Luận án tiến sĩ hóa hữu cơ thiết kế, tổng hợp và đánh giá tác động kháng acetylcholinesterase của một số dẫn chất chalcone nhằm sàng lọc thuốc mới hướng điều trị b

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Thị Cẩm Vi THIẾT KẾ, TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG KHÁNG ACETYLCHOLINESTERASE CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT CHALCONE NHẰM SÀNG LỌC THUỐC MỚI HƯỚNG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỮU CƠ Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Thị Cẩm Vi THIẾT KẾ, TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG KHÁNG ACETYLCHOLINESTERASE CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT CHALCONE NHẰM SÀNG LỌC THUỐC MỚI HƯỚNG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 9.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỮU CƠ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Trần Thành Đạo PGS TS Thái Khắc Minh Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn khoa học PGS TS Trần Thành Đạo PGS TS Thái Khắc Minh Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận án cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Nguyễn Thị Cẩm Vi ii TĨM TẮT LUẬN ÁN Chalcone nhóm phụ flavonoid, biết đến chất polyphenol có tác động chống oxy hóa, bắt giữ tốt gốc tự do, có khả ngăn chặn phản ứng viêm xảy não Gần nhiều dẫn chất chalcone cơng bố có tác động bảo vệ gan, hệ thần kinh, ức chế enzyme AChE, điều chứng tỏ chalcone nhóm hợp chất đầy tiềm phát triển thuốc sử dụng điều trị Alzheimer tương lai Tuy nhiên việc tổng hợp chalcone thử hoạt tính kháng AChE khơng có định hướng trước hao phí thời gian kinh tế Việc áp dụng mơ hình mơ tả phân tử docking để định hướng cấu trúc có khả kháng AChE tốt trước tổng hợp có ý nghĩa lớn mặt thực tiễn, Trong phạm vi luận án, mơ hình mơ tả phân tử docking 107 dẫn chất chalcone (35 dẫn chất chalcone thông thường, 24 chalcone dị vòng, 32 benzylaminochalcone, 16 promazine chalcone) số nhóm flavonoid (flavone, isoflavone, aurone) AChE (pdb id: 1dX6) thực để khám phá cấu trúc chalcone có khả tác động mạnh lên acetylcholinesterase 64 Dẫn chất chalcone, có 20 dẫn chất chalcone thông thường, 24 dẫn chất chalcone dị vòng, 10 dẫn chất benzylaminochalcone 10 dẫn chất promazine chalcone tổng hợp theo định hướng kết nghiên cứu docking tiền sàng lọc liên quan cấu trúc chalcone tác dụng kháng acetylcholinesterase Các dẫn chất chalcone tổng hợp tinh khiết phương pháp kết tinh lại dung mơi thích hợp sắc ký cột với chất mang silica gel Tính chất vật lý như: độ tan, nhiệt độ nóng chảy chúng khảo sát ghi nhận Cấu trúc chalcone tổng hợp (có định hướng trước cấu trúc) xác nhận thông qua phổ UV, IR, 1H-NMR, 13C-NMR, MS Trong số chalcone tổng hợp, có 10 dẫn chất benzylaminochalcone promazine chalcone hợp chất chưa cơng bố tạp chí khoa học trước theo kết tra cứu Scifinder (tính đến 10/2017) iii Tất dẫn chất chalcone tổng hợp thử nghiệm khả kháng AChE in vitro đánh giá tương quan kết kháng AChE in vitro với mơ hình docking Một số dẫn chất có khả kháng AChE tốt dẫn chất (E)-3-(3,4dimethoxyphenyl)-1-(4-((2-hydroxybenzyl)amino)phenyl)prop-2-ene-1-one ký hiệu A6) (E)-3-(4-chlorophenyl)-1-(4-((2-hydroxybenzyl)amino)phenyl)prop-2-ene1-one (ký hiệu A3) với IC50 23,02 23,71 µM, dẫn chất promazine chalcone với vòng B chứa 3-Bromo (ký hiệu AC5) với IC50 24,39 µM Kết đánh giá khả chống suy giảm trí nhớ ngắn hạn mơ hình mê cung chữ Y mơ hình khám phá vật thể cho thấy dẫn chất có IC50 thấp A6 (E)-3-(3,4-dimethoxyphenyl)-1-(4-((2-hydroxybenzyl)amino)phenyl)prop-2-ene-1one