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Falsini M, Catarzi D, Varano F, Ceni C, Dal Ben D, Marucci G, Buccioni M, Volpini R, Di Cesare Mannelli L, Lucarini E, Ghelardini C, Bartolucci G, Menicatti M, Colotta V. Antioxidant-Conjugated 1,2,4-Triazolo[4,3- a]pyrazin-3-one Derivatives: Highly Potent and Selective Human A 2A Adenosine Receptor Antagonists Possessing Protective Efficacy in Neuropathic Pain. J Med Chem 2019; 62:8511-8531. [PMID: 31453698 DOI: 10.1021/acs.jmedchem.9b00778] [Citation(s) in RCA: 12] [Impact Index Per Article: 2.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/22/2022]
Abstract
New 8-amino-6-aryl-1,2,4-triazolo[4,3-a]pyrazin-3-ones were designed to obtain dual antioxidant-human A2A adenosine receptor (hA2A AR) antagonists. Two sets of compounds were synthesized, the first featuring phenol rings at the 6-position, the second bearing the lipoyl and 4-hydroxy-3,5-di-tertbut-benzoyl residues appended by different linkers on the 6-phenyl ring. Several new triazolopyrazines (1-21) were potent and selective hA2A AR antagonists (Ki = 0.17-54.5 nM). Compounds 11, 15, and 21, featuring antioxidant moieties, and compound 12, lacking the antioxidant functionality, reduced oxaliplatin-induced toxicity in microglia cells, the most active being the lipoyl-derivative 15 and the (4-hydroxy-3,5-di-tert-butyl)benzoyl-analogue 21 which were effective in reducing the oxygen free radical level. The lipoyl-derivative 15 was also able to revert oxaliplatin-induced neuropathy in the mouse. In vivo efficacy of 15 makes it a promising neuroprotective agent in oxidative stress-related diseases.
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Affiliation(s)
- Matteo Falsini
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Daniela Catarzi
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Flavia Varano
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Costanza Ceni
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Diego Dal Ben
- Scuola di Scienze del Farmaco e dei Prodotti della Salute , Università degli Studi di Camerino , Via S. Agostino 1 , 62032 Camerino , Macerata , Italy
| | - Gabriella Marucci
- Scuola di Scienze del Farmaco e dei Prodotti della Salute , Università degli Studi di Camerino , Via S. Agostino 1 , 62032 Camerino , Macerata , Italy
| | - Michela Buccioni
- Scuola di Scienze del Farmaco e dei Prodotti della Salute , Università degli Studi di Camerino , Via S. Agostino 1 , 62032 Camerino , Macerata , Italy
| | - Rosaria Volpini
- Scuola di Scienze del Farmaco e dei Prodotti della Salute , Università degli Studi di Camerino , Via S. Agostino 1 , 62032 Camerino , Macerata , Italy
| | - Lorenzo Di Cesare Mannelli
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmacologia e Tossicologia , Università degli Studi di Firenze , Viale Pieraccini 6 , 50139 Firenze , Italy
| | - Elena Lucarini
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmacologia e Tossicologia , Università degli Studi di Firenze , Viale Pieraccini 6 , 50139 Firenze , Italy
| | - Carla Ghelardini
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmacologia e Tossicologia , Università degli Studi di Firenze , Viale Pieraccini 6 , 50139 Firenze , Italy
| | - Gianluca Bartolucci
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Marta Menicatti
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Vittoria Colotta
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
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Betti M, Catarzi D, Varano F, Falsini M, Varani K, Vincenzi F, Pasquini S, di Cesare Mannelli L, Ghelardini C, Lucarini E, Dal Ben D, Spinaci A, Bartolucci G, Menicatti M, Colotta V. Modifications on the Amino-3,5-dicyanopyridine Core To Obtain Multifaceted Adenosine Receptor Ligands with Antineuropathic Activity. J Med Chem 2019; 62:6894-6912. [PMID: 31306001 DOI: 10.1021/acs.jmedchem.9b00106] [Citation(s) in RCA: 12] [Impact Index Per Article: 2.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/20/2022]
Abstract
A new series of amino-3,5-dicyanopyridines (1-31) was synthesized and biologically evaluated in order to further investigate the potential of this scaffold to obtain adenosine receptor (AR) ligands. In general, the modifications performed have led to compounds having high to good human (h) A1AR affinity and an inverse agonist profile. While most of the compounds are hA1AR-selective, some derivatives behave as mixed hA1AR inverse agonists/A2A and A2B AR antagonists. The latter compounds (9-12) showed that they reduce oxaliplatin-induced neuropathic pain by a mechanism involving the alpha7 subtype of nAchRs, similar to the nonselective AR antagonist caffeine, taken as the reference compound. Along with the pharmacological evaluation, chemical stability of methyl 3-(((6-amino-3,5-dicyano-4-(furan-2-yl)pyridin-2-yl)sulfanyl)methyl)benzoate 10 was assessed in plasma matrices (rat and human), and molecular modeling studies were carried out to better rationalize the available structure-activity relationships.
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Affiliation(s)
- Marco Betti
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Daniela Catarzi
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Flavia Varano
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Matteo Falsini
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Katia Varani
- Dipartimento di Scienze Mediche, Sezione di Farmacologia , Università degli Studi di Ferrara , Via Fossato di Mortara 17-19 , 44121 Ferrara , Italy
| | - Fabrizio Vincenzi
- Dipartimento di Scienze Mediche, Sezione di Farmacologia , Università degli Studi di Ferrara , Via Fossato di Mortara 17-19 , 44121 Ferrara , Italy
| | - Silvia Pasquini
- Dipartimento di Scienze Mediche, Sezione di Farmacologia , Università degli Studi di Ferrara , Via Fossato di Mortara 17-19 , 44121 Ferrara , Italy
| | - Lorenzo di Cesare Mannelli
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmacologia e Tossicologia , Università degli Studi di Firenze , Viale Pieraccini, 6 , 50139 Firenze , Italy
| | - Carla Ghelardini
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmacologia e Tossicologia , Università degli Studi di Firenze , Viale Pieraccini, 6 , 50139 Firenze , Italy
| | - Elena Lucarini
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmacologia e Tossicologia , Università degli Studi di Firenze , Viale Pieraccini, 6 , 50139 Firenze , Italy
| | - Diego Dal Ben
- Scuola di Scienze del Farmaco e dei Prodotti della Salute , Università degli Studi di Camerino , Via S. Agostino 1 , 62032 Camerino , Macerata , Italy
| | - Andrea Spinaci
- Scuola di Scienze del Farmaco e dei Prodotti della Salute , Università degli Studi di Camerino , Via S. Agostino 1 , 62032 Camerino , Macerata , Italy
| | - Gianluca Bartolucci
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Marta Menicatti
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
| | - Vittoria Colotta
- Dipartimento di Neuroscienze, Psicologia, Area del Farmaco e Salute del Bambino, Sezione di Farmaceutica e Nutraceutica , Università degli Studi di Firenze , Via Ugo Schiff, 6 , 50019 Sesto Fiorentino , Italy
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Novel 8-amino-1,2,4-triazolo[4,3-a]pyrazin-3-one derivatives as potent human adenosine A 1 and A 2A receptor antagonists. Evaluation of their protective effect against β-amyloid-induced neurotoxicity in SH-SY5Y cells. Bioorg Chem 2019; 87:380-394. [PMID: 30913470 DOI: 10.1016/j.bioorg.2019.03.046] [Citation(s) in RCA: 11] [Impact Index Per Article: 2.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/04/2018] [Revised: 12/13/2018] [Accepted: 03/15/2019] [Indexed: 12/15/2022]
Abstract
In this work, an enlarged series of 1,2,4-triazolo[4,3-a]pyrazin-3-ones was designed to target the human (h) A2A adenosine receptor (AR) or both hA1 and hA2A ARs. The novel 8-amino-1,2,4-triazolopyrazin-3-one derivatives 1-25 featured a phenyl or a benzyl pendant at position 2 while different aryl/heteroaryl substituents were placed at position 6. Two compounds (8 and 10) endowed with high affinity (Ki = 7.2 and 10.6 nM) and a complete selectivity for the hA2A AR were identified. Moreover, several derivatives possessed nanomolar affinity for both hA1 and hA2A ARs (both Ki < 20 nM) and different degrees of selectivity versus the hA3 AR. Two selected compounds (10 and 25) demonstrated ability in preventing β-amyloid peptide (25-35)-induced neurotoxicity in SH-SY5Y cells. Results of docking studies at the hA2A and hA1 AR crystal structures helped us to rationalize the observed affinity data and to highlight that the steric hindrance of the substituents at the 2- and 6-position of the bicyclic core affects the binding mode in the receptor cavity.
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