ΣτατίνεςΣτατίνες: : Αναστολείς Αναστολείς της Βιοσύνθεσης της της Βιοσύνθεσης της

ΧοληστερόληςΧοληστερόληςΤο μερίδιο της αγοράς των φαρμάκων, που στοχεύουν στην μείωση των επιπέδων της χοληστερόλης, είναι το μεγαλύτερο και από τα προτεινόμενα οι στατίνες, δίνουν την μεγαλύτερη κερδοφορία στις φαρμακευτικές εταιρείες. Το 2002 για την ατορβαστατίνη και συμβαστατίνη τα καταγραφέντα κέρδη άγγιξαν τα 7 και 5,3 δις δολλάρια αντίστοιχα.

Γνωριμία με την Γνωριμία με την ΧοληστερόληΧοληστερόλη

Η χοληστερόλη είναι ένα λιπαρό στεροειδές που παράγεται κύρια στο ήπαρ των περισσοτέρων θηλαστικών και του ανθρώπου. Αποτελεί απαραίτητο δομικό στοιχείο γα την σύνθεση των ορμονών και αναπόσπαστο συστατικό των κυτταρικών τοιχωμάτων.Είναι ένα λευκό στερεό σε μορφή νιφάδων αδιάλυτο στο νερό αλλά και στο ευρύτερο υδατικό περιβάλλον.

H O

χοληστερόλη

Οι δύο τύποι μεταφοράς της Οι δύο τύποι μεταφοράς της χοληστερόληςχοληστερόληςΗ μεταφορά της μέσα στο αίμα επιτυγχάνεται με την βοήθεια των

λιποπρωτεϊνών. Υπάρχουν δύο τύποι: οι υψηλής πυκνότητος και οι χαμηλής.

HDL: High-density lipoproteins – (υψηλής πυκνότητας) «μαζεύουν» τα (υψηλής πυκνότητας) «μαζεύουν» τα σωματίδια της χοληστερόλης καθώς διασχίζουν τα αιμοφόρα αγγεία και σωματίδια της χοληστερόλης καθώς διασχίζουν τα αιμοφόρα αγγεία και την εναποθέτουν στο ήπαρτην εναποθέτουν στο ήπαρ όπου με την βοήθεια του Ρ450 θα οξειδωθεί όπου με την βοήθεια του Ρ450 θα οξειδωθεί προς χολικά οξέα και με την μορφή αυτή θα απομακρυνθεί από τον προς χολικά οξέα και με την μορφή αυτή θα απομακρυνθεί από τον οργανισμό.οργανισμό.

LDL: Low-density lipoproteins –(χαμηλής πυκνότητας) μεταφέρουν την χοληστερόλη από το ήπαρ στην περιφέρεια. Εναποθέτουν στα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων την χοληστερόλη και με την πάροδο του χρόνου «οικοδομείται» μια πλάκα η οποία προοδευτικά θα φράξει τα αγγεία και τις αρτηρίες και θα εμποδίζει την κυκλοφορία του αίματος .

1. Όταν ένα κύτταρο χρειάζεται χοληστερόλη, παράγει LDL-υποδοχείς στην κυτταρική μεμβράνη ώστε να συνενωθεί εκεί η LDL και με ενδοκυττάρωση να απελευθερώσει την χοληστερόλη στο κυτταρόπλασμα

2. LDL υποδοχείς απομακρύνουν τα σωματίδια της LDL cholesterol από το αίμα και τα μεταφέρουν μέσα στο ήπαρ. Για την δουλειά αυτή χρειάζεται ένας μεγάλος αριθμός ενεργών υποδοχέων ώστε και να απομακρύνεται γρήγορα η LDL cholesterol από το αίμα αλλά και να μειώνονται τα επίπεδα της στο αίμα.

Ανεπάρκεια των LDL υποδοχέων σχετίζεται με υψηλά επίπεδα LDL cholesterol στο αίμα.

Διατροφή πλούσια σε χοληστερόλη μειώνει –εξαφανίζει την δραστικότητα των LDL υποδοχέων!!!!

