Author name:
مروة هاشم داؤد حموشي
Supervisor name:
قصي عبد القادر مصطفى الجلبي | عبد الوهاب جعفر الحمداني
University location:
Mosul
Key words:
- Heterocyclic Compounds
- Leishmania tropica
- Metabolism
- Energy
- Fatty Acid
Abstract:
عني البحث باستخدام خمسة جالكونات مصنعة ( 1،3 - ثنائي الاريل - 2 - بروبين - 1 - ون ) كمواد بادئة لتصنيع مختلف المركبات الحلقية غير المتجانسة. اختبرت بعدها الفعالية الحيوية للمركبات المصنعةالمذكورة ضد امامية السوط promastigotes لطفيلي اللشمانيا الاستوائية Leishmania tropica. في الزجاج .in vitroكثفت الجالكونات الخمسة المصنعة مع مركبات ذات هيدروجين حامضية Acidic Hydrogen compounds مثل الهايدرازينات Hydrazines واليوريا Ureas ، والثايوريا Thioureas لانتاج خمسة من المركبات النهائية. اثنين من تلك المركبات احتوت حلقة بايرازولين وهي : 5,1 - ثنائي فنيل - 3 - (اورثوكلوروروفينيل) - 2Δ - بايرازولين (P1) و3 - (ميتانيتروفنيل) - 5,1 - (باراكلوروفنيل) - 2Δ - بايرازولين (P5), المركبات الثلاثة الاخرى احتوت حلقة بيرميدينون وهي : 4,3 - ثنائي الهيدروجين - 4 - (بارانايتروفينيل) - 6 - فينيل بيرميدين - 2(H1) - ون(P2) و4,1 - ثنائي الهيدروجين - 3 - اثيل - 4 - (2 - مستيلينيل) - 6 - (اورثوكلوروفينيل) بيرميدين - 2(H1) - ون (P4) و2،4 - ثنائي الهيدروجين - 4 - (باراميثوكسي فينيل) - 6 - (اورثوكلوروفينيل) بيرميدين - 2 - (H1) - ثايون (P3) ، والحاوي على حلقة بيرميدين ثايون . وشخصت المركبات المحضرة باستخدام الطرق الطيفية . اختبرت فعالية الحلقات الخمسة متباينة ضد امامية السوط لطفيليات اللشمانيا الاستوائية في الزجاج In vitro. تبين ان المواد الخمسة المختبرة كان لها تاثير تثبيطي على نمو امامية السوط، وازداد هذا التاثير مع زيادة تركيز المادة قيد الاختبار.عندما قورن تركيز عقار البنتوستام Pentostam المثبط لخمسين بالمئة (IC50) من امامية السوط (20مايكروغرام/ملليلتر ) مع IC50 للمواد قيد الدراسة، وجد ان كل المواد المجربة سببت تثبيطا جيدا(نسبيا) في نمو الطفيلي؛ وان اكثر المواد سمية" كان المركب P4 حيث ان IC50 له كانت (0.6 مايكروغرام/ملليتر) ,بينما امتلك المركب P3 IC50 مماثل لعقار البنتوستام (20 مايكروغرام/ملليلتر) اما المركب P5 فقد امتلك IC50 اعلى بقليل من البنتوستام ( 25مايكرو غرام/ملليلتر) . وكانت IC50 للمركب P1 (30مايكروغرام/ملليلتر). بينما كانت IC50 للمركب P2 (60مايكروغرام/ملليلتر) وهو الاقل سمية" على امامية السوط من بين المركبات الخمسة.درس تاثير المركبات الخمسة على ايض الطاقة في امامي السوط للشمانيا الاستوائية من حيث التاثير على محتوى الاحماض الدهنية وعلى بعض انزيمات السلسلة التنفسية المعلوم تواجدها في امامي السوط.حللت الاحماض الدهنية في امامي السوط للشمانيا الاستوائية بالاعتماد على تقنية كروماتوغرافيا الغاز السائل (Gas liquid chromatography) وتبين وجود ستة انواع من الاحماض الدهنية في امامي السوط وهي على التوالي : Caproic acidو Myristic acidو Palmatic acidو Stearic acidوOleic acid وLinoleic acid.اعطى IC50 للمواد الخمسة (P5 - - - P1) تاثيرات كمية ونوعية متباينة على محتوى امامية السوط من الاحماض الدهنية، فقد اعطى IC50 للمركب P3 اقوى تاثير على محتوى الاحماض الدهنية حيث سبب اختفاء اغلب انواع الاحماض الدهنية ،مع زيادة ملحوظة في نسبة تركيز Caproic acid (35%) ، كما تسبب IC50 للمركب P4 في اختفاء Oleic acid لامامية السوط المعاملة، مع نقص ملحوظ في نسبة تركيز Linoleic acid. وعند معاملة امامية السوط ب IC50 للمركب P5 حصل نقص كبير في نسبة تركيز oleic acid وLinoleic acid. على ما يبدو، فان Linoleic acid وOleic acid هما اكثر الاحماض الدهنية تاثرا، حيث انهما فقدا كليا عند معاملة امامي السوط بـ IC50 للمركبات P3و P4وP5.