Synthesis of manganese-based Superoxide Dismutase mimics and evaluation for the antioxidant properties and neuroprotective actions

การสังเคราะห์สารประกอบเชิงซ้อนของแมงกานิสที่ทำงานเลียนแบบเอนไซม์ซุปเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส รวมทั้งประเมินความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระและฤทธิ์ทางเภสัชวิทยา

Name: Preecha Boonchoong

MeSH: Antioxidants

MeSH: Cell Culture

MeSH: Curcumin

MeSH: Electron Spin Resonance Spectroscopy

MeSH: Histology

Abstract: In this study, manganese is designed to incorporate into the structure of natural antioxidants to mimic the superoxide dismutase (SOD) activity. Manganese complexes of curcumin (CpCpx) and diacetylcurcumin (AcylCpCpx) were synthesized and firstly investigated for their in vitro antioxidant properties, the effect on lipid peroxidation, hydroxyl radical (•OH) and superoxide anion (O−•). By thiobarbituric method, CpCpx and AcylCpCpx protected brain lipid against lipid peroxidation with an IC50 of 6.32 and 6.82 μM, respectively, which were comparable to those of their ligands. The effect on •OH was tested by electron paramagnetic resonance (EPR) using 5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide (DMPO) as a spin-trapping agent. CpCpx and AcylCpCpx inhibited DMPO/OH adduct formation with an IC50 of 0.57 and 0.37 mM, respectively. So, they were the effective •OH scavengers as was curcumin (IC50 of 0.64 mM). Effect on O−• was evaluated by both the nitroblue tetrazolium (NBT) reduction assay and EPR techniques. Using xanthine/xanthine oxidase reaction as O−• source, CpCpx and AcylCpCpx inhibited the NBT reduction and decreased the DMPO/OOH adduct much more than corresponding antioxidants or ligands, with IC50 values of 29.9 and 24.7 μM (NBT), and 1.09 and 2.40 mM (EPR), respectively. For EPR, potassium superoxide (KO2) was used as another source of O2 −•, where qualitative results suggested that CpCpx and AcylCpCpx might catalyze the conversion of O2 −• to dioxygen and hydrogen peroxide (H2O2). The novel complexes and promising manganese complexes from previous studies were evaluated for the neuroprotective actions. AcylCpCpx and CpCpx gave the highest inhibitory activity against H2O2-induced cell damage (oxidative stress) at 0.1 μg/ml (<0.2 μM) in NG108-15 cells. All complexes, except KojicCpx, significantly improved the learning and memory impairment induced by transient ischemic/reperfusion in mice at 50 mg/kg dose. AcylCpCpx, CpCpx and 7-hydroxylflavone complex (7- OHFlavoneCpx) also showed significant protection at 6.25, 25 and 25 mg/kg, respectively, while manganese acetate and curcumin had no effect at doses of 50 mg/kg. Treatment of AcylCpCpx and curcumin significantly attenuated 1-methyl-4-phenyl-1,2,5,6- tetrahydropyridine (MPTP)-induced striatal dopamine depletion in mice, which was in accordance with the increase in the density of dopaminergic neurons when compared with MPTP-treated mice. These results support the important role of manganese in importing SOD activity and consequently, the enhancement of neuroprotective actions.

