری به ویژه به عنوان رسوبات آمیلوئید خارج سلولی (A)، تجمع پروتئین τ هیپرفسفریله شده [2]، دیشومئوستاز بیومتال ها، استرس اکسیداتیو، و التهاب عصبی [3]. علی‌رغم تمام تلاش‌هایی که برای یافتن راه‌حل‌های نوآورانه برای کنترل علائم بیماری مانند ژن درمانی و سلول‌های بنیادی انجام شده است، این نوع درمان هنوز یک روش آینده‌نگر برای درمان AD است و هنوز بسیاری از مشکلات حل‌نشده قبل از استفاده در کاربردهای بالینی وجود دارد. 4، 5]. روش درمانی موجود در حال حاضر بیشتر مبتنی بر افزایش انتقال عصبی کولینرژیک، از طریق مهارکننده‌های استیل کولین استراز (AChEI) است. مانند AChE، بوتیریل کولین استراز (BuChE) به عنوان یک تنظیم کننده تخریب ACh، آنزیم مهمی است که در انتقال عصبی دخیل است [6]. نقش BuChE در آسیب شناسی AD ناشناخته است، اما مطالعات in vivo نشان داد که BuChE مرتبط با پلاک های A نقش کلیدی در بلوغ پلاک AD دارد [7، 8]. برای تکمیل رویکردهای علامتی، لازم است چندین فرآیند پاتولوژیک درگیر در AD به طور همزمان مورد هدف قرار گیرند [9، 10].

برای بیماری آلزایمر روی Cistanche DHT کلیک کنید

در حال حاضر، استراتژی لیگاند هدایت شده چند هدف (MTDL) به طور کامل به عنوان استراتژی اصلی برای طراحی و کشف دارو در AD پذیرفته شده است، که مبتنی بر ترکیبی از گروه‌های فارماکوفریک مناسب در یک مولکول است که پاسخ‌های دارویی موثری را برای گیرنده‌های بالقوه مختلف ارائه می‌کند. یا اهداف آنزیمی [11]. در سال‌های اخیر، بسیاری از عوامل بالقوه چند منظوره بر اساس استراتژی MTDL در برابر AD طراحی شده‌اند [12-16]. علاوه بر این، مقدار زیادی از محصولات با منشاء طبیعی یا به عنوان مواد دارویی به بازار عرضه می شود یا به عنوان قطعات مولکولی فعال زیستی در توسعه داروهای هیبریدی برای مبارزه با عوامل خطر اصلی ذکر شده در بالا در پاتوژنز AD استفاده می شود [17]. کرومون ها همه جا در گیاهان یافت می شوند و به عنوان مواد شیمیایی گیاهی با ساختار بنزو{7}پیرون شناخته می شوند که دارای طیف وسیعی از اثرات دارویی است [18]. مطالعات اخیر نشان داد که ترکیبات مبتنی بر کرومون از طریق مهار رادیکال‌های آزاد و کیل کردن یون‌های فلزی در برابر زوال عقل مؤثر هستند [19-22]. کرومون ها همچنین خواص آنتی کولین استراز [23، 24]، محافظت کننده عصبی [25، 26]، ضد التهابی [27] را نشان داده اند و می توانند به طور موثر تجمع آمیلوئید را مختل کنند [28، 29]. فرناندز-باچیلر و همکارانش هیبریدهای کرومون تاکرین را معرفی کردند که در مقایسه با تاکرین، غیرفعال سازی مهارکننده ChE و همچنین آنتی اکسیدان را بهبود بخشیدند [30]. اسید لیپوئیک (LA)، به عنوان یک آنتی اکسیدان طبیعی در حیوانات، انسان و گیاهان به عنوان یک کوفاکتور ضروری در بسیاری از مسیرهای بیوشیمیایی عمل می کند [31]. طیف متنوعی از خواص دارویی در مورد این ارگانوسولفور گزارش شده است. می تواند پاتوژنز یا پیشرفت AD را با افزایش سطح استیل کولین و همچنین کاهش استرس اکسیداتیو، التهاب و تشکیل پلاک A کنترل کند [32-34]. آپوکرین ترکیبی از LA و تاکرین است که توسط Rosini به دلیل خواص بیولوژیکی متعددی مانند فعالیت مهاری AChE و BChE، مهار تجمع A ناشی از AChE و محافظت سلول در برابر ROS به عنوان یک داروی موثر در برابر AD معرفی شده است [35].