اختبر تاثير IC50 للمركبات (P5 - - - P1) على فعالية انزيمي فيوماريت ردكتنيز ((FRD وسكسينت ديهيدروجينيز ((SDH. وتبين ان اربعة من المركبات المصنعة وهي P2 - - - P5 امتلكت تاثيرا انتقائيا على السلسلة التنفسية لامامية السوط، حيث اثرت المواد انفة الذكر على فعالية FRD اكثر من تاثيرها على فعالية SDH. وكان تاثير المركب P2 على فعالية FRD اكثر بنسبة 34% من تاثيره على فعالية SDH، في حين كان تاثير المركب P3 على فعالية FRD اكثر ب54% من تاثيره على فعالية SDH. وكذلك الحال بالنسبة للمركب P5 الذي ثبط فعالية FRD بنسبة 43% اكثر من تثبيطه لفعالية انزيم SDH. تشير هذه البيانات الى ان انزيم FRD للطفيلي يمكن ان يكون الموقع المستهدف (الهدف الخاص) الذي يعكس فعالية المركبات الثلاثة P2و P3 وP5 المضادة لامامية السوط للشمانيا الاستوائية. بينت الدراسة الحالية ان المركبات P5 - - - P1 تسببت باختزال المحتوى الكلي للبروتينات والاحماض النووية وكذلك اثرت على فعالية بعض الانزيمات المتعلقة بايض هذه الجزيئات وهما انزيمي دايهايدروفوليت ردكتيز (DHFR) وثايميدين فوسفوريليز (TP). اظهر IC50 للمركب P5 اقصى اختزال في المحتوى البروتيني لامامية السوط (35%) وتسبب كل من IC50 للمركبات P1و P3وP4 باختزال في المحتوى البروتيني لامامية السوط بدرجات اقل : (27%، 24%، 19%على التوالي)، اما IC50 للمركب P2 فقد كان الاقل تاثيرا على محتوى البروتين حيث ادى الى اختزال 9% فقط من محتوى البروتين الكلي. اما من حيث التاثير على محتوى الاحماض النووية لامامية السوط المعاملة؛ فقد سبب P5 اقصى اختزال في كمية الاحماض النووية الكلية (42%). كما تسبب P2و P3و P4 باختزال محتوى الاحماض النووية لامامية السوط بنسب متقاربة (35%،36%،37%على التوالي )، في حين سبب P1 اقل اختزال بمحتوى الاحماض النووية(16%). بينما اعطى P5 اعلى اختزال في كمية الحامض النووي الرايبوزي منقوص الاوكسجين ( DNA )(50%) في حين ان P1 سبب اقل اختزال في كميةDNA (12%) . واما ما يخص محتوى امامية السوط من الحامض النووي الرايبوزي (RNA )، فقد اختزل المركب P4 41% من RNA الكلية لامامية السوط المعاملة واختزل IC50 للمركب P5 39% من RNA لامامية السوط المعاملة. وسجل اقل اختزال في محتوىRNA عند معاملة امامية السوط ب IC50 للمركب P1 (17%). تبين ان المركبات قيد الدراسة اثرت على كل من مساري البناء الحيوي de novo والانقاذ salvage لبناء dTMP. حيث ان هذه المواد (P5 - - - P1 - ) اثرت معنويا في فعالية انزيم TP . فالمركبات P2و P3و P4و P5 اختزلت الفعالية النوعية لانزيم TP في امامية السوط، من ناحية اخرى فان جميع المركبات قيد الدراسة تسببت في اختزال الفعالية النوعية لانزيم DHFR باستثناء المركب P1 الذي تسبب في زيادة الفعالية النوعية لانزيم DHFR الى 106%. وان اقصى اختزال في فعالية DHFR سببه المركب P3 (34%).يجدر بالذكر ان IC50 للمواد قيد الدراسة كان لها تاثيرا ملحوظا في شكل وابعاد الطفيلي. حيث تسبب IC50 للمركب P5 بظهور فجوات كبيرة في السايتوبلازم، اما المركب P2 فقد تسبب في ظهور تحبب في السايتوبلازم مع نواة غير منتظمة الشكل. سببت معاملة امامي السوط ب IC50 للمركب P3 ظهور تجمع من الفجوات السايتوبلازمية الصغيرة، من ناحية اخرى ظهرت فجوة منفردة كبيرة في سايتوبلازم الطفيليات المعاملة بالمركب P4، مع نواة غير منتظمة الشكل. لوحظ اقصى انتفاخ في امامية السوط المعاملة بـ IC50 للمركب P4 وبدرجات اقل لتلك المعاملة بـ اولية IC50 للمركبات P1و P2 وP5 على التوالي.