A kannabinoid pszichoaktivitásának feltárása a legmagasabb Science-hez kapcsolódó májfűből

Az összes elrejtése szerzők és tagságok

Keresse meg ezt a szerzőt a Google Tudósban
Keresse meg ezt a szerzőt a PubMed oldalon
Keresse meg ezt a szerzőt ezen a webhelyen
ORCID rekord E. M. Carreira számára
Levelezés céljából: gertsch @ ibmm.unibe.chcarreira @ org.chem.ethz.ch

Keresse meg ezt a szerzőt a Google Tudósban
Keresse meg ezt a szerzőt a PubMed oldalon
Keresse meg ezt a szerzőt ezen a webhelyen
ORCID rekord J. Gertsch számára
Levelezés céljából: gertsch @ ibmm.unibe.chcarreira @ org.chem.ethz.ch

Absztrakt

BEVEZETÉS

Mindkét kannabinoid részleges agonistaként hat a CB1 receptorokon in vitro és in vivo. Ma, mega-annum. Fotó: S. Fischer (D-CHAB, LOC, ETH Zürich).

Nagy felbontású kép letöltése
Megnyitás új lapon
Töltse le a Powerpoint alkalmazást

Mindkét kannabinoid részleges agonistaként hat a CB1 receptorokon in vitro és in vivo. Ma, mega-annum. Fotó: S. Fischer (D-CHAB, LOC, ETH Zürich).

Reagensek és körülmények: (a) 1,0 ekv 1, 3,0 ekv 2, 3 mol% [2], 12 mol% (S) -L, 15 mol% (S) - vagy (R)-A, 5 mol% Zn (OTf) 2, 1,2-diklór-etán (0,5 M), 25 ° C, 20 óra, (S, R)-3: 59% hozam,> 20: 1 diasztereomer arány (d.r.),> 99% enantiomerfelesleg (e.e.) (R, R)-3: 76% hozam,> 12: 1 d.r.,> 99%, azaz; (b) 5 mol% Grubbs II kat., CH2Cl2, 25 ° C, 16 óra; (c) 2,3 ekvivalens NaCl02, 2,0 ekvivalens NaH2PO4, 30 ekvivalens 2-metil-2-butén, terc-BuOH/H20, 25 ° C; majd 2,0 ekvivalens Me3SiCHN2, C6H6/MeOH, 0 ° C, 90 perc; (d) 8,0 ekvivalens KOH, 3,9 ekvivalens 12, MeOH, 0 ° C, 45 perc; (e) 4,0 ekvivalens MeMgBr, THF, 25 ° C (S, R)-4: 56% hozam három lépésben, (R, R)-4: 56% hozam három lépésben; lásd az (S) szerkezeteinek kiegészítő anyagait-L, (S)-A, és (R)-A, valamint a további részletekért.

Nagy felbontású kép letöltése
Megnyitás új lapon
Töltse le a Powerpoint alkalmazást

Reagensek és körülmények: (f) 1,6 ekvivalens KHMDS, THF, 65 ° C, 15 óra, (S, R)-5.: 78% hozam, (R, R)-5.: 82% hozam; (g) 10,0 vagy 20,0 ekvivalens NaSEt, DMF, 140 ° C, 16 óra (-) - cisz-PET esetén: 80% -os hozam, (-) - transz-PET: 83% hozam.

Nagy felbontású kép letöltése
Megnyitás új lapon
Töltse le a Powerpoint alkalmazást

