Transformación de los α-oxo-ésteres 12 en las piridazinonas 13 y las

Esquema 44. Transformación de los α-oxo-ésteres 12 en las piridazinonas 13 y las

piridazinas 14

Nuestro interés por la síntesis de las piridazinonas 13160 y de las piridazinas 14161

viene motivada por su potencial actividad neuroprotectora.162 En nuestro grupo de investigación llevamos ya algún tiempo estudiando la posible aplicación de las metodologías sintéticas que hemos desarrollado al diseño de moléculas de bajo peso molecular, con carácter moderadamente polar, que presenten actividad simultánea sobre varios de los procesos que participan en el desarrollo de la Enfermedad de Alzheimer, de cara a la búsqueda de fármacos multidiana.163 En los siguientes párrafos desarrollaremos brevemente las razones que han motivado la realización de esta parte de la Memoria.

160

Para una revisión reciente acerca de la síntesis y reactividad de piridazinonas, véase: (a) Zhang, J. Sci.

Synth. 2011, 4, 237–276.

161 _{Para una revisión reciente acerca de la síntesis y reactividad de piridazinas, véase: Al-Mousawi, S. M.;} Moustafa, M. S.; Abdelhamid, I. A.; Elnagdi, M. H. Curr. Org. Chem. 2011, 15, 3503-3513 y referencias citadas.

162 _{Para revisiones acerca de las propiedades farmacológicas de piridazinonas y piridazinas, véase: (a)} Banerjee, P. S. Asian J. Chem. 2011, 23, 1905–1910. (b) Wermuth, C. G. Med. Chem. Commun. 2011,

2, 935-941.

163 _{Véase, por ejemplo: (a) Jiménez-Aligaga, K.; Bermejo-Bescós, P.; Martín-Aragón, S.; Csákÿ, A. G.}

Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23, 426-429. (b) Ortega, A.; Rincón, A.; Jiménez-Aliaga, K. L.;

Bermejo-Bescós, P.; Martín-Aragón, S.; Molina, M. T.; Csákÿ, A. G. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011,

21, 2183-2187. (c) Bermejo-Bescós, P.; Martín-Aragón, S.; Jiménez-Aliaga, K. L.; Ortega, A.;

Molina, M. T.; Buxaderas, E.; Orellana, G.; Csákÿ, A. G. Biochem. Bioph Res Comm. 2010, 400, 169- 174.

107

personas padecen esta patología. Por ello, la EA es un objetivo importante en materia terapéutica. A pesar del enorme interés que ha suscitado durante las últimas décadas, no se ha esclarecido aún cuál es el origen de este trastorno, si bien se dispone de numerosos datos fisiopatológicos que permiten el desarrollo de distintas teorías patogénicas. En ellas se basa la búsqueda de compuestos que puedan tener potencial utilidad en el tratamiento o en la prevención de la enfermedad.

Actualmente se considera que la EA es una patología de base multifactorial con cierta predisposición genética.164 A nivel microscópico, las lesiones características de esta enfermedad están constituidas por la acumulación de placas de péptido β‐amiloide (A) y ovillos neurofibrilares. Estos agregados se encuentran en las zonas del cerebro responsables de la memoria y de la cognición (hipocampo y corteza).

Las placas de A son depósitos extracelulares de fibrillas y agregados amorfos constituidos por el péptido β‐amiloide que parecen empezar a acumularse durante un período de hasta diez años antes de la clara sintomatología de la enfermedad.165 En el contexto de la EA, existen dos tipos de isoformas más importantes de péptido β‐amiloide, denominados β‐amiloide I-40 (Aβ40) y β‐amiloide I-42 (Aβ42) según el número de aminoácidos presentes. Casi todo el conocimiento que se posee sobre la estructura del A se ha obtenido mediante el empleo de técnicas de RMN y de dinámica molecular.166 Los modelos deducidos de los estudios RMN parecen arrojar dudas sobre si posee o no una estructura secundaria y terciaria bien definida.167

