Φασματοσκοπικές μελέτες της αρτεμισινίνης και των συνθετικών της παραγώγων με στόχο τη διευκρίνιση του μηχανισμού της ανθελονοσιακής δράσης τους
Authors: Καπετανάκη Σοφία-Μαρία 
Published: August 2021

Η αρτεμισινίνη είναι μία σεσκιτερπενοειδής λακτόνη με μία ενδοπεροξειδική γέφυρα η οποία θεωρείται υπεύθυνη για τη δραστικότητα του φαρμάκου απέναντι σε ανθεκτικά στην χλωροκινίνη στελέχη του P.falciparum. Τα παράσιτα της ελονοσίας χρησιμοποιούν την αιμοσφαιρίνη σαν την κύρια πηγή τροφής τους. Τα παράσιτα για να αποφύγουν την τοξικότητα που προκαλείται από την ελεύθερη αίμη, την μετατρέπουν σε μία κρυσταλλική, αδιάλυτη χρωστική, τη λεγόμενη χρωστική της ελονοσίας ή αιμοζωίνη. Η αιμοζωίνη είναι ένα πυκνό πλέγμα από πολυμερισμένες αίμες. Το αιμικό περιεχόμενο από in vitro καλλιέργειες της αιμοζωίνης έχει δειχτεί ότι είναι παρόμοιο με αυτό του διμερούς της αίμης και της β-αιματίνης της οποίας η δομή λύθηκε πρόσφατα. Το υπόλοιπο μέρος της ελεύθερης αίμης φαίνεται ότι αποικοδομείται μέσω μη-ενζυμικών διαδικασιών, πράγμα που οδηγεί στη συσσώρευση σιδήρου στο παράσιτο. Παρά το γεγονός ότι ο μηχανισμός δράσης της αρτεμισινίνης δεν είναι γνωστός, είναι γενικά αποδεκτό ότι τα ενεργά ενδιάμεσα που δημιουργούνται με τη σχάση του ενδοπεροξειδικού δεσμού της αρτεμισινίνης είναι υπεύθυνα για τη δράση της. Καταγράψαμε τα FTIR φάσματα της αρτεμισινίνης και του διμερούς της αίμης στις περιοχές απορρόφησης των δεσμών Ο-Ο και Fe-O-Fe, αντίστοιχα, οπότε ήταν δυνατό να παρατηρήσουμε τη σχάση των δεσμών αυτών. Τα φάσματα συντονισμού Raman της αντίδρασης της αρτεμισινίνης και της επισημασμένης με οξυγόνο-18 τριοξάνης της αλκοόλης με το διμερές της αίμης απέδειξαν το σχηματισμό ενός σιδηρυλο-ενδιαμέσου. Επίσης μελετήσαμε τα προιόντα αποικοδόμησης της αρτεμισινίνης και της αλκοόλης του τριοξανίου με την αίμη από τις συχνότητες απορρόφησης χαρακτηριστικών ομάδων. Σχηματίζονται μία φουράνο ακετάλη και ένα υδροξυδεόξυ προιόν. Ομοίως παρακολουθήσαμε την αναγωγή της αρτεμισινίνης και της αλκοόλης του τριοξανίου από Fe(II) και Fe(III). Η χρησιμοποίηση της επισημασμένης με οξυγόνο-18 αλκοόλης του τριοξανίου μας επέτρεψε να προσδιορίσουμε δονήσεις ευαίσθητες στην ισοτοπική αντικατάσταση και να χαρακτηρίσουμε τα προιόντα. Ο προτεινόμενος μηχανισμός της αναγωγικής διάσπασης της αρτεμισινίνης που οδηγεί στο σχηματισμό των παραπάνω προιόντων, ακολουθεί δύο πορείες που περιλαμβάνουν μία C-C σχάση και μία 1,5-μετάθεση υδρογόνου, αντίστοιχα. Σημαντικό ρόλο στη μελέτη μας για τη διευκρίνιση του ανθελονοσιακής δράσης της αρτεμισινίνης και τη σπουδαιότητα της 1,5-μετάθεσης υδρογόνου έπαιξαν τα μεθυλιωμένα 4α και 4β τριοξάνια, η σύνθεση των οποίων πραγματοποιήθηκε από την ερευνητική ομάδα του G. H. Posner. Μελέτη της αλληλεπίδρασης της β-αιματίνης με την αρτεμισινίνη και τα ανάλογα με αυτή 1,2,4-τριοξάνια έδειξε ότι η συνθετική χρωστική της ελονοσίας αποσχηματίζεται ελάχιστα από τα παραπάνω 1,2,4-τριοξάνια. Αντίθετα η αρτεμισινίνη έχει αναφερθεί ότι προκαλεί αποσχηματισμό της αιμοζωίνης in-vitro. Επίσης μελετήθηκε η αλληλεπίδραση της αρτεμισινίνης με την αιμοσφαιρίνη. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι οι φασματοσκοπίες υπερύθρου και συντονισμού Raman αποτελούν το κατάλληλο μέσο για τη μελέτη του μηχανισμού δράσης των ενδοπεροξειδίων.