Quinolylnitrones متميز للعلاج المشترك للسكتة الدماغية ومرض الزهايمرⅠ

الخلاصة: من المعروف أن الأمراض الدماغية الوعائية مثل السكتة الدماغية الإقفارية تؤدي إلى تفاقم الخرف الناجم عن أمراض التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر (AD). إلى جانب ذلك ، فإن العدد المتزايد للمرضى الناجين من السكتة الدماغية يجعل من الضروري علاج التواجد المشترك لهذين المرضين بعلاج واحد ومجمع. لتطوير عوامل علاجية مزدوجة جديدة ، تم تصميم ثمانية مركبات كينولي نيترونات هجينة وتصنيعها من خلال تجاور الأدوية المختارة من مركبات الرصاص الأكثر تقدمًا لدينا للسكتة الدماغية وعلاج الزهايمر.

انقر فوق cistanche tubulosa مسحوق لمرض الزهايمر

قادتنا التحليلات البيولوجية التي تبحث عن تأثيرات وقائية عصبية فعالة في فحوصات النمط الظاهري المناسبة إلى تحديد MC903 على أنه كينولي نترون صغير جديد للعلاج المزدوج المحتمل للسكتة الدماغية ومرض الزهايمر ، مما يُظهر حماية عصبية قوية على (1) الخلايا العصبية القشرية الأولية في ظل الحرمان من الأكسجين والجلوكوز / إعادة الأكسجة المعيارية لسكر الدم مثل نموذج إقفار تجريبي ؛ (2) ، خلايا الخط العصبي المعالجة بالروتينون / أوليغوميسين أ ، حمض أوكادايك أو ببتيد أميلويد أ 25-35 ، نمذجة الإهانات السامة الموجودة بين تأثيرات الزهايمر.

الكلمات المفتاحية: مرض الزهايمر. السكتة الدماغية الإقفارية؛ أدوية متعددة القدرات حماية الأعصاب. كينولينيترون

1 المقدمة

نظرًا لارتفاع جودة الحياة في بلداننا المتقدمة ، وزيادة متوسط ​​العمر المتوقع لكبار السن ، أصبحت أمراض الشيخوخة مثل السكتة الدماغية ومرض الزهايمر (AD) من الدرجة الأولى مشاكل فردية واجتماعية واقتصادية وطبية مع علاجات لم تتم تلبيتها ومحدودة [1]. وبالتالي ، فإن البحث عن علاجات جديدة وأكثر فاعلية للسكتة الدماغية ومرض الزهايمر أمر ملح وهو أحد أكثر مجالات البحث نشاطًا في مجال علم الأعصاب الحالي [2]. علاوة على ذلك ، فإن الترابط والتواجد المشترك للسكتة الدماغية ومرض الزهايمر في نفس المرضى معروف وقد تم توثيقه إلى حد كبير [3] ، على الرغم من أن الآليات البيولوجية المتورطة لم يتم تأسيسها بعد [4].

أمراض الأوعية الدموية الدماغية ليست فقط أساس ضعف الإدراك المرتبط بالأوعية الدموية ، والذي يشار إليه باسم الخرف الوعائي (VD) ، ولكن من المعروف أيضًا أنها تؤدي إلى تفاقم الخرف الناجم عن عوامل أخرى مثل الزهايمر والأمراض التنكسية الأخرى [5]. كما لاحظ ماكراي وآلان مؤخرًا ، ".. مع تزايد أعداد المرضى الذين نجوا من السكتة الدماغية ، هناك أيضًا حاجة إلى التركيز بشكل أكبر على مضاعفات ما بعد السكتة الدماغية التي تؤثر على نوعية الحياة. ولا تشمل هذه المضاعفات الحركية والكلام فقط ، بل وكذلك الاكتئاب ، والخرف ، والصرع ، والقلق ، من بين أمور أخرى... "[6]. ومن ثم ، فإن تحديد العقاقير الجديدة للعلاج المشترك لكل من السكتة الدماغية ومرض الزهايمر سيكون مشكلة علاجية مثالية نادرًا ما يتم وضعها موضع التنفيذ ، ولكن هذا يركز حاليًا على جهودنا الأخيرة ، مستفيدين من اثنين من أكثر مركبات الرصاص تقدمًا لدينا.

