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Título

Ligandos multidiana, una estrategia alternativa para el tratamiento de la enfermedad del alzheimer

AutorPérez-Macías, Natalia
DirectorCampillo, Nuria E. ; Páez, Juan A.
Palabras claveEnfermedad de Alzheimer
Inhibidor BACE-1
Inhibidor BuChE
Agonista CB2R
Indazolilcetonas
Descubrimiento de fármacos multidiana (MTDD)
Fecha de publicación2016
EditorCSIC - Centro de Investigaciones Biológicas (CIB)
CSIC - Instituto de Química Médica (IQM)
Universidad Complutense de Madrid
Resumen[EN] The present doctoral thesis entitled as “Ligandos multidiana, una estrategia alternativa para el tratamiento de la enfermedad del alzheimer” belongs to such an important area as the research into effective therapies to fight against the Alzheimer’s disease is. Alzheimer’s disease (AD) is the most common cause of dementia, probably 60-70% of all dementias worldwide and one of the main causes of disease burden for developed regions. These diseases have a dramatic impact in medical care, as well as important social and economic implications, because the commercial drugs provide a temporary symptomatic treatment but do not stop the disease progression. Since 2003, when memantine was approved by FDA, it has not been approved any other drug to AD. In fact, all the drugs that are being studied in clinical trials in recent years have failed. Due to the complexity of the disease, the called multitarget drug discovery (MTDD), seems to be a good option to find a new and effective treatment against this disease. In this sense, the main objective of this project is to develop a drug able to act simultaneously in two or three therapeutic targets involved AD, such as the cannabinoid receptor CB2, BACE-1 and BuChE enzymes. Thus, in this context, the objective of this work has been the development of a new family of carbonyl derivatives of 1-indazolyl that it behaves as mutitarget drugs. The selection of these compounds has been based on different computational studies showing a high probability of interaction with CB2 receptor, BuChE and BACE-1 enzymes.
For this, three positions of the indazole structure were considered liable to be modified. Once the scaffold of the new family of derivatives was defined by computational techniques, as well as the nature of the possible substituents, a representative set of carbonyl derivatives of indazole were synthetized to proceed to its pharmacological evaluation consisted of the following procedures: 1. Enzyme inhibition assay of AChE and BuChE enzymes. 2. Enzyme competition assay. 3. Enzyme inhibition assay of BACE-1 enzyme. 4. Study of cannabinoid effect on mouse vas deferens tissue. After the obtained results, it could be concluded that very interesting compound were developed with action in three targets and in two of the three targets, among which are: - BuChE and BACE-1 enzymes inhibitor: 37 (NP145) - CB2 agonist and BuChE enzyme inhibitor: 29 (NP152) - CB2 agonist and BACE-1 enzyme inhibitor: 45 (NP137) - CB2 agonist, BuChE and BACE-1 enzymes inhibitor: 43 (NP148) Once the most relevant compounds were known, docking techniques were used to know about the orientation and conformation that ligands made in the cavity of each receptor (CB2, BuChE, BACE-1). The results have shown that this technique is able to virtually predict the capacity of interaction of the ligands with the targeted compounds. Finally, two compounds were selected for further pharmacological studies, one of them, compound 45 (NP137) acts in two targets (CB2R and BACE-1) and the other one, compound 43 (NP148) acts in the three targets. On one hand, the cell viability of the two compounds was studied by evaluating its effectiveness in the proliferative activity of AD patients’ immortalized lymphocytes, and by assessing the neuroprotective effect of the compound in cultured rat cortical neurons treated with &-amyloid peptide. The results show that both derivatives reverse the abnormal response of AD patients’ lymphoblasts, besides the cell death induced by &-amyloid peptide. Following the results in cellular models, the effect of these two compounds was evaluated in an AD in vivo model. To determine the cognitive impairment of this model, the water maze Morris Test was carried out. As the most relevant result, it is important to emphasized that 45 (NP137) can improve the cognitive ability in an AD animal model (TgAPP mouse) and, therefore, is a promising candidate as new multitarget drug for the treatment of Alzheimer’s disease.
