Yeni β–amiloid agregasyon inhibitörü bileşikler üzerinde sentez ve biyoaktivite çalışmaları

Abstract

Alzheimer Hastalığı (AH), demansın en yaygın şekli olup bellek, biliş ve davranışın bozulması ile karakterize, ilerleyici ve geri dönüşsüz nörodejeneratif bir hastalıktır. Demans, yaşlılarda sık görülen hastalıkların başında yer almaktadır. 65 yaş ve üzeri yaşlı nüfus için AH, Amerika Birleşik Devleti'nde ölüme neden olan hastalıklar arasında beşinci sıradadır.AH'nin patolojisinde; ekstraselüler beta amiloid (Aβ) peptid içeren plaklar, anormal fosforile edilmiş tau proteini içeren intraselüler nörofibril yumaklar (NFY), gliyozis-inflamasyonun yanı sıra nöronal, sinaptik ve kolinerjik kayıplar rol oynamaktadır. `Amiloid Kaskad Hipotezi` olarak adlandırılan hipoteze göre, hastalığı başlatan ana patolojik olay Aβ-peptidinin birikimidir.Günümüzde AH'nin tedavisinde asetilkolinesteraz (AChE) inhibitörleri (donepezil, rivastigmin ve galantamin) ve N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptör antagonistleri (memantin) kullanılmaktadır. Bugüne kadar hiçbir ilaç ya da uygulama AH'yi tamamen tedavi etmede başarılı olamamıştır. Bu nedenle mevcut semptomatik tedavilere karşılık gelen Aβ birikimine karşı hedeflenen terapötik stratejiler titizlikle araştırılmıştır. Bu patolojiye karşı en etkili tedavi stratejilerinin arasında Aβ-peptid inhibisyonu yer almaktadır.Aβ nörotoksisitesini azalttığı rapor edilen rifampisin, kongo kırmızısı (CR), krizamin-G (CG) ve kurkumin bileşikleri AH'nin tedavisinde kullanılan küçük molekül inhibitörleridir. Tez çalışması kapsamında bu bileşiklerin yapısal özelliklerinden yola çıkılarak, imin ve azo serileri olmak üzere 28 adet bileşiğin sentezi gerçekleştirilmiştir. İmin serisi bileşiklerin sentezi için; [1,1′-bifenil]-4,4′-diildimetanol bileşiği piridinyum klorokromat (PCC) ile oda sıcaklığında reaksiyona tabii tutularak [1,1'-bifenil]-4,4'-dikarbaldehit ara ürünü elde edilmiştir. Ara ürünün uygun aminler ile vereceği kondensasyon tepkimesi sonucunda imin türevleri sentezlenmiştir. Azo serisi bileşikler ise, 4,4′-dinitrobifenil bileşiğinin baz varlığında uygun aminler ile verdiği redoks reaksiyonu sonucu tek basamakta elde edilmiştir. Sentezlenen bileşiklerin yapıları spektroskopik yöntemle (IR, 1H-NMR, LC/MS) ve elementel analiz ile aydınlatılmıştır. Bu bileşiklerin kolinesteraz (ChE) inhibisyonu (Ellman metodu) ve Aβ42 agregasyon inhibisyonu (tiyoflavin T flüoresans testi) birlikte değerlendirilmiştir. Bileşiklerin dağılım katsayısı (Log P) ve asitlik sabiti (pKa) değerleri potansiyometrik titrasyon metodu ile hesaplanmıştır.Sentezlenen bileşikler üzerinde gerçekleştirilen ChE inhibisyonu çalışmaları sonucunda, bileşiklerin AChE enzimine seçici etkili oldukları bulunmuştur. Referans bileşikler olarak kullanılan takrin ve galantamin ile kıyaslandığında, sentezlenen bileşikler içerisinde AChE'ye karşı en yüksek aktiviteyi azo-14 kodlu bileşik (IC50= 5.77 ± 0.20 μМ); butirilkolinesteraza (BuChE) karşı en yüksek aktiviteyi ise azo-11 kodlu bileşik (IC50= 2.72 ± 0.15 μМ) sergilemiştir. Aβ42 agregasyon inhibisyonu çalışmalarında, bileşiklerin 100 µM'daki % inhibisyon sonuçları % 6.55-78.39 aralığında gözlenmiştir. Azo-9 kodlu bileşik, referans bileşik kurkumine yakın aktivite sergileyerek (100 µM'da % 78.39) Aβ agregasyon inhibisyonu üzerinde en etkili bileşik olarak bulunmuştur. Azo serisi bileşikler, imin serisi bileşiklere kıyasla daha etkili bir Aβ agregasyon inhibisyonu profili sergilemiştir.Son yıllarda anti-Alzheimer konusunda gerçekleştirilen çalışmalar çok hedefli tedavi stratejilerine yönelmenin, hastalığın ilerlemesinin engellenmesi ve tedavisinde olumlu sonuçlar doğurabileceği görüşünde birleşmiştir. Tez kapsamındaki bileşikler üzerinde gerçekleştirilen ChE ve Aβ agregasyon inhibisyonu etkinlikleri birlikte değerlendirildiğinde, azo serisi bileşiklerin çok hedefli ajanlar olarak etki gösterebileceği sonucuna varılmıştır.