حددنا مؤخرًا (Z) -N-tert-butyl -1- (2- كلورو -6- ميثوكسيكوينولين -3- yl) - أكسيد ميثينامين (QN23) (الشكل 1) على أنه كينولي نترون فعال للغاية (QN) ، يظهر تحريض حماية الأعصاب في نموذجين في الجسم الحي لنقص التروية الدماغي الشامل والبؤري [7] ، مما أدى إلى مركب رئيسي جديد لعلاج السكتة الدماغية. من ناحية أخرى ، وصفنا أن المادة المضادة (الشكل 1) هي عامل قابل للاختراق وعالي الحماية للأعصاب ضد العديد من الإهانات السامة ذات الصلة بمرض الزهايمر ، والتي تظهر في الخصائص المثبطة للمختبر لأنزيمات تقويض الناقلات العصبية (ChE ، MAO) [8] أو بروتين G - المستقبلات المزدوجة (H3R [8] ، S1R [9]) ، وتأثير وقائي أفضل في الجسم الحي من مركب الضرب السابق ASS234 [10] أو donepezil على متاهة Y ومتاهة الذراع الشعاعية ضد التدهور المعرفي الناجم عن - ببتيد أميلويد أ 1 - 42 أوليغومرات [9]. من اللافت للنظر أن QN23 و Contilisant هما أيضًا من مضادات الأكسدة القوية ، وهي ميزة مفيدة للعلاج المحتمل للسكتة الدماغية ومرض الزهايمر مع مراعاة التأثير الضار الذي يمارسه الإجهاد التأكسدي وأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) على كلا المرضين [11].

مع هذه المعرفة ، قمنا بتصميم QNs الهجينة الجديدة من N-tert-butyl و N-benzyl من النوعين الأول والثاني كما هو موضح في الشكل 1 ، كمجموعات مختلفة من تلك الميزات الهيكلية المميزة الموجودة في QN23 و Contilisant على قلب QN. QNs من النوع I ، JMA98C ، و JMA101A ، هي نتيجة إدخال نموذج piperidinopropyloxy الرئيسي - حامل دوائي متعدد التكافؤ موجود في مادة كونتيليزانت للربط الفعال بـ ChE و H3R و S1R [8،9] - في C2 من QN23 ، مع الاحتفاظ مجموعة الميثوكسي في C6 ، وهي ميزة تبدو حاسمة لفعالية حماية الأعصاب [7].

نتج عن تحليل مشابه في QNs DDI88 و DDI89 ، حيث قمنا بتثبيت شكل N-propargyl إضافي - وهو دواء MAO نموذجي - في مجموعة piperazinopropyloxy - وهو حامل دوائي مثبت لتثبيط إنزيم الكولينستريز [10]. نتج عن تحليل مماثل أربعة QNs أخرى من النوع الثاني ، مثل JMA11A و JMA12A و MC902 و MC903 ، حيث احتفظنا بذرة الكلور في C2 كما في QN23 ، وشق cycloalkylaminopropyloxy الوظيفي المرتبط في C6 بدلاً من مجموعة methoxy . بناءً على هذه التصميمات ، التي تحافظ على السمات الهيكلية المسؤولة عن تنظيم مستوى الناقل العصبي الذي تم تعطيله في AD [12] ، على قلب QN ، من المتوقع أن تعمل QNs المذكورة هنا كجزيئات صغيرة متعددة القدرات من المحتمل أن تكون مناسبة لعلاج مرض الزهايمر والسكتة الدماغية. [13].

