Approcci terapeutici nel trattamento dell’ipertensione
Ipertensione
Primaria o essenziale (80% dei casi) (fattori neurologici, ormonali, genetici)
Secondaria o sintomatica (patologie renali, endocrine)
Normale Normale alta Ipertensione Stadio 1 (debole) Stadio 2 (moderata) Stadio 3 (grave) Stadio 4 (molto grave) Cervello Cuore Reni Vasi sanguigni
Sistolica (mmHg)
Diastolica (mmHg)
<130 130-139
<85 85-89
140-159 160-179 180-209 >210
90-99 100-109 110-119 >120
Rischi Patologici dell’Ipertensione Infarto cerebrale Ischemia cerebrale transitoria Infarto del miocardio Angina, aritmie Danno cardiaco congestizio Indebolimento della funzionalità renale Ostruzioni e stenosi aterotrombotiche Danno al fondo oculare Disturbi vascolari periferici
Farmaci antiipertensivi ¾ Adrenergici ¾ ¾ ¾
¾ ¾ ¾ ¾
E-bloccanti D-antagonisti D2-agonisti
Calcio-antagonisti Attivatori Canali del Potassio Vasodilatatori Diuretici
¾ RAS ¾ ¾ ¾
Inibitori dell’ACE Antagonisti recettoriali dell’Angiotensina II Inibitori della Renina
¾ Antagonisti recettoriali dell’Endotelina
V A S O D IL A T A T O R I D IR E T T I I f a r m a c i a p p a r t e n e n t i a q u e s t a c l a s s e a g is c o n o in d u c e n d o u n r ila s s a m e n t o d e lla m u s c o la t u r a lis c ia v a s c o la r e c o n c o n s e g u e n t e d im in u z io n e d e lle r e s is t e n z e p e r ife r ic h e .
N IT R O P R U S S IA T O S O D IC O N a 2 [F e ( C N ) 5 N O ]
V ie n e s o m m i n is t r a t o p e r E .V . in c a s i d i e m e r g e n z a . H a u n e f f e t t o i m m e d ia t o , m a d i b r e v e d u r a t a ( 3 - 5 m in ) .
ID R A L A Z IN A NH
NH2 N N
S i s o m m in is t r a p e r o s , m a p u ò e s s e r e s o m m in is t r a t a a n c h e I .M . o E .V . S i u s a n e ll' ip e r t e n s i o n e lie v e o m o d e r a t a . I p r i n c ip a l i e f f e t t i c o lla t e r a li c h e p r e s e n t a s o n o c e f a l e a , n a u s e a , v o m i t o e t a c h ic a r d ia c h e p u ò e s s e r e r id o t t a c o n l 'a s s o c ia z io n e d i u n E - b l o c c a n t e . E ' il c a p o s t ip it e d e l le i d r a z in o f t a l a z in e .
A ltr i a n a lo g h i fta la z in ic i D IID R A L A Z I N A NH
P IC O D R A L A Z IN A NH
NH2
NH2
N
N
N
N
NH
CH2
NH2
N
E S C A R A Z IN A N
N
N
N CH3
NHCOOCH3
NH
N
C CH3
C H
C CH3
A n a lo g o id r a z o n ic o d e ll'E sc a r a z in a . P r o v o c a m in o r e stim o la z io n e c a r d ia c a .
D e r iv a ti Id r a z in o p ir id a z in ic i S o n o c o m p o s ti p iù p o te n ti e m e n o to ss ic i d e ll'I d r a la z in a . NH
R
NH2
R = CONH2
ID R A C A R B A Z IN A
N
R = N (C H 2 C H 2 O H ) 2
N
R = N -C H 2 -C H -C H 3 CH3
OH
M IN O X ID IL N
2,6-D iam m in o4-p ip erid in o-pirim id in a1-ossid o
N H 2N
N
NH2
O
E ' un attivatore dei can ali d el p otassio e viene ind icato n el trattam ento d ell'ip ertensione refrattaria ad altri farm aci. P rovoca aum en to del ritm o card iaco e ritenzion e d i liq uidi. G eneralm ente vien e som m inistrato in associazione a u n E -b loccante e/o u n d iu retico.
Sintesi COOEt CH2
NH2 +
CN
OH
O C
-
E tO N a
NH
+
NH2
N HN
N
H
N H 2N
NH
N
NH2
H Cl N
P O C l3 H 2N
N
Cl
O H 3C C NH2
N H
N
O OH H 2N
N
M inoxid il
NH2
O
A um en to della frequ en za card iaca I vasod ilatatori diretti h ann o du e svantaggi: A u m ento d el rilascio d i ren ina A u m en to d i ald osterone R itenzione di H 2 O e sali
SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA-ALDOSTERONE Angiotensinogeno (fegato) NH2-Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu-Val-Ile-His-Proteina Val
Renina
angiotensina I
(335 AA)
NH2-Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu-COOH His
ACE
angiotensina II
NH2-Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-COOH Arg
recettore AT1 vasocostrizione
bradichinina
frammenti inattivi
NH2-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-COOH
rilascio di aldosterone ritenzione Na+, H2O
Aumento della pressione sanguigna
frammenti inattivi
CAGE = chymotrypsin-like angiotensin-generating enzyme; AT1-R = angiotensin II type 1 receptor; AT2-R = angiotensin II type 2 receptor.
