Привилегированные хинолилнитроны для комбинированной терапии ишемического инсульта и болезни АльцгеймераⅠ

Резюме: Известно, что цереброваскулярные заболевания, такие как ишемический инсульт, усугубляют деменцию, вызванную нейродегенеративными патологиями, такими как болезнь Альцгеймера (БА). Кроме того, увеличение числа больных, перенесших инсульт, делает необходимым лечение сочетанного течения этих двух заболеваний монотерапией и комбинированной терапией. Для разработки новых терапевтических средств двойного действия было разработано и синтезировано восемь гибридных хинолилнитронов путем сопоставления выбранных фармакофоров из наших самых передовых ведущих соединений для лечения ишемического инсульта и атопического дерматита.

Щелкните, чтобы получить порошок cistanche tubulosa при болезни Альцгеймера

Биологические анализы, направленные на поиск эффективных нейропротекторных эффектов в подходящих фенотипических анализах, привели нас к идентификации MC903 в качестве нового небольшого хинолилнитрона для потенциальной двойной терапии инсульта и болезни Альцгеймера, демонстрирующего сильную нейропротекцию (i) первичных корковых нейронов в условиях кислородно-глюкозной депривации/нормогликемической реоксигенации как экспериментальная модель ишемии; (ii) клетки нейрональной линии, обработанные ротеноном/олигомицином А, окадаевой кислотой или -амилоидным пептидом А 25–35, моделирующие токсические поражения, обнаруженные среди эффектов БА.

Ключевые слова: болезнь Альцгеймера; ишемический приступ; мультипотентные препараты; нейропротекция; хинолилнитроны

1. Введение

Из-за высокого качества жизни в наших развитых странах и увеличения ожидаемой продолжительности жизни пожилых людей болезни старения, такие как инсульт и болезнь Альцгеймера (БА), стали первостепенными индивидуальными, социально-экономическими и медицинскими проблемами с нерешенными и ограниченными методами лечения. [1]. Следовательно, поиск новых и более эффективных методов лечения инсульта и атопического дерматита является актуальным и является одной из наиболее активных областей исследований в современной области неврологии [2]. Кроме того, известна взаимосвязь и совместное возникновение инсульта и БА у одних и тех же пациентов [3], хотя соответствующие биологические механизмы еще не установлены [4].

Цереброваскулярные заболевания являются не только причиной сосудистых когнитивных нарушений, называемых сосудистой деменцией (ВД), но также известно, что они усугубляют деменцию, вызванную другими факторами, такими как БА и другие дегенеративные заболевания [5]. Как недавно отметили Macrae и Allan, «... с увеличением числа пациентов, выживших после инсульта, необходимо уделять больше внимания постинсультным осложнениям, влияющим на качество жизни. К ним относятся не только двигательные и речевые нарушения, но и а также депрессия, деменция, эпилепсия и тревожность среди прочего…» [6]. Следовательно, идентификация новых препаратов для комбинированной терапии ишемического инсульта и атопического дерматита была бы идеальной терапевтической проблемой, редко применяемой на практике, но в настоящее время сконцентрированной на наших последних усилиях с использованием преимуществ двух наших самых передовых соединений.

Недавно мы идентифицировали (Z)-N-трет-бутил-1-(2-хлор-6-метоксихинолин-3-ил)метенаминоксид (QN23) (рис. 1) в качестве очень эффективный нейропротекторный хинолилнитрон (QN), демонстрирующий индукцию нейропротекции в двух моделях глобальной и очаговой церебральной ишемии in vivo [7], в результате чего появилось новое ведущее соединение для лечения ишемического инсульта. С другой стороны, мы описали, что Контилизант (рис. 1) является проникающим и обладающим высокой нейропротекторной активностью средством против нескольких связанных с болезнью Альцгеймера токсических поражений, демонстрируя ингибирующие свойства in vitro в отношении ферментов, катаболизирующих нейротрансмиттеры (ХЭ, МАО) [8] или G-белка. -связанные рецепторы (H3R [8], S1R [9]), и in vivo лучший защитный эффект, чем наше предыдущее хитовое соединение ASS234 [10] или донепезил в задачах Y-образного лабиринта и лабиринта с радиальными рукавами против снижения когнитивных функций, вызванного - олигомеры амилоидного пептида А 1-42 [9]. Примечательно, что QN23 и Contilisant также являются мощными антиоксидантами, что является полезным свойством для потенциального лечения ишемического инсульта и болезни Альцгеймера, принимая во внимание пагубное влияние, которое окислительный стресс и активные формы кислорода (АФК) оказывают на обе патологии [11].

