Potensi Alkaloid Alami Sebagai Agen Terapi Multi Target Penyakit Neurodegeneratif

Kontak:{0}}/ WhatsApp: 008618081934791

Abstrak:Alkaloidmerupakan golongan metabolit sekunder yang dapat berasal dari tumbuhan, jamur, dan bunga karang laut. Mereka dikenal luas sebagai sumber obat berkelanjutan untuk pengelolaan penyakit kronis termasuk kanker, diabetes, dan penyakit neurodegeneratif. Misalnya, galanthamine dan huperzine A adalahalkaloidderivatif yang saat ini digunakan untuk manajemen gejala penyakit neurodegeneratif. Etiologi penyakit neurodegeneratif bersifat poligenik dan multifaktorial termasuk namun tidak terbatas pada inflamasi, stres oksidatif, dan agregasi protein. Oleh karena itu, alkaloid berbasis produk alami dengan sifat modulasi polifarmakologi berpotensi berguna untuk pengembangan obat lebih lanjut atau, pada tingkat lebih rendah, sebagai nutraceutical untuk mengelola neurodegenerasi. Tinjauan ini bertujuan untuk membahas dan meringkas perkembangan terkini tentang alkaloid yang diturunkan secara alami untuk penyakit neurodegeneratif.

Kata kunci:alkaloid; agen multi-target; kolinesterase; pelindung saraf; peradangan saraf; neurogenesis; amiloid-beta; protein tau; kemiripan obat

MencegahAlzheimerpenyakit dengancistanche

Yew Rong Kong 1,†, Kai Ching Tay 1,†, Yi Xiang Su 1, Choon Kwang Wong 1, Wen Nee Tan 2,* and Kooi Yeong Khaw

1 Kelompok Penelitian Eksplorasi Molekul Biofungsional (BMEX), Sekolah Farmasi, Universitas Monash Malaysia, Jalan Lagoon Selatan, Bandar Sunway 47500, Malaysia

2 Bagian Kimia, Sekolah Pendidikan Jarak Jauh, Universiti Sains Malaysia, Penang 11800, Malaysia

1. Perkenalan

Neurodegeneratifpenyakitdiklasifikasikan sebagai sekelompok penyakit kronis yang sebagian besar tidak dapat disembuhkan dan ditandai dengan hilangnya memori progresif dan/atau kematian sel saraf di sistem saraf pusat. Beberapa contoh termasuk penyakit Alzheimer (AD) dan penyakit Parkinson (PD) dan rencana manajemen untuk penyakit ini hanyalah pengobatan simtomatik yang tidak menghentikan perkembangan penyakit [1,2]. Sebagian besar penyakit ini berkaitan erat dengan usia. Setiap penyakit neurodegeneratif dikaitkan dengan manifestasi klinis yang beragam seperti disfungsi kognitif dan gangguan fungsi sehari-hari [3]. Pada tahun 2016, sekitar 43,8 juta orang menderita demensia dan 6,1 juta orang menderita penyakit Parkinson, dan jumlahnya terus meningkat setiap tahunnya [4,5]. AD menyumbang sekitar 75 persen dari semua kasus demensia, oleh karena itu dianggap sebagai bentuk paling umum dari demensia [6,7].

Gejala AD termasuk kehilangan memori, dan dapat berkembang ke stadium lanjut yang bermanifestasi sebagai agitasi, apatis, agresi, halusinasi, keyakinan salah, dan disfungsi kognitif; akhirnya, pasien AD parah meninggal karena hilangnya fungsi fisiologis dasar dan komplikasi dari infeksi [8-10]. Pilihan pengobatan untuk AD terbatas pada inhibitor cholinesterase termasuk donepezil, rivastigmine, dan galanthamine, dan antagonis reseptor N-metil-D-aspartat (NMDA) bernama memantine. Sementara inhibitor kolinesterase menghambat pemecahan asetilkolin untuk meningkatkan aktivitas saraf kolinergik di sistem saraf pusat, memantine menghambat neurotoksisitas yang disebabkan oleh kelebihan glutamat [11]. PD ditandai dengan adanya kelambatan gerakan dan setidaknya satu dari gejala berikut termasuk tremor saat istirahat, ketidakstabilan postural, atau kekakuan otot. PD umumnya dikelola dengan obat-obatan yang meningkatkan aktivitas saraf dopaminergik termasuk levodopa dan agonis dopamin, serta obat-obatan yang menekan metabolisme dopamin termasuk inhibitor katekol-O-metiltransferase (COMT) dan inhibitor monoamine oksidase B (MAO-B). Kedua kondisi tersebut tidak memiliki obat yang dapat menghentikan perkembangan penyakit atau membalikkan kerusakan. AD adalah penyakit multifaktorial karena etiologinya terkait dengan akumulasi amiloid-beta, hiperfosforilasi protein tau, eksitotoksisitas, stres oksidatif, dan peradangan saraf [7,13]. Sementara PD dikaitkan dengan penumpukan protein yang mengandung agregat intraseluler seperti ubiquitin dan alpha-synuclein (-Syn) yang membentuk badan Lewy, neurodegenerasi dopaminergik di substansia nigra pars compacta (SNpc) dan peradangan saraf [12,14].

