Exploración de aspectos estructurales claves en la actividad leishmanicida de derivados de isoquina, imiquimod y quinolin-3-N-acilhidrazonas

Abstract

La leishmaniasis es una enfermedad tropical desatendida que afecta a millones de personas en el mundo. No existen vacunas para humanos contra ninguna de las formas clínicas de la enfermedad y los tratamientos actuales son basados en quimioterapia, los cuales presentan una variedad de limitaciones destacando alta toxicidad, baja eficiencia terapéutica, desarrollo de resistencia parasitaria, altos costos y regímenes de administración complejos. Esto obliga al desarrollo de nuevas plataformas leishmanicidas potentes y selectivas, las cuales no solo deben seguir los conceptos básicos de la química medicinal sino que su diseño debe considerar los aspectos claves de la supervivencia del parásito y su relación con el macrófago. En ese sentido, la quinolina, en particular aquellas funcionalizadas con cadenas N-alquiladas, representa una plataforma conveniente para el desarrollo de agentes leishmanicidas debido a su capacidad de inducir efectos específicos en el parásito y además estar envueltas en aspectos relacionados con la relación parásito-macrófago tales como acumulación en fagolisosoma del macrófago infectado (organelo donde se aloja el parásito) así como su potencial capacidad para inducir activación inmunológica en macrófagos. Inspirados en el sistema quinolina y en el potencial de una serie de derivados deshidroxilados de isoquina previamente explorado por el grupo, en la presente investigación se planteó la evaluación leishmanicida in vitro de una serie de 54 compuestos (algunos de ellos preparados en el marco de esta tesis de grado) basados en tres plataformas quinolínicas: i) una familia de pre-análogos de imiquimod (un tipo de imidazolquinolina) 1-4 (4 derivados incluyendo el imiquimod) que busca identificar la relevancia en la actividad leishmanicida de las funcionalidades de 2-amino, N-isobutilo y la unidad de imidazol que están presentes en la estructura de imiquimod; ii) una familia de derivados deshidroxilados de isoquina 5-22 (18 derivados incluyendo la cloroquina) que busca responder la relevancia de la funcionalidad de dialquilamino así como la identificación de farmacóforos claves en esta plataforma y, iii) una familia de quinolin-3-N-acilhidrazonas 23-54 (32 derivados) que buscan identificar el potencial del núcleo de quinolina al conectar con este el farmacóforo reconocido de N-acilhidrazonas. La actividad leishmanicida fue evaluada frente a un modelo in vitro de promastigote de Leishmania infantum así como contra un modelo de macrófagos humanos (THP-1) infectados con Leishmania infantum. Citotoxicidad y solubilidad fueron estimadas cualitativamente por microscopía para los compuestos más activos. De los pre-análogos de imiquimod 1-4, sólo el compuesto 3 mostró una moderada respuesta contra promastigote (CE50 = 23.9 μM), la cual fue superior a aquella observada para imiquimod 1 (CE50 > 25 μM). Aunque ninguno de estos dos mostró una actividad contra amastigote intracelulares a 20 μM. Otros análogos quinolínicos carentes de la unidad de imidazol fusionada a la quinolina no fueron activos contra promastigotes, pero si mostraron actividad moderada (CE50 ~ 20 μM) contra amastigotes intracelulares. Aunque mayores experimentos son necesitados para confirmar el rol de la funcionalidad química en potencial la actividad leishmanicida de estas imidazol-quinolinas, se puede ver que la presencia del grupo 2-amino es prescindible contra el parásito (aunque debe ser clave para conservar la actividad inmunoestimulante), la unidad de imidazol fusionado por la cara c de la quinolina es esencial para la actividad, mientras que el grupo inédito de N-bencilo puede representar una cadena a considerar para futuros diseños, siendo inclusive superior a la cadena de isobutilo típica del imiquimod. Del grupo de isoquinas deshidroxiladas 5-22, los derivados 5, 6, 14, 17, 19 y 20, fueron reconocidos como agentes promisorios por presentar valores de CE50 en rangos submicromolares contra amastigotes de Leishmania infantum así como una moderada actividad contra la forma promastigote del parásito. De esta familia fue identificado que los sustituyentes de dietil-amino, 2-(1,6-piracinil)piperacinil, N-metilpiperacinil, terbutilamino e N-imidazol ofrecen compuestos activos, aunque los grupos morfolinil y piperidinil ya identificados en el trabajo precedente representan los farmacóforos preferentes en la optimización de isoquinas deshidroxiladas por su mejor relación actividad/toxicidad. Por su parte, el derivado deshidroxilado metilado 5 fue tan activo como aquel derivado líder de piperidinil, siendo reconocido como un potencial hit para futuros ensayos. La ausencia de grupo dialquilamino en combinación con incremento de la lipofilia (derivados 11-13) no ofrece mejoras en el perfil de actividad y selectividad en la isoquina deshidroxilada como agente leishmanicida. Finalmente, dentro del grupo de las quinolin-3-N-acilhidrazonas 23-53, dos compuestos 31 y 44 presentaron una significativa respuesta contra promastigote (CE50 =5.99 μM) y (CE50 = 0.79 μM), respectivamente, aunque estos no fueron activos contra amastigote intracelulares a 20 μM. Dentro de esta familia, el 5-nitro-furilo como N-acil sustituyente representa un potencial farmacóforo, aunque mayor optimización es necesaria para incrementar la actividad en el modelo de amastigote intracelulares. Otras funciones en la posiciones 2 (metoxi > F) y 7 (Cl > CH3 > H) del anillo de quinolina ofrecieron ligeras mejoras en la actividad. En resumen, la presente investigación representa un punto de partida para el diseño de nuevas estructuras leishmanicidas basadas en análogos de imiquimod y quinolin-3-N-acilhidrazonas, así como un avance a la optimización final de la isoquina deshidroxilada como plataforma líder para el diseño de agentes leishmanicidas.