Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất Thiazolidindion

  • Số trang: 104 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 14 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI LÂM THỊ HÒA NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT THIAZOLIDINDION LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC HÀ NỘI 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI LÂM THỊ HÒA NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ THỬ TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT THIAZOLIDINDION LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ DƢỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ THUỐC MÃ SỐ: 60720402 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Phan Thị Phƣơng Dung PGS.TS. Nguyễn Hải Nam HÀ NỘI 2013 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin đƣợc gửi sự cảm ơn chân thành của mình của mình đến với thầy cô: TS. Phan Thị Phƣơng Dung và PGS.TS. Nguyễn Hải Nam. Các thầy cô đã tạo điều kiện tốt nhất và chỉ bảo tận tình giúp tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo, các anh chị kỹ thuật viên của bộ môn Hóa Dƣợc - trƣờng đại học Dƣợc Hà nội trong suốt thời gian qua đã tạo điều kiện để tôi thực hiện luận tại bộ môn. Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến cô Đỗ Thị Nguyệt Quế và các cán bộ tại khoa Dƣợc, trƣờng Đại học Quốc gia Chungbuk, Cheongju, Hàn Quốc đã hỗ trợ tôi trong việc thử hoạt tính sinh học. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị cán bộ giúp đỡ tôi trong quá trình kiểm tra, đo đạc các loại phổ tại Viện Hóa học Việt nam, Viện Hóa học các hợp chất tự nhiên. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, ngƣời thân và bạn bè đã quan tâm, động viên tạo động lực cho tôi đi đến ngày hôm nay. Hà Nội, tháng 08 năm 2013 Lâm Thị Hòa MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................... Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .....................................................................................10 1.1. Tác dụng sinh học của thiazolidindion và dẫn chất ............................................. 10 1.1.1. Tác dụng kháng tế bào ung thƣ ......................................................................10 1.1.2. Tác dụng chống đái tháo đƣờng .....................................................................17 1.1.3. Tác dụng khác ................................................................................................24 1.2. Phƣơng pháp tổng hợp thiazolidin-2,4-dion và dẫn chất .................................... 24 1.2.1. Phƣơng pháp tổng hợp thiazolidin-2,4-dion ..................................................24 1.2.2. Phƣơng pháp tổng hợp dẫn chất 5-arylidenthiazolidin-2,4-dion ...................25 CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ………………………………………………………………………………27 2.1. Nguyên liệu, hóa chất ................................................................................................ 27 2.1.1. Hóa chất chính.................................................................................................27 2.1.2. Dung môi và các hóa chất khác ......................................................................27 2.2. Thiết bị, dụng cụ ........................................................................................................ 27 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 28 2.3.1. Tổng hợp hóa học ...........................................................................................28 2.3.2. Sơ bộ kiểm tra độ tinh khiết và khẳng định cấu trúc của các chất tổng hợp .28 2.3.3. Thử tác dụng sinh học của các chất tổng hợp đƣợc .......................................28 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................................... 