Quinolylnitrone đặc quyền cho liệu pháp kết hợp điều trị đột quỵ do thiếu máu cục bộ và bệnh AlzheimerⅠ

Tóm tắt: Các bệnh mạch máu não như đột quỵ do thiếu máu cục bộ được biết là làm trầm trọng thêm chứng mất trí do các bệnh lý thoái hóa thần kinh như bệnh Alzheimer (AD). Bên cạnh đó, số lượng bệnh nhân sống sót sau đột quỵ ngày càng tăng khiến việc điều trị đồng thời hai bệnh này bằng một liệu pháp đơn lẻ và kết hợp là rất cần thiết. Để phát triển các tác nhân trị liệu kép mới, tám quinoylnitrone lai đã được thiết kế và tổng hợp bằng cách đặt cạnh nhau các dược điển được chọn từ các hợp chất chì tiên tiến nhất của chúng tôi để điều trị đột quỵ do thiếu máu cục bộ và AD.

Nhấp vào bột cistanche tubulosa cho bệnh Alzheimer

Các phân tích sinh học tìm kiếm các tác dụng bảo vệ thần kinh hiệu quả trong các thử nghiệm kiểu hình phù hợp đã khiến chúng tôi xác định MC903 là một quinoylnitrone nhỏ mới cho liệu pháp kép tiềm năng về đột quỵ và AD, cho thấy khả năng bảo vệ thần kinh mạnh mẽ đối với (i) các tế bào thần kinh vỏ não nguyên phát trong điều kiện thiếu hụt oxy-glucose/tái tạo lại đường huyết bình thường như một mô hình thiếu máu cục bộ thử nghiệm; (ii), các tế bào dòng tế bào thần kinh được điều trị bằng rotenone/oligomycin A, axit okadaic hoặc -amyloid peptide A 25–35, mô hình hóa các xúc phạm độc hại được tìm thấy trong số các tác động của AD.

Từ khóa: bệnh Alzheimer; đột quỵ do thiếu máu cục bộ; thuốc đa năng; bảo vệ thần kinh; quinoylnitrone

1. Giới thiệu

Do chất lượng cuộc sống cao ở các nước phát triển của chúng ta và tuổi thọ của những người lớn tuổi nhất tăng lên, các bệnh lão hóa như đột quỵ và bệnh Alzheimer (AD) đã trở thành những vấn đề cá nhân, kinh tế xã hội và y tế hàng đầu với các liệu pháp điều trị hạn chế và chưa được đáp ứng. [1]. Do đó, việc tìm kiếm các liệu pháp mới và hiệu quả hơn cho đột quỵ và AD là cấp bách và là một trong những lĩnh vực nghiên cứu tích cực nhất trong lĩnh vực khoa học thần kinh hiện nay [2]. Hơn nữa, mối liên hệ và sự xuất hiện đồng thời của đột quỵ và AD ở cùng một bệnh nhân đã được biết đến và phần lớn đã được ghi nhận [3], mặc dù các cơ chế sinh học có liên quan vẫn chưa được thiết lập [4].

Các bệnh mạch máu não không chỉ là cơ sở của suy giảm nhận thức liên quan đến mạch máu, được gọi là chứng mất trí do mạch máu (VD) mà chúng còn được biết là làm trầm trọng thêm chứng mất trí do các yếu tố khác như AD và các bệnh thoái hóa khác [5]. Như Macrae và Allan đã lưu ý gần đây, "... Với số lượng bệnh nhân sống sót sau cơn đột quỵ ngày càng tăng, cũng cần phải tập trung nhiều hơn vào các biến chứng sau đột quỵ ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống. Chúng không chỉ bao gồm các khiếm khuyết về vận động và khả năng nói mà còn cũng như trầm cảm, mất trí nhớ, động kinh và lo lắng, trong số những thứ khác . . . " [6]. Do đó, việc xác định các loại thuốc mới để điều trị kết hợp cả đột quỵ thiếu máu cục bộ và AD sẽ là một vấn đề điều trị lý tưởng hiếm khi được đưa vào thực tế, nhưng điều đó hiện đang tập trung vào những nỗ lực gần đây nhất của chúng tôi, tận dụng hai trong số các hợp chất chì tiên tiến nhất của chúng tôi.

