Przedmiotem wynalazku są inhibitory cholinoesteraz o strukturze hybrydowej. Te nowe związki, w których układ melatoniny i układ tetrahydroakrydyny połączone są wiązaniem karbaminianowym, mogą znaleźć zastosowanie w łagodzeniu i/lub leczeniu schorzeń neurodegeneracyjnych.

Wynalazek dotyczy związków będących potencjalnym lekami w leczeniu m.in. choroby Alzheimera. Znane inhibitory cholinoesteraz stosowane w objawowym leczeniu choroby Alzheimera to wycofana już z obrotu z powodu działań niepożądanych takryna oraz nowsze, mniej toksyczne leki o tym samym mechanizmie działania, jak donepezil, rywastygmina i galantamina. Leki te różnią się swoistością działania; donepezil blokuje wyłącznie acetylocholinoesterazę, a nie działa na butyrylocholinoesterazę, podczas gdy np. rywastygmina działa na obydwa enzymy, tym samym wykazując większą skuteczność. Związki będące przedmiotem naszego wynalazku są inhibitorami obu cholinoesteraz i są selektywne w kierunku hamowania butyrylocholinoesterazy.

Choroba Alzheimera to najczęściej występujące schorzenie otępienne u osób starszych. W ostatnich latach dwudziestego wieku na chorobę Alzheimera cierpiało około 15 milionów ludzi (Hebert L.E., Scherr P.A., Beckett L.A. et al.; J. Am. Med. Assoc. 1995, 273, 1354-1359), a WHO szacuje, że jeśli obecna tendencja się utrzyma, to w 2020 roku chorych będzie dwukrotnie więcej (Dufouil C., Alperovitch A.; Rev. Prat. 2005, 55, 1869-1878). Symptomy tej choroby to zakłócenia w sferze czynności poznawczych, zwłaszcza zaś postępujący zanik pamięci.

Mimo bardzo intensywnych prac badawczych, dotychczas nie znaleziono skutecznej terapii przyczynowej, a leczenie koncentruje się na łagodzeniu objawów choroby. Najczęściej stosowana obecnie strategia terapeutyczna opiera się na założeniu, że zwiększenie ilości neuroprzekaźnika, jakim jest acetylocholina, prowadzi do lepszego wykorzystania pozostałych przy życiu neuronów, co z kolei spowalnia postęp choroby. Cel ten może zostać osiągnięty przez zahamowanie aktywności acetylocholinoesterazy (Bartus R.T., Dean R.L., Beer B. et al.; Science 1982, 217, 408-417).

W ostatnich latach okazało się, że butyrylocholinoesteraza także bierze udział w kontroli neurotransmisji. W zdrowym mózgu acetylocholinoesteraza odpowiada za 80% całkowitej aktywności cholinesterycznej, jednak u osób cierpiących na chorobę Alzheimera jej aktywność spada do ok. 60% początkowej wartości, gdy tymczasem rola butyrylocholinoesterazy wzrasta (Greig N.H., Utsuki T., Yu Q.S.; Curr. Med. Res. Opin. 2001, 17, 159-165 ). Wydaje się zatem, że znacznie lepsze efekty terapeutyczne może przynosić strategia ukierunkowana na hamowanie aktywności butyrylocholinoesterazy bądź też obu enzymów jednocześnie.

W mózgu chorego na chorobę Alzheimera powstają złogi β-amyloidowe (Aβ) i splątki neurofibrylarne, czemu towarzyszy neurodegeneracja – postępujący proces zwyrodnienia i obumierania neuronów. W złogach β-amyloidu oraz splątkach neurofibrylarnych znajdują się znaczne ilości cholinoesteraz, a w szczególności butyrylocholinoesterazy (Guillozet A.L. Smiley J.F., Mash D.C. et al.; Ann. Neurol. 1997, 42, 909-918). Może ona brać udział w tworzeniu się blaszek i splątków oraz dodatkowo wzmagać ich toksyczność, aktywując mikroglej i hydrolizując acetylocholinę (Greig N.H., Utsuki T., Yu Q.S.; Curr. Med. Res. Opin. 2001, 17, 159-165). Zatem hamowanie aktywności cholinoesteraz może nie tylko usprawniać funkcjonowanie uszkodzonego systemu cholinergicznego, ale także przeciwdziałać jego dalszej degeneracji.

W ciągu ostatnich dziesięciu lat poszukiwania nowych inhibitorów cholinoesteraz poszerzyły się o grupę tzw. leków hybrydowych, związków łączących w swojej budowie znany lek lub jego kopię, bądź też fragmenty różnych leków. W efekcie połączenia, struktury hybrydowe wykazują często znacznie większą aktywność w porównaniu do ich prekursorów „niehybrydowych”, a nawet obserwuje się synergizm ich działania.

Kolejny ważny czynnik sprzyjający chorobom neurodegeneracyjnym stanowi stres oksydacyjny. Stąd korzystną rolę w leczeniu może odgrywać stosowanie związków posiadających właściwości antyoksydacyjne (Floyd R.A., Hensley K., Neurobiol Aging 2002; 23; 795-807). Takim pochłaniaczem wolnych rodników o ustalonym działaniu jest endogenna melatonina (Reiter R.J. et al, Acta Biochim Pol 2003; 50; 1129-1146).

W dotychczas opublikowanych pracach twórców wynalazku będącego przedmiotem niniejszego projektu (Siwicka A., Molęda Z., Wojtasiewicz K., Zawadzka A., Maurin J.K., Panasiewicz M., Pacuszka T., Czarnocki Z.; J. Pineal. Research. 2008, 45, 40-49 oraz Molęda Z., Wojtasiewicz K., Panasiewicz M., Czarnocki Z.; J. Pineal. Research. 2010, 49, 55-59) wykazano, że pochodne fenylo- i alkilo-karbaminianowe melatoniny oraz produktów jej utleniania tlenem singletowym wykazują aktywność w kierunku inhibicji cholinoesteraz.

Idea wykorzystania sposobu podstawienia melatoniny lub produktów jej utleniania poprzez wiązanie karbaminianowe od strony atomu tlenu układu fenolowego doprowadziła nas do otrzymania nowych związków stanowiących przedmiot wynalazku będącego przedmiotem niniejszego projektu. Związki te charakteryzują się zdecydowanie lepszą aktywnością biologiczną w kierunku hamowania cholinoesteraz, zwłaszcza butyrylocholinoesterazy, od dotychczas znanych pochodnych zawierających układ melatoniny lub produktów utleniania melatoniny oraz układy melatoniny i tetrahydroakrydyny połączone linkerem zawierającym wiązanie amidowe. Aktywność biologiczną związków będących przedmiotem wynalazku w kierunku inhibicji cholinoesteraz oznaczano metodą Ellmana (Ellman, G. L.; Courtney, K. D.; Anders, B.; Featherstone, R. M. Biochem. Pharmacol. 1961, 7, 88-95).

Związki według wynalazku charakteryzują się wysoką selektywnością działania, wyrażającą się wysokimi współczynnikami IC₅₀ hamowania acetylocholinesterazy względem IC₅₀ hamowania butyrylocholinoesterazy ([IC₅₀(AChE)]/[IC₅₀(BChE)]).

Wyniki te wskazują, że nowe związki, w których układ melatoniny lub produktów jej utleniania i układ tetrahydroakrydyny połączone są poprzez wiązanie karbaminianowe, wykazują aktywność w kierunku hamowania cholinoesteraz i mogą znaleźć zastosowanie jako potencjalne leki do zapobiegania i/lub leczenia zaburzeń neurodegeneracyjnych.