N-fenilakilas pakeistų tramadolio darinių, kaip naujų μ opioidų receptorių ligandų, projektavimas, sintezė ir biologinis įvertinimas | acta pharmaologica sinica

N-fenilakilas pakeistų tramadolio darinių, kaip naujų μ opioidų receptorių ligandų, projektavimas, sintezė ir biologinis įvertinimas | acta pharmaologica sinica

Anonim

Anotacija

Tikslas:

Tramadolis yra netipiškas opioidinis analgetikas, turintis mažą tolerancijos ir priklausomybės galimybę. Tačiau jo opioidų aktyvumas yra daug mažesnis nei klasikinių opiatų, tokių kaip morfinas. Sukurti naują analgetiką ir toliau tirti tramadolio skeleto struktūros aktyvumo ryšį (SAR).

Metodai:

Remdamiesi trijų dimensijų (3D) struktūros derinimo ir molekulinio sujungimo tyrimais, mes nustatėme, kad M1 (aktyvusis tramadolio metabolitas) ir morfinas pasižymi bendromis farmakoforinėmis savybėmis ir panašiais jungimosi būdais prie μ opioidų receptoriaus, kuriame azoto atomo pakaitalai. abiejų junginių susidūrė su bendra hidrofobine kišene, kurią sudarė Trp2936.48 ir Tyr3267.43. Šiame tyrime N-fenetilnormorfinas buvo prijungtas prie μ opioidų receptorių. Nustatyta, kad N-pakeistas N-fenetilnororfino grupė tęsiasi į hidrofobinę kišenę, suformuotą Trp2936.48 ir Tyr3267.43. Ši hidrofobinė sąveika gali padėti pagerinti jo opioidų aktyvumą, palyginti su morfinu. M1, morfino ir N-fenetilnororfino jungimosi būdai sutapo. Tai rodo, kad trijų junginių azoto atomų pakaitais gali būti bendros orientacijos. Sukurtos, susintetintos ir ištirtos tramadolio karkaso N-fenilalkilo darinių serijos, kad būtų galima sukurti naujo tipo analgetikus.

Rezultatai:

Dėl to buvo nustatyta, kad 5b junginys yra aktyvus kandidatas iš šių junginių. Be to, palyginti buvo tiriami 5b ir morfino darinių jungimosi būdai μ opioidų receptoriuose.

Išvada:

Skirtingai nuo morfino gaunamų struktūrų, kuriose didelių gabaritų N pakeitimas yra susijęs su patobulintu opioidų panašiu aktyvumu, atrodo, kad tramadolio pasakojimas skiriasi, o tai rodo galimą SAR skirtumą tarp šių junginių. Buvo atrastas naujo tipo tramadolio analogo ( 5b ) sąveikos mechanizmas, kuris padės pagerinti galimą tramadolio analgetikų modelį.

Įvadas

Opioidai yra narkotiniai analgetikai, plačiai skirti palengvinti vidutinio sunkumo ir stiprius skausmus, ir dauguma šių agentų sukelia panašų opioidų poveikį per opioidinius receptorius ( pvz. , Μ, δ, κ ir ORL1 receptorius). Tačiau dauguma kliniškai naudojamų analgetikų apsiriboja μ opioidų agonistais, kurie yra susiję su kvėpavimo slopinimu, vidurių užkietėjimu, priklausomybe, fizine priklausomybe ir kitu garsiai žinomu neigiamu poveikiu. Tramadolis, pradėtas gaminti 1977 m., Yra visiškai sintetinis vaistas nuo opioidų, vartojamas gydyti vidutinio sunkumo ir stiprų, tiek ūminį, tiek lėtinį skausmą 1 . Be to, jis taip pat buvo naudojamas depresijai, pooperacinei neuralgijai, diabetinei neuropatijai, priešlaikinei ejakuliacijai gydyti. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 . Tramadolis sukelia silpną šalutinį poveikį, įskaitant pykinimą, galvos svaigimą, nevirškinimą ir pilvo skausmą atskiriems pacientams 9, 10 . Buvo nustatyta, kad jis yra netipiškas opioidas tiek struktūros, tiek farmakologiniu požiūriu. Jis veikia kaip silpnas μ opioidų receptorių agonistas ir serotonino reabsorbcija bei norepinefrino reabsorbcijos inhibitorius 11, 12 . Jo O- dezmetilo metabolitas ( M1 ) yra daug stipresnis μ opioidų receptoriams 13 (1 paveikslas). Tačiau buvo atlikta nedaug tramadolio analogų struktūros ir aktyvumo bei jungimosi tarp tramadolio analogų ir μ opioidų receptorių tyrimų. Šiame tyrime mes sukūrėme N-fenilalkilo pakeistų tramadolio darinių seriją, norėdami ištirti jų struktūros aktyvumo ryšį kuriant naujus opioidinius analgetikus ir palyginti aptarėme šių junginių ir morfino darinių jungimosi būdų skirtumus.