Parece oportuno indicar también que el péptido β-amiloide ejerce múltiples funciones fisiológicas distintas a su contrastado papel en la EA. Por ejemplo, y entre otras, regula el transporte del colesterol168 y ejerce cierta actividad antimicrobiana.169 Bajo un punto de vista bioquímico, el Aβ se forma por la escisión secuencial de la proteína precursora de amiloide APP (Amyloid Precursor Protein), una glicoproteína transmembrana170 con una función indeterminada. En una primera instancia, la

164 _{Mount, C.; Downton C. Nat. Med. 2006, 12, 780-784.} 165

(a) Oddo, S.; Caccamo, A.; Smith, I. F.; Green, K. N.; LaFerla, F. M. Am. J. Pathol. 2006, 168, 184- 194. (b) Blennow, K.; de Leon, M. J.; Zetterberg, H. Lancet 2006, 368, 387-403. (c) Glenner, G.G.; Wong, C. W.; Quaranta, V.; Eanes, ED. Appl. Pathol. 1984, 2, 357-369.

166 _{Sgourakis, N. G.; Merced-Serrano, M.; Boutsidis, C.; Drineas, P.; Du, Z.; Wang, C.; García, A. E. J.}

Mol. Biol. 2011, 405, 570–583.

167 _{Vivekanandan, S.; Brender, J. R.; Lee, S. Y.; Ramamoorthy, A. Biochem. Biophys. Res. Commun.}

2011, 411, 312–316. Véase, sin embargo: Zhang, S.; Iwata, K.; Lachenmann, M. J.; Peng, J. W.;

Li, S.; Stimson, E. R.; Lu, Y.; Felix, A. M.; Maggio, J. E.; Lee, J. P. Journal of Structural Biology

2000, 130, 130–141.

168

Igbavboa, U.; Sun, G. Y.; Weisman, G. A.; He, Y.; Wood, W. G. Neuroscience 2009, 162, 328–338. 169 _{Iliff, J. J.; Wang, M.; Liao, Y.; Plogg, B. A.; Peng, W.; Gundersen, G. A.; Benveniste, H.; Vates, G.}

E.; Deane, R.; Goldman S. A.; Nagelhus, E. A.; Nedergaard, M. Sci Transl. Med. 2012, 4, 147-157. 170

Una proteína transmembrana es aquella que aparece embebida o atravesada en la bicapa lipídica de la membrana celular, ya sea una vez (“proteína transmembranal unipaso”) o varias (“proteína

108

formación de A tiene lugar por la acción sucesiva de las enzimas β y γ-secretasas, que producen, respectivamente, los extremos N-terminal y C-terminal de A. A partir de ellos se generan las isoformas de 36 a 46 aminoácidos. Como ya hemos indicado con anterioridad, las isoformas más comunes son Aβ40 y Aβ42 y es destacable que ciertas mutaciones en la APP asociadas con estadios iniciales de la EA se relacionan con un aumento en la producción de Aβ42. Hasta el momento, se han descrito cinco posibles estrategias de intervención contra el péptido A: 1) Empleo de inhibidores de β- secretasa, con lo que se consigue impedir la primera división de APP fuera de la célula; 2) Empleo de inhibidores de γ-secretasa, con lo que se bloquea la segunda división de APP en la membrana celular y, por lo tanto, se detiene la subsiguiente formación de ß- A; 3) Empleo de agentes reductores selectivos capaces de modular la producción del péptido Aß42, favoreciendo la formación de otros fragmentos peptídicos más cortos de Aß; 4) Inmunoterapias, basadas en el estímulo del sistema inmune del paciente de manera que sea capaz de reconocer y destruir el péptido A; 5) Empleo de agentes anti- agregantes capaces de evitar que los fragmentos del péptido A se acumulen, o bien que sean capaces de eliminar los agregados una vez formados.

