Mecanisme antioxidant de compostos antiinflamatoris no esteroïdals (AINE)

Abstract

S'han estudiat els mecanismes d'inhibició antioxidant, temps dependent i temps independent per la inhibició competitiva de l'enzim ciclooxigenasa, així com la capacitat d'inhibició selectiva dels seus isoenzims COX-1/COX-2 per les famílies d'antiinflamatoris AINE arilacètics, indolacètics, N-arilantranílics, N-arilpropiònics i Arilheterocíclics, també s'ha estudiat el mecanisme antioxidant dels inhibidors duals ciclooxigenasa (COX) i 5-lipoxigenasa (5-LOX) derivats dels fenols i di-tert-butilfenols (BHT). L'estudi d'aquests mecanismes d'inhibició s'ha realitzat utilitzant mètodes indirectes de relació quantitativa estructura-activitat (QSAR) i mètodes directes per tècniques de docking (anclatge) i de molecular modeling (modelatge molecular) dels complexos [inhibidor-COX].En els mètodes indirectes, en una primera etapa s'ha optimitzat la estructura molecular dels inhibidors per mètodes semiempírics MNDO, AM1, PM3 i mètodes ab inito (3-21G) i posteriorment a través de l'anàlisis conformacional dels grups químics que permeten la lliure rotació molecular s'han obtingut les conformacions de mínima energia. S'ha seleccionat la conformació possiblement bioactiva per superposició (fitting) amb el substracte àcid araquidònic. Finalment s'han calculat diferents propietats electròniques,de lipofilia i estèriques per les sèries de derivats en la conformació bioactiva. Com paràmetres electrònics s'han calculat les càrregues electròniques i la densitat electrònica en determinats àtoms i fragments moleculars, també s'ha calculat el moment dipolar "mi", les energies en els orbitals frontera HOMO-LUMO. Per avaluar la lipofilia s'ha calculat el ClogP. També s'ha representat el PEM i els mapes d'interacció GRID per diversos grups químics, així com les propietats de solvatació amb el programa AMSOL.Com a resultat les activitats antiinflamatòries in vivo (disminució del volum de l'edema provocat per injecció de carragenina) i in vitro (IC50 ) per la inhibició de la COX correlacionen quantitativament amb la densitat electrònica "pi" dels anells aromàtics, així com amb el moment dipolar, indicant l'existència d'un primer procés de fixació a l'enzim a través del grup carboxílic i una posterior transferència electrònica entre el segon anell aromàtic i el receptor. Aquesta correlació ha estat corroborada amb la representació dels mapes de PEM, que diferencien a més el mecanisme d'inhibició temps dependent dels temps independent. Així els inhibidors temps dependents: àc. meclofenàmic, indometacina, diclofenac i flurbiprofèn entre altres presenten una distribució del PEM amb forma cònica sobre el primer anell aromàtic i amb el vèrtex localitzat en el grup carboxílic, mentre que els inhibidors temps independents: amfenac, fenclofenac, àc. mefenàmic, àc. flufenàmic, ibuprofèn i naxoprèn entre altres localitzen el PEM en el 1r. i 2n anells aromàtics. Els mètodes directes de docking i molecular modelling també corroboren i diferencien aquests dos mecanismes d'inhibició: els inhibidors temps dependents estabilitzen la presència d'una xarxa de molècules d'aigua que possibilita el tancament del locus de la COX entre els residus Arg120 i Tyr355 afavorint la formació de ponts d'hidrogen entre els residus Glu524-Arg513 i Arg120-Tyr355, fet que explicaria que aquests compostos temps dependents romanguessin més temps en el centre actiu de l'enzim podent establir així unions complementàries amb residus específics (Val523, Tyr385).Respecte al mecanisme antioxidant dels fenols i derivats del BHT s'ha verificant que aquests inhibidors actuarien mitjançant un mecanisme de captació de radicals, en aquest procés de neutralització intervindria el radical fenòxid, els derivats més actius tindrien més facilitat per formar aquest radical, el qual seria més estable que en els derivats pocs actius, així l'antiinflamatòria correlaciona amb l'entalpia de reacció delta-Hr per la formació del radical fenòxid a l'igual que la densitat electrònica en el punt crític de l'enllaç O-H. Les propietats de lipofilia també serien un factor determinant per la inhibició dual dels enzims COX i 5-LOX, tenint els compostos més actius un elevat ClogP, la inhibició de la COX2 humana pels fenols ha estat verificada pels mètodes de docking interaccionant el grup fenòlicamb la Ser530 i l'àrea hidrofòbica es localitzaria en un locus específic de l'enzim. En la inhibició de la 5-LOX seria important la interacció dels inhibidors amb l'àtom de ferro de l'enzim que resultaria reduït de d'estat fèrric a ferròs, fet que explicaria la capacitat d'inhibició dual COX i 5-LOX per aquests derivats. Finalment els dos models d'inhibició han estat validats amb sèries de compostos COX selectius i 5-LOX selectius.