وهكذا ، دفعه الاتصال الأخير من قبل Sun et al. [14] في الملف الدوائي للعامل المعدل المناعي العصبي AD110 للإدارة العلاجية لمرض الزهايمر والسكتة الدماغية ، والنتائج التي أبلغ عنها ليو وآخرون. [15] بالنسبة إلى MT -20 R - نترون -فينيلتيرت-بيوتيل مستبدل يحمل MAO و ChE فارماكوفور لمرض باركنسون- نصف هنا نتائجنا الأولية في هذا المجال. لقد حددنا MC903 باعتباره QN صغيرًا جديدًا للعلاج المشترك المحتمل للسكتة الدماغية ومرض الزهايمر ، مما يُظهر خصائص قوية للحماية العصبية على الخلايا العصبية القشرية الأولية تحت نقص الأكسجة / إعادة التأكسج كنموذج تجريبي لنقص التروية ، وعلى خلايا الخط العصبي المعالجة بالروتينون بالإضافة إلى أوليغوميسين أ ، حمض okadaic أو A 25-35 ، نمذجة ثلاث إهانات سامة وجدت في ميلادي.

2. النتائج والمناقشة

2.1. توليف

تم تنفيذ توليف QNs المستهدفة بدءًا من السلائف المتاحة بسهولة في تسلسل اصطناعي قصير ، مما يوفر الروابط المرغوبة كأيزومرات Z مفردة كيميائيًا في شكل نقي ، وعوائد إجمالية جيدة ، وكميات متعددة الجرام (المواد التكميلية). بعد ذلك ، تم تقديم QNs للتحليل البيولوجي لتحديد قدرتها على الحماية العصبية

2.2. تقييم نيوروبروتيكتأيون في نموذج تجريبي لنقص التروية في الثقافات العصبية الأولية

تم اختبار QNs JMA101A و JMA98C و DDI89 و DDI88 و JMA12A و JMA11A و MC903 و MC902 في نموذج تجريبي لنقص التروية لتقييم تأثيرها الوقائي المحتمل بعد إهانة إقفارية. للقيام بذلك ، تعرضت الثقافات العصبية الأولية لظروف الحرمان من الأكسجين والجلوكوز (OGD) لمدة 4 ساعات وتم علاجها في بداية فترة إعادة الأكسجة باستخدام QNs المذكورة سابقًا ، أو المركبات المرجعية مثل سيتيكولين ، NXY -059 ، QN23 ، أو Contilisant.

تمت مراقبة الحماية العصبية من خلال قياس قابلية الخلية للحياة ، كما هو محدد بواسطة مقايسة MTT (الشكل 2) ، حيث تم تعيين مجموعة التحكم على أنها 1 0 0 بالمائة. أظهرت المجموعة التجريبية غير المستردة (OGD4h) انخفاضًا حادًا في قابلية الخلية للحياة (64.4 ± 1.4 بالمائة ، p <0.0001 مقارنةً بالتحكم بنسبة 100 بالمائة ، اختبار t لعينة واحدة) ، والتي تم عكسها جزئيًا فقط بعد إعادة الأكسجة لمدة 24 ساعة (R24h ؛ 77.2 ± 1.3 بالمائة ، p <0.0001 ، بواسطة اختبار الطالب t). أدت إضافة 100 ميكرومتر من سيتيكولين ، وهو عامل حماية عصبي معروف ، إلى زيادة كبيرة في قابلية بقاء الخلية (82.8 ± 1.1 بالمائة) مقارنة بمجموعة R24h (المركبة) غير المعالجة (الشكل 1). عندما تمت إضافة معايير NXY -059 [7] أو QN23 [7] أو Contilisant [8] بدلاً من سيتيكولين ، تم تحقيق مستويات أعلى من صلاحية الخلية (88.9 ± 3.7 بالمائة ، 95.1 ± 1.4 بالمائة و 88.7 ± 1.9 بالمائة لـ 250 ميكرومتر NXY -059 ، و 100 ميكرومتر QN23 و 50 ميكرومتر مضاد ، على التوالي) (الشكل 2).

