Riassunto analitico
Il dolore è il sintomo più frequente per cui i pazienti chiedono attenzione medica. Sono innumerevoli le patologie e le condizioni cliniche che possono provocare sindromi dolorose croniche. I farmaci analgesici oppiacei rappresentano lo strumento più potente nella terapia del dolore. Benché siano usati in clinica principalmente per le loro proprietà analgesiche, essi producono una grande varietà di altri effetti collateralic. Ciò sta incoraggiando l’individuazione di nuovi target terapeutici per lo sviluppo di agenti analgesici alternativi, con un miglior profilo terapeutico in termini di efficacia e sicurezza. Negli ultimi anni la ricerca scientifica nel campo delle neuroscienze ha fatto importanti passi in avanti grazie alla scoperta di un nuovo sistema oppioide endogeno coinvolto nella modulazione del processo nocicettivo che ha aperto la strada alla messa a punto di nuove molecole possibilmente caratterizzate da minor potenziale di abuso per il controllo farmacologico del dolore. Nel 1994, accanto ai tre classici tipi recettori oppioidi µ, δ e κ, è stato scoperto un nuovo recettore appartenente alla famiglia degli oppioidi: il recettore NOP (Nociceptin Opioid Peptide), conosciuto anche come recettore ORL-1 (opioid receptor-like 1). Si tratta di un recettore accoppiato a proteina G, con un grado di omologia strutturale superiore al 60% con gli altri recettori oppioidi. Nonostante ciò, non lega i tipici ligandi peptidici e non-peptidici dei recettori oppioidi. Il recettore NOP inizialmente era considerato un recettore orfano, ma un anno dopo la sua identificazione, nel 1995, due diversi gruppi di ricerca, con tecniche di farmacologia inversa, isolarono il suo ligando endogeno: un eptadecapeptide che fu chiamato Nocicettina (N) da un gruppo, e Orfanina-FQ (OFQ) dall’altro. Il sistema nocicettina/orfanina FQ-recettore NOP è ampiamente distribuito nel sistema nervoso centrale e periferico, dove media una vasta gamma di funzioni biologiche, tra cui la nocicezione. Anche se il ruolo del sistema N/OFQ-NOP nei processi di modulazione del dolore non è ancora stato chiarito, è stato dimostrato che gli agonisti del recettore NOP possono rappresentare una nuova promettente classe di analgesici. Dal 1998 ad oggi sono stati sviluppati numerosi ligandi peptidici e non-peptidici del recettore NOP. Tra i ligandi non-peptidici, una classe importante è rappresentata dai composti a struttura spiropiperidinica, sviluppati a partire dalla Spiroxatrina, un ligando del recettore 5HT1A che ha dimostrato una discreta affinità nei confronti del recettore NOP (Ki= 127 nM). Per questo motivo è stata selezionata dal nostro gruppo di ricerca come lead compound per lo sviluppo di ligandi del recettore NOP. Oggetto di studio della mia tesi sono state la progettazione, la sintesi, la caratterizzazione strutturale e la valutazione biologica di analoghi della Spiroxatrina. In particolare sono stati condotti studi preliminari di relazione struttura attività a livello della porzione 1,4-benzodiossanica, che è stata sostituita con diversi nuclei, mentre la porzione del 1,3,8-triazaspirodecanone è stata mantenuta invariata. Le serie di composti ottenuti sono elencate di seguito: derivati del 1,4-spirodiossolano; derivati del 5-aza-1,4-benzodiossano; derivati del propandiolo; derivati del cromanone e del cromanolo; derivati del tetralone e del tetralinolo; derivati del cromone; derivati del cromene e del cromano; derivati dell’indano e della tetralina. Tutti i composti sintetizzati sono stati successivamente testati sul recettore NOP ricombinante umano (hNOP) utilizzando saggi di mobilizzazione del calcio. Alcuni di essi hanno mostrato una debole attività agonista con valori di pEC50 nel range micromolare, paragonabili a quello della spiroxatrina (pEC50=6.10). Tali molecole possono quindi rappresentare quindi un utile strumento per lo sviluppo di nuovi e potenti ligandi per il recettore NOP.
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Abstract
Pain is the most common symptom for which patients seek medical attention. There are plenty of diseases and medical conditions associated with acute and chronic pain. The opiate analgesic drugs currently represent the most powerful instrument in pain therapy. Beside the well known function related to nociceptive transmission modulation, this system is also involved in a large range of other biological effects. The side effects profile associated to opioid analgesics drugs includes respiratory depression, constipation, physical dependence and tolerance, mental confusion, poor tolerability. Clearly, new efficacious and safe analgesic agents are needed. In the last years, scientific research in neuroscience field has made great strides thanks to the discovery of a new endogenous opioid system involved in pain modulation. This system represents a new promising target for the treatment of acute and chronic pain, possibly by generating drugs with a lower side effect profile. Beside the three classical opioid receptor µ, δ and κ, a new receptor belonging to opioid family was discovered in 1994: Nociceptin Opioid Peptide (NOP)receptor, also known as or opioid receptor like-1 (ORL-1). NOP receptor belongs to the large family of G-protein coupled receptor. It is comprised of 370 amino acids with over 60% structural homology to the classical opioid receptors. However, NOP receptor does not bind classical peptide and non-peptide opioid receptor ligands. NOP receptor was first described as an orphan, but did not remain an orphan receptor for long: since only a year after its identification, towards the end of 1995, its endogenous ligand, a heptadecapeptide, was isolated simultaneously by two groups of investigators, using reverse pharmacology. Whereas one group named it Nociceptin (N), the other group called it Orphanin FQ (OFQ). Nociceptin/Orphanin FQ-NOP receptor system (N/OFQ-NOP) is widely distributed both at central and peripheral levels and it modulates several biological function, such as pain modulation. Although the role of the N/OFQ-NOP in nociception has not yet been clarified, several studies have demonstrated that NOP-ligands may represent a new promising class of analgesics for the treatment of acute and chronic pain. In the last decades several different classes of NOP ligands have been reported; they can be divided in peptide and non-peptide ligands. Among them, spiropiperidine compounds represent an important class of non-peptide ligands for NOP receptor, developed based on chemical modification of Spiroxatrine, a 5-HT1A partial agonist which showed a good affinity for NOP receptor (Ki= 127nM). On the basis of this results, we selected Spiroxatrine as lead compound for the design of new potential NOP-ligands. During my PhD, I focused my attention on the synthesis, structural characterization and biological evaluation of small-molecule structurally related to Spiroxatrine. In particular, SAR investigations were focused on the 1,4-benzodioxine core, whereas 1,3,8-triazaspirodecanone portion has been kept unchanged. The series of compounds obtained are listed below: 1,4-spirodioxolane derivatives; 5-aza-1,4-benzodioxane derivatives; propandiol derivatives; 1-benzhydryloxy-propan-2-ol- and 2-benzhydryloxy-propan-1-ol- derivatives; 2- and 3-substituited chromanone and chromanol derivatives; 2- and 3-substituited tetralone and tetralinol derivatives; 2- and 3-substituited chromone derivatives; chromene and chromane derivatives; indane and tetraline derivatives. All triazaspirodecanone analogues were evaluated measuring calcium mobilization in CHOhNOP cells stably expressing the Gαqi5 chimeric protein. Some of them behave as weak NOP receptor agonist with pEC50 values comparable to that of spiroxatrine (pEC50=6.10), so they may pave the way for the development of new and more potent NOP receptor ligands.
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