29 2.4.1. Phƣơng pháp tổng hợp hóa học và kiểm tra độ tinh khiết ..............................29 2.4.2. Phƣơng pháp khẳng định cấu trúc ...................................................................29 2.4.3. Phƣơng pháp thử tác dụng sinh học ................................................................29 `CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................33 3.1. Hóa học ...................................................................................................................... 33 3.1.1. Tổng hợp các dẫn chất ...................................................................................33 3.1.2. Kiểm tra độ tinh khiết ....................................................................................42 3.1.3. Khẳng định cấu trúc .......................................................................................43 3.2. Hoạt tính sinh học..................................................................................................... 48 3.2.1. Tác dụng ức chế HDAC .................................................................................48 3.2.2. Tác dụng gây độc tế bào ................................................................................49 3.2.3. Tác dụng ức chế PTP1B .................................................................................50 CHƢƠNG 4: BÀN LUẬN ........................................................................................52 4.1. Hóa học ...................................................................................................................... 52 4.2. Khẳng định cấu trúc ................................................................................................. 54 4.2.1. Phổ hồng ngoại ................................................................................................54 4.2.2. Phổ khối lƣợng ................................................................................................55 4.2.3. Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân ...........................................................................56 4.2.4. Phổ cộng hƣởng từ carbon ..............................................................................57 4.3. Hoạt tính sinh học..................................................................................................... 57 4.3.1. Tác dụng ức chế HDAC ..................................................................................58 4.3.2. Tác dụng độc tế bào ........................................................................................58 4.3.3. Tác dụng ức chế PTP1B ..................................................................................58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................60 I. KẾT LUẬN............................................................................................................60 II. KIẾN NGHỊ ................................................................................................................. 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1 H-NMR 13 C-NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân Phổ cộng hƣởng từ carbon BSLA Brine Shrimp Lethality assay (Khảo nghiệm ngâm nƣớc muối gây chết tôm) CV-1 Tế bào thận khỉ DCM Diclomethan DMF N,N-dimethylformamid DMSO Dimethyl sulfoxid ED50 Effective dose 50% (lƣợng chất gây chết 50% số cá thể thí nghiệm) GAPDH Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase H3, H4 Histon 3, Histon 4 HDAC Histon deacetylase (enzym histon deacetylase) HepG2 Tế bào ung thƣ gan ngƣời IC50 Inhibitory concentration 50 (nồng độ chất gây ức chế 50% số