قدم العلاج باستخدام QNs الجديدة تأثيرات مختلفة على استعادة التمثيل الغذائي للخلايا بعد إهانة OGD. في المقام الأول ، وبشكل ملحوظ ، قدمت المجموعة الكاملة تقريبًا من QNs قابلية بقاء أعلى للخلية من خلايا R24h غير المعالجة في نطاق التركيز الكامل الذي تم اختباره (0. 1-25 0 ميكرومتر). بناءً على تجربتنا السابقة ، اكتشفنا في البداية نطاق التركيز من 1 إلى 250 ميكرومتر ، والذي تم توسيعه إلى 0.1 ميكرومتر في تلك الحالات التي لا تزال تظهر استجابة جيدة بتركيزات منخفضة. لم يتم فحص المركبين DDI88 و MC902 عند 250 ميكرومتر على الرغم من بذل قيم جيدة نسبيًا لجدوى الخلية بسبب مشكلات قابلية الذوبان. فقط QNs DDI89 و JMA12A و JMA11A مارست تأثيرًا سامًا - أي قابلية بقاء الخلية أقل من المجموعة غير المعالجة ، R24h - عند أعلى تركيز تم اختباره وهو 250 ميكرومتر. حققت QNs JMA101A الأفضل أداءً عند 10 و 100 ميكرومتر و JMA98C عند 10 ميكرومتر و MC903 عند 10 ميكرومتر و 100 ميكرومتر ، قابلية بقاء أعلى للخلية من سيتيكولين (100 ميكرومتر) والنيترون المرجعي NXY -059 (250 ميكرومتر) والمضادة ( 10-50 ميكرومتر). بشكل ملحوظ ، وصل تأثير MC903 عند 10 ميكرومتر و 100 ميكرومتر (93.7 ± 2.1 بالمائة و 93.8 ± 1.7 بالمائة ، على التوالي) إلى قيم مشابهة لتلك التي لوحظت لـ QN23 (100 ميكرومتر) ، أقوى QN وجد حتى الآن [7] (الشكل 2).

من النتائج السابقة لجدوى الخلية ، حددنا نشاط الحماية العصبية على أنه التأثير الذي حقق قابلية خلوية أعلى من ذلك الناتج عن الانتعاش المعياري وحده ، والذي تم تحديده بواسطة مجموعة R24h غير المعالجة ، والتي تم تعيينها على أنها 0 في المائة. تم تعيين قابلية بقاء الخلية لمجموعة التحكم بنسبة 100 في المائة من الحماية العصبية.

تمت مقارنة الحماية العصبية التي يسببها QNs JMA101A و JMA98C و DDI89 و DDI88 و JMA12A و JMA11A و MC903 و MC902 و Contilisant بتلك التي تحدثها المعايير NXY -059 و QN23 (الجدول 1). ليس من المستغرب ، ووفقًا لأعلى قيم صلاحية الخلية المذكورة أعلاه ، أن QNs JMA101A (10-100 ميكرومتر) و JMA98C (10 ميكرومتر) و MC903 (10-100 ميكرومتر) تمارس أعلى تأثير وقائي عصبي ، حتى أعلى من NXY {{ 19}}. مرة أخرى ، حقق 10 ميكرومتر أو 100 ميكرومتر MC903 قيم الحماية العصبية الأكثر تشابهًا مع المرشح الرئيسي للسكتة الدماغية QN23. تؤكد هذه النتائج اختيار QN كسقالة مناسبة في البحث عن الروابط الواقية للأعصاب.

لا يعد تعديل جوهر QN ممكنًا بسهولة فحسب ، بل إنه قادر أيضًا على توفير وظائف وخصائص جديدة دون الإضرار بتأثير حماية OGD. على وجه الخصوص ، بالنسبة لنتائج قابلية الخلية للبقاء بعد OGD المقدمة أعلاه ، فإن العلاقة الأولية بين الهيكل والنشاط (SAR) التي تم الإبلاغ عنها هنا لم توفر مجموعة ضارة كبيرة من الشقوق الهيكلية لكيان جديد يحمي OGD ، وتم العثور على أربعة مركبات فقط سامة للأعصاب على أعلى اختبار التركيز. من ناحية أخرى ، تم الكشف عن QN محدد ، MC903 ، كأفضل أداء للمجموعة ، مع نشاط حماية OGD مشابه لـ QN23.