Gần đây, chúng tôi đã xác định (Z)-N-tert-butyl-1-(2-chloro-6-methoxyquinolin-3-yl)-methenamine oxit (QN23) (Hình 1) là một quinoylnitrone (QN) bảo vệ thần kinh rất hiệu quả, cho thấy cảm ứng bảo vệ thần kinh trong hai mô hình in vivo của thiếu máu não cục bộ toàn bộ và cục bộ [7], dẫn đến một hợp chất chì mới để điều trị đột quỵ do thiếu máu cục bộ. Mặt khác, chúng tôi đã mô tả rằng Contilisant (Hình 1) là một chất có khả năng thẩm thấu và bảo vệ thần kinh cao chống lại một số tác nhân gây hại liên quan đến AD, cho thấy đặc tính ức chế in vitro đối với các enzym dị hóa chất dẫn truyền thần kinh (ChE, MAO) [8] hoặc protein G -các thụ thể kết hợp (H3R [8], S1R [9]) và tác dụng bảo vệ in vivo tốt hơn so với hợp chất nổi tiếng ASS234 [10] trước đây của chúng tôi hoặc donepezil trong nhiệm vụ mê cung chữ Y và mê cung cánh tay hướng tâm chống lại sự suy giảm nhận thức do - amyloid peptide A 1−42 oligome [9]. Đáng chú ý, QN23 và Contilisant cũng là những chất chống oxy hóa mạnh, một tính năng có lợi cho việc điều trị đột quỵ do thiếu máu cục bộ và AD có tính đến tác động độc hại mà stress oxy hóa và các loại oxy phản ứng (ROS) tác động lên cả hai bệnh lý [11].

Với kiến ​​thức này, chúng tôi đã thiết kế các QN lai N-tert-butyl và N-benzyl mới của loại I và II được hiển thị trong Hình 1, dưới dạng các kết hợp khác nhau của các đặc điểm cấu trúc đặc quyền đó có trong QN23 và Contilisant trên lõi QN. Các QN loại I, JMA98C và JMA101A, là kết quả của việc chèn mô típ piperidinopropyloxy chính—một dược điển đa trị có trong Contilisant để gắn kết ChE, H3R và S1R hiệu quả [8,9]—tại C2 của QN23, giữ nguyên nhóm methoxy tại C6, một tính năng có vẻ quan trọng để bảo vệ thần kinh hiệu quả [7].

Một phân tích tương tự đã tạo ra QNs DDI88 và DDI89, trong đó chúng tôi đã cài đặt một mô típ N-propargyl bổ sung—một dược điển MAO—trong nhóm piperazinopropyloxy—một dược điển đã được chứng minh về khả năng ức chế ChE [10]. Một phân tích tương tự đã tạo ra thêm bốn QN loại II, chẳng hạn như JMA11A, JMA12A, MC902 và MC903, trong đó chúng tôi đã giữ nguyên tử clo ở C2 như trong QN23 và gốc cycloalkylaminopropyloxy được chức năng hóa được liên kết ở C6 thay vì nhóm methoxy . Dựa trên các thiết kế này, vốn duy trì các đặc điểm cấu trúc chịu trách nhiệm điều chỉnh mức độ dẫn truyền thần kinh bị suy yếu trong AD [12], trên lõi QN, các QN được báo cáo ở đây dự kiến ​​sẽ hoạt động như các phân tử nhỏ đa tiềm năng có khả năng phù hợp để điều trị AD và đột quỵ do thiếu máu cục bộ [13].

