虚血性脳卒中とアルツハイマー病の併用療法のための特別なキノリルニトロンⅠ

要約: 虚血性脳卒中などの脳血管疾患は、アルツハイマー病 (AD) などの神経変性病状によって引き起こされる認知症を悪化させることが知られています。 さらに、脳卒中から生き残る患者の数が増加しているため、これら 2 つの病気の併発を単一の治療法または併用療法で治療する必要があります。 新しい二重治療薬の開発のために、虚血性脳卒中およびアルツハイマー病治療用の当社の最先端リード化合物から選択されたファルマコフォアを並置することにより、8 種類のハイブリッド キノリルニトロンが設計および合成されました。

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適切な表現型アッセイで効率的な神経保護効果を探す生物学的分析により、MC903 が脳卒中と AD の潜在的な二重療法のための新しい低分子キノリルニトロンであることが特定され、(i) 酸素-グルコース欠乏/正常血糖再酸素化下での一次皮質ニューロンに対して強力な神経保護が示されました。実験的虚血モデル。 (ii) ロテノン/オリゴマイシン A、オカダ酸またはアミロイドペプチド A 25-35 で処理した神経細胞株。AD の影響で見られる毒性損傷をモデル化しています。

キーワード: アルツハイマー病。 虚血性脳卒中。 万能薬。 神経保護; キノリルニトロン

1 はじめに

先進国では生活の質が高く、長男の平均余命が延びているため、脳卒中やアルツハイマー病（AD）などの加齢性疾患は、個人、社会経済、医学の一次問題となっており、治療法は満たされておらず、治療法も限られています。 [1]。 したがって、脳卒中とアルツハイマー病に対する新しくてより効率的な治療法の探索が急務であり、現在の神経科学分野で最も活発な研究分野の 1 つです [2]。 さらに、同じ患者における脳卒中とアルツハイマー病の相互関連および同時発生は知られており、大部分が文書化されている[3]が、関係する生物学的メカニズムはまだ確立されていない[4]。

脳血管疾患は、血管性認知症（VD）と呼ばれる血管関連の認知障害の基礎であるだけでなく、ADや他の変性疾患などの他の要因によって引き起こされる認知症を悪化させることも知られています[5]。 Macrae と Allan が最近指摘したように、「...脳卒中から生き残る患者の数が増加するにつれ、生活の質に影響を与える脳卒中後の合併症にもさらに焦点を当てる必要があります。これらには、運動障害や言語障害だけでなく、また、とりわけ、うつ病、認知症、てんかん、不安症なども含まれます。」[6]。 したがって、虚血性脳卒中とアルツハイマー病の両方の併用療法のための新薬の同定は、めったに実行されることのない理想的な治療課題となりますが、現在、これに当社の最も先進的なリード化合物のうち 2 つを活用して、当社の最新の取り組みが集中しています。

最近、(Z)-N-tert-ブチル-1-(2-クロロ-6-メトキシキノリン-3-イル)-メテナミン オキシド (QN23) (図 1) を特定しました。非常に効果的な神経保護キノリルニトロン (QN) は、全体的および局所的脳虚血の 2 つの in vivo モデルで神経保護の誘導を示し [7]、虚血性脳卒中治療のための新しいリード化合物をもたらします。 一方、我々は、Contilisant (図 1) が、いくつかの AD 関連の毒性傷害に対する浸透性があり高度に神経保護剤であり、神経伝達物質異化酵素 (ChE、MAO) [8] または G タンパク質に対して in vitro 阻害特性を示すことを説明しました。 - 共役受容体 (H3R [8]、S1R [9])、および Y 字迷路および放射状アーム迷路課題において、以前のヒット化合物 ASS234 [10] やドネペジルよりも、生体内で - によって誘発される認知機能低下に対する保護効果が優れています。アミロイドペプチド A 1-42 オリゴマー [9]。 注目すべきことに、QN23 と Contilisant は強力な抗酸化物質でもあり、酸化ストレスと活性酸素種 (ROS) が両方の病態に及ぼす有害な影響を考慮すると、虚血性脳卒中と AD の潜在的な治療にとって有益な特徴です [11]。

この知識をもとに、QN23 と QN コア上の Contilisant に存在する特権的な構造的特徴の異なる組み合わせとして、図 1 に示すタイプ I および II の新しい N-tert-ブチルおよび N-ベンジルハイブリッド QN を設計しました。 I 型の QN、JMA98C、および JMA101A は、重要なピペリジノプロピルオキシ モチーフ（ChE、H3R、および S1R との効果的な結合のために Contilisant に存在する多価ファルマコフォア [8,9]）が QN23 の C2 に挿入された結果です。 C6 のメトキシ基、これは効率的な神経保護にとって重要と思われる特徴です [7]。

