Αξιοποίηση του κιναμμωμικού / προπενονικού σκελετού στον σχεδιασμό και τη σύνθεση βιολογικά δραστικών μορίων.
Creators: name: Κωνσταντινίδου, Μαρκέλλα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Αναστολείς λιποξυγονάσης / κυκλοξυγονάσης
Αντιφλεγμονώδη
Υβριδικά μόρια
Inhibitors of lipoxygenase / cycloxygenase
Αnti-inflammatory
Ηybrids molecules

description: Τα υβριδικά μόρια, τα οποία προκύπτουν από το συνδυασμό δύο ή περισσότερων διαφορετικών και βιολογικά δραστικών φαρμακοφόρων ομάδων, σε ορισμένες περιπτώσεις παρουσιάζουν αυξημένη βιολογική δράση και μπορούν να εφαρμοσθούν με καλύτερα αποτελέσματα σε πλειοτροπικές παθολογικές καταστάσεις. Στην παρούσα εργασία έγινε προσπάθεια αξιοποίησης του κιναμμωμικού και προπενονικού σκελετού στον σχεδιασμό παραγώγων με βιολογικό ενδιαφέρον. Στη βιβλιογραφία υπάρχουν αναφορές σε παράγωγα του κιναμμωμικού οξέος και προπενονών - χαλκονών, τα οποία έχουν μελετηθεί για αντιφλεγμονώδεις και αντιοξειδωτικές ιδιότητες. Ακόμη, το α-λιποϊκό οξύ είναι μία ουσία φυσικής προέλευσης, με αντιοξειδωτικές ιδιότητες τόσο in vitro όσο και in vivo, ενώ ο πυρρολικός δακτύλιος αποτελεί δομικό στοιχείο βιολογικά δραστικών ενώσεων και φαρμάκων. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική επισκόπηση για ενώσεις, οι οποίες δρουν ως αναστολείς ή ανταγωνιστές κυτοκινών, ειδικότερα για την ιντερλευκίνη-5, 6 και 8. Με τη χρήση του προγράμματος C-QSAR της Biobyte έγινε εξαγωγή ποσοτικών σχέσεων δομής-δράσης. Ο προσδιορισμός σημαντικών για τη δράση φυσικοχημικών ιδιοτήτων και δομικών χαρακτηριστικών χρησιμοποιήθηκε για τον σχεδιασμό των παραγώγων. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μελέτες πρόσδεσης στις κυκλοξυγονάσες 1 και 2 και στην ιντερλευκίνη-6. Λαμβάνοντας όλα αυτά υπόψη, συντέθηκαν δύο σειρές ενονικών παραγώγων. Στην πρώτη περίπτωση, η οποία αποτέλεσε τμήμα προγράμματος που χρηματοδοτήθηκε από την Επιτροπή Ερευνών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου, ο στόχος ήταν η σύνθεση κιναμμωμικών παραγώγων και υβριδίων. Ως πρώτες ύλες χρησιμοποιήθηκαν α,β-ακόρεστα καρβοξυλικά οξέα, τα οποία είχαν μελετηθεί παλαιότερα στο εργαστήριο μας ως αναστολείς της λιποξυγονάσης. Αυτά μετατράπηκαν σε μεθυλεστέρες, σε σουκινιμιδικούς εστέρες και σε διπλά αμίδια με γέφυρα 1,4-διαμινοβουτανίου. Η σύνθεση κιναμμωμικών υβριδίων του α-λιποϊκού οξέος δεν ήταν δυνατή. Στη δεύτερη περίπτωση, ως πρώτες ύλες χρησιμοποιήθηκαν χαλκόνες, οι οποίες παρουσίασαν καλή βιολογική δράση. Μέσω αντίδρασης Van Leusen με TosMIC μετατράπηκαν σε δις-υποκατεστημένα πυρρολικά παράγωγα. Ακολούθησε ο χαρακτηρισμός όλων των ενώσεων με προσδιορισμό των σημείων τήξης, φασματοσκοπία IR, NMR και στοιχειακή ανάλυση. Με το πρόγραμμα Spartan προσδιορίστηκαν φυσικοχημικές ιδιότητες. Η λιποφιλικότητα των πυρρολικών παραγώγων προσδιορίστηκε θεωρητικά με το πρόγραμμα Bioloom και πειραματικά με τη μέθοδο χρωματογραφίας ανάστροφης φάσης (προσδιορισμός RM). Η βιολογική αξιολόγηση των ενώσεων έγινε με in vitro και in vivo δοκιμασίες. Ειδικότερα, τα κιναμμωμικά παράγωγα μελετήθηκαν στις εξής in vitro δοκιμασίες: Ι] αναστολή της λιπιδικής υπεροξείδωσης του λινελαϊκού οξέος, ΙΙ] αναστολή της λιποξυγονάσης φυτικής προέλευσης, ΙΙΙ] αναστολή της κυκλοξυγονάσης -2, IV] αναστολή της ιντερλευκίνης-6. Για τα πυρρολικά παράγωγα in vitro και in vivo πραγματοποιήθηκαν οι δοκιμασίες: I] αλληλεπίδραση των ενώσεων με την ελεύθερη σταθερή ρίζα του 1,1-διφαινυλο-2-πικρυλυδραζυλίου (DPPH), II] δέσμευση ριζών υπεροξειδικού ανιόντος, III] αναστολή της εξαρτώμενης από αίμης υπεροξείδωσης του λινελαϊκού οξέος, IV] αναστολή της λιποξυγονάσης φυτικής προέλευσης, V] αναστολή της κυκλοξυγονάσης-1, VI] αναστολή της κυκλοξυγονάσης-2, VII] αναστολή της ιντερλευκίνης-6, VIII] αναστολή της πρωτεολυτικής δράσης της θρυψίνης, IX] αναστολή της εμφάνισης οιδήματος που επάγεται με την ενδοδερμική χορήγηση καραγενίνης στον άκρο πέλμα επίμυα.Τέλος, έγινε προσπάθεια συσχετισμού των πειραματικών αποτελεσμάτων από τις βιολογικές δοκιμασίες με ορισμένες φυσικοχημικές παραμέτρους.
