Water Soluble and Metabolically Stable calpain Inhibitors as Cardioprotectants
作为心脏保护剂的水溶性且代谢稳定的钙蛋白酶抑制剂
基本信息
- 批准号:7343512
- 负责人:
- 金额:$ 2.2万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2006
- 资助国家:美国
- 起止时间:2006-12-01 至 2008-11-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AchievementAldehydesAreaBiochemicalCalpainCardiacCardiotonic AgentsCathepsins BCell DeathCellsCerebral IschemiaConditionCreatine KinaseEffectivenessEnd PointEndopeptidasesEnzymesEvaluationEventGoalsHeartHeart DiseasesIn VitroInfarctionInterventionIschemiaLaboratoriesLaboratory AnimalsLactate DehydrogenaseLactate DehydrogenasesLiver MicrosomesMasksMeasuresMetabolicModelingMolecularMorbidity - disease rateMyocardial InfarctionN-acetylleucyl-leucyl-methioninalNecrosisPeptide HydrolasesPerformancePharmaceutical PreparationsPhysiological reperfusionProdrugsPropertyRattusReperfusion TherapyReportingResearch PersonnelSolubilityStrokeStructural ProteinStructureTestingTroponin IUnited StatesWateranalogbasecalpain inhibitordesignfunctional grouphemiacetalhemodynamicsin vivoinhibitor/antagonistinsightinterestmortalitymulticatalytic endopeptidase complexnoveloxidationprogramssizetoolwater solubility
项目摘要
Our long-term goal is to discover calpain inhibitors as potential treatment for heart attack and stroke. Heart
disease and stroke are major causes of mortality and morbidity in the United States. New drugs with novel
mechanisms of action are needed for the management of these conditions. Mounting evidence suggests that
an episode of cardiac ischemia (heart attack) or cerebral ischemia (stroke) initiates a chain of biochemical
events that activate calpain. Activated calpain degrades structural proteins resulting in cell death. Calpain is
therefore considered an attractive pharmacologic target for intervention in heart attack and stroke. We have
discovered potent and selective inhibitors of calpain. Considering that most of the reported calpain inhibitors
are not selective for the enzyme our new inhibitors are of interest. However, we have not been able to
evaluate the cardioprotection effect of the inhibitors because of their poor water-solubility and metabolic
instability of a pharmacophoric aldehyde group. We are therefore proposing to synthesize analogues of our
new inhibitors in which the oxidizable aldehyde group is masked as the hemiacetal or replaced with non-
oxidizable functional groups such as the alpha-ketoamide and alpha-ketohydrazide. These groups will be
incorporated as isosteric pharmacophoric replacement for the oxidizable aldehyde. We will also incorporate
ionizable groups to enhance water solubility of the inhibitors. The changes will allow evaluation of the
inhibitors as cardioprotectants. Thus, the central hypothesis to be investigated is: "water-soluble and
metabolically stable derivatives of our novel potent and selective calpain inhibitors are cardioprotective." The
Specific aims are: (1) to use an iterative approach of structure-based molecular design, synthesis, and
enzymological evaluation to develop potent, selective, water-soluble, cell permeable and metabolically stable
analogues of our new calpain inhibitors; (2) to characterize the cardioprotection effectiveness of three of the
best inhibitors that will be developed in specific aim #1 using the rat isolated heart model of global ischemia.
Achievement these aims will afford new calpain inhibitors with desirable physicochemical properties as
biomedical tools for studying calpain function in laboratory animals and as drug leads for the discovery of
novel therapies for treating heart attack and stroke. Furthermore, the proposed studies will provide
mechanistic insight into the mode of action of calpain inhibitors as cardioprotectants.
我们的长期目标是发现钙蛋白酶抑制剂作为心脏病和中风的潜在治疗方法。心
疾病和中风是美国死亡和发病的主要原因。新药新颖
需要采取行动机制来管理这些状况。越来越多的证据表明
心脏缺血(心脏病发作)或脑缺血(中风)的发作会引发一系列生化反应
激活钙蛋白酶的事件。激活的钙蛋白酶会降解结构蛋白,导致细胞死亡。钙蛋白酶是
因此被认为是干预心脏病和中风的一个有吸引力的药理学目标。我们有
发现了钙蛋白酶的有效和选择性抑制剂。考虑到大多数报道的钙蛋白酶抑制剂
对我们感兴趣的新抑制剂没有选择性。然而,我们还未能
评估抑制剂的心脏保护作用,因为它们的水溶性和代谢性较差
药效醛基的不稳定性。因此,我们建议合成我们的类似物
新的抑制剂,其中可氧化的醛基被掩蔽为半缩醛或被非-醛基取代
可氧化的官能团,例如α-酮酰胺和α-酮酰肼。这些团体将
并入作为可氧化醛的等排药效基团替代物。我们还将纳入
可电离基团以增强抑制剂的水溶性。这些变化将允许评估
抑制剂作为心脏保护剂。因此,要研究的中心假设是:“水溶性和
我们的新型强效选择性钙蛋白酶抑制剂的代谢稳定衍生物具有心脏保护作用。”
具体目标是:(1)使用基于结构的分子设计、合成和迭代方法
酶学评估以开发有效的、选择性的、水溶性的、细胞渗透性的和代谢稳定的
我们的新型钙蛋白酶抑制剂的类似物; (2) 表征三种药物的心脏保护效果
将使用全球缺血的大鼠离体心脏模型在特定目标#1中开发最佳抑制剂。
这些目标的实现将提供具有理想理化性质的新型钙蛋白酶抑制剂,例如
用于研究实验动物钙蛋白酶功能的生物医学工具以及作为发现的药物先导物
治疗心脏病和中风的新疗法。此外,拟议的研究将提供
深入了解钙蛋白酶抑制剂作为心脏保护剂的作用模式。
项目成果
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