Identification d’un potentiel et Antagoniste sélectif des récepteurs cannabinoïdes CB1 d’Auxarthron reticulatum

Les récepteurs aux cannabinoïdes sont situés dans la membrane cellulaire et appartiennent à la superfamille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) 1. Ils sont divisés en deux sous-types distincts désignés CB1 et CB2, tous deux Le récepteur CB1 est exprimé dans le système nerveux central (SNC) en haute densité mais est également présent dans les tissus périphériques, y compris les poumons. Le foie, les reins, les adipocytes et l’adipocyte3. L’activation de CB1 est responsable de l’analgésie, de la stimulation de l’appétit et de l’euphorie, entre autres effets. Les antagonistes CB1 montrent des propriétés anti-appétit et antischizopathiques.3 Le récepteur CB2 est principalement présent dans les organes et les cellules du système immunitaire, y compris la rate, les amygdales et le thymus, et son activation entraîne des effets analgésiques et anti-inflammatoires.3,4Sur l’origine des ligands des récepteurs cannabinoïdes, ils peuvent être classés en trois groupes: (1) les endocannabinoïdes, tels que la N-arachidonoylethanolamine, qui se trouvent dans le système nerveux et immunitaire des mammifères; 5 (2) les phytocannabinoïdes, tels que le 9-tétrahydrocannabinol (9-THC), qui sont produites par la plante Cannabis sativa; 6 et (3) cannabinoïdes synthétiques tels que l’agoniste nabilone, un analogue synthétique de 9-THC, et l’antagoniste rimonabant, qui est produit synthétiquement. Le nabilone (Cesamet) est utilisé en thérapeutique pour la suppression des nausées et des vomissements induits par la chimiothérapie, 7 pour le traitement de la douleur neuropathique et pour le traitement de l’anorexie chez les patients atteints du SIDA3. 3 antagonistes des récepteurs CB1 sont des médicaments potentiels pour le traitement de la schizophrénie, en particulier pour le traitement des symptômes négatifs de la maladie, et pour le traitement de la toxicomanie et de l’alcool3. Une autre indication pour les antagonistes des récepteurs CB1 est le traitement de l’obésité. effet suppresseur médiée par les récepteurs centraux CB1 dans l’hypothalamus. Outre la perte de poids, on peut observer une réduction des taux d’HbA1c et de triglycérides et une augmentation des taux de lipoprotéines de haute densité. Des études ont montré que ces améliorations métaboliques sont basées sur le blocage périphérique des récepteurs CB1. Ainsi, les antagonistes du récepteur CB1 à action périphérique sans pénétration dans le SNC seraient des médicaments prometteurs pour le traitement des troubles métaboliques associés à l’obésité abdominale, car ils seraient dépourvus d’effets secondaires provoqués par l’activation du récepteur central CB1, par exemple la dépression et l’anxiété. , 8 agonistes / antagonistes inverses du récepteur CB2 sont des médicaments potentiels pour le traitement de l’ostéoporose et ont également montré des effets bénéfiques dans des modèles animaux de dermatite.3,7 Dans la présente étude, nous avons isolé les composés 1 et 2 de l’éponge marine Le fongus Auxarthron reticulatum a étudié les produits naturels pour leur interaction avec les récepteurs CB. Le métabolite fongique 1 est un dipeptide composé de deux unités tryptophanes modifiées, qui sont cyclisées formant un anneau central de dicétopipérazine. Le composé 1 est en outre caractérisé par la présence de deux fragments prényle, qui sont attachés à la structure de noyau par l’intermédiaire de “ une prénylation inversée ” (Figure ​ (Figure1) .1). La formule moléculaire du composé 1 a été déduite par une mesure de masse précise [spectrométrie de masse à ionisation par électronébulisation à haute résolution (HRESIMS), m / z = 509,2911 [M + H] +] pour être C32H36N4O2. Les données spectroscopiques RMN ont montré seulement des résonances pour C16H18, et ainsi, il a été conclu qu’une structure homodimère était présente et que chaque signal de résonance dans les spectres RMN 1H et 13C représentait au moins deux noyaux magnétiquement équivalents. En effet, le composé 1 est caractérisé par la présence d’un axe de symétrie C2 (Information d’appui, Figure S2 et Tableau S3). Figure 1Structures de l’amauromine (1) et de la méthyl-pénicinoline (2) .Par plusieurs stéréoisomères du composé 1 sont possibles , il est difficile de délimiter la configuration absolue de la molécule. Ainsi, pour la détermination de la configuration absolue, une hydrolyse acide a été effectuée, suivie d’une chromatographie HPLC chirale (Informations de support, Figure