A Magyar Tudományos Akadémia folyóirata. Alapítva: 1840
 

KEZDŐLAP    ARCHÍVUM    IMPRESSZUM    KERESÉS


 SZEMIKARBAZID-SZENZITÍV AMINOXIDÁZ-GÁTLÓK MINT ÚJ HATÓANYAGOK

    A GYULLADÁSOS SZEMBETEGSÉGEK KEZELÉSÉRE:

    A SZELEKTÍV INHIBITOROKTÓL AZ ÚJ HATÁSÚ

    TÖBBTÁMADÁSPONTÚ GYULLADÁSGÁTLÓ GYÓGYSZERJELÖLTIG

X

 

Énzsöly Anna

PhD-hallgató, Semmelweis Egyetem Szemészeti Klinika

DunkelPetra

PhD, tudományos segédmunkatárs, Semmelweis Egyetem Szerves Vegytani Intézet

Czompa Andrea

PhD, egyetemi adjunktus, Semmelweis Egyetem Szerves Vegytani Intézet

Deme Ruth

PhD-hallgató, Semmelweis Egyetem Szerves Vegytani Intézet

Gyires Klára

az MTA doktora, egyetemi tanár, Semmelweis Egyetem Farmakológiai és Farmakoterápiás Intézet

Magyar Kálmán

az MTA rendes tagja, professor emeritus, Semmelweis Egyetem Gyógyszerhatástani Intézet

Németh János

az MTA doktora, egyetemi tanár, Semmelweis Egyetem Szemészeti Klinika

Mátyus Péter

az MTA doktora, egyetemi tanár, Semmelweis Egyetem Szerves Vegytani Intézet
matyus.peter(kukac)pharma.semmelweis-univ.hu

 

 

Háttér, előzmények


A szemikarbazid-szenzitív aminoxidáz (SSAO) enzim [primer amin-oxidáz, EC 1.4.3.21.] primer alifás és aralkil-aminok oxidatív dezaminálási reakcióját katalizálja a szervezetben, amikor is a megfelelő aldehid, H2O2 és ammónia keletkezik. Az SSAO az amin-oxidázok egy másik, jól ismert nagy csoportjától, amelyek közé a monoamin-oxidáz A (MAO-A) és -B (MAO-B) is tartozik, a kofaktor (az SSAO rezet tartalmaz), sejten belüli megoszlás, funkció, szubsztrátok és inhibitorok tekintetében különbözik. A humán SSAO-enzim membránhoz kötött, illetve a plazmában oldott formában fordul elő, és számos szövetben jelen van. Fő előfordulási helyként az endotél sejtek, a simaizom és az adipociták említhetők. Az enzimnek bizonyos endogén (metil-amin és aminoaceton) és xenobiotikus aminok metabolizmusában van szerepe. Fiziológiás körülmények közötti egyéb szerepei ma is vizsgálatok tárgyát képezik. Emelkedett SSAO-aktivitást ismertettek számos, különösen gyulladásos eredetű patológiás esetben (például: kongenitális szívelégtelenség, veseelégtelenség, gyulladásos májbetegségek, szklerózis multiplex, pszoriázis, Alzheimer-kór, miopátiák). Ezidáig a legalaposabban tanulmányozták az SSAO-enzim aktivitását 1-es és 2-es típusú diabéteszben: valamennyi vizsgálatban fokozott aktivitást figyeltek meg, különösen szövődmények esetén. E klinikai megfigyelések és további in vivo kísérletek alapján feltételezhető, hogy az enzimnek oki szerepe is lehet a fenti kóros állapotok kialakulásában vagy annak következményeiben (Dunkel et al., 2008), legalább részben a citotoxikus metabolitok képződése révén. Felvetődik emellett az említett kórképek monitorizálására való alkalmassága is biomarkerként.

