허혈성 뇌졸중과 알츠하이머병의 병용 요법을 위한 특권 퀴놀릴니트론Ⅰ

초록: 허혈성 뇌졸중과 같은 뇌혈관 질환은 알츠하이머병(AD)과 같은 신경퇴행성 병리로 인한 치매를 악화시키는 것으로 알려져 있다. 게다가, 뇌졸중에서 생존하는 환자의 수가 증가함에 따라 이 두 질병의 동시 발생을 단일 및 병합 요법으로 치료할 필요가 있습니다. 새로운 이중 치료제의 개발을 위해 허혈성 뇌졸중 및 알츠하이머병 치료를 위한 당사의 가장 진보된 납 화합물에서 선택된 약전단의 병치에 의해 8개의 하이브리드 퀴놀릴니트론이 설계 및 합성되었습니다.

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적절한 표현형 분석에서 효율적인 신경 보호 효과를 찾는 생물학적 분석을 통해 MC903이 뇌졸중과 AD의 잠재적인 이중 요법을 위한 새로운 작은 퀴놀릴니트론으로 확인되었으며, 실험 허혈 모델; (ii), 로테논/올리고마이신 A, 오카다산 또는 -아밀로이드 펩티드 A 25-35로 처리된 신경 세포주 세포, AD의 영향에서 발견되는 독성 손상을 모델링.

Keywords: 알츠하이머병; 허혈성 뇌졸중; 다능성 약물; 신경보호; 퀴놀릴니트론

1. 소개

선진국의 높은 삶의 질과 노인의 기대 수명 증가로 인해 뇌졸중 및 알츠하이머병(AD)과 같은 고령화 질환은 충족되지 않고 제한적인 치료법으로 개인, 사회 경제적 및 의학적 문제가 1순위가 되었습니다. [1]. 결과적으로 뇌졸중과 AD에 대한 새롭고 보다 효율적인 치료법에 대한 검색이 시급하며 현재 신경과학 영역에서 가장 활발한 연구 분야 중 하나입니다[2]. 또한 동일한 환자에서 뇌졸중과 알츠하이머병의 상호연관성 및 동시 발생이 알려져 있으며 관련 생물학적 기전이 아직 확립되지 않았지만 [3] 크게 문서화되었습니다 [4].

뇌혈관 질환은 혈관성 치매(VD)라고 하는 혈관 관련 인지 장애의 기초일 뿐만 아니라 AD 및 기타 퇴행성 질환과 같은 다른 요인에 의해 치매를 악화시키는 것으로 알려져 있습니다[5]. Macrae와 Allan이 최근에 언급한 바와 같이, "... 뇌졸중에서 살아남는 환자의 수가 증가함에 따라 삶의 질에 영향을 미치는 뇌졸중 후 합병증에 더 집중할 필요가 있습니다. 여기에는 운동 및 언어 장애뿐만 아니라 또한 우울증, 치매, 간질, 불안 등이 있습니다. . . " [6]. 따라서 허혈성 뇌졸중과 알츠하이머병의 병용 요법을 위한 신약 식별은 거의 실행되지 않는 이상적인 치료 문제가 될 것이지만, 현재 가장 발전된 두 가지 리드 화합물을 활용하여 우리의 가장 최근 노력에 집중하고 있습니다.

최근에 우리는 (Z)-N-tert-부틸-1-(2-클로로-6-메톡시퀴놀린-3-yl)-메텐아민 산화물(QN23)(그림 1)을 매우 효과적인 신경 보호 퀴놀릴니트론(QN), 전체 및 국소 대뇌 허혈의 두 가지 생체 내 모델[7]에서 신경 보호 유도를 보여 허혈성 뇌졸중 치료를 위한 새로운 납 화합물을 생성합니다. 다른 한편으로, 우리는 Contilisant(그림 1)가 신경 전달 물질 분해 효소(ChE, MAO)[8] 또는 G 단백질에 대한 시험관 내 억제 특성을 보여주는 여러 AD 관련 독성 모욕에 대한 투과성 및 고도의 신경 보호제라고 설명했습니다. -결합된 수용체(H3R[8], S1R[9]), 그리고 Y-미로 및 요골 팔 미로 작업에서 우리의 이전 히트 화합물 ASS234[10] 또는 도네페질보다 생체 내에서 더 나은 보호 효과에 의해 유도된 인지 저하에 대한 보호 효과 - 아밀로이드 펩타이드 A 1-42 올리고머[9]. 놀랍게도 QN23과 Contilisant는 산화 스트레스와 반응성 산소 종(ROS)이 두 가지 병리학에 미치는 유해한 영향을 고려하여 허혈성 뇌졸중과 AD의 잠재적인 치료에 유익한 특징인 강력한 항산화제입니다[11].