Se denominan ovillos neurofibrilares a unos agregados fibrilares helicoidales de proteína tau hiperfosforilada que en la EA pueden observarse en el interior de los cuerpos nucleares.171 Tau es una proteína asociada a los microtúbulos del citoesqueleto de las neuronas, cuya función biológica es promover el ensamblaje de tubulina en los microtúbulos. Los microtúbulos son bloques tubulares que sirven como “carreteras” de transporte intracelular. Tau es una fosfoproteína con un contenido normal de 3 moles de fosfato por mol de proteína. En estados patológicos han sido detectados hasta 10 moles de fosfato por mol de proteína. Por lo tanto, en estado anormal aparecen nuevos sitios de fosforiliación, que preceden a la aparición de ovillos de filamentos. La formación de depósitos de filamentos intracelulares de Tau es común a varias demencias y esta familia de enfermedades neurodegenerativas, entre las que se encuentra la EA, se conoce con el nombre de tautopatías. En los pacientes afectados por la EA o con alguna forma similar de demencia, la proteína Tau posee más aminoácidos fosforilados que en su homóloga normal, lo que produce un debilitamiento en la unión con los microtúbulos. Las proteínas Tau y las de los microtúbulos acaban dejando de interactuar entre sí. Como consecuencia directa, se altera el transporte a lo largo de los microtúbulos, y la célula nerviosa sufre efectos fatales.

En los últimos años se han llevado a cabo numerosos trabajos de investigación que sugieren un posible papel del estrés oxidativo cerebral en la patogenia de la EA,172 vinculándose al péptido β‐amiloide y a la proteína APP con estos procesos oxidativos.173 Las reacciones oxidativas implicadas en la EA son mediadas transmembranal multipaso”). Se trata de una proteína anfifílica, con un extremo hidrófilo, externo a la membrana, y otro lipófilo, orientado hacía el interior de la membrana. Este tipo de proteínas sólo se pueden separar de la bicapa lipídica mediante la aplicación de detergentes como el SDS.

171 _{(a) Fan, L. Y.; Chiu, M. J. Acta Neurol. Taiwan 2010, 19, 228-245. (b) Liang, X.; Wang, Q.; Hand, T.;} Wu, L.; Breyer, R. M.; Montine, T. J.; Andreasson, K. J. Neurosci. 2005, 25, 10180-10187.

172 _{Gibson, G. E.; Huang, H. M. Neurobiol. Aging 2005, 26, 575-578.}

173 _{(a) Komatsu, H.; Liu, L.; Murray, I. V.; Axelsen, P. H. Biochim Biophys Acta 2007, 1768, 1913-1922.} (b) Sultana, R.; Perluigi, M.; Butterfield, D. A. Antioxid. Redox Signal 2006, 8, 2021-2037. (c) Bayer, T. A.; Schäfer, S.; Breyhan, H.; Wirths, O.; Treiber, C.; Multhaup, G. Clin. Neuropathol. 2006, 25,

109

secretasa) como el estrés oxidativo podrían favorecer la sobreproducción de la proteína precursora del amiloide APP. Evidentemente, este proceso podría ser parcialmente reducido mediante el empleo de antioxidantes.175

Por lo tanto, y de acuerdo con el carácter multifactorial de la EA, pueden considerarse varios procesos como principales objetivos en el desarrollo de pequeñas moléculas lipofílicas que puedan ser fármacos potenciales para el tratamiento de la EA: la inhibición de la actividad β-secretasa,176 la inhibición de la agregación de péptido A,177 la destrucción de los agregados de A formados178 como consecuencia de los dos procesos anteriores y la inhibición de ROS. Por otra parte, la posibilidad de desarrollar nuevos fármacos que simultáneamente afecten a varias dianas terapéuticas es una de las estrategias contemporáneas más prometedoras en Química Terapeútica para el abordaje de enfermedades multifactoriales y, de acuerdo con lo indicado, especialmente deseable para el tratamiento de la EA.179

B. PIRIDAZINONAS, PIRIDAZINAS Y LA ENFERMEDAD DE

ALZHEIMER

Algunas piridazinonas han mostrado tener actividad neuroprotectora (Figura 7). Por ejemplo, las piridazinonas de tipo A han demostrado ser buenos inhibidores de fosfodiesterasa (PDE, hidrolasas que catalizan la ruptura de los enlaces fosfodiéster).180 También, la piridazinona B ha sido identificada como inhibidor de los canales mitocondriales (PTP),181 implicados en diferentes enfermedades neurodegenerativas.182

163-171. (d) Butterfield, D. A.; Drake, J.; Pocernich, C.; Castegna, A. Trends Mol. Med. 2001, 7, 548- 554.

