Tổng hợpvà đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tương đồng curcumin chứa dị vòng 1h-pyrazole

Chia sẻ: Lý Mân Hạo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu và tổng hợp các chất tương đồng curcumin kiểu monocarbonyl (Monocarbonyl Analogues of Curcumin-MACs) không những khắc phục các hạn chế mà còn thể hiện các hoạt tính sinh học tốt hơn so với curcumin. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết bài viết này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tổng hợpvà đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tương đồng curcumin chứa dị vòng 1h-pyrazole

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC CHẤT TƯƠNG ĐỒNG CURCUMIN CHỨA DỊ VÒNG 1H-PYRAZOLE Đoàn Quốc Hoài Nam*, Dương Bằng Vũ, Trần Thị Khánh Ngân, Ngô Lan Phương, Ngô Hoàng Việt, Phan Cảnh Trình, Đỗ Thị Hồng Tươi, Trương Ngọc Tuyền Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh *Tác giả liên hệ: namdoanqhh1996@gmail.com TÓM TẮT Nghiên cứu và tổng hợp các chất tương đồng curcumin kiểu monocarbonyl (Monocarbonyl Analogues of Curcumin-MACs) không những khắc phục các hạn chế mà còn thể hiện các hoạt tính sinh học tốt hơn so với curcumin. Mặt khác, dị vòng 1H-pyrazole là thành phần hiện diện trong cấu trúc của nhiều dược chất. Theo đó, nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu tổng hợp MACs chứa dị vòng 1H-pyrazole; đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật và hoạt tính độc tế bào in vitro của MACs tổng hợp được. Theo đó, đã tổng hợp được 25 MACs. Một số MACs có khả năng kháng MSSA/MRSA hay độc tế bào tốt hơn curcumin, cho thấy tiềm năng của MACs này. Từ khóa: Curcumin, 1H-pyrazole, MACs, kháng ung thư, kháng vi sinh vật, Vilsmeier-Haack. SYNTHESIS AND BIOACTIVITY EVALUATION OF CURCUMIN ANALOGUES CONTAINING 1H-PYRAZOLE Doan Quoc Hoai Nam*, Duong Bang Vu, Tran Thi Khanh Ngan, Ngo Lan Phuong, Ngo Hoang Viet. Phan Canh Trinh, Do Thi Hong Tuoi, Truong Ngoc Tuyen University of Medicine and Pharmacy at Ho Chi Minh City * Corresponding author: namdoanqhh1996@gmail.com ABSTRACT Researching and synthesizing Monocarbonyl Analogues of Curcumin (MACs), which do not only overcome limitations but also exhibit better biological activity than curcumin. 1H-pyrazole heterocyclic is a component present in the structure of many active pharmaceutical ingredients. Accordingly, the study was conducted to synthesize MACs containing 1H-pyrazolee, to evaluate the anti-bacterial and cytotoxic activity in vitro of synthesized MACs. Thus, 25 MACs were synthesized. Some MACs demonstrated better anti-microbial activity on MSSA/MRSA or cytotoxic activity than curcumin, thus proving the potential of these MACs. Keywords: Curcumin, MACs, 1H-pyrazole, Vilsmeier-Haack, anti-microbial, anti-cancer. ĐẶT VẤN ĐỀ curcumin kiểu monocarbonyl (Mono