Do đó, được thúc đẩy bởi thông tin liên lạc gần đây của Sun et al. [14] về hồ sơ dược lý của tác nhân điều hòa miễn dịch thần kinh AD110 để quản lý điều trị AD và đột quỵ, và kết quả được báo cáo bởi Liu et al. [15] đối với MT-20R—một chất thay thế -phenyltert-butyl nitrone mang dược điển MAO và ChE cho bệnh Parkinson—chúng tôi mô tả ở đây các kết quả sơ bộ về lĩnh vực này. Chúng tôi đã xác định MC903 là một QN nhỏ mới cho liệu pháp kết hợp tiềm năng của đột quỵ do thiếu máu cục bộ và AD, cho thấy các đặc tính bảo vệ thần kinh mạnh mẽ trên các tế bào thần kinh vỏ não nguyên phát trong tình trạng thiếu oxy/tái tạo oxy như một mô hình thiếu máu cục bộ thử nghiệm và trên các tế bào dòng tế bào thần kinh được điều trị bằng rotenone cộng với oligomycin A, axit okadaic hoặc A 25–35, mô hình hóa ba xúc phạm độc hại được tìm thấy trong AD.

2. Kết quả và thảo luận

2.1. tổng hợp

Quá trình tổng hợp các QN mục tiêu được thực hiện bắt đầu từ các tiền chất có sẵn trong các chuỗi tổng hợp ngắn, tạo ra các phối tử mong muốn dưới dạng các đồng phân Z đơn lập thể ở dạng tinh khiết, năng suất tổng thể tốt và số lượng nhiều gam (Tài liệu bổ sung). Tiếp theo, các QN được gửi đi phân tích sinh học để xác định khả năng bảo vệ thần kinh của chúng

2.2. Đánh giá Neuroprotection trong một mô hình thử nghiệm về thiếu máu cục bộ trong các nền văn hóa thần kinh nguyên phát

Các QN JMA101A, JMA98C, DDI89, DDI88, JMA12A, JMA11A, MC903 và MC902 đã được thử nghiệm trong một mô hình thiếu máu cục bộ thử nghiệm để đánh giá tác dụng bảo vệ thần kinh tiềm ẩn của chúng sau khi bị tổn thương do thiếu máu cục bộ. Để làm như vậy, nuôi cấy tế bào thần kinh sơ cấp phải chịu điều kiện thiếu oxy và glucose (OGD) trong 4 giờ và được xử lý khi bắt đầu giai đoạn tái tạo oxy bằng các QN đã đề cập trước đó hoặc các hợp chất tham chiếu như citicoline, NXY-059, QN23, hoặc Contilisant.

Khả năng bảo vệ thần kinh được theo dõi bằng phép đo khả năng tồn tại của tế bào, như được xác định bằng xét nghiệm MTT (Hình 2), trong đó nhóm kiểm soát được đặt là 100 phần trăm . Nhóm thử nghiệm không được phục hồi (OGD4h) cho thấy khả năng sống sót của tế bào giảm nghiêm trọng (64,4 ± 1,4 phần trăm , p < 0,0001 so với đối chứng 100 phần trăm, Thử nghiệm t một mẫu), chỉ được đảo ngược một phần sau khi oxy hóa lại trong 24 giờ (R24h; 77,2 ± 1,3 phần trăm , p < 0,0001, theo bài kiểm tra t của Sinh viên). Việc bổ sung 100 µM citicoline, một chất bảo vệ thần kinh nổi tiếng, đã thúc đẩy sự gia tăng đáng kể về khả năng sống của tế bào (82,8 ± 1,1 phần trăm ) so với nhóm R24h (phương tiện) không được điều trị (Hình 1). Khi các tiêu chuẩn NXY-059 [7], QN23 [7] hoặc Contilisant [8] được thêm vào thay vì citicoline, mức độ sống của tế bào cao hơn đã đạt được (88,9 ± 3,7 phần trăm, 95,1 ± 1,4 phần trăm và 88,7 ± 1,9 phần trăm) đối với 250 µM NXY-059, 100 µM QN23 và 50 µM Contilisant tương ứng) (Hình 2).