이러한 지식을 바탕으로 우리는 그림 1에 표시된 유형 I 및 II의 새로운 N-tert-부틸 및 N-벤질 하이브리드 QN을 QN 코어에 대한 QN23 및 Contilisant에 있는 특권 구조 기능의 다양한 조합으로 설계했습니다. 유형 I의 QN, JMA98C 및 JMA101A는 효과적인 ChE, H3R 및 S1R 결합[8,9]을 위해 Contilisant에 존재하는 다가 약전단인 주요 피페리디노프로필옥시 모티프를 QN23의 C2에 삽입한 결과입니다. 효율적인 신경 보호에 중요한 것으로 보이는 기능인 C6의 메톡시 그룹[7].

유사한 분석 결과 QN DDI88 및 DDI89가 생성되었으며, 여기에서 ChE 억제에 대해 입증된 약전단인 피페라지노프로필옥시 그룹에 추가 N-프로파질 모티프(일반적인 MAO 약전단)를 설치했습니다[10]. 유사한 분석 결과 JMA11A, JMA12A, MC902 및 MC903과 같은 유형 II의 4개 QN이 더 생성되었습니다. 여기서 우리는 QN23에서와 같이 C2에 염소 원자를 유지하고 메톡시 그룹 대신 C6에 연결된 관능화된 시클로알킬아미노프로필옥시 모이어티 . QN 코어에서 AD에서 손상된 신경전달물질 수준 조절을 담당하는 구조적 특징을 유지하는 이러한 설계를 기반으로, 여기에 보고된 QN은 잠재적으로 AD 및 허혈성 뇌졸중의 치료에 적합한 다능 소분자로 작용할 것으로 예상됩니다. [13].

따라서 최근 Sun et al. [14] AD 및 뇌졸중의 치료적 관리를 위한 신경 면역조절제 AD110의 약리학적 프로필 및 Liu et al. [15] MT-20R(파킨슨병에 대한 MAO 및 ChE 약전을 포함하는 치환된 -페닐tert-부틸 니트론)에 대해 여기서 이 영역에 대한 예비 결과를 설명합니다. MC903은 허혈성 뇌졸중과 알츠하이머병의 잠재적 병용 요법을 위한 새로운 소형 QN으로 확인되었으며, 실험적 허혈 모델로서 저산소증/재산소화 하의 일차 피질 뉴런 및 로테논 + 올리고마이신 A로 처리된 신경 세포주 세포에서 강력한 신경 보호 특성을 나타냅니다. okadaic acid 또는 A 25–35, AD에서 발견되는 세 가지 독성 모욕을 모델링합니다.

2. 결과 및 논의

2.1. 합성

표적 QN의 합성은 짧은 합성 순서로 쉽게 구할 수 있는 전구체에서 시작하여 원하는 리간드를 순수한 형태의 입체 화학적 단일 Z-이성질체, 양호한 전체 수율 및 멀티그램 양(보충 자료)으로 제공했습니다. 다음으로, QN은 신경 보호 능력을 결정하기 위해 생물학적 분석에 제출되었습니다.

2.2. 뉴로프로텍트 평가1차 신경 세포 배양에서 허혈의 실험 모델에서의 이온

QN JMA101A, JMA98C, DDI89, DDI88, JMA12A, JMA11A, MC903 및 MC902는 허혈 손상 후 잠재적인 신경 보호 효과를 평가하기 위해 허혈 실험 모델에서 테스트되었습니다. 그렇게 하기 위해, 1차 신경 세포 배양은 4시간 동안 산소 및 포도당 결핍(OGD) 조건에 노출되었고 이전에 언급된 QN 또는 citicoline, NXY-059, QN23 또는 Contilisant.

신경 보호는 대조군이 100퍼센트로 설정된 MTT 분석(그림 2)에 의해 결정된 세포 생존력의 측정으로 모니터링되었습니다. 미회복 실험군(OGD4h)은 세포 생존율의 심각한 감소(64.4 ± 1.4%, p < 0.0001, 100% 대조군, 단일 샘플 t-테스트)를 보였고, 이는 24시간 동안 재산소화 후 부분적으로만 역전되었습니다(R24h; 77.2 ± 1.3%, p < 0.0001, Student's t-Test). 잘 알려진 신경 보호제인 100 μM 시티콜린의 첨가는 처리되지 않은(비히클) R24h 그룹과 비교하여 세포 생존력(82.8 ± 1.1%)의 상당한 증가를 촉발했습니다(그림 1). 표준 NXY-059[7], QN23[7] 또는 Contilisant[8]가 citicoline 대신 추가되었을 때 더 높은 수준의 세포 생존율이 달성되었습니다(88.9 ± 3.7%, 95.1 ± 1.4% 및 88.7 ± 1.9%). 250 µM NXY-059, 100 µM QN23 및 50 µM Contilisant의 경우 각각)(그림 2).

