Arylopiperazyny : ligandy receptorów serotoninowych 5-HT1A

• Autorzy: Kowalski P.

Warianty tytułu

EN

Arylpiperazines : ligands of serotonin receptors 5-HT1A

• Konferencja: Selected Problems of Chemistry of Acyclic and Cyclyc Heteroorganic Compounds/International Symposium (3 ; 24.11.2003 ; Częstochowa, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Arylopiperazyny należą do jednej z grup ligandów receptorów serotoninowych 5-HT1A. Serotonina (5-hydroksytryptamina) jest neurotransmiterem, odgrywającym ważną rolę w Ośrodkowym Układzie Nerwowym (OUN). Zależność struktura-aktywność syntezowanych ligandów receptorów serotoninowych analizowana jest na podstawie testów in vitro i in vivo. Aktywność in vitro, najważniejsze źródło informacji o aktywności liganda do danego typu receptora, oceniana jest na podstawie stopnia wypierania selektywnie wiążącego się z nim radioliganda (np. [-3H]-8-OH-DPAT dla receptorów 5-HT1A). Wytypowane na podstawie badań in vitro ligandy (o powinowactwie do 50 nM) poddawane są z kolei testom behawioralnym (in vivo) na zwierzętach (myszach i szczurach), co pozwala na funkcjonalną charakterystykę (agonizm, antagonizm) ich oddziaływania z pre- i postsynaptycznymi receptorami OUN. Zrozumienie mechanizmu działania uganda z receptorem na poziomie molekularnym wymaga znajomości przestrzennej struktury liganda, receptora oraz kompleksu aktywnego ligand-receptor. Przestrzenna budowa receptora jest jednak wciąż nieznana. Nieznana więc jest także struktura kompleksu aktywnego ligand-receptor, chociaż eksperymenty mutagenetyczne pozwalają na określenie natury pewnych oddziaływań związku z biocząsteczką. Tak więc obecny stan wiedzy pozwala jedynie na tworzenie hipotetycznych modeli, tak receptora jak i jego kompleksu z ligandem. Jednym z najbardziej znanych ligandów receptorów serotoninowych 5-HT1A jest buspiron, charakteryzujący się wysokim powinowactwem i znaczną selektywnością w stosunku do innych podtypów receptorów serotoninowych. Elementy strukturalne buspironu znajdują się we wszystkich syntezowanych i analizowanych przez nas związkach. Aktywność otrzymanych połączeń do receptorów 5-HT1A oceniano w testach zarówno in vitro, jak i in vivo. Strukturę przestrzenną analizowano w oparciu o wyniki badań krystalograficznych, a konformacje w roztworach na podstawie pomiarów NMR. Efekty steryczne, które mogą mieć znaczenie dla zdolności wiązania liganda z receptorem, oceniano na podstawie wyników ESI-MS. W ostatnim czasie zsyntezowano połączenia z ograniczoną swobodą konformacji łańcucha alkilowego, które stanowią cenne narzędzia w modelowaniu oddziaływań ligand-receptor.

EN

Arylpiperazines belong to one of the groups of serotonin 5-HT1A receptor ligands. Serotonin (5-hydroxytryptamine), is a neurotransmitter which plays an important role in the Central Nervous System. Structure-activity relationship studies of synthesized serotonin receptor ligands are based on results of in vitro and in vivo activities. In vitro activity, the most important source of the information, is the measure of ligands affinity for a target receptor, evaluated in the displacement experiments with specific radioligands (e.g. [ -3H]-8-OH-DPAT for 5-HT1A sites). Based on the in vitro results, selected ligands (with affinity up to 50 nM) are tested in vivo in mice and rats, what allows their functional characteristics (agonistic and antagonistic properties) at pre- and postsynaptic 5-HT1A receptors. The understanding of the mechanism of ligand-receptor interaction at the molecular level requires the knowledge about ligand's bioactive conformation, 3-dimensional structure of the receptor and ligand-receptor complex. Although the 3-dimensional structure of the receptor, and its complex with ligand are still unknown, mutagenic experiments provided some information about possible mode of ligand-receptor interactions. Generally, the present state of science in this filed allows us to form the hypothetical models only. Buspirone is one of the most thoroughly investigated 5-HT1A receptor ligand, which possesses a high affinity aud selectivity for the other subtypes of serotonin receptors. Thus, a majority of the new ligands, synthesized in our laboratory were based on the buspirone structure. Activity of those compounds was evaluated in in vitro aud in vivo tests. The 3-dimensional structures in solid state were obtained from the crystallographic data, whereas NMR methods were used to study conformations in the solution. The steric effects that may be important for the ligands affinity were analyzed using ESI-MS. Recently, ligands with the limited conformational freedom were synthesized and pharmacologically evaluated. Ligands of this type are important tools for modeling ligand-receptor inter actions.

Słowa kluczowe

PL

ligandy receptorów serotoninowych; badania in vitro; badania in vivo; receptory 5-HT1A

EN

serotonin receptor ligands; results in vitro; results in vivo; receptors 5-HT1A

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego im. Jana Długosza w Częstochowie
• Czasopismo: Prace Naukowe. Chemia i Ochrona Środowiska / Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 9
• Strony: 13--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., schem., tab.

Twórcy

autor

Kowalski P.

