RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Progettazione, sintesi e valutazione biologica di nuovi farmaci cardiovascolari

Università di riferimento

Università di PISA - SCIENZE FARMACEUTICHE - PISA(PI)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Bruno MACCHIA

Descrizione

La ricerca di nuove molecole con il duplice profilo farmacodinamico di antagonisti del recettore dell'angiotensina II (AT1) e contemporaneamente di "donatori lenti" di NO, rappresenta una tematica di notevole interesse farmaceutico in quanto finalizzata all'ottenimento di farmaci antiipertensivi con una efficacia paragonabile a quella degli ACE-inibitori, ma con una minore incidenza delle reazioni avverse e capaci di esercitare ulteriori effetti benefici sul sistema cardiocircolatorio (azione antiaggregante, antiproliferativa sulla muscolatura liscia vascolare e miocardica, anti-ischemica). Tra gli AT1-antagonisti, i "sartani"[1-3] costituiscono essenzialmente l'unica famiglia di molecole di sintesi di natura non peptidica utilizzate in terapia, il cui scheletro fondamentale consiste in alcune porzioni aromatiche ed eteroaromatiche variamente funzionalizzate e legate fra di loro direttamente o attraverso ponti metilenici.
Questo progetto di ricerca riguarda lo studio di molecole duali nelle quali le porzioni molecolari specifiche di noti sartani sono legate tramite opportuni linker, sia originali che già utilizzati con successo nella sintesi di farmaci duali in altre classi terapeutiche [4,5], a raggruppamenti che per attivazione enzimatica siano in grado di liberare NO in vivo [6,7]. Per la giunzione dell'opportuno linker al sartano saranno sfruttate quelle sue funzionalità che possono dar luogo a legami relativamente stabili quali ad esempio quello estereo o ammidico.
In effetti la sintesi e lo studio preliminare biofarmacologico di due molecole duali scelte come modello, formalmente ottenute dalla combinazione di uno dei più noti sartani, il losartan, con due linker sostituiti da un estere nitrico [8] hanno fornito risultati notevolmente incoraggianti. In particolare, ambedue i composti hanno mostrato di possedere in vitro sia proprietà AT1 antagoniste confrontabili con quelle del losartan che quelle di donatore lento di NO. Inoltre il più promettente dei due composti, saggiato per otto settimane in vivo su ratti ipertesi, ha mostrato di possedere un'attività antiipertensiva leggermente maggiore di quella del losartan stesso e confrontabile con quella dell'ACE inibitore captopril [8].
Tenendo presenti questi risultati verranno progettate e sintetizzate nuove molecole nelle quali oltre al nucleo del losartan stesso o di altri sartani reperibili in commercio siano presenti differenti tipi di raggruppamenti donatori di NO nei quali opportune variazioni strutturali possano per motivi sterici e/o elettronici influire sulla cinetica di rilascio dell'NO stesso. La duplice natura farmacodinamica dei composti sintetizzati sarà valutata mediante studi farmacologici funzionali, condotti su preparati di muscolatura liscia vascolare isolata in vitro. In tale modello sperimentale, la possibile liberazione di NO dalle molecole sarà dimostrata tramite il blocco farmacologico della via guanilatociclasica, con conseguente inibizione di un effetto vasorilasciante NO-mediato, mentre la riduzione indotta dai composti sintetizzati nei confronti degli effetti vasocostrittori dell'angiotensina II esogena costituirà l'evidenza di antagonismo verso il recettore AT1. Infine, studi in vivo sugli effetti emodinamici dei composti ottenuti e di farmaci noti di riferimento in animali normotesi e ipertesi, consentiranno una valutazione comparata della potenziale attività antiipertensiva di questa nuova classe di farmaci.
Per quanto concerne la ricerca di nuove molecole in grado di attivare i canali mito-KATP quali potenziali farmaci ad azione anti-ischemica, il progetto si propone di studiare l'attività cardioprotettiva di derivati strutturalmente correlabili a composti benzopiranici descritti in letteratura come attivatori più o meno selettivi di tali canali ionici, quali il cromakalim , l'U96501, ecc. Anche in tale classe di farmaci, la sintesi e lo studio preliminare di un numero limitato di composti a struttura benzopiranica nei quali il carbonio 4 è legato in forma spiro ad un eterociclo di tipo morfolonico o morfolinico sostituito sull'azoto con raggruppamenti di tipo benzilico, ha confermato la capacità di queste nuove molecole di ridurre il danno tissutale indotto dal precondizionamento ischemico [9]. Partendo da tali dati preliminari verrà progettata, sintetizzata e studiata per le proprietà a livello dei canali mito-KATP e per l'attività cardioprotettiva anti-ischemica una serie strutturalmente omogenea di eterociclici spirobenzopiranici analoghi dei composti modello già studiati [9] nei quali le variazioni apportate a livello dei sostituenti sui sistemi ciclici dovrebbero permettere di approfondire adeguatamente i rapporti attività-struttura in questa classe di composti. Le proprietà cardioprotettive anti-ischemiche dei nuovi attivatori dei canali mitoKATP, così come degli NO-sartani antiipertensivi, verranno valutate da diversi punti di vista (funzionale, biochimico, morfologico) utilizzando un modello di ischemia-riperfusione messo a punto su cuore di ratto isolato secondo metodica alla Langendorff.