[ES] La presente tesis doctoral titulada “Ligandos multidiana, una estrategia alternativa para el tratamiento de la enfermedad del alzheimer” se enmarca en un tema tan importante como es la investigación de terapias eficaces para luchar contra la enfermedad de Alzheimer. La enfermedad de Alzheimer (EA) es la causa más común de demencia,probablemente el 60-70% de todas las demencias, y una de las enfermedades con mayor repercusión en los países desarrollados. Estas enfermedades tienen un impactodramático en la atención médica, así como implicaciones sociales y económicas debido a que los fármacos disponibles proporcionan un tratamiento sintomático temporal pero no detienen la progresión de la enfermedad. Desde 2003, cuando la FDA aprobó el uso clínico de la memantina, no se ha aprobado ningún otro fármaco para la EA. De hecho, todos los fármacos que se han evaluado en ensayos clínicos durante los últimos años han fracasado. Debido a la complejidad de la enfermedad, el descubrimiento de fármacos multidiana (MTDD) parece ser una buena opción para encontrar un tratamiento nuevo y eficaz para esta enfermedad. En este sentido, el objetivo fundamental del trabajo es desarrollar un fármaco capaz de actuar simultáneamente en dos o tres dianas terapéuticas involucradas en la EA, como son el receptor cannabinoide CB2, la enzima BACE-1 y la enzima BuChE. En este contexto, el objetivo de esta tesis ha sido el desarrollo de una nueva familia de derivados carbonílicos de 1-indazolilo que se comportan fármacos multidiana. La selección de esta serie de compuestos se ha basado en distintos estudios computacionales realizados que muestran una alta probabilidad de interacción con el receptor CB2 y las enzimas BuChE y BACE-1. Para ello, se han considerado tres posiciones del esqueleto de indazol susceptibles de ser modificadas. Una vez definido el esqueleto de la nueva familia de derivados, así como la naturaleza de los posibles sustituyentes mediante técnicas computacionales se ha preparado sintéticamente un conjunto representativo de derivados carbonílicos de indazol para proceder a su evaluación farmacológica que ha consistido en los siguientes estudios: 1. Ensayo de inhibición enzimática de las enzimas AChE y BuChE. 2. Ensayo de competencia enzimática. 3. Ensayo de inhibición enzimática de BACE-1. 4. Estudio del efecto cannabinoide en tejido deferente de ratón.De los resultados obtenidos en los ensayos descritos, se pudo concluir que se handesarrollado compuestos muy interesantes con acción en tres dianas y con lascombinaciones de dos de las tres dianas, entre los que cabe destacar: - Inhibidor de las enzimas BuChE y BACE-1: 37 (NP145) - Agonista CB2 e inhibidor de la enzima BuChE: 29 (NP152) - Agonista CB2 e inhibidor de la enzima BACE-1: 45 (NP137) - Agonista CB2 e inhibidor de las enzimas BuChE y BACE-1:43 (NP148) Una vez conocidos los compuestos más relevantes, se han utilizado las técnicas de docking para conocer la orientación y conformación que los ligandos adoptan en la cavidad de cada uno de los receptores (CB2, BuChE, BACE-1). Los resultados obtenidos en estos estudios han demostrado que esta técnica es capaz de predecir de manera virtual la capacidad de interacción de los ligandos con los receptores objetivo.
Finalmente, se han seleccionado dos compuestos para posteriores estudiosfarmacológicos, un derivado que actúa en dos dianas como es el compuesto 45 (NP137); y un compuesto que actúa en las tres dianas objetivo, 43 (NP148). Por un lado, se ha estudiado la viabilidad celular de los dos compuestos mediante la evaluación de la eficacia de los mismos en la actividad proliferativa de linfocitos inmortalizados de pacientes de la EA, y mediante la valoración del efecto neuroprotector de los compuestos en cultivos de neuronas corticales de rata tratados con el péptido β-amiloide. Los resultados demuestran que ambos derivados revierten la respuesta anómala de los linfoblastos de pacientes de EA, además de la muerte celular inducida por el péptido β-amiloide. Tras conocer los resultados en modelos celulares, se ha evaluado el efecto de estos dos compuestos en un modelo in vivo de la EA. Para determinar las alteraciones cognitivas de este modelo, se ha llevado a cabo el ensayo del laberinto de agua de Morris. Como resultado más relevante, hay que destacar que el derivado 45 (NP137) es capaz de mejorar la capacidad cognitiva, en un modelo animal (ratón TgAPP) de la enfermedad de Alzheimer y, por tanto, es un prometedor candidato como fármaco multidiana para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer.
Descripción185 p.-45 fig.-13 tab.-20 esq.
URIhttp://hdl.handle.net/10261/151041
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