Parkinson se siekte is ’n komplekse neurodegeneratiewe siektetoestand. Huidige behandeling van dié siekte is slegs op simptomatiese verligting gemik, sonder dat die siekteverloop vertraag of gestop word. Sedert die ontdekking dat adenosien A1- en A2A-reseptore potensiële geneesmiddelteikens vir die behandeling van Parkinson se siekte is, het verskeie navorsingsgroepe gepoog om adenosienantagoniste te identifiseer. Benewens die bevinding dat adenosien A2A-reseptorantagoniste die motoriese simptome verminder wat met Parkinson se siekte gepaardgaan, is hulle potensieel ook neurobeskermend. Dit is dus moontlik dat verdere neurodegenerasie met sulke middels voorkom kan word. Verder kan die antagonisme van adenosien A1-reseptore die kognitiewe defekte, wat met Parkinson se siekte geassosieer word, moontlik verlig. Dualistiese antagonisme van adenosien A1- en A2A-reseptore kan dus van groot waarde wees, aangesien dit die moontlikheid bied om beide die motoriese sowel as die kognitiewe verswakking van Parkinson se siekte te behandel. Dit is vasgestel dat ’n reeks 1,4-dihidropiridienderivate affiniteit vir die adenosien A1- en A2A-reseptore besit en gegrond op hierdie bevinding, is die struktureelverwante 3,4-dihidropirimidoon-analoë as adenosien A1- en A2A-reseptorantagoniste in hierdie studie ondersoek. Oor die algemeen is gevind dat die 3,4-dihidropirimidoon-analoë swak adenosien A2A-reseptoraffiniteit besit, maar dat hul affiniteit vir die adenosien A1-reseptor meer belowende resultate opgelewer het, met dissosiasiekonstante-waardes in die lae mikromolêre gebied. Die
Parkinson se siekte is ’n progressiewe, neurodegeneratiewe siekte, wat patologies deur ’n merkbare verlies van dopaminergiese neurone van die nigrostriatale senuweebaan gekarakteriseer word (Alexander
Die behandeling vir Parkinson se siekte is tans op dopamienvervanging met levodopa (L-dopa), ’n voorloper van dopamien, en dopamienagonis-geneesmiddels gefokus. Alhoewel hierdie strategie effektief is om die vroeë stadiums van die siekte te beheer, word langtermynbehandeling geassosieer met geneesmiddelverwante komplikasies soos verlies van geneesmiddel-effektiwiteit, die aanvang van diskinesie en die voorkoms van psigose en depressie. Benewens die behandeling van motoriese simptome, bied dopamienvervangingsterapie nie verligting van niemotoriese simptome, soos kognitiewe wanfunksie nie (Chaudhuri et al.
Adenosienreseptore speel ’n belangrike rol in verskeie siektetoestande. In die geval van Parkinson se siekte is die adenosien A1- en A2A-reseptorsubtipes as belowende geneesmiddelteikens geïdentifiseer. Antagonisme van die adenosien A2A-reseptor kan moontlik van terapeutiese waarde wees as ’n simptomatiese motoriese behandelingstrategie (Moro et al.
Bewyse uit epidemiologiese studies dui op ’n beduidende verwantskap tussen die inname van koffie en ’n verlaagde risiko van Parkinson se siekte binne verskeie bevolkingsgroepe (Gale & Martyn
1,4-Dihidropiridienderivate (1,4-DHP) is as aktiewe L-tipe kalsiumkanaalremmers en -aktiveerders ontwikkel. Party van hierdie kalsiumkanaalblokkeerders word vir die behandeling van hipertensie en koronêre hartsiektes gebruik (Borchard
Die chemiese strukture van nifedipien (a), felodipien (b) en die 1,4-dihidropiridien-analoë (c), (d) en (e).
Die strukturele verwantskap tussen (a) die 1,4-dihidropiridien-analoë en (b) die 3,4-dihidropirimidoon-analoë.
’n Biginelli-eenpotsintese is gebruik om die teikenstrukture (6a-i) onder oplosmiddelvrye kondisies te berei (Kadre et al.