Việc điều trị bằng các QN mới mang lại những hiệu quả khác nhau trong việc phục hồi quá trình chuyển hóa tế bào sau khi bị xúc phạm OGD. Ngay từ đầu, và đáng chú ý là gần như toàn bộ bộ QN mang lại khả năng tồn tại của tế bào cao hơn so với tế bào R24h chưa được xử lý trong toàn bộ phạm vi nồng độ được thử nghiệm (0.1–250 µM). Dựa trên kinh nghiệm trước đây của mình, ban đầu chúng tôi đã khám phá phạm vi nồng độ từ 1–250 µM, phạm vi này được mở rộng thành 0,1 µM trong những trường hợp vẫn cho thấy phản ứng tốt ở nồng độ thấp. Các hợp chất DDI88 và MC902 không được thử nghiệm ở 250 µM mặc dù tạo ra các giá trị khả năng tồn tại của tế bào tương đối tốt do các vấn đề về độ hòa tan. Chỉ QNs DDI89, JMA12A và JMA11A gây ra hiệu ứng độc hại—nghĩa là khả năng sống của tế bào thấp hơn so với nhóm không được xử lý, R24h—ở nồng độ được thử nghiệm cao nhất là 250 µM. Các QN hoạt động tốt nhất JMA101A ở 10 và 100 µM, JMA98C ở 10 µM và MC903 ở 10 µM và 100 µM, đạt được khả năng tồn tại trong tế bào cao hơn citicoline (100 µM), nitrone tham chiếu NXY-059 (250 µM) và Contilisant ( 10–50 µM). Đáng chú ý, hiệu ứng MC903 ở 10 µM và 100 µM (tương ứng là 93,7 ± 2,1 phần trăm và 93,8 ± 1,7 phần trăm ) đạt đến các giá trị tương tự như giá trị được quan sát đối với QN23 (100 µM), QN mạnh nhất của chúng tôi được tìm thấy cho đến nay [7] (Hình 2).

Từ các kết quả trước đây về khả năng tồn tại của tế bào, chúng tôi đã xác định hoạt động bảo vệ thần kinh là hiệu ứng đạt được khả năng tồn tại của tế bào cao hơn so với hiệu ứng được tạo ra chỉ nhờ quá trình phục hồi Normoxic, được xác định bởi nhóm R24h chưa được xử lý, được đặt là 0 phần trăm . Khả năng tồn tại của tế bào của nhóm kiểm soát được đặt là 100% khả năng bảo vệ thần kinh.

Khả năng bảo vệ thần kinh do QNs JMA101A, JMA98C, DDI89, DDI88, JMA12A, JMA11A, MC903 và MC902 cũng như Contilisant tạo ra được so sánh với khả năng do tiêu chuẩn NXY-059 và QN23 tạo ra (Bảng 1). Không có gì đáng ngạc nhiên, và theo các giá trị khả năng tồn tại của tế bào cao nhất được đề cập ở trên, QNs JMA101A (10–100 µM), JMA98C (10 µM) và MC903 (10–100 µM) có tác dụng bảo vệ thần kinh cao nhất, thậm chí còn cao hơn cả NXY{{ 19}}. Một lần nữa, 10 µM hoặc 100 µM MC903 đạt được các giá trị bảo vệ thần kinh gần giống nhất với ứng cử viên dẫn đầu đột quỵ thiếu máu cục bộ QN23 của chúng tôi. Những phát hiện này xác nhận việc lựa chọn QN như một giàn giáo thích hợp trong việc tìm kiếm các phối tử bảo vệ thần kinh.

Việc sửa đổi lõi QN không chỉ dễ thực hiện mà còn có thể cung cấp các chức năng và thuộc tính mới mà không gây bất lợi cho hiệu ứng bảo vệ OGD. Đặc biệt, đối với các kết quả về khả năng tồn tại của tế bào sau khi OGD được trình bày ở trên, mối quan hệ hoạt động – cấu trúc sơ bộ (SAR) được báo cáo ở đây không tạo ra sự kết hợp có hại đáng kể nào giữa các gốc cấu trúc đối với một thực thể mới bảo vệ OGD và chỉ có bốn hợp chất được tìm thấy có độc tính thần kinh ở mức cao nhất được kiểm tra nồng độ. Mặt khác, một QN cụ thể, MC903, đã được tiết lộ là hoạt động tốt nhất trong bộ, với hoạt động bảo vệ OGD tương tự như QN23.