同様の分析の結果、QN DDI88 および DDI89 が得られました。ここでは、ChE 阻害の証明されたファーマコフォアであるピペラジノプロピルオキシ基に、追加の N-プロパルギル モチーフ (典型的な MAO ファーマコフォア) が組み込まれています [10]。 同様の分析により、JMA11A、JMA12A、MC902、MC903 など、タイプ II のさらに 4 つの QN が得られました。ここでは、QN23 と同様に C2 に塩素原子を保持し、メトキシ基の代わりに C6 に官能基化シクロアルキルアミノプロピルオキシ部分が結合しています。 。 AD で障害される神経伝達物質レベルの調節に関与する構造的特徴を維持するこれらの設計 [12] に基づいて、QN コア上で、ここで報告された QN は、AD および虚血性脳卒中の治療に潜在的に適した多能性小分子として作用すると期待されます。 [13]。

したがって、Sun らによる最近のコミュニケーションによって促進されました。 AD および脳卒中の治療管理のための神経免疫調節剤 AD110 の薬理学的プロファイル、および Liu らによって報告された結果に関する [14]。 [15] MT-20R（パーキンソン病に対する MAO および ChE ファルマコフォアを有する置換フェニル tert-ブチルニトロン）について、この分野に関する予備的な結果をここに記載します。 我々は、虚血性脳卒中とアルツハイマー病の潜在的な併用療法のための新しい小型QNとしてMC903を同定し、実験的虚血モデルとしての低酸素/再酸素化下の一次皮質ニューロン、およびロテノンとオリゴマイシンAで処理した神経細胞株に対して強力な神経保護特性を示しました。オカダ酸または A 25-35、AD で見られる 3 つの有毒な傷害をモデル化します。

2. 結果と考察

2.1. 合成

標的 QN の合成は、短い合成シーケンスで容易に入手可能な前駆体から開始して実行され、純粋な形で立体化学的に単一の Z 異性体として目的のリガンドが得られ、全体の収率が良好で、数グラムの量が得られました (補足資料)。 次に、QN の神経保護能力を決定するために生物学的分析が行われました。

2.2. ニューロプロテクトの評価初代神経細胞培養における虚血の実験モデルにおけるイオン

QN JMA101A、JMA98C、DDI89、DDI88、JMA12A、JMA11A、MC903、および MC902 を虚血の実験モデルでテストし、虚血性傷害後の潜在的な神経保護効果を評価しました。 そうするために、初代神経細胞培養物を酸素およびグルコース欠乏（OGD）条件に4時間置き、再酸素化期間の開始時に前述のQN、またはシチコリン、NXY-059などの参照化合物で処理しました。 QN23、またはContilisant。

神経保護は、MTT アッセイによって決定される細胞生存率の測定によってモニタリングされました (図 2)。この場合、対照群は 100 パーセントに設定されました。 未回復の実験グループ (OGD4h) は、細胞生存率の大幅な低下 (100 パーセントの対照と比較して 64.4 ± 1.4 パーセント、p < 0.0001、1 サンプル t 検定) を示しましたが、これは 24 時間の再酸素化後に部分的にのみ回復しました (R24h; 77.2 ± 1.3 パーセント、p < 0.0001、スチューデントの t 検定による）。 有名な神経保護剤である 100 μM シチコリンを添加すると、未処理 (ビヒクル) R24h グループと比較して細胞生存率の大幅な増加 (82.8 ± 1.1 パーセント) が促進されました (図 1)。 シチコリンの代わりに標準品 NXY-059 [7]、QN23 [7]、または Contilisant [8] を添加すると、より高いレベルの細胞生存率が達成されました (88.9 ± 3.7 パーセント、95.1 ± 1.4 パーセント、および 88.7 ± 1.9 パーセント)それぞれ、250 µM NXY-059、100 µM QN23、および 50 µM Contilisant の場合) (図 2)。