CLASSI DI PROTEASI Asp
His
P1 N H
O O
Ser
N O
O
H N
S
O
P1 N H
P1'
Serina/threonina P1 N H
H N
O 2+
Zn
O H
O O
Cys
N H
H
Asp
His
N
H
O
H N
O
N H
P1'
Cysteina P1
O
N H
P1' H
O
H O
H O
O
O
H N O
P1' H
O
O Asp
Asp
O Glu
Metallo
Aspartica
Progressi nello Sviluppo di Inibitori Classe Proteasi Cisteina
Serina/ Treonina
Aspartica
Metallo
Mercato
Fase 3
CatepsinaK Caspasi 1 Rinovirus 3C Trombina FattoreXa Fattore VIIa PEP DPP IV HCV/NS3 Proteasoma HIV proteasi Renina E-Secretasi J-Secretasi ACE ACE/NEP/ECE MMPs(2/9) TACE
Fase 1/2
Preclinica
Osteoporosi Artrite Raffreddore Trombosi Trombosi Trombosi Demenza Diabete Epatite C Cancro HIV Ipertensione Alzheimer Alzheimer Ipertensione Ipertensione Cancro Artrite
Idrolisi del Legame Amidico da Metallo Proteasi come l’ACE e l’ECE
P1 N H
H N
O 2+
Zn
O H
O
P1
H N
O
N H -O O P ' 1 H 2+ Zn O H O Glu
P1' H O
O Glu
P1 N H
O OH
H2N P1'
O 2+
Zn
O O Glu
SVILUPPO ACE INIBITORI Dal veleno di una vipera brasiliana Bothrops jararaca furono isolati alcuni peptidi inibitori dell’enzima di conversione O dell’angiotensina (ACE) ACE C OH Il più attivo è un nonapeptide: O C
Teprotide O
O
H2N CH C
N CH C H CH2
CH2 CH2 C O OH
N
O
O
C
N CH C H CH2 CH2 CH2 NH
HN
C NH NH2
N
O
O
C
N CH C H CH2
O H N CH C CH CH3
CH2
CH2
C O
CH3
NH2
N
N
Modello di un substrato che si lega alla carbossipetidasi A (A) o all’ACE (B) ACE aveva proprietà simili alla carbossipeptidasi pancreatica (A) A è una esopeptidasi che contiene zinco Substrato che si lega ad A coinvolge tre interazioni principali:
A
Zn2+ O
proteina
H N N H R1
O O-
+
H2 N
legame labile
NH2 HN
Ag145
Ipotesi: analogia tra ACE e Ipotesi carbossipeptidasi A: è stato sviluppato un modello che tiene conto che l’ACE è una dipeptidil carbossipeptidasi e quindi il sito attivo ha due siti di binding addizionali, ma senza tasca idrofobica e con legame H
¾un legame ionico tra il carbossilato e l’Arg145 presente sull’enzima ¾ una tasca idrofobica presente sull’enzima che interagisce con la catena laterale dell’AA C-terminale ¾ lo ione zinco che coordina il carbonile del legame labile Zn2+
B
ACE H
X
O proteina
H N
O H N
R1 N H
R3 R2
O O-
+
H3 N
legame labile
ACE
F O R M A Z IO N E E D E G R A D A Z IO N E D I A N G IO T E N S IN E A ngiotensinogeno 1 NH2
5
A sp A rg
Val
T yr
10
Ile
H is
P ro P he H is
Le u V al
Ile
H is
Ser
COOH
R en in a
A ngiotensina I (decapeptide) 1 NH2
5
A sp A rg
V al
T yr
10
Ile
H is
P ro P he H is
Leu
COOH
ACE
A n gioten sin a II (octapeptide) 1 NH2
V a socostrittore
5
A sp A rg
V al
T yr
Ile
H is
P ro P he
COOH
A m in op ep tid asi
A ngiotensina II (octapeptide) 2 NH2
A rg
8 V al
T yr
Ile
A m in op ep tid asi
H is
P ro P h e
COOH
C arb ossip ep tid asi
I presun ti siti d'azion e d egli specifici enzim i peptidasi son o in dicati dalla testa della freccia .
