velikost textu

Analytické a bioanalytické hodnocení nových potencionálních léčiv ze skupiny chelátorů železa

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Analytické a bioanalytické hodnocení nových potencionálních léčiv ze skupiny chelátorů železa
Název v angličtině:
Analytical and bioanalytical evaluation of novel potential drugs from the group of iron chelators
Typ:
Rigorózní práce
Autor:
Mgr. Jan Bureš
Vedoucí:
Doc. PharmDr. Petra Kovaříková, Ph.D.
Oponenti:
RNDr. Lenka Krčmová, Ph.D.
doc. Ing. Miloš Hroch, Ph.D.
Id práce:
202331
Fakulta:
Farmaceutická fakulta v Hradci Králové (FaF)
Pracoviště:
Katedra farmaceutické chemie a farmaceutické analýzy (16-16190)
Program studia:
Farmacie (M5206)
Obor studia:
Farmacie (FAR)
Přidělovaný titul:
PharmDr.
Datum obhajoby:
15. 11. 2018
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
ABSTRAKT Univerzita Karlova, Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra farmaceutické chemie a farmaceutické analýzy Kandidát: Mgr. Jan Bureš Školitel: doc. PharmDr. Petra Štěrbová, Ph.D. Název práce: Analytické a bioanalytické hodnocení nových potencionálních léčiv ze skupiny chelátorů železa Vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC) díky svým kvalitám získala důležitou pozici v analýze léčiv v biologickém materiálu. Umožňuje za vhodně zvolených podmínek separovat téměř jakoukoliv směs látek, provádět kvalitativní i kvantitativní analýzu, a to obvykle ve velmi krátkém čase. Díky moderním stacionárním fázím a detekčním technikám lze detekovat i látky ve stopovém množství a v rámci jedné analýzy je možné kromě koncentrace získat i informace o struktuře analytů. Spolehlivost používaných HPLC metod je garantována jejich validací na základě přijatých norem. Chelatace železa se jeví jako efektivní přístup v léčbě celé řady patologických stavů od přetížení organismu železem, přes rakovinu až po neurodegenerativní choroby. Pro vývoj chelátorů pro tyto indikace je však klíčové nejprve jasně charakterizovat jejich vlastnosti (vztah struktura-aktivita, metabolismus, toxicita atd.), k čemuž je mimo jiné zapotřebí i spolehlivých analytických metod. V rámci této disertační práce byly vyvinuty a validovány LC-UV a LC-MS metody pro analýzu aroylhydrazonových chelátorů železa a jejich vybraných proléčiv v relevantním biologickém materiálu. Během práce byl studován vztah struktura-aktivita v této skupině látek. Jako nejvýhodnější se na základě sledovaných parametrů (především stabilita a selektivita účinku látek) ukázala substituce vodíku v blízkosti hydrazonové vazby alkylem. LC-UV metoda byla v této fázi využita především při hodnocení vlivu jednotlivých strukturních modifikací na stabilitu látek v plasmě. Dále byla pozornost zaměřena na hodnocení potenciálních proléčiv, která by umožnila zacílení účinku vlastních aktivních látek a omezení systémové toxicity. Pro studium aktivace a stability vybraných prochelátorů byly použity LC-UV/MS metody. Bylo zjištěno, že prochelátor BSIH vykazuje vyšší stabilitu v porovnání se SIH in vitro a má také delší biologický poločas in vivo. Dále byla prokázána jeho relativně nízká toxicita a dobrá cytoprotektivní účinnost proti peroxidu vodíku. Při aktivaci se BSIH rozkládá na aktivní SIH, ale ve větším množství také na salicylaldehyd, který však přispívá k celkovému protektivnímu účinku. Druhým studovaným prochelátorem byl BHAPI, odvozený od aroylhydrazonu s vylepšenou stabilitou (oproti předlohovému SIH) – HAPI. S využitím LC-UV bylo zjištěno, že je proléčivo aktivováno katecholaminy na HAPI v ekvimolárním množství. Jak HAPI, tak BHAPI (po aktivaci) snižovaly cytotoxický účinek katecholaminů a jejich oxidačních produktů. Z výsledků těchto studií vyplývá, že koncept prochelátorů je velice slibný směr v budoucím vývoji aroylhydrazonových léčiv. S využitím LC-MS byl systematicky hodnocen metabolismus a farmakokinetika kardioprotektivního léčiva dexrazoxanu (DEX) a jeho metabolitu ADR-925. Byly analyzovány biologické vzorky odebrané jak z in vitro, tak in vivo experimentů. Získaná data byla zpracována v populační studii a farmakokinetické parametry přibližně odpovídají hodnotám z klinických studií. Práce zpochybňuje dosud uznávaný mechanismus účinku DEX, zprostředkovaný chelatujícím metabolitem, který má snižovat produkci kyslíkových radikálů (ROS). Získaná data naopak podporují nejnovější teorii mechanismu kardioprotekce DEX – depleci topoizomerázy 2β (TOP2B) parentní látkou. Poslední část práce byla zaměřena na nový analog DEX – JR-311, který byl připraven záměnou methylové skupiny ve spojovacím řetězci za oxo- skupinu. Pro detailní studium jeho stability, metabolismu a průniku do srdečních buněk byla vyvinuta nová LC-MS metoda. Bylo zjištěno, že JR-311 je in vitro rychle degradován, což poukázalo na nutnost změny designu experimentů. JR-311 vykázal jednak schopnost deplece TOP2B, ale také kardioprotektivní účinek vůči toxickému působení daunorubicinu (DAU). Výsledky studie prokázaly, že uvedená strukturní modifikace nevede ke ztrátě účinku, avšak pro další vývoj těchto látek je nutné zlepšit stabilitu nových analogů. Kromě toho práce naznačuje významnou roli TOP2 v kardioprotekci bisdioxopiperazinů.