クロモン-リポ酸共役：許容可能なブチリルコリンエステラーゼ阻害、抗酸化および銅キレート活性を有する神経保護剤

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概要

目的アルツハイマー病（AD）は多面的な神経変性疾患です。 関与する複数の病理学的プロセスを同時に標的にすることアルツハイマー病、独自の特性を持つ天然由来の化合物は、特にさまざまな神経変性疾患の治療において、新規のマルチターゲット化合物を開発するための有望な足場です。アルツハイマー病。 この研究では、ADの治療のための新しい多機能リード構造を見つけるために、新しいクロモン-リポ酸ハイブリッドを調製しました。 方法クロモン-リポ酸ハイブリッドはクリック反応によって調製され、それらの神経保護および抗コリンエステラーゼ活性が完全に評価されました。 最高の化合物の抗アミロイド凝集、抗酸化および金属キレート活性も、ADに対する新しい多機能剤を見つけるために標準的な方法で調査されました。 結果一次生物学的スクリーニングは、すべての化合物がPC12細胞のH2O2-誘発細胞損傷に対して有意な神経保護活性を持っていることを示しました。 参照薬物と同じレベルで有意な神経保護活性を有する最も強力なブチリルコリンエステラーゼ（BuChE）阻害剤（IC 50=7。55μM）としての化合物19を、さらなる生物学的評価のために選択した。 ドッキングおよび速度論的研究により、化合物19によるBuChEの非競合的混合型阻害が明らかになりました。これは、細胞内活性酸素種（ROS）の形成を大幅に低減でき、ケルセチンおよびリポ酸。 また、Aの凝集を適度に抑制し、2：1のM比で銅イオンと選択的にキレート化する可能性があります。

結論化合物19は、許容可能な神経保護および抗BuChE活性、中程度の抗A凝集活性、卓越した抗酸化活性、および選択的銅キレート化能力により、ADのさらなる開発のための有望な多機能剤と見なすことができます。

Leili Jalili-Baleh1＆Hamid Nadri2＆Hamid Forootanfar3＆TubaTüylüKüçükkılınç4＆BeyzaAyazgök4＆Mohammad Sharifzadeh5＆Mahban Rahimifard6＆Maryam Baeeri6＆Mohammad Abdollahi6＆Alireza Foroumadi

テヘラン医科大学、テヘラン1417614411、イラン2薬学部および薬学研究センター、シャヒドサドウィ医科大学、ヤズド、イラン3薬学部、薬学研究所（TIPS）、薬学研究センター、バイオマテリアルグループバイオテクノロジー、薬学部、カーマン医科大学、カーマン、イラン4薬学部、生化学科、ハセッテペ大学、アンカラ、トルコ5薬学および毒物学科、薬学部、毒物学、および中毒研究センター、テヘラン大学テヘラン、イラン6毒物学および疾病グループ、薬学研究所（TIPS）、テヘラン医科学大学（TUMS）、テヘラン、イラン

序章

アルツハイマー病多面的で不可逆的な神経変性疾患である（AD）は、認知症の主な原因であり、現在の医薬品研究の最大の課題の1つです[1]。 過去数十年の間に、の病原性メカニズムを発見するための実質的な努力にもかかわらずアルツハイマー病、この病気の正確な病因はまだ複雑です。 ADの発症に顕著な役割を果たす病理学的要因は、脳のコリン作動性神経伝達物質レベルの欠乏、特に細胞外アミロイド（A）沈着物としての老人斑の蓄積、高リン酸化τタンパク質凝集[2]、生体金属のホメオスタシス異常、酸化ストレス、および神経炎症[3]。 遺伝子治療や幹細胞治療のような病気の特徴を制御する革新的な解決策を見つけるために行われたすべての試みにもかかわらず、この種の治療は依然としてAD治療の有望な方法であり、臨床応用に使用できるようになる前に未解決の問題がまだたくさんあります。 4、5]。 現在利用可能な治療法は、主にアセチルコリンエステラーゼ阻害剤（AChEI）を介したコリン作動性神経伝達の増加に基づいています。 AChEと同様に、ACh分解の共調節因子としてのブチリルコリンエステラーゼ（BuChE）は、神経伝達に関与する重要な酵素です[6]。 ADの病理学におけるBuChEの役割は不明ですが、in vivo研究により、Aプラークに関連するBuChEがADプラークの成熟に重要な役割を果たしていることが明らかになりました[7、8]。 症候性アプローチを完了するには、ADに関与する複数の病理学的プロセスを同時に標的にする必要があります[9、10]。