Sviluppo del captopril Tenendo come modello l’acido (R)-2benzilsuccinico, potente inibitore della carbossipeptidasi A: Zn2+ si lega a COOH e non al legame peptidico labile
Ipotetico modello di ACE: Derivati dell’ac succinico
Tasca idrofobica
Zn2+
A
ACE
B H
Zn2+
O-
O
O
O O-
X
R1
O-
+
H2N
NH2 HN
N H O
R2
O O-
+
H3N Ag145
ACE
e tenendo conto della nota efficacia della prolina C-terminale per l’inibizione dell’ACE, osservata nella teprotide….. OH
OH H2 C
O
O O
H2 C
Effetti simili a teprotide, ma molto meno potente
O N
N CH3 O
OH
O
OH
D-2-metilsuccinil-L-prolina
Succinil-L-prolina O HS
O N
HS
10-20 volte più potente di teprotide
N
CH3 O
captopril
OH
O
OH
3-mercaptopropionil-L-prolina
Per aumentare la potenza, il COOH è stato sostituito da un gruppo SH, SH migliore ligando per coordinare lo zinco
CH3 HS
S
captopril O
N S COOH
Interazioni di binding del captopril nel sito attivo dell’ACE
(Acepress, Aceprilex, Capoten, generico, Tenpril)
L’anione COO- dell’inibitore forma un legame ionico con il residuo di arginina carico positivamente
H
HS
¾ il residuo prolinico ed il metile sono coinvolti in interazioni idrofobiche o di van der Waals
ACE
Zn2+
H2 C
X
O N CH3 O
¾il carbonile amidico si lega ad un gruppo donatore mediante legame H ¾ il gruppo SH coordina lo Zn2+
OH3N ACE
ACE inibitori
¾Inibitori sulfidrilici
-SH
¾Inibitori carbossilici
-COOH
Inibitori fosfinici
-P(OH)R Ø O
Sviluppo dell’enalapril Il gruppo SH è responsabile di due effetti collaterali: rash cutanei e disturbi del gusto Ricercatori della Merck svilupparono analoghi tripeptidici in cui sono stati mantenuti due aminoacidi C-terminali (A e B) mentre il terzo AA è stato sostituito da un gruppo isosterico Ncarbossimetilico (C) O
OH O
R4
H N
O
N R3
C
R1
R2
B
catena feniletilica
OH
A prolina
alanina
Sviluppo dell’enalapril
analogo dello stato di transizione Al posto del legame labile possiede carbonio tetraedrico
O
O
H
X
H
X
O-
O H N
ACE
Zn2+
ACE
Zn2+
peptide N
O
H N O
H N H
CH3 O-
O
ACE
Enaprilato 10 volte più potente del captopril
R1
O
O-
R2
+
H 3N
H3N
gruppo che mima la catena laterale delle Phe
H N
ACE
Stato di transizione dell’idrolisi dell’angiotensina I da parte dell’ACE (R1 e R2 sono le catene laterali di Leu e His)
NH2-Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-HisHis Leu-COOH Leu
Angiotensina I
Sviluppo dell’enalapril L’enalaprilato, enalaprilato per la presenza dei due gruppi carbossilici, ha scarse proprietà lipofiliche e bassa biodisponibilità orale O
O
OC2H5 O H N
esterasi
OH O H N
N
N CH3
CH3 O
OH
Enalapril (Conberten, generico, Naprilene, Silverit)
O
Enalaprilato
OH
O
OH
O
O
O H N
+
NH2
N
O
O
OH
NH2
N
O
O
NH3+
Lisinopril (Alapril, Privinil, Zestril) E’ attivo per via orale: orale esiste in forma zwitterionica in cui i gruppi ionizzati sono legati l’un l’altro, e con una carica complessiva neutra e quindi in grado di attraversare lo strato fosfolipidico delle membrane
Altri inibitori carbossilici ACE aveva una tasca idrofobica….sviluppo con sistemi anulari idrofobici H
O
N
H N
H COOH
Ramipril
(Quarck,Triatec, Unipril)
S
OC2H5
Spirapril
O
N
S
(Renormax, eterociclo Setrilan)
COOH
CH3 H
• Possiedono al posto della prolina sistemi biciclici o spiranici idrofobici di HOOC Quinapril maggiori dimensioni che (Accuprin, Acequin, vanno ad inserirsi in una Quinazil) tasca lipofila dell’ACE ed H aumentano la potenza • Sono tutti esteri etilici
N
N
Perindopril
N H COOH
(Coversyl, Procaptan)
H
COOH
Trandolapril (Gopten) OMe OMe N
HOOC
Moexipril
(Femipres)
INIBITORI CARBOSSILICI CON CONFORMAZIONE RIGIDA HOOC
N
N
COOH
O
O
Z
E (CH2)n N
O
COOH
Ph
Ph
N
EtOOC
N H
N
N O
EtOOC
COOH
Benazepril (Cibacen, Tensanil, Zinadril)
N H
O
COOH
Cilazapril (Inibace, Initss)
Inibitori fosfinici ACE