بينت نتائج البحث الحالي ان موقع ونوع المجاميع التعويضية على الحلقات المصنعة في المركبات قيد الدراسة، كانت ذا تاثير حرج في الفعالية المضادة للشمانيا لهذه المركبات. | The present investigation is concerned with the use of five synthesized chalcones (1,3 - diaryl - 2 - propen - 1 - one) as a chief starting materials to synthesize different heterocyclic compounds. The produced heterocycles tested then for their biological activity against Leishmania tropica promastigotes in vitro.The five synthesized chalcones were condensed with different acidic hydrogen compounds such as hydrazines, ureas and thioureas to produce five heterocyclic compounds. Two of them contain pyrazoline ring : 1,5 - Diphenyl - 3 - (o - chlorophenyl) - ∆2 - pyrazoline (P1) and 3 - (m - Nitropheny - 5 - (p - chlorophenyl) - ∆2 - pyrazoline (P5), the other three compounds contain pyrimidinone ring : 3,4 - Dihydro - 4 - (p - nitro phenyl) - 6 - phenyl pyrimidine - 2(1H) - one (P2), 1,4 - Dihydro - 3 - ethyl - 4 - (2 - mesitylenyl) - 6 - (o - chlorophenyl) pyrimidine - 2(1H) - one(P4),and,4 - Dihydro - 4 - (p - methoxyphenyl) - 6 - (o - chlorophenyl) pyrimidine - 2 - (1H) - thione (P3), which contain pyrimidine thione ring. The resultant products were identified in the light of spectroscopic methods, as well as the melting points. The five heterocyclic compounds were tested for their antileishmanial activity against Leishmania tropica promastigotes in vitro. All tested compounds caused concentration - dependent inhibition of the in vitro growth of Leishmania promastigotes. When compared with inhibitory concentration 50 ( IC50 ) of pentostam (20μg/ml), all the tested compounds appeared to have relatively good inhibitory effects. The IC50 values of the tested compounds P1,P2,P3,P4 and P5 were 30 μg/ml, 60 μg/ml, 20 μg/ml, 0.6 μg/ml and 25 μg/ml respectively.Effects of the five synthesized compound were also tested on energy metabolism (on fatty acids content and some selective enzymes in respiratory chain) of Leishmania promastigotes. The gas liquid chromatographic analysis of untreated Leishmania tropica promastigotes revealed the presence of six types of fatty acids : caproic, myristic, palmatic, stearic, oleic, and linoleic acids respectively. The IC50 of the tested products (P1 - - - P5) showed different effects, qualitative and quantitative on the fatty acids content of promastigotes. IC50 of P3 displayed the maximum effect on promastigotes fatty acids content, in which most types of fatty acids disappeared, with considerable increase in concentration percentage of caproic acid (35%). IC50 of P4 was caused oleic acid of the treated promastigotes to disappear, with remarkable decrease in percentage concentration of linoleic acid. When promastigotes treated with IC50 of P5, there was a high decrease in percentage concentration of oleic acid and linoleic acid respectively. Oleic acid and linoleic acid seemed to be the most affected fatty acids, since they were missed in the promastigotes when treated with P3, P4. and P5. Fumarate reductase (FRD) and succinate dehydrogenase (SDH) were investigated for its sensitivity toward the five compounds under study (P1 - - - P5). IC50S of four experimented compounds (P2 - - - P5) was observed to have selective inhibitory effects on the parasite respiratory chain, since these compounds proved to have higher inhibitory