Die sinteseroete om die gewenste 3,4-dihidropirimidoon-analoë (6a-i) te berei. Reagense en eksperimentele kondisies: a, TBAB refluks teen 80°C – 100°C.
Die affiniteit van die 3,4-dihidropirimidoon-analoë (6a-i) vir die adenosien A1- en A2A-reseptorsubtipes is bepaal deur gebruik te maak van ’n radioligandbindingsprotokol wat voorheen in die literatuur beskryf is (Van der Walt et al.
Die dissosiasiekonstante-waardes (
Verbinding | R1 | SI |
||
---|---|---|---|---|
A1 |
A2A |
(A2A/A1) | ||
6a | H | 10.09 ± 0.17 | 94.72 ± 30.20 | 9.4 |
6b | Br | 7.39 ± 2.94 | 197.4 ± 63.75 | 26.7 |
6c | Cl | 15.68 ± 4.70 | 104.5 ± 22.26 | 6.7 |
6d | OCH3 | 8.53 ± 2.42 | geen affiniteit | - |
6e | CH3 | 18.6 ± 1.12 | geen affiniteit | - |
6f | NO2 | 74.97 ± 20.49 | geen affiniteit | - |
6g | OH | 136.5 ± 11.95 | geen affiniteit | - |
6h | F | 11.21 ± 1.83 | 28.71 ± 1.88 | 2.6 |
6i | CF3 | 41.74 ± 0.22 | geen affiniteit | - |
CPA | - | 0.0128 ± 0.0001 (0.0079) |
0.331 ± 0.084 (0.46) |
26 |
DPCPX | - | 0.0006 ± 0.0002 (0.0003) |
0.530 ± 0.235 (0.340) |
884 |
Alle
Rotreseptore is gebruik (A1: rotvolbreinmembrane; A2A: striatale rotmembrane);
Selektiwiteitsindeks (SI) vir die A1-reseptor-isoform is deur die verhouding van
Literatuur
Literatuur
Bron: Aangepas vanaf Katzidzira, R.M., 2014, ‘Affinity of dihydropyrimidone analogues for adenosine A1 and A2A receptors’, MSc. dissertation, Dept. of Pharmaceutical Chemistry, North-West University, bl. 58.
Funksionele karakterisering van verbinding 6b en twee verwysingsverbindings, DPCPX en CPA, is deur middel van ’n GTP-verskuiwingstoets gedoen. Die GTP-verskuiwingstoets is in triplikaat met kortikale rotmembrane uitgevoer, soos voorheen beskryf (Van der Walt & Terre’Blanche
Die affiniteite (
Verbinding | |||
---|---|---|---|
– GTP | + GTP (0.1 mM) | GTP |
|
6b | 5.385 ± 0.688 | 8.334 ± 0.258 | 1.55 |
CPA (A1-agonis) | 0.0044 ± 0.0011 (0.0059) |
0.0631 ± 0.0032 (0.0352) |
14.34 (6) |
DPCPX (A1-antagonis) | 0.0002 ± 0.0001 | 0.0002 ± 0.0001 | 1 (1) |
Alle
GTP-verskuiwings word bereken deur die
Literatuur
Literatuur GTP-verskuiwing gedokumenteer as 32 verkry met [3H]DPCPX as radioligand (Lohse et al.
Literatuur GTP-verskuiwing gedokumenteer as 1 verkry met [3H]DPCPX as radioligand (Ongini et al.
Al die kommersieel beskikbare chemikalieë is vanaf Sigma-Aldrich aangeskaf en is sonder verdere suiwering gebruik. Smeltpunte is met ’n Buchi M-545-smeltpuntapparaat bepaal. Kernmagnetieseresonansspektrometrie (KMR): Die proton (1H) en koolstof- (13C) KMR-spektra is met ’n Bruker Avance III 600-spektrometer bepaal. Die chemiese verskuiwings is in dele per miljoen (
Oor die algemeen is gevind dat die teikenverbindings (6a-i) beter affiniteit vir die adenosien A1-subtipe as vir die adenosien A2A-subtipe getoon het (
Van die nege gesintetiseerde 3,4-dihidropirimidoon-analoë, het slegs vier verbindings affiniteit vir die adenosien A2A-reseptor getoon. Verbinding 6h, met ’n 4-F substitusie op die fenielring, is as die verbinding met die beste adenosien A2A-reseptoraffiniteit geïdentifiseer (A2A
Dit is verwag dat die 3,4-dihidropiri midoon-analoë 6d en 6h ‘n hoër affiniteit as die dihidropiridienderivate (1,4-DHP-analoë) (
Die verlaging in adenosien A2A-affiniteit kan toegeskryf word aan die afwesigheid van ’n aromatiese, heterosikliese ring. Die aminosuur, Phe-168, speel ’n belangrike rol in die adenosien A2A-reseptorbindingsetel, waar dit gewoonlik aromatiese π-π-stapelingsinteraksies met die aromatiese heterosikliese ringstelsels van bekende agoniste en antagoniste vorm (Jaakola et al.