새로운 QN으로 처리하면 OGD 손상 후 세포 대사 회복에 다른 효과가 나타납니다. 처음에는 놀랍게도 거의 완전한 QN 세트가 테스트된 전체 농도 범위(0.1–250 μM)에서 처리되지 않은 R24h 세포보다 더 높은 세포 생존력을 제공했습니다. 이전 경험을 바탕으로 초기에 1–250 µM의 농도 범위를 탐색했으며 낮은 농도에서 여전히 좋은 반응을 보이는 경우 0.1 µM으로 확장했습니다. 화합물 DDI88 및 MC902는 용해도 문제로 인해 상대적으로 우수한 세포 생존율 값을 나타냄에도 불구하고 250μM에서 분석되지 않았습니다. QNs DDI89, JMA12A 및 JMA11A만이 250μM의 최고 테스트 농도에서 독성 효과를 발휘했습니다. 즉, 처리되지 않은 그룹인 R24h보다 세포 생존력이 낮았습니다. 10 및 100μM에서 최고 성능의 QN JMA101A, 10μM에서 JMA98C, 10μM 및 100μM에서 MC903은 citicoline(100μM), 기준 니트론 NXY-059(250μM) 및 Contilisant( 10-50μM). 놀랍게도 10µM 및 100µM(각각 93.7 ± 2.1% 및 93.8 ± 1.7%)에서 MC903 효과는 지금까지 발견된 가장 강력한 QN인 QN23(100µM)에서 관찰된 것과 유사한 값에 도달했습니다[7](그림 2).

이전의 세포 생존율 결과로부터 우리는 신경보호 활동을 무처리 R24h 그룹에 의해 결정된 정상산소 회복만으로 생성된 것보다 더 높은 세포 생존율을 달성한 효과로 정의했으며, 0퍼센트로 설정되었습니다. 대조군의 세포 생존율은 신경보호 100%로 설정하였다.

QN JMA101A, JMA98C, DDI89, DDI88, JMA12A, JMA11A, MC903 및 MC902 및 Contilisant에 의해 유도된 신경보호를 표준 NXY-059 및 QN23에 의해 유도된 것과 비교했습니다(표 1). 당연히 위에서 언급한 가장 높은 세포 생존율 값에 따르면 QN JMA101A(10–100 µM), JMA98C(10 µM) 및 MC903(10–100 µM)은 NXY{{ 19}}. 다시 말하지만, 10µM 또는 100µM MC903은 허혈성 뇌졸중 리드 후보 QN23과 가장 유사한 신경 보호 값을 달성했습니다. 이러한 발견은 신경 보호 리간드를 찾는 데 적절한 스캐폴드로서 QN의 선택을 확인합니다.

QN 코어의 수정은 쉽게 실현 가능할 뿐만 아니라 OGD보호 효과에 해를 끼치지 않고 새로운 기능과 속성을 제공할 수 있습니다. 특히, 위에 제시된 OGD 이후의 세포 생존율 결과의 경우, 여기에 보고된 예비 구조-활성 관계(SAR)는 OGD를 보호하는 새로운 개체에 대한 구조적 모이어티의 유의미한 유해한 조합을 제공하지 않았으며, 단지 4개의 화합물만이 가장 높은 신경독성으로 밝혀졌습니다. 농도 테스트. 한편, 하나의 특정 QN인 MC903은 QN23과 유사한 OGD 보호 활동으로 세트의 최고 성능으로 밝혀졌습니다.

이러한 구조의 다능성 히트로서의 적합성을 평가하기 위해 AD의 특정 병리학적 기여에 대한 신경보호 효과의 평가가 필요했습니다. 이러한 결과는 아래에 설명되어 있습니다.

2.3. Neurona에서 AD의 실험 모델에서 신경 보호의 평가l 세포주

독립적이고 거의 동시적인 분석에서 표적 QN(그림 1)의 신경 보호 활성은 신경 퇴화와 관련된 세 가지 독성 자극에 대해 서로 다른 농도(0.3, 1, 3 및 10 μM)에서 수행되었습니다. 비교 목적으로 잘 알려진 신경보호제인 멜라토닌을 표준으로 사용하는 AD에서 발견됩니다. 우선, 우리는 미토콘드리아 차단제인 로테논과 올리고마이신 A(R/O)의 칵테일을 사용하여 활성 산소 종 생성 모델을 사용했습니다. 표 2에서 볼 수 있듯이 QN JMA98C 및 MC903은 R/O에 대해 흥미로운 프로필을 보여주었습니다. 1, 3 및 10 μM의 농도에서 JMA98C는 R/O에 대한 세포 생존력을 크게 증가시켰습니다(각각 40.6%, 70.5% 및 57.2%).