新しい QN による治療は、OGD 傷害後の細胞代謝の回復に対してさまざまな効果をもたらしました。 まず、驚くべきことに、QN のほぼ完全なセットは、テストした全濃度範囲 (0.1 ～ 250 μM) において未処理の R24h 細胞よりも高い細胞生存率を示しました。 これまでの経験に基づいて、最初は 1 ～ 250 μM の濃度範囲を検討しましたが、低濃度でも良好な応答が得られる場合には、この範囲を 0.1 μM まで拡張しました。 化合物 DDI88 および MC902 は、溶解度の問題のため、比較的良好な細胞生存率値を示したにもかかわらず、250 μM ではアッセイされませんでした。 QN DDI89、JMA12A、および JMA11A のみが、試験した最高濃度 250 μM で毒性効果、つまり未処理グループ R24h よりも低い細胞生存率を示しました。 最も優れた QN である JMA101A 10 μM および 100 μM、JMA98C 10 μM および MC903 10 μM および 100 μM は、シチコリン (100 μM)、参照ニトロン NXY-059 (250 μM) および Contilisant ( 10 ～ 50 μM)。 注目すべきことに、10 μM および 100 μM での MC903 の効果 (それぞれ 93.7 ± 2.1 パーセントおよび 93.8 ± 1.7 パーセント) は、これまでに発見された最も強力な QN である QN23 (100 μM) で観察されたものと同様の値に達しました [7] (図2)。

細胞生存率に関する以前の結果から、神経保護活性を、未処理の R24h グループによって決定され、正常酸素圧回復のみによってもたらされる効果よりも高い細胞生存率を達成する効果として定義し、これを 0 パーセントとして設定しました。 対照群の細胞生存率は、神経保護の 100 パーセントとして設定されました。

QN JMA101A、JMA98C、DDI89、DDI88、JMA12A、JMA11A、MC903、MC902、および Contilisant によって誘発される神経保護を、標準 NXY-059 および QN23 によって誘発される神経保護と比較しました (表 1)。 驚くことではないが、上記の最高の細胞生存率の値によると、QN JMA101A (10 ～ 100 μM)、JMA98C (10 μM)、および MC903 (10 ～ 100 μM) が最も高い神経保護効果を発揮し、NXY よりもさらに高かった{{ 19}}。 ここでも、10 μM または 100 μM MC903 は、虚血性脳卒中リード候補 QN23 と最も類似した神経保護値を達成しました。 これらの発見は、神経保護リガンドの探索における適切な足場として QN が選択されたことを裏付けています。

QN コアの変更は簡単に実現できるだけでなく、OGD 保護効果を損なうことなく新しい機能や特性を提供することもできます。 特に、上記で示した OGD 後の細胞生存率の結果については、ここで報告した予備的な構造活性相関 (SAR) では、OGD を保護する新しいエンティティの構造部分の重大な有害な組み合わせは示されておらず、神経毒性が最も高いと認められた化合物は 4 つだけでした。集中力テスト済み。 一方、特定の QN の 1 つである MC903 は、QN23 と同様の OGD 保護活性を備え、このセットの中で最も優れた性能を発揮することが明らかになりました。

これらの構造の多能性ヒットとしての適合性を評価するには、AD の特定の病理学的寄与に対する神経保護効果の評価が必要でした。 これらの結果を以下に説明します。

2.3. 神経細胞におけるアルツハイマー病の実験モデルにおける神経保護の評価l 細胞株

独立したほぼ同時のアッセイでは、神経変性に関連する 3 つの毒性刺激に対して、ターゲット QN の神経保護活性 (図 1) がさまざまな濃度 (0.3、1、3、および 10 µM) で実行されました。比較目的で、よく知られている神経保護剤であるメラトニンを標準として使用して、アルツハイマー病で発見されました。 まず、ミトコンドリア遮断薬であるロテノンとオリゴマイシン A (R/O) のカクテルを使用した活性酸素種生成のモデルを使用しました。 表 2 に示すように、QN JMA98C および MC903 は R/O に対して興味深いプロファイルを示しました。 1、3、および 10 μM の濃度で、JMA98C は R/O に対する細胞生存率を大幅に増加させました (それぞれ 40.6 パーセント、70.5 パーセント、および 57.2 パーセント)。