liều 15,0 mg/kg thể trọng chuột cải thiện trí nhớ ngắn hạn chuột bị SGTN trimethyltin chloride tương đương với Galantamine liều 10,0 mg/kg thể trọng chuột iv LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy hướng dẫn luận án tôi, PGS TS Trần Thành Đạo PGS TS Thái Khắc Minh tạo điều kiện, động viên giúp đỡ tơi hồn thành tốt luận án Trong suốt trình nghiên cứu, thầy kiên nhẫn hướng dẫn, trợ giúp động viên nhiều Sự hiểu biết sâu sắc khoa học, kinh nghiệm thầy tiền đề giúp đạt thành tựu kinh nghiệm quý báu Tôi xin cám ơn Khoa Khoa Học Ứng Dụng, Trường đại học Tôn Đức Thắng tạo điều kiện thuận lợi cho công tác để tơi tiến hành tốt luận án Tôi xin cảm ơn thầy cô môn Hóa Dược, Trường đại học Y Dược TP HCM Viện Cơng Nghệ Hóa Học Việt Nam hỗ trợ nghiên cứu Tôi xin cảm ơn em sinh viên thực khóa luận tốt nghiệp đồng hành suốt thời gian qua Tôi xin cảm ơn bạn bè gia đình ln bên tôi, cổ vũ động viên lúc khó khăn để vượt qua hồn thành tốt luận án Nghiên cứu sinh v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT LUẬN ÁN iii LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .xiv DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ xviii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Bệnh Alzheimer 1.1.1 Khái quát bệnh Alzheimer 1.1.2 Đặc điểm bệnh Alzheimer 1.1.3 Nguyên nhân bệnh Alzheimer 1.1.4 Thuốc điều trị Alzheimer 1.1.4.1 Các thuốc ngăn chặn, ức chế hình thành amyloid 1.1.4.2 Các thuốc bảo vệ tế bào thần kinh 1.1.4.3 Các thuốc kháng acetylcholinesterase 1.2 Enzyme acetylcholinesterase 10 1.3 Chalcone 13 1.3.1 Khái quát chalcone 13 1.3.2 Các phương pháp tổng hợp chalcone 15 1.4 Mơ hình mơ tả phân tử docking 17 1.4.1 Giới thiệu docking 17 1.4.2 Các dạng docking 18 vi 1.5 Khảo sát khả kháng AChE phương pháp Ellman 21 1.6 Mơ hình chống suy giảm trí nhớ ngắn hạn 22 1.7 Các nghiên cứu trước số tác giả khác nước 22 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Thời gian địa điểm thực nghiên cứu 26 2.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Nội dung nghiên cứu 26 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 27 2.3 Mơ tả tiến trình thí nghiệm 28 2.3.1 Mơ hình mô tả phân tử docking 28 2.3.1.1 Đối tượng 28 2.3.1.2 Các phần mềm hỗ trợ nghiên cứu 28 2.3.1.3 Quy trình tiến hành mơ hình mơ tả phân tử docking 28 2.3.2 Tổng hợp 35 2.3.2.1 guyên v t liệu h a ch t 35 2.3.2.2 Trang thiết bị 35 2.3.2.3 Tổng hợp chalcone 35 2.3.2.4 Phương pháp xác định c u trúc h a học 3551 2.3.3 Khảo sát hoạt tính kháng AChE 52 2.3.3.1 guyên v t liệu khảo sát hoạt tính kháng AChE 52 2.3.3.2 Trang thiết bị khảo sát hoạt tính kháng AChE 52 2.3.3.3 Các bước tiến hành phương pháp Ellman 52 2.3.4 Khảo sát khả chống suy giảm trí nhớ ngắn hạn in vivo 54 2.3.4.1 guyên v t liệu khảo sát khả chống suy giảm trí nhớ ngắn hạn in vivo 54 2.3.4.2 Trang thiết bị khảo sát khả chống SGT ngắn hạn in vivo 54 vii 2.3.4.3 Khảo sát khả chống suy giảm trí nhớ ngắn hạn 55 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 59 3.1 Mơ hình mơ tả docking 59 3.1.1 Re-docking ligand đồng kết tinh 59 3.1.1.1 Kiểu liên kết galantamine c u trúc tinh thể phức hợp TcAChE - Galantamine 59 3.1.1.2 Re-docking ligand đồng kết tinh 59 3.1.2 Docking dẫn chất chalcone 60 3.1.2.1 Docking 35 dẫn ch t chalcone thông thường 60 3.1.2.2 Docking dẫn ch t chalcone dị vòng 64 3.1.2.3 Docking dẫn ch t benzylaminochalcone 70 3.1.2.4 Docking dẫn ch t promazine chalcone 76 3.2 Tổng hợp dẫn chất chalcone 80 3.2.1 Tổng hợp dẫn chất chalcone thông thường 80 3.2.2 