Journal of Mazandaran University of Medical Sciences

fa سنتز و بررسی اثرات ضد قارچی آنالوگی از فلوکونازول، مشتق شده از دی‌تیوکاربامات Synthesis and Antifungal Activity Evaluation of a Fluconazole Analog Derived from Dithiocarbamate شیمی دارویی Medicinal Chemistry پژوهشي-کامل Research(Original) سابقه و هدف: از میان دسته‌های مختلف داروهای ضد قارچ، ضد قارچ‌های آزولی به دلیل گستره عملکردی، قدرت اثر بالا و داشتن آنزیم هدف مشخص، بیش تر مورد توجه قرار گرفته‌اند. فلوکونازول یکی از این داروها است که به‌عنوان یک بیس- تریازول و به عنوان اولین داروی تریازولی، وارد بازار گردید. داروهای نسل جدید ضد قارچی مانند آلباکونازول و ووریکونازول با استخلاف یکی از حلقه‌های تریازول فلوکونازول با هتروسیکل‌های دیگر به وجود آمده‌اند. بر همین اساس، در این تحقیق مشتق جدیدی از فلوکونازول که در آن یک بازوی تریازولی فلوکونازول با 4- بنزیل پیپرازین دی‌تیوکاربامات جایگزین شده است، سنتز گردید و اثرات ضدقارچی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: در این مطالعه تجربی، ترکیب نهایی موردنظر(6) از واکنش دو حد واسط کلیدی اکسیران و N-بنزیل پیپرازین در حلال اتانول و در مجاورت کربن دی‌سولفید و تری اتیل آمین به‌دست آمد. به منظور تهیه مشتق اکسیران، از واکنش ترکیب کتونی با نام شیمیایی 1-(2، 4-دی فلوروفنیل)-2-(H1-1، 2، 4-تریازول-1-ایل) اتان-1- اون با تری متیل سولفوکسونیوم یدید استفاده گردید. در مسیر دیگر و برای سنتز N- بنزیل پیپرازین، ابتدا بنزیل کلراید به همراه پیپرازین در حلال اتانول رفلاکس شد و طی حمله نوکلوفیلی یکی از اتم‌های نیتروژن پیپرازین مونوبنزیله گردید. لازم به ذکر است خالص‌سازی ترکیبات با روش‌های رایج استخراج و تبلور مجدد انجام شده و نیازی به کروماتوگرافی نمی‌باشد. ساختار ترکیب نهایی به‌دست آمده توسط طیف‌های مادون قرمز(IR) و رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) و طیف سنجی جرمی (MS) تایید گردید. بررسی فعالیت ضد قارچی ترکیب سنتز شده در مقایسه با فلوکونازول بر علیه چندین گونه از قارچ‌های پاتوژن حساس به فلوکونازول شامل کاندیدا آلبیکنس، کاندیدا گلابراتا، کاندیدا پاراپسیلوزیس، کاندیدا کروسی، و کاندیدا تروپیکالیس، و هم‌چنین ایزوله‌های مقاوم به فلوکونازول انجام گرفت و حداقل غلظت مهارکننده‌ رشد(MIC) به‌وسیله روش Broth Micro-dilution به‌صورت  In vitroتعیین گردید. علاوه بر این، اثر همولیتیک روی گلبول‌های قرمز و سمیت سلولی روی سلول‌های HepG2 برای این ترکیب بررسی شد. نحوه داکینگ ترکیب مورد نظر با آنزیم لانوسترول α14-دمتیلاز(CYP51) هم مورد مطالعه قرارگرفت. یافته‌ها: بررسی اولیه اثرات ضدقارچی روی 10 قارچ حساس به فلوکونازول نشان داد که ترکیب سنتز شده با مقادیرMIC بین 0/063 تا 1 میکروگرم بر میلی‌لیتر از اثرات ضدقارچی بسیاری قویی روی کاندیدا آلبیکنس، کاندیدا گلابراتا، کاندیدا پاراپسیلوزیس، کاندیدا کروسی و کاندیدا تروپیکالیس برخوردار است. به‌طور کلی، اثرات ضدقارچی آن 4 الی 64 برابر فلوکونازول بود. هم‌چنین این ترکیب پروفایل ضد کاندیدایی خوبی را در برابر گونه‌های مقاوم به فلوکونازول نشان داد در حالی که مقادیر MIC فلوکونازول در برابر ایزوله‌های کاندیدا آلبیکنس و کاندیدا کروسی معادل یا بیش‌تر از 64 میکروگرم بر میلی‌لیتر بود. ترکیب 6 به‌طور موثری از رشد کاندیدا آلبیکنس و کاندیدا کروسی مقاوم به فلوکونازول در غلظت‌های 8 یا 16 میکروگرم بر میلی‌لیتر جلوگیری کرد. مقدار MIC این ترکیب در برابر کاندیدا پاراپسیلوزیس معادل 5/0 میکروگرم بر میلی‌لیتر بود. انجام آزمون‌های همولیز و سمیت سلولی هم نشان داد که این ترکیب به اندازه فلوکونازول برای سلول‌های انسانی ایمن و بدون آزار است. مطالعه داکینگ نشان داد که ترکیب طراحی شده به واسطه دارا بودن بخش بنزیل پیپرازین دی تیوکاربامات می‌تواند ارتباط موثرتری با آنزیم لانوسترول α14-دمتیلاز برقرار نماید. استنتاج: با توجه به نتایج به‌دست آمده، ترکیب سنتز شده در این مطالعه، کاندید مناسبی برای انجام تست‌های in vivo و بقیه آزمون‌های پیش ‌بالینی و فارماکوکینتیکی در راستای کشف داروی جدید ضد قارچ می‌باشد.   Background and purpose: Among the different categories of antifungal drugs, azole antifungals have received more attention due to their broad spectrum, high potency, and acting on specific target enzyme. Fluconazole is one of these drugs that as a bis-triazole, was the first triazole drug to enter the market. New-generation antifungal drugs such as albaconazole and voriconazole have been designed by replacing one of the triazole rings of fluconazole with other heterocycles. Based on this strategy, in this research, a new derivative of fluconazole in which a triazole residue of fluconazole is replaced by 4-benzylpiperazine dithiocarbamate was synthesized and its effects were evaluated in vitro. Materials and methods: The desired final compound (6) was obtained from the reaction of two key intermediates, oxirane, and N-benzylpiperazine, in the presence of carbon disulfide and triethylamine in ethanol. To prepare the oxirane derivative, the reaction of a ketonic compound namely 1-(2,4-difluorophenyl)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-yl) ethan-1-one with trimethylsulfoxonium iodide was used. On the other hand, for the synthesis of N-benzyl piperazine, benzyl chloride was refluxed with the excess of piperazine. It should be noted that the purification of the compounds was done with