Image

(±) -tramadolio 1, metabolito (±) -M1, kodeino ir morfino struktūra.

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

medžiagos ir metodai

Eksperimento skyrius

Visus chemikalus ir tirpiklius tiekė „Tansoole“ ir buvo naudojami be papildomo valymo. 1H ir 3C BMR spektrai buvo užregistruoti naudojant „Bruker AMX-400“ instrumentą. Protonų jungimosi modeliai buvo apibūdinti kaip singletai, dubletai, tripletai, kvartetai, multipletai ir platūs. Masės spektrai buvo sukurti naudojant elektrinę jonizaciją (ESI), pagamintą HP5973N analitiniu masių spektrometru. Aukštos skiriamosios gebos masės spektrometrijos (HRMS) spektrai buvo registruojami naudojant „AB 5600+ Q TOF“ instrumentą.

Bendroji N -metil- N -fenilakilaminometil-cikloheksanonų (3a – 3d) sintezės procedūra

Cikloheksanono (1 g, 1, 06 mmol), N -metilfenilalalkil-amino (1, 06 mmol) ir 1/5 paraformaldehido (2 mmol) mišinys izopropanolyje (20 ml) išmaišomas ir pridedama koncentruoto HCl, kad būtų galima sureguliuoti tirpalas iki pH 4. Po to reakcijos mišinys 30 minučių kaitinamas aliejaus vonioje 90–95 ° C temperatūroje, maišant. Kitos keturios paraformaldehido porcijos buvo įpilamos kas 15 minučių. Reakcijos mišinys toliau virinamas su grįžtamu šaldytuvu 4 valandas, o tirpiklis buvo distiliuotas. Likučiai plaunami heksanu, sureguliuojami iki šarminio pH natrio bikarbonato tirpalu ir ekstrahuojami etilo acetatu. Sujungti organiniai ekstraktai buvo džiovinami Na2S04 ir distiliuojami, kad būtų geras Mannich bazių ( 3a – 3d ) derlius.

Bendroji Grignardo reakcijos procedūra ruošiant 4a – 4d

100 ml trijų kaklų apvaliadugnė kolba su magnetiniu maišymo strypu, lašinamuoju piltuvu ir grįžtamu šaldytuvu buvo įpilta magnio drožlėmis (5 mmol) ir jodu (5 mg) argono pavidalu. Į reakciją su švirkštu pridedama bevandenio tetrahidrofurano (15 ml THF). Kai mišinys pašildomas iki 70 ° C, į mišinį lašai pridedama 3-bromanizolio (5 mmol), ištirpinto bevandeniame THF. Išsprendus visas magnio drožles, reakcija atšaldoma iki kambario temperatūros. Tada į reakciją po lašo buvo pridėta Mannich bazė ( 3a – 3d ) (1 mmol), ištirpinta bevandeniame THF. Maišant 3 valandas, reakcija buvo užgesinta prisotintu NH4Cl vandeniniu tirpalu. Mišinys praskiedžiamas vandeniu ir ekstrahuojamas CHCl3 (3 x 15 ml). Sujungti organiniai ekstraktai išdžiovinami bevandeniu natrio sulfatu, filtruojami ir išgarinami sumažintame slėgyje. Likutis buvo išgrynintas chromatografija kolonėlėje, naudojant silikagelį, naudojant CH2CI2 / MeOH (20: 1), kad gautumėte geltoną kietą medžiagą ( 4a – 4d ). Bazė ( 4a – 4d ) virsta hidrochloridais dietileteryje pridedant HCl dietileteryje.

Bendroji (5a – 5d) paruošimo procedūra

( 4a – 4d ) (0, 59 mmol) tirpalas bevandeniame DCM (15 ml) buvo atšaldomas iki –40 ° C. Į tirpalą buvo įlašinta boro tri-bromido DCM (1, 5 mmol). Po 1 valandos maišymo reakcijos mišiniui leidžiama prisitaikyti prie kambario temperatūros. Reakcijos mišinys buvo užšaldytas, įlašinus lašus šalto vandens. Po praskiedimo vandeniu neapdorotas produktas buvo ekstrahuotas CHCl3 (3 x 15 ml). Sujungti organiniai ekstraktai išdžiovinami bevandeniu natrio sulfatu, filtruojami ir išgarinami sumažintame slėgyje. Neapdorotas produktas buvo išgrynintas kolonėlės chromatografija per silikageliu, naudojant CH2CI2 / MeOH (20: 1), kad gautumėte geltoną aliejų ( 5a – 5d ). Bazė ( 5a – 5d ) buvo paversta hidrochloridais dietileteryje pridedant HCl dietileteryje.