Alzheimer's Disease (AD) is characterized by impaired memory, cognition and behavior. AH is a progressive and irreversible neurodegenerative disease and is the most common form of dementia. Dementia is one of the most common diseases in the elderly. AH is the fifth leading cause of death in the United States for aged 65 and older elderly population.In the pathology of AD; extracellular plaques composed of beta amyloid (Aβ) peptide, intracellular neurofibrillary tangles (NFY) consisting of abnormal phosphorylated tau protein, gliosis-inflammation as well as neuronal, synaptic and cholinergic loss play a role. According to the hypothesis, called `Amyloid Cascade Hypothesis`, the main pathological event that initiates the disease is the accumulation of Aβ-peptide. Currently, acetylcholinesterase (AChE) inhibitors (donepezil, rivastigmine and galantamine) and N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonists (memantine) are used in the treatment of AH. Until now, no drug or application has succeeded in completely treating AH. Therapeutic strategies targeted against Aβ accumulation corresponding to the present symptomatic treatments are therefore carefully investigated. Among the most effective treatment strategies against this pathology is the inhibition of Aβ peptide. Rifampicin, congo red (CR), chrysamine-G (CG) and curcumin compounds which are reported to decrease A-neurotoxicity, are small molecule inhibitors used in the treatment of AH. Based on the structural properties of these compounds, synthesis of 28 compounds in two series, imine and azo series, was carried out in the thesis study. For the synthesis of imine series compounds; [1,1′-biphenyl]-4,4′-diyldimethanol was reacted with pyridinium chlorochromate (PCC) at room temperature to give 4,4′-biphenyldialdeyhde intermediate. The imine derivatives were synthesized as a result of the condensation reaction of the intermediate with the appropriate amines. Azo series compounds were obtained in a single step in which the redox reaction of the 4,4′-dinitrobiphenyl compound with the appropriate amines in the presence of the base was carried out. The structures of the synthesized compounds were elucidated by spectroscopic methods (IR, 1H-NMR, LC/MS) and elemental analysis. The cholinesterase (ChE) inhibition of these compounds (Ellman's test) and the inhibition of Aβ42 aggregation (thioflavine T fluorescence assay) were evaluated together. The partition coefficient (Log P) and acid dissociation constant (pKa) of the compounds were calculated by potentiometric titration method.As a result of the ChE inhibition studies on the obtained compounds, it was found that the compounds are selective for AChE enzyme. The highest activity against AChE in the synthesized compounds is the azo-14 coded compound (IC50= 5.77 ± 0.20 μМ) when compared to the tacrine and galantamine used as reference compounds; the highest activity against butyrylcholinesterase (BuChE) was the azo-11 coded compound (IC50= 2.72 ± 0.15 μМ). In the studies of inhibition of Aβ42 aggregation, the % inhibition results of the compounds at 100 μM were observed in the range of 6.55-78.39 %. The azo-9 coded compound was found to be the most effective compound on inhibition of Aβ aggregation (78.39 % at 100 μM) by exhibiting activity close to the reference compound curcumin. The azo series compounds exhibit a more effective Aβ aggregation inhibition profile than the imine series compounds. In recent years, studies on anti-Alzheimer's have merged into the view that direction to multi-targeted treatment strategies may lead to positive outcomes in the prevention and treatment of disease progression. When the ChE and Aβ aggregation inhibition activities on the compounds in the thesis are evaluated together, it has been concluded that the azo series compounds can act as multi-targeted agents.