174 _{Las llamadas “Especies Reactivas de Oxígeno” engloban, no sólo radicales libres oxigenados como} los radicales superóxido, hidroxilo e hidroperóxido, sino también moléculas neutras como el peróxido de hidrógeno.

175

Véase, por ejemplo: Leuner, K.; Schutt, T.; Kurz, C.; Eckert, S.H.; Schiller, C.; Occhipinti, A.; Mai, S.; Jendrach, M.; Eckert, G. P.; Kruse, S. E.; Palmiter, R. D.; Brandt, U.; Drose, S.; Wittig, I.; Willem, M.; Haass, C.; Reichert, A. S.; Müller, W. E. Antioxid. Redox Signal 2012, 16, 1421–1433.

176

(a) Nygaard, H. B. Clin. Ther. 2013, 35, 1480-1489. (b) Findeis, M. A. Pharmacol. Ther. 2007, 116, 266–286. (c) Velliquette, R. A.; O'Connor, T.; Vassar, R. J. Neurosci. 2005, 25, 10874-10883. (d) Citron, M. Nat. Rev. Neurosci. 2004, 5, 677–685.

177 _{Walsh, D. M.; Selkoe, D. J. J. Neurochem. 2007, 101, 1172-1184.} 178

(a) Citron, M. Nature Rev. Drug Discov. 2010, 9, 387-398. (b) Yang, F.; Lim, G. P.; Begum, A. N.; Ubeda, O. J.; Simmons, M. R.; Ambegaokar, S. S.; Chen, P. P.; Kayed, R.; Glabe, C. G.; Frautschy, S. A.; Cole, G. M. J. Biol. Chem. 2005, 280, 5892–5901.

179 _{Robles, A. Open Neurol. J. 2009, 3, 27–44.}

180 _{Allcock, R. W.; Blakli, H.; Jiang, Z.; Johnston, K. A.; Morgan, K. M.; Rosair, G. M.; Iwase, K.;} Kohno, Y.; Adams, D. R. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011, 21, 3307–3312.

181 _{El poro de transición de permeabilidad mitocondrial (PTP) es un complejo multiproteíco dinámico} localizado en los puntos de contacto entre la membrana interna y la membrana externa de la mitocondria, que se activa por la unión de proteínas proapoptósicas. La apertura del PTP está promovida por el influjo de iones Ca2+ hacia la mitocondria y por la producción excesiva de radicales

110

Diferentes aminotienopiridazinonas C inhiben la hiperofosforilación de la proteína Tau, proceso que, como se ha indicado con anterioridad, está asociado con el desarrollo de la EA.183 También, la piridazinona D ha sido descrita como antagonista de dopamina D2184 y agonista (potenciador) parcial de 5-HT1A185 en ensayos in vitro e in vivo.186 Finalmente, señalar que las piridazinonas E han mostrado in vitro actividad inhibitoria de acetilcolinesterasa (AChE),187 uno de los objetivos para el tratamiento paliativo de la enfermedad de Alzheimer.188

libres de oxígeno en la mitocondria. La apertura de este megacanal facilita la liberación de péptidos desde la mitocondria. Su función está relacionada principalmente con procesos de muerte celular. 182

Fuks, B.; Talaga, P.; Huart, C.; Henichart, J. P.; Bertrand, K.; Grimee, R.; Lorent, M. Eur. J.

Pharmacol. 2005, 519, 24–30.

183 _{(a) Crowe, A.; James, M. J.; Lee, V. M.-Y.; Smith, A. B., III; Trojanowski, J. Q.; Ballatore, C.;} Brunden, K. R. J. Biol. Chem. 2013, 288, 11024-11037. (b) Ballatore, C.; Crowe, A.; Piscitelli, F.; James, M.; Lou, K.; Rossidivito, G.; Yao, Y.; Trojanowski, J. Q.; Lee, V. M.-Y.; Brunden, K. R.; Amos, B. S. III Bioorg. Med. Chem. 2012, 20, 4451-4461. (c) Ballatore, C.; Brunden, K. R.; Piscitelli, F.; James, M. J.; Crowe, A.; Yao, Y.; Hyde, E.; Trojanowski, J. Q.; Lee, V. M.-Y.; Smith, A. B., III J.