cá thể thí nghiệm) IGF1R Insulin-like growth factor 1 receptor IR Phổ khối lƣợng IR5 Insulin receptor 5 (thụ thể insulin 5) MS Phổ khối lƣợng PPAR- γ Peroxisom proliferator gamma (thụ thể peroxisom proliferator gamma) PPRE Proliferator peroxisom (phức hợp proliferator peroxisom) PTP1B Protein tyrosin phosphatase 1B (enzym protein tyrosin phosphatase 1B) RXR Receptor X retinoid (thụ thể X retinoid) SW620 Tế bào ung thƣ đại tràng SRR1 N-(6-(2,4-dioxothiazolidin-3-yl)hexyl)benzamid SRR2 N-(6-(2,4-dioxothiazolidin-3-yl)hexyl)benzenesulfonamid TEA Triethanolamin TLC Sắc ký lớp mỏng TZD Thiazolidindion DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Kết quả tác dụng của dẫn chất IIa và IIb trên đƣờng huyết và mỡ máu.11 Bảng 3.1. Bảng tổng hợp các thông số của các dẫn chất 4a-f .................................... 35 Bảng 3.2. Kết quả phân tích phổ IR của dãy chất 4a-f ........................................ 36 Bảng 3.3. Kết quả phân tích phổ MS của dãy chất 4a-f ...................................... 37 Bảng 3.4. Kết quả phân tích phổ 1H-NMR của các chất 4a-f............................. 37 Bảng 3.5. Kết quả phân tích phổ 13C-NMR của các chất 4a-f. ........................... 39 Bảng 3.6. Kết quả thử độc tính trên tế bào SW620 ............................................. 41 Bảng 3.7. Kết quả thử tác dụng ức chế PTP1B ................................................... 42 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Các dẫn chất đƣợc tổng hợp trong nghiên cứu của Alegaon................. 2 Hình 1.2. Cơ chế gây độc tế bào có liên quan tới sự kích thích PPAR ............... 4 Hình 1.3. Sơ đồ vai trò của HAT và HDAC điều hòa quá trình phiên mã............ 6 Hình 1.4: Cấu trúc một số hoạt chất ức chế HDAC .............................................. 7 Hình 1.5. Cấu trúc chung của một số dãy chất ức chế HDAC được thực hiện tại bộ môn Hóa Dược…………………………………………………………………………….8 Hình 1.6. Cấu trúc liên quan đến tác dụng của các chất ức chế enzym HDAC….8 Hình 1.7. SRR1 và SRR2 tạo liên kết với Z……………………………………..9 H nh 1.8. Kết quả ức chế HDAC của các chất sau 8h............................................9 Hình 1.9. Cấu tạo của các TZD đang đƣợc nghiên cứu hiện nay........................ 10 Hình 1.10. Sơ đồ cơ chế hoạt động của thụ thể PPAR. ....................................... 11 Hình 1.11. Cấu tạo của peroxisom proliferator gamma .................................... 12 Hình 1.12. Cấu trúc của các dẫn chất TZD liên quan đến tác dụng hoạt hóa PPARγ Hình 1.13. Sơ đồ vai trò của enzym PTP1B với đáp ứng của insulin. ................ 14 Hình 1.14. Cấu trúc PTP1B ................................................................................. 15 Hình 1.15. Các TZD ức chế PTP1B mới đƣợc nghiên cứu. ................................ 15 Hình 1.16. Các TZD ức chế PTP1B mới đƣợc nghiên cứu...................................17 Hình 3.1. Sơ đồ tổng hợp các dẫn chất 4a-f. ....................................................... 24 Hình 3.2. Kết quả ức chế HDAC của các chất 4a-f. ........................................... 40 Hình 4.1. Phổ IR của chất 4e. .............................................................................. 47 Hình 4.2. Phổ MS của chất 4b. ............................................................................ 47 Hình 4.3. Phổ 1H-NMR của chất 4c............................................................................. 48 Hình 4.4. Phổ 13C-NMR của chất 4d ................................................................... 