Curcumin (diferuloylmethane) là hợp chất Carbonyl Analogues-MACs) (Al-Hujaily et polyphenol tự nhiên, có chủ yếu trong củ nghệ al., 2011). Mặt khác, dị vòng 1H-pyrazole (Curcuma longa Linn.); với ba vùng cấu trúc hiện diện trong cấu trúc của nhiều dược chất, chức năng chính gồm khung vòng thơm kiểu một số trong đó thể hiện hoạt tính kháng catechol, khung 1,3-diketone và khung liên khuẩn (Bekhit et al.) hay kháng ung thư kết olefin đóng góp nhiều vai trò khác nhau (Abadi et al., 2003). Nghiên cứu này được đề vào hoạt tính sinh học của curcumin (Gupta et ra với mục tiêu tổng hợp MACs chứa dị vòng al.). Tính đa dạng cao trong cấu trúc khiến 1H-pyrazole đối xứng và không đối xứng; curcumin thể hiện nhiều hoạt tính sinh học đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật và độc tế đáng chú ý, phải kể đến như hoạt tính kháng bào của MACs đã tổng hợp, với hy vọng phát nấm (Martins et al., 2008) hay kháng ung thư hiện các hoạt chất mới có hoạt tính vượt trội (Kuttan et al.). Tuy nhiên, curcumin tồn tại các hơn. hạn chế để có thể phát triển thành thuốc như tính không ổn định hóa học, tính tan kém trong ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP nước, sinh khả dụng thấp và bị chuyển hóa NGHIÊN CỨU nhanh (Anand et al., 2007). Điều này dẫn đến Đối tượng nghiên cứu sự hình thành của nhóm chất tương đồng 44
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học Dựa trên các nghiên cứu liên quan cấu trúc-tác (cloro, carboxyl); (B) vòng phenyl gắn nhóm dụng trước đây (Kumar et al.; Xu et al.), cấu đẩy electron chứa oxy, hình thành liên kết trúc MACs được thiết kế với (A) dị vòng 1H- hydro (hydroxy, methoxy, ethoxy); (C) dây pyrazole gắn nhóm thế cồng kềnh (phenyl, 3- nối các đơn vị (hetero)ary với cấu trúc kỵ nước nitrophenyl) hoặc nhóm thế hút electron kiểu penta-1,4-dien-3-on (Hình 1). Hình 1. Định hướng cấu trúc của MACs trong nghiên cứu Hóa chất, dung môi và thiết bị mẫu thử hoặc paclitaxel (chứng dương) ở các Hóa chất, dung môi từ Merck, Sigma-Aldrich, nồng độ xác định, và DMSO (chứng âm). Sau Fischer Scientific và AK Scientific. Sắc ký lớp 72 giờ, loại bỏ môi trường nuôi cấy và ủ với mỏng sử dụng bản nhôm silica gel 60 F254, độ môi trường không huyết thanh chứa MTT ở dày 0,2 mm từ Merck. Điểm chảy được đo 37oC trong 3 giờ. Hòa tan tinh thể formazan bằng máy Sanyo-Gallenkamp; phổ hồng trong isopropanol, đo độ hấp thu ở 570 nm ngoại được đo bằng máy IRAffinity-1S bằng máy đọc microplate Multiskan TM. Tính Shimadzu. Phổ khối được đo bằng máy sắc ký tỷ lệ ức chế tăng trưởng, từ đó xác định giá trị lỏng-khối phổ LC-MS Shimadzu, Viện Kiểm IC50 (Van Meerloo et al., 2011). nghiệm TP. HCM. Phổ 1H-NMR và 13C-NMR được đo bằng máy cộng hưởng từ hạt nhân KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Bruker Avance II 500-125 MHz, Viện Hàn Tổng hợp