Φαρμακοχημική Μελέτη Υβριδίων με Φυσικά Αμινοξέα στη Φλεγμονή
Creators: name: Φωτόπουλος, Ιωάννης Α.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Φλεγμονή
Λιποξυγονάση
Κινναμωμικά Οξέα
Υβριδισμός
Inflammation
Lipoxygenase
Cinnamic acids
Hybridisaion

description: Τα κινναμωμικά οξέα αποτελούν μία ομάδα μορίων με πλούσια βιολογική δράση συμπεριλαμβανομένης της αντικαρκινικής, της νευροπροστατευτικής, της αντιοξειδωτικής, της αντιφλεγμονώδους κ.α. Οι κουμαρίνες είναι ομάδες άρρηκτα συνδεδεμένες συνθετικά με τα κινναμωμικά οξέα παρουσιάζοντας αρκετές βιολογικές δράσεις μεταξύ των οποίων η αντιοξειδωτική, η αντιική και η αντικαρκινική. Πολυπαραγοντικές ορίζονται οι παθήσεις στις οποίες εμπλέκονται περισσότεροι του ενός βιολογικοί παραγόντες. Παραδείγματα αποτελούν η φλεγμονή και ο καρκίνος στις οποίες εμπλέκονται και τα ένζυμα κυκλοξυγονάση και λιποξυγονάση. Τα υβριδικά μόρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία στην αντιμετώπιση των πολυπαραγοντικών ασθενειών συνδυάζοντας τις φαρμακοφόρους ομάδες από περισσότερα του ενός φαρμακομορίων. Τα υβριδικά μόρια πλεονεκτούν σε σχέση με τις μητρικές ενώσεις. Στα πλαίσια της διατριβής συντέθηκε μία σειρά ενώσεων που αποτελούν υβρίδια κινναμωμικών οξέων και κουμαρινών με επιλεγμένα φυσικά αμινοξέα-νευρομεταβιβαστές του ΚΝΣ με στόχο να δράσουν ως αντιφλεγμονώδεις και νευροπροστατευτικές ουσίες. Τα τελικά υβρίδια σχεδιάσθηκαν in silico με την βοήθεια μεθόδων μοντελοποίησης και 2D-QSAR οδηγώντας σε μια βιβλιοθήκη 100 μορίων τα οποία μελετήθηκαν για την φαρμακοομοιότητα και τις ADMET ιδιότητες τους in silico. διαπιστώθηκε πως κανένα από τα υβριδικά μόρια δεν παραβιάζει τον κανόνα του πέντε του Lipinski. Εγινε μελέτη της ικανότητας των ενώσεων να διαπερνούν αποτελεσματικά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό αλλά και της ικανότητάς τους να εμφανίζουν αλληλεπίδραση με την P γλυκοπρωτεΐνη. Από τα αποτελέσματα διαφάνηκε η μειωμένη τους ικανότητα να διαπερνούν με παθητική διάχυση τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Καμία από τις ενώσεις δεν αποτελεί υπόστρωμα για την P γλυκοπρωτεΐνη. Τα υβρίδια αξιολογήθηκαν και για την απορρόφησή τους από το γαστρεντερικό σύστημα αλλά και για το ποσοστό πρόσδεσής τους στις πρωτεΐνες του ορού. Από τα αποτελέσματα διαφάνηκε η υψηλή απορρόφησή τους από το γαστρεντερικό σύστημα αλλά και το μεγάλο ποσοστό πρόσδεσης στις πρωτεΐνες. ΟIn silico μεταβολισμός των μορίων δείχνει πως τα κουμαρινικά παράγωγα μεταβολίζονται κυρίως με φάση Ι ενώ τα κινναμωμικά παράγωγα μεταβολίζονται κυρίως με φάση ΙΙ. Τέλος, οι ενώσεις αξιολογήθηκαν και για την πιθανότητα να εμφανίσουν ηπατοτοξικότητα και διακρίνεται η μεγάλη πιθανότητα ηπατοτοξικής δράσης. Οι «καλύτερες δομές» επιλέχθηκαν για την σύνθεση με τη βοήθεια βιβλιογραφικών μεθόδων και ταυτοποιήθηκαν μέσω των φυσικοχημικών τους ιδιοτήτων αλλά και φασματοσκοπικών τεχνικών. Τα υβρίδια αξιολογήθηκαν in vitro για την ικανότητά τους να αναστέλλουν α) την υπεροξείδωση του λινελαϊκού οξέος, β) τη λιποξυγονάση φυτικής προέλευσης γ) την κυκλοξυγονάση-2 προβάτου δ) τη θερμική μετουσίωση της αλβουμίνης και ε) τη συσσωμάτωση της παθολογικής πρωτεΐνης ATXN1. Από τα αποτελέσματα διαπιστώθηκε πως οι ενώσεις 2 και 18 εμφάνισαν την ισχυρότερη ανασταλτική δράση επί της COX-2, με τιμές IC50 = 5 μΜ και 6 μΜ αντίστοιχα. Αρκετές ενώσεις εμφανίζουν πλειοτροπικό χαρακτήρα. Η ένωση 68 εμφάνισε την ισχυρότερη δράση επί της SLOX-1 (τιμή IC50 = 8.5 μΜ) δρώντας ως συναγωνιστικός αναστολέας του ενζύμου, πολύ καλή αναστολή της λιπιδικής υπεροξείδωσης αλλά και καλή αναστολή της συσσωμάτωσης της ATXN1 (ATXN1Q82). Επομένως μπορεί να αποτελέσει οδηγό ένωση για τους στόχους αυτούς. Επίσης οι ενώσεις 6 και 59 μπορούν να αποτελέσουν ενώσεις οδηγούς για διπλούς αναστολείς COX-2/LOX.
