Síntesis de compuestos neo-nicotínicos con afinidad a los receptores nicotínicos α4β2 y a los transportadores de serotonina y dopamina

Abstract

Durante las últimas décadas, los receptores nicotínicos de acetilcolina (RnACh), los transportadores de serotonina (TSER) y los transportadores de dopamina (TDA), han sido los principales blancos de estudio para el desarrollo de nuevos compuestos químicos que actúen como multiligandos enfocados al tratamiento de diferentes trastornos psiquiátricos, tales como depresión, ansiedad y adicción a drogas de abuso.En el presente trabajo, se sintetizaron una serie de ésteres funcionalizados de 1-metilpirrolidina (compuestos 1-12) relacionados estructuralmente con acetilcolina y nicotina, con el propósito de ser estudiados farmacológicamente por medio de ensayos de desplazamiento de radioligandos en el r-RnACh α4β2 (receptor nicotínico de acetilcolina de rata), h-TSER (transportador de serotonina humano) y h-TDA (transportador de dopamina humano). En los experimentos para h-TSER ninguno de los compuestos sintetizados desplazó [3H]-paroxetina, al contrario, se detectó un aumento en el porcentaje de unión de este radioligando en h-TSER. Interesantemente, el compuesto 20 (2,2-difenilacetato de (S)-(1-metil-2-pirrolidinil)metilo) exhibió valores de Ki de 1.008 ± 0.230 μM para h-TDA y 0.031 ± 0.006 μM para r-RnACh α4β2 y un valor de 191.50% de unión de [3H]-paroxetina a h-TSER en los estudios de desplazamiento, siendo el único compuesto que presentó afinidad triple. El compuesto 21 ((±)-2,2-difenilacetato de 2-(1-metil-2-pirrolidinil)etilo) mostró valores de Ki de 0.113 ± 0.037 μM para r-RnACh α4β2 y 0.075 ± 0.009 μM para h-TDA actuando como el mejor ligando dual de la serie, superando en afinidad a bupropion (Ki= 10 μM para r-RnACh y una de Ki= 0.37 μM para h-TDA). Por su parte los compuestos 2, 8 y 9 (benzoatos de (1-metil-2-pirrolinil)metilo o etilo) exhibieron valores de CI50= 3.3 ± 0.6 μM, CI50= 4.4 ± 0.6 μM y CI50= 4.2 ± 0.7 μM respectivamente en los ensayos electrofisiológicos de actividad en el RnACh α4β2, actuando como antagonistas selectivos sobre el h-RnACh (α4β2)2α4. Los estudios de acoplamiento molecular sobre modelos de homología de h-RnACh α4β2, h-TDA y h-TSER, sugirieron posibles interacciones entre los compuestos 20 y 21 con el sitio de unión de acetilcolina en el h-RnACh α4β2; a nivel del sitio deunión de dopamina de h-TDA y en un sitio alostérico en h-TSER. Finalmente, estos resultados sugieren que el compuesto 20 podría utilizarse en conjunto con paroxetina u otros inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS), aumentando la eficacia del tratamiento de trastornos neuropsiquiátricos tales como, depresión y ansiedad. Por otra parte, los resultados obtenidos sobre el compuesto 21 sugieren que podría ser utilizado en el tratamiento a la adicción a la nicotina, debido a que nuestros resultados preliminares parecen sugerir que su potencia y afinidades son similares a fármacos de primera línea como el bupropión o la vareniclina para este tratamiento.

During the last decades, nicotinic acetylcholine receptors (nAChR), serotonin transporters (SERT) and dopamine transporters (DAT), have been the target focused to the development of new chemical compounds acting as multiligands in the management of different psychiatric disorders, such as depression, anxiety and drug addiction of abuse.In the present work, a series of functionalized esters of 1-methylpyrrolidine (compounds 1-21) structurally related to acetylcholine and nicotine were synthesized and pharmacologically assayed with respect to these targets. The synthesized compounds were studied in radioligand binding assays at α4β2 nAChR, h-SERT and h-DAT. In the experiments in h-SERT nobody of the synthesized compounds displaced [3H]-paroxetine, but an increase in the percentage of binding of this radioligand in h-TSER was detected. Compound 20 ((S)-(1-methyl-2-pyrrolidinyl)methyl 2,2-diphenylacetate) showed Ki values of 1.008 ± 0.230 μM for h-DAT and 0.031 ± 0.006 μM for α4β2 nAChR, and a value of [3H]-paroxetine binding of 191.50% in h-SERT displacement studies, being the only compound displaying triple affinity. Interestingly, compound 21 ((±)-2-(1-methyl-2-pyrrolidinyl)ethyl 2,2-diphenylacetate) showed Ki values of 0.113 ± 0.037 μM for α4β2 r-nAChR and 0.075 ± 0.009 μM for h-DAT acting as the best dual ligand in the series, with a higher affinity for bupropion (Ki values of 10 μM at α4β2 r-nAChR and 0.37 μM at h-DAT) for these sites. In turn, compounds 2, 8 and 9 ((1-methyl-2-pyrrolinyl)methyl or ethyl benzoates) exhibited IC50= 3.3 ± 0.6 μM, IC50= 4.4 ± 0.6 μM and IC50= 4.2 ± 0.7 μM values respectively in the electrophysiological tests of activity at α4β2 nAChR, acting as an antagonists on (α4β2)2α4 h-nAChR. Molecular docking studies on homology models of α4β2 nAChR, h-DAT and h-SERT suggested potential interactions among the compounds 20 and 21 with acetylcholine binding site at α4β2 nAChR, dopamine binding site of h-DAT and an allosteric site in h-SERT. Finally, these results suggest that compound 20 could be used in conjunction with paroxetine or other selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs), increasing the efficacy of the treatment of neuropsychiatric disorders such as depression and anxiety.On the other hand, the results obtained on compound 21 suggest that it could be used in the treatment of nicotine addiction, because our preliminary results seem to suggest that its potency and affinities are similar to first-line drugs such as bupropion or Varenicline for this treatment.