Zn2+ O-
H
X
O O
O H N
P O
OC2H5
N
O
O-
eterociclo CH3
+
H3N
ACE
Legame all’ACE dei fosfinati ¾ l’acido fosfinico mima in modo più rispondente lo stato di transizione ed ha un minore ingombro sterico ¾ la catena fenil-alchilica è più lunga rispetto a quella dei derivati carbossilici
Inibitori fosfinici: fosinopril L’introduzione di un cicloesile sulla prolina aumenta la potenza: potenza il fosinoprilato è però troppo idrofilo, idrofilo il profarmaco fosinopril ha una buona biodisponibilità orale
O
O
O
P O
H3 C H3C
O
O
P
esterasi
N
OH
H3 C
O
H3 C
OH
O C2 H5
Fosinopril (Eliten, Fosipress, Tensogard)
O
O
O
P OH
Fosinoprilato
N
O
OH
N
O
OH
ACE-inibitori: relazioni struttura attività (CH2)n
gruppi che legano Zn++
O
gruppi che legano lo zinco
COOH
N-anello X
HS
C H2
A
B
N H
OH P
C O
¾ L’anello azotato deve contenere un COOH cher che mima il C-terminale del substrato dell’ACE ¾ Anelli eterociclici idrofobici di grandi dimensioni sull’anello azotato incrementano la potenza e modificano i parametri farmacocinetici ¾ Gruppi (A, B e C) che legano lo Zn: SH è il migliore ((le catene laterali fenilalchiliche nei derivati carbossilici e fosfinici compensano l’azione dei gruppi SH) ¾ Derivati sulfidrilici producono un’alta incidenza di disturbi del gusto e di esantemi della pelle e formano disolfuri che abbreviano la durata di azione ¾ Sia i carbossilati che i fosfinati, fosfinati legandosi allo Zn, mimano lo stato di transizione dell’idrolisi dei peptidi ¾ L’esterificazione dei carbossilati e fosfinati dà profarmaci biodisponibili per os ¾ X di norma è un metile e mima un residuo di Ala. Nei carbossilati, quando X è la n-butilamina (Lys) si ottiene una composto attivo per via orale ¾ L’attività è ottimale quando la stereochimica è compatibile con quella degli Laminoacidi
Sintesi del Captopril CH3 H2C
COOH
C
O H3C
+
H3C
+
COOtC4H9
C O S
H
CH2 CH COOH
acido 3-acetiltio-2-metilpropionico
CH3
S
CH3
C S
acido tioacetico
acido 2-metilacrilico
N
COSH
N C N CH3
CH2 CH COOH
L-prolina terbutilestere S N
R CO C S N
CF3COOH
COOtC4H9
CO CH CH2 S
H3C
CH2 S
COCH3
H Separazione diastereoisomeri
COCH3
CH3
S N
S CO C NH3 S
Captopril
COOH
N
S CO C H3C
COOH CH2 SH H
H3C
COOH CH2 S H
COCH3
cristallizzazione frazionata dei sali di dicicloesilammonio
R iso lu zio n e in izia le o fin a le n ella sin tesi d el C a p to p ril C H 3C O S H
+ COOH
A cS S O C l2
COOH
R is o lu z io n e
(R ) / (S )
A cS
A cS
COCl
COOH
S
(R ) / (S ) L -p ro lin a
S O C l2
A cS
N
A cS
S
COCl
R
COOH O m iscela d i d u e d ia ste re o iso m eri
L -p ro lin a
R ic ris ta lliz z a z io n e
A cS
N
S O
D e a c ila z io n e S COOH
HS
N O
C a p to p ril
S COOH
S in te s i a lte r n a tiv e d e l C a p to p r il o COOH
COOH
C H 3C O S H
o s s id a z io n e m ic r o b ic a M u ta n te d e lla C a n d id a R u g o s a
HCl
A cS
Cl
COOH
(R ) / (S )
COOH
HO
COOH
R is o lu z io n e (+ )-D e id ro a b ie til a m m in a
A cS
R
COOH
( R ) / (S ) S O C l2
S
COOH
NaSH A c 2O
Cl
H 2O S
Cl
COOH
R
COCl
S O C l2
Cl
A cS
R
N
COCl
COOH
O N aSH
L - p r o lin a
A cS
N
S O
D e a c ila z io n e S COOH
HS
N
S O
C a p to p r il
COOH
Rappresentazione schematica della via della bradichinina e la sua relazione con l’ACE e con il sistema renina-angiotensina
Chininogeno
Angiotensinogeno
Kallidina
(+) Angiotensina I (+)
Angiotensina II
Vasodilatazione e Natriuresi
(+)
Dolore
(+)
Sintesi delle Prostaglandine
Bradichinina ACE (Chininasi II)
(+)
Chinine inattive
(+)
Aumento della permeabilità vascolare
Recettore AT1
Antagonisti competitivi dell’Angiotensina II Primi tentativi 1970 Modificazioni alla sequenza aminoacidica dell’Angiotensina II hanno portato a alla Saralasina, un ottapeptide con attività antagonista 1
5
8