Βιολογικός ρόλοςΒιολογικός ρόλος Σημαντικό συστατικό των κυττάρων Διευκολύνει την πέψη των λιπιδίων Προαπαιτούμενο στην ορμονική σύνθεση

Υπερχοληστερολαιμία: Υψηλά επίπεδα χοληστερόλης στο αίμα

υψηλά επίπεδα LDL/χαμηλά επίπεδα HDL cholesterol levels

οδηγούν σε: αθηροσκλήρυνση-αθηρωμάτωση μειωμένη τροφοδοσία με οξυγόνο και αίμα στη

καρδιά καρδιακή προσβολή θάνατο

Πρωτεύοντα ρόλο στην αντιμετώπιση της υπερχοληστερολαιμίας παίζει η μείωση των επιπέδων της LDL-χοληστερόλης:

Καθημερινή άσκηση και χαμηλή κατανάλωση χοληστερόλης Η άσκηση «καίει το λίπος και εμποδίζει την μετατροπή του σε χοληστερόλη την οποία το σώμα πρέπει να διαθέσει.

Υπάρχει όμως η κληρονομικότητα και τα χρόνια προβλήματα. (Familial Hypercholestraemia (FH)and a chronic condition.

Προσέγγιση στην λύση του προβλήματος:

Γνώση και κατανόηση των μηχανισμών μέσω των οποίων το σώμα μας συνθέτει την χοληστερόλη

Εύρεση ενός αποτελεσματικού τρόπου ελέγχου των επιπέδων της χοληστερόλης που να μην εμπλέκει ανεπιθύμητες ενέργειες

Το μονοπάτι του μεβαλονικού οξέοςΤο μονοπάτι του μεβαλονικού οξέος Η βιοσύνθεση της χοληστερόλης και των ισοπρενοειδών (ενώσεις

υπεύθυνες για την ρευστότητα και τον πολλαπλασιασμό του κυττάρου)

+ HSCoA

H2CC

CH3HO

CH2

C O O

C SCoA

O

H2CC

CH3HO

CH2

C O O

H2C OH

2NADP+

2NADPH

HMG-CoA

mevalonate

HMG-CoA Reductase

5-pyrophosphomevalonate

isopentenyl pyrophosphate

geranyl pyrophosphate

farnesyl pyrophosphate

squalene 2,3-oxidosqualene

HO HO

lanosterol cholesterol

19 steps 30 ένζυμα εμπλέκονται στη

σύνθεση

Γιατί το HMGR?3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-

CoA) αναγωγάση-Διότι το υπόστρωμα του είναι υδατοδιαλυτό

και εύκολα μεταβολίζεται

Ρυθμίζει την ταχύτητα της συνολικής σύνθεσης

1. Η δράση του ενζύμου ελαττώνεται αν παραχθεί μεγάλη ποσότητα χοληστερόλης.

α. Ενεργοποιείται μία κινάση που φωσφορυλιώνει

και ανενεργοποιεί το ένζυμο,

β. αναστέλλεται η σύνθεση του.

Τετραμερής δομή2 ενεργά κέντρα : καθένα βρίσκεται μεταξύ των δύο μονομερών

Πολύ ευκίνητο στην τριτοταγή του δομή2 ενεργά κέντρα: 1) σύνδεση με το NADPH & το 2) με το υπόστρωμα HMG-CoΑ

……Στόχος Στόχος : HMG-CoA Reductase : HMG-CoA Reductase (HMGR)(HMGR)

Το ένζυμο που καταλύει την μετατροπή

του HMG-CoA σε μεβαλονικό (3R, 5R).

+ HSCoA

H2CC

CH3HO

CH2

C O O

C SCoA

O

H2CC

CH3HO

CH2

C O O

H2C OH

2NADP+

2NADPH

HMG-CoA

mevalonate

HMG-CoA Reductase

1. Η αναγωγική διάσπαση γίνεται σε δύο στάδια & απαιτεί δύο Η2. Σημαντικό ρόλο παίζει μια θετικά φορτισμένη lysine ( ενώνεται με το αρνητικά φορτισμένο καρβοξύλιο3. Το Co-A συνδέεται στη στενή λιπόφιλη περιοχή

Το Το 1976……..1976…….. ML-236A, ML-236B, ML-236C: οι ενώσεις αυτές

μεταβολίτες του μύκητα (Penicillium citrinum) βρέθηκε να μειώνουν την χοληστερόλη του ορού αρουραίων…..

