Síntesis y estudio de la actividad antiandrogénica in vivo e in vitro de análogos novedosos del androstano

La hiperplasia prostática benigna (HPB) y el cáncer de próstata (CP) representan problemas de salud pública en el entorno nacional y mundial, dada su elevada incidencia en los hombres de mediana a avanzada edad. La enzima 5α-Reductasa, en especial en su isoforma 2 (5αR2), tiene una importante función enzimática en la amplificación de la respuesta androgénica en el tejido prostático, ya que cataliza la reducción del andrógeno endógeno testosterona (T) en su metabolito 5α-Dihidrotestosterona (5α-DHT), más afín por el receptor de andrógenos (RA) y por lo tanto, más eficaz para desencadenar la respuesta androgénica. Se conoce que la actividad catalítica anormalmente elevada de ésta enzima y por consiguiente, los niveles excesivos de 5α-DHT producidos, están implicados en el desarrollo y progresión de patologías prostáticas, como la hiperplasia prostática benigna y el cáncer de próstata. Por lo tanto, las investigaciones se han enfocado al diseño racional de fármacos inhibidores de esta enzima o de antagonistas del receptor de andrógenos (RA), como blancos estratégicos para su tratamiento. Con la finalidad de contribuir al descubrimiento de nuevos inhibidores de la enzima 5αR2, en el presente trabajo, se llevó a cabo el diseño, síntesis y evaluación biológica in vitro e in vivo de cuatro análogos novedosos del androstano con un grupo N-ciclohexilcarboxamida sobre C17. Las moléculas, fueron diseñadas con base en requisitos estructurales para inhibir a la enzima, entre los que destacan como grupo farmacofórico diferentes grados de insaturación y conjugación (5-en; 4-en-3-ona y 4,6-dien-3-ona) en los anillos A y B del núcleo androstano, y como grupo auxofórico, una N-ciclohexilcarboxamida en C17. Los compuestos de interés, fueron sintetizados a partir del acetato de 16-deshidropregnenolona, que fue modificada químicamente para dar origen a los análogos novedosos: N-ciclohexil-3β-acetoxiandrostan-5,16-dien-17-carboxamida (5), N-ciclohexil-3β-hidroxiandrostan-5,16-dien-17-carboxamida (6), N-ciclohexil-3-oxoandrostan-4,6,16-trien-17-carboxamida (7) y N-ciclohexil-3-oxoandrostan-4,16-dien-17-carboxamida (8). Asimismo, se obtuvieron los intermediarios de síntesis: ácido 3β-hidroxiandrostan-5,16-dien-17-carboxílico (2) y ácido 3β-acetoxiandrostan-5,16-dien-17-carboxílico (3). Tanto los compuestos novedosos 5 a 8, como los intermediarios de síntesis 2 y 3, fueron caracterizados mediante técnicas espectroscópicas (UV, IR, RMN 1H, 13C), espectrométricas (EM-IE, APCI, EM-FAB) y de difracción de Rayos X en algunos casos. Por otro lado, como medida de su posible biodisponibilidad oral, tanto a los compuestos novedosos como a los intermediarios de síntesis se les calculó el logaritmo de su coeficiente de partición en el sistema n-octanol/agua (Log P). La actividad de los análogos novedosos e intermediarios de síntesis sobre la biosíntesis y acción de los andrógenos endógenos, se evaluó in vitro e in vivo. Los ensayos in vitro consistieron en determinar el efecto inhibitorio de los compuestos sobre la enzima 5αR2 de próstata humana, comparando su efecto con el del fármaco de uso en terapéutica para el tratamiento de HPB, finasterida (F). Los resultados se expresaron como la concentración de compuesto que disminuye la actividad catalítica de la enzima en un cincuenta por ciento (CI50). También, se determinó su afinidad para unirse al RA de próstata de rata mediante ensayos con ligandos radioactivos, en los cuales se cuantificó la capacidad de los análogos del androstano sintetizados (2 a 8) para desplazar del sitio de unión, al ligando radiactivo patrón 17α-metil-3H-mibolerona. Los resultados se expresaron como el porcentaje remanente de 17α-metil-3H-mibolerona unida al RA al aumentar la concentración de cada compuesto. Como blanco adicional de acción, se determinó el efecto inhibitorio de los análogos del androstano sobre la enzima 17β-hidroxiesteroide deshidrogenasa (17β-HSD) humana, la cual es una enzima que contribuye al desarrollo de CP hormono-refractario por llevar a cabo la biosíntesis de T intra-tumoral a partir de Δ4-androstendiona. En este caso, los resultados también estuvieron expresados como CI50. El efecto in vivo de los análogos sintetizados sobre la biosíntesis y/o acción de andrógenos endógenos se determinó en hámsteres macho gonadectomizados, tratados concomitantemente con T y/o cada uno de los análogos sintetizados 2 a 8 empleando F como referencia. El punto final de este ensayo, consistió en comparar el efecto de los análogos novedosos sobre el índice de