P6 - Farmacia

COX-1 inhibitors in the inflammatory
syndrome: oncology and neurodegeneration
Dott.ssa Maria Grazia Perrone
COOH
Acido arachidonico
Cicloossigenasi
O
COOH
PGG2
O
OOH
OH
COOH
HO
O
O
COOH
PGH2
O
OH
OH
TXB2
COOH
O
HO
COOH
HO
HO
OH
OH
PGF2
PGI2
O
HO
COOH
COOH
O
OH
PGD2
HO
OH
PGE2
COX-1
Espressa costitutivamente
in
quasi tutti i tessuti ed in modo particolare nelle
piastrine (aggregazione piastrinica), mucosa
gastrica (citoprotezione gastrica), reni (filtrazione
glomerulare) ed in varie aree del cervello, in
particolar modo nella microglia (ruolo pro-
infiammatorio).
COX-2
Espressione
indotta
da
stimoli
mitogeni ed infiammatori.
Responsabile dell’aumento della biosintesi dei
prostanoidi durante l’infiammazione.
Espressa costitutivamente in varie aree del cervello,
in particolar modo nei neuroni piramidali.
COX-1
FANS
COX-2
COX-2
COXIB
Effetto collaterale
DANNO GASTRICO
Effetto collaterale
INFARTO DEL MIOCARDIO
NH2
O
CH3
O S
O
S
O
O
O
H2N S
N
N
O
O
CF3
Celecoxib
(Celebrex)
Rofecoxib
(Vioxx)
H3C
O
N
Valdecoxib
(Bextra)
FANS
COX-1
COX-2
Effetto collaterale
DANNO GASTRICO
Langenbach et al.
Topi COX-1 knockout non sviluppano spontaneamente lesioni
gastriche e l’inibizione selettiva della COX-1 non è sufficiente ad indurre il
danno gastrico.
(Cell,1995, 83, 483)
Wallace et al.
Le ulcere gastriche non si formano inseguito ad inibizione selettiva
della COX-1. L’inibizione selettiva della COX-1 con SC-560 o della COX-2
con il celecoxib non causano danno gastrico se somministrate separatamente.
(Gastroenterology, 2000, 119, 706)
Tanaka et al.
inibendo la COX-1 l’espressione della COX-2 viene sovraregola e
quindi aumenta la produzione di PGE2 utile per mantenere integra la mucosa
gastrica.
(JPET, 2002, 300, 754)
Normali funzioni fisiologiche:
- aggregazione piastrinica
- protezione mucosa gastrica
- omeostasi renale
COX-1
ATEROSCLEROSI
DOLORE
PARTO PREMATURO
CANCRO
NEUROINFIAMMAZIONE
Perrone M.G., et al. Curr. Med. Chem. 2010, 17, 3769-3805.
Classificazione dei FANS basata sui gruppi funzionali
Classe
Gruppi
Esempi
Acidi salicili e salicilati
Acido salicilico, Aspirina, Diflunisal
Acidi acetici
Tiazoli
Aclofenac, Diclofenac, Fenclofenac,
Lumiracoxib, Indometacina, Ketorolac,
Sulindac, Tolmetina
Fenbuprofen, Fenoprofen, Flurbiprofen,
Ibuprofen, Ketoprofene, Naproxene,
Oxaprozin, Acido tiaprofenico
Acido, flufenamico, Acido meclofenamico,
Acido mefenamico
FR122047
Isossazoli
Mofezolac, P6, P9, P10, Valdecoxib
Pirazoli
Celecoxib, NS-398, SC-560
Tiofeni
DuP-697
Furanoni
Rofecoxib
Pirazoloni
Aminofenazone, Dipirone, Fenazone,
Fenilbutazone
Oxicam
Meloxicam, Piroxicam, Tenoxicam
Acidi carbossilici
Acidi Propionici
Acidi Fenici
Diarileterocicli
Fenazoni
H2NO2S
Studi di SAR
N
O
VALDECOXIB
COX-1 = 6.7 M; COX-2 = 0.87 M
Inhibition (%)
80
COX-1 IC50: 0.5 M
COX-2 IC50: >100 M
60
40
20
0
0.01
Attività inibitoria(%)
Cl
100
0.1
1
10
Log [P6], M
100
1000
O
N
O
P6
COX-1 = 0.5 M; COX-2 >100 M
COX-1 e Cancro Ovarico Epiteliale (EOC)
Gupta RA et al. COX-1 è overespressa nel EOC; nelle OVCAR-3 la PGE2 derivante
dalla COX-1 stimola la secrezione della VEGF.
SC-560 (inibitore selettivo della COX-1), ma non il Celecoxib, inibisce la formazione
della PGE2 in modo dose-dipendente.
(Cancer Res, 2003, 63, 906)
Daikoku et al. Sovraespressione della COX-1 in differenti tipi di modelli murini di EOC;
COX-1 potenziale marker per la diagnosi precoce del EOC e utile nel trattamento del
cancro ovarico. SC-560 inibisce la crescita cellulare.
(Cancer Res, 2006; 66, 25-27)
Derivati fluorurati del P6
P6
IC50 (hCOX-1) = 0.12 M
2
1
IC50 (hCOX-1) = 0.66 M
IC50 (hCOX-1) = 1.37 M
3
IC50 (hCOX-1) = 0.11 M
Vitale P., Perrone M.G., Scilimati A., et al. J. Med. Chem. 2013, 56, 4277−4299.
