određivanje strukture farmakofore antagonista angiotenzinskih at1

Download određivanje strukture farmakofore antagonista angiotenzinskih at1

Post on 30-Dec-2016

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

UNIVERZITET U BEOGRADU

FARMACEUTSKI FAKULTET

MIRALEM M. SMAJI

ODREIVANJE STRUKTURE FARMAKOFORE ANTAGONISTA

ANGIOTENZINSKIH AT1 RECEPTORA I HEMOMETRIJSKI PRISTUP

OPTIMIZACIJI HPLC METODE ZA ODREIVANJE LOSARTANA,

VALSARTANA I IRBESARTANA

doktorska disertacija

Beograd, 2016.

UNIVERSITY OF BELGRADE

FACULTY OF PHARMACY

MIRALEM M. SMAJI

IDENTIFICATION OF PHARMACOPHORE OF AT1 RECEPTOR

ANTAGONISTS AND CHEMOMETRIC APPROACH IN HPLC METHOD

OPTIMIZATION FOR DETERMINATION OF LOSARTAN, VALSARTAN AND

IRBESARTAN

Doctoral Dissertation

Belgrade, 2016.

MENTOR:

________________________________________ dr sc. Zorica Vuji, redovni profesor

Univerzitet u Beogradu, Farmaceutski fakultet

LANOVI KOMISIJE:

_______________________________________ dr sc. Katarina Nikoli, docent

Univerzitet u Beogradu, Farmaceutski fakultet

_______________________________________ dr sc. Lejla Begi, redovni profesor

Univerzitet u Tuzli, BiH, Farmaceutski fakultet

Datum odbrane: ______________________________

Ova doktorska disertacija je uraena na Katedri za farmaceutsku hemiju

Farmaceutskog fakulteta Univerziteta u Beogradu.

elim da izrazim svoju zahvalnost svima koji su mi pomogli u izradi ove

doktorske disertacije.

Prije svega, elim da se zahvalim svom mentoru, prof. dr Zorici Vuji na izboru

teme, povjerenju koje mi je ukazano i na slobodi koju sam imao u nauno-istraivakom

radu. Svojoj profesorici sam zahvalan i na svim ivotnim lekcijama koje me pokuavala

nauiti prethodnih godina. Posebno sam zahvalan na nemjerljivom motivisanju u radu,

te velikom doprinosu u naunom, profesionalnom i linom usavravanju.

Veliku zahvalnost dugujem i prof. dr Katarini Nikoli na podrci, mnogobrojnim

savjetima, idejama, te velikoj pomoi u izradi eksperimentalnog dijela rada.

Zahvaljujem se prof. dr Lejli Begi na svesrdnoj pomoi i korisnim savjetima

tokom zavrne izrade doktorske disertacije, te podrci u konstantnom radu od vremena

dok sam jo bio student.

Hvala mojoj Lejli, mojoj porodici, roditeljima, rodbini, prijateljima koji su na

razne naine doprinijeli ovoj disertaciji.

ODREIVANJE STRUKTURE FARMAKOFORE ANTAGONISTA

ANGIOTENZINSKIH AT1 RECEPTORA I HEMOMETRIJSKI PRISTUP

OPTIMIZACIJI HPLC METODE ZA ODREIVANJE LOSARTANA,

VALSARTANA I IRBESARTANA

REZIME

AT1 receptori posreduju u skoro svim poznatim fiziolokim djelovanjima

angiotenzina II (Ang II): u kardiovaskularnim, bubrenim, nervnim, endokrinim elijama,

jetrenim i drugim ciljnim elijama. Ta djelovanja ukljuuju regulaciju arterijskog krvnog

pritiska, odravanje balansa vode i elektrolita, e, luenje hormona i bubrenu funkciju.

AT2 receptori se nalaze u sri nadbubrene lijezde, maternici i u tkivu fetusa. Pretpostavlja

se da ovi receptori igraju ulogu u razvoju fetusa i nisu bitnije ukljueni u kontrolu krvnog

pritiska. Vezujui se za AT1 receptor Ang II izaziva konformacijske promjene u molekuli

receptora to dovodi do interakcije receptora sa G proteinom i prenosa signala preko

nekoliko transmembranskih sistema (enzimski sistemi, naponski ovisni kalcijevi kanali,

itd.).

Antagonisti angiotenzina II imaju 10.000 puta vei afinitet vezivanja za AT1 receptore nego

za AT2 receptore (visokoselektivni blokatori AT1 receptora). Blokatorima AT1 receptora

pripadaju: losartan, valsartan, irbesartan, kandesartan, eprosartan, telmisartan i olmesartan

(sartani). Svi antagonisti AT1 receptora su jedinjenja sline hemijske strukture koju

karakterie prisustvo bifenila sa kiselom funkcionalnom grupom (karboksilna ili tetrazol).

Glavna primjena je u lijeenju hipertenzije, dijabetike nefropatije i kongestivnog zatajenja

srca, gdje se koriste samostalno ili u kombinaciji sa diureticima i drugim

antihipertenzivima.