Χωρίς να επηρεάζουν το μονοπάτι του μεβανολικού οξέος ή άλλα βιοσυνθετικά μονοπάτια.

Ετσι υποστηρίχθηκε ότι ή δράση τους πιθανά να εντοπίζεται κάπου μεταξύ του μεβαλονικού και της HMG-CoA αναγωγάσης.

β

Μικροοργανισμοί που στερούνταν το ένζυμο εν δυνάμει πιθανοί παραγωγοί αναστολέων του (τοξικών μορίων) για την αντιμετώπιση μικροβίων που χρειάζονταν το ένζυμο για την σύνθεση στερολών!!!!!!!!!

ΣτατίνεςΣτατίνες: : συναγωνιστικσυναγωνιστικooί αναστολείς της ί αναστολείς της HMG-CoA-RHMG-CoA-R ML-236B ή compactin(6-dιmethylmevinolin ή mevastatin).

τοξική η lovastatin (mevinolin) συγγενές μεταβολικό προϊόν

μυκήτων που απομονώθηκε και από τον μύκητα Aspergillus terreus.

compactinlovastatin

Σήμερα αναφέρονται δύο ομάδες στατινών :Φυσικές στατίνες: Lovastatin(mevacor), Compactin, Pravastatin (pravachol), Simvastatin (Zocor). Συνθετικές στατίνες: Atorvastatin (Lipitor), Fluvastatin (Lescol).

Είναι ογκώδεις και «κολλούν» κυριολεκτικά στην ενεργή πλευρά του ενζύμου. Αυτό εμποδίζει την πρόσδεση του ενζύμου με το HMG-CoA , που είναι το υπόστρωμα του .

Ester side-chain

Συνδέονται ισχυρότερα με το ένζυμο γιατί 1) διαθέτουν μία επιπλέον λιπόφιλη περιοχή και 2) είναι περισσότερο ανθεκτικές στη δράση του

ενζύμου αφού από αυτές λείπει η ομάδα του CoA (αποχωρούσα ομάδα), έχοντας αντικατασταθεί από μια λιπόφιλη ομάδα.

Αρχές για τον σχεδιασμό Αρχές για τον σχεδιασμό στατινώνστατινών

Μεγάλη Μεγάλη συγγένεια με το συγγένεια με το ενεργό κέντροενεργό κέντρο

Εκλεκτικότητα Εκλεκτικότητα για πρόσληψη για πρόσληψη από τα από τα ηπατοκύτταραηπατοκύτταρα

Παρατεταμένη Παρατεταμένη διάρκεια δράσης.διάρκεια δράσης.

Εκλεκτική αναστολή του Εκλεκτική αναστολή του ενζύμου στο ήπαρενζύμου στο ήπαρ

Και όχι σε άλλες περιοχές Και όχι σε άλλες περιοχές γιατί είναι επιζήμιο για γιατί είναι επιζήμιο για τη λειτουργικότητα των τη λειτουργικότητα των κυττάρωνκυττάρων

Φυσικές/ημισυνθετικές στατίνες παράγωγα Φυσικές/ημισυνθετικές στατίνες παράγωγα μεταβολισμού μυκήτων, πολύπλοκα μεταβολισμού μυκήτων, πολύπλοκα

εξαϋδροναφθαλένια που προκύπτουν από την ζύμωση εξαϋδροναφθαλένια που προκύπτουν από την ζύμωση των μυκήτων και χαρακτηρίζονται σαν προφάρμακα.των μυκήτων και χαρακτηρίζονται σαν προφάρμακα.

το κύριο πρόβλημα στην σύνθεση τους αποτελεί ο το κύριο πρόβλημα στην σύνθεση τους αποτελεί ο μεγάλος αριθμός ασυμμέτρων ατόμων άνθρακαμεγάλος αριθμός ασυμμέτρων ατόμων άνθρακα

OH CH3

O

OHO

H3C

O

CH3R

R = H lovastatin (MEVACOR)R = CH3, simvastatin (ZOCOR)

OH CH3

HO

O

CH3

HO

HO

OONa

pravastatin (PRAVACOL)

Ο λακτονικός δακτύλιος υδρολύεται από ένζυμα μέσα στο σώμα δίνοντας Ο λακτονικός δακτύλιος υδρολύεται από ένζυμα μέσα στο σώμα δίνοντας την πολική κεφαλή (καρβοξύλιο). την πολική κεφαλή (καρβοξύλιο).