SAR - ARG - VAL - TIR - VAL - IST - PRO - ALA
Saralasina ASP - ARG - VAL - TIR - ILE - IST - PRO - FEN
Angiotensina II Provoca marcata e rapida riduzione della pressione nell’ipertensione renina-dipendente. Non dà risposta dipendente nell’ipertensione con valori normali di renina, ma è privo di biodisponibilità orale e ha parziale attività agonista
Analoghi dell’acido 5-imidazolilacetico S838 : antiipertensivi (Brevetto1982) N
Allargamento della molecola Antagonisti qui con aggiunta di residui relativamente acidi
B
A
SARTANI
mancano nel S-8308
NO2
A
B
C
NH2
H
HO
HN
COO C
N
deboli, senza l’azione indesiderata di Residui acidi che parziali agonisti
H2N
S-8308
Cl
N
B O H2N OOC
H N
N H
O
O
H
H
N
N
N
N
O N
O
H
A
Angiotensina II
O
O
N H
COO C
Sviluppo del Losartan Modificazioni molecolari sul S-838 per migliorare il legame col recettore e la liposolubilità Cl
Cl
N
N COOH
n-Bu
N
molecular modeling
n-Bu
COOH N
O2 N
COOH
S-8308 H3C
Cl
N
N n-Bu
Cl OH
OH N
N
N N N N K
COOH
EXP7711 mima la Tyr4
Losartan (Lortaan, Losaprex, Neo Lotan) Alta affinità e buona attività orale
N N
N Cl
OH H N
N
COOH CYP3A4
H N
N
N
Cl
N
N N
N
Losartan
EXP-3174 10 volte più potente del Losartan
Bifenilanaloghi del Losartan n-Bu
n-Bu
O
N N
N O
COOH N N
N N HN N
HN N
Valsartan Val (Rixil, Tareg,Valpression) nucleo Non possiede il imidazolico: il gruppo C=O della funzione amidica del valsartan è isosterica con N= imidazolico Più potente del Losartan
Irbesartan (Aprovel, Karvea) •10 volte più potente del Losartan • lo spirociclopentano migliora le interazioni idrofobiche • l’ossigeno carbonilico svolge lo stesso ruolo del gruppo alcolico del Losartan
Disegno di acidi benzimidazolcarbossilici
N
N Bu N
Cl
COOH
EtO N
N
Bu
COOH N COOH N
N N
N N
NH
N NH
Candesartan (CV-11974)
Derivati benzimidazolici le posizioni 4 e 5 dell’imidazolo possono fare parte di un sistema benzimidazolico, benzimidazolico che porta sostituenti in grado di funzionare da accettori di legame H (come il CH2OH del losartan): • COOH in 7 nel candesartan • l’N di un ulteriore benzimidazolo nel telmisartan H3C OH
N H3C
O
N
N
N O
N
N
N N H
Candesartan
N
Telmisartan (Micardis, Pritor) elevata potenza e lunga durata di azione
HOOC
N
Il candesartan non è sufficientemente lipofilo Si impiega l’estere Ö profarmaco
O
OH
CH3 O O
N
N
N
O
O
O
O
N
O
N
N
N
N
N
N N H
Candesartan
N H
Candesartan cilexetil (Blopress, Ratacand)
Sviluppo dell’Eprosartan Obiettivo Ö avere maggiore somiglianza con la Phe8
N Cl
N
Eprosartan
mima il COOH C-terminale
N
(Tevetenz) Tevetenz
N S
O2 N
COOH
COOH
mima la Tyr4
S-8308
COOH
somiglianza con la Phe8
introduzione di un COOH
L’insieme dei due gruppi è responsabile dell’eccellente potenza
ASP - ARG - VAL - TIR - ILE - IST - PRO - FEN
Sartani: relazione struttura-attività Tutti gli antagonisti dell’Angiotensina II derivano dalla struttura generale: ¾ il gruppo n-butile in 2 mima la catena laterale dell’Ile5 ¾ può essere sostituito da un propile o da un etere (candesartan) N
HOOC
N
2
N R
N 5
R'
¾ l’anello imidazolico (o bioisostero) mima il residuo di His6 ¾l’attività aumenta quando R è un gruppo lipofilo (Cl, alchile o cicloalchile)
HN
¾ R’ in 5 deve essere un gruppo polare accettore di legame H gruppo che mimi la Phe8: acido COOH COOH, CH2OH, CO, N ¾ il gruppo acido mima il residuo fenolico della ciclo benzimidazolico Tyr4 o il COOH di Asp1 (telmisartan) ¾ nella serie bifenile, bifenile il tetrazolo (migliore per lipofilia, stabilità metabolica, biodisponibilità) o il COOH devono essere in orto N
Angiotensina II
NH2-Asp-Arg-Val-TyrPhe-COOH Tyr IleIle His-ProHis Phe
sartani: applicazioni terapeutiche non provocano tosse secca e angioedema ¾Ipertensione ¾ Insufficienza cardiaca congestizia ¾ Nefropatie diabetiche