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現在、マルチターゲット指向性リガンド（MTDL）戦略は、ADにおけるドラッグデザインと発見の主な戦略として完全に受け入れられています。これは、さまざまな潜在的な受容体に効果的な薬理学的応答を提供する1つの分子内の適切なファーマコフォアグループの組み合わせに基づいています。または酵素標的[11]。 近年、ADに対するMTDL戦略に基づいて多くの潜在的な多機能エージェントが設計されています[12–16]。 さらに、ADの病因に関与する上記の主要な危険因子と戦うために、市販の医薬品として、またはハイブリッド薬の開発における生物活性分子フラグメントとして、かなりの量の天然由来製品が使用されています[17]。 クロモンは植物に広く見られ、ベンゾ- -ピロン構造を持つ植物化学物質として知られており、複数の範囲の薬理効果を持っています[18]。 最近の研究では、クロモンベースの化合物が、フリーラジカルの除去と金属イオンのキレート化を通じて認知症に対して効果的であることが明らかになりました[19–22]。 クロモンはまた、抗コリンエステラーゼ[23、24]、神経保護[25、26]、抗炎症特性[27]を示し、アミロイド凝集を効果的に破壊する可能性があります[28、29]。 Fernandez-Bachillerらは、タクリンと比較して、ChE阻害性と抗酸化性の不活性化が改善されたタクリンクロモンハイブリッドを導入しました[30]。 動物、人間、および植物に天然に存在する抗酸化剤としてのリポ酸（LA）は、多くの生化学的経路において必須の補因子として機能します[31]。 この有機硫黄については、さまざまな薬理学的特性が報告されています。 アセチルコリンのレベルを上げるだけでなく、酸化ストレス、炎症、およびAプラーク形成を減らすことによってADの病因または進行を制御することができます[32–34]。 アポクリンは、AChEおよびBChE阻害活性、AChE誘発性A凝集の阻害、ROSに対する細胞保護などの複数の生物学的特性により、ADに対する有効な薬剤候補としてRosiniによって導入されたLAとタクリンのハイブリッドです[35]。

G. Nesietal。 リバスチグミンとLAおよびクロモンの組み合わせ。 彼らは、この組み合わせにより、現在使用されている薬剤としてのリバスチグミンの抗コリンエステラーゼ活性に、LAおよびクロモン足場の抗酸化剤および抗アミロイド凝集特性が追加され、ADを治療するための多機能化合物が形成されることを発見しました[28 ]。 上記の発見に基づいて、クロモン足場は、抗酸化および金属キレート活性によるChEs阻害に大きな役割を果たしている重要なファーマコフォアです。 LAは、BuChE阻害活性、神経保護効力、抗アミロイド凝集、抗酸化、および金属キレート活性を改善する有望なリード構造でもあります（図1）。 クロモンとLAのこれらのユニークな特性により、さまざまな神経変性疾患、特にADの治療における治療効果が改善された新しいマルチターゲット化合物を開発するための有望な足場となっています[36–42]。 クロモンとLAの足場の有益な生物学的効果と、さまざまな治療活性物質を接続する魅力的なファーマコフォアとしてのトリアゾール核の有効性を考慮して[43–45]、この研究では、これらの貴重なファーマコフォアを相互に結合し、それらの有効性を評価することを奨励しました。さまざまなターゲットに対して。 LAと結合した2つの一連のクロモン誘導体をクリック反応によって合成し（図1、化合物9–17および18–20）、すべての化合物の神経保護活性とChEs阻害活性を評価しました。 選択した化合物の抗酸化、金属キレート化、および抗アミロイド活性も評価しました。 私たちの知る限り、これはクロモン-LAハイブリッドの合成とADに対するそれらの生物学的活性を報告する最初の研究です。

結果と考察

化学スキーム1に示すように、化合物3は、ジメチルスルホキシド（DMSO）中のピロリジンとヨウ素によって触媒されるドミノアルドール-マイケル酸化反応を介して、置換2'-ヒドロキシアセトフェノンと4-メトキシベンズアルデヒドの反応によって最初に合成されました。 化合物3は、ジクロロメタン中のBBr3によって対応する2-（4-ヒドロキシフェニル）-4 H-クロム-4-オン誘導体（4a-d）に変換されました。 化合物5は、70％の過塩素酸の存在下で2、4-ジヒドロキシアセトフェノンとオルトギ酸トリエチルを反応させて1ステップで調製し、過塩素酸塩を生成し、これを加水分解して目的の化合物に到達させました（5） 。 次に、ブロモアルコキシ中間体６ａ〜ｉおよび８ａ〜ｃを、還流条件下で４時間、無水Ｋ２ＣＯ ３のアセトン溶液中で４ａ〜ｄまたは５を適切な量のジブロモアルカンと反応させることにより調製した。 化合物7は、4-ジメチルアミノピリジン（DMAP）とN、N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド（EDCI）の存在下で、LAとプロパルギルアミンの間のアミド化反応によって別々に合成されました。