description: Hybrid molecules, which are taken as a combination of two or more different and biologically active pharmacophores, have shown in some cases enhanced biological activity and can be applied with better results in pleiotropic pathological conditions. In this project, an attempt has been made to utilize the cinnamic and propenonic scaffolds in the design of biologically active compounds. In the literature, it has been reported that derivatives of the cinnamic acid and of propenones – chalcones possess anti-inflammatory and antioxidant activities. Furthermore, alpha-lipoic acid, a naturally occurring compound, has antioxidant activities both in vitro and in vivo, whereas the pyrrole ring is a structural characteristic of biologically active compounds and drugs.Firstly, a survey of the literature was conducted for compounds, which act as cytokine inhibitors or antagonists and in particular for interleukins 5, 6 and 8. Quantitative structure – activity relationships were derived with the C-QSAR program of Biobyte. The identification of physicochemical and structural characteristics, which are important for the biological activity, was taken into account for the design of hybrid enone derivatives. Also, binding studies were performed for cycloxygenase 1 and 2 and interleukin-6.Bearing all these in mind, we designed two series of derivatives. In the first case, which was part of a program funded by the Research Committee of Aristotle University of Thessaloniki, the aim was the synthesis of cinnamic derivatives and hybrids. As starting material α,β-unsaturated carboxylic acids were used, which have been previously studied in our laboratory as lipoxygenase inhibitors. These acids were converted into methylesters, esters with N-hydroxy-succinimide and double amides with a linker of 1,4-diaminebutane. The synthesis of cinnamic - alpha-lipoic acid hybrids was not feasible. In the second case, as starting materials chalcones were used, which have previously shown promising biological activities. Via a Van Leusen reaction with TosMIC, the chalcones were converted into bis-substituted pyrrole derivatives. All the synthesized compounds were verified by melting points, IR and NMR spectroscopy and elemental analysis. Physiochemical properties were calculated with Spartan. For pyrroles, lipophilicity was theoretically predicted with the Bioloom program and was experimentally measured with reverse phase chromatography (RM values).Compounds were biologically evaluated by in vitro and in vivo assays. In particular, the following assays were performed for the cinnamic derivatives: I] inhibition of lipid peroxidation of linoleic acid, II] inhibition of soybean lipoxygenase, III] inhibition of cycloxygenase-2, IV] inhibition of interleukin-6. Pyrrole derivatives were studied in in vitro and in vivo assays: I] determination of the reducing activity of the stable radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), II] superoxide radical scavenging activity, III] inhibition of heme-dependent lipid peroxidation of linelaic acid, IV] inhibition of soybean lipoxygenase, V] inhibition of cycloxygenase-1, VI] inhibition of cycloxygenase-2, VII] inhibition of interleukin-6, VIII] inhibition of the proteolytic activity of trypsin, IX] inhibition of rat paw edema induced by carrageeenan. Finally, an attempt was made to correlate the results derived from the experimental biological assays with some physiochemical parameters.