Để đánh giá sự phù hợp của các cấu trúc này dưới dạng các cú đánh đa năng, cần phải đánh giá tác dụng bảo vệ thần kinh của chúng đối với các đóng góp bệnh lý cụ thể của AD. Những kết quả này được mô tả dưới đây.

2.3. Đánh giá bảo vệ thần kinh trong mô hình thử nghiệm AD ở Neuronal Dòng tế bào

Trong một thử nghiệm độc lập và gần như đồng thời, hoạt động bảo vệ thần kinh của các QN mục tiêu (Hình 1) được thực hiện ở các nồng độ khác nhau (0.3, 1, 3 và 10 µM) chống lại ba tác nhân kích thích độc hại liên quan đến sự thoái hóa thần kinh được tìm thấy trong AD sử dụng melatonin làm tiêu chuẩn, một chất bảo vệ thần kinh nổi tiếng, cho mục đích so sánh. Trước hết, chúng tôi đã sử dụng một mô hình tạo ra các loại oxy phản ứng bằng cách sử dụng hỗn hợp các chất ức chế ty thể, rotenone cộng với oligomycin A (R/O). Như được hiển thị trong Bảng 2, QNs JMA98C và MC903 cho thấy một cấu hình thú vị so với R/O. Ở nồng độ 1, 3 và 10 µM, JMA98C đã tạo ra sự gia tăng đáng kể về khả năng sống sót của tế bào đối với R/O (tương ứng là 40,6% , 70,5% và 57,2% ).

Tương tự, MC903, ở 0.3, 1 và 3 µM, cho thấy khả năng sống của tế bào tăng mạnh (44,1 phần trăm , 40,4 phần trăm và 74,9 phần trăm ). Hiệu quả bảo vệ tối đa của cả hai QN đều đạt được ở nồng độ 3 µM. Tiếp theo, chúng tôi đã phân tích các phối tử của mình trong một mô hình tăng phospho hóa tau bằng cách sử dụng axit okadaic (OA), một chất ức chế phosphatase Ser/Thr protein nổi tiếng. Trong mô hình này, cả hai QN đều cho thấy khả năng sống của tế bào chống lại viêm khớp tăng đáng kể ở nồng độ 1 và 3 µM (JMA98C: 52,9% và 78,3% tương ứng; MC903: 46,7% và 56,2% tương ứng). Cuối cùng, và dựa trên các kết quả tiền lệ, chúng tôi đã nghiên cứu tác dụng bảo vệ thần kinh của QNs JMA98C và MC903 sau sự xúc phạm độc hại do A 25–35 đưa ra, với tư cách là mục tiêu sinh học được chấp nhận rộng rãi, đóng vai trò chính trong quá trình phát triển và phát triển của AD. Như được trình bày trong Bảng 2, một lần nữa QN MC903 cho thấy tác dụng bảo vệ thần kinh theo liều lượng, hiệu quả và đáng kể là 47,9 ± 8,9 phần trăm ở 3 µM, giảm ở 10 µM và đạt các giá trị thấp hơn tương tự, khoảng 28 phần trăm , ở 0,3 µM và 1 µM. Do đó, từ hai phòng thí nghiệm khác nhau thực hiện các thử nghiệm độc lập trên cùng một QN để đánh giá khả năng bảo vệ thần kinh của chúng theo mô hình thiếu máu cục bộ thử nghiệm và chống lại các tác nhân gây hại có nguồn gốc từ AD, QN MC903 đã được phát hiện là cung cấp khả năng bảo vệ thần kinh tốt nhất, mạnh mẽ và nhất quán, được xác định là một hợp chất hit tiềm năng cho các nghiên cứu tiền lâm sàng tiếp theo.