Опираясь на эти знания, мы разработали новые гибридные N-трет-бутил и N-бензил QN типов I и II, показанные на рисунке 1, как различные комбинации тех привилегированных структурных особенностей, которые присутствуют в QN23 и Contilisant по сравнению с ядром QN. QN типа I, JMA98C и JMA101A, являются результатом вставки ключевого пиперидинопропилоксимотива — поливалентного фармакофора, присутствующего в Contilisant для эффективного связывания ChE, H3R и S1R [8,9] — в C2 QN23, сохраняя метоксигруппа в C6, особенность, которая, по-видимому, имеет решающее значение для эффективной нейропротекции [7].

Аналогичный анализ привел к QN DDI88 и DDI89, где мы установили дополнительный N-пропаргиловый мотив — типичный фармакофор МАО — в пиперазинопропилоксигруппе — доказанный фармакофор для ингибирования ХЭ [10]. Аналогичный анализ привел к еще четырем QN типа II, таким как JMA11A, JMA12A, MC902 и MC903, где мы сохранили атом хлора у C2, как в QN23, и функционализированный циклоалкиламинопропилоксифрагмент, присоединенный к C6 вместо метоксигруппы. . Основываясь на этих конструкциях, которые сохраняют структурные особенности, ответственные за регуляцию уровня нейротрансмиттеров, нарушенную при БА [12], на ядре QN, ожидается, что QN, описанные здесь, будут действовать как мультипотентные малые молекулы, потенциально подходящие для лечения БА и ишемического инсульта. [13].

Таким образом, на основании недавнего сообщения Sun et al. [14] о фармакологическом профиле нейроиммуномодулятора AD110 для терапевтического лечения атопического дерматита и инсульта, а также о результатах, опубликованных Liu et al. [15] для МТ-20R — замещенного -фенилтрет-бутилнитрона, содержащего фармакофоры МАО и ХЭ для болезни Паркинсона, — мы описываем здесь наши предварительные результаты в этой области. Мы идентифицировали MC903 как новый небольшой QN для потенциальной комбинированной терапии ишемического инсульта и атопического дерматита, демонстрирующий сильные нейропротекторные свойства в отношении первичных кортикальных нейронов в условиях гипоксии/реоксигенации в качестве экспериментальной модели ишемии, а также в клетках нейрональной линии, обработанных ротеноном плюс олигомицин А, окадаевая кислота или A 25–35, моделирующая три токсических поражения, обнаруженных при БА.

2. Результаты и обсуждение

2.1. Синтез

Синтез целевых QN проводили, начиная с легкодоступных предшественников в виде коротких синтетических последовательностей, что давало желаемые лиганды в виде стереохимически одиночных Z-изомеров в чистой форме, с хорошим общим выходом и в количествах в несколько граммов (дополнительный материал). Затем QN были подвергнуты биологическому анализу для определения их нейропротекторной способности.

2.2. Оценка Нейропротектаион в экспериментальной модели ишемии в культурах первичных нейронов

QN JMA101A, JMA98C, DDI89, DDI88, JMA12A, JMA11A, MC903 и MC902 были протестированы на экспериментальной модели ишемии для оценки их потенциального нейропротекторного эффекта после ишемического инсульта. Для этого первичные культуры нейронов подвергали условиям депривации кислорода и глюкозы (OGD) в течение 4 часов и обрабатывали в начале периода реоксигенации ранее упомянутыми QN или эталонными соединениями, такими как цитиколин, NXY-059, QN23 или Контилизант.

Нейропротекцию контролировали путем измерения жизнеспособности клеток, определенной с помощью анализа МТТ (рис. 2), в котором контрольная группа была установлена ​​​​на уровне 100 процентов. Экспериментальная группа без восстановления (OGD4h) показала серьезное снижение жизнеспособности клеток (64,4 ± 1,4 процента, p <0,0001 по сравнению со 100-процентным контролем, одновыборочный t-тест), которое только частично исчезло после реоксигенации в течение 24 часов (R24h; 77,2 ± 1,3 процента, p < 0,0001, по критерию Стьюдента). Добавление 100 мкМ цитиколина, известного нейропротекторного агента, вызвало значительное увеличение жизнеспособности клеток (82,8 ± 1,1 процента) по сравнению с необработанной (носитель) группой R24h (рис. 1). При добавлении стандартов NXY-059 [7], QN23 [7] или Contilisant [8] вместо цитиколина были достигнуты более высокие уровни жизнеспособности клеток (88,9 ± 3,7%, 95,1 ± 1,4% и 88,7 ± 1,9%). для 250 мкМ NXY-059, 100 мкМ QN23 и 50 мкМ Contilisant соответственно) (рис. 2).

