Agents quelants multifuncionals per a la malaltia d'Alzheimer

• Main Author: Rodríguez Rodríguez, Cristina
• Other Authors: González Duarte, Pilar
• Format: Doctoral Thesis
• Language: Catalan
• Published: Universitat Autònoma de Barcelona 2010
• Subjects: Química bioinorgànica; Agents quelants; Malaltia d'Alzheimer; Ciències Experimentals; 546
• Online Access: http://hdl.handle.net/10803/3325; http://nbn-resolving.de/urn:isbn:9788469347539

La malaltia d'Alzheimer (MA) representa avui la forma més comuna de demència en la població envellida. Malgrat fa 100 anys que va ser descoberta, encara avui no existeix cap tractament preventiu i/o curatiu ni cap agent de diagnostic que permeti valorar quantitativament l'evolució d'aquesta malaltia. L'objectiu en el que s'emmarca aquest treball és contribuir a aportar solucions al problema de la manca d'agents terapèutics i de diagnosi, unívocs i rigorosos, per a la MA. Des del camp de la química bioinorgànica és fàcil fixar-se en l'excessiva concentració d'ions Zn(II) i Cu(II) en els cervells de malalts de MA, plantejar-se la seva utilització com a dianes terapèutiques i, en conseqüència, cercar agents quelants que evitin la formació de plaques senils o hi contribueixin a la seva redissolució. Inspirats en la tioflavina-T (ThT), un agent de tinció tradicional d'agregats amiloides, s'ha dissenyat un esquelet molecular amb propietats intercaladores i quelants. L'utilització de tècniques in silico ha estat un procés cabdal per a la cerca de molècules comercials que contenen l'esquelet molecular anteriorment esmentat i la posterior selecció dels millors candidats en base als següents requeriments: (a) potencialment antioxidant, (b) facilitat de iodació a fi d'utilitzar-les per a fins de diagnòstic (c) cumpliment de determinades propietats farmacocinètiques que estableixin el seu possible ús com a fàrmac (d) hidrofobicitat adequada per travessar la BBB. Com a resultat d'aquest procés s'han seleccionat tres candidats per a realitzar el posterior treball experimental 2-(2-hidroxifenil)benzoxazol (HBX), 2-(2-hidroxifenil)benzotiazol (HBT) i 2-(2-aminofenil)-1H-benzimidazol (BM).Els compostos seleccionats han estat exitosament iodats, obtenint-se HBXI, HBTI i BMI. Les constants de formació dels complexos amb Cu(II) i Zn(II) juntament amb experiments de turbidimetria han confirmat que són lligands adequats per a segrestar els ions metàl·lics enllaçats al pèptid Ab. D'altra banda, els canvis que experimenten les propietats òptiques dels compostos HBX, HBT i dels seus anàlegs iodats en presència de fibres amiloides és una prova de la seva interacció mútua. En base a aquests resultats in vitro, l'aplicació d'aquests compostos en teràpia i diagnòstic de la MA mereix una atenció especial, la qual cosa ens han portat a iniciar una sèrie d'assajos in vivo amb ratolins transgènics malalts d'Alzheimer.Si bé la ThT és l'agent de tinció tradicional de fibres amiloides i ha inspirat el disseny dels lligands quelants en aquest treball, encara avui es desconeix com interacciona a nivell molecular el seu catió amb les fibres. Així la darrera part del treball ha estat contribuir en aquest coneixement determinant l'estructura cristal·lina del catió ThT+ i s'han realitzat estudis teòrics per determinar la posició i l'orientació més probables que estableix el catió ThT+ en el sí de les fibres Ab així com les interaccions que regeixen el procés d'incorporació. === Alzheimer's disease (AD) is the most common form of dementia among older people. Although the etiology of AD is still poorly understood, the pathology is known and has been caracterized for over 100 years since Alois Alzheimer first described "a peculiar disease of cerebral cortex". Despite tremendous research efforts, current treatment as well as diagnostic options for AD are limited, consequently there is a need for the development of new effective therapies and biomarkers for the earlier detection in vivo of this disease.The mounting evidence supporting the role(s) of metal ions in the pathology of AD has rendered metal-ion chelation therapy a promising treatment strategy. Appropiate chelators can be designed to potentially disrupt amyloid-beta (Ab) pathology. Inspired by the traditional dye Thioflavin-T, we have designed new multifunctional molecules, which contain both amyloid-binding and metal chelating properties. In silico techniques have enabled us to identify commercial compounds that enclose the designed molecular framework, include potential antioxidant properties, facilitate iodine-labelled derivatives and can be permeable through the blood-brain barrier. The chelating properties of the selected compounds, 2-(2-hydroxyphenyl)benzoxazole (HBX), 2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazole (HBT) and 2-(2-aminophenyl)-1H-benzimidazole (BM), and corresponding iodinated derivatives, HBXI, HBTI and BMI, towards copper(II) and zinc(II) have been examined in the solid phase and in solution. The calculated stability constants for the ML2 complexes evidence that HBXI, HBTI and BMI can be efficient chelators for sequestering the Cu(II) and Zn(II) metal ions that are present in soluble Ab peptide forms, and this result was also confirmed by Ab aggregation turbidimetry assays, especially in the case of Cu(II). Finally, the fluorescence measurements on HBX, HBT, BM and corresponding iodinated derivatives, together with fluorescence microscopy studies on two types of pre-grown fibrils, have shown that HBX and HBT compounds could behave as potential markers for the presence of amyloid fibrils whereas HBXI and HBTI may be especially suitable for radioisotopic detection of Ab deposits. Overall, these preliminary findings are evidence of the potential of thioflavin-based intercalation compounds with integrated metal chelating properties as candidates for targeting Alzheimer's amyloidogenesis. Studies on the understanding of the binding of the ThT+ cation to amyloid fibrils and on the suitability of the above compounds to cross the BBB in transgenic mice are now in progress.