Cistanche herba dapat meningkatkan daya ingat

Kesamaan lain antara AD dan PD adalah bahwa kedua penyakit tersebut terkait dengan peradangan saraf. Peradangan saraf yang diinduksi oleh plak amyloid-beta pada AD dan agregat alpha-synuclein pada PD secara substansial memperburuk hilangnya neuron kolinergik dan dopaminergik, masing-masing [11,14]. Karena pilihan pengobatan saat ini hanya memberikan bantuan gejala, penelitian yang sedang berlangsung telah berfokus pada mengidentifikasi pilihan terapi multi-target untuk penyakit neurodegeneratif. Produk alami adalah sumber yang produktif dari petunjuk terapi. Misalnya, diturunkan secara alamialkaloidtermasuk huperzine A dan galanthamine dari tanaman obat telah ditemukan dan dieksplorasi potensinya dalam pengelolaan AD [15]. Sampai saat ini, pergeseran paradigma menuju pendekatan modulasi multi-target dalam pengelolaan penyakit neurodegeneratif sejalan dengan turunan produk alami karakteristik yang lazim dengan sifat multi-penargetan. Ulasan ini memberikan pembaruan pada literatur terbaru tentang inhibitor kolinesterase berbasis alkaloid dan mereka dalam kemanjuran in vivo pada model hewan, menyoroti mekanisme mereka dalam model eksperimental terkait gangguan neurodegeneratif termasuk pelindung saraf, peradangan saraf, neurogenesis, patologi tau, dan amiloid- akumulasi beta. Salah satu rintangan dalam pengembangan obat termasuk sifat mirip obat. Oleh karena itu, analisis sifat fisikokimia senyawa berbasis alkaloid juga dilakukan.

2. Potensi Penghambatan Kolinesterase Alkaloid Berasal dari Produk Alami

Acetylcholinesterase enzyme (AChE) is predominantly found in the cholinergic synapses while butyrylcholinesterase enzyme (BuChE) is a non-substrate-specific enzyme that can be found throughout the body including in glial cells. Low levels of AChE and high levels of BuChE have been reported as AD progress [16]. Acetylcholinesterase enzyme inhibitors (AChEi) including galanthamine (1) and donepezil are drugs that have been approved by the Food and Drug Agency (FDA) to manage AD. Archie is used to enhance acetylcholine (ACh), a neurotransmitter responsible for cognition at a homeostatic level in the brain [17–19]. Therefore, chemical compounds able to inhibit the AChE enzyme or both AChE and BuChE enzymes (dual inhibitor) are considered essential in the management of the progression of AD. In this review, all naturally occurring alkaloids are categorized by their inhibitory activities in IC50. By definition, IC50 is a measure of the potency that one chemical substance has to inhibit a specific biological or biochemical function [11]. The inhibition in three categories (IC50 ≤ 10 µM, 10–50 µM, and >50 M) disajikan pada Gambar 1.

Alkaloid indol adalah salah satu kelompok terbesar dari metabolit sekunder heterogen, terdiri dari cincin aromatik beranggota enam yang menyatu dengan cincin pirol yang mengandung nitrogen beranggota lima [36]. Rescinnamine (3) dari refleks Rauvolfia dilaporkan berperilaku sebagai inhibitor kolinesterase ganda (IC50 AChE 11,01 M; BuChE 8,06 M) [20]. Alkaloid monoterpen indole dikenal sebagai molekul yang mengandung unit monoterpenoid yang menyatu dengan bagian indole. Alkaloid monoterpen indole (4-6) yang diisolasi dari Nauclea Officinalis memiliki aktivitas penghambatan BuChE selektif. Augustine (4), nuclein (5), dan Augustine (6) terbukti menghambat BuChE dengan IC50 pada kisaran 1,03 hingga 7,70 M. Sebuah studi kinetik menunjukkan bahwa 4 adalah inhibitor mode campuran dengan nilai Ki 6,12 M [21].