EREDMÉNYEK

A cisz és transz-PET sztereodivergens teljes szintézise

Korábban bevezettük a sztereodivergens katalízist, hogy lehetővé tegyük a cél összes sztereoizomerjének szintézisét, alkalmazva azt a Δ 9 -THC-k szintézisére (11–13). Ennek a sztereodivergens lépésnek a fenntartásával a stratégiát adaptálták elegendő mennyiségű PET szintetizálására a biológiai vizsgálatokhoz, és SNAr-ciklizációra támaszkodva állították össze a dihidrobenzopirán magot (15). Sztereodivergens lépést követve irídium- és amin-katalizált aldehid allilezéssel (1 + 2 → 3), az SNAr prekurzorok 4 gyűrűzáró metatézissel, oxidatív észterezéssel és ezt követő Grignard-adagolással készítettük (2. ábra). A döntő SNAr-ciklizáció eredménye nagymértékben függött a bázis megválasztásától; a LiHMDS és NaHMDS reakciók során a szubsztrát reagálhatatlannak bizonyult, a kiindulási anyag teljes visszanyerése 16 óra után visszafolyató hűtő alatt lévő tetrahidrofuránban (THF) történt. A KHMDS alkalmazása egyébként azonos körülmények között (S, R) képződését eredményezte.-5. és (R, R)-5. magas hozamban (3. ábra). Végül nátrium-etántioláttal végzett demetilezéssel N, N′-dimetil-formamidban (DMF) 140 ° C-on (-) - cisz-PET-t és (-) - transz-PET-t kaptunk.

A PET és Δ9-THC izomerek in vitro farmakológiája a kannabinoid receptorokon és az endokannabinoidokat lebontó enzimeken

Az Emax értékek a vivőanyaggal kezelt minta százalékában kifejezett maximális [35S] GTPγS kötődést jelentik (100%). A zárójelben szereplő „teljes” és „részleges” kifejezés teljes és részleges agonistát jelent.

A cis- és transz-PET in vivo farmakológiája

A PET-diasztereoizomerek potenciális kannabimimetikus hatásait in vivo értékelték négy tesztben, amelyek jellemzően egereknél a CB1R-aktivációval társultak (hipotermia, katalepszia, hipolokomoció és fájdalomcsillapítás), amelyeket együttesen „tetradnak” neveznek (14). Különböző (azaz a Δ9-transz-THC-nek ekvipotens) dózisokkal végzett kísérletek azt mutatták, hogy a cis-PET (50 mg/kg) és a transz-PET (40 mg/kg) intraperitoneális injekcióban a teljes tetradot váltotta ki BALB/c egerekben 4. ábra). A hipotermia, a katalepszia, a hypolokomotion és a fájdalomcsillapítás nagysága ugyanabban a tartományban volt, mint amit a Δ9-transz-THC esetében 10 mg/kg dózisnál tapasztaltunk, összhangban a CB1R aktiválására in vitro mért különböző hatáserősségekkel. A PET és THC diasztereoizomerek farmakológiai hatásait teljesen megszüntették a CB1 receptor antagonista rimonabant (SR1) 5 mg/kg dózisú előkezelése, ami azt jelzi, hogy a tetrad az agy CB1 receptor aktivációjától függ.

Nagy felbontású kép letöltése
Megnyitás új lapon
Töltse le a Powerpoint alkalmazást

(A) Hypothermia, (B) katalepszia, (C) hipokommunikáció, és (D) Δ9-transz-THC (piros), cis-PET (zöld) és transz-PET (kék) által kiváltott fájdalomcsillapítás a BALB/c hím egerekben lévő vivőanyag-kontrollhoz képest (fehér) 1 órával az intraperitoneális injekció után. A farmakológiai hatásokat a CB1 receptor antagonista rimonabant (SR1, szürke oszlopok) teljesen blokkolta. Az adagokat mg/kg-ban fejezzük ki. Az adatok azt mutatják, hogy ± SD. A csoportokat összehasonlítottuk a hordozóval kezelt kontrollcsoporttal, egyirányú varianciaanalízissel (ANOVA), Tukey post hoc tesztjét követően, n = 5-15 egér csoportonként. *** P

LC-MS/MS cisz- és transz-perrottetinene PET, endokannabinoidok, prosztaglandinok és arachidonsav szintek meghatározása az egér agyában

Nagy felbontású kép letöltése
Megnyitás új lapon
Töltse le a Powerpoint alkalmazást

LC-MS/MS mennyiségi meghatározása (A) A9-transz-THC (piros), cisz-PET (zöld) és transz-PET (kék); (B) AEA; (C) 2-AG; (D) AA; (E) PGD2; és (F) PGE2 a hím BALB/c egerek agyában 1 órával az intraperitoneális injekció után. A PET-diasztereoizomerek PGD2-re és PGE2-re gyakorolt hatását a CB1 receptor antagonista rimonabant (SR1) gátolta. Az adagokat mg/kg-ban fejezzük ki. Az adatok azt mutatják, hogy ± SD. A csoportokat összehasonlítottuk a vivőanyaggal kezelt kontrollcsoporttal, egyirányú ANOVA alkalmazásával, Tukey post hoc tesztjét követve, n = 5-15 egér csoportonként. ** P

cis-PET farmakológia fő központi idegrendszeri célpontokon

Az adatok a kötődés vagy a fehérje aktivitás (enzim, transzporter és ioncsatornák) százalékos arányát mutatják 10 μM (cisz-PET, kék vonal) és 1 μM (cisz-PET, narancssárga vonal; Δ9-transz-THC, zöld vonal). A bemutatott adatokat két, egymástól függetlenül elvégzett kísérletből nyerjük. A rövidítések teljes nevét lásd a Kiegészítő anyagokban. A 100% teljes enzimatikus aktivitásnak (enzimek), szubsztráttranszportnak (membrántranszporter), receptorkötésnek (GPCR-ek és magreceptorok) és ionáteresztő képességnek (ioncsatornák) szánták. A százalékot pozitív vagy negatív értékben fejezzük ki a célfehérje növekedése vagy csökkenése alapján.

Nagy felbontású kép letöltése
Megnyitás új lapon
Töltse le a Powerpoint alkalmazást

Az adatok a kötődés vagy a fehérje aktivitás (enzim, transzporter és ioncsatornák) százalékos arányát mutatják 10 μM (cisz-PET, kék vonal) és 1 μM (cisz-PET, narancssárga vonal; Δ9-transz-THC, zöld vonal). A bemutatott adatokat két, egymástól függetlenül elvégzett kísérletből nyerjük. A rövidítések teljes nevét lásd a Kiegészítő anyagokban. A 100% teljes enzimatikus aktivitásnak (enzimek), szubsztrát transzportnak (membrán transzporter), receptor kötődésnek (GPCR és nukleáris receptorok) és ionáteresztő képességnek (ioncsatornák) szánták. A százalékot pozitív vagy negatív értékben fejezzük ki a célfehérje növekedése vagy csökkenése alapján.

VITA

Ezenkívül a cisz-PET farmakológiai hatásainak megállapításai markáns példát mutatnak a bioaktív növényi másodlagos metabolitok konvergens evolúciójára a növényvilágban. Annak ellenére, hogy világszerte több mint 20 000 bryophita faj létezik, a cis-PET az első pszichoaktív alkotóelem ebben a növénycsoportban. A közelmúltban feltételezett géneket írtak le, amelyek részt vesznek a cis-PET bioszintézisében (8). A Radula-fajok visszaélési potenciálja valószínűleg alacsony, tekintve a cis-PET viszonylag mérsékelt hatékonyságát és alacsony bőségét (0,7–7% kivonatban) (5, 6), összehasonlítva a marihuánával, jellemzően Δ9-transz-THC tartalommal 10% -nál magasabb (36). Mindazonáltal a cisz-PET érdekes vezető lehet a gyógyszerfejlesztésben, mivel kevesebb mellékhatása lehet, mint a Δ9-transz-THC-nek, és csökkenti a prosztaglandinokat. A szignálspecifikus CB1R útvonalak (37) valószínűségét, különös tekintettel a bibenzil PET állvánnyal megfigyelt csökkent prosztaglandin bioszintézisre, preklinikai betegségmodellekben kell tanulmányozni.

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

Tábornok

Vegyszerek

Radioligand kötési vizsgálatok kannabinoid receptorokon

[35S] GTPγS kötési vizsgálat

Enzimgátlási vizsgálatok FAAH, MAGL, ABHD6, ABHD12 és COX-2 esetében

In vitro farmakológiai szűrés

Állatok

Az in vivo kísérleteket a svájci szövetségi irányelveknek megfelelően hajtották végre, amelyek egyetértenek az Intézményi Állatgondozási és Használati Bizottság (IACUC) irányelveivel. A hím BALB/c egereket (8-10 hetesek) Janvier Labs (St Berthevin, Franciaország) biztosította. Az egereket ketrecenként öt fős csoportokban, egy specifikus kórokozótól mentes egységben helyeztük el ellenőrzött 12 órás fény/12 órás sötét ciklus alatt (környezeti hőmérséklet, 21 ° ± 2 ° C; páratartalom, 40-50%), szabad hozzáféréssel standard rágcsáló chow és víz. Az egereket a kísérletek előtt 1 hétig akklimatizálták az állatházba.