Az SSAO-enzimmel kapcsolatos kutatásoknak új lendületet adott a leukocita adhézióban és transzmigrációban szerepet játszó vaszkuláris adhéziós protein-1 (VAP-1) és az SSAO az 1990-es évek elején felismert szekvenciaazonossága; tehát egy, a gyulladásban adhéziós és enzimatikus funkciót egyaránt ellátó fehérjéről van szó, melynek fokozott aktivitása patológiás eseményekkel van szoros kapcsolatban. Következésképpen e körülmények között a VAP-1/SSAO-gátlóknak terápiás értéke lehet az adhézió és enzimfunkció gátlása révén, amit állatkísérletek alá is támasztanak. Napjainkig azonban mindössze néhány gyógyszerjelölt fejlesztését ismertették, de közülük csupán egyetlen jutott klinikai vizsgálatig (a többi vizsgálatát valószínűleg nemkívánt mellékhatások miatt állították le): egy monoklonális VAP-1 antitesttel II/III. fázisú vizsgálatok folynak (Dunkel et al., 2011). Az új VAP-1 inhibitorokat leíró szabadalmak növekvő száma azonban jelzi a terület iránti érdeklődést, és újabban a lehetséges terápiás alkalmazások a betegségek szélesebb körét ölelik fel, így a közelmúltban írták le a VAP-1 inhibitorok előnyös hatásait tumornövekedésre és kóros angiogenezisre is (Salmi – Jalkanen, 2011). Az ígéretes preklinikai eredmények azonban további humán vizsgálatokat tesznek szükségessé ezen a területen is. Áttörést jelenthet egy saját gyógyszerfejlesztési projektünk, amely egy ismert gyógyszer, amelynek mi magunk igazoltuk SSAO-gátló hatását, új terápiás alkalmazásának vizsgálatára irányul.

Az SSAO-enzim katalitikus funkciója szempontjából a kulcsszereplő a topakinon kofaktor, melynek szerkezete és a katalitikus reakció támpontot nyújtanak inhibitorok tervezéséhez (nem olyan régóta már a humán enzim kristályszerkezete is ismert). Az eddig publikált számítógépes modellek mindazonáltal csupán triviális gyógyszerkémiai ismereteket erősítenek meg, vagy legfeljebb csak egy-egy vegyületcsalád optimalizálására tűnnek alkalmasnak. Az enzim legismertebb, de nem különösebben erős gátlószere a szemikarbazid, amelyről nevét is kapta; mint ebből is következtethető, más karbonil-aktív vegyületek is szóba jönnek mint SSAO-gátlók. Korábban néhány egyszerű piridil-aldoxim és -ketoxim növényi (Pisum sativum), illetve bakteriális (Arthrobacter globiformis) eredetű réztartalmú aminoxidáz enzimekre kifejtett gátló hatását is leírták (Mlíčková et al., 2001). Néhány oximnak emellett állati eredetű (Bos taurus) aminoxidáz enzim- és humán szérum SSAO-enzim-gátló hatását is tanulmányozták: ez utóbbiak közül a 2-butanon oximja bizonyult a leghatásosabb gátlószernek (Hiraoka et al., 1988). Sőt, néhány hidrazinszármazékról is kiderült SSAO-gátló hatása.
Meglepő módon, sem e vegyületek közül, sem az újabb kémiai szerkezetek közül ez idáig egyetlen egy sem került klinikai vizsgálatra: e vegyületekről vagy kiderült, hogy a gyógyszerfejlesztés alapkritériumait sem teljesítik, vagy eleve fel sem merült, illetve nem is ismerték fel humán terápiás hasznosíthatóságuk esélyét (Dunkel et al., 2011).


Új típusú SSAO-inhibitor származékok. SSAO-inhibitorok szemészeti alkalmazása


Mi magunk is foglalkozunk SSAO-inhibitorok tervezésével, biológiai vizsgálatával, ilyen vegyületek terápiás célú hasznosításával, valamint az SSAO-aktivitás diagnosztikai célra való alkalmazhatóságával.

Kutatómunkánk egyik ága új oximvegyületek SSAO-gátló és gyulladásgátló hatásának szisztematikus vizsgálatára irányult. Tisztázni kívántuk a biológiai aktivitás szerkezeti feltételeit, és az alapján, szelektív, valamint új típusú többtámadáspontú gyulladásgátló hatóanyagokat kívántunk előállítani. Így számos új SSAO-inhibitort terveztünk és szintetizáltunk, továbbá egy új koncepciót is kidolgoztunk gyulladásgátló vegyületek tervezésére. Mindezek képezik találmányi leírásunk tárgyát (Mátyus et al., 2010, 2011). Röviden, igazoltuk, hogy egy oxim szerkezeti egység SSAO-gátló hatásának érvényesüléséhez meglehetősen specifikus szerkezeti feltételeknek kell teljesülnie, másrészt azt is felismertük, hogy ez a szerkezeti elem alkalmas lehet egy merőben új típusú gyulladásgátló szer tervezéséhez, ami különösen előnyös terápiás profilt biztosíthat a hatáskomponensek egyfajta szinergetikus együttműködésének köszönhetően. Nevezetesen, két hatáskomponens új kombinációját egy új gyógyszerkémiai megoldással, ’aktív prodrug’ szintézisével, oly módon valósítottuk meg, hogy egy önmagában SSAO-inhibitor-hatást biztosító, ezáltal gyulladásgátló hatást kifejteni képes szerkezetet úgy alakítottunk ki, hogy abból bioaktivációval egy ciklooxigenáz (COX) enzim gátlást, és ezáltal szintén gyulladásgátló hatást okozó szerkezet képződjék! A koncepció úgy tűnik, működik: egy ilyen kettős hatású vegyület gyulladásgátló és fájdalomcsillapító hatása jelentősnek bizonyult in vivo modelleken.