Effetti collaterali: mal di testa, vertigini iperkaliemia
SVILUPPO DI INIBITORI DELLA RENINA
Aspartica Cysteina Serinea
Renina BACE1 BACE2 Catepsina E Catepsina D Pepsina A Pepsina C Napsina A
Metallo HIV proteasi
La renina è un’aspartato proteasi
Idrolisi del Legame Amidico da parte di Proteasi Aspartiche
P1 N H
O
H O
H O
Asp
O
P1
O
H N
P1
O
N HO O P1' H H H O O O O
P1' H
H N
O
O Asp
Asp
N H
Asp
Asp
O OH
O H O O
H2N P1' O O Asp
S t r a t e g ia p e r d is e g n a r e in ib it o r i
6
7
8
9
10
11
12
13
H is
P ro
Phe
H is
Leu
Val
Ile
H is
Boc TBA DBA
P r e s c is s ile
L egam e s c is s ile O
H
C
N
H
H
C
N
P o s t s c is s i le
P e p t id e
R id o tto
H OH
H
C
C
H
H
I d r o s s i is o s t e r o S ta tin a
O
H
R1
R1
N
N O
H
H HO
P e p tid e
OH R2
R1
O
X
H
OH
I s o s te r e id r o s s ilic o
O
R1
R1
X
OH
O
R 1 = iB u t ile A n a lo g o d e lla S ta t in a
N
R1
R 1 = iB u t ile A n a lo g o d e lla F o s f o s ta tin a
H
O
O
R 1 = iB u ; X = H A n a lo g o d e llo S t a to n e R 1 = iB u ; X = F A n a lo g o d e l D iflu o r o s ta to n e
H
NH2
R1
N OH
H
O
R 1 = iB u tile A n a lo g o d e lla A m in o s ta tin a
R2
N OH O
R2
D iid r o s s i is o s te r e
X
R1 P
O
O
N
H
R1
OH
H
N
H
H
R2
X = H C h e to is o s te r e X = F D iflu o r o c h e to is o s t e r e
N
OH
N
H
R2
P e p tid e r id o tto
R1
N
N
R2
H
O
X
O
N
N
I n t e r m e d io te tr a e d r ic o
R1
H
R1
N
N R2
O
H
O
N O
A n a lo g o A m in o -a lc o o lic o
H
OH
R 1 = iB u A n a lo g o N o r s ta tin a
Renina: Approccio Mimetico dello Stato di Transizione N
Angiotensinogeno Umano (Substrato:Renina)
1a Generazione Inibitori Peptidici della Renina
NH
O Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-ProO
O
N
NH
O Cbz-Arg-Arg-Pro-
N H
O
O
H N
N H
N
N H
O
H N
N H
O
O
OH O
H N
Ile-His-Lys(NH-BOC)-OMe
O
CGP 29 287 IC50 = 1 nM N
S O
O
N H
MW = 730
NH
O
1986 (PL 0)
Protein
MW = 1495
1982
2a Generazione Inibitori della Renina a base Peptidica
NH
H N O
OH
H N O
CGP 38 560 IC50 = 2 nM
2a Generazione ‘Kireni’ N O S O
O
OH
H N
N H
N
NH O
H N
S O
O
O
NH
N H
O
OH
H N O
OH
Remikiren
CGP 38560A
Roche (1990)
Ciba-Geigy (1989)* SMe
MeHN
O N
H N
N H
O
N
OH O
O
O
O
N
N
N
N O
S
H N O
N H
H N
FK-906
O
N OH
N
O
S O
N H
Fujisawa (1992)
S
O N
OH
OH
O
Pfizer (1990)
S
O
H N
N
Terlakiren
NH2
O
O
O
O
N
H N
NH
H N O
OH
OH
CI-992
Zankiren
Parke-Davis (1994)
Abbott (1992)
Lo sviluppo clinico dei “kireni” di 2a generazione, che mimano lo stato di transizione, non ha prodotto farmaci a causa della limitata biodisponibilità orale e della complessità nella sintesi dei prodotti Sulla base di dati cristallografici di parecchi complessi ligando-enzima erano stati progettati ligandi privi della porzione peptidica P1-P4. In aggiunta era stata individuata una tasca lipofila nella zona P3 non occupata dal substrato naturale P1 P2 P3 P4 P1’ P2’ P3’ P4’ NH2-Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu-Val-Ile-His-Asn-Proteina Val
Sviluppi per migliorare sia la potenza che la biodisponibilità orale 1) Inserimento di isopropile in P1’ per mimare la parte fissile Leu-Val 2) Modifiche della porzione P2’ P3 MeO
OH
MeO
Me
O
MeO
Molto attivo anche per somministrazione orale IC50 = 1 nM
OH
H N
H2 N
H N
H2N
C 4H9 O
P2 '
P1'
P1
R O
O
MeO
Più potente e maggiore t1/2
MeO
OH
H N
H2 N O
O
NH2 O
MeO
ALISKIREN (Tekturna) Approvato da FDA nel Marzo 2007 Dati biologici: pepsina CYP450
IC50 = 0.6 nM logP = 2.45 IC50 = > 100 PM nessuna inibizione a 20 PM
