Αξιοποίηση της κινναμωμικής ομάδας στον σχεδιασμό, σύνθεση και φαρμακοχημική μελέτη νέων παραγώγων με δράση σε πολλαπλούς βιολογικούς στόχους
Creators: name: Πεπερίδου, Αικατερίνη Χρ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Υβρίδια κινναμωμικού οξέος
Κουμαρινικά παράγωγα
Αναστολείς λιποξυγονάσης
Αναστολείς θρυψίνης
Hybrids of cinnamic acid
Coumarin derivatives
Inhibitors of lipoxygenase
Inhibitors of trypsin

description: Για τη θεραπεία πολυπαραγοντικών ασθενειών, στις οποίες εμπλέκονται περισσότεροι από ένα βιολογικοί στόχοι (ένζυμα ή πρωτεϊνικοί υποδοχείς), έχει προταθεί η χρήση υβριδικών φαρμάκων, τα οποία συνδυάζουν δύο ή περισσότερες φαρμακοφόρες ομάδες σε ένα ενιαίο μόριο. Σε τέτοιου είδους πολυπαραγοντικά φαινόμενα, όπως η ανάπτυξη φλεγμονής, η πήξη του αίματος και η ανάπτυξη καρκίνου, εμπλέκονται διάφορα ένζυμα, όπως η λιποξυγονάση (LOX), πρωτεάσες αλλά και η καρβονική ανυδράση IX, που αποτέλεσαν τους μοριακούς στόχους για την ανάπτυξη πολυλειτουργικών μορίων. Τα παράγωγα των κινναμωμικών οξέων αποτελούν μια ομάδα χημικών ενώσεων με τεράστια ποικιλία βιολογικών δράσεων, παρουσιάζοντας ιδιαίτερο συνθετικό ενδιαφέρον. Έχοντας ως βάση πρότερες ερευνητικές προσπάθειες όπου κατάλληλα υποκατεστημένα κινναμωμικά οξέα εμφάνισαν ικανοποιητική αναστολή της λιποξυγονάσης φυτικής προέλευσης, στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής και με στόχο τον σχεδιασμό δραστικότερων αναστολέων LOX, πραγματοποιήθηκαν μελέτες πρόσδεσης (virtual screening), και 2D-QSAR αναλύσεις, τα αποτελέσματα των οποίων αποτέλεσαν σημαντικά εργαλεία για τη σύνθεση μορίων με πλειοτροπική δράση. Τα νέα υβριδικά μόρια προέκυψαν από το συνδυασμό υποκατεστημένων παραγώγων του κινναμωμικού οξέος με γνωστά φαρμακομόρια (π.χ. παρακεταμόλη, προπρανολόλη, ατενολόλη, υμεχρωμόνη, 1-αδαμαντιλαμίνη, 1-αδαμαντανόλη, βενζοκαϊνη, σουλφοναμίδια) ή «φαρμακομιμητικά» μόρια (π.χ. 4-, 7-, κουμαρίνες, μ-ακετάμιδοφαινόλη, π-/ μ-αμινοφαινόλη, βενζυλαμινο-αιθανόλη), και διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: α) εστέρες του κινναμωμικού οξέος και β) αμίδια του κινναμωμικού οξέος. Επίσης, αναπτύχθηκαν μη σουλφοναμιδικοί αναστολείς της καρβονικής ανυδράσης, 6/7-κουμαρινυλοξυ-ακεταμίδια, συνδυάζοντας παράγωγα 6/7 υδροξυ-υποκατεστημένης κουμαρίνης με την ομάδα του οξικού οξέος, η οποία συζευγνύεται με ομάδες αμινών που εμφανίζουν φαρμακο-ομοιότητα (φαιναιθυλαμίνη, βενζυλαμίνη, ανιλίνη, ο-αμινοβενζοϊκός μεθυλεστέρας, ομάδες πυριδίνης, μορφολίνης και πιπεριδίνης κ.α.), στοχεύοντας σε πιθανή εμφάνιση πλειοτρόπου δράσης. Για τη σύνθεση των νέων ενώσεων εφαρμόστηκαν γνωστές αλλά και τροποποιημένες αντιδράσεις και τεχνικές. Οι δομές ταυτοποιήθηκαν με μεθόδους ενόργανης ανάλυσης, στοιχειακή ανάλυση, φασματοσκοπικές και χρωματογραφικές μεθόδους. Παράλληλα, υπολογίστηκαν οι φυσικοχημικές και φαρμακοκινητικές ιδιότητες των νεοσυντιθέμενων ενώσεων με τη βοήθεια υπολογιστικών προγραμμάτων. Οι ενώσεις μελετήθηκαν in vitro για τη δράση τους ως πιθανοί αναστολείς: α) της λιποξυγονάσης φυτικής προέλευσης, β) της θρυψίνης, γ) των ισομορφών της καρβονικής ανυδράσης Ι, ΙΙ, ΙV, IX, καθώς και δ) ως προς την αντιοξειδωτική τους ικανότητα. Από τα in vitro αποτελέσματα που προέκυψαν διαπιστώθηκε ότι: α) οι περισσότερες ενώσεις παρουσίασαν ικανοποιητική ικανότητα αναστολής της λιπιδικής υπεροξείδωσης του λινελαϊκού οξέος που επάγεται από το AAPH, β) η πλειοψηφία των ενώσεων αποτελούν πλειοτρόπα υβριδικά παράγωγα με αναστολή της λιποξυγονάσης και της θρυψίνης, γ) την ισχυρότερη δράση έναντι της S-LOX έδειξε ο εστέρας του φαινοξυ-κινναμωμικού οξέος με την 3-ακεταμιδοφαινόλη, ακολουθούμενος από το αμίδιο του ίδιου οξέος με την προπρανολόλη, δ) την ισχυρότερη δράση έναντι της θρυψίνης εμφάνισε ο εστέρας του διμεθοξυκινναμωμικού οξέος με την υμεχρωμόνη, ε) τα 6/7- κουμαρινυλοξυ-ακεταμίδια αναστέλλουν εκλεκτικά την καρβονική ανυδράση ΙΧ, στ) τα παράγωγα του 6/7- κουμαρινυλοξυ-οξικού οξέος με την φαιναιθυλαμίνη συνδυάζουν ισχυρή δράση σε δύο μοριακούς στόχους στην καρβονική ανυδράση και την λιποξυγονάση. Ο εστέρας του ναφθυλο-υποκατεστημένου κινναμωμικού οξέος με την παρακεταμόλη εμφάνισε το καλύτερο in vitro προφίλ, μελετήθηκε in vivo για τη πιθανή αποκατάσταση βλάβης ισχιακού περιφερικού νεύρου σε επίμυες και αποδείχθηκε αποτελεσματικός παράγοντας για τη θεραπεία τραυματισμών του περιφερικού νεύρου.