U cilju dizajniranja novih AT1 blokatora primijenjena je kompjuterska metoda. 3D-QSAR

studija je izvedena koritenjem baze podataka od 49 AT1 blokatora od kojih je 32 sluilo

kao trening set, a 17 kao test set. Za razvoj 3D-QSAR modela i odabir najznaajnijih

molekulskih deskriptora primijenjena je metoda PLS regresije (Partial Least Squares

regression). Dobiveni rezultati su pokazali da kreirani 3D-QSAR model dobro predvia

aktivnost jedinjenja trening seta, te je model dalje koriten za predvianje pKi vrijednosti

test seta. Uz pomo Pentacle programa odreeno je 10 najznaajnijih varijabli koje utiu na

aktivnost AT1 blokatora. Validirani 3D-QSAR model je, zatim, koriten za odreivanje pKi

vrijednosti 30 novodizajniranih molekula. Zakljueno je da su pet predloenih molekula

ChEMBL (1513-7, 1513-15, 92950-7, 92950-8, 92950-9) najaktivniji kao potencijalni

blokatori AT1 receptora. Rezultati su pokazali da aktivnost molekule raste ako je

ciklopropilna grupa vezana za ugljik na poziciji izmeu atoma azota u imidazolnom prstenu

(R1). Na istoj poziciji alkilni lanac sa kabonilnom grupom, takoer, pozitivno utie na

aktivnost molekule (ChEMBL 1513). Sa druge strane, ciklopropilna grupa u strukturi

ChEMBL 92950 na poziciji R2 smanjuje aktivnost molekule. Moe se zakljuiti da

molekule sa najveom aktivnou imaju dvije jednostavne alkilne grupe kao supstituente.

Prisutnost nekoliko funkcionalnih grupa u molekularnoj strukturi ispitivanih blokatora

angiotenzinskih receptora, kao to su bifenilna i imidazol, ini RP-HPLC metodu

pogodnom za odreivanje njihovog sadraja u farmaceutskim oblicima. Za optimizaciju

HPLC metode za istovremeno odreivanje (1) losartana i hidrohlorotiazida, (2) irbesartana i

hidrohlorotiazida i (3) valsartana, hidrohlorotiazida i amlodipina koritena je metodologija

eksperimentalnog dizajna.

Retenciono ponaanje molekula ispitano je hemometrijskim pristupom. Kako su linearne

funkcije posmatranih odgovora imale razliite ciljeve, za dalju optimizaciju je koritena

Derringerova funkcija poeljnosti. Nakon odreivanja ukupne poeljnosti u okviru

prihvatljivih granica, ustanovljeni su optimalni hromatografski uslovi za izvoenje

eksperimenata.

Predloene metode su validirane. Procesom validacije dokazano je da su specifine, tane,

precizne, ponovljive i ne zahtijevaju puno vremena za analizu. Kako ne postoje

interferencije sa drugim komponentama prisutnim u dozirnim oblicima, izvoenje metoda

ne zahtijeva sloene postupke ekstrakcije. Rezultati pokazuju da predloene HPLC metode

mogu biti koritene za rutinsku kvantitativnu analizu ispitivanih supstanci u mjeavini ili za

njihovo pojedinano odreivanje u farmaceutskim doziranim oblicima.

Kljune rijei: AT1 blokatori, farmakofore, 3D-QSAR, hemometrijski pristup,

eksperimentalni dizajn, HPLC, optimizacija.

Nauna oblast: Farmacija

Ua nauna oblast: Farmaceutska-medicinska hemija i strukturna analiza

UDK broj: 615.225:543.544:001.091.5(043.3)

IDENTIFICATION OF PHARMACOPHORE OF AT1 RECEPTOR

ANTAGONISTS AND CHEMOMETRIC APPROACH IN HPLC METHOD

OPTIMIZATION FOR DETERMINATION OF LOSARTAN, VALSARTAN AND

IRBESARTAN

ABSTRACT

AT1 receptors mediate almost all known physiological effects of angiotensin II

(Ang II): cardiovascular, renal, nervous, endocrine cells, liver and other target cells. These

actions include blood pressure regulation, balance of water and electrolytes maintaining,

thirst, hormone secretion and renal function. AT2 receptors are found in the adrenal gland,

uterus and fetal tissue. It is assumed that these receptors play a role in fetal development.

AT2 are not substantially involved in blood pressure control. Binding with AT1 receptor

Ang II causes a conformational change of the receptor molecules resulting in receptor - G

proteins interaction and signal transmission through several transmembrane systems

(enzyme systems, voltage dependent calcium channels, etc.). Angiotensin II antagonists

show 10.000 times greater binding affinity for the AT1 receptor than AT2 receptors; they

are highly selective for AT1 receptor. Angiotensin II antagonists include: losartan,

valsartan, irbesartan, candesartan, eprosartan, telmisartan and olmesartan ("sartans").

Chemical structures of AT1 receptor antagonists are similar and consist of biphenyl group

and an acidic functional group (carboxylic or tetrazole). Angiotensin II receptor blockers

are primarily used for the treatment of hypertension, diabetic nephropathy, congestive heart

failure. They are used alone or in combination with other antihypertensive drugs and

diuretics.

In order to design new AT1 blockers computerized methods were applied. The 3D-QSAR

study was performed on a data set composed of 49 ARBs with 32 AT1 blockers in the

training set and 17 AT1 blockers in the test set. The PLS regression has been applied on

selection of the most relevant molecular descriptors and 3D-QSAR models building.

Obtained