common methods of extraction and recrystallization and there is no need for chromatography. The structure of the final synthesized compound was confirmed by infrared (IR) nuclear magnetic resonance (NMR) and mass spectrometry (MS). The antifungal activity of the synthesized compound was investigated in comparison with fluconazole against several species of pathogenic fungi sensitive to fluconazole, including Candida albicans, Candida glabrata, Candida parapsilosis, Candida krusei, and Candida tropicalis, as well as fluconazole-resistant isolates, and the minimum inhibitory concentration (MIC) was determined in vitro by broth micro-dilution method. In addition, the hemolytic effect on red blood cells and cytotoxicity on HepG2 cells were investigated for this compound. The docking mode of the target compound with lanosterol 14α-demethylase (CYP51) enzyme was also studied. Results: Preliminary investigation of antifungal effects on ten fungi strains sensitive to fluconazole showed that the target compound with MIC values between 0.063 and 1 μg/ml has strong antifungal effects on C. albicans, C. glabrata, C. parapsilosis, C. krusei, and C. tropicalis. In general, its antifungal activity was 4-64 times more than that of fluconazole. Also, the compound showed a good anti-Candida profile against fluconazole-resistant species. While the MIC values of fluconazole against C. albicans and C. krusei isolates were equal to or greater than 64 μg/ml, compound 6 effectively inhibited the growth of C. albicans and C. krusei resistant to fluconazole at concentrations of 8 or 16 μg/ml. The MIC value of this compound against C. parapsilosis was equal to 0.5 μg/ml. The results of in vitro hemolysis and cytotoxicity tests also showed that this compound is as safe for human cells as fluconazole. The docking study showed that the designed compound can interact more tightly with the lanosterol 14α-demethylase enzyme due to the presence of a benzylpiperazine dithiocarbamate scaffold in its structure. Conclusion: According to the obtained results, the compound synthesized in this study is a suitable candidate for conducting in vivo tests and other preclinical and pharmacokinetic tests to discover a new antifungal drug.   آزول های ضد قارچ, فلوکونازول, دی تیوکاربامات, اثر ضدقارچی, لانوسترول α14- دمتیلاز antifungal azoles, fluconazole, dithiocarbamate, antifungal activity, lanosterol 14α-demethylase 34 47 http://jmums.mazums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-170-5&slc_lang=fa&sid=1 Saeed Emami سعید امامی semami@mazums.ac.ir 1003194753284600169143 1003194753284600169143 Yes Professor, Pharmaceutical Sciences Research Center, Department of Medicinal Chemistry, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran استاد، مرکز تحقیقات علوم دارویی، گروه شیمی دارویی، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Yaser Mahmoudi یاسر محمودی yasermahmoody69@gmail.com 1003194753284600169144 1003194753284600169144 No Student in Pharmacy, Student Student Research Committee, Faculty of Pharmacy, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran دانشجوی داروسازی، کمیته تحقیقات دانشجویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Seyedeh Mahdieh Hashemi سیده مهدیه هاشمی hashemi325@gmail.com 1003194753284600169145 1003194753284600169145 No Assistant Professor, Department of Medicinal Chemistry, Faculty of Pharmacy, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran استادیار، گروه شیمی دارویی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Hamid Badali حمید بدلی badalii@yahoo.com 1003194753284600169146 1003194753284600169146 No Associate Professor, Department of Medical Mycology & Parasitology/Invasive Fungi Research Center (IFRC), Faculty of Medicine, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran دانشیار، گروه قارچ شناسی پزشکی و انگل شناسی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Hamed Fakhim حامد فخیم fakhiim.hamed@gmail.com 1003194753284600169147 1003194753284600169147 No Assistant Professor, Infectious Diseases and Tropical Medicine Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran استادیار، مرکز تحقیقات عفونی و گرمسیری، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران Mohammad Shokrzadeh محمد شکرزاده mslamuk@yahoo.com 1003194753284600169148 1003194753284600169148 No Professor, Department of Toxicology and Pharmacology, Faculty of Pharmacy, Mazandaran University of Medical Sciences, Sari, Iran استاد، گروه سم شناسی و داروشناسی، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ساری، ایران Marjan Fallah مرجان فلاح marjan.fallah86@gmail.com 1003194753284600169149 1003194753284600169149 No Assistant Professor, Department of Pharmacology and Toxicology, Faculty of Pharmacy, Medicinal Plant Research Centre, Islamic Azad University, Amol, Iran استادیار، گروه داروشناسی و سم شناسی، دانشکده داروسازی، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران