1. Discovery of a Potent Dual Inhibitor of Acetylcholinesterase and Butyrylcholinesterase with Antioxidant Activity that Alleviates Alzheimer-like Pathology in Old APP/PS1 Mice
- Author
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Mattia Ricchini, Nicolas Coquelle, Nibaldo C. Inestrosa, Vincenza Andrisano, Florian Nachon, Belén Pérez, Ludovic Jean, Maria Luisa García, Diego Muñoz-Torrero, Pierre-Yves Renard, Elisabet Viayna, Pedro Cisternas, Monika Cieslikiewicz-Bouet, Antoni Camins, Carolina A. Oliva, Xavier Brazzolotto, Mégane Pons, Israel Silman, Angela De Simone, Luciano Saso, Jacques-Philippe Colletier, Miren Ettcheto, Manuela Bartolini, Elena Sánchez-López, Marisa Rendina, Omidreza Firuzi, Viayna, Elisabet, Coquelle, Nicola, Cieslikiewicz-Bouet, Monika, Cisternas, Pedro, Oliva, Carolina A., Sánchez-López, Elena, Ettcheto, Miren, Bartolini, Manuela, De Simone, Angela, Ricchini, Mattia, Rendina, Marisa, Pons, Mégane, Firuzi, Omidreza, Pérez, Belén, Saso, Luciano, Andrisano, Vincenza, Nachon, Florian, Brazzolotto, Xavier, García, Maria Luisa, Camins, Antoni, Silman, Israel, Jean, Ludovic, Inestrosa, Nibaldo C., Colletier, Jacques-Philippe, Renard, Pierre-Yve, Muñoz-Torrero, Diego, Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Chimie Organique et Bioorganique : Réactivité et Analyse (COBRA), Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie Organique Fine (IRCOF), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-12-BS07-0008,Multi-click,Stratégies Click pour la Synthèse d'Agents Multifonctionnels anti-Alzheimer(2012), Institut de Chimie Organique Fine (IRCOF), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), and Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Male ,Pathology ,Malalties neuromusculars ,antioxidant ,Drug Evaluation, Preclinical ,acetylcholinesterase ,butyrylcholinesterase ,Alzheimer ,[CHIM.THER]Chemical Sciences/Medicinal Chemistry ,medicine.disease_cause ,Inbred C57BL ,01 natural sciences ,Antioxidants ,chemistry.chemical_compound ,Mice ,Drug Discovery ,Aspartic Acid Endopeptidases ,Tissue Distribution ,Rodent models, Inhibitors, Inhibition, Peptides and proteins, Central nervous system ,Donepezil ,Butyrylcholinesterase ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,0303 health sciences ,biology ,[CHIM.ORGA]Chemical Sciences/Organic chemistry ,Brain ,Acetilcolinesterasa ,Acetylcholinesterase ,Preclinical ,3. Good health ,Molecular Docking Simulation ,Neuromuscular diseases ,language ,Molecular Medicine ,medicine.drug ,medicine.medical_specialty ,Amyloid ,Aché ,Alzheimer Disease ,Amyloid Precursor Protein Secretases ,Animals ,Binding Sites ,Cholinesterase Inhibitors ,Disease Models, Animal ,Humans ,Mice, Inbred C57BL ,Oxidative Stress ,Structure-Activity Relationship ,03 medical and health sciences ,medicine ,[CHIM]Chemical Sciences ,Neuroinflammation ,030304 developmental biology ,Cholinesterase ,Sistema nerviós central ,Animal ,language.human_language ,0104 chemical sciences ,010404 medicinal & biomolecular chemistry ,chemistry ,Capsaicin ,Central nervous system ,Disease Models ,biology.protein ,Drug Evaluation ,Oxidative stress - Abstract
The combination of the scaffolds of the cholinesterase inhibitor huprine Y and the antioxidant capsaicin results in compounds with nanomolar potencies toward human acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE) that retain or improve the antioxidant properties of capsaicin. Crystal structures of their complexes with AChE and BChE revealed the molecular basis for their high potency. Brain penetration was confirmed by biodistribution studies in C57BL6 mice, with one compound (5i) displaying better brain/plasma ratio than donepezil. Chronic treatment of 10 month-old APP/PS1 mice with 5i (2 mg/kg, i.p., 3 times per week, 4 weeks) rescued learning and memory impairments, as measured by three different behavioral tests, delayed the Alzheimer-like pathology progression, as suggested by a significantly reduced Aβ42/Aβ40 ratio in the hippocampus, improved basal synaptic efficacy, and significantly reduced hippocampal oxidative stress and neuroinflammation. Compound 5i emerges as an interesting anti-Alzheimer lead with beneficial effects on cognitive symptoms and on some underlying disease mechanisms.
- Published
- 2021
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