Alkaloid -karbolin merupakan bagian indol yang menyatu dengan C-3 dan C-4 piridin pada posisi ortonya [37]. Sepuluh -karboline alkaloid (7-16) dari Peganum harmala dilaporkan memiliki aktivitas penghambatan kolinesterase dengan nilai IC50<10 µm.="" harmol="" (8),="" harmalol="" (13),="" deoxyvasicine="" (15),="" and="" vaccine="" (16)="" were="" potent="" inhibitors="" of="" buche="" with="" ic50="" values="" in="" the="" range="" of="" 0.04="" to="" 0.66="" µm.="" however,="" harmine="" was="" the="" most="" potent="" ache="" inhibitor="" with="" an="" ic50="" of="" 1.21="" µm="" among="" the="" indole="" alkaloids.="" a="" preliminary="" structure-activity="" relationship="" study="" showed="" that="" multiple="" substitutions="" at="" the="" indole="" ring="" and="" saturation="" of="" the="" pyridine="" ring="" were="" essential="" for="" the="" cholinesterase="" inhibition="" effects="" [22].="" 3-ethyl-12-methoxy-β-="" carboline="" (17)="" and="" 6,12-dimethoxy-3-ethyl-β-carboline="" (18)="" from="" picrasma="" quassinoids="" were="" reported="" as="" possessing="" ache="" inhibitory="" properties="">

Gambar 2 menunjukkan bahwa total 55 alkaloid diidentifikasi sebagai AChEi, sedangkan 24 alkaloid diidentifikasi sebagai BuChEi. Pada dasarnya, 16 alkaloid terbukti menghambat kedua enzim pada nilai IC50 sama dengan atau kurang dari 10 M. Tabel 1 mencantumkan alkaloid bioaktif yang diisolasi dari tanaman bersama dengan aktivitas penghambatan kolinesterasenya, sedangkan Gambar 3 dan 4 menampilkan struktur kimia alkaloid 1-61.

Alkaloid isokinolin adalah di antara berbagai kelas alkaloid yang diperoleh dari sumber alami. Mereka terdiri dari cincin isoquinoline atau tetrahydroisoquinoline sebagai kerangka dasar mereka [38]. Saran (19) adalah penghambat kolinesterase ganda paling kuat dengan nilai IC50 0.15 dan 0.88 M untuk AChE dan BuChE. Ranitidine (20) memiliki aktivitas penghambatan yang lebih lemah terhadap AChE dan BuChE daripada 19 dengan nilai IC50 masing-masing 0,65 M dan 5,73 M [24]. Dengan perbandingan struktur molekul, amina tersier hadir pada posisi 7 dari 19 dan 20 dan bertanggung jawab atas afinitas pengikatan yang tinggi terhadap AChE dan BuChE. Berberin klorida (21) dan 13-alkilberberin (22) adalah dua alkaloid isoquinolin lainnya yang berasal dari rimpang Coptis Chinensis yang memiliki struktur molekul yang sedikit berbeda dari 19 dan 20. Meskipun kedua 21 dan 22 memiliki IC50 > 10 M terhadap BuChE, 21 menunjukkan aktivitas penghambatan yang lebih kuat terhadap AChE dengan IC50 1,1 M daripada 22 dengan IC50 5,6 M [25]. Dengan membandingkan struktur molekul kedua alkaloid, terlihat bahwa keberadaan gugus metil pada posisi 13 dalam struktur 22 bertanggung jawab atas penurunan aktivitas penghambatan terhadap AChE dan BuChE.

Alkaloid aporphine dan proaporphine secara alami berasal dari isoquinoline. Umumnya terdistribusi dalam famili Annonaceae, Lauraceae, Magnoliaceae, dan Menispermaceae [39]. Pemeriksaan ekstrak dari Stephania Epigaea [26], Illigera aromatic [40], Beilschmiedia sp. [27], Monimiaceae, dan Magnoliaceae [41] menghasilkan isolasi serangkaian alkaloid tipe aporphine dan proaporphine. Diantaranya, epinastine B (23), dehydrodicentrine (24), romaine (25), doktrin (26), 2-hydroxy-9-methoxyaporphine (27), laurotetanine (28), liriodenine (29), oreobeiline (30), boldine (31), secoboldine (32), asimilobine (33), (S)-3-methoxynordomesticine (34) dan isoboldine (35) dilaporkan menunjukkan aktivitas penghambatan AChE yang signifikan [26,27] .