Κοινά δομικά στοιχείαΚοινά δομικά στοιχεία: : πολική κεφαλή και λιπόφιλο σώμα –δεκαλίνηπολική κεφαλή και λιπόφιλο σώμα –δεκαλίνη

Τύπου ΙΤύπου Ι

Δακτύλιος δεκαλίνηςΔακτύλιος δεκαλίνης Βουτυρυλ- ομάδαΒουτυρυλ- ομάδα

Lovastatin, pravastatin simvastatin

Lovastatin & simvastatin προφάρμακα

Τύπου ΙΙ

Λιγώτερο λιπόφιλες Δεν διαχέονται μέσω των κυτταρικών μεμβρανών

Χρειάζονται πρωτείνες μεταφοράς που διαθέτουν μόνο τα ηπατικά κύτταρα και όχι τα μυικά

Συνθετικές στατίνεςΣυνθετικές στατίνες:: απουσία της βουτυρυλ ομάδας και αντικατάσταση της απουσία της βουτυρυλ ομάδας και αντικατάσταση της

από την φθορο-φαινυλο, ευκολώτερη σύνθεσηαπό την φθορο-φαινυλο, ευκολώτερη σύνθεση

F

N

HO

COONaHO

fluvastatin (LESCOL)racemate F

N

NH

HO

COO-HO

O

2

Ca2+

atorvastatin (LIPITOR)enantiomer

F

N N

NHSO2CH3

COONa

HO

HO

rosuvastatin (CRESTOR)

Εξασφαλίζει ισχυρότερη σύνδεση, επιπλέον πολικές αλληλεπιδράσεις

Ρακεμική σύνθεση της λακτόνης του Ρακεμική σύνθεση της λακτόνης του LipitorLipitor

F

BrCOOEt

OO NH2

Et3N, CH3CN, 25oC

F

COOEtNH

OO 1) (CH3)2CHCOCl, Et3N, 0oC2) NaOH

F

CH2OHN

OO

O

CONHR

Ac2O, refluxF

N

CONHPh

OO1) HCl, EtOH, reflux2) p-TSA acetone-water, reflux

F

N

CONHPh

CHOCH3COCH2COOCH3, NaH, n-BuLiTHF, -78oC

F

N

CONHPh

HO COOCH3O

mevalonate

1) Bu3B, NaBH4, THF,78oC2) NaOH, H2O2

PhCH3, refluxF

N

CONHPh

COOHHOHO

F

N

CONHPh

OOHO

Η λιγώτερο λιπόφιλη στατίνη:

παρουσιάζει εκλεκτικότητα στα ηπατικά κύτταρα και ισχυρότερη

δράση

Λιγώτερες παρενέργειες από την αναστολή του ενζύμου σε άλλους ιστούς πχ

μυαλγία

Τύπου ΙΙ

Διαφορετική και

μεγαλύτερη λιπόφιλη ομάδα

Όλες οι τύπου ΙΙ είναι άμεσα ενεργές

Συνθετικές στατίνες-Μελέτη των Συνθετικές στατίνες-Μελέτη των δομικών στοιχείων που επηρεάζουν δομικών στοιχείων που επηρεάζουν

την δράσητην δράσηΟ ρόλος της ομάδας της λακτόνης

Cerivastatin η περισσότερο λιπόφιλη

Τροποποίηση της Τροποποίηση της LovastatinLovastatin Επειδή οι στατίνες συμπεριφέρονται σαν

συναγωνιστικοί αναστολείς η αύξηση του ποσού του HMG-CoA μειώνει την δραστικότητα τους.

Ο σχεδιασμός κατευθύνεται στη σύνθεση αναλόγων lovastatin που παρουσιάζουν μεγαλύτερο χρόνο αλληλεπίδρασης με το ένζυμο αυξάνοντας την διάρκεια της δέσμευσης του φαρμάκου στην ενεργό περιοχή του ενζύμου.

