7,8-dihidroksiflavon ve 4`dimetilamino-7,8-dihidroksiflavon`un farmakokinetik özellikleri ve teorik kimyasal aktivitelerinin araştırılması

Abstract

Nörotrofinler merkezi sinir sisteminde çoğalma, farklılaşma, miyelinasyon, sinaptik plastisite, aksonal büyüme, sağkalım gibi farklı işlevlerden sorumlu biyolojik faktörlerdir. Bu büyüme faktörleri işlevlerini tropomiyozin reseptör kinaz ailesine ait TrkA, TrkB ve TrkC olarak bilinen 3 farklı reseptör üzerinden gerçekleştirirler. Beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF), sinir sisteminde nöronların sağkalımı, sinapsların stabilizasyonunu, sinaptik fonksiyonun sağlanması, nörogenez, öğrenme ve hafıza gibi çok önemli roller üstlenen, p75NTR ve büyük oranda TrkB reseptörü üzerinden fizyolojik işlevlerini gerçekleştiren bir nörotrofindir.TrkB reseptörünün güçlü ve seçici bir agonisti olarak tanımlanan 7,8-dihidroksiflavon (7,8-DHF) molekülü, BDNF'nin fizyolojik etkilerini taklit edebilen bir molekül olarak tanımlanmış ve kanserden nörodejeneratif hastalıklara kadar bir çok hastalık patolojisine karşı olumlu etkileri olduğu gösterilmiştir. 4'-dimetilamino-7,8-dihidroksiflavon (4'-DMA-7,8-DHF) molekülü ise 7,8-DHF'e göre daha potent olduğu düşünülen bir flavon türevidir. Her iki molekül de düşük BDNF seviyeleri ile ilişkili fonksiyonel eksiklikleri etkili bir şekilde aşılabilecek potansiyele sahiptirler. Ancak, ne 7,8-DHF için ne de 4'-DMA-7,8-DHF için kan ve beyin omurilik sıvılarında eş zamanlı in vivo farmakokinetik özelliklerinin ve teorik kimyasal aktivitelerinin araştırıldığı mevcut bir çalışmaya ulaşılamamıştır. Bu amaçla planlanan bu tez çalışmasında 7,8-DHF ve 4'-DMA-7,8-DHF maddelerinin sıçanlarda kan ve beyin omurilik sıvısındaki farmakokinetik etkinliklerinin ve teorik kimyasal özelliklerinin araştırılması ve bu verilerin karşılaştırılması amaçlanmaktadır.Bu bağlamda 7,8-DHF ve 4'-DMA-7,8-DHF maddeleri Wistar albino sıçanlara intraperitonel olarak uygulanmış ve belirlenen zaman aralıklarında sıçanlardan plazma örneği ve beyin omurilik sıvılarından mikrodiyalizatlar toplanmıştır. Toplanan mikrodiyalizatlar ve plazmadan elde edilen örnekler LC/MS-MS metodu ile yüksek hassasiyette ölçülmüştür. Teorik kimyasal analizler her iki molekülün de enerji değerlerini hesaplayarak bu moleküllerin kararsız olduklarını, dolayısıyla bağ yapmaya eğilimli olduklarını göstermiştir. Analitik bulgular ise 7,8-DHF molekülünün sistemik uygulandığında 4'-DMA-7,8-DHF molekülüne göre daha iyi bir farmakokinetik profile sahip olduğunu göstermiştir. Analitik bulgular ayrıca 7,8-DHF ve 4'-DMA-7,8-DHF moleküllerinin ilk geçiş etkisinden yüksek oranda etkilendiğini ve enjeksiyondan sonra konsantrasyonlarının hızla düştüğünü de ortaya koymuştur. Sonuç olarak hücre kültürü çalışmalarında TrkB aktivasyonunu daha iyi sağladığı için 7,8-DHF'ten daha potent olduğu düşünülen 4'-DMA-7,8-DHF molekülünün, sistemik uygulanmasıyla daha iyi bir farmakokinetik profil sergilemediği görülmüştür.

Neurotrophins are biological factors responsible for different functions such as proliferation, differentiation, myelination, synaptic plasticity, axonal growth, survival in the central nervous system. Neurotrophins accomplish these functions mainly through three different receptor types of the tyrosine-receptor kinase family known as TrkA, TrkB and TrkC and depending on the alteration of trk receptor function, there may onset or develop common neurodegenerative diseases. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is a neurotrophin which show its physiological effects via p75NTR and its common receptor TrkB, so that plays crucial roles in the nervous system such as survival of neurons, stabilization of synapses, providing synaptic function, neurogenesis, learning and memory.7,8-dihydroxyflavone (7,8-DHF), a plant-derived secondary metabolite, is a potent and selective agonist of TrkB receptor that mimics these known beneficial effects of BDNF. 7,8-DHF has thought to be shown therapeutic effects against common neurological disorders and cancer. Recently, a methylated derivative of 7,8-DHF, 4'-dimethylamino-7,8-dihydroxyflavone (4'-DMA-7,8-DHF), is a flavone derivate and thought to be more potent than 7,8-DHF. Both of these molecules are potential agents that functional deficiencies associated with low levels of BDNF can effectively be overcomed. However, studies investigating in vivo pharmacokinetic properties or the theoretical chemical activities of 7,8-DHF or 4'-DMA-7,8-DHF are yet to be published. The aim in this thesis project is to investigate and compare the pharmacokinetic activities and chemical active properties of 7,8-DHF and 4'-DMA-7,8-DHF in rat plasma and brain fluids.For these purposes, 7,8-DHF and 4'-DMA-7,8-DHF were intraperitoneally administrered to Wistar albino rats in a specific time order and then, blood and cerebrospinal fluid samples were collected from each subject. Collected microdialysates and blood plasma samples were analyzed via high sensitivity method, LC/MS-MS. Theoretical analysis has shown that both molecules are unstable and tend to bond with high affinity by calculating the energy values of both molecules. According to analytical findings, 7,8-DHF is more potent and has a better pharmacokinetic profile compared to 4'-DMA-7,8-DHF molecule. Additionally, pharmacokinetic analyses showed that these molecules were highly affected by the first pass effect and their concentrations have decreased significantly after injection. As a result, in contrast to the cell culture studies showing that 4'-DMA-7,8-DHF molecule is more potent than 7,8-DHF due to its ability of TrkB activation, these analyses showed that systematic administration of 4'-DMA-7,8-DHF molecule did not provide a more potent pharmacokinetic profile when compared to 7,8-DHF.