جی نسی و همکاران. ترکیب ریواستیگمین با LA و کرومون. آنها دریافتند که این ترکیب منجر به افزودن خواص آنتی اکسیدانی و ضد آمیلوئیدی LA و داربست های کرومون به فعالیت آنتی کولین استراز ریواستیگمین به عنوان داروهایی که در حال حاضر استفاده می شود، شد و منجر به تشکیل ترکیب چند منظوره برای درمان AD شد [28]. ]. بر اساس یافته‌های فوق، داربست کرومون یک فارماکوفور مهم است که با فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی و کیلاسیون فلزی، نقش مهمی در مهار ChEs دارد. LA همچنین ساختار سرب امیدوارکننده ای است که فعالیت بازداری BuChE، قدرت محافظت عصبی، تجمع ضد آمیلوئید، آنتی اکسیدان و فعالیت های کیلاسیون فلزی را بهبود می بخشد (شکل 1). این ویژگی‌های منحصربه‌فرد کرومون و LA آنها را به داربست‌های امیدوارکننده‌ای برای توسعه ترکیبات چند هدفه جدید با بهبود اثربخشی درمانی در درمان اختلالات نورودژنراتیو مختلف، به‌ویژه AD [36-42] تبدیل کرده است. با توجه به اثرات بیولوژیکی مفید داربست های کرومون و LA و کارایی هسته تری آزول به عنوان یک فارماکوفور جذاب برای اتصال عوامل مختلف درمانی [43-45]، در این کار، ما تشویق کردیم که این فارماکوفورهای ارزشمند را با یکدیگر ترکیب کنیم و کارایی آنها را ارزیابی کنیم. در برابر اهداف مختلف دو سری از مشتقات کرومون کونژوگه شده با LA از طریق واکنش کلیک (شکل 1، ترکیبات 9-17 و 18-20) سنتز شدند و فعالیت محافظت عصبی و فعالیت مهار ChEs همه ترکیبات مورد ارزیابی قرار گرفت. فعالیت آنتی اکسیدانی، کیلاسیون فلزی و ضد آمیلوئیدی ترکیب انتخابی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. تا جایی که ما می دانیم، این اولین اثری است که سنتز هیبریدهای کرومون-LA و فعالیت های بیولوژیکی آن ها در برابر AD را گزارش می کند.

نتایج و بحث

شیمی همانطور که در طرح 1 نشان داده شده است، ترکیب 3 در ابتدا از طریق واکنش 2'-هیدروکسی استوفنون جایگزین شده با 4-متوکسی بنزآلدئید از طریق یک واکنش اکسیداسیون دومینو آلدول-مایکل که توسط پیرولیدین و سولفیدین سولفیدین در دی ام دی کاتالیز شده است، سنتز شد. ترکیب 3 توسط BBr3 در دی کلرومتان به مشتقات مربوط به 2-({{9}هیدروکسی فنیل){10}}H-chrome{12}} (4a-d) تبدیل شد. ترکیب 5 نیز در یک مرحله از واکنش 2،{18}} دی هیدروکسی استوفنون و تری اتیل ارتوفرمات در حضور 70 درصد اسید پرکلریک که منجر به تشکیل نمک پرکلرات شد، تهیه شد که سپس هیدرولیز شد تا به ترکیب مورد نظر برسد (5). . پس از آن، واسطه‌های بروموآلکوکسی 6a-i و 8a-c از طریق واکنش 4a-d یا 5 با مقدار مناسب دی‌بروموالکان‌ها در محلول استونی از K2CO3 بدون آب و تحت شرایط رفلاکس به مدت 4 ساعت آماده شدند. ترکیب 7 به طور جداگانه از طریق واکنش آمیداسیون بین LA و پروپارگیلامین در حضور 4- دی متیل آمینوپیریدین (DMAP) و N، N' - dicyclohexylcarbodimide (EDCI) سنتز شد.

ترکیبات هدف 9-2{28}} در نهایت از طریق یک واکنش سه جزئی یک گلدانی بین ترکیبات 6a-i یا 8a-c، سدیم آزید و ترکیب 7 کاتالیز شده توسط مس (II) تهیه شدند. سنجش بیولوژیکی در درجه اول، محافظت عصبی و فعالیت های مهاری کولین استراز تمام ترکیبات هدف 9-20 برای یافتن بهترین ترکیب قوی برای مطالعات بیشتر مورد ارزیابی قرار گرفت. قدرت محافظت عصبی در برابر آسیب سلولی PC12 ناشی از H2O2 آسیب اکسیداتیو و سمیت عصبی ایجاد شده توسط H2O2 به عنوان مهمترین عامل کنترل کننده پیشرفت اختلال عصبی در نظر گرفته می شود [60]. بنابراین، فعالیت محافظت عصبی کونژوگه های کرومون-LA آماده شده 9-20 در غلظت های مختلف 1، 5، 10، 20 و 50 میکرومولار با استفاده از روش MTT غربال شد. همه ترکیبات، در تمام غلظت‌ها، می‌توانند زنده ماندن سلول‌های PC12 را به‌طور قابل‌توجهی به دوز افزایش دهند، حتی در غلظت کم 1 میکرومولار (جدول 1، p <>