Verdere studies deur Jiang en medewerkers (
‘n GTP-verskuiwing van ongeveer 1 dui op die teenwoordigheid van ‘n antagonis en ‘n groter GTP-verskuiwing is ‘n indikasie van ‘n agonis. ‘n Vol agonis besit ‘n groter berekende GTP-verskuiwing as ‘n gedeeltelike agonis (Gütshow et al.
(a) Die bindingskurwe vir CPA, ’n adenosien A1-agonis, met ’n berekende GTP-verskuiwing van ongeveer 14; (b) Die bindingskurwe vir DPCPX, ’n adenosien A1-antagonis, met ’n berekende GTP-verskuiwing van ongeveer 1; (c) Die bindingskurwe vir 6b met ’n berekende GTP-verskuiwing van ongeveer 1 wat daarop dui dat 6b optree as ’n adenosien A1-reseptor antagonis.
Oor die algemeen is gevind dat die 3,4-dihidropirimodoon-analoë meer selektief is vir die adenosien A1-reseptor as vir die adenosien A2A-reseptor. Die resultate het ook daarop gedui dat die 3,4-dihidropirimidoon-analoë moontlik as adenosien A1-reseptorantagoniste optree. Onder die teikenverbindings (6a-i) is gevind dat 6b (A1
Daar kan dus tot die gevolgtrekking gekom word dat die 3,4-dihidropirimidoon-kernstruktuur as leidraadverbindings vir die ontwikkeling van nuwe adenosien A1- en A2A-antagoniste gebruik kan word, alhoewel verdere strukturele veranderinge nodig is om die affiniteit te verbeter ten einde ’n kliniese, lewensvatbare kandidaat vir die behandeling van Parkinson se siekte te verkry.
Ons bedank graag vir dr. Arina Lourens vir haar waardevolle bydrae. Die KMR- en MS-data is deur mnr. A. Joubert en dr. J. Jordaan onderskeidelik, van die SASOL Sentrum vir Chemie, Noordwes-Universiteit opgeneem. Hierdie studie is gedeeltelik deur die Suid-Afrikaanse Akademie vir Wetenskap en Kuns, asook deur die Mediese Navorsingsraad (MRC) van Suid-Afrika en die Nasionale Navorsingstigting (NNS) gefinansier. Die beurshouers erken hiermee dat die opinies, resultate en gevolgtrekkings of aanbevelings wat gemaak is in die artikel, slegs dié van die outeurs weerspieël en dat die Suid-Afrikaanse Akademie vir Wetenskap en Kuns, MRC asook die NNS, nie vir die inhoud verantwoordelik gehou kan word nie.
Die outeurs verklaar dat hulle geen finansiële of persoonlike verhouding het wat hulle op ’n voordelige of nadelige wyse in die skryf van die artikel beïnvloed het nie.
G.T. was die projekleier. Die sintese van die toetsverbindings is deur R.M.K. uitgevoer, terwyl M.M.v.d.W. dié verbindings biologies vir adenosienaffiniteit geëvalueer het en die funksionele karakterisering van 6b uitgevoer het. Die interpretasie van die 1H KMR-, 13C KMR- en massaspektrometrie (MS) is deur R.M.K. en G.T. gedoen, terwyl G.T., J.J.B. en M.M.v.d.W. die biologiese resultate geïnterpreteer het. G.T., J.J.B. en M.M.v.d.W. het die artikel geskryf.