lâm Khoa học-Công nghệ, TP. Hà Nội. Tổng hợp 4 chất trung gian A (A.1-A.4): Hiệu Vi sinh vật và dòng tế bào suất của giai đoạn 1 và giai đoạn 2 lần lượt là S. aureus nhạy cảm methicillin (MSSA, ATCC 81-92% và 55-95%. Hiệu suất tổng cộng 45- 25923); S. aureus đề kháng với methicillin 87%. (MRSA, ATCC 33591); E. coli (ATCC Tổng hợp 6 chất trung gian B (B.1-B.6): Hiệu 25922); P. aeruginosa (ATCC 27853); C. suất 57-87%. albicans (ATCC 10231); dòng tế bào ung thư Tổng hợp 21 MACs không đối xứng vú người (MDA-MB-231) và ung thư biểu mô (CUR.1.1-CUR.4.6): Hiệu suất 35-54%. gan người (Hep-G2) từ American Type Tổng hợp 4 MACs đối xứng (CURSYM.1- Culture Collection (ATCC, Mỹ); được hoạt CURSYM.4): Hiệu suất 60-69%. hóa, nuôi cấy và lưu tại Bộ môn Vi-Ký sinh, Phản ứng tổng hợp các chất trung gian A (A.1- ĐH Y Dược TP.HCM và Viện Pasteur A.4) xảy ra hoàn toàn. Cấu trúc của TG.1 và TP.HCM. TG.2 cho thấy tồn tại 2 đồng phân hỗ biến với Thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật tín hiệu khoảng 3300 cm-1 (OH) và 3100 cm- Xác định MIC bằng phương pháp pha loãng 1 (=CH) trên phổ IR; phổ 1H-NMR (DMSO- trong môi trường lỏng trên phiến 96 giếng với d6) với tín hiệu 12,0-11,0 ppm (singlet, OH) chỉ thị resazurin 0,015%. Mật độ vi sinh vật và tín hiệu khoảng 5,4 ppm (singlet, =CH). khoảng 1-2 x 105 CFU/mL (vi khuẩn) hoặc 1- Phổ IR của TG.3 và TG.4 cho thấy sự giảm 2 x 103 CFU/mL (vi nấm) và nồng độ mẫu thử cường độ tín hiệu của NH (3300-3200 cm-1) trong mỗi dãy giếng là 1024-2 g/mL. Đọc kết cũng như sự mất đi tín hiệu của CO trong quả sau khi ủ ở 37 oC trong 24 giờ (Choi, nguyên liệu tương ứng. Đối với A.1 và A.2, có Jiang, 2014). sự chuyển dịch tín hiệu từ vùng 1668-1624 Thử nghiệm hoạt tính độc tế bào cm-1 (CON(Ph)) sang vùng 1674-1668 cm- o Tế bào được nuôi cấy ủ ở 37 C, 5% CO2 đến 1 (CHO) và xuất hiện thêm tín hiệu ở vùng độ phủ 70  80%. Thu và đếm tế bào sống với 761-736 cm-1 (CCl) trong khi phổ 1H-NMR trypan blue (Sigma-Aldrich, Mỹ), chia vào đĩa (DMSO-d6) mất đi các tín hiệu của sự hỗ biến, nuôi cấy 96 giếng với mật độ thích hợp. Ủ 24 thay thế bằng tín hiệu khoảng 9,9 ppm giờ ở 37 oC, 5% CO2 rồi xử lý tế bào với các (CHO); phổ 13C-NMR có sự thay thế tín hiệu 45
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học khoảng 171 ppm (CON(Ph)) bằng tín hiệu không có vai trò đáng kể. Bên cạnh đó, MACs khoảng 184 ppm (CHO). Cấu trúc của A.3’ với nhóm methoxy ở vị trí số 2 thể hiện hoạt và A.4 đặc trưng bởi các tín hiệu khoảng 3100 tính khác biệt rõ rệt so với vị trí số 3 hay 4, và 1670 cm-1 trên phổ IR, khoảng 10,0 và 9,3 cho thấy sự thay thế vị trí 2 trên vòng phenyl ppm trên phổ 1H-NMR (DMSO-d6) tương ứng có thể quan trọng đến hoạt tính (Hình 2a). của –CHO và =CH của vòng 1H-pyrazole; Thử nghiệm hoạt tính độc tế bào trong khi có sự gia tăng hai tín hiệu