Med. Chem. 2010, 53, 3739-3747.

184

La dopamina es uno de los neurotransmisores más importantes del sistema nervioso central (SNC). Existen cinco tipos de receptores dopaminérgicos, acoplados a proteína G y divididos en dos familias farmacológicas denominadas D1 y D2. Los receptores de la familia D1 estimulan la formación de monofosfato cíclico de adenosina (AMPc) como principal mecanismo de transducción de señales. Los subtipos de los receptores de la familia D2 inhiben la formación de AMPc. Los receptores dopaminérgicos están distribuidos en diversas áreas del SNC dependiendo del subtipo y están relacionados con la deficiencia de dopamina y con las enfermedades de Parkinson, esquizofrenia y epilepsia.

185

El receptor 5-HT1A es un receptor que une a los neurotrasmisores de serotonina endógenos. Se encuentra en mayor extensión en la corteza cerebral y el hipocampo. Este receptor está implicado en múltiples funciones como, por ejemplo, el control de la presión sanguínea, la frecuencia cardíaca y la temperatura corporal. Los agonistas de este receptor han mostrado eficacia en el alivio de la ansiedad y de la depresión. Además, se ha demostrado que la activación de los receptores 5-HT1A aumenta la liberación de dopamina en el hipocampo, lo que puede ser útil para mejorar los síntomas de la esquizofrenia y la enfermedad de Parkinson. Por otra parte, la activación de los receptores 5-HT1A deteriora el proceso cognitivo, el aprendizaje y la memoria mediante la inhibición de la liberación de glutamato y la acetilcolina en diversas áreas del cerebro. Por el contrario, los antagonistas del receptor 5-HT1A facilitan ciertos tipos de aprendizaje y de memoria en roedores y, como resultado, se están desarrollando como nuevos tratamientos para la EA.

186

(a) Newman-Tancredi, A. Curr. Opin. Investig. Drugs 2010, 11, 802–812. (b) Zazpe, A.; Artaiz, I.; Innerarity, A.; Del Olmo, E.; Castro, E.; Labeaga, L.; Pazos, A.; Orjales, A. Neuropharmacology

2006, 51, 129–140.

187 _{La acetilcolinesterasa (AChE) es una enzima que se encuentra en los tejidos nerviosos y los glóbulos} rojos, cuya función principal es hidrolizar al neurotransmisor acetilcolina. La acetilcolina es un neurotransmisor cuya función es mediar en la actividad sináptica del sistema nervioso central, particularmente implicada en los circuitos de la memoria, entre otros. La AChE existe en varias isoformas moleculares, cada una con propiedades catalíticas similares, aunque difieren en la forma como se adhieren a la superficie de la membrana celular. Una parte importante de los tratamientos existentes en el mercado dirigidos a la EA tienen como objetivo modular la actividad de la acetilcolinesterasa, basándose en la llamada hipótesis colinérgica. Ésta hace alusión a un déficit en la función colinérgica cerebral como origen del daño cognitivo. Por ello, los fármacos desarrollados bajo esta hipótesis tienen como objeto el aumento del nivel del neurotransmisor cerebral acetilcolina gracias a la inhibición de la AChE, que lo degrada. Por otro lado, el descubrimiento reciente de que la AChE podría interactuar con el Aβ, favoreciendo su agregación y participando así en su toxicidad, ha renovado el interés en la investigación de nuevos inhibidores de esta enzima.

188

(a) Utku, S.; Gokce, M.; Orhan, I.; Sahin, M. F. Arzneim.-Forsch. 2011, 61, 1–7. Para una revisión, véease: (b) Grundman, M.; Thal, L. J. Neurol. Clin. 2000, 18, 807–828.