Az SSAO-inhibitorok terápiás alkalmazásának egyik fontos területét képezheti – gyulladásgátló hatásuk mechanizmusa és a szem különböző részeiben megfigyelt SSAO-aktivitás (Almulki et al., 2010) alapján – bizonyos szemészeti betegségek köre. Ismeretes, hogy a gyulladásos

 

 

szembetegségek kiváltó okai változatosak, lefolyásuk hetekig, akár hónapokig tarthat, s ennek megfelelően hosszan tartó kezelést igényelnek. Mindemellett, súlyos eseteik akár vaksághoz vezethetnek. A terápia célja elsősorban a szemészeti gyulladást kiváltó okok eliminálása lenne, de legalább a tünetek mérséklése és a látást veszélyeztető szövődmények elkerülése. A kiváltó ok lehet fertőzés vagy egy szisztémás betegség, így például reumatoid artritisz. Az oki tényező felderítése azonban sokszor (az esetek negyedében) sikertelen.1 Ilyenkor, a háttérbetegség ismeretének hiányában a kezelés a gyulladás tüneti csökkentésére irányul, immunszupresszív szerek vagy szteroid és nem szteroid gyulladáscsökkentők helyi vagy szisztémás alkalmazásával. A szteroidok alkalmazását azonban számos mellékhatásuk (például: szürkehályog-képződés és szemnyomás-emelkedés) korlátozza. A klinikai gyakorlatban jelenleg alkalmazott egyéb szerek nemkívánt mellékhatásaik és/vagy korlátozott gyulladáscsökkentő hatásuk miatt szintén nem tűnnek optimálisnak. Így a krónikus és rekurrens uveitisz esetek kezelése a gyógyszerkutatás számára ma is komoly kihívást jelent (Kanski, 2007).
Nemrégiben ismerték fel, hogy VAP-1 inhibitorok előnyösek lehetnek uveitisz, valamint az időskori makula degenerációban kialakuló látásromlás kulcstényezőjének tekinthető chorioidea érújdonképződés (angioneogenezis) kezelésére, egy az ezek modelljének tekinthető, endotoxinnal kiváltott gyulladásmodellen kapott kedvező eredmények alapján (Noda et al., 2008a,b). Ezen túl, diabéteszes retinopátia állatmodelljén végzett vizsgálatok szintén alátámasztják a VAP-1 inhibitorok alkalmazhatóságát a diabétesz e szövődményének kezelésére és megelőzésére is (Noda et al., 2009).

A mi célunk a VAP-1/SSAO további szerepének vizsgálata különféle szemészeti gyulladásos betegségek patomechanizmusában, és ezzel is összefüggésben, a gátlószerek potenciális terápiás értékének elemzése (Énzsöly et al., 2011). E vizsgálatokhoz egy rágcsálómodellt alkalmaztunk. Egy bakteriális lipopoliszacharid bejuttatásával szisztémás gyulladást indukáltunk, majd a szem elülső (elülső csarnok) és hátsó szegmensének (chorioretinitisz) érintettségét szövettani vizsgálattal igazoltuk. A VAP-1/SSAO-gátló vegyületek vizsgálatát különböző dózisokban végeztük, kontrollszerként a szemészetben alkalmazott szteroid és nem szteroid gyulladásgátlókat használtunk. Eddigi tapasztalataink alapján az inhibitorokkal előidézett VAP-1/SSAO-gátlás jelentősen, mintegy ötödére csökkentheti a gyulladásos sejtek számát a szem elülső és hátsó szegmensében egyaránt. Ezen akut modellben a VAP-1/SSAO-gátlás hatását 24 órán át tartó gyulladásban vizsgáltuk. További kísérleteket végzünk krónikus hatásuk vizsgálatához.