carbon so Trên dòng tế bào ung thư vú người MDA-MB- với TG.3 và TG.4 tương ứng phổ 13C-NMR, 231: Có 15 MACs cho hoạt tính độc tế bào với một tín hiệu khoảng 184 ppm (CHO). (IC50 3,29-19,90 M) mạnh hơn curcumin Phản ứng tổng hợp các chất trung gian B (B.1- (IC50 20,65 M); 7 MACs (IC50 3,29-7,71 B.6) xảy ra hoàn toàn. Sản phẩm đặc trưng bởi M) cho hoạt tính độc tế bào mạnh hơn và 3 một cặp tín hiệu proton của alken cấu hình E MACs (IC50 12,26-13,49 M) cho hoạt tính (CH=CH, J = 16 Hz), tín hiệu khoảng 2,3 độc tế bào tương đương với paclitaxel chứng ppm và 27 ppm trong phổ 1H và 13C-NMR dương (IC50 8,79 M). (MeOD-d4) của (CO)CH3. Trên dòng tế bào ung thư gan người Hep-G2: Phản ứng tổng hợp MACs đối xứng và không Có 9 MACs cho hoạt tính độc tế bào (IC50 đối xứng xảy ra nhanh và hoàn toàn. Phổ 1H 6,74-18,32 M) mạnh hơn curcumin (IC50 và 13C-NMR (DMSO-d6) CUR.1.1-CUR.4.6 23,45 M); 5 MACs (IC50 6,74-11,55 M) có sự mất đi các tín hiệu của CHO và cho hoạt tính độc tế bào mạnh hơn và 3 MACs (CO)CH3 đặc trưng của mỗi chất trung gian (IC50 13,18-14,20 M) cho hoạt tính độc tế A và B tương ứng, trong khi xuất hiện thêm bào tương đương với paclitaxel chứng dương một cặp tín hiệu proton alken cấu hình E (IC50 12,00 M). (CH=CH, J = 16 Hz). Phổ 1H và 13C-NMR MACs đã thử nghiệm cho thấy hoạt tính độc (DMSO-d6) của CURSYM.1-CURSYM.4 có tế bào ưu thế hơn trên dòng MDA-MB-231. sự mất đi các tín hiệu của nhóm CHO trong Trong đó, CUR.1.1, CUR.1.3, CUR.1.4, A.1 (9,9 và 184 ppm) và thay bởi tín hiệu CUR.1.5, CUR.2.1, CUR.2.2, CUR.4.3, =CH alken (khoảng 7,5-7,4 và 130-126 CUR.4.4 và CUR.4.5 cho hoạt tính độc tế bào ppm). tốt trên cả 2 dòng tế bào (Phụ lục 3). Thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật MACs không đối xứng nói chung cho hoạt Trên S. aureus (MSSA và MRSA): Có 10 tính độc tế bào mạnh hơn MACs đối xứng. MACs cho thấy nhạy cảm trên MSSA, trong Đối với dị vòng 1H-pyrazole, cấu trúc 5-cloro- đó có 6 MACs với MIC  32 g/mL và 2 3-methyl-1-phenyl/(3-nitrophenyl)-1H- MACs cho thấy nhạy cảm trên MRSA với MIC pyrazole-4-yl cho thấy hoạt tính tốt hơn so với 512 g/mL. 3-carboxy-1-phenyl-1H-pyrazole-4-yl-chỉ Trên E. coli, P. aeruginosa, C. albicans: tương đối tốt trên dòng MDA-MB-231. Cấu Không có MACs nào cho thấy nhạy cảm ngay trúc 1,3-diphenyl-1H-pyrazole-4-yl cho thấy ở nồng độ cao nhất trên 3 chủng vi sinh vật hoạt tính tốt ở MACs chứa OH phenol, gợi ý này. rằng vị trí số 1, 3 nên được thay thế bằng các MACs không đối xứng nói chung cho hoạt nhóm thân dầu, nhưng cần có sự cân bằng hợp tính kháng MSSA/MRSA mạnh hơn MACs đối lý trong cấu trúc với thành phần thân nước; xứng. Đối với dị vòng 1H-pyrazole, nhóm cũng như khẳng định vai trò của vòng phenyl COOH và C6H5 ở vị trí 3 cho thấy vai trò thuộc dây nối kiểu penta-1,4-dien-3-on. Đối quan trọng, với ảnh hưởng của nhóm