49 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây, các dẫn chất thiazolidindion (TZD) đã và đang thu hút đƣợc sự quan tâm của các nhà nghiên cứu phát triển thuốc do TZD có nhiều tác dụng sinh học đáng chú ý nhƣ kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao, chống viêm, chống viêm khớp. Đặc biệt là tác dụng chống đái tháo đƣờng và kháng tế bào ung thƣ. Và đã có hai thuốc đã đƣợc phê duyệt để điều trị đái tháo đƣờng type 2 là rosiglititazon (năm 1999) và pioglitazon (năm 2000) [1, 2, 18, 30]. Bên cạnh đó, các công trình nghiên cứu trên thế giới đã tiếp tục đi sâu tìm hiểu cơ chế chống đái tháo đƣờng của các dẫn chất TZD. Nhiều tài liệu đã chứng minh tác dụng hạ đƣờng huyết của TZD là do chúng hoạt hóa thụ thể peroxisom proliferator gamma (PPAR-γ) và ức chế enzym protein tyrosin phosphatase 1B (PTP1B) [9, 10]. Các thụ thể và enzym này hiện nay là mục tiêu phân tử của các thuốc điều trị đái tháo đƣờng và béo phì do có vai trò quan trọng trong điều hòa glucose, triglycerid và cholesterol huyết. Năm 2011, công trình nghiên cứu của Mohan R. và cộng sự cho kết quả: hai dẫn chất của TZD là N-(6-(2,4-dioxothiazolidin-3-yl)hexyl)benzensulfonamid và N(6-(2,4-dioxothiazolidin-3-yl)hexyl)benzamid ức chế hoạt động của enzym histon deacetylase (HDAC) trên dòng tế bào ung thƣ gan HepG2. Nghiên cứu mở ra tiềm năng tƣơng lai để tối ƣu dẫn chất TZD có hoạt tính kháng tế bào ung thƣ hƣớng tác dụng trên enzym HDAC [29]. Các cơ chế tác dụng kể trên mở ra triển vọng nghiên cứu và phát triển TZD theo phƣơng pháp hiện đại, đó là dựa trên mục tiêu phân tử cụ thể. Nhằm thăm dò hoạt tính sinh học nổi bật dựa trên đích tác dụng của các dẫn chất TZD và góp phần tạo ra các dẫn chất mới, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và thử tác dụng sinh học của một số dẫn chất thiazolidindion” đƣợc thực hiện với các mục tiêu sau: 1. Tổng hợp N-(2-(4-((2,4-dioxothiazolidin-5-yliden)methyl)phenoxy)ethyl) benzensulfonamid và một số dẫn chất. 2. Thử tác dụng ức chế enzym histon deacetylase, thử độc tính trên tế bào ung thƣ và thử tác dụng ức chế protein tyrosin phosphatase 1B của các chất tổng hợp đƣợc. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tác dụng sinh học của thiazolidindion và dẫn chất Đã có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc tiến hành tổng hợp và thử hoạt tính sinh học của các dẫn chất TZD. Các nghiên cứu cho thấy các dẫn chất TZD có nhiều tác dụng sinh học nhƣ: tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng lao, chống viêm, chống xơ cứng bì [1, 6, 8, 12, 18, 27, 34]. Đáng chú ý và đƣợc tập trung nghiên cứu nhiều nhất hiện nay là tác dụng chống đái tháo đƣờng và tác dụng kháng tế bào ung thƣ của các dẫn chất TZD. 1.1.1. Tác dụng kháng tế bào ung thư Năm 2012, Alegaon và cộng sự [6] đã tiến hành tổng hợp một số dẫn chất mang nhóm TZD có công thức cấu tạo nhƣ sau: O S N Ar O H I Với Ar là: COOH Ia Ib Ic Id Ie If Ig Ih Ii Hình 1.1. Các dẫn chất được tổng hợp trong nghiên cứu của Alegaon Và tác giả đã tiến hành thử độc tính in vitro trên 7 dòng tế bào ung thƣ bao gồm: HeLa (ung thƣ cổ tử cung), HT-29 (ung thƣ đại trực tràng), A549 (ung thƣ phổi), MCF-7 (ung thƣ vú). Sự ức chế phát triển của các tế bào ung thƣ sau 24h đƣợc ghi nhận qua giá trị IC50(µM). Kết quả nghiên cứu cho thấy: hợp chất với nhóm thế là vòng benzen (Ia) và methyl benzen (Id) cho độc tính tế bào thấp với các giá trị IC50 từ 60-100 µM. Khi vòng benzen có thêm các nhóm thế halogen là brom (Ib) hoặc flo (Ic) hoạt tính tăng lên đáng kể với giá trị IC50 thu đƣợc trong khoảng 40-50 µM. Hợp chất có tác dụng mạnh nhất là 3,4,5-trimethoxyl (Ie) benzen với các giá trị IC50 thấp nhất từ 30-36 μM. Ngoài ra, các hợp chất dị vòng chứa Nitơ (Ig, Ih) và Oxy (Ii) cho các giá trị IC50 ở mức trung bình và cao từ 60-90 μM. Năm 2012, Avupati và cộng sự đã tổng hợp các dẫn chất 5-aryl và thử tác dụng độc tế bào bằng phƣơng pháp BSLA (khảo nghiệm ngâm nƣớc muối gây chết tôm) [8]. Các dẫn chất có công thức cấu tạo: O R O S NH O Kết quả cho thấy, trong các dẫn chất tổng hợp đƣợc thì hợp chất ((Z)-5-(4((E)-3-oxo-3-(thiophen-2-yl)prop-1-enyl)benzyliden)-1,3-thiazolidin-2,4-dion) có tác dụng độc tế bào tốt nhất với giá trị ED50 là 4.00 ± 0.25 g/ml gần tƣơng đƣơng với tác dụng của podophyllotoxin với giá trị ED50 là 3.61 ± 0.17 g/ml. Trong nghiên cứu này, tác giả đã phân tích mối liên quan giữa cấu trúc và tác dụng độc tế bào của các dẫn chất TZD. Tác giả đã thấy rằng tác dụng ức chế tế bào có liên quan đến nhân thiazolidin-2,4-dion và các nhóm thế khác nhau làm tăng cƣờng hoặc giảm bớt tác dụng ức chế tế bào nhƣ: - Nhóm thế halogen tại vị trí meta hoặc para trên vòng benzen làm tăng tác dụng ức chế tế bào. - Tác dụng ức chế tế bào bị giảm khi thay thế phenyl bằng naphtalen hoặc khi có thêm nhóm thế hoạt động nhƣ hydroxyd trên vòng phenyl. - Tác dụng ức chế mất hẳn khi có nhóm thế nitro trên vòng benzen. - Và điều thú vị nhất là hoạt động ức chế tế bào tăng mạnh nhất khi thay thế phenyl bằng thiophen-2-yl (có 2 carbonyl ở vị trí , ) [8]. Nghiên cứu ở trong nƣớc gần đây cũng tổng hợp đƣợc một số dẫn chất của TZD có tác dụng trên tế bào ung thƣ. Năm 2003, công trình nghiên cứu luận án tiến sĩ dƣợc sĩ của tác giả Đinh Thị Thanh Hải [1] đã tổng hợp dẫn chất của 5-nitro furfural và thiazolidin-2,4-dion cùng các dẫn chất base Mannich của chúng có tác dụng kháng tế bào ung thƣ ngƣời: tế bào ung thƣ biểu mô (KB) và tế bào ung thƣ màng tử cung (FL). Nhƣ vậy, qua rất nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới và trong nƣớc cho thấy, các dẫn chất TZD có tác dụng ức chế nhiều loại tế bào ung thƣ in vitro nhƣ: tế bào ung thƣ gan, thận, tim. Và tác dụng độc tế bào của chúng có mối liên quan đến khung thiazolidin-2,4-dion. Việc gắn các nhóm thế khác nhau trên mạch nhánh sẽ làm tăng hoặc giảm tác dụng độc tế bào của dẫn chất TZD. Tác dụng gây độc tế bào của TZD là do hai cơ chế: có liên quan tới kích hoạt PPAR và không liên quan tới PPAR [8, 18]. 1.1.1.1. Cơ chế gây độc tế bào liên quan đến PPAR Thông qua hai tác dụng: gây chết tế bào theo chƣơng trình và ức chế tăng trƣởng tế bào (hình 1.2) [18, 21]. TZD TZD + PPAR + PPAR RXR Tăng protein gây chết tế bào theo chƣơng trình Giảm protein ức chế sự chết tế bào theo chƣơng trình Tăng protein gây ức chế CKTB (p21,p27) Gây chết tế bào Giảm protein gây hoạt hóa CKTB (cd1,cd2..) Ức chế CKTB Hình 1.2. Cơ chế gây độc tế bào có liên quan tới sự kích thích PPAR Ghi chú: CKTB (chu kỳ tế bào). - Các dẫn chất TZD kích hoạt PPAR sau đó gắn kết với thụ thể X retinoid (RXR) từ đó kích hoạt sự phiên mã, cuối cùng gây ra sự chết tế bào theo chƣơng trình bằng cách giảm protein kháng sự chết tế bào (Bcl-2 /BCL-x và survivin) và tăng protein kích thích sự chết tế bào (p53, BAD, phosphatase và PTEN). - Sự kích hoạt PPAR gamma có thể làm giảm sự phát triển khối u thông qua việc ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ và tác động lên trạm kiểm soát chu kỳ tế bào. Kích hoạt PPAR gamma từ đó gây giảm nồng độ protein của cyclin có vai trò làm tăng tiến độ của chu kỳ tế bào D1 (Cd1), cyclin phụ thuộc kinase 4 (CDK4), Cyclin E, Cd2, và CDK2) và gây tăng nồng độ protein của cylin có vai trò làm chậm tiến độ của chu kỳ tế bào (p21 và p27). 