2.4. Thuộc tính hấp thụ, phân phối, chuyển hóa và bài tiết ảo (ADME) của Compovà MC903

Hồ sơ ADME ảo MC903 đã được nghiên cứu như là một điểm quan trọng đối với một phân tử được thiết kế để tác động lên não theo phương pháp trị liệu. Hơn nữa, các đặc tính giống như thuốc MC903 đã được dự đoán bằng cách sử dụng chương trình QikProp và việc vi phạm quy tắc 5 (ROF) của Lipinski và quy tắc 3 (ROT) của Jorgensen đã được ước tính. Các tham số ADME được tính toán (Bảng S1, Tài liệu bổ sung) nằm trong phạm vi tham chiếu, không cho thấy vi phạm đối với ROF và ROT. Phân tích này xác nhận rằng phối tử MC903 sở hữu các cấu hình dược động học thích hợp cần thiết để phân phối trong cơ thể người, có thể thấm qua hàng rào máu não. Do đó, MC903 có tiềm năng trở thành ứng cử viên hàng đầu trong việc phát triển thuốc điều trị AD và đột quỵ.

tcơ chế tác dụng bảo vệ thần kinh Cistanche

Cistanche là một loại thảo mộc truyền thống của Trung Quốc đã được báo cáo là có tác dụng bảo vệ thần kinh. Các cơ chế đằng sau những hiệu ứng này vẫn chưa được hiểu đầy đủ, nhưng có một số cơ chế có thể được các nhà nghiên cứu đề xuất:

1. Hoạt động chống oxy hóa: Chất chiết xuất từ ​​quả hồ trăn đã được chứng minh là có hoạt tính chống oxy hóa mạnh, có thể bảo vệ chống lại tổn thương tế bào thần kinh do stress oxy hóa gây ra.

2. Tác dụng chống viêm: Viêm là nguyên nhân phổ biến của các bệnh thoái hóa thần kinh và chất chiết xuất từ ​​quả hồ trăn đã được chứng minh là có tác dụng chống viêm có thể làm giảm tổn thương tế bào thần kinh.

3. Bảo vệ chức năng ty thể: Rối loạn chức năng ty thể là nguyên nhân chính gây tổn thương tế bào thần kinh và chết tế bào, và chất chiết xuất từ ​​quả mã đề đã được chứng minh là có tác dụng bảo vệ chống lại tổn thương ty thể và cải thiện chức năng của ty thể.

4. Kích hoạt các yếu tố dinh dưỡng thần kinh: Các yếu tố dinh dưỡng thần kinh là những hóa chất thúc đẩy sự phát triển và tồn tại của tế bào thần kinh, và chất chiết xuất từ ​​quả hồ trăn đã được chứng minh là làm tăng sự biểu hiện của các yếu tố dinh dưỡng thần kinh như yếu tố dinh dưỡng thần kinh có nguồn gốc từ não (BDNF) và yếu tố tăng trưởng thần kinh (NGF) .

Còn tiếp...

José M. Alonso 1,†, Alejandro Escobar-Peso 2,† , Alejandra Palomino-Antolín 3,†, Daniel Diez-Iriepa 1,4 , Mourad Chioua 1 , Emma Martínez-Alonso 2 , Isabel Iriepa 4,5 , Javier Egea 3,* , Alberto Alcázar 2,* và José Marco-Contelles 1,*

1 Phòng thí nghiệm Hóa dược (IQOG, CSIC), Juan de la Cierva 3, 28006 Madrid, Tây Ban Nha; xosemag@yahoo.es (JMA); daniel.diezi@uah.es (DD-I.); mchioua@gmail.com (MC)

2 Phòng Nghiên cứu, IRYCIS, Bệnh viện Ramón y Cajal, Ctra. Colmenar Km 9.1, 28034 Madrid, Tây Ban Nha; 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 Departamento de Química Organica y Química Inorgánica, Đại học de Alcalá, Ctra. Madrid-Barcelona Km 33.6, 28871 Alcalá de Henares, Tây Ban Nha; isabel.iriepa@uah.es 5 Viện Nghiên cứu Hóa học Andrés M. del Río, Đại học Alcalá, 28805 Alcalá de Henares, Tây Ban Nha