ENDOTELINE Le endoteline sono un gruppo di peptidi costituiti da 21 amminoacidi e presenti in tre isoforme ET-1, ET-2, ET-3. Vengono sintetizzate nelle cellule endoteliali, nel rivestimento muscolare della parete arteriosa ed anche nel cuore, nei reni e nel sistema nervoso centrale. L’endotelina-1 è la principale ed è stata per la prima volta identificata da Yanagisawa nel 1988 Le endoteline possiedono un ruolo importante nel mantenimento del tono basale vascolare, comparabile solamente all’influenza del sistema nervoso simpatico e del monossido d’azoto. Le endoteline interagiscono con due sottotipi recettoriali: ET-A ed ET-B L’attivazione dei recettori ET-A determina vasocostrizione mentre l’attivazione di ET-B determina vasodilatazione. vasodilatazione
L’endotelina-1 è un Leu Ser Ser-Cys-Ser-Cys peptide rigido ed Met idrofobico Asp Lys Glu Cys Val Tyr Phe Cys His Leu Asp Ile Ile Trp Proprietà dell’endotelina-1: • possiede potenti proprietà vasocostrittrici e ad essa sono particolarmente sensibili i vasi sanguigni coronarici, renali e cerebrali • possiede un’azione inotropa positiva sul cuore • stimola la proliferazione mediante attività co-mitogena • interagisce con il sistema nervoso simpatico ed il sistema renina– angiotensina • è un vasocostrittore 10 volte più potente dell’Angiotensina II
Genesi dell’ Endotelina-1 Preproendotelina-1 (212 AA) Endopeptidasi
Big-Endotelina (38 AA) ECE-1 (Zn proteasi)
Endotelina-1 (21 AA)
ET-A
ET-B
Gli antagonisti delle endoteline selettivi per il sottotipo
recettoriale
ET-A
e/o
inibitori
dell’“endothelin converting enzyme” (ECE-1) sono nuovi potenziali farmaci antiipertensivi
ECE-1 è una Zn-proteasi analogamente a “neutral endopeptidase” (NEP) ed a ACE. Quindi buoni ECEinibitori devono essere selettivi per ECE-1, rispetto a NEP e ACE.
Farmacoforo degli Antagonisti delle Endoteline OMe
OMe
HO2C
O
CO2H OPr
OMe
N
O
CO2H
N OMe O
DARUSENTAN
- 3 Sistemi aromatici/eteroaromatici
O
- Gruppo funzionale acido
SB-209,670
H N
O S O
NH
O
O O
N O
O
S
O
O
BMS-193,884
HO O
L-749,329
O
N
Disegno del modello O S
O
O
S O
NH
O
NH
O
O O
H
O
H
O O
O
HO
HO
O
O
L-749,329
La conformazione a bassa energia minimizza le interazioni peri.
O S O
NH
O H
HO
O O
UK-322,561 hcET-A – 32nM hcET-B – 2200nM
N O
Quindi viene utilizzata la restrizione conformazionale per ottenere un composto brevettabile.
Indoli 6-sostituiti O
O
H N
S O O O
N
R1
R2
R1
R2
CO 2 H CO 2 H CO 2 H CONH
2
CH 2 OH CN CH 2 NH 2 H N
N N
N
hcET
Et H Me
32 31 22
2200 ND 1500
Ratio ET A /ET 68.8 68.2
Me
2.3
34
14.8
Me Me Me Me
19 61 38 35
450 ND 204 ND
23.7 5.4 -
A
IC
50
(nM)
hcET
B
IC
50
(nM)
B
Relazioni struttura-attività delle solfonammidi R1 O
O H N
S O O
R2
O H2N
N O
R1 i
Pr H Cl OMe H H Me Me Me
R2 H H H H Me OMe H OMe OEt
hcET A IC 50 (nM) 2.3 12 7.5 2.8 5. 2 5.0 1.8 1.1 0.55
hcET B IC 50 (nM) 34 2,570 1,100 94 1,056 310 774 302 397
Selectiviy ET A /ET 15 184 146 34 203 62 430 275 722
B
Sommario delle Relazioni StrutturaAttività • I sostituenti in 2 e/o 4 sono ben tollerati • I sostituenti preferiti sono il 4-Me e i 2-OEt o 2-OMe
R O S O
• E’ tollerata un’ampia serie di sostituenti • La posizione 6 è la preferita • CONH2 and CO2H sono i sostituenti preferiti
• Il Benzodioxolo è il NH
sostituente preferito
O
R3
R1 N
R2 • Sono tollerati i più corti alchili o alcossialchili • Il metile è preferito per abbassare il peso molecolare e la lipofilia
Studi di Relazioni Struttura-Attività per la valutazione combinata di Potenza, Selettività, Assorbimento e Clearance O
O H N
S O O
OMe
O N
R1
R ET-A potency ET-A/B selectivity Absorption Clearance
F x x 9 x
CN x 9 9 x
CH2OH 9 9 9 x
CO2H 9 9 x 9
CONH2 9 9 x 9
In generale potenti antagonisti ET-A selettivi hanno ridotta clearance, ma sono scarsamente assorbiti
METABOLISMO O
O
O
H N O HO
N
S O O
O H N
OMe
Ossidazione mediata dall’enzima Alcool Deidrogenasi (ADH)
S O O
OMe
O O
N OH
UK-342,485
UK-341,881
UK-342,485 è stabile nei microsomi epatici umani, del ratto e del cane.
