Studies on the Chemical Modulation of Neuroprotective Agents Related to CR-6 Addressed to Improve the Delivery through the Blood-Brain Barrier

Abstract

Oxidative stress is one of the most important factors in degenerative diseases like cancer, Alzheimer or in episodes like ischemia. During these processes, reactive species of oxygen (ROS) and nitrogen (RNS) are generated. This fact can cause the chemical modification of important biomolecules, in particular lipids and proteins. The strategy that involves the use of antioxidants and neuroprotective agents to fight against the lesive effects of these species stumbles over the blood-brain-barrier (BBB). This barrier protects the brain from the action of a wide variety of organic molecules and drugs. Thus, it is important to develop novel antioxidant agents with good delivery through the BBB.

In our group it was discovered the antioxidant agent 3,4-dihydro-2,2-dimethyl-7-metoxy-1-(2H)-benzopyran (CR-6), an analogue of alpha- and gamma-tocopherols (Figure 1), which is currently used in dermopharmacy and it is also in a phase II trials for anticancer treatment (combined with other drugs). In our present project, one of the main goals is the synthesis of a short library of CR-6 analogues that could improve the pass through the BBB.

Accordingly, fourteen novel CR-6 analogues have been synthesized introducing essential nutrients for brain that work as BBB-shuttles at C2 of CR-6 scaffold. The antioxidant activity was evaluated to assure that it does not change by the incorporation of variability at C2 position (the DPPH assay and the in vitro CAA were used). In addition, the BBB permeability was evaluated to compare the BBB bioavailability of these new antioxidant agents with the references CR-6 and Trolox (PAMPA, Caco-2 and BBCEC assays were used).

El estrés oxidativo es uno de los factores etiológicos más importantes en las enfermedades degenerativas como el cáncer, el Alzheimer o en episodios de isquemia. Durante estos procesos, se generan especies reactivas de oxigeno (ROS) y de nitrógeno (RNS) que provocan modificaciones de las biomoléculas como los lípidos, las proteínas y el ADN. El uso de agentes antioxidantes y neuroprotectores ayudan a reducir los efectos lesivos que el estrés oxidativo tiene en el cerebro, por ejemplo. La barrera hematoencefálica o BBB protege al cerebro de la acción de una amplia variedad de moléculas orgánicas y fármacos. Por ello, existe un gran interés en el desarrollo de nuevos agentes antioxidantes con un buen transporte a través de la BBB.

En nuestro grupo de investigación se ha desarrollado el agente antioxidante 3,4-dihidro-2,2-dimetil-7-metoxi-1-(2H)-benzopirano (CR-6), un análogo de alfa- y gamma-tocoferol, que en la actualidad se emplea en dermofarmacia y se encuentra en ensayos de fase II para el tratamiento del cáncer (combinado con otros fármacos). En este proyecto se persigue la síntesis de una colección de análogos del CR-6 que mejoren el paso a través de la BBB.

De este modo, se han sintetizado catorce compuestos derivados del CR-6 introduciendo nutrientes esenciales del cerebro que actúan como transbordadores de la BBB. La actividad antioxidante de todos estos compuestos se ha evaluado para asegurar que ésta se mantiene al introducir variabilidad en la posición C2 mediante los ensayos del DPPH y el in vitro CAA. A su vez, la permeabilidad de la BBB se ha evaluado para compararla con los compuestos de referencia CR-6 y Trolox a partir de los ensayos in vitro Caco-2, PAMPA y BBCEC.