Síntese de novos compostos heterocíclicos de S e/ou N com potencial aplicação em doenças do sistema nervoso central usando como modelo de atividade e toxicidade o nemátode Caenorhabditis elegans

Abstract

As doenças neurodegenerativas, como a doença de Machado-Joseph (DMJ), são patologias clínicas progressivas cujas causas permanecem ainda desconhecidas. Até ao momento apenas existem fármacos que atenuam os seus sintomas, mas que não previnem o seu aparecimento nem modificam a progressão destas doenças. A necessidade de encontrar novos fármacos, tem levado os químicos medicinais a utilizar metodologias sintéticas, que possibilitem o acesso a compostos diversificados com potencial atividade terapêutica. Neste trabalho sintetizaram-se nove 3-(arilamino)tieno[3,2-b]piridina-2-carboxilatos de metilo novos, por acoplamento C-N de Buchwald-Hartwig catalisado por paládio da componente bromada 3-bromotieno[3,2-b]piridina-2-carboxilato de metilo, também preparada, com anilinas substituídas com um grupo metoxilo (OMe) ou com um átomo de flúor (F) nas diferentes posições (ortho, meta e para) e com dois grupos OMe (ortho e para ou meta e para). Os compostos foram obtidos com rendimentos moderados a excelentes (40-90%) e foram completamente caraterizados por p.f., 1H RMN,13C RMN e espetrometria de alta resolução. Devido à atividade antioxidante, demonstrada anteriormente, por algumas di(hetero)arilaminas derivadas de tieno[3,2-b]piridinas, procedeu-se à avaliação da toxicidade em Caenorhabditis elegans (C. elegans) e da atividade neuroprotetora em C. elegans transgénico para a DMJ, das di(hetero)arilaminas sintetizadas. Nenhuma das di(hetero)arilaminas apresentou toxicidade para C. elegans mas, apenas os compostos contendo o grupo OMe em ortho, OMe em para e o dois OMe em ortho e em para, em relação ao NH da di(hetero)arilamina, melhoraram a neurotoxicidade causada pela expressão da ATXN3 mutante, a proteína envolvida na DMJ. Os três compostos apresentam efeitos semelhantes, contudo o composto dimetoxilado atua a uma concentração ótima de 0,1 μM, 100 e 500 vezes menor em relação aos compostos com um grupo OMe em ortho e em para relativamente ao NH, respetivamente. Estes resultados sugerem que estas di(hetero)arilaminas são compostos promissores para a terapêutica da DMJ e possivelmente de outras doenças neurodegenerativas. Um conhecimento mais aprofundado do mecanismo de ação destes compostos, ajudaria a planear ensaios pré-clinicos em organismos superiores.

Neurodegenerative diseases such as Machado-Joseph disease (MJD), are progressive clinical pathologies whose causes are still unknown. So far, there are only drugs that attenuate the symptoms but do not prevent their onset or modify the progression of these diseases. The need to find new drugs has led the medicinal chemists to use synthetic methodologies that enable access to diverse compounds with potential therapeutic activity. In this work, nine novel methyl 3-(arylamino)thieno[3,2-b]pyridine-2-carboxylates were synthesized by palladium-catalyzed CN Buchwald-Hartwig coupling of the brominated component methyl 3-bromothieno[3,2-b]pyridine-2-carboxylate, also prepared, with anilines substituted with a methoxy group (OMe) or fluorine (F) in the different positions (ortho, meta and para) and with two OMe (ortho and para or meta and para). The compounds were obtained in moderate to excellent yields (40-90%) and were fully characterized by m.p., 1H NMR, 13C NMR and high resolution mass spectrometry. Due to the antioxidant activity demonstrated previously, by some di(hetero)arylamines derivatives of thieno[3,2-b]pyridines, an assessment of the toxicity on nematodes Caenorhabditis elegans and an evaluation of the neuroprotective activity on MJD transgenic animals were performed for the synthesized di(hetero)arylamines. None of di(hetero)arylamines were toxic to C. elegans, and only the compounds containing an OMe group in ortho, OMe in para and the two OMe groups in ortho or para, relative to the NH of di(hetero)arylamine, improved the neurotoxicity caused by the expression of mutant ATXN3, the protein involved in MJD. The three compounds exhibit similar effects, but the dimethoxylated one acts in an optimal concentration of 0.1 μM, which is 100 and 500 times lower comparing with the compounds bearing an OMe group in the ortho position and in the para position relative to the NH, respectively. These results suggest these di(hetero)arylamines series are promising for the treatment of MJD and possibly for other neurodegenerative diseases. A deeper knowledge of the mechanism of action of these compounds would help to plan pre-clinical trials in higher organisms.