Δομικές τροποποιήσεις: Αιθεροποίηση της πλευρικής αλυσίδας Ομόλογοι σειρές από τον λακτονικό δακτύλιο Μετατροπή της lovastatin σε μεβαλονικό ανάλογο

(αλλάζοντας την στερεοχημεία στον άνθρακα του λακτονικού δακτυλίου που φέρει το υδροξύλιο)

Σύνθεση αιθερικών αναλόγων

ii. Ομόλογα του λακτονικού δακτυλίου

Σκοπός είναι η ανάπτυξη λακτονικών ομολόγων που να είναι συμβατά με το σύμπλοκο και να έχουν τα ευαίσθητα δομικά στοιχεία της lovastatin.

Όπως και στην περίπτωση των αιθερικών αναλόγων ο άνθρακας με την υδρόξυ ομάδα χρήζει προστασίας.

Τόσο ο άνθρακας που φέρει την υδροξυ ομάδα στο HMG-CoA όσο και το μεβαλονικό οξύ έχουν μια μεθυλ ομάδα. Στην lovastatin το μεθύλιο λείπει

Απαραίτητη η διερεύνηση του ρόλου του μεθυλίου στην δράση.

16 &11 είναι επιμερή: διαστερεομερή που διαφέρουν στην διαμόρφωση ενός μόνον κέντρου.

iii. Μετατροπή της lovastatin σε μεβαλονικά ανάλογα (βάζοντας μια μεθυλ ομάδα στον άνθρακα της υδροξυ ομάδας)

SAR SAR συμπεράσματασυμπεράσματα Τροποποιήσεις του μεβαλονικού και της λακτόνης:

δεν υπάρχουν βιολογικά αποτελέσματα που να οδηγούν σε συμπεράσματα.

Τροποποιήσεις σε αιθερικά ανάλογαi. Σύγκριση αιθερικών- εστερικών παραγώγωνii. Compactin χρησιμοποιείται σαν ένωση αναφοράς (100)

Η παρουσία του καρβονυλίου είναι απαραίτητη για την αναστολή της αναγωγάσης του HMG-CoA

Η αιθεροποίηση στην πλευρική αλυσίδα δίνει ασθενέστερους αναστολείς από τους αντίστοιχους εστέρες.

Ο ρόλος της εστερικής ομάδας δεν έχει διευκρινισθεί.

ΣυμπεράσματαΣυμπεράσματα

Η ανακάλυψη των φυσικών στατινών (lovastatin and compactin) οδήγησαν στην αντιμετώπιση και την θεραπεία των υψηλών επιπέδων χοληστερόλης.

Οι φυσικές στατίνες χρησιμοποιήθηκαν σαν πρότυπο για την σύνθεση των συνθετικών στατινών που βρίσκονται σήμερα στην αγορά.

Ο ρόλος της λιποφιλικότητας (υδρόφιλες είναι ηπατοεκλεκτικές) Οι τύπου Ι (λακτόνες) είναι λιπόφιλες και με υδρόλυση δίνουν το

ενεργό ανιόν Οι τύπου ΙΙ περιλαμβάνουν επιπλέον λιπόφιλη περιοχή (μεθυλαιθυλ-

ομάδα) που δικαιολογεί την ισχυρότερη σύνδεση Οι τύπου ΙΙ είναι ανθεκτικές στην επίδραση του ενζύμου γιατί εδώ η

το Co-A (αποχωρούσα ομάδα) έχει αντικατασταθεί από μια λιπόφιλη που δεν είναι αποχωρούσα και συνδέεται σε γειτονική κατάλληλα διαμορφωμένη περιοχή εξαιτίας της ευκαμψίας του ενζύμου.

ΒιβλιογραφίεςΒιβλιογραφίες1. Lee, D. Cholesterol and the heart.

http://www.medicinenet.com/cholesterol/ (Sept 2004).2. Diwan, J. J. Cholesterol Synthesis.

http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb2/part1/cholesterol.htm (Sept 2004).

3. Endo, A.; Kuroda, M.; Tsujita, Y. J. Antibio. (Tokyo) 1976, 29, 1346-1348.

4. Istvan, E. S. American Heart Journal 2002, 144, S27-32.5. Lee, T. J.; Holtz, W. J.; Smith, R. L.; Alberts, A. W.; Gilfillan, J.

L. J Med Chem 1991, 34, (8), 2474-7.6. Lee, T. J. H., W. J.; Smith, R. L. Journal of Organic Chemistry

1982, 47, (24), 4750.