Relaciones estructura-actividad antioxidante de algunos análogos de boldina : mecanismos de oxidación de la boldina

Abstract

La aceptación generalizada del rol que cumplen los radicales libres oxigenados y las reacciones radicalarias en una amplia gama de procesos patológicos han promovido, entre otros intereses, la búsqueda de moléculas con propiedades antioxidantes como potenciales agentes terapéuticos. Dentro de las estructuras estudiadas, tanto sintéticas como las de origen natural, se puede mencionar a los alcaloides aporfínicos que constituyen un grupo relativamente nuevo de antioxidantes, entre los cuales se puede destacar la (S)-boldina (1,10-dimetoxi-2,9-dihidroxiaporfina) alcaloide principal de hojas y corteza de boldo (Peumus boldus Molina, Monimiaceae) un potente antioxidante en modelos bióticos y abióticos. Sin embargo, este compuesto posee una farmacocinética desfavorable asociada a la presencia de grupos fenólicos conjugables, lo que limita su potencial aplicación terapéutica o como herramienta farmacológica. En la presente investigación se propuso la síntesis de una serie de moléculas derivadas de boldina, la evaluación de sus propiedades antioxidantes (decoloración de ABTS, protección de lisozima e inhibición de la oxidación lipídica en microsomas hepáticos) y la determinación de sus lipofilias (medidas como el logaritmo de la constante de reparto entre n-octanol-solución amortiguadora a pH fijo). Se estudió además la oxidación controlada de boldina en presencia de radicales provenientes de azo-bis-amidinopropano (AAP) y HO', bajo condiciones similares a aquellas a las que se efectuaron los estudios de evaluación de actividad antioxidante (protección de lisozima e inhibición de la D son activos antioxidantes en los tres sistemas, aunque de forma particular en la inhibición de la lipoperoxidación donde dos de ellos (3-cloro- y 3-bromoboldinas) sobrepasan la potencia de la boldina. Esto se atribuye, por una parte, a sus mayores lipofilias con respecto al alcaloide precursor lo que aumentaría sus concentraciones en membranas biológicas (de manera análoga a lo que ocurre con la 2,9-0,0'- dimetoxiboldina). En segundo término, se propone que existe una estabilización extra que les imprimen los halógenos unidos al C-3, a través del efecto capto-dativo, lo que haría que estas haloboldinas, en particular, sean más reactivas que su análogo no halogenado, la boldina. Los estudios de oxidación de la boldina ya sea utilizando oxidantes químicos (HgCl2 por ejemplo) o radicales libres provenientes de la descomposición térmica del azo-bisamidinopropano (AAP) o de radicales hidroxilo (HO') generados por la mezcla de sulfato ferroso y agua oxigenada, permitieron identificar un par de productos: la 6a,7- dideshidroboldina (obtenida con HO, O2 y HgCl2) y la 8-(9-boldinoxi)boldina (obtenida con AAP). Ambas estructuras fueron caracterizadas por las técnicas usuales. Se propone además que dichos productos fenólicos deberían ser activos como antioxidantes lo que podría dar cuenta de la mayor potencia como antioxidante de la boldina en relación a los compuestos de referencia. Finalmente se analizaron las relaciones entre la potencia antioxidante y la lipofilia molecular en los ensayos de protección de la lisozima e inhibición de la lipoperoxidación. En el primero de éstos, un aumento excesivo de la lipofilia conlleva una disminución de la potencia antioxidante, determinándose que la mayor actividad requiere una lipofilia semejante a la que posee la 3-cloroboldina. En el caso de la inhibición de la lipoperoxidación se determinó que el aumento de la lipofilia, con respecto a la boldina, ya sea por bloqueo de las funciones fenólicas o por la introducción de halógenos, produce potencias antioxidantes mayores. A modo de conclusión, en el presente trabajo se prepararon y caracterizaron 22 sustancias derivadas de boldina. Se midieron las actividades antioxidantes y las lipofilias de muchas de ellas y se establecieron relaciones estructura-actividad antioxidante de las que se dedujo las características estructurales que aumentan la potencia en determinados sistemas.

oxidación lipídica). Se complementó el estudio de la oxidación en estas condiciones utilizando también agentes químicos como HgCl2 y O2. Los resultados indican que la boldina y aquellos derivados que presentan grupos fenólicos libres en su estructura son activos como antioxidantes en los tres sistemas de evaluación, y algunos derivados presentan mayor potencia que la boldina y los antioxidantes de referencia (Trolox®, BHT o a-tocoferol). Sin embargo, en el ensayo de inhibición de la oxidación lipídica, compuestos no fenólicos tales como la glaucina (2,9- 0,O'-dimetoxiboldina) y la 2,9-0,0'-dipivaloílboldina también presentan una interesante actividad antioxidante, lo que podría implicar la participación del hidrógeno bencílico en C-6a y la mayor lipofilia que presentan estos compuestos. Por otra parte se pudo determinar que los derivados halogenados de la boldina en C-3 (con halógeno = Cl, Br o

The general acceptance of the role of oxygen-centered free radicals and free radical reactions in a broad range of pathological processes has prompted, among other interests, a search for molecules with antioxidant properties as potential therapeutic agents. Of the many structures studied, of either synthetic or natural origin, aporphine alkaloids may be mentioned as a relatively novel group of antioxidants among which (S)-boldine (1,10- dimethoxy-2,9-dihydroxyaporphine), the main alkaloid in the leaves and bark of boldo (Peumus boldus Molina, Monimiaceae) stands out as a potent antioxidant in biotic and abiotic models. Nevertheless, this compound exhibits unfavorable pharmacokinetics associated with the presence of conjugatable phenol groups, which limit its potental in therapeutics or as a pharmacological tool. In this investigation the synthesis of a series of boldine-derived molecules was proposed, the assessment of their antioxidative properties (ABTS radical bleaching, lyzozyme protection against free-radical induced inactivation, and inhibition of lipid oxidation in liver microsomes) and the determination of their lipophilicities (taken as the logarithm of their partition coefficients between n-octanol and a buffer solution at fixed pH). The controlled oxidation of boldine in the presence of free radicals derived from azo-bisamidinopropane (AAP) or HO' free radicals, under similar conditions to those in which the antioxidative activity was determined (lysozyme protection and inhibition of lipid oxidation) was also investigated. This latter study was complemented with a study of the oxidation of boldine using HgCl2 or O2 as chemical oxidants. The results indicate that boldine and its derivatives bearing free phenol groups on their structures behave like antioxidants in all three assay systems, and some derivatives are more potent than boldine or the reference antioxidants (Trolox®, BHT or a-tocopherol). Nevertheless, in the lipid oxidation inhibition assay, non-phenolic compounds such as glaucine (2,9-0,O'-dimethoxyboldine) and 2,9-0,0'-dipivaloylboldine also exhibit an interesting antioxidative activity, which might implicate participation by the benzylic hydrogen atom at C-6a and the greater lipophilicity of these derivatives. On the other hand, it could be shown that boldine derivatives bearing a halogen atom at C-3 (with halogen = Cl, Br or I) are active antioxidants in all three systems, although this is particularly apparent in the inhibition of lipid peroxidation, where two of them (3-chloroand 3-bromoboldine) surpass the potency of boldine. This is attributed, in the first place, to their greater lipophilicities with regard to the precursor alkaloids, which would raise their concentrations in biomembranes (as in the case of 2,9-0,0'-dimethoxyboldine). Secondly, an extra stabilization is proposed via a capto-dative effect involving the halogen atoms bound to C-3, which would make these haloboldines more reactive toward free radicals than their unhalogenated analog, boldine. The boldine oxidation studies, using "chemical" oxidants (HgCl2 for example) or free radicals originating in the thermal decomposition of AAP, or hydroxyl radicals (HO') generated by a mixture of ferrous sulfate and hydrogen peroxide, led to the identification of two products: 6a,7-didehydroboldine (obtained with HO', O2, and HgCl2) and 8-(9- boldinoxy)boldine (obtained with AAP). Both structures were characterized by the usual methods. It is also suggested that these phenolic products should have antioxidative activity which might explain the higher potency of boldine as an antioxidant than the reference compounds. Finally, the relationships between antioxidative potency and molecular lipophilicity were analyzed for the lysozyme protection and lipoperoxidation inhibition assays. In the former, an excessive increase in lipophilicity leads to a decrease in antioxidative potency, with the greatest activity occurring at a lipophilicity resembling that of 3-chloroboldine. In the case of lipoperoxidation inhibition, it was found that increasing lipophilicity with regard to boldine, achieved by blocking the phenol groups or by the introduction of halogen atoms, leads to increased antioxidative potencies. In conclusion, this work involved the preparation and characterization of 22 substances derived from boldine. The antioxidative activities and lipophilicities of many of them were determined and structure-activity relationships were established, making it possible to deduce the structural features which lead to increased potency in particular systems.