لتقييم مدى ملاءمة هذه الهياكل كضربات متعددة القدرات ، كان من الضروري إجراء تقييم لتأثيرها العصبي على المساهمات المرضية المحددة لمرض الزهايمر. هذه النتائج موصوفة أدناه.

2.3 تقييم الحماية العصبية في نموذج تجريبي لمرض الزهايمر في نيورونال خط الخلية

في اختبار مستقل ومتزامن تقريبًا ، تم إجراء النشاط الوقائي العصبي لـ QNs المستهدفة (الشكل 1) بتركيزات مختلفة (0. 3 و 1 و 3 و 10 ميكرومتر) ضد ثلاثة محفزات سامة مرتبطة بالتنكس العصبي تم العثور عليه في AD باستخدام الميلاتونين كمعيار ، وهو عامل حماية عصبي معروف ، لأغراض المقارنة. بادئ ذي بدء ، استخدمنا نموذجًا لتوليد أنواع الأكسجين التفاعلية باستخدام مزيج من حاصرات الميتوكوندريا ، الروتينون بالإضافة إلى أوليغوميسين A (R / O). كما هو موضح في الجدول 2 ، أظهر QNs JMA98C و MC903 ملف تعريف مثير للاهتمام مقابل R / O. بتركيزات 1 و 3 و 10 ميكرومتر ، أنتج JMA98C زيادة كبيرة في صلاحية الخلية مقابل R / O (40.6 بالمائة و 70.5 بالمائة و 57.2 بالمائة على التوالي).

وبالمثل ، أظهر MC9 0 3 ، عند 0. 3 و 1 و 3 ميكرومتر ، زيادة قوية في صلاحية الخلية (44.1 بالمائة و 40.4 بالمائة و 74.9 بالمائة). تم تحقيق أقصى تأثير وقائي لكل من QNs بتركيز 3 ميكرومتر. بعد ذلك ، قمنا بتحليل الروابط الخاصة بنا في نموذج لفرط فسفرة تاو باستخدام حمض أوكادايك (OA) ، وهو بروتين معروف مثبطات Ser / Thr phosphatase. في هذا النموذج ، أظهر كلا QNs زيادة كبيرة في صلاحية الخلية ضد الزراعة العضوية بتركيزات 1 و 3 ميكرومتر (JMA98C: 52.9 بالمائة و 78.3 بالمائة على التوالي ؛ MC903: 46.7 بالمائة و 56.2 بالمائة ، على التوالي). أخيرًا ، واستنادًا إلى النتائج السابقة ، قمنا بالتحقيق في التأثير الوقائي العصبي لـ QNs JMA98C و MC903 بعد إهانة سامة من قبل A 25-35 ، كهدف بيولوجي مقبول إلى حد كبير يلعب دورًا رئيسيًا في تقدم وتطور مرض الزهايمر. كما هو مبين في الجدول 2 ، أظهر QN MC903 مرة أخرى تأثيرًا عصبيًا قويًا وقويًا وجرعي الاستجابة بنسبة 47.9 ± 8.9 في المائة عند 3 ميكرومتر ، متناقصًا عند 10 ميكرومتر ، ووصل إلى قيم منخفضة مماثلة ، حوالي 28 في المائة ، عند 0.3 ميكرومتر و 1 µ م. وبالتالي ، من مختبرين مختلفين يجرون فحوصات مستقلة على نفس QNs لتقييم قدراتهم الوقائية العصبية في ظل نموذج إقفار تجريبي وضد الإهانات السامة المشتقة من AD ، تم العثور على QN MC903 لتوفير أفضل حماية عصبية قوية ومتسقة ، وتحديدها على أنها مركب ضرب محتمل لمزيد من الدراسات قبل السريرية.