2 - {[benzil (metil) amino] metil} -1- (3-metoksifenil) cikloheksanolio-HCl (4a)

Balti milteliai, 55 mg 47% 1H NMR (400 MHz, d6-DMSO) 8 10, 18 (s, 1H), 7, 62–7, 53 (m, 1H), 7, 47–7, 19 (m, 5H), 7, 04 (d, J) = 7, 9 Hz, 2H), 6, 86–6, 72 (m, 1H), 5, 06 (d, J = 46, 2 Hz, 1H), 4, 20 (ddd, J = 31, 9, 13, 0, 3, 6 Hz, 1 H), 3, 93 (ddd, J = 18, 3, 13, 0, 6, 1 Hz, 1H), 3, 76 (d, J = 7, 1 Hz, 3H), 2, 84–2, 61 (m, 1H), 2, 47–2, 27 (m, 4H), 2, 25–2, 02 (m, 2H), 1, 89 –1, 07 (m, 7H) ppm. 13C NMR (151 MHz, DMSO) 8 159, 61, 150, 36, 131, 85, 131, 61, 130, 79, 129, 81, 129, 53, 129, 11, 128, 95, 117, 71, 112, 04, 74, 44, 60, 26, 57, 57, 56, 78, 55, 46, 42, 23, 26, 64, 24, 89, 21, 55. ESI-MS m / z 340, 2 [M + H] + HRMS m / z apskaičiuota C22H30NO2 [M + H] +, 340, 2271; pastebėta, 340, 2281.

2 - {[metil (fenetil) amino] metil} -1- (3-metoksifenil) -cikloheksanolio-HCl (4b)

Baltieji milteliai 27 mg, 36 %1H NMR (400 MHz, DMSO) 8 10, 14 (d, J = 32, 5 Hz, 1H), 7, 37–7, 04 (m, 8H), 6, 78 (t, J = 6, 4 Hz, 1H), 5, 12 (s, 1H), 3, 73 (d, J = 18, 1 Hz, 3H), 3, 15–2, 74 (m, 4H), 2, 74–2, 53 (m, 3H), 2, 44 (dd, J = 18, 4, 8, 9 Hz, 2H), 2, 35–2, 07 (m, 2H), 1, 92–1, 35 (m, 7H). 13C NMR (151 MHz, DMSO) 8 159, 64, 150, 44, 137, 50, 137, 19, 129, 56, 129, 14, 129, 00, 127, 22, 127, 15, 117, 80, 112, 04, 74, 54, 58, 22, 55, 45, 54, 26, 42, 54, 30, 01, 28, 58, 27, 05, 25, 02, 21.66. ESI-MS m / z 354, 3 [M + H] + HRMS m / z apskaičiuota C23H32NO2 [M + H] +, 354, 2428; pastebėta, 354, 2438.

1- (3-metoksifenil) -2 - {[metil (3-fenilpropil) amino] metil} cikloheksanolio-HCl (4c)

Balti milteliai 100 mg 60% 1H NMR (400 MHz, DMSO) 8 10, 07 (d, J = 57, 6 Hz, 1H), 7, 36–7, 01 (m, 8H), 6, 85–6, 66 (m, 1 H), 5, 10 (s, 1H), 3, 74 (d, J = 7, 2 Hz, 3H), 2, 84 (t, J = 10, 9 Hz, 2H), 2, 68 (m, 1H), 2, 54 (d, J = 4, 7 Hz, 2H), 2, 49–2, 43 ( m, 2H), 2, 43–2, 31 (m, 2H), 2, 29–2, 02 (m, 2H), 1, 89–1, 27 (m, 9H). 13C NMR (151 MHz, DMSO) 8 159, 64, 150, 41, 140, 94, 129, 58, 128, 82, 128, 72, 128, 49, 126, 88, 126, 56, 117, 76, 111, 72, 74, 52, 57, 10, 55, 46, 52, 56, 42, 35, 32, 16, 27, 01, 25, 56, 24, 99, 23.73, 21.59. ESI-MS m / z 368, 3 [M + H] + HRMS m / z apskaičiuota C24H34NO2 [M + H] +, 368, 2584; pastebėta, 368, 2593.