Tổng hợp dẫn chất chalcone dị vòng 88 3.2.3 Tổng hợp dẫn chất benzylaminochalcone 91 3.2.4 Tổng hợp dẫn chất promazine chalcone: 97 3.2.5 Bàn luận kết tổng hợp 104 3.2.5.1 Cơ chế phản ứng tổng hợp 104 3.2.5.2 Xác định c u trúc chalcone tổng hợp 108 3.3 Khảo sát khả kháng acetylcholinesterase dẫn chất chalcone 121 3.3.1 Khảo sát khả kháng acetylcholinesterase dẫn chất chalcone thông thường 121 3.3.2 Khảo sát khả kháng acetylcholinesterase dẫn chất chalcone dị vòng 128 viii 3.3.3 Khảo sát khả kháng acetylcholinesterase dẫn chất benzylaminochalcone 130 3.3.4 Khảo sát khả kháng acetylcholinesterase dẫn chất promazine chalcone 135 3.4 Kết khảo sát tác dụng chống SGTN ngắn hạn in vivo dẫn chất benzylaminochalcone 138 3.4.1 Mơ hình mê cung chữ Y 138 3.4.2 Mô hình khám phá vật thể 140 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 152 ix PHỔ 13C-NMR DÃN RỘNG CỦA DẪN CHẤT AC10 378 PHỔ 13C-NMR DÃN RỘNG CỦA DẪN CHẤT AC10 379 PHỤ LỤC KẾT QUẢ TRA SCIFINDER CỦA CÁC DẪN CHẤT BENZYLAMINOCHALCONE A1 A2 380 A3 A4 381 A5 A6 382 A7 A8 383 A9 A10 384 PHỤ LỤC 10 KẾT QUẢ TRA SCIFINDER CỦA CÁC DẪN CHẤT PROMAZINE CHALCONE AC1 AC2 385 AC3 AC4 386 AC5 AC6 387 AC7 AC8 388 AC9 AC10 389 PHỤ LỤC 11 XỬ LÝ THỐNG KÊ ANOVA KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TÁC ĐỘNG CỦA A6 ĐẾN TRÍ NHỚ NGẮN HẠN CỦA CHUỘT NHẮC TRẮNG Phụ lục 11.1 Mơ hình mê cung chữ Y The SAS System 21:58 Saturday, March 17, 2017 The GLM Procedure Duncan's Multiple Range Test for PT NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experienzymetwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom 12 Error Mean Square 4.2385 Number of Means Critical Range 3.663 3.834 3.937 4.006 4.053 Means with the same letter are not significantly different Duncan Grouping Mean N N Nhóm A 58.550 A Nhóm B A 56.520 B A Nhóm B A 55.930 B Nhóm B 54.350 Nhóm C 45.830 C Nhóm C 43.150 3 Ghi chú: trung bình c ký tự kèm theo a,b c không khác biệt c nghĩa mức ý nghĩa α = 0.05, trung bình khơng c ký tự khác biệt c nghĩa mức ý nghĩa α = 0.05 390 Phụ lục 11.2 Mơ hình khám phá vật thể The SAS System 22:25 Saturday, March 17, 2017 The GLM Procedure Duncan's Multiple Range Test for PT NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experienzymetwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom 12 Error Mean Square 13.52025 Number of Means Critical Range 6.541 6.847 7.032 7.155 7.240 Means with the same letter are not significantly different Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Duncan Grouping Mean N A A A A A A B A B B C C C 57.040 54.860 53.630 51.420 46.780 42.360 3 N Ghi chú: trung bình c ký tự kèm theo a,b c không khác biệt c nghĩa mức ý nghĩa α = 0.05, trung bình khơng c ký tự khác biệt c nghĩa mức ý nghĩa α = 0.05 391 PHỤ LỤC 12 SẮC KÝ LỚP MỎNG CỦA 24 DẪN CHẤT CHALCONE DỊ VÒNG C: Chất chuẩn tương ứng với dẫn chất chalcone khảo sát D: Dẫn chất chalcone khảo sát 392 ... Alzheimer) AMY : Amyloid ABCG2 : ATP-binding cassette sub-family G member ABC : ATP-binding cassette AcOH : Acetic acid ANOVA : Analysis of Variance BuChE : Butyrylcholinesterase BF3 : Boron trifluoride... Người b? ?? b? ??nh Alzheimer sau thường chết tác nhân b? ?n nhiễm trùng, viêm phổi … [8] 1.1.3 Nguyên nhân b? ??nh Alzheimer Nguyên nhân b? ??nh Alzheimer cho diện mảng protein dạng b? ??t beta amyloid- b? ?m não... dụng nghiên cứu tổng hợp chalcone, chalcone dị vòng, benzylaminochalcone promazine chalcone Trong đó, số dẫn chất thuộc nhóm benzylaminochalcone acepromazine chưa cơng b? ?? tạp chí khoa học trước