masa (peso del órgano/peso corporal) para la próstata y las vesículas seminales, con el provocado por la F. También, se comparó el efecto de éstos con el de F sobre el diámetro de la mancha del órgano del flanco en los hámsteres tratados, a partir del cual, se pudo inferir su efecto inhibitorio sobre la isoforma 1 de la enzima 5α-Reductasa. Se encontró que la introducción del sustituyente N-ciclohexilcarboxamida sobre C17 en el núcleo esteroidal androstano, resultó benéfico para la actividad inhibitoria in vitro de la 5αR2, dado que los compuestos que presentaron esta característica estructural fueron significativamente mejores inhibidores (CI50 0.169, 0.105 y 0.155 nM, para 6, 7 y 8, respectivamente) que los intermediarios de síntesis que no la presentaron (CI50 1100, 467 nM, para 2 y 3, respectivamente) e incluso que F (CI50 8.5 nM). Asimismo, se determinó que el aumento en el grado de insaturación y conjugación en los anillos A y B del núcleo esteroidal también resultaron benéficos para dicha actividad, encontrando como más activo al compuesto 7, el cual presentó el mayor grado de insaturación y conjugación en su estructura por presentar la entidad 4,6-dien-3-ona. Se encontró que los análogos novedosos N-ciclohexilcarboxamida 6 a 8 carecen de afinidad por el RA, dado que no lograron desplazar de manera significativa al ligando patrón 17α-metil-3H-mibolerona del sitio de unión. Por otro lado, y contrario a lo esperado, se encontró que los análogos sintetizados 2 a 7 estimulan la actividad catalítica de la enzima 17β-hidroxiesteroide deshidrogenasa, al causar un aumento en los niveles de T producida a partir de Δ4-androstendiona, cuando se encontraron presentes en el medio de reacción. Los hallazgos de la presente investigación permiten suponer que los análogos novedosos N-ciclohexilcarboxamida 6 a 8 modulan dos rutas androgénicas. Por un lado, producen un efecto anabólico leve debido a un incremento en la biosíntesis de T a partir de Δ4-androstendiona a través de la 17β-HSD y por otro, evitan los efectos androgénicos indeseables de la 5α-DHT sobre la próstata por ser inhibidores de la enzima 5αR2. Resultando en un mecanismo de acción benéfico para el tratamiento de la HPB porque permite restablecer la acción fisiológica de la T y al mismo tiempo reducir la proliferación celular intra-prostática activada por la 5α-DHT. Con relación al efecto in vivo de los análogos sintetizados 2 a 8 sobre la biosíntesis y acción de los andrógenos endógenos, se encontró que en comparación a la F, ninguno de ellos disminuyó de manera significativa el crecimiento del órgano del flanco en los hámsteres gonadectomizados, tratados concomitantemente con T. Por lo tanto, fueron inactivos como inhibidores de la isoforma 1 de la enzima 5α-Reductasa. Adicionalmente, dado que tampoco disminuyeron de manera significativa el índice de la próstata ni de las vesículas seminales de los animales tratados, se determinó que carecieron de efecto antiandrogénico in vivo. Los valores de LogP calculados tanto para los análogos novedosos finales 5 a 8 como para los intermediarios de síntesis 2 a 3, indicaron que estas moléculas poseen mayor afinidad por la fase lipídica que por la fase acuosa, evidenciando con ello su carácter lipofílico. Dado que estos valores fueron mayores que 1 y que los valores de energía libre de transferencia derivados del LogP calculado fueron negativos, se infiere que su paso a través de membranas biológicas está favorecido termodinámicamente y ocurre de manera espontánea mediante un mecanismo de difusión pasiva. Por lo cual, se presume que dichos compuestos no presentarían problemas de permeabilidad en el organismo. Sin embargo, debido a que los análogos novedosos 6 a 8 fueron inactivos in vivo pero activos in vitro sobre la enzima 5αR2, hace suponer que algún proceso farmacocinético muy posiblemente relacionado con su metabolismo está afectando su biodisponiblidad y por ende su actividad in vivo.

• Autores: Lopez Lezama, Juan Carlos
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2015
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/54137
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/54137; http://bdigital.unal.edu.co/48977/
• Palabra clave: 54 Química y ciencias afines / Chemistry; 61 Ciencias médicas; Medicina / Medicine and health; 5α-Reductasa; Testosterona; Hiperplasia Prostática Benigna; Cáncer de Próstata; Análogos del Androstano; Actividad Antiandrogénica; 5α-Reductase (5αR); Testosterone (T); Prostatic benign hyperplasia (BPH); Prostate cancer (PC); Androstane analogs; Antiandrogenic activity
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