1- (3-metoksifenil) -2 - {[metil (4-fenilbutil) amino] metil} cikloheksanolio-HCl (4d)

Baltieji milteliai 78 mg 67% 1H NMR (400 MHz, DMSO) 8 9, 86 (d, J = 74, 2 Hz, 1H), 7, 34–7, 14 (m, 6H), 7, 07 (dd, J = 17, 0, 9, 9 Hz, 2H). 6, 89–6, 77 (m, 1H), 5, 14 (dd, J = 25, 6, 7, 9 Hz, 1H), 3, 76 (d, J = 1, 9 Hz, 3H), 2, 91–2, 76 (m, 2H), 2, 68 (dt, J = 17, 4, 11, 8 Hz, 1H), 2, 58–2, 52 (m, 3H), 2, 49–2, 30 (m, 3H), 2, 30–2, 01 (m, 2H), 1, 86–0, 95 (m, 11H). 13C NMR (151 MHz, DMSO) 8 159, 65, 150, 43, 142, 08, 140, 32, 129, 58, 128, 77, 128, 66, 126, 88, 126, 33, 117, 87, 112, 04, 74, 43, 57, 65, 57, 09, 55, 46, 52, 73, 42, 27, 34, 93, 28, 39, 27, 12, 24, 98, 23, 47, 21, 63. ESI-MS m / z = 382, 3 [M + H] + HRMS m / z apskaičiuota C25H36NO2 [M + H] +, 382, 2741; pastebėta, 382, 2742.

3- {2 - {[benzil (metil) amino] metil} -1-hidroksicikloheksil} fenolio-HCl (5a)

Baltieji milteliai 98 mg 49% 1H NMR (400 MHz, DMSO) 8 9, 69 (s, 1H), 9, 36 (d, J = 13, 1 Hz, 1H), 7, 56–7, 19 (m, 5H), 7, 13 (dt, J = 11, 0, 7, 9 Hz, 1H), 6, 99–6, 80 (m, 2H), 6, 64 (ddd, J = 18, 3, 8, 0, 2, 1 Hz, 1H), 4, 98 (d, J = 43, 5 Hz, 1H), 4, 31–4, 12 (m., 1H), 3, 95 (ddd, J = 18, 5, 12, 9, 6, 0 Hz, 1H), 2, 85–2, 54 (m, 2H), 2, 47–2, 22 (m, 4H), 2, 13–1, 13 (m, 9H). 13C NMR (101 MHz, DMSO) 8 157, 64, 150, 10, 131, 55, 129, 90, 129, 42, 129, 19, 129, 04, 115, 99, 113, 69, 112, 80, 74, 27, 60, 37, 57, 07, 56, 60, 42, 10, 29, 47, 26, 49, 24, 95, 21, 52. ESI-MS m / z 326, 2 [M + H] + HRMS m / z apskaičiuota C21H28NO2 [M + H] +, 326, 2115; pastebėta, 326, 2118.

3- {1-hidroksi-2 - {[metil (fenetil) amino] metil} cikloheksil} fenolio-HCl (5b)

Baltieji milteliai 118 mg 57% 1H NMR (400 MHz, DMSO) 8 9, 32 (s, 1H), 8, 80 (d, J = 58, 1 Hz, 1H), 7, 40–7, 07 (m, 6H), 6, 94 (d, J = 12, 7 Hz, 2H), 6, 62 (d, J = 7, 2 Hz, 1H), 5, 06 (s, 1H), 3, 23–2, 53 (m, 8H), 2, 16 (s, 1H), 1, 94–1, 32 (m, 9H). 13C NMR (101 MHz, DMSO) 8 157, 30, 151, 79, 140, 91, 129, 05, 128, 97, 128, 60, 126, 16, 116, 02, 112, 93, 112, 69, 74, 84, 59, 90, 58, 52, 43, 81, 43, 26, 41, 50, 33, 09, 26, 88, 26, 16, 22, 23. ESI-MS m / z 340, 3 HRMS m / z apskaičiuota C22H30NO2 [M + H] +, 340, 2271; pastebėta, 340, 2282.

3- {1-hidroksi-2 - {[metil (3-fenilpropil) amino] metil} cikloheksil} fenolio-HCl (5c)

Baltieji milteliai 120 mg 66% 1H NMR (400 MHz, DMSO) 8 9, 59 (d, 1H), 9, 38 (d, 1H), 7, 36–7, 26 (m, 2H), 7, 15 (ddt, J = 15, 8, 10, 2, 7, 6 Hz, 4H), 6, 99–6, 79 (m, 2H), 6, 63 (d, J = 7, 9 Hz, 1H), 5, 01 (s, 1H), 2, 85 (dd, J = 13, 8, 8, 8 Hz, 2H), 2, 77–2, 60 (m, 1H), 2, 57 (d, J = 4, 6 Hz, 2H), 2, 48 (d, J = 6, 9 Hz, 2H), 2, 41 (d, J = 4, 7 Hz, 2H), 2, 17–1, 29 (m, 11H) . 13C NMR (101 MHz, DMSO) 8 157, 67, 150, 12, 140, 97, 129, 43, 128, 84, 128, 69, 126, 56, 116, 02, 113, 74, 112, 84, 74, 19, 57, 61, 57, 11, 52, 55, 42, 32, 32, 39, 27, 02, 25, 65, 25, 07, 23, 83, 21.58. ESI-MS m / z 354, 3 [M + H] + HRMS m / z apskaičiuota C23H32NO2 [M + H] +, 354, 2427; pastebėta, 354, 2435.

