Diseño, síntesis y evaluación biológica de derivados carboxamídicos e imidamídicos como inhibidores de óxido nítrico sintasa
- Autores: Fabio Arias
- Directores de la Tesis: María Encarnación Camacho Quesada (dir. tes.), M. Dora Carrion Peregrina (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2020
- Idioma: español
- ISBN: 978-84-1306-713-1
- Tribunal Calificador de la Tesis: Rosario Jiménez Moleón (presid.), Olga Cruz Lopez (secret.), Romeo Romagnoli (voc.), José Ignacio Candela Lena (voc.), Mavys Tabraue Chávez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Farmacia por la Universidad de Granada
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
- Resumen
- español
El óxido nítrico es una molécula heterodiatómica de fórmula NO, la cual posee un electrón desapareado y se comporta como un radical libre. En el organismo, gracias a su pequeño tamaño, la falta de carga y su alta solubilidad hacen que pueda difundir fácilmente a través de membranas y en espacios intra e intercelulares.
La enzima encargada de su producción a nivel metabólico es la óxido nítrico sintasa (NOS), la cual posee tres isoformas: una endotelial (eNOS), una neuronal (nNOS) y una inducible (iNOS).
Desde el descubrimiento de las propiedades fisiológicas que presenta, el interés por conocer cómo actúa, dónde se produce y cómo puede ser regulado ha ido en aumento, llegando a ser el motivo por el que se concedió el premio Nobel de Medicina de 1998 a los científicos Robert F. Furchgott, Ferid Murad y Louis Ignarro.
Las primeras propiedades que se le otorgaban a esta molécula se limitaban al sistema cardiovascular, posteriormente, se vio su efecto sobre toda la musculatura lisa, su participación en la respuesta inmune y, por último, su papel como neurotransmisor.
En la actualidad, la implicación del NO y NOS en los procesos neurodegenerativos es un hecho ampliamente contrastado en la literatura científica.
El impacto social y económico que provocan las enfermedades neurodegenerativas, unido al aumento de esperanza de vida, y envejecimiento progresivo de la población, crea la necesidad de desarrollar fármacos capaces de retrasar el avance de estas patologías altamente incapacitantes, tanto para el que las sufre, como para su entorno.
La presente tesis doctoral, pretende contribuir al estudio de la inhibición selectiva de la NOS en sus isoformas neuronal e inducible, sin afectar a la endotelial, como potencial diana de tratamiento farmacológico.
La investigación que se ha llevado a cabo durante los últimos cinco años comprende el procedimiento sintético y caracterización de cuarenta y un nuevos compuestos finales, divididos en seis familias diferentes A - F, así como los ensayos biológicos preliminares para determinar su eficacia a la hora de inhibir cada una de las isoformas de la NOS.
Las familias A y B tienen como función principal un núcleo de carboxamida, donde el nitrógeno está sustituido por restos de etilo, propilo o fenilo, y siendo en el anillo heterocíclico de pirazolina y tiadiazolina unido al carbono 1 la principal diferencia entre ambas.
En las familias C y D, la función principal es un núcleo de imidamida, con diferentes restos aromáticos o alifáticos en el carbono 2. Además, el nitrógeno 1 está enlazado a una cadena espaciadora propílica y un anillo aromático con diferentes sustituyentes. La diferencia entre estas familias reside en este último anillo aromático: en la familia C se trata de un fenilo con un grupo amino en posición 2, mientras que en la D es un anillo de piridina unido por el C-3.
La familia E está formada por derivados con estructura de piridin-3-ilpirimidina, resultantes de la oxidación de las piridinas de la familia D.
Por último, la familia F, comprende derivados simétricos obtenidos al intentar generar una función guanidina como nexo de unión entre subestructuras de las familias anteriores.
Los resultados más interesantes a nivel biológico pueden resumirse en una inhibición predominantemente selectiva por isoforma inducible, donde los compuestos que ofrecieron los resultados más prometedores en cuanto a la inhibición iNOS fueron: - FAB-15 con IC50 = 22.5 μM.
- FAB-17 con IC50 = 20.0 μM.
- FAB-22 con IC50 = 25.6 μM.
- FAB-30 con IC50 = 4.6 μM.
Todos estos derivados son potenciales cabezas de serie para el desarrollo de posibles medicamentos que podrían tener utilidad en enfermedades neurodegenerativas e inflamatorias, usando como mecanismo de acción la inhibición selectiva de la NOS.
- English
Abstract Nitric oxide (NO), is an heterodiatomic molecule with an unpaired electron which behaves as a free radical. Its small size, lack of charge, and high solubility, allow NO to freely diffuse through any cellular membrane in the organism.
Metabolically speaking, NO is produced by the Nitric Oxide Synthase during the transformation of L-Arg to L-Cit, consuming NADPH and O2. There are three different isoforms named according to the place where they can be found: neurons (nNOS), endothelium (eNOS) or induced by the immune system (iNOS). Being involved in the neurotransmission, the smooth tissue relaxation and the immune response.
Since the discovery of the physiological properties of this molecule, the scientific community interest around it has only risen, reaching its peak when in 1998 the Nobel prize was awarded to Robert F. Furchgott, Ferid Murad and Louis Ignarro.
Nowadays, NO and NOS role in the neurodegenerative diseases is a complex, although highly contrasted, fact in science literature.
The economic and social implications of these pathologies, affecting not only the patients, but also their close relatives, linked to a higher life expectancy, make the development of drugs able to decelerate these processes a fundamental task in global health for the years to come.
The thesis presented here, tries to collaborate in this field by studying the selective inhibition of the neuronal and inducible isoforms over the endothelial one, as a way to target NO overproduction, a common factor between neurodegenerative diseases.
The research held during the last five years includes the synthesis and characterization of forty-one new compounds divided in six different families A - F as well as the preliminary biological essays necessary in order to determine their efficiency inhibiting each NOS isoform.
A and B families have a carboxamide as their principal group with ethyl, propyl or phenyl moieties bonded to the nitrogen. The main difference between these two series is the heterocyclic ring attached to C-1, being a pyrazoline in A, and a thiadiazoline in B.
In C and D, all the compounds have in common an imidamide moiety with several substituents in C-2, also N-1 has a propyl chain linked to an aromatic ring. This last part of the molecule differences the C family, where a 2-aminophenyl ring can be found, from D with a pyridine ring attached by C-3.
The piridin-3-ylpirimidine structure from E family, appears after the oxidation of the final products from family D.
Finally, F family comprises the symmetric derivatives obtained after attempting to link substructures from the other series with a guanidine moiety.
The most significant results obtained at a biological level are from the families C and D where there can be found potent and selective iNOS inhibitors such as: - FAB-15 with IC50 = 22.5 μM.
- FAB-17 with IC50 = 20.0 μM.
- FAB-22 with IC50 = 25.6 μM.
- FAB-30 with IC50 = 4.6 μM.
These examples could become lead molecules for drugs used in a future treatment for neurodegenerative or inflammatory diseases, using NOS inhibition as their mechanism of action.
- español