جالب توجه است که ترکیبات 15، 16 و 17 دارای طول زنجیره پنج کربنی (n=5) فعالیت محافظت عصبی بالاتری نسبت به کورستین به عنوان داروی مرجع در تمام غلظت‌ها نشان دادند. با مقایسه بین ترکیبات 9، 11 و 15 دارای 2-فنیل-4H-کرومن{11}} ساده و یک بخش و طول زنجیره کربنی متفاوت (n=3، 4 و 5) برای ترکیبات 9، 11 و 15، به ترتیب، می توان گفت که افزایش اندازه پیوند متقابل می تواند فعالیت محافظت عصبی ترکیبات هدف را افزایش دهد (جدول 1). همین رفتار همچنین برای ترکیبات 18-20 به عنوان مشتقات 4H-کرومن{24}}یک در 7 موقعیت جایگزین شده است. شایان ذکر است، مشتقات کروم جایگزین نشده دارای فعالیت محافظت کننده عصبی کمتری بر روی مرگ سلولی ناشی از H2O{27} نسبت به آنالوگ های جایگزین شده با هاله بودند (ترکیب 9 را با ترکیب 10، ترکیب 11 را با ترکیبات 12-14، و ترکیب 15 را با ترکیبات 16 و حتی 17 مقایسه کنید. در غلظت های بالا). فعالیت مهاری کولین استراز AChE و فعالیت مهاری BuChE تمام ترکیبات کرومون-LA 9-20 مورد بررسی قرار گرفت. جدول 2 مقادیر IC50 ترکیبات را در مقایسه با داروی استاندارد دونپزیل نشان می دهد. برای اکثر ترکیبات، به جز 7-مشتقات فلوئورو (13) با فعالیت متوسط ​​(IC{43}}.50 میکرومولار) هیچ اثر معنی‌داری در برابر AChE در 100 میکرومولار مشاهده نشد. نتایج نشان داد که فعالیت مشتقات جایگزین موقعیت 7- (18-20) در برابر BuChE بهتر از مشتقات اصلاح شده موقعیت 2- بود (9-17).

در بین مشتقات جایگزین شده، فقط ترکیبات 18 و 19 با طول زنجیره 3 یا 4 اتمی فعالیت ضد BuChE مناسبی را نشان دادند (IC{6}}.32. و 7.55 میکرومولار، به ترتیب). ترکیب 20 با 5 فاصله‌دهنده کربن (n=5) هیچ فعالیتی در برابر BuChE نشان نداد که تأثیر بزرگ پیوند متقابل و اندازه مولکول را برای اشغال سایت فعال آنزیم تأیید می‌کند. بنابراین، گسترش لینکر هیچ اثر مثبتی بر قدرت مهاری BuChE ندارد. هنگامی که جایگزین هالوژن حامل تاکرین توسط 3 فاصله‌دهنده کربن به LA کونژوگه شد، فعالیت‌های بازدارندگی AChE و BuChE، به‌ویژه فعالیت AChEI، در مقایسه با تاکرین بهبود یافتند [35]. این مطالعه نقش مهم طول پیوند متقابل را بر فعالیت مهار ChEs ترکیبات هدف تایید کرد. مطالعه قبلی همچنین نشان داد که هیبریداسیون تاکرین با داربست کرومونی فعالیت بازداری BuChE را بیشتر از AChEI بهبود می‌بخشد که با دستیابی به نتایج ما مطابقت دارد [30]. هنگامی که سایر فارماکوفورهای شناخته شده ترکیب شدند، همین نتیجه نیز مشاهده شد. پیوستن LA و/یا کرومون به ریواستیگمین منجر به فعالیت مهاری BuChE بالاتری نسبت به مهار AChE شد [28]. به نظر می رسد که LA می تواند فعالیت بازداری BuChE داربست مادر را بیشتر از فعالیت مهاری AChE بهبود بخشد. بر اساس نتایج، به نظر می‌رسد که گروه‌های اهداکننده الکترون بر روی داربست کرومون و همچنین استفاده از یک اسپیسر مناسب برای جلوگیری از چین‌خوردگی مولکولی ممکن است برهمکنش مناسب با آنزیم را تسهیل کند که ترکیبات هدف را به بازدارنده‌های قوی‌تری تبدیل می‌کند.