• Zakład Chemii Organicznej, Instytut Chemii i Technologii Organicznej, Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków,

Bibliografia

• 1. M.L. López-Rodriguez, D. Ayala, B. Benhamú, M.J. Morcill, A. Viso, Current Med. Chem., 2002, 9, 443.
• 2. S.J. Peroutka, Serotonin Receptor Subtypes. Basic and Clinical Aspects, John Wiley and Sons, New York 1991.
• 3. J.L. Herndon, R. A. Glennon, In Drug Design for Neuroscience; A.P. Kozikowski, Ed.; Raven, New York 1993.
• 4. H.G. Baumgaten, M. Gother, Serotonic Neurons and 5-HT Receptors in the CNS, Handb. Exp. Pharm., vol. 129; Springer-Verlag, Berlin 1997.
• 5. E. Chojnacka-Wójcik, Wiad. Chem., 2001, 55, 751.
• 6. W.C. Brawn, M.J. Rand, Textbook of Pharmacology, Backwell Scientific, Oxford 1980.
• 7. C. Mazuki, M. Spatz, Y. Ueki, I. Nagatsu, J. Bembry, Neurochem., 1984, 43, 316.
• 8. M.J. Owens, C.B. Nemeroff, Clinical Chem., 1994, 40, 288.
• 9. K.I. Nathan, D.L. Musselman, A.F. Schatzberg, C.B. Nemeroff, Biology of Mood Disorder, APA, Washington 1995.
• 10. J.J. Mann, D.J. Kupfer, Biology of Depressive Disorder: Paris A and B, Plenum Press, 1993.
• 11. J. Bockaert. A. Dumuis, R. Bouhelal, M. Sebben, R. N. Cory, Naunyn-Schmiedeberg’s Arch. Pharm., 1987, 335, 588.
• 12. B. Fulton, R. N. Brodgen, CNS Drugs, 1997, 7, 68.
• 13. M.F. Hibert, I. McDermott, D.N. Middlemiss, A.K. Mir, J.R. Fozard, Eur. J. Med. Chem., 1989, 24, 31.
• 14. M.J. Mokrosz, J.L. Mokrosz, B. Duszyńska, A. Dereń-Wesołek, A. Kłodzińska, P. Kowalski, S. Charakchieva-Minol, E. Tatarczyńska, T. Kowalska, Z. Majka, E. Chojnacka-Wójcik, S. Misztal, Pharmazie, 1997, 52, 423.
• 15. M.J. Mokrosz, P. Kowalski, T. Kowalska, Z. Majka, B. Duszyńska, S. Charakchieva-Minol, A. Szaro, E. Tatarczyńska, E. Chojnacka-Wójcik, Pol.J.Pharmacol, 1998, 50, 333.
• 16. M.J. Mokrosz, P. Kowalski, T. Kowalska, Z. Majka, B. Duszyńska, A.J Bojarski, A. Fruziński, J. Karolak-Wojciechowska, A. Wesołowska, A. Kłodzińska, E. Tatarczyńska, E. Chojnacka-Wójcik, Arch. Pharm. (Weinheim), 1999, 332, 373
• 17. P. Kowalski, M. J. Mokrosz, Z. Majka, T. Kowalska, B. Duszyńska, J.Heterocyclic Chem., 2000, 37, 187.
• 18. M.J. Mokrosz, S. Charakchieva-Minol, P. Kowalski, Arch.Pharm. (Weinheim), 2001,334, 25.
• 19. P. Kowalski, T. Kowalska, M. J. Mokrosz, A. J. Bojarski, S. Charakchieva-Minol, Molecules, 2001, 6, 784.
• 20. A.J. Bojarski, P. Kowalski, T. Kowalska, B. Duszyńska, S. Charakchieva-Minol, E. Tatarczyńska, A. Kłodzińska, E. Chojnacka-Wójcik, Bioorg.Med.Chem., 2002, 10, 3817.
• 21. A.J. Bojarski, M.T. Cegła, S. Charakchieva-Minol, M.J. Mokrosz, M. Maćkowiak, S. Misztal, J.L. Mokrosz, Pharmazie, 1993, 48, 289.
• 22. A. Fletcher, I.A. Cliffe, C.T. Dourish, Trends Pharmacol. Sci., 1993, 14, 441.
• 23. R.J. Blanchard, J.K. Shepherd, J. Armstrong, S.F. Tsuda, D.C. Blanchard, Psychopharmacology (Beri.), 1993, 112, 55.
• 24. M.L. López-Rodriguez, M.J. Morcillo, M.L. Rosado, B. Benhamú, A.M. Sanz, Bioorg. Med. Chem., 1996, 6, 689.
• 25. P. Kowalski, P. Suder, T. Kowalska, J. Silberring, B. Duszyńska, A.J. Bojarski, Rapid Commun. Mars Spectrom., 2003, 17, 2139.
• 26. A.J. Bojarski, P. Kowalski, P. Suder, T. Kowalska, J. Sikorska-Jarosz, J. Silberring, B. Duszyńska, M. Nowak, Ann. Pol. Chem. Soc., 2003, 2, 13.
• 27. J.L. Mokrosz, Modelowanie cząsteczkowe w chemii leków, I Krakowska Konferencja Chemii Leków, Kraków 1995.
• 28. R.B. Westkaemper, R.A. Glennon. Pharmacol, Biochem. Behav., 1991, 40, 1019.
• 29. F.G. Boess, I.L. Martin, Neuropharmacology, 1994, 33, 275.
• 30. J. Karolak-Wojciechowska, A. Fruziński, T. Kowalska, P. Kowalski, Z Kristallogr. NCS, 2003, 218, 191.
• 31. M. Żylewski, M.T. Cegła, P. Kowalski, T. Kowalska, M. Paluchowska, R. Bugno, A.J. Bojarski, Polish-Austrian-German-Hungarian-ltalian Joint Meeting on Medicinal Chemistry, Kraków, October 2003, Session A, Poster 31; Book of Abstract 65.
• 32. J.A. Loo, Mass Specom. Rev., 1997,16, 1.
• 33. R. Bakhtiar, C.E. Hop, J Phys. Org. Chem., 1999, 12, 511.