유사하게, 0.3, 1 및 3 μM에서 MC903은 세포 생존력에서 강력한 증가를 보였습니다(44.1%, 40.4% 및 74.9%). 두 QN의 최대 보호 효과는 3μM의 농도에서 달성되었습니다. 다음으로, 잘 알려진 단백질 Ser/Thr 포스파타제 억제제인 ​​오카다산(OA)을 사용하여 타우 과인산화 모델에서 리간드를 분석했습니다. 이 모델에서 두 QN은 1 및 3μM 농도에서 OA에 대한 세포 생존력의 상당한 증가를 보여주었습니다(JMA98C: 각각 52.9% 및 78.3%; MC903: 각각 46.7% 및 56.2%). 마지막으로 선행 결과를 바탕으로 A 25-35에 의한 독성 모욕에 따른 QN JMA98C 및 MC903의 신경 보호 효과를 조사했습니다. 이 효과는 AD의 진행 및 발달에 핵심적인 역할을 하는 널리 받아들여지는 생물학적 표적입니다. 표 2에서 볼 수 있듯이 QN MC903은 3µM에서 47.9 ± 8.9%, 10µM에서 감소하고 0.3µM 및 1m에서 약 28%의 유사하게 더 낮은 값에 도달하는 유의하고 강력한 용량 반응 신경 보호 효과를 나타냈습니다. μM. 따라서 동일한 QN에 대해 독립적인 분석을 수행하는 두 개의 서로 다른 실험실에서 실험적 허혈 모델 및 AD 유래 독성 상해에 대한 신경 보호 능력을 평가한 결과 QN MC903은 최고의 강력하고 일관된 신경 보호를 제공하는 것으로 확인되었습니다. 추가 전임상 연구를 위한 잠재적인 히트 화합물.

2.4. Compo의 가상 흡수, 분포, 대사 및 배설(ADME) 속성및 MC903

MC903 가상 ADME 프로필은 뇌에 치료적으로 작용하도록 설계된 분자의 핵심 포인트로 조사되었습니다. 또한 QikProp 프로그램을 사용하여 MC903 약물 유사 특성을 예측하고 Lipinski의 규칙 5(ROF) 및 Jorgensen의 규칙 3(ROT) 위반을 추정했습니다. 계산된 ADME 매개변수(표 S1, 보충 자료)는 참조 범위 내에 있으며 ROF 및 ROT에 대한 위반이 없음을 보여줍니다. 이 분석은 리간드 MC903이 인체 내 분포에 필요한 적절한 약동학 프로필을 보유하고 뇌-혈액 장벽에 침투할 수 있음을 확인합니다. 이처럼 MC903은 알츠하이머병 및 뇌졸중 치료제 개발의 선도 후보물질로서의 가능성을 갖고 있다.

tCistanche 신경 보호 효과의 메커니즘

Cistanche는 신경 보호 효과가 있는 것으로 보고된 전통 중국 허브입니다. 이러한 효과의 메커니즘은 완전히 이해되지 않았지만 연구자들이 제안한 몇 가지 가능한 메커니즘이 있습니다.

1. 항산화 활성: Cistanche 추출물은 산화 스트레스로 인한 신경 손상으로부터 보호할 수 있는 강력한 항산화 활성을 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다.

2. 항염증 효과: 염증은 신경퇴행성 질환의 일반적인 원인이며, 감귤 추출물은 신경 손상을 약화시킬 수 있는 항염증 효과가 있는 것으로 나타났습니다.

3. 미토콘드리아 기능 보호: 미토콘드리아 기능 장애는 신경 손상 및 세포 사멸의 주요 원인이며, 감귤류 추출물은 미토콘드리아 손상을 방지하고 미토콘드리아 기능을 개선하는 것으로 밝혀졌습니다.

4. 신경영양인자 활성화: 신경영양인자는 신경세포의 성장과 생존을 촉진하는 화학물질로, 감귤 추출물은 뇌유래 신경영양인자(BDNF), 신경성장인자(NGF)와 같은 신경영양인자의 발현을 증가시키는 것으로 나타났습니다. .

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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,* 및 José Marco-Contelles 1,*

1 의약 화학 연구소(IQOG, CSIC), Juan de la Cierva 3, 28006 Madrid, Spain; xosemag@yahoo.es (JMA); daniel.diezi@uah.es (DD-I.); mchioua@gmail.com (MC)

2 연구부, IRYCIS, Hospital Ramón y Cajal, Ctra. Colmenar Km 9.1, 28034 마드리드, 스페인; 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. 마드리드-바르셀로나 Km 33.6, 28871 Alcalá de Henares, 스페인; isabel.iriepa@uah.es 5 Institute of Chemical Research Andrés M. del Río, Alcalá University, 28805 Alcalá de Henares, 스페인