Következtetések


Az SSAO/VAP-1 gátlása számos gyulladásos, közöttük terápiás szempontból megoldatlan és népegészségügyi szempontból jelentős, például szemészeti, különféle gyulladásos és onkológiai betegségek esetében kedvező terápiás hatást eredményezhet. E hatásmechanizmussal fejlesztett originális készítmény azonban még nem került forgalomba. Saját kutatási eredményeink és jelenleg folyó vizsgálataink hozzájárulhatnak a gátlószerek értékének precízebb megítéléséhez.
Az egyik találmányi bejelentésünk tárgyát képező új gyógyszerkémiai koncepció és egy, az azt megvalósító új SSAO-gátló vegyület, valamint egy további találmányunk tárgyát képező, egy ismert gyógyszer SSAO-gátló hatására vonatkozó felismerésünk és annak terápiás kiaknázása, a jelenleg alkalmazott gyógyszerterápiák mellett értékes alternatívát nyújthatnak bizonyos szemészeti vagy más gyulladásos betegségek kezelésére.
 



A munkát a TÁMOP-4.2.1.B-09/1/KMR-2010-0001 számú projekt támogatta. A projekt az Új Magyarország Fejlesztési Terven keresztül az Európai Unió támogatásával, az Európai Regionális Fejlesztési Alap és az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.
 



Kulcsszavak: szemikarbazid-szenzitív aminoxidáz/vaszkuláris adhéziós protein-1, gyulladásos szembetegségek, uveitisz, új gyulladásgátló
 


 

IRODALOM

Almulki, L. – Noda, K. – Nakao, S. et al. (2010): Localization of Vascular Adhesion Protein-1 (VAP-1) in the Human Eye. Experimental Eye Research. 90, 26–32.

Dunkel P. – Gelain, A. – Barlocco, D. et al. (2008): Semicarbazide-Sensitive Amine Oxidase/Vascular Adhesion Protein 1: Recent Developments Concerning Substrates and Inhibitors of a Promising Therapeutic Target. Current Medicinal Chemistry. 15, 1827–1839.

Dunkel P. – Balogh B. – Meleddu, R. et al. (2011): Semicarbazide-Sensitive Amine Oxidase/Vascular Adhesion Protein-1: A Patent Survey. Expert Opinion on Therapeutic Patents. 21, 9, 1453–1471.

Énzsöly A. – Dunkel P. – Récsán Z. et al. (2011): Preliminary Studies of the Effects of Vascular Adhesion Protein-1 Inhibitors on Experimental Corneal Neovascularization. Journal of Neural Transmission. 118, 7, 1065–1069.

Hiraoka, A. – Ohtaka, J. – Koike, S. et al. (1988): Inhibition of Copper-containing Amine Oxidase by Oximes. Chemical & Pharmaceutical Bulletin. 36, 3027–3031.

Kanski, J. J. (2007): Clinical Ophthalmology—A Systematic Approach. Butterworth-Heinemann, Edinburgh

Mátyus P. – Magyar K. – Pihlavisto, M. et al. (Semmelweis Egyetem) (2010): Compounds for Inhibiting Semicarbazide-Sensitive Amine Oxidase (SSAO)/Vascular Adhesion Protein-1 (VAP-1) and Uses Thereof for Treatment and Prevention of Diseases. WO2010029379

Mátyus P. – Magyar K. – Pihlavisto, M. et al. (Semmelweis Egyetem) (2011): Compounds for Inhibiting Semicarbazide-Sensitive Amine Oxidase (SSAO)/Vascular Adhesion Protein-1 (VAP-1) and Uses Thereof for Treatment and Prevention of Diseases. US 2011/0263567

Mlíčková, K. – Šebela, M. – Cibulka, R. et al. (2001): Inhibition of Copper Amine Oxidases by Pyridine-Derived Aldoximes and Ketoximes. Biochimie. 83, 995–1002.

Noda, K. – Miyahara, S. – Nakazawa, T. et al. (2008a): Inhibition of Vascular Adhesion Protein-1 Suppresses Endotoxin-Induced Uveitis. The Faseb J. 22, 1094–1103.

Noda, K. – She, H. – Nakazawa, T. et al. (2008b): Vascular Adhesion Protein-1 Blockade Suppresses Choroidal Neovascularization. The Faseb Journal. 22, 2928–2935.

Noda, K. – Nakao, S. – Zandi, S. et al. (2009): Vascular Adhesion Protein-1 Regulates Leukocyte Transmigration Rate in the Retina During Diabetes. Experimental Eye Research. 89, 774–781.

Salmi, M. – Jalkanen, S. (2011): Homing-Associated Molecules Cd73 and Vap-1 as Targets to Prevent Harmful Inflammations and Cancer Spread. FEBS Letters. 585, 1543–1550.
 


 

LÁBJEGYZET

1 Az Egészségügyi Minisztérium szakmai protokollja az uvea betegségeiről. <