2.4 الامتصاص الظاهري ، التوزيع ، التمثيل الغذائي ، والإفراز (ADME) خصائص التركيبو MC903

تم فحص ملف تعريف ADME الظاهري MC903 كنقطة رئيسية لجزيء مصمم للعمل علاجيًا على الدماغ. علاوة على ذلك ، تم التنبؤ بخصائص تشبه عقار MC903 باستخدام برنامج QikProp ، وتم تقدير انتهاكات لقاعدة ليبينسكي لـ 5 (ROF) وقاعدة Jorgensen لـ 3 (ROT). تقع معلمات ADME المحسوبة (الجدول S1 ، المواد التكميلية) ضمن النطاقات المرجعية ، ولا تظهر أي انتهاك لـ ROF و ROT. يؤكد هذا التحليل أن ligand MC903 يمتلك التشكيلات الحركية الدوائية المناسبة المطلوبة للتوزيع في جسم الإنسان ، بحيث تكون قابلة للنفاذ إلى الحاجز الدموي الدماغي. على هذا النحو ، MC903 لديه القدرة كمرشح رئيسي في تطوير أدوية السكتة الدماغية ومرض الزهايمر.

tآلية تأثير الحماية العصبية Cistanche

Cistanche هو عشب صيني تقليدي تم الإبلاغ عن أن له تأثيرات اعصاب. الآليات الكامنة وراء هذه التأثيرات ليست مفهومة تمامًا ، ولكن هناك العديد من الآليات المحتملة التي اقترحها الباحثون:

1. نشاط مضاد للأكسدة: تم العثور على مقتطفات Cistanche تمتلك نشاطًا قويًا مضادًا للأكسدة ، والذي يمكن أن يحمي من تلف الخلايا العصبية الناجم عن الإجهاد التأكسدي.

2. التأثيرات المضادة للالتهابات: الالتهاب سبب شائع للأمراض التنكسية العصبية ، وقد ثبت أن مستخلصات الكستانش لها تأثيرات مضادة للالتهابات يمكن أن تخفف من تلف الخلايا العصبية.

3. حماية وظيفة الميتوكوندريا: يعد الخلل الوظيفي في الميتوكوندريا مساهمًا رئيسيًا في تلف الخلايا العصبية وموت الخلايا ، وقد تم العثور على مقتطفات cistanche للحماية من تلف الميتوكوندريا وتحسين وظيفة الميتوكوندريا.

4. تنشيط عوامل التغذية العصبية: العوامل التغذوية العصبية هي مواد كيميائية تعزز نمو الخلايا العصبية وبقائها على قيد الحياة ، وقد ثبت أن مستخلصات الكيستانش تزيد من التعبير عن عوامل التغذية العصبية مثل عامل التغذية العصبية المشتق من الدماغ (BDNF) وعامل نمو الأعصاب (NGF) .

يتبع...

ألونسو 1 ، † ، أليخاندرو إسكوبار-بيزو 2 ، † ، أليخاندرا بالومينو-أنتولين 3 ، † ، دانيال دييز-إيريبا 1،4 ، مراد شيووا 1 ، إيما مارتينيز ألونسو 2 ، إيزابيل إيريبا 4،5 ، خافيير إيجيا 3 ، * ، ألبرتو ألكازار 2 ، * وخوسيه ماركو كونتيليس 1 ، *

1 مختبر الكيمياء الطبية (IQOG ، CSIC) ، Juan de la Cierva 3 ، 28006 مدريد ، إسبانيا ؛ xosemag@yahoo.es (JMA) ، daniel.diezi@uah.es (DD-I.) ؛ mchioua@gmail.com (MC)

2 قسم البحوث ، IRYCIS ، مستشفى Ramón y Cajal ، Ctra. كولمينار كم 9.1 ، 28034 مدريد ، إسبانيا ؛ 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 Orgánica y Química Inorgánica، Universidad de Alcalá، Ctra. مدريد - برشلونة Km 33.6 ، 28871 Alcalá de Henares ، إسبانيا ؛ isabel.iriepa@uah.es 5 معهد البحوث الكيميائية Andrés M. del Río ، جامعة Alcalá ، 28805 Alcalá de Henares ، إسبانيا