description: For the treatment of multi-factorial diseases, where more than one biological targets are implicated, hybrid drugs combining two or more pharmacophore groups on the same scaffold have been used, with the goal to create a chemical entity more effective than its individual components. Cinnamic acids are a group of chemical compounds with a wide variety of biological effects, presenting particular synthetic and biological interest. Based on previous research efforts where appropriately substituted cinnamic acids presented significant inhibition of soybean lipoxygenase, this PhD thesis focused on the design and synthesis of even more active LOX inhibitors, through docking simulation binding studies, along with 2D-QSAR studies, based on literature data of cinnamic derivatives acting on multiple targets. Thus, new pleiotropic agents were designed, combining substituted cinnamic acids with known drug molecules (e.g. paracetamol, propranolol, atenolol, 4-methylumbelliferone, 1-adamantylamine, 1-adamantanol, benzocaine, sulfonamides) or "drug-like" molecules [e.g., 4-, 7-, coumarins, m-acetamidophenol, p- / m- aminophenol, 2-(benzylamino)ethan-1-ol]. These new hybrid derivatives are divided into two classes: a) esters and b) amides of cinnamic acid. Furthermore, we proceeded to the synthesis of non-sulphonamide carbonic anhydrase inhibitors of 6/7 coumarinyl-oxy acetamide, combining the coumarin ring with the acetic acid group, which is coupled to “drug-likeness” hetero-, aromatic or aliphatic amines (phenethylamine, benzylamine, aniline, methyl-aminobenzoate, pyridine, morpholine and piperidine groups etc.), with the aim to design pleiotropic agents. The synthesis of novel compounds was based on the implementation of known and modified procedures and simple techniques, in an attempt to have efficient yields. The structures of the compounds were identified by mass and elemental analysis, spectroscopic and chromatographic methods. The physicochemical and pharmacokinetic properties of the newly synthesized compounds were calculated by the implementation of appropriate programs. Compounds were studied in vitro as inhibitors of: a) lipoxygenase, b) as trypsin and c) carbonic anhydrase I, II, IV, IX. Their antioxidant activities were also determined. From the obtained results, we find that most of the compounds exhibited a significant ability to inhibit lipid peroxidation of linoleic acid induced by AAPH. Most of the compounds showed pleiotropic activity inhibiting both soybean lipoxygenase and trypsin. The hybrid of phenoxycinnamic acid with 3-acetamidophenol showed significant potent inhibitory activity against LOX followed by the amide of the same acid with propranolol. The 3,4-dimethoxycinnamic ester of hymechromone highly inhibits trypsin. 6/7-coumarinyloxy-acetic acid derivatives are selective inhibitors of hCA IX. The 6-substituted coumarinynyloxyacetamide bearing the benzylamine group presented significant inhibition of carbonic anhydrase IX. 6/7-coumarinyloxy-acetic acid derivatives with phenethylamine are dual inhibitors of LOX and carbonic anhydrase IX. Behavioral in vivo tests were carried out for the evaluation of peripheral nerve damage and possible recovery after administration of the hybrid derivative of naphthyl-substituted cinnamate with paracetamol, which presented the most promising in vitro profile among the paracetamol hybrids. The results from the in vivo study show that the derivative of paracetamol improves the functional repair of the sciatic nerve in rats.