同様に、MC903 は、0.3、1、および 3 μM で、細胞生存率の強力な増加を示しました (44.1 パーセント、40.4 パーセント、および 74.9 パーセント)。 両方の QN の最大の保護効果は、3 μM の濃度で達成されました。 次に、よく知られたタンパク質 Ser/Thr ホスファターゼ阻害剤であるオカダ酸 (OA) を使用して、タウ過剰リン酸化のモデルでリガンドを分析しました。 このモデルでは、両方の QN が 1 および 3 μM の濃度で OA に対して細胞生存率の有意な増加を示しました (JMA98C: それぞれ 52.9 パーセントおよび 78.3 パーセント; MC903: それぞれ 46.7 パーセントおよび 56.2 パーセント)。 最後に、先行する結果に基づいて、AD の進行と発症において重要な役割を果たす広く受け入れられている生物学的標的として、A 25 ～ 35 によって与えられた毒性傷害後の QN JMA98C および MC903 の神経保護効果を調査しました。 表 2 に示すように、QN MC903 は、3 μM で 47.9 ± 8.9 パーセントの有意で強力な用量反応性の神経保護効果を示し、10 μM で減少し、0.3 μM および 1 μM では同様に低い約 28 パーセントに達しました。 μM。 したがって、実験的虚血モデル下およびアルツハイマー病由来の毒性傷害に対する神経保護能力を評価するために、同じ QN に対して独立したアッセイを実施した 2 つの異なる研究室から、QN MC903 が最良で強力かつ一貫した神経保護を提供することが判明し、QN MC903 が次のように特定されました。さらなる前臨床研究のための潜在的なヒット化合物。

2.4. コンポジットの仮想吸収、分布、代謝、排泄 (ADME) 特性とMC903

MC903 仮想 ADME プロファイルは、脳に治療的に作用するように設計された分子の重要なポイントとして研究されました。 さらに、QikProp プログラムを使用して MC903 の薬物様特性が予測され、リピンスキーの 5 の法則 (ROF) およびヨルゲンセンの 3 の法則 (ROT) の違反が推定されました。 計算された ADME パラメーター (表 S1、補足資料) は参照範囲内にあり、ROF および ROT に違反がないことを示しています。 この分析により、リガンド MC903 が人体内での分布に必要な適切な薬物動態プロファイルを有し、脳血液関門を透過できることが確認されました。 そのため、MC903 はアルツハイマー病および脳卒中の治療薬開発における主要候補としての可能性を秘めています。

tシスタンケ神経保護効果のメカニズム

カンクサは神経保護効果があると報告されている伝統的な中国のハーブです。 これらの効果の背後にあるメカニズムは完全には理解されていませんが、研究者によって提案されている可能性のあるメカニズムがいくつかあります。

1. 抗酸化活性: カンカエキスには強力な抗酸化活性があり、酸化ストレスによって引き起こされる神経損傷を防ぐことができます。

2. 抗炎症作用: 炎症は神経変性疾患の一般的な原因であり、カンカ抽出物には神経損傷を軽減する抗炎症作用があることが示されています。

3. ミトコンドリア機能の保護：ミトコンドリアの機能不全は神経損傷と細胞死の主な原因であり、カンカマ抽出物はミトコンドリア損傷から保護し、ミトコンドリア機能を改善することがわかっています。

4. 神経栄養因子の活性化：神経栄養因子はニューロンの成長と生存を促進する化学物質であり、カンカ抽出物は脳由来神経栄養因子（BDNF）や神経成長因子（NGF）などの神経栄養因子の発現を増加させることが示されています。 。

つづく...

ホセ・M・アロンソ 1,†, アレハンドロ・エスコバル＝ペソ 2,† , アレハンドラ・パロミノ＝アントリン 3,† , ダニエル・ディエス＝イリエパ 1,4 , ムラド・キオウア 1 , エマ・マルティネス＝アロンソ 2 , イザベル・イリエパ 4,5 , ハビエル・エギア3,*、アルベルト・アルカサル 2,*、ホセ・マルコ＝コンテレス 1,*

1 医薬品化学研究所 (IQOG、CSIC)、Juan de la Cierva 3、28006 マドリード、スペイン; xosemag@yahoo.es (気象庁); daniel.diezi@uah.es (DD-I.); mchioua@gmail.com (MC)

2 研究部門、IRYCIS、ラモン・イ・カハル病院、Ctra。 Colmenar Km 9.1、28034 マドリッド、スペイン; alejandro.escobar@hrc.es (AE-P.); emma.martinez@hrc.es (EM-A.)

3 Molecular Neuroinflammation and Neuronal Plasticity Research Laboratory, Research Unit, Hospital Universitario Santa Cristina, Instituto de Investigación Sanitaria-Hospital Universitario de la Princesa, 28009 Madrid, Spain; apantolin@gmail.com 

4 アルカラ大学、Ctra の Química Orgánica y Departamento de Química Inorgánica および Química Inorgánica 部門。 マドリッド-バルセロナ Km 33.6、28871 アルカラ・デ・エナレス、スペイン; isabel.iriepa@uah.es 5 化学研究所アンドレス M. デル リオ、アルカラ大学、28805 アルカラ デ エナレス、スペイン