1.1.1.2. Cơ chế gây độc tế bào không liên quan tới PPAR Có rất nhiều đề xuất về cơ chế gây độc tế bào không phụ thuộc vào PPAR gamma [18, 26, 29, 34]. - Năm 2010, Liu và cộng sự [18] đã tổng hợp dẫn chất 5-benzyliden thiazolidin-2,4-dion và 5-(furan-2-ylmethylen)thiazolidin-2,4-dion là các hợp chất ức chế mạnh và chọn lọc trên thụ thể tăng trƣởng liên quan insulin-1 (IGF-1R). IGF-1R là một thụ thể tăng trƣởng của nhóm tyrosine kinase hoạt động nhƣ một trung gian quan trọng của sự phát triển và tồn tại của tế bào. Các nghiên cứu dịch tễ học cho thấy, IGF-1R đƣợc biểu hiện quá mức trong tế bào ung thƣ ở ngƣời và chịu trách nhiệm chính cho sự phát triển của khối u. Các các tác giả cũng tối ƣu hóa công thức để có tác dụng tốt nhất lên thụ thể IGF-1F với IC50=57nM. - Năm 2012, Liu và cộng sự [18] đã tổng hợp một loạt các dẫn chất thế ở vị trí 3,5 của TZD nhằm ức chế hai tín hiệu: Raf/ MEK/ ERK và phosphatidyl inositol 3-kinase (PI3K/Akt). Hai con đƣờng tín hiệu đã đƣợc chứng minh có liên quan đến sự phát triển và sự sống còn của tế bào ung thƣ. Vì vậy, phát triển hợp chất mới có thể cùng nhắm tới các tín hiệu Raf/ MEK/ ERK và PI3K/Akt là chiến lƣợc nhằm cung cấp các thuốc chống ung thƣ ở ngƣời. Một số chất đã đƣợc tổng hợp và cho khả năng chống tăng sinh của U937 (tế bào bạch cầu), gây chết tế bào theo chƣơng trình của U937, M12 (ung thƣ tuyến tiền liệt) và thể hiện mối tƣơng quan với hoạt động phong tỏa tín hiệu Raf/ MEK/ ERK và PI3K/Akt. - Trong các cơ chế đƣợc đề xuất, tác động ức chế enzym HDAC là mục tiêu phân tử đáng quan tâm nhất hiện nay nhằm hƣớng tác dụng độc tế bào ung thƣ [29]. a. Vai trò của HDAC Nucleosom là đơn vị cơ bản cấu tạo lên nhiễm sắc thể. Một nucleosom điển hình bao gồm 1 octomer hình đĩa của 4 cặp histon (2 cặp của H2A với H2B và 2 cặp của H3 và H4) đƣợc quấn quanh bởi 146 cặp nucleotid. Đầu amin của histon mang điện dƣơng nên tƣơng tác mạnh với phần phosphat mang điện âm trên phân tử ADN tạo nên cấu trúc nucleosom và cấu trúc bậc cao hơn của nhiễm sắc thể, quy định quá trình biểu hiện gen. Bỏ nhóm acetyl từ phần amin làm trung hòa điện tích dƣơng của histon, dẫn đến giảm tƣơng tác điện giữa histon với ADN. Khi tƣơng tác điện này yếu, nhiễm sắc thể tháo xoắn và quá trình tổng hợp protein diễn ra từ đó đặc tính của gen đƣợc biểu hiện thông qua các tính trạng. Quá trình đặc biệt diễn ra mạnh ở H3 và H4. Việc tích điện dƣơng của histon mạnh hay yếu thông qua quá trình acetyl hóa đầu amin ở phần đuôi của histon. Acetyl hóa trung hòa điện tích dƣơng của histon làm nới lỏng tƣơng tác của nó với ADN trong khi hóa deacetyl hóa có tác dụng ngƣợc lại [16, 33]. Histon deacetylase (HDAC) là một nhóm các enzym xúc tác quá trình loại bỏ nhóm acetyl từ ε-N-acetyl lysin amino acid của phần histon. Trong khi, enzym histon acetyltranferase (HAT) xúc tác quá trình acetyl hóa có tác dụng ngƣợc lại. Trong tế bào, HAT và HDAC là 2 enzym điều hòa quá trình acetyl hóa từ đó quyết định sự biểu hiện gen [35] (hình 1.3). Phiên mã gen Đóng vòng Mở vòng Hình 1.3. Sơ đồ vai trò của HAT và HDAC điều hòa quá trình phiên mã Hoạt động này của HDAC làm sai lệch quá trình phiên mã và là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự hình thành khối u. Các nghiên cứu có ý nghĩa thống kê gần đây đã chỉ ra rằng các HDAC có liên quan đến nhiều giai đoạn điều hòa cơ bản của quá trình sinh học trong tế bào ung thƣ nhƣ chu trình tế bào, sự biệt hóa, sự chết tế bào theo chƣơng trình, kể cả sự di chuyển, sự xâm lấn và sự tạo mạch [17, 21]. b. Cấu tạo của HDAC Về căn bản, các HDAC có cấu trúc trung tâm hoạt động khá giống nhau, chúng đều gồm các phần cơ bản sau : - Ion Zn2+: là coenzym của HDAC nằm ở trung tâm xúc tác của chúng. Đây là thành phần tham gia liên kết mạnh nhất với phần đuôi histon bằng liên kết phối trí. Thông thƣờng các chất ức chế HDAC liên kết càng mạnh với Zn 2+ thì tác dụng ức chế HDAC và độc tính tế bào càng mạnh [20, 23]. - Kênh enzym: là nơi chứa đựng cơ chất và tham gia liên kết Van der Walls với cơ chất. Kênh này đƣợc cấu tạo bởi các acid amin thân dầu đặc biệt là các acid amin có nhân thơm nhƣ: Phe, Tyr, Pro, His. Nó