Búsqueda racional de alcaloides isoquinolínicos del género Zanthoxylum (Rutaceae) como posibles agentes multifuncionales para el tratamiento del Alzheimer (2020)
Los trastornos neurodegenerativos multifactoriales, como la enfermedad de Alzheimer (EA), son un problema creciente de salud pública mundial debido al aumento de su incidencia y la baja efectividad de los tratamientos actuales. Dado que la farmacoterapia basada en un blanco molecular ha sido insuficiente en el descubrimiento de agentes para el tratamiento o cura de enfermedades complejas, el enfoque multi-diana se ha posicionado como una de las estrategias más promisorias en la búsqueda de nuevos candidatos a fármacos. En el presente trabajo se realizó una búsqueda racional de alcaloides isoquinolínicos con potencial inhibitorio frente a colinesterasas en especies del género Zanthoxylum; y la determinación de la actividad multi-diana frente a mecanismos claves asociados a la patogénesis de la EA, como el agotamiento de neurotransmisores, la agregación de beta-amiloide (Aβ1-42) y el estrés oxidativo. Inicialmente, se realizó un perfilado metabolómico (LC-MS) de extractos alcaloidales de especies del género Zanthoxylum (Rutaceae), con el fin de identificar posibles alcaloides inhibidores de colinesterasas, priorizar los extractos más promisorios y hacer la selección de una especie para continuar con el aislamiento bio-dirigido de los metabolitos de interés. Para este propósito, se analizaron 41 extractos alcaloidales de nueve especies de Zanthoxylum por HPLC-UV-HRMS y se determinó la actividad inhibitoria frente a colinesterasas (AChE/BChE). Haciendo uso de un análisis bioquimiométrico, se seleccionaron 11 alcaloides biomarcadores, los cuales fueron identificados tentativamente por dereplicación manual. Los extractos con mayor actividad inhibitoria frente a las enzimas (Z. schreberi y Z. monophylum) mostraron alta presencia de dos biomarcadores identificados tentativamente como berberina y queleritrina, los cuales han sido ampliamente reportados como inhibidores de colinesterasas y monoamino oxidasas. Por lo tanto, se realizó un estudio químico dirigido del extracto de corteza de Z. schreberi en búsqueda de berberina y queleritrina, a fin de validar los resultados del modelo estadístico y hacer la priorización de los extractos con mayor potencial inhibitorio y baja presencia de estos alcaloides. Los resultados del estudio bio-dirigido de Z. schreberi permitieron confirmar la predicción realizada por el modelo bioquimiométrico y hacer la selección de la especie Z. rigidum para continuar con la búsqueda racional de alcaloides inhibidores de colinesterasas con potencial multi-diana. Por medio del estudio bio-dirigido del extracto de raíz de Z. rigidum se aislaron ocho alcaloides isoquinolínicos y uno quinolónico, a los cuales se les evaluó la actividad inhibitoria frente a colinesterasas (AChE y BChE), monoamino oxidasas (MAO-A y B) y en la agregación de Aβ1-42. En el estudio preliminar de actividad biológica se encontró que dos alcaloides benzofenantridínicos, nitidina (EP4) y avicina (EP12), presentaron el mayor potencial inhibitorio frente a todos blancos moleculares, por lo cual fueron seleccionados para continuar con la caracterización multi-diana. Estas benzofenantridinas poseen actividad inhibitoria frente a la dupla de colinesterasas con valores de IC50 en el rango micromolar, siendo más activos frente a AChE. En el análisis cinético con las colinesterasas los dos alcaloides mostraron mecanismos de inhibición mixta y contantes (Ki) menores a 1 µM. La avicina presentó mayor potencial inhibitorio de las colinesterasas con valores de Ki de 0,063 µM (EeAChE), 0,511 µM (HrAChE) y 0,123 µM (EqBChE). Asimismo, avicina y nitidina poseen actividad antiagregante de Aβ1–42 con IC50 de 5,6 y 1,9 µM, respectivamente. Adicionalmente, los dos alcaloides presentaron inhibición selectiva de la monoamino oxidasa A, con valores de IC50 menores a 2 µM e índices de selectividad superiores a 100. En el estudio cinético con MAO A los dos compuestos mostraron mecanismo de inhibición mixta y constantes de inhibición (Ki) en el rango nanomolar. Estos resultados sugieren que las benzofenantridinas avicina (EP12) y nitidina (EP4) poseen un alto potencial multi-diana, por lo tanto, representan un importante punto de partida en la búsqueda y desarrollo de moléculas con potencial terapéutico para la enfermedad de Alzheimer.