3- {1-hidroksi-2 - {[metil (4-fenilbutil) amino] metil} cikloheksil} fenolio-HCl (5d)

Balti milteliai 80 mg 68% 1H NMR (400 MHz, DMSO) 8 9, 15 (s, 1H), 7, 32–7, 23 (m, 2H), 7, 16 (d, J = 10, 0, 4, 0 Hz, 3H), 7, 06 (t, J = 7, 8 Hz, 1H), 6, 90 (s, 1H), 6, 82 (d, J = 7, 6 Hz, 1H), 6, 55 (dd, J = 7, 9, 2, 0 Hz, 1H), 4, 83 (s, 1H), 2, 54 ( d, J = 7, 7 Hz, 2H), 2, 26–2, 04 (m, 2H), 2, 02–1, 84 (m, 4H), 1, 83–1, 18 (m, 14H). 13C NMR (101 MHz, DMSO) 8 156, 79, 151, 29, 142, 27, 128, 44, 128, 19, 125, 56, 115, 50, 112, 41, 112, 19, 74, 38, 58, 44, 57, 44, 43, 26, 42, 65, 41, 03, 34, 96, 28, 67, 26, 46, 26, 15, 25, 70. 21.75 val. ESI-MS m / z 368, 3 [M + H] + HRMS m / z apskaičiuota C24H34NO2 [M + H] +, 368, 2584; pastebėta, 368, 2588.

Radioligando jungimosi tyrimas

Kinijos žiurkėno kiaušidžių (CHO) ląstelės, stabiliai transfekuotos žmogaus κ-opioidų ir δ-opioidų receptoriais, buvo gautos iš „SRI International“ (Palo Alto, CA, JAV), o tos, kurioms buvo perduotos μ-opioidų receptoriai, - iš George'o Uh1. (NIDA Intramural programa, Bethesda, MD, JAV). Ląstelės buvo auginamos 100 mm indeliuose Dulbecco modifikuotoje Eagle terpėje (DMEM), papildytoje 10% vaisiaus galvijų serumo (FBS) ir penicilino-streptomicino (10 000 U / ml), esant 37 ° C, esant 5% CO 2 atmosferai. Junginių afinitetas ir selektyvumas daugialypiams opioidų receptoriams buvo nustatyti inkubuojant membranas su radioaktyviai paženklintais ligandais ir 12 skirtingų junginių koncentracijų 25 ° C temperatūroje, galutiniame 1 ml tūrio 50 mmol / l Tris-HCl, pH 7, 5. Μ-selektyviojo peptido [3H] DAMGO, κ-selektyviojo ligando [3H] U69593 ir δ-selektyvaus antagonisto [3H] DPDPE inkubacijos laikas buvo naudojamas 60 minučių.

[ 35 S] GTP-γ-S funkcinis tyrimas

Galutiniame 0, 5 ml tūryje įvairios kiekvieno tiriamo junginio koncentracijos buvo inkubuotos su 7, 5 mg CHO ląstelių membranomis, stabiliai ekspresuojančiomis žmogaus μ opioidų receptorius. Tyrimo buferį sudarė 50 mmol / l Tris-HCl, pH 7, 4, 3 mmol / L MgCl2, 0, 2 mmol / L EGTA, 3 mmol / l BVP ir 100 mmol / L NaCl. Galutinė [35S] GTP-γ-S koncentracija buvo 0, 08 nmol / L. Nespecifinis prisijungimas buvo matuojamas įtraukiant 10 mmol / L GTP-γ-S. Įrišimas buvo pradėtas pridedant membranas. Po 60 minučių inkubacijos 30 ° C temperatūroje, reakcijos buvo nutrauktos greitu filtravimu ir radijo aktyvumas buvo nustatytas skystos scintiliacijos skaičiavimu.

Molekulinis modeliavimas

3D tramadolio, M1, morfino ir kodeino struktūra buvo sukurta naudojant SYBYL6.9 programą ir optimizuota Gauso programa tuo pačiu metodu, kuris buvo naudojamas ankstesniame tyrime 14 . 3D junginių struktūros taip pat buvo sudėtos naudojant programinės įrangos paketus SYBYL6.9.