Tetrad teszt

A vegyületeket tiszta DMSO-ban oldjuk, és intraperitoneálisan adjuk be különböző dózisokban, öt-nyolc egeret használva minden kezelési csoportnál. A cis-PET-t, a transz-PET-et és a 9-transz-THC-t 1 órával adtuk be a mozgás, a katalepszia, a testhőmérséklet és a fájdalomcsillapítás értékelése előtt (összefoglaló néven tetrad-teszt). A rektális hőmérsékletet az injektálás előtt (bazális) és 1 órával mértük egy hőelem-szondával (1-2 cm; Testo AG, Svájc), és a rektális hőmérséklet változását a bazális és az injektálás utáni hőmérséklet különbségeként fejeztük ki. A katalepsziát a rúdteszt alkalmazásával mértük, ahol az egereket előírt helyzetben tartottuk, az elülső végtagok egy 4 cm magas rúdon nyugodtak; A katalepszia végpontját akkor vettük figyelembe, amikor mindkét első végtagot eltávolítottuk, vagy 120 másodpercnél tovább maradtak. A mozgást a rotarod teszttel határoztuk meg; az állatokat a rotarodra (Ugo Basile, Olaszország) helyeztük 6 fordulat/perc sebességgel, és az esés késését 120 s vágási idővel mértük. A katalepsziát és a mozgást három vizsgálatban mérték. A főzőlap-tesztet a fájdalomcsillapítás értékelésére 54–56 ° C-os főzőlappal (Thermo Scientific, Waltham, Massachusetts, USA) végeztük, plexi hengerrel. Az első nociceptív válasz (mancsnyalás vagy lábrázás) latenciáját mértük.

A minta előkészítése

statisztikai elemzések

Az adatokat legalább három egymástól független kísérletből gyűjtöttük, három-három ismétlésben. Az eredményeket átlagértékként és szórásként adjuk meg. A csoportok közötti statisztikai szignifikancia különbséget a Student t tesztjével (páros, egyfarkú vagy kétfarkú t teszt) vagy egyirányú ANOVA-val, majd Tukey post hoc tesztjével határoztuk meg. A kezelt és a kontroll csoport közötti statisztikai különbségeket szignifikánsnak tekintettük, ha p ≤ 0,05. A GraphPad 5.0 szoftvert alkalmaztuk a koncentráció-függő görbék illesztésére és a statisztikai elemzésre.

KIEGÉSZÍTŐ ANYAGOK

S1. Ábra Radioligand-elmozdulási vizsgálat [3H] CP55,940, valamint humán CB1R-rel és CB2R-rel stabilan transzfektált CHO-sejtek membránjaival.

S2. Ábra [35 S] GTPγS kötési görbék THC és PET sztereoizomerekhez emberi kannabinoid receptorokon.

S3. Ábra Az OEA, PEA és LEA NAE-k LC-MS/MS mennyiségi meghatározása a BALB/c hím egerek agyában 1 órával a kannabinoidok intraperitoneális injekciója után.

S4. Ábra LC-MS/MS Δ9-transz-THC, cisz-PET és transz-PET mennyiségi meghatározása BALB/c hím egerek plazmájában 1 órával a kannabinoidok intraperitoneális injekciója után.

S5. Ábra A COX-2 aktivitás gátlása.

S6. Ábra Reprezentatív LC-MS/MS reakció monitorozó kromatogram összehasonlító standardok egér agyszövetben, amely a cis- és transz-PET LC elválasztását mutatja.

S1. Táblázat A THC és PET diasztereoizomerek profilozása endokannabinoid-lebontó enzimeken in vitro.

A termékek szintézise és jellemzése

Allilalkohol előállítása 1

Ez egy nyílt hozzáférésű cikk, amelyet a Creative Commons Nevezd meg - Nem Kereskedelmi Licenc feltételei szerint terjesztenek, amely lehetővé teszi a felhasználást, terjesztést és sokszorosítást bármilyen médiumban, mindaddig, amíg az ebből eredő felhasználás nem kereskedelmi előny érdekében és feltéve, hogy az eredeti művet megfelelően idézik.