111

Figura 7. Piridazinonas con actividad neuroprotectora

En lo que respecta a las piridazinas, los resultados en el contexto que estamos considerando han sido prometedores (Figura 8). Por ejemplo, la piridazina F inhibe el proceso de la agregación de β-amiloide y provoca, tanto in vitro como in vivo, la destrucción de los agregados de Aβ.189 Asimismo, la piridazina G es un inhibidor selectivo de la sobreproducción de la citocina190 asociada, a su vez, a la sobreproducción de Aβ en el hipocampo.191 La piridazina H provoca la destrucción in vivo de agregados de Aβ.192 Algunas piridazinas como I, J,193 y K194 han mostrado capacidad inhibitoria hacia acetilcolinesterasa (AChE). Hemos de indicar también que

189 _{(a) Scopes, D. I. C.; O'Hare, E.; Jeggo, R.; Whyment, A. D.; Spanswick, D.; Kim, E.-M.; Gannon, J.;} Amijee, H.; Treherne, J. M. Brit. J. Pharmacol. 2012, 167, 383-392. (b) O'Hare, E.; Scopes, D. I. C.; Treherne, J. M.; Norwood, K.; Spanswick, D.; Kim E.-M. Behav. Brain Res. 2010, 210, 32-37. (c) Walsh, D. M.; Townsend, M.; Podlisny, M. B.; Shankar, G. M.; Fadeeva, J. V.; El Agnaf, O.; Hartley, D. M.; Selkoe, D. J. J. Neurosci. 2005, 25, 2455-2462. (d) Nakagami, Y.; Nishimura, S.; Murasugi, T.; Kaneko, I.; Meguro, M.; Marumoto, S.; Kogen, H.; Koyama, K.; Oda, T. Brit. J. Pharmacol. 2002,

137, 676-682.

190 _{Las citosinas o citoquinas son proteínas de bajo peso molecular que regulan la función de las células} que las producen u otros tipos celulares. Son los agentes responsables de la comunicación intercelular, inducen la activación de receptores específicos de membrana, funciones de proliferación, diferenciación y crecimiento celular. Controlan muchas funciones fisiológicas críticas tales como inflamación, respuesta inmune, reparación tisular y apoptosis entre otros procesos biológicos. Cada citocina se une a un receptor de superficie celular específico generando cascadas de señalización celular que alteran la función celular. Esto incluye la regulación positiva o negativa que resultan en la producción de otras citocinas, o un aumento en el número de receptores de superficie para otras moléculas, o la supresión de su propio efecto mediante retroregulación.

191 _{Ranaivo, H. R.; Craft, J. M.; Hu, W.; Guo, L.; Wing, L. K.; Van Eldik, L. J.; Watterson, D. M. J.}

Neurosci. 2006, 26, 662-670.

192 _{(a) Huang, Y.; Li, T.; Eatherton, A.; Mitchell, W. L.; Rong, N.; Ye, L.; Yang, X.-J.; Jin, S.; Ding, Y.;} Zhang, J.; Li, y.; Wu, Y.; Jin, Y.; Sang, Y.; Cheng, Z.; Browne, E.R.; Harrison, D. C.; Hussain, I.; Wan, Z.; Hall, A.; Lau, L.-F.; Matsuoka, Y. Neuropharmacology 2013, 70, 278-286. (b) Wan, Z.; Hall, A.; Jin, Y.; Xiang, J.-N.; Yang, E.; Eatherton, A.; Smith, B.; Yang, G.; Yu, H.; Wang, J.; Ye, L.; Lau, L.-F.; Yang, T.; Mitchell, W.; Cai, W.; Zhang, X.; Sang, Y.; Wang, Y.; Tong, Z.; Cheng, Z.; Hussain, I.; Elliott, J. D.; Matsuoka, Y. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011, 21, 4016-4019.

193 _{Du, H.-Z.; Zhang, C.-F.; Li, M.-Y.; Yang, P. Neurosci. Lett. 2006, 402, 159-163.} 194

Contreras, J.-M.; Parrot, I.; Sippl, W.; Rival, Y. M.; Wermuth, C. G. J. Med. Chem. 2001, 44, 2707- 2718.

112

algunas 4-aril-3,6-diestirilpiridazinas L se han utilizado como agentes de imagen en