L'adenosina interagendo con i recettori A1, A2A, A2b, A3 esplica una grande varietà di azioni a livello cardiovascolare (effetto cardioprotettivo, antiaritmico e vasodilatatore). Per questo motivo, ligandi selettivi per questi recettori sono allo studio come nuovi agenti terapeutici per alcune patologie cardiovascolari.
In precedenti lavori sono stati studiati derivati 1,2,3 triazolo pirimidinici 2,6,9 sostituiti [10,11] e derivati 1,8 naftiridinici 2,4,7 sostituiti [12,13] con elevata affinità e selettività verso il recettore A1 adenosinico. Successivamente, per quanto riguarda i derivati triazolo pirimidinici, l'introduzione in posizione 6 di una funzione ureica ha portato ad una classe di composti particolarmente affini al recettore A3. Nei composti 1,8 naftiridinici, invece, è stato eliminato il sostituente in posizione 2 ed è stata introdotta una funzione carbossiammidica in posizione 3: ciò ha permesso di ottenere composti selettivi per il recettore A2A.
Allo scopo di ottimizzare la affinità e selettività verso i quattro sottotipi recettoriali, è stata progettata la sintesi di nuovi derivati che presentano i nuclei eterociclici già studiati, ma caratterizzati da sostituenti diversi. In particolare sul nucleo 1,8-naftiridinico verranno introdotti in varie posizioni gruppi ureici o guanidinici mentre su quello triazolopirimidinico verranno introdotti in posizione 6 gruppi tioureici, guanidinici e ammidici. Inoltre verranno sintetizzati nuclei eterociclici azotati diversi dai precedenti, come quelli chinolonici o purinici, portanti sostituenti che, presenti in altre strutture, si sono dimostrati efficaci per l'interazione con i vari sottotipi recettoriali adenosinici. In particolare il nucleo purinico sarà sostituito in posizione 8 con gruppi ingombranti che dovrebbero determinare una certa selettività verso il recettore A2B. Questo ci permetterà di condurre studi di relazione struttura-attività delle classi di composti già note e di quelle di nuova sintesi.
Recentemente il nostro gruppo di ricerca si è anche interessato alla preparazione ed allo studio delle relazioni struttura-attività (SAR) di composti antagonisti selettivi per il sottotipo A1 del recettore dell'adenosina a struttura 3-aril[1,2,4]triazino[4,3-a]benzimidazol-4(10H)onica (ATBIs) [14] e N-alchil e N-acil-(7-sostituito-2-fenilimidazo[1,2-a][1,3,5]triazin-4-il)aminica (ITAs) [15,16]. La maggior parte di questi composti mostra alta affinità per il sottotipo recettoriale A1 con valori di Ki nell'ordine del submicromolare o del basso nanomolare. Inoltre, è stato elaborato un modello del recettore A1 bovino che ha permesso di razionalizzare le SAR di queste due classi di composti e che potrà essere utilizzato per la progettazione futura di nuovi antagonisti.
Sulla base dei buoni risultati ottenuti, nel presente programma di ricerca prevediamo di sviluppare e studiare nuovi derivati eterociclici quali potenziali antagonisti selettivi dei recettori dell'adenosina a struttura 2-fenil[1,2,3]triazolo[1,2-a][1,2,4]benzotriazinica (PTBT), portante un gruppo aminico esociclico nella posizione 5. Il sistema PTBT, recentemente descritto, si è rivelato un utile scaffold per una serie di ligandi ad alta affinità per il recettore centrale delle benzodiazepine [17]. Nella prima fase del programma, studieremo come l'introduzione di sostituenti con diverse caratteristiche stereoelettroniche sul fenile in posizione 2 e/o sull'anello benzofuso influenzi l'affinità per i recettori dell'adenosina. In una fase successiva, i prodotti più affini verrano selezionati e funzionalizzati sul gruppo 5-aminico mediante l'inserimento di residui acilici, carbamoilici o alchilici, in modo da modulare la loro affinità e/o selettività per i sottotipi A1 e A3.
La valutazione biofarmacologica di questi nuovi composti verrà effettuata presso il Dipartimento di Psichiatria, Neurobiologia, Farmacologia e Biotecnologie dell'Università di Pisa.
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