Determinação teórica de propriedades relevantes para a atividade de inibidor da acetilcolinesterase

Abstract

A Doença de Alzheimer (DA) é um tipo de demência degenerativa e progressiva de grande preocupação social. Estima-se hoje que, 40 milhões de pessoas no mundo apresentem algum tipo de demência, dentre essas, 25 milhões apresentam sintomas característicos da doença de Alzheimer. As causas da DA não são determinadas, assim, os sintomas da doença podem ser apenas amenizados. A estratégia mais usada para tratar pacientes com DA é a terapia colinérgica, que consiste no uso de fármacos com ação inibitória à acetilcolinesterase (AChE) para impedir o decréscimo da concentração do neurorreceptor acetilcolina nas fendas sinápticas, que é drasticamente diminuída nas regiões neuronais do córtex cerebral de pessoas com DA. As drogas tacrina (THA), donepezil (E2020), galantamina (GALA), rivastigmina (RIVA) e a fisostigmina (PHYSO) são drogas aprovadas para o tratamento da DA, classificadas como inibidoras da acetilcolinesterase (AChEI). Outras drogas como o metrifonato (METRI), diclorvos (DDVP), huperzina A (HUPE), fenserina (PHEN) e o dímero da tacrina (DIMTHA) estão em fases de teste clínicos. Neste trabalho foram determinados parâmetros estruturais, eletrônicos e espaciais das AChEIs, bem como para análise das interações entre estas, a tríade catalítica (Ser200-Glu327-His440) e o sítio ativo (GORGE) da AChE por meio de cálculos ab initio e semi-empírico no vácuo e em meio solvatado. O método de multivariáveis de análise das componentes principais (PCA) foi aplicado a 18 parâmetros para determinação do perfil farmacofórico de um bom candidato a AChEI. Os parâmetros foram obtidos por meio dos cálculos nos níveis AM1, PM3, RHF/6-31G*, RHF6-31+G(d,p), B3LYP8/6-31G, B3LYP/6-31+G(d,p) e o modelo de solvatação CPCM no nível RHF/6-31G. O estudo da PCA foi realizado para redução do espaço amostral de propriedades, a fim de obter aqueles que são componentes principais entre essas AChEIs com estruturas moleculares diferenciadas. Propriedades eletrônicas como a energia do orbital HOMO-1 e o coeficiente de partição logP, propriedades estruturais como o tamanho da droga e a distância entre os dois hidrogênios mais ácidos da molécula são algumas das componentes principais utilizadas para a descrição do perfil farmacofórico de candidatos à AChEI. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Alzheimer's disease (AD) is a degenerative and progressive type of dementia of great social concern. The latest worldwide estimate shows that 40 million people have some form of dementia, among these, 25 million have symptoms of Alzheimer's disease. The causes of AD are still not determined, thus the symptoms of this disease may only be relieved. Most patients are treated with the cholinergic therapy, which consists in use drugs with inhibitory effects against acetylcholinesterase (AChE), in order to prevent the decrease of the concentration of acetylcholine (the neurorreceptor) in the synaptic region, which is drastically reduced in regions of neuronal cerebral cortex of people with AD. The drugs tacrine (THA), donepezil (E2020), galanthamine (GALA), rivastigmine (RIVA) and physostigmine (PHYSO) were approved for treatment of AD and are classified as inhibitors of acetylcholinesterase (AChEI). Other drugs such as metrifonate (METRI), dichlorvos (DDVP), huperzine A (HUPE), phenserine (PHENE) and the tacrine dimer (DIMTHA) are in clinical testing. In this work calculations were performed in vacuum and in solvated medium at ab initio and semi-empirical levels for determination structural, electronic and spatial parameters for AChEIs, as well as analysis of interactions between the AChEIs, the catalytic triad (Ser200-GLu327-His440) and the active site GORGE of AChE. The multivariate method of the principal components analysis (PCA) was applied to selected18 parameters of AChE for determining the pharmacoforic profile of a good candidate for AChEI. The parameters were obtained from the calculations in AM1, PM3, RHF/6-31G *, RHF6-31 + G (d, p), B3LYP8/6-31G, B3LYP/6-31 + G (d, p) and CPCM solvation model at the RHF/6-31G levels. The PCA study was applied to reduce the sample space of properties to obtain the most relevant properties that are major components of these AChEI, which have different molecular structure. Electronic properties such as the orbital energy of HOMO-1 and the partition coefficient logP, structural properties such as the size of the drug and the distance between the two most acidic hydrogens of the molecule are some main components of the pharmacoforic profile of candidates to AChEI.