có cấu trúc khá linh động có thể thay đổi kích thƣớc để phù hợp với cơ chất và tham gia phản ứng deacetyl hóa [19]. c.Liên quan cấu trúc và tác dụng của thuốc ức chế HDAC Cho đến nay, đã có hai chất ức chế HDAC đƣợc FDA cấp phép lƣu hành trên thị trƣờng có tác dụng điều trị u lympho tế bào T dƣới da: SAHA (Vorinostat, Zolina®) - chất có nguồn gốc tổng hợp, Romidepsin (Istodax®) - chất đƣợc phân lập từ Chromobacterium violaceum [11]. Ngày nay có khoảng 15 chất ức chế HDAC đang đƣợc nghiên cứu thử nghiệm trên lâm sàng để điều trị ung thƣ (hình 1.4) O H N N H SAHA O OH Romidepsin O O CH3 NHOH H3C N CH3 CH3 OH H3C O CH3 TSA Acid valproic Hình 1.4: Cấu trúc một số hoạt chất ức chế HDAC Nhóm tổng hợp của bộ môn Hóa Dƣợc trƣờng Đại học Dƣợc Hà nội cũng đã tiến hành tổng hợp một số dẫn chất có tác dụng ức chế HDAC dựa trên cấu trúc của SAHA. Các kết quả thu đƣợc về khả năng ức chế HDAC cũng nhƣ độc tính tế bào trên một số dòng tế bào ung thƣ là rất khả quan [4, 5]. H N R H N O n1 O O n2 NHOH n1: 1-3, n2: 1-2 n: 1-6 Hình 1.5. Cấu trúc chung của một số dãy chất ức chế HDAC được thực hiện tại bộ môn Hóa Dược Theo một số tài liệu tham khảo, hiệu quả tác dụng của các chất ức chế HDAC dựa trên sự có mặt của 3 yếu tố chính [11,14,18] (hình 1.6). - Nhóm C: nhóm kết thúc có thể liên kết với Zn2+ tại trung tâm hoạt động của các enzym HDAC nhƣ: acid hydroxamic, thiol, benzamid, mecaptoceton... - Nhóm B: nhóm cầu nối thƣờng là các mạch hydrocarbon, nằm trong lòng enzym. - Nhóm A: nhómkhoá hoạt động thƣờng là vòng thơm hoặc peptid vòng, thƣờng nằm trên bề mặt của enzym. H N H N OH n O O B C A Hình 1.6. Cấu trúc liên quan đến tác dụng của các chất ức chế enzym HDAC. d. Các dẫn chất thiazolidin-2,4-dion ức chế HDAC Dựa trên cấu trúc của các chất ức chế enzym HDAC, Mohan R. và cộng sự vào năm 2011, đã nghiên cứu tổng hợp hai dẫn chất TZD có cấu trúc tƣơng tự là N-6-(2,4-dioxothiazolidin-3-yl)hexyl)benzamid (SRR1) và N-(6-(2,4-dioxo thiazolidin-3-yl)hexyl)benzenesulfonamid (SRR2) hƣớng mục tiêu ức chế enzym HDAC dựa trên khả năng tạo phức với Zn [29]. SRR1 SRR2 Hình 1.7. SRR1 và SRR2 tạo liên kết với Zn. Nghiên cứu đã chứng minh rằng các hợp chất này gây độc tế bào song song với khả năng ức chế hoạt động HDAC của tế bào gan dòng HepG2 ở ngƣời. Ức chế tối đa hoạt động của HDAC trong khoảng thời gian là 8 giờ trong đó SRR1 ức chế HDAC 42,11% và SRR2 là 56,85% thông qua tình trạng acetyl hóa H3. Mức độ ức chế của SRR2 gần bằng với hai chất ức chế HDAC mạnh là SB (sodium butyrat) và SAHA: % HDAC của HepG2 bị ức chế sau 8h nh 8 ết qu ức chế HDAC của các chất sau h 1.1.2. Tác dụng chống đái tháo đường Hợp chất TZD có tác dụng hạ đƣờng huyết đƣợc phát hiện đầu tiên vào năm 1982 tại Nhật Bản bởi Sohda và cộng sự trong khi tìm kiếm các hợp chất làm giảm cholesterol và triglycerid, đó là ciglitazon [2]. Cuối những năm 1990, có nhiều hợp chất TZD đƣợc tổng hợp và cho thấy tác dụng hạ đƣờng huyết: pioglitazon, rosiglitazon, troglitazon, darglitazon và englitazon. Trong đó, troglitazon, rosiglitazon và pioglitazon đƣợc phát triển nghiên cứu để thử nghiệm lâm sàng. Troglitazon (Rezulin) là loại thuốc đầu tiên đƣợc chấp nhận sử dụng để điều trị đái tháo đƣờng typ II. Nhƣng do tác dụng phụ trên gan nên đã rút khỏi thị trƣờng năm 2000. Tiếp đó, hai thuốc rosiglitazon (Avandia) (phê duyệt năm 1999) và pioglitazon (Actos) (đã đƣợc phê duyệt năm 2000) đều cho hiệu quả tốt trong việc kiểm soát đƣờng huyết. Rosiglitazon do phát hiện tác dụng phụ trên tim đã ngừng sử dụng vào năm 2010. Một số chất khác nhƣ: englitazon, ciglitazon, darglitazon cũng đã từng đƣợc nghiên cứu trên lâm sàng [18, 36] (hình 1.9). O CH3 NH CH3 CH3 O S O O CH3 CH3 N NH S O O CH3 Troglitazon Pioglitazon