Molekulinis dokas buvo atliktas naudojant GOLD 5.0.1 15 . Įrišimo vieta buvo apibrėžta taip, kad apimtų visas liekanas 15, 0 Å spinduliu nuo konservuoto D3.32Cγ anglies atomo. Tarp ligando protonuoto azoto atomo (N1) ir D3.32 šoninės grandinės buvo nustatytas vandenilio jungties apribojimas. Kiekvienam ligandui buvo pagaminta dešimt konformacijų, o balų nustatymo funkcija buvo naudojama aukso skalė. Kiti parametrai buvo nustatyti kaip standartiniai numatytieji. Aukšto įvertinimo kompleksai buvo apžiūrimi vizualiai, kad būtų parinktas priimtiniausias sprendimas.

Rezultatai

Dizaino racionalumas

Ankstesniuose tyrimuose per pastaruosius kelerius metus tramadolis paprastai laikomas struktūriniu ryšiu su kodeinu 16, 17, 18 . Mūsų pradiniame tyrime buvo išdėstytos trimatės tramadolio ir kodeino struktūros (2 paveikslas). Nustatyta, kad azoto atomai ir 3-metoksifenilo grupės abiejuose junginiuose buvo toje pačioje padėtyje, o tai parodė, kad tramadolis ir kodeinas turėjo bendrų farmakoporinių ypatybių. Kadangi tramadolis pasižymi μ opioidų aktyvumu pirmiausia per savo O- demetilo metabolitą ( M1 ), morfinas taip pat yra stipresnis kodeino O- demetilmetabolitas. Taip pat buvo uždėta 3D M1 ir morfino struktūra (2 paveikslas), kuris parodė, kad abu junginiai turi tas pačias farmakoforines savybes. Tada M1 ir morfinas buvo prijungtas prie μ opioidinių receptorių kristalų struktūros (PDB kodas 4DKL), naudojant programą GOLD 5.0.1. Buvo nustatyta, kad abiejų junginių protonuoti azoto atomai sudarė druskos tiltelį su Asp147 3.32, o dviejų junginių fenolio grupės sudarė vandenilio jungimosi sąveiką su vandens molekulėmis (3A, 3B paveikslai). Šie rišimo būdai buvo sudaryti iš morfinų surišimo režimų opioidinių receptorių kristalų struktūroje 19, 20, 21 . M1 išlaikė klasikinę morfinų sąveiką su μ opioidų receptoriais. Padengimo ir doko tyrimai parodė, kad M1 ir morfinas pasižymi tomis pačiomis farmakoforinėmis savybėmis ir panašiu rišimo būdu μ opioidų receptoriuose.

Image

Tramadolio ir kodeino trimatė struktūra; M1 ir morfinas.

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę
Image

Ligando surišimo režimai esant μ opioidų receptoriams. (A) M1 jungimosi režimas esant μ opioidų receptoriams parodytas žaliai; (B) morfino surišimo būdas esant μ opioidų receptoriams parodytas geltonai; (C) N- feniletilnormalino jungimosi būdas su μ opioidų receptoriais parodytas mėlynai; (D) M1 (žalios), morfino (geltonos) ir N- fenetilmetalomorfino (mėlynos) surišimo būdų derinimas; (E) M1 (žalios), morfino (geltonos) ir N- fenetilmetalomorfino (mėlynos spalvos), kuriuose μ opioidų receptoriai pateikiami pagal galimą paviršių, surišimo režimų superpozicija.