4
IC50 (hCOX-1) = 1.84 M
Cl
O
F
N
O
19F-P6
Inibizione dell’attività cicloosigenasica con enzimi isolati
(oCOX-1 e mCOX-2)
% Prodotti della
Cicloossigenasi
Inibizione della hCOX-1 nelle OVCAR-3
(8M 14C-AA, 30 min a 37°C)
% Attività Residua
[19F]-P6 IC50 (oCOX-1) = 2M
[19F]-P6 [M]
[19F]-P6 [M]
Perrone M.G., Scilimati A. et al. Eur.J.Med.Chem. 2014, submitted
In vivo uptake del [18F]-P6 in un
modello di cancro ovarico
Perrone M.G., Malerba P., Vitale P., Scilimati A. et al. Eur.J.Med.Chem. 2014, submitted
COX-1 e Neuroinfiammazione
Meccanismo di difesa dell’organismo in risposta ad eventi
patogenetici, traumi, tossine.
Inflammation
Prima tappa di alcune
malattie neurologiche e
degenerative
Clinical
Symptoms
Neuronal circuit
dysfunction
Tau and Amyloid
Plaques
Neuronal
losses
Attivazione
microglia
Mediatori pro-infiammatori e
neurotossici
(citochine, ROS, AA, etc.)
Danno
neurologico
Neuroinfiammazione:
COX-1 è localizzata nella microglia e gioca un ruolo chiave nello sviluppo di
diverse patologie neurodegenerative
Attivatori
microglia
AD, PD,
HIV, ALS
In topi anziani aumento dell’ espressione dell’mRNA della COX-1 nell’ippocampo e
la microglia con un’alta espressione della COX-1 circonda le placche di b-amiloide.
Brain Res. Bull., 2007, 73, 108; J. Neuropathol. Exp. Neurol., 1999, 58, 1135
Trattamento prolungato con l’indometacina, protegge i pazienti dal declino cognitivo e
riduce i livelli di b-amiloide nell’ippocampo e nella corteccia.
Am. J. Pathology, 2004, 165, 2197
L’uso prolungato di Aspirina è stato associato ad un ridotto rischio di AD.
Neurology, 2008, 70, 2291
Inibitori COX-1 e COX-2 in cellule microgliali N13 di topo attivate da LPS:
Un modello sperimentale “in vitro” di neuroinfiammazione
OCH3
Cl
Cl
O
N
N
O
P6
COX-1 IC50 = 0.5 M
COX-2 IC50 >100 M
COOH
OCOCH3
N
N
O
CF3
P10
COX-1 IC50 = 0.09 M
COX-2 IC50 = 2.49 M
Aspirin
SC-560
COX-1 IC50 = 0.009 M COX-1 IC50 = 1.7 M
COX-2 IC50 = 6.3 M
COX-2 IC50 >100 M
SO2NH2
SO2CH3
Cl
N
N
CF3
Celecoxib
COX-1 IC50 = 6.7 M
COX-2 IC50 = 0.87 M
N
N
Etoricoxib
COX-1 IC50 = 116 M
COX-2 IC50 = 1.1 M
Calvello R., Panaro MA., Carbone ML, Cianciulli A., Perrone MG, Vitale P., Malerba P., Scilimati A. Pharm. Res. 2012, 65, 137.
Inibitori COX-1 riducono l’espressione della COX-1
24h
Calvello R., Panaro MA., Carbone ML, Cianciulli A., Perrone MG, Vitale P., Malerba P., Scilimati A. Pharm. Res. 2012, 65, 137.
Inibitori COX-1 riducono l’espressione della PGEs
citosolica
Calvello R., Panaro MA., Carbone ML, Cianciulli A., Perrone MG, Vitale P., Malerba P., Scilimati A. Pharm. Res. 2012, 65, 137.
NF-B gioca un ruolo cruciale nell’infiammazione,
immunitaria, nella proliferazione cellulare e nell’apoptosi.
nella
risposta
Farmaci che riducono la
l’attivazione
dell’
NF-B
rappresentano
un
target
farmaceutico promettente.
Inibitori COX-1 riducono i livelli di NF-B.
Calvello R., Panaro MA., Carbone ML, Cianciulli A., Perrone MG, Vitale P., Malerba P., Scilimati A. Pharm. Res. 2012, 65, 137.
DETERMINAZIONE INDICE
DANNO GASTRICO
Controllo
10 mg/Kg
Somm. acuta
P6
Cl
O
N
O
CH3
sonda gastrica
10 e/o 50 mg/kg
Topi CD1
3h e/o 5 giorni
50 mg/Kg
Somm. acuta
50 mg/Kg
Somm. cronica
Perrone M.G., Lofrumento D.D., Vitale P., Panella A., Calvello R., Cianciulli A., Panaro M.A., Scilimati A., et al. Int. J. Infl. 2014 submitted
Legame Proteine Plasmatiche
Cl
O
N
O
CH3
P6
20M
KD= 2.7 e-5
fb= 95,7 % ± 0.5
Indometacina fb = 90%; Aspirina fb = 55%
Permeabilità alle membrane biologiche
P6
Cl
O
N
O
CH3
Papp BA = 740 nm/sec
Papp AB = 219 nm/sec
BA/AB = 3.4
Il saggio di permeabilità su monostrato di cellule Caco-2 sono un
modello predittivo per assorbimento intestinale e biodisponibilità.
Conclusioni
- Studi di SAR per migliorare la potenza ed il profilo
farmacocinetico.
- Cancro Ovarico Epiteliale: nuovi studi PET.
- Neuroinfiammazione: studi in vivo in topi CD1 con
nuovi inibitori COX-1.

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