COOH với vòng phenyl thuộc dây nối kiểu penta-1,4- là lớn hơn, trên cả MSSA và MRSA. MACs với dien-3-on, ảnh hưởng của nhóm OCH3 tốt nhóm 3-nitrophenyl ở vị trí số 1 cũng xác nhận hơn OCH2CH3, với vị trí thế 3, 4 tốt hơn vị sự đóng góp của nhóm NO2 trong khi nhóm trí 2, 4. Hoạt tính tăng mạnh khi chứa OH Cl ở vị trí số 5 không cho thấy vai trò rõ ràng phenol ở vị trí số 3 và hơi kém hơn ở vị trí số đối với hoạt tính. Đối với vòng phenyl thuộc 4. Đối với dây nối kiểu penta-1,4-dien-3-on, dây nối kiểu penta-1,4-dien-3-on, nhóm OH nhìn chung 4-methylcyclohexanon cho kết phenol ở vị trí số 4 đóng góp hoạt tính trên quả tốt nhất trong số MACs đối xứng trên cả MSSA trong khi OH phenol ở vị trí số 3 lại hai dòng tế bào, bên cạnh đó là cyclohexanon với hoạt tính tốt trên dòng MDA-MB-231. 46
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ 21 năm 2019 Kỷ yếu khoa học Hình 2. Tóm tắt liên quan cấu trúc-tác dụng (a) kháng MSSA/MRSA và (b) độc tế bào KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ tác dụng cũng đã được ghi nhận. Bên cạnh đó, Nghiên cứu đã tổng hợp và xác định cấu trúc nghiên cứu vẫn đang tiếp tục thử nghiệm độc thành công 25 MACs với 21 MACs là chất tế bào trên dòng tế bào sarcoma cơ vân RD và tổng hợp mới, chưa công bố trong các nghiên dòng tế bào biểu mô ống thận bình thường cứu khoa học khác (Theo SciFinder, LLC-PK1, nhằm đánh giá tính chọn lọc của 10/11/2019). Trong số 25 MACs này, MACs MACs có hoạt tính. Bên cạnh đó, tiếp tục mở không đối xứng nói chung cho hoạt tính sinh rộng cấu trúc của MACs không đối xứng chứa học tốt hơn MACs đối xứng. Một số MACs dị vòng 1H-pyrazole; làm rõ cơ chế độc tế bào cho thấy hoạt tính kháng MSSA/MRSA như của MACs chứa dị vòng 1H-pyrazole và tiến CUR.2.2 và CUR.3.2 tốt nhất trên MSSA hay hành các thử nghiệm về hoạt tính kháng ung CUR.3.2 và CUR.3.6 nhạy cảm trên MRSA; thư khác. Từ việc mở rộng cấu trúc MACs một số MACs khác thể hiện hoạt tính độc tế cũng như mở rộng dữ liệu của các thử nghiệm bào mạnh trên cả 2 dòng tế bào đã thử nghiệm hoạt tính, tiến hành sàng lọc ảo và tối ưu hóa như CUR.1.1, CUR.1.3, CUR.1.4, CUR.1.5, để thu được cấu trúc MACs chứa dị vòng 1H- CUR.2.1, CUR2.2, CUR.4.3, CUR.4.4 và pyrazole cho hoạt tính sinh học tốt hơn. CUR.4.5. Các nhận xét về liên quan cấu trúc- TÀI LIỆU THAM KHẢO ANAND, P., ET AL. 2007. "Bioavailability of curcumin: problems and promises" Mol. Pharm. 4 (6): pp. 807-818. BEKHIT, A. A., ET AL. 2008. "Synthesis and biological evaluation of some thiazolyl and thiadiazolyl derivatives of 1H-pyrazolee as anti-inflammatory antimicrobial agents" Eur. J. Med. Chem. 43 (3): pp. 456-463. KUMAR, D., ET AL. 2013. "Synthesis, molecular docking and in vitro antimicrobial studies of new hexahydroindazole derivatives of curcumin" Lett. Drug Des. Discov. 10 (2): pp. 119-128. 47