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

Atidžiai ištyrus M1 ir morfino jungimosi būdus, reikėjo atkreipti dėmesį, kad abiejų junginių azoto atomo pakaitalas susidūrė su bendra hidrofobine kišene, kurią sudarė Trp293 6.48 ir Tyr326 7.43 . Gerai žinoma, kad N- arilalkilo pakaitalų, tokių kaip N- feniletilo grupė, įvedimas yra susijęs su reikšmingu opioidams būdingo aktyvumo pagerėjimu klasikiniams morfinais. N- feniletilo pakaitalo įvedimas į morfiną žymiai padidina morfino aktyvumą μ opioidų receptoriuose. N- feniletilnormalino jungimosi būdas taip pat buvo tiriamas molekuliniu doku (3C pav.). N- feniletilnorminas išlaikė bendrą M1 ir morfino jungimosi sąveiką, o N- feniletilo dalis tęsėsi į hidrofobinę kišenę, kurią sudarė Trp293 6.48 ir Tyr326 7.43 . Ši papildoma sąveika gali padėti pagerinti N- feniletilnorminino opioidų aktyvumą, palyginti su morfinu. Kai buvo sudėti M1, morfino ir N- fenetilnororfino jungimosi režimai, mes nustatėme, kad protonuoti azoto atomai trijuose junginiuose sudarė druskos tiltelius su Asp147 3.32, o jų fenolio grupės sudarė vandenilio jungimosi sąveiką su vandens molekulėmis ir His297 6.52 (3D paveikslas). . Trijų junginių N pakeitimas taip pat susidūrė su ta pačia hidrofobine kišene (3D paveikslas, 3E). Kadangi N- feniletilo pakaitalas gali pagerinti morfino opioidinį aktyvumą, mes pasiūlėme, kad feniloalkilo grupės, tokios kaip feniletilas, įvedimas į M1 azoto atomą galėtų sustiprinti surišimo afinitetą μ opioidų vietoje, kaip tai daroma su morfinu. Taigi, norėdami sukurti naują opioidų ligandų klasę, mes sukūrėme tramadolio N- fenilalkilo darinių (4 pav.) Ir M1 seriją (4 paveikslas) ir M1 .

Image

Suprojektuoti N- arilalkilaminometilencikloheksano analogai.

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

Sintezė

4a – 5d sintezė buvo aprašyta 1 schemoje. Cikloheksanonas buvo kondensuotas su paraformaldehidu ir N -metilalkilfenilaminu, kad gautų aminometilheksanonus 3a – 3d, kurie toliau buvo reaguojami su Grignardo reagentu, paruoštu iš 3-bromananolio, kad gautų 4a – 4d . Tiksliau, pridėjus Grignardo reagentą į 3a – 3d ketonus, gaunami neapdoroti 4a – 4d kaip diastereomerų mišiniai (76% cis 4a – 4d ) 16 . Cis- izomero gausumas gali būti padidintas iki 95% atliekant greitąją chromatografiją (DCM / MeOH, 20: 1). O- demetilo dariniai buvo gauti pašalinant O- metilo grupę iš 5a – 5d .

Image

Reagentai ir sąlygos: a) paraformaldehidas, HCl, izopropanolis, 90 ° C; (b) 3-bromanizolo, Mg, bevandenio THF, kambario temperatūros (RT); c) BBr 3, bevandenis DCM, -40 ° C.

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

Įrišimas ir giminingumas

Visi metoksilo dariniai, 4a – 4d, kaip ir tramadolis, neturėjo opioidų receptorių surišimo afinitetų, tuo tarpu fenolio hidroksilo dariniai 5a – 5d pasižymėjo didesniu afinitetu ir selektyvumu prieš μ opioidinius receptorius. 5a – 5d jungimosi afinitetai svyravo nuo 99, 7 nmol / L iki 1297 nmol / L (1 lentelė). Mes nustatėme, kad μ opioidų surišimo afinitetai 5a – 5d buvo siejami su linkerio ilgiu (anglies atomų skaičiumi tarp azoto atomo ir įvestos fenilo grupės). Kai jungiamojo laivo ilgis buvo lygus 2, atitinkamas 5b tikslinis junginys pasižymėjo didžiausiu afinitetu jungiant μ opioidų receptorius ( Ki = 99 nmol / L) tarp visų aminometileno cikloheksano analogų. 5b jungties afinitetas buvo šiek tiek silpnesnis nei M1 ( K i = 13 nmol / L), tačiau išlaikytas agonistinis aktyvumas (EC50 = 258 nmol / L) (5 paveikslas) buvo lygus M1 (EC 50 = 244, 7 nmol / L). ), kaip parodyta [35S] GTP-γ-S surišimo tyrimuose (2 lentelė). Kai linkerio ilgis padidėjo iki 3 ir 4, agonistinis aktyvumas sumažėjo 1 kartą, palyginti su 5b .

Pilno dydžio lentelė

Image

5b GTPγS surišimo tyrimo grafikas μ opioidų receptoriuje.

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

Pilno dydžio lentelė

Diskusija

Šiame tyrime tikslinių junginių struktūra ir aktyvumas buvo panašūs su tramadoliu, o fenolio hidroksilpakeisti junginiai buvo daug stipresni nei metoksilpakeisti junginiai. N -pakaitui jungties tarp azoto atomo ir įvestos fenilo grupės ilgis turėjo didelę įtaką opioidų aktyvumui. 5b feniletilu pakeistas darinys 5b buvo pats stipriausias junginys, kurio agonistinis aktyvumas buvo lygus M1 .