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT Charles University, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Pharmaceutical Chemistry and Pharmaceutical Analysis Candidate: Mgr. Jan Bureš Supervisor: Doc. PharmDr. Petra Štěrbová, Ph.D. Title of Thesis: Analytical and bioanalytical evaluation of novel potential drugs from the group of iron chelators High performance liquid chromatography (HPLC) gained its unprecedented position among bioanalytical techniques due to its effectivity and versatility. If tuned properly, it can separate complex mixtures and can be used for qualitative and quantitative analysis simultaneously, usually within a short time. Reliability of the HPLC methods is proven by their validation performed according to accepted guidelines. Iron chelation is considered to be an effective concept of treatment of various pathologies – from iron overload disease to cancer or neurodegenerative disorders. To develop new chelators for these indications it is important to investigate their structure- activity relationship, the fate of the drug in organism and its relationship to biological effects and toxicity etc. Modern analytical methods are essential tools for these studies. The first part of this work presents validated LC-UV and LC-MS methods for assay of aroylhydrazone iron chelators and related pro-drugs in biological materials. In the study, the structure-activity relationship in the group of the aroylhydrazones was examined. We proved that alkyl substitution of hydrogen in the vicinity of the hydrazone moiety is key in enhancing their chemical stability due to steric hindrance of the hydrazone bond. Additionally, utilising developed analytical methods, we proved in further experiments that: 1) an oxidation-activated prodrug BSIH is more stable in vitro and has better pharmacokinetic properties in vivo than its active form SIH, 2) BSIH is less toxic and protects cells from hydrogen peroxide induced damage, 3) BSIH decomposes to SIH but also to salicylaldehyde which augments the protective effect of the drug. The next study was focused on the prochelator BHAPI, based on aroylhydrazone with improved stability in plasma (compared to SIH) – HAPI. The study proved that the prochelator is equimolarly activated to HAPI and both BHAPI and its active form reduce the toxicity induced by catecholamines and their oxidative products. These results show the concept of boronated prodrugs to be a promising approach for development of new effective chelating therapeutics. The second part of this work deals with systematic assessment of metabolism and pharmacokinetics of the cardioprotective drug dexrazoxane (DEX) and its metabolite (ADR-925). A validated LC-MS method was utilised in this study to analyse samples from both in vitro and in vivo experiments. Recorded data were processed in population study. Our results show that the experimental model utilising rabbits for cardioprotection studies provides high similarity in pharmacokinetics to clinical models. This work challenges the hypothesis that the cardioprotective effect of DEX is caused by its iron chelating metabolite – ADR-925, which should hamper Fenton chemistry in the heart. In addition, the current data corroborate the modern theory that parent compound DEX may protect the heart from anthracycline induced cardiotoxicity via inhibition of topoisomerase 2β. This new hypothesis is also augmented by the last paper included in this dissertation. It is focused on a DEX analogue JR-311 (where one methyl group was replaced by an oxo- group). New LC-MS method was developed to investigate stability, metabolism and penetration to cardiomyocytes of JR-311. The study revealed that JR-311 is quickly hydrolysed to an ADR-925-like compound – which leads to a complete loss of its protective effect. This finding pointed at the need for significant modification of design of in vitro experiments. The modified in vitro study showed that JR-311 interacts with TOP2B as well as it protects the heart cells from anthracycline induced damage. Study showed that the presented structural modification does not hamper the activity of JR-311, but future development should be focused on more stable DEX analogues.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jan Bureš 1.18 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jan Bureš 97 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jan Bureš 96 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Doc. PharmDr. Petra Kovaříková, Ph.D. 417 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Lenka Krčmová, Ph.D. 131 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Ing. Miloš Hroch, Ph.D. 687 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 95 kB