O N CH3 N S O O CH3 NH O N O O O Rosiglitazon Darglitazon O O NH O NH S S O O NH CH3 O S O O Englitazon Ciglitazon Hình 1.9. Cấu tạo của các TZD đang được nghiên cứu hiện nay Năm 2011, Munj S. M. và cộng sự [28] đã tiến hành tổng hợp các dẫn chất 5arylidenthiazolidin-2,4-dion, từ đó thử nghiệm tác dụng hạ đƣờng huyết và kiểm soát mỡ máu. Kết quả là tổng hợp đƣợc 2 dẫn chất (Z)-5-(2-(4-((2,4dioxothiazolidin-5-yliden)methyl)-phenoxy)acetyl)-2-hydroxybenzamid (IIa) và (Z) -2-(4-((2,4dioxothiazolidin-5-yliden)methyl)phenoxy)-N(5-nitro-thiazol-2-yl) acetamid (IIb). Hai chất này đều kiểm soát đƣờng huyết (glucose), cholesterol (CHL) và triglycerid (TG) trên chuột đực Sprague–Dawley có chế độ ăn giàu mỡ sau 14 ngày sử dụng (hình 1.10) [28]. Bảng . ết qu tác dụng của dẫn chất IIa và IIb trên đường huyết và mỡ máu. Hợp chất Sự giảm tối đa Sự giảm tối đa Sự giảm tối đa [glucose]máu (%) [TG] (%) [CHL] (%) IIa 64.43 ± 1.26 N.S. 74.18 ± 4.64* 89.70 ± 0.77** IIb 56.08 ± 2.04 N.S 78.11 ± 1.46** 92.46 ± 0.54** Pioglitazon HCl 51.57 ± 3.15** 78.38 ± 1.80* 86.83 ± 3.24** Ghi chú: * P=0.05, ** P=0.01*, N.S: không có ý nghĩa thống kê. Cho đến nay, tác dụng hạ đƣờng huyết của các TZD đƣợc biết đến thông qua hai cơ chế: hoạt hóa thụ thể PPAR và ức chế enzym PTP1B. 1.1.2.1. Tác dụng hoạt hóa thụ thể peroxisom proliferator gamma a. Vai trò của peroxisom proliferator gamma Peroxisom proliferator gamma (PPARγ) có mặt trong các tế bào nội mô và các tế bào cơ trơn mạch máu, tập trung nhiều nhất ở mô mỡ. PPARγ là một thụ thể ở màng nhân tế bào, có chức năng nhƣ những yếu tố phiên mã điều chỉnh sự biểu hiện của gen [7, 13, 17, 22, 32]. Khi đƣợc gắn với tác nhân đặc hiệu, những receptor này tạo dimer với receptor X retinoid (RXR) (đã đƣợc gắn với chất chủ vận nội sinh 9-cis retionic acid) thành phức hợp proliferator peroxisom (PPRE). Phức hợp này sẽ gắn với ADN làm điều hòa quá trình phiên mã, dịch mã của gen trong nhân tế bào (hình 1.11). Tác nhân PPAR 9-cis retionic acid Quá trình phiên mã Gen mục tiêu của PPAR Hình 1.10. Sơ đồ cơ chế hoạt động của thụ thể PPAR. Các đáp ứng sinh học liên quan đến hoạt hóa thụ thể PPARγ [13]: - Kích thích sử dụng glucose, ức chế sự tổng hợp glucose ở gan. Từ đó, cải thiện sự nhạy cảm với insulin của tế bào, giảm nồng độ glucose trong máu. - Kích thích biệt hóa tế bào mỡ, kích thích các enzym vận chuyển tế bào mỡ nhƣ lipoprotein lipase và làm thay đổi các hormon đặc hiệu do tế bào mỡ sản xuất (adipokin). Kết quả hoạt hóa PPARγ tại mô mỡ là: tăng hấp thu và tích trữ acid tự do. Ngoài ra, còn tăng cƣờng sự oxy hóa các cholesterol lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL) ở đại thực bào nên làm giảm acid béo tự do trong máu. Vì vậy, PPARγ đã đƣợc biết đến nhƣ một mục tiêu của các thuốc điều trị đái tháo đƣờng typ 2 và giảm tình trạng béo phì [18]. TZD có ái lực cao với thụ thể PPAR và hoạt động nhƣ chất chủ vận trên thụ thể này. Thông qua hoạt hóa PPARγ, TZD điều chỉnh sự biểu hiện của một số gen mục tiêu của PPARγ và tác động lên quá trình chuyển hóa lipid và glucosid của tế bào [13, 30]. b. Cấu tạo của peroxisom proliferator gamma Tƣơng tự nhƣ với các thụ thể ở nhân khác, PPARγ có năm hoặc sáu vùng cấu trúc với bốn chức năng, đƣợc gọi là A/ B, C, D và E/ F [17] (hình 1.11). - Vùng A/B chứa nhóm NH2 kết thúc, hoạt động độc lập với tác nhân. - Vùng C (DBD - DNA binding domain) gồm 70 amino acid là vùng gắn PPRE với ADN. - Vùng D là vùng khớp nối với vùng C, là phần bản lề của 2 đầu. - Vùng E (LBD - ligand binding domain) là vùng gắn với các tác nhân đặc hiệu và kích hoạt PPAR liên kết với RXR làm tăng sự biểu hiện của gen mục tiêu. A/B C D E/F Hình 1.11. Cấu tạo của peroxisom proliferator gamma
- Xem thêm -