UK-342,485 è ossidato a UK-341,881 nel ratto e nel cytosol epatico umano. Si pensa che l’ossidazione sia mediata dall’ADH; è infatti rallentata dall’aggiunta di TDA, un inibitore dell’ADH. La velocità di ossidazione è 8 volte superiore nel cytosol umano che in quello del ratto.
Studi di Relazioni Struttura-Attività per la valutazione combinata di Potenza, Selettività, Assorbimento e Clearance
O
O H N
S O O
OMe
O N
R
R ET-A potency ET-A/B selectivity Absorption Clearance
F x x 9 x
CN x 9 9 x
CH2OH 9 9 9 x
CO2H 9 9 x 9
CONH2 9 9 x 9
Sintesi O
O
O O
N H
HO 2 C
1) WSCDI, BnOH, DMAP BnO 2) NaH, MeI
O
O Br
O
OH
OH
O 1) Resolve 2) WSCDI, HOAT 3) Aq NH3
O NH2
N BnO
O
BnO
N O
89%
N O
57%
1) NaHMDS
65%
OMe
O S
O Cl
O
O O O O
O
O
N S H HO
N
O O
HO
N
MeO
90%
UK-350, 926 80%
O
N S H
H2, Pd/C
BnO
N O
O
DIBAL
O
O
N S H
O
MeO
UK-349,862
O
MeO
O
OH N O
N
t
N
O OMe
N
HN
Bu
S
O
O
BOSENTAN (Tracleer) Antagonista non selettivo Approvato da FDA ed EMEA (2001) per Ipertensione Arteriosa Polmonare (PAH) t1/2 = 5 h
H3C
CH3
CO2H
Cl
N N
O O
N
SO2 O
N H S O CH3
O O
AMBRISENTAN (Letairis)
SITAXSENTAN (Thelin)
Antagonista selettivo ET-A
Antagonista selettivo ET-A
Approvato da FDA (2007) per l’Ipertensione Arteriosa Polmonare (PAH)
t1/2 = 15 h
(ET-A/ET-B = 6000) Approvato da EMEA (2006) per PAH
t1/2 = 10 h
Candesartan cilexetil + idroclorotiazide (Blopresid, Ratacand plus) Eprosartan + idroclorotiazide (Tiartan) Tiartan Irbesartan + idroclorotiazide (Coaprovel, Karvezide) Losartan + idroclorotiazide (Forzaar, Hizaar, Losazid, Neo Lotan Plus) Telmisartan + idroclorotiazide (Micardis plus, Pritorplus) Valsartan + idroclorotiazide (Combisartan, Corixil, Cotareg) Olmesartan medoxomil (Olmetec, Olpress, Plaunac)
Captopril (Acepress, Aceprilex, Capoten, generico, Tenpril) Captopril + idroclorotiazide (Acediur, Aceplus) Cilazapril (Inibace, Initss) Cilazapril + idroclorotiazide (Inibace plus, Initss plus) Enalapril maleato (Conberten, generico, Naprilene, Silverit) Enalapril + idroclorotiazide (Acesistem, Condiurem, Gentipress, Neoprex, Sinertec, Vasoretic) Fosinopril (Eliten, Fosipress, Tensogard) Fosinopril + idroclorotiazide (Elidiur, Fosicombi, Tensozide) Lisinopril (Alapril, Privinil, Zestril) Lisinopril + idroclorotiazide (Nalapres, Prinzide, Zestoretic) Moexipril (Femipres) Moexipril + idroclorotiazide (Enulid 15, Femipres plus) Perindopril (Coversyl, Procaptan) Perindopril + idroclorotiazide (Prelectal, Preterax) Quinapril (Accuprin, Acequin, Quinazil) Quinapril + idroclorotiazide (Accuretic, Acequide, Quinazide) Ramipril (Quarck, Triatec, Unipril) Ramipril + idroclorotiazide (Idroquarck, Prilace, Triatec HCT, Uniprildiur) Trandolapril (Gopten) Trandolapril + Verapamil (Tarka)
Benazepril (Cibacen, Tensanil, Zinadril) Benazepril + idroclorotiazide (Cibadrex, Tensadiur, Zinadiur) Delapril (Delaket, Delapril + indapamide (Delapride, Dinapres Spirapril (Renormax, Setrilan) Zofenopril (Bifril, Zantipres, Zopranol) Zofenopril + idroclorotiazide (Bifrizide, Zantipride, Zoprazide)