Лечение новыми QN оказывало различное влияние на восстановление клеточного метаболизма после инсульта OGD. Во-первых, что примечательно, почти полный набор QN обеспечивал более высокую жизнеспособность клеток, чем необработанные клетки R24h, во всем тестируемом диапазоне концентраций (0,1–250 мкМ). Основываясь на нашем предыдущем опыте, мы первоначально исследовали диапазон концентраций от 1 до 250 мкМ, который был расширен до 0,1 мкМ в тех случаях, когда все еще наблюдался хороший отклик при низких концентрациях. Соединения DDI88 и MC902 не анализировались при концентрации 250 мкМ, несмотря на относительно хорошие значения жизнеспособности клеток из-за проблем с растворимостью. Только QN DDI89, JMA12A и JMA11A оказывали токсическое действие, т. е. более низкую жизнеспособность клеток, чем необработанная группа, R24h, при самой высокой испытанной концентрации 250 мкМ. Наиболее эффективные ЧН JMA101A при 10 и 100 мкМ, JMA98C при 10 мкМ и MC903 при 10 мкМ и 100 мкМ показали более высокую жизнеспособность клеток, чем цитиколин (100 мкМ), эталонный нитрон NXY-059 (250 мкМ) и Контилизант ( 10–50 мкМ). Примечательно, что эффект MC903 при 10 мкМ и 100 мкМ (93,7 ± 2,1 процента и 93,8 ± 1,7 процента соответственно) достиг значений, аналогичных наблюдаемым для QN23 (100 мкМ), нашего самого мощного QN, обнаруженного на сегодняшний день [7] (рис. 2).

Исходя из предыдущих результатов жизнеспособности клеток, мы определили нейрозащитную активность как эффект, благодаря которому жизнеспособность клеток была выше, чем эффект, обеспечиваемый только нормоксическим восстановлением, определяемый необработанной группой R24h, который был установлен как 0 процентов. Жизнеспособность клеток контрольной группы была установлена ​​как 100-процентная нейропротекция.

Нейропротекция, индуцированная QN JMA101A, JMA98C, DDI89, DDI88, JMA12A, JMA11A, MC903 и MC902 и Contilisant, сравнивалась с нейропротекцией, индуцированной стандартами NXY-059 и QN23 (таблица 1). Неудивительно, и согласно самым высоким значениям жизнеспособности клеток, упомянутым выше, QNs JMA101A (10–100 мкМ), JMA98C (10 мкМ) и MC903 (10–100 мкМ) оказывали самый высокий нейропротекторный эффект, даже выше, чем у NXY{{ 19}}. Опять же, 10 мкМ или 100 мкМ MC903 достигли значений нейропротекции, наиболее близких к нашему ведущему кандидату на ишемический инсульт QN23. Эти данные подтверждают выбор QN в качестве подходящего каркаса для поиска нейропротекторных лигандов.

Модификация ядра QN не только легко осуществима, но и способна обеспечить новые функциональные возможности и свойства без ущерба для защитного эффекта OGD. В частности, что касается результатов жизнеспособности клеток после OGD, представленных выше, предварительная взаимосвязь структура-активность (SAR), представленная здесь, не дает значительного вредного сочетания структурных фрагментов для OGD-защитного нового объекта, и только четыре соединения были признаны нейротоксичными на самом высоком уровне. проверена концентрация. С другой стороны, один конкретный QN, MC903, оказался наиболее эффективным из набора с OGD-защитной активностью, аналогичной QN23.

Чтобы оценить пригодность этих структур в качестве мультипотентных ударов, требовалась оценка их нейропротекторного действия на специфические патологические вклады БА. Эти результаты описаны ниже.

2.3. Оценка нейропротекции в экспериментальной модели БА у нейроновл клеточная линия

В независимом и почти одновременном анализе нейропротекторная активность QN-мишеней (рис. 1) проводилась при различных концентрациях (0,3, 1, 3 и 10 мкМ) против трех токсических стимулов, связанных с нейродегенерацией. обнаружены при AD с использованием в качестве стандарта мелатонина, хорошо известного нейропротекторного агента, для сравнительных целей. Прежде всего, мы использовали модель генерации активных форм кислорода с использованием коктейля митохондриальных блокаторов, ротенона плюс олигомицина А (Р/О). Как показано в таблице 2, QN JMA98C и MC903 показали интересный профиль по отношению к R/O. В концентрациях 1, 3 и 10 мкМ JMA98C вызывал значительное увеличение жизнеспособности клеток против R/O (40,6%, 70,5% и 57,2% соответственно).