description: Cinnamic acids comprise a diverse group of bioactive agents. They exhibit many biological activities e.g. anticancer, neuroprotective, antioxidant, anti-inflammatory etc. Cinnamic acids are the precursors of coumarins, another group of highly bioactive agents, exhibiting antioxidant, antiviral and anticancer activities, among others. The term “multifactorial diseases” describes the implication of many biological targets in a pathological disorder. Inflammation and cancer are considered as multifactorial disorders due to the significant role implicated by several biological targets among them of cyclooxygenase and lipoxygenase. Hybrid molecules, which include the pharmacophore groups of several bioactive molecules in a single molecular entity, could be used as therapeutic agents for multifactorial diseases. Relying on the previous expertise of our group on developing potent lipoxygenase and cyclooxygenase inhibitors incorporating the cinnamic acid and coumarin moieties, in the present thesis, novel substituted cinnamic acid and coumarin hybrids with neurotransmitter amino acids (glycine, GABA and L-glutamic acid) were designed as possible anti-inflammatory and neuroprotective agents following previous 2D-QSAR models and modeling studies. Their drug-likeness was in silico predicted. A library of 100 hybrid molecules was performed from which the most theoretically potent were selected to be synthesized. All the starting materials were prepared using literature-described methodologies. The compounds were characterized by their physicochemical and spectral properties. Several cinnamic acids were purchased for commercial sources. The final amide products’ structure was confirmed using spectroscopic techniques. None of the final molecules was found to violate Lipinki’s rule of five. Their BBB permeability study showed that only a limited number of molecules penetrate the BBB, while their hybrid structure could offer alternative penetration modes (e.g. active transport). None acts as Pgp substrate. All compounds were found to be highly absorbed by the GI tract and are highly bound to the plasma proteins. The study of their metabolic profile revealed that coumarin hybrids are mainly metabolised via Phase I while cinnamate hybrids via Phase II. All compounds showed a high probability for hepatotoxic effect. The final products were studied for a) their antioxidant activity, as AAPH-induced linoleic acid peroxidation inhibitors, b) their lipoxygenase inhibitory activity, c) their cyclooxygenase-2 inhibitory activity, d) their anti-inflammatory activity as albumin denaturation inhibitors, and e) their ATXN1 accumulation inhibition. The results showed that compounds 2 and 18 were the most potent COX-2 inhibitors, with IC50 values of 5 and 6 μΜ respectively. Compounds exhibit a pleiotropic profile. Compound 68 exhibited the highest anti-LOX activity with an IC50 value of 8.5 μΜ and showed a competitive mode of action. Compound 68 also exhibited a good ATXN1 accumulation inhibitory activity. Compound 68 could act as a lead compound for the development of novel LOX inhibitors while compounds 6 and 59 could act as lead compounds for the design of potent dual LOX/COX-2 inhibitors.