Σύνθεση και μελέτη αντιοξειδωτικής και αντικαρκινικής δράσης μικτών ενώσεων του θείου και σεληνίου με τη βιταμίνη Ε

Abstract

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε σύνθεση και μελέτη της αντιοξειδωτικής και αποπτωτικής δράσης εστέρων του σεληνίου και του θείου με τα συστατικά της βιταμίνης Ε. Οι πρωτότυποι εστέρες προκύπτουν από αντίδραση του αντίστοιχου φαίνυλοσέληνο (pssan) ή θείο ηλεκτρικού ανυδρίτη (ptsan) με τοκοφερόλες και τοκοτριενόλες σε όξινες συνθήκες σύμφωνα με τη μεθοδολογία της σύνθεσης της φαινυλοσεληνοηλεκτρικής-α-τοκοφερόλης (pssa-α-toc). Έχει πραγματοποιηθεί η σύνθεση pssa- εστέρων της γ-toc και γ-tot καθώς και των αντίστοιχων ηλεκτρικών εστέρων (sa-) και θειοεστέρων (ptsa-). Επιπρόσθετα, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση εστέρων της βιταμίνης Ε με το σέληνο- και θειοδιοξικό οξύ (SeDAc, SDAc). Έχει επίσης πραγματοποιηθεί σύνθεση ενώσεων που περιέχουν άλλους υποκαταστάτες στην ηλεκτρική ή διοξική μονάδα, οι εστέρες της dod και p-dod. Η αντιοξειδωτική δράση των ενώσεων μελετήθηκε κινητικά με προσδιορισμό της ικανότητας τους να μιμούνται τη δράση της GSΗ-Px, με προσδιορισμό της ταχύτητας αναστολής ριζών όπως το DPPH• και με προσδιορισμό του μηχανισμού κατανάλωσης υπεροξειδίων όπως το βενζοϋλοϋπεροξείδιο και ηλεκτροχημικά με προσδιορισμό των δυναμικών οξειδοαναγωγής των ενώσεων. Στα κυκλικά βολταμογραφήματα των σεληνοεστέρων εμφανίζονται δύο κορυφές οξείδωσης, η μία από τις οποίες αντιστοιχεί στην οξείδωση του αντίστοιχου ηλεκτρικού εστέρα και η άλλη στην οξείδωση του σεληνίου. Οι εστέρες είναι λιγότερο δραστικά αντιοξειδωτικά από τα αντίστοιχα συστατικά της βιταμίνης Ε όσον αφορά στην ικανότητα αναστολής του DPPH• ενώ παράλληλα δεν δρουν σαν μιμητές της GSΗ-Px. Τα φάσματα 1H NMR έχουν δείξει ότι η αντίδραση των εστέρων με το βενζοϋλοϋπεροξείδιο οδηγεί στην οξείδωση του σεληνίου σε σεληνοξείδιο, το οποίο μετατρέπεται σε αλκένιο μέσω β-απόσπασης. H χημειοπροστατευτική δράση των πρωτότυπων εστέρων σε φυσιολογικά κύτταρα προσδιορίστηκε με δοκιμασία κομήτη και έδειξε ότι η προσθήκη σεληνίου αυξάνει τη προστατευτική δράση των εστέρων όσον αφορά στην οξειδωτική καταστροφή του DNA. Οι pssa- εστέρες μειώνουν τον πολλαπλασιασμό καρκινικών κυττάρων του προστάτη και του εντέρου, συγκριτικά τόσο με το pssa όσο και με τους sa- και ptsa- εστέρες και επάγουν απόπτωση ενεργοποιώντας την caspase-3. Επομένως το σελήνιο ενισχύει την αντικαρκινική δράση των εστέρων. Οι SeDAc- εστέρες προάγουν απόπτωση αποτελεσματικότερα από τους pssa- εστέρες. Αυτό αποδεικνύεται από τις μικρότερες συγκεντρώσεις IC50 και τη μεγαλύτερη αποπτωτική δράση. Οι εστέρες των dod και p-dod είναι λιγότερο και περισσότερο δραστικοί, αντίστοιχα, όσον αφορά στην επαγωγή απόπτωσης συγκριτικά με τους εστέρες της βιταμίνης Ε. Επομένως, η παρουσία αρωματικού δακτυλίου, αλλά όχι κατ’ ανάγκη χρωμανόλης είναι απαραίτητη για την ενίσχυση της κυτταροστατικής και αποπτωτικής ικανότητας.

In the present thesis vitamin E selenium and sulphur conjugated molecules were synthesized and their antioxidant and apoptotic properties were evaluated. Reaction of the 2-phenylselanyl-succinic anhydride (pssan) or of the 2-phenylthionyl-succinic anhydride (ptsan) with tocopherols and tocotrienols in acidic conditions gave the respective esters according to the method previously reported for α-tocophery-phenylselenyl-succinate (pssa-α-toc). We have synthesized two pssa- esters, the pssa-γ-toc and the pssa-γ-tot, as well as the succinate (sa-) and the phenylthionyl-succinic (ptsa) esters of α-toc, γ-toc, and γ-tot. Additionally, we have synthesized vitamin E and selenodiacetic acid esters (SeDAc-) as well as pssa- and SeDAc- esters of p-dod and dod. The antioxidant properties of the synthesized molecules were evaluated by cyclic voltammetry, DPPH free radical scavenging assay, GPx catalytic activity and 1H NMR spectroscopy. Each of the selenium esters gave two oxidation waves; one that originated from the oxidation of the esterified tocopherols and the other from the oxidation of selenium, as was determined by cyclic voltammetry. The esterified molecules were less effective than the free molecules in scavenging DPPH free radicals. The novel compounds do not mimic GSΗ-Px catalytic activity. 1H NMR spectra showed that reaction of the esters with benzoyl peroxide results in oxidation of selenium to selenoxide which upon undergoing β-elimination forms an olefin. The chemopreventive action of these novel esters was determined using the comet assay on normal cells. Interestingly, the novel esters appear to protect normal cells against oxidative DNA damage from H2O2. Pssa-α-toc, pssa-γ-toc and pssa-γ-tot induced significant decrease in prostate and colon cancer cell viability compared to pssa, sa- and ptsa- esters of α-toc, γ-toc and γ-tot and exhibited features of apoptotic cell death that were associated with caspase-3 activation. These data show that the presence of selenium on vitamin E esters enhances their anticancer activity. The SeDAc analogues induced cell death more efficiently than the pssa-esters. This is exhibited by lower IC50 values and greater apoptotic properties. Dod and p-dod esters were less and more effective, respectively, than the vitamin E esters in inducing apoptosis. This leads us to believe that the presence of the aromatic ring, but not necessarily the chromanol ring, is needed for the enhancement of the apoptotic activity.