effects against FRD activity than that against SDH activity. However, the inhibitory effect of P2 on the activity of FRD was approximately 34% higher than that on SDH, while the inhibitory effect of P3 on the activity of FRD was 54% higher than that on SDH, and the inhibitory effect of P5 on the activity of FRD was approximately 43% higher than that on SDH i.e. FRD is more sensitive to P2, P3 and P5 than SDH. The data indicate that the parasite FRD might be the specific target for the action of P2, P3 and P5.IC50 of P1 - - - P5 appeared to have variant inhibitory effects on the total protein, total nucleic acids content and some related enzymes (dihydrofolate reductase (DHFR) and thymidine phosphorelase (TP)). P5 caused the maximum decrease in protein content (35%); P3, P4 and P2 reduced protein total content of promastigotes for less extent (27%, 24%, and 19% respectively); P2 resulted in the less reduction in total protein content (9%). As for nucleic acids content of treated Leishmania promastigotes, the maximum reduction of nucleic acids content caused by P5 (42%), P2, P3, P4 caused approximate reduction percentage in total nucleic acids (35%, 36%, 37% respectively), while P1 resulted in the less inhibition of nucleic acids content (16%). The maximal inhibition in Deoxyribonucleic acid (DNA) content caused by P5 (50%), whereas P1 caused the minimal inhibition (12%). However, Ribonucleic acid (RNA) content was reduced 41% when Leishmania promastigotes treated with P4, and 39% when treated with P5. The less reduction in RNA content was caused by P1 (17%). The experimented compounds appeared to affect both salvage and de novo pathways of Deoxy Thymidinemonophosphate (dTMP) synthesis. However all these compounds (P1 - - - P5) resulted in significant changes in the activity of promastigotes TP. P2, P3, P4 and P5 reduced the specific activity of promastigotes Thymidine phosphorelase (TP). On the other hand, all tested products had inhibitory effects against DHFR activity, except P1, which increases the activity of promastigotes Dihydrofolate reductase (DHFR) to 106%. P3 has the highest inhibitory effect on promastigotes DHFR - activity, since it reduced DHFR activity to 34%. Inhibitory concentration 50 ( IC50 ) of the experimented compounds made remarkable changes in the morphology and dimensions of the parasite. Large vacuoles in the cytoplasm were observed in the parasites, which were treated with IC50 of P1. Cytoplasmic granulation and amorphous nuclei were observed in the parasites, which were treated with IC50 of P2. Assemblage of small vacuoles was observed in the parasites that were treated with IC50 of P3. On the other hand, parasites that were treated with IC50 of P4 appeared to contain single large vacuole that occupies large space of the cytoplasm, with amorphous nuclei. Maximum swell was observed in the promastigotes that were treated with IC50 of P4 and at lower extent with those treated with IC50 of P1, P5, and P2 respectively. The results of the present research showed that the position and type of the substituent on the synthesized rings of the tested products seemed to be critical for their antileishmanial activity.