Morfinas ir tramadolis turi tą patį farmokoforo modelį ir surišimo režimą (6A pav.); vis dėlto lieka klausimas, ar jų dariniai išlaiko panašias savybes? Norint atsakyti į šį klausimą, buvo palyginti Nb-feniletil-pakeisto 5b junginio ir N- feniletilmorfino jungimosi būdai (6B ir 6C pav.). Kalbant apie morfino ir jo analogų surišimo būdus, N- feniletilmorfinas išlaikė morfino surišimo būdą (6B pav.). Tačiau N- feniletiltramadolis 5b pakeitė tramadolio surišimo orientaciją (6C pav.). 5b katijoniniai aminai vis dar sudarė druskos tiltelį su Asp147 3.32 karboksilo grupe, tačiau santykinė katijoninių aminų padėtis buvo perkelta į Asp147 3.32 karboksilo grupės neigiamą pusę. 5b esančio N- feniletilo grupė nepateko į hidrofobinę surišimo kišenę, suformuotą Trp293 6.48 ir Tyr326 7.43, kaip buvo pastebėta N- feniletilnormalino fenilo grupėje. Vietoj to jis buvo išplėstas į naują kišenę, kurią sudarė likučiai Ile144 3.29, Val143 3.28 ir Leu219 antroje tarpląstelinėje kilpoje (ECL2). Dėl šios naujos sąveikos ligando ir 5b fenolio grupės judėjimas žemyn nesudarė vandenilį rišančio tinklo, kurį sudaro dvi vandens molekulės ir His297 6.52 (6C ir 6D pav.). Rezultatai parodė, kad N- feniletilo grupės įvedimas pakeitė pradinę tramadolio ir morfino surišimo orientaciją; Nb-feniletiletramadolio 5b aktyvumas sumažėjo 8 kartus, tačiau išliko panašus agonistinis aktyvumas (atitinkamai 5b ir M1 buvo EC50 = 258 nmol / L ir 244 nmol / L). Dėl neigiamo 5b judėjimo aktyviojoje vietoje dingo opioidų receptorių M1 fenolio grupės ir His297 6, 52 pagrindinė vandens sukelta sąveika ir atsirado erdvė. Įvedus naują vandenilio jungčių donorą 5b fenolio grupėje, gali būti atkurtas vandenilio surišimo tinklas, susidedantis iš dviejų vandens molekulių ir His297 6.52, ir padidinti jo aktyvumą μ receptorių atžvilgiu.

Image

Ligando surišimo režimai esant μ opioidų receptoriams. (A) sudedami M1 (žalios) ir morfino (geltonos) jungimosi režimai esant μ opioidų receptoriams; (B) morfino (geltonos spalvos) ir N- feniletilnorminfino (mėlynos) jungimosi būdai, sujungti su μ opioidų receptoriais; (C) M1 (žalios) ir 5b (rožinės) jungimosi režimai, esantys viename opioidų receptoriaus µ. (D) 5b rišimo būdas parodytas rožine spalva.

Visas dydis

  • Atsisiųskite „PowerPoint“ skaidrę

Šiame tyrime mes nustatėme, kad tramadolio aktyvusis metabolitas M1 ir morfinas turėjo bendrų farmakoporinių ypatybių ir panašius jungimosi būdus prie μ opioidų receptorių, naudodamiesi 3D struktūros superpozicija ir molekulinio doko technika. N- feniletilo prisijungimas prie morfino įvedė hidrofobinę sąveiką su Trp293 6.48 ir Tyr326 7.43 ir pagerino jo opioidinį aktyvumą. Tada buvo suprojektuota, susintetinta ir įvertinta opioidų veikla iš N- fenilalalkilo pakeistų tramadolio darinių. Funkciniuose tyrimuose N-feniletilu pakeistas 5b junginys turėjo lygiavertį aktyvumą, palyginti su M1. Be to, atliekant molekulinio doko tyrimą su 5b, nustatyta, kad 5b turi naują rišimo orientaciją, skirtingai nei N- feniletil morfinas, kai 5b N- feniletilo grupė išsiplėtė į kitą hidrofobinę kišenę, kurią sudaro liekanos Ile144 3.29, Val143 3.28 ir Leu219 ECL2. . Mūsų tyrimas parodė, kad įvedus naują vandenilio jungčių donorą 5b fenolio grupėje, gali būti atkurtas pirminis vandens tilto vandenilio jungimosi tinklas ir padidintas jo aktyvumas μ receptorių srityje.

Autoriaus indėlis

Wei FU, Wei LI ir Qing SHEN sukūrė tyrimus; Qing SHEN ir Yuan-yuan QIAN susintetino junginius; Xue-jun XU ir Jing-gen LIU atliko farmakologinį tyrimą; Qing SHEN ir Wei FU parašė darbą.