S14). Ceci a abouti à la détection du l-tryptophane indiquant la configuration S de l’atome de carbone α du composé 1 (C-11/11 ′). Nos données ont donc montré que le composé 1 est l’amauromine9 alcaloïde − 11 (= nigrifortine12). Le composé 1 a été précédemment étudié pour ses effets pharmacologiques et il a été rapporté qu’il s’agissait d’un vasodilatateur agissant comme bloqueur d’entrée du calcium. L’analyse du composé 2 (Figure 2) a donné la formule moléculaire C15H12N2O3 avec 11 degrés. d’insaturation. Cette formule moléculaire a été soutenue par les spectres RMN 1H et 13C (Information de Support, Figure S4 et Tableau S5), qui ont montré des signaux de résonance pour deux groupes carbonyles (δ c 173.8 pour C-14 et 167.8 pour C-16), cinq atomes de carbone quaternaires insaturés (δ c 123,0 pour C-5, 140,9 pour C-6, 139,7 pour C-8, 124,3 pour C-13 et 113,6 pour C-15), sept atomes de carbone méthine insaturés (δ H / C 6,47 / 112,1 pour CH-1, 6,25 / 110,1 pour CH-2, 7,13 / 122,8 pour CH-3, 7,66 / 118,7 pour CH-9, 7,70 / 132,6 pour CH-10, 7,36 / 123,9 pour CH -11, et 8,07 / 124,9 pour CH-12), et un groupe méthoxy (δ H / c 3,67 / 52,1 pour CH3-17). De plus, dans les spectres RMN 1H et 13C, il y a deux résonances décalées vers le bas à δ H 11.63 et 11.70, qui ont été déterminées comme provenant respectivement de NH-4 et NH-7.Le déplacement vers le bas peut être expliqué par des liaisons hydrogène intermoléculaires des groupes NH avec le groupe carbonyle à C-14 comme on le voit dans la structure dérivée des rayons X (Informations de support, Figure S1). Les carbones méthine CH-9 à CH-12 sont connectée en raison des corrélations croisées de pics croisés dans les spectres de corrélation 1H et 1H – 1H – 13C de corrélation de liaisons hétéronucléaires (HMBC) (Informations de support, Figure S6). Ils sont également liés aux carbones aromatiques quaternaires C-13 et C-8, comme confirmé par les corrélations 1H – 13C HMBC de H-9 et de H-11 à C-13 et de H-10 et H-12 à C-8. Le composé 2 est ainsi un dérivé de benzène ortho-disubstitué. C-13 est attaché au carbone carbonyle C-14 en raison de la corrélation HMBC 13C HH de H-12 à C-14, et C-8 est attaché à NH-7 en raison de 1H – 13C HMBC corrélations de NH-7 à C-9 et C-13. De même, dans le spectre HMBC 1H 𠎭 13C, NH-7 présente des corrélations avec C-6 et C-15, ce qui résulte en un cycle γ -pyridone incluant les carbones C-8, C-13 et C- 14. Un tel agencement forme un cycle 4-quinolinone, qui est substitué en C-15 et C-6 abcès. La substitution en C-15 est un résidu de carboxylate de méthyle en raison des corrélations croisées 1H & 13C HMBC du groupe méthoxyle CH3-17 à C-15 et C-16, tandis que la substitution en C-6 est une α -le radical pyrrolyle. Ce dernier a été prouvé à partir des données acquises dans les expériences 1H – 1H COSY et 1H – 13C HMBC. Ainsi, H-1 à H-3 forment un système de spin qui, avec les corrélations HMBC clés entre eux et les atomes de carbone C-1 à C-5, implique la présence d’un cycle pyrrolique. La corrélation nucléaire de la spectroscopie à effet Overhauser de NH-4 à H-3 a confirmé cette conclusion. Le cycle pyrrolique est lié au noyau quinolinone à C-6 en raison de la corrélation croisée 1H &#131313C HMBC de NH-7 à C-5. L’analyse par diffraction des rayons X a permis d’établir la structure de 2 sans ambiguïté. C’est une 4-quinolinone structurellement unique, liée à un anneau de pyrrole d’un côté et un fragment d’ester d’acide méthylcarboxylique de l’autre côté.Un composé similaire, c’est-à-dire le méthyl-marinamide13, qui a été décrit comme analogue d’isoquinolinone de 2 , a déjà été décrit dans la littérature (Informations à l’appui, Figure S13). De façon surprenante, ce composé a les mêmes déplacements chimiques RMN que le composé 2, et donc, nous supposons que les structures de méthyl-marinamide et aussi du marinamide associé sont fausses. Ceci est en outre confirmé par la pénicinoléine composée 14, qui a été récemment rapportée, qui présente les mêmes caractéristiques structurales que le composé 2, sauf qu’elle n’est pas méthylée (c’est-à-dire CH3-17). La pénicinoline, selon notre analyse, est identique à la marinamide. En raison de la similarité structurale entre l’amauromine et l’antagoniste CB1 rimonabant (Figure 2), nous avons étudié les produits naturels isolés 1 et 2 dans les études de liaison au radioligand15 au niveau des récepteurs CB1 et CB2 des cannabinoïdes humains exprimés de manière recombinante dans des cellules d’ovaire de hamster chinois (CHO-K1) obtenues par transfection rétrovirale (Hinz, S., Karcz, T., M &#x000fc, ller, résultats CE non publiés). Le composé 1 a montré une très forte affinité pour les récepteurs CB1 présentant une valeur de Ki de 178 nM (Figure 3), alors qu’il n’a montré aucune affinité à une concentration élevée de 10 & sb2bc; M aux récepteurs CB2. (Figure S7, Informations de support). Dans des dosages fonctionnels mesurant l’accumulation d’AMPc induite par la forskoline dans des cellules CHO16, exprimant le récepteur CB1 humain, l’amauromine (1) n’a pas montré d’effets agonistes (Figure S8, Informations de support). Cependant, le composé 1 (300 nM) a conduit à un déplacement significatif vers la droite de la courbe de réponse de concentration pour l’agoniste puissant du récepteur CB CP55,940 en inhibant l’accumulation d’AMPc induite par la forskoline au récepteur CB1 couplé à la protéine Gi (Figure ​ (figure4) .4). Une valeur Kb de 66,6 nM a été déterminée pour 1. A notre connaissance, le composé 1 est le premier composé d’origine fongique à montrer une affinité pour les récepteurs aux cannabinoïdes. Le composé 2 présentait seulement une faible affinité pour les récepteurs CB1 et CB2 (figure S7, information de support). Figure 2 Comparaison de la structure de l’amauromine (1) avec celle de l’antagoniste CB1 / agoniste inverse rimonabant. Les caractéristiques structurelles essentielles (groupe carbonyle, résidus lipophiles et aromatiques) du rimonabant et les caractéristiques correspondantes de l’amauromine sont encerclées … Figure 3 Inhibition de la liaison spécifique de [3H] CP55 940 dépendante de la concentration par l’amauromine aux préparations membranaires de cellules CHO exprimant de manière recombinante humaine Les récepteurs CB1. Les points de données représentent les moyennes ± SEM de trois expériences indépendantes, réalisées … Figure 4: inhibition de l’accumulation d’AMPc induite par la concentration de forskoline (10 μ M) induite par la concentration par l’agoniste CB CP55,940 dans des cellules CHO exprimant de manière recombinante le récepteur CB1 humain en l’absence et en la présence d’amauromine (300 nM). Les points de données sont …À la lumière de nos résultats, il est intéressant de noter que de nombreux dérivés synthétiques de l’indole ont déjà été étudiés en ce qui concerne leur affinité pour les récepteurs CB7,17 − 19 Dans un certain nombre d’études, des dérivés indoliques ont été identifiés. , effets cannabimimétiques sur CB2, mais seulement affinité faible ou nulle pour les récepteurs CB1. Contrairement aux résultats précédents, le composé 1 fonctionne comme un antagoniste sélectif au niveau du récepteur CB1. Très récemment, les premiers alcaloïdes naturels ayant une activité antagoniste CB1 isolée de la plante Voacanga africana ont été décrits.19Des études fonctionnelles indiquent que le composé 1 semble être un antagoniste compétitif neutre, car aucune augmentation des taux d’AMPc n’a pu être détectée dans les tests d’accumulation d’AMPc. Il existe des preuves que les antagonistes neutres peuvent être préférables aux agonistes inverses lorsqu’ils sont utilisés comme médicaments, car ils n’altèrent pas l’activité basique découlant de la signalisation spontanée des récepteurs et, par conséquent, peuvent causer moins d’effets secondaires. Par exemple, il a été rapporté que l’antagoniste du récepteur CB1 neutre AM4113 avait des effets comparables à ceux de l’agoniste inverse CB1 AM251 concernant la prise alimentaire et le comportement de renforcement alimentaire chez le rat, mais contrairement à AM251, il n’induisait pas de nausées7, En outre, les antagonistes neutres sont des outils expérimentaux utiles car ils ne montrent aucun effet en soi et, par conséquent, faciliteront l’étude du rôle physiologique du système endocannabinoïde.7,21Des études récentes ont mis en évidence des rôles importants pour le système endocannabinoïde, à savoir: récepteurs et ligands endogènes, dans de nombreux processus physiopathologiques. Par conséquent, les récepteurs CB1 et CB2 sont considérés comme des cibles médicamenteuses importantes pour un certain nombre de maladies courantes pour lesquelles de nouveaux médicaments sont urgemment nécessaires, notamment la maladie de Parkinson et d’Alzheimer, la dépression majeure, l’inflammation, la douleur neuropathique et le syndrome métabolique.22. nouveau ligand du récepteur des cannabinoïdes L’amauromine (composé 1) offre une opportunité pour le développement d’une nouvelle classe chimique d’agents thérapeutiques pour le traitement d’un certain nombre de troubles impliquant les récepteurs cannabinoïdes CB1.