Точно так же MC903 в концентрациях 0,3, 1 и 3 мкМ показал сильное увеличение жизнеспособности клеток (44,1%, 40,4% и 74,9%). Максимальный защитный эффект обоих ЧН был достигнут при концентрации 3 мкМ. Затем мы проанализировали наши лиганды в модели гиперфосфорилирования тау с использованием окадаиновой кислоты (ОА), известного ингибитора белковой Ser/Thr фосфатазы. В этой модели оба QN показали значительное увеличение жизнеспособности клеток против ОА в концентрациях 1 и 3 мкМ (JMA98C: 52,9% и 78,3% соответственно; MC903: 46,7% и 56,2% соответственно). Наконец, основываясь на предыдущих результатах, мы исследовали нейропротекторный эффект QN JMA98C и MC903 после токсического поражения, вызванного A 25–35, в качестве общепризнанной биологической мишени, играющей ключевую роль в прогрессировании и развитии AD. Как показано в Таблице 2, снова QN MC903 продемонстрировал значительный, мощный и зависимый от дозы нейропротекторный эффект 47,9 ± 8,9% при 3 мкМ, снижение при 10 мкМ и достижение аналогичных более низких значений, около 28%, при 0,3 мкМ и 1 мкМ. мкМ. Таким образом, в двух разных лабораториях, проводивших независимые анализы одних и тех же QN для оценки их нейропротекторных способностей в рамках экспериментальной модели ишемии и против токсических инсультов, вызванных AD, было обнаружено, что QN MC903 обеспечивает наилучшую, сильную и последовательную нейропротекцию, идентифицируя его как потенциальное хитовое соединение для дальнейших доклинических исследований.

2.4. Виртуальные свойства поглощения, распределения, метаболизма и выделения (ADME) Compoи MC903

Виртуальный профиль ADME MC903 был исследован как ключевой момент для молекулы, предназначенной для терапевтического воздействия на мозг. Кроме того, с помощью программы QikProp были предсказаны лекарственные свойства MC903 и оценены нарушения правила 5 Липински (ROF) и правила 3 ​​Йоргенсена (ROT). Рассчитанные параметры ADME (таблица S1, дополнительный материал) находятся в пределах контрольных диапазонов, не показывая нарушений для ROF и ROT. Этот анализ подтверждает, что лиганд МС903 обладает соответствующими фармакокинетическими профилями, необходимыми для распределения в организме человека, будучи проникающим через гематоэнцефалический барьер. Таким образом, MC903 имеет потенциал в качестве ведущего кандидата в разработке лекарств от болезни Альцгеймера и инсульта.

tМеханизм нейропротекторного действия Цистанхе

Цистанхе — традиционное китайское растение, обладающее нейропротекторным действием. Механизмы, лежащие в основе этих эффектов, до конца не изучены, но исследователи предлагают несколько возможных механизмов:

1. Антиоксидантная активность: было обнаружено, что экстракты цистанхе обладают мощной антиоксидантной активностью, которая может защитить от повреждения нейронов, вызванного окислительным стрессом.

2. Противовоспалительные эффекты: Воспаление является частой причиной нейродегенеративных заболеваний, и было показано, что экстракты цистанхе обладают противовоспалительным действием, которое может ослабить повреждение нейронов.

3. Защита митохондриальной функции. Митохондриальная дисфункция является ключевым фактором повреждения нейронов и гибели клеток, и было обнаружено, что экстракты цистанхе защищают от митохондриального повреждения и улучшают митохондриальную функцию.

4. Активация нейротрофических факторов. Нейротрофические факторы — это химические вещества, которые способствуют росту и выживанию нейронов, и было показано, что экстракты цистанхе увеличивают экспрессию нейротрофических факторов, таких как нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) и фактор роста нервов (NGF). .

Продолжение следует...

Хосе М. Алонсо 1†, Алехандро Эскобар-Песо 2† , Алехандра Паломино-Антолин 3†, Даниэль Диес-Ириепа 1,4 , Мурад Чиуа 1 , Эмма Мартинес-Алонсо 2 , Исабель Ириепа 4,5 , Хавьер Эхеа 3,* , Альберто Алькасар 2,* и Хосе Марко-Контельес 1,*

1 Лаборатория медицинской химии (IQOG, CSIC), Juan de la Cierva 3, 28006 Мадрид, Испания; xosemag@yahoo.es (СОУ); daniel.diezi@uah.es (ДД-И.); mchioua@gmail.com (МС)

2 Исследовательский отдел IRYCIS, Больница Рамон-и-Кахаль, Ctra. Colmenar Km 9.1, 28034 Мадрид, Испания; alejandro.escobar@hrc.es (АЭ-П.); 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 Отделение органической и неорганической химии, Университет Алькала, Ctra. Мадрид-Барселона км 33,6, 28871 Алькала-де-Энарес, Испания; isabel.iriepa@uah.es 5 Институт химических исследований Андреса М. дель Рио, Университет Алькала, 28805 Алькала-де-Энарес, Испания