Abstract: การศึกษานี้เป็นการดัดแปลงโครงสร้างให้สามารถเลียนแบบการทำงานของเอนไซม์ superoxide dismutase (SOD) ด้วยการใส่แมงกานีสเข้าไปในโครงสร้างของสาร antioxidants CpCpx และ AcylCpCpx ซึ่งเป็นสารประกอบเชิงซ้อนแมงกานีสของ Curcumin และ Diacetylcurcumin ตามลำดับได้ถูกสังเคราะห์ขึ้น และทดสอบฤทธิ์เบื้องต้นในการยับยั้งการเกิด lipid peroxidation ผลต่ออนุมูล hydroxyl (•OH) และ superoxide anion (O−•) ในการทดสอบการยับยั้ง lipid peroxidation โดยวิธี thiobarbituric acid พบว่า CpCpx และ AcylCpCpx สามารถป้องกันการเกิด lipid peroxidation ไม่แตกต่างจาก antioxidant ligands ของมัน โดย ให้ IC50 เท่ากับ 6.32 และ 6.82 ตามลำดับ การทดสอบฤทธิ์ในการจับอนุมูล •OH โดยวิธี EPR-spin trapping ซึ่งใช้ 5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide (DMPO) เป็น spin trap พบว่า CpCpx และ AcylCpCpx มีประสิทธิ ภาพในการจับอนุมูล •OH ได้ดี โดยสามารถลดสัญญาณ EPR ของ DMPO/OH adduct ได้ด้วย IC50 เท่ากับ 0.57 และ 0.37 mM ตามลำดับ ซึ่งไม่แตกต่างจาก curcumin (IC50 = 0.64 mM) อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาฤทธิ์ ต่ออนุมูล O−• พบว่า สารเชิงซ้อนมีความสามารถในการลดอนุมูล O−• ได้ดีกว่า antioxidant ligand มาก โดย เมื่อ ใช้ปฏิกิริยาของ xanthine/xanthine oxidase เป็นแหล่งของอนุมูล O−• สาร CpCpx และ AcylCpCpx สามารถยับยั้ง nitroblue tetrazolium (NBT) reduction ด้วย IC50 เท่ากับ 29.9 และ 24.7 μM รวมทั้งลดสัญญาณ EPR ของ DMPO/OOH adduct ด้วย IC50 เท่ากับ 1.09 และ 2.40 mM ตามลำดับ ในขณะที่ curcumin ไม่ สามารถลด NBT reduction และ DMPO/OOH แม้ให้ในความเข้มข้นที่สูงกว่ามาก การศึกษาในเชิงคุณภาพ โดยวิธี EPR ซึ่งใช้ potassium superoxide (KO2) เป็นแหล่งของอนุมูล O−• แสดงให้เห็นว่า CpCpx และ AcylCpCpx ลดจำนวนอนุมูล O−• โดยเร่งการเปลี่ยนอนุมูล O−• ไปเป็น dioxygen และ hydrogen peroxide (H2O2) สารประกอบเชิงซ้อนที่เตรียมขึ้นรวมทั้งสารประกอบเชิงซ้อนที่มีฤทธิ์ดี ในการศึกษาครั้งที่แล้ว ถูกนำ ไปทดสอบฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาต่อ การศึกษาใน cell culture พบว่า CpCpx และ AcylCpCpx มีฤทธิ์ดีที่สุด โดย สามารถป้องกันการตายของเซล NG108-15 ที่เกิดจาก H2O2 ได้อย่างมีนัยสำคัญที่ความเข้มข้นขนาดต่ำ 0.1 μ g/ml (<0.2 μM) ในการศึกษาเพื่อดูผลต่อการเรียนรู้และความจำในหนูถีบจักรที่ขาดเลือดไปเลี้ยงสมอง ผลป รากฎว่า สารประกอบเชิงซ้อนทุกตัว ยกเว้น สารประกอบเชิงซ้อนของ kojic acid (KojicCpx) สามารถเพิ่ม ความสามารถและการเรียนรู้ในหนูถีบจักรที่ขาดเลือดไปเลี้ยงสมอง ได้อย่างมีนัยสำคัญที่ขนาด 50 mg/kg ใน ขณะที่ curcumin และ manganese acetate ไม่มีผลต่อการเรียนรู้และความจำเมื่อให้ในขนาดเดียวกัน AcylCpCpx, CpCpx และ สารประกอบเชิงซ้อนของ 7-hydroxylflavone (7-OHFlavoneCpx) ซึ่งสามารถเพิ่ม การเรียนรู้และความจำ ในขนาดยา 6.25, 25 และ 25 mg/kg ตามลำดับ ได้ถูกนำมาทดสอบฤทธิ์ต่อ ในหนูถีบ จักรที่ถูกทำลายเซลประสาทโดยสารพิษ 1-methyl-4-phenyl-1,2,5,6-tetrahydropyridine (MPTP) พบว่า หนูที่ ได้รับ AcylCpCpx และ curcumin สามารถลดความเป็นพิษที่เกิดจาก MPTP ได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยสามารถ เพิ่มทั้งระดับสารสื่อประสาท dopamine และ จำนวนเซลประสาท dopaminergic ผลการศึกษาเหล่านี้ ชี้ให้เห็น ถึงบทบาทที่สำคัญของแมงกานีส ที่สามารถเพิ่มความสามารถของ antioxidant ต่ออนุมูล O−• ส่งผลให้มีฤทธิ์ ทางเภสัชวิทยาดีขึ้น

Mahidol University

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Opa Vajragupta

Role: Thesis Advisors

Created: 2003

Modified: 2553-03-09

Issued: 2010-01-22

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9740441084

CallNumber: TH P923s 2003

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Pharmaceutical Chemistry and Phytochemistry

Grantor: Mahidol University

©copyrights Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4336460.pdf	3.56 MB	36	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.290729 วินาที