ターゲット化合物9–2 0は、化合物6a-iまたは8a-c、アジ化ナトリウム、および銅（II）によって触媒される化合物7の間のワンポット3成分反応によって最終的に調製されました。 生物学的アッセイ主に、すべての標的化合物9〜20の神経保護およびコリンエステラーゼ阻害活性を評価して、さらなる研究に最適な強力な化合物を見つけました。 H2O2によって誘発されるPC12細胞損傷に対する神経保護の効力H2O2によって引き起こされる酸化的損傷および神経毒性は、神経変性疾患の進行を制御する最も重要な要因と考えられています[60]。 したがって、調製したクロモン-LAコンジュゲート9〜20の神経保護活性を、MTTアッセイを使用して、1、5、10、20、および50μMのさまざまな濃度でスクリーニングしました。 すべての化合物は、すべての濃度で、1μMの低濃度でもPC12細胞の細胞生存率を用量依存的に有意に増加させる可能性があります（表1、p <>

興味深いことに、5つの炭素鎖長（n=5）を持つ化合物15、16、および17は、すべての濃度で参照薬としてのケルセチンよりも高い神経保護活性を示しました。 単純な2-フェニル-4H-クロメン-4-1つの部分と異なる炭素鎖長（n=3、4、および5）を持つ化合物9、11、および15の比較による化合物9、11、および15の場合、それぞれ）、架橋剤のサイズを大きくすると、標的化合物の神経保護活性が高まる可能性があることを意味します（表1）。 化合物18〜20でも、7つの位置で置換された4H-クロメン-4-オン誘導体と同じ挙動が見られました。 特に、非置換クロム誘導体は、ハロー置換類似体よりもH2O 2-誘導細胞死に対する神経保護活性が低かった（化合物9と化合物10、化合物11と化合物12–14、化合物15と化合物16、さらには17を比較）特に高濃度で）。 すべてのクロモン-LAコンジュゲート9〜20のコリンエステラーゼ阻害活性AChEおよびBuChE阻害活性を調べました。 表2は、標準的な薬物ドネペジルと比較した化合物のIC50値を示しています。 中程度の活性（IC 50=56。50μM）の7-フルオロ誘導体（13）を除いて、ほとんどの化合物で100μMのAChEに対して有意な効果は観察されませんでした。 結果は、BuChEに対する7-位置置換誘導体（18–20）の活性が2-位置修飾誘導体（9–17）よりも優れていることを明らかにしました。

7-置換誘導体の中で、原子鎖長が3または4の化合物18および19のみが、適切な抗BuChE活性を示しました（それぞれIC 50=15。32および7.55μM）。 5炭素スペーサー（n=5）を含む化合物20は、BuChEに対する活性を示さず、酵素活性部位を占める分子の架橋剤とサイズの大きな効果を確認しました。 したがって、リンカーの伸長は、BuChE阻害効力にプラスの影響を与えません。 ハロゲン置換基を有するタクリンが3炭素スペーサーによってLAに結合された場合、AChEおよびBuChE阻害活性、特にAChEI活性は、タクリンと比較して改善されました[35]。 この研究により、標的化合物のChEs阻害活性に対する架橋剤の長さの重要な役割が確認されました。 以前の研究では、タクリンとクロモン足場のハイブリダイゼーションが、AChEIよりもBuChE阻害活性を改善することも明らかになりました。これは、我々の結果の達成とよく一致しています[30]。 他のよく知られたファーマコフォアを組み合わせた場合にも、同じ結果が観察されました。 LAおよび/またはクロモンのリバスチグミンへの結合は、AChE阻害よりも高いBuChE阻害活性をもたらしました[28]。 LAはAChE阻害活性よりも母足場のBuChE阻害活性を改善できるようです。 結果に基づくと、クロモン足場上の電子供与基と、分子の折り畳みを防ぐための適切なスペーサーの使用により、標的化合物をより強力な阻害剤に変換する酵素との適切な相互作用が促進される可能性があります。