Alkaloid tipe lycorine, juga dikenal sebagai alkaloid Amaryllidaceae, termasuk dalam kelompok besar alkaloid isoquinoline. Mereka dapat ditemukan pada tanaman dari keluarga Amaryllidaceae. Banyak alkaloid jenis likorin telah diisolasi, sebagian besar terkonsentrasi di umbi dan daun [42]. Alkaloid tipe lycorine termasuk galantine (36) dan 1 dari Zephyranthes carinata menunjukkan aktivitas penghambatan AChE terhadap AChE [28].

Alkaloid steroid merupakan salah satu golongan penting dari alkaloid yang berasal dari tumbuhan. Mereka memiliki tulang punggung steroid dasar dengan atom nitrogen yang ada di cincin atau rantai samping [43]. Tiga alkaloid steroid baru Mokluangins A–C (37-39) dari Holarrhena pubescens dilaporkan memiliki aktivitas penghambatan AChE dalam kisaran 1,44 hingga 4,09 M, di mana substitusi pada C-3 berfungsi sebagai kunci dalam modulasi AChE aktivitas penghambatan [29]. Alkaloid isosteroid adalah salah satu alkaloid steroid representatif yang termasuk dalam tipe kerangka C-27 [43]. Tujuh alkaloid isosteroid (40-46) dari Fritillaria walujewii dilaporkan untuk aktivitas penghambatan kolinesterase potensial mereka. Tortifoline (40), Walujewine C (41), Sinpeinine A (42), Walujewine A (46), dan Walujewine E (44) terbukti menghambat AChE dengan nilai IC50 5,8 hingga 9,8 M, sedangkan semua senyawa terbukti menghambat BuChE kurang dari 10 M kecuali 46. Dapat disimpulkan bahwa semua senyawa adalah penghambat kolinesterase ganda kecuali 43, 45, dan 46 [30].

cistanche untuk dijual

Alkaloid Pyrroloiminoquinone terutama diisolasi dari organisme laut. Alkaloid pyrroloiminoquinone penting termasuk discorhabdins, prognosis, bazillions, wakayin, dan Camarones [44]. Discorhabdins G (47) dan B (48) dari Antartika Latrunculia sp. spons menunjukkan aktivitas penghambatan AChE dengan nilai IC50 masing-masing 1,3 dan 5,7 M [31]. Alkaloid Lycopodium adalah kelas alkaloid yang menarik, umumnya ditemukan pada tanaman Lycopodiaceae. Mereka terdiri dari quinolizine, pyridine, dan alkaloid tipe -pyridone [45]. Umumnya, alkaloid lycopodium terdiri dari kerangka C16 dan kadang-kadang memiliki kerangka C32 ketika ada sebagai dimer [46]. Di antara alkaloid lycopodium yang diisolasi, huperzine A (2) telah muncul sebagai inhibitor AChE yang terkenal dalam pengobatan AD [45]. Squarrose A (49) dan pyrrolhuperzine A (50) diisolasi sebagai alkaloid Lycopodium baru dari Huperzia squarrosa, bersama dengan 2 dan 12-epilycodoline N-oksida yang diketahui (51). Berdasarkan temuan, huperzine A adalah yang paling ampuh untuk penghambatan AChE, diikuti oleh 49, 50, dan 51 [32]. Dalam studi lanjutan pada tanaman yang sama, H. squarrosa menghasilkan 52 sebagai alkaloid lycopodium baru dengan potensi penghambatan AChE [33].

Alkaloid tipe likodin termasuk dalam golongan alkaloid likopodium. Umumnya, mereka terdiri dari empat cincin, termasuk satu cincin piridin atau piridin. Alkaloid tipe lycodine telah diketahui menunjukkan aktivitas penghambatan AChE [46]. Dalam sebuah penelitian yang dilakukan pada alkaloid tipe lycodine termasuk Lycocasuarinine D (53), Lycocasuarinine A (54), N-demethylhuperzinine (55), dan huperzine C (56) dari Lycopodiastrum casuarinoides, mereka dilaporkan memiliki potensi penghambatan kolinesterase. 50 dan 51 menunjukkan penghambatan AChE dengan nilai IC50 0,22 dan 4,74 M, sedangkan 55 dan 56 merupakan penghambat kolinesterase ganda [34].

Flavoalkaloid adalah subkelas unik dari alkaloid yang terdiri dari kerangka dasar flavonoid yang menyatu dengan cincin yang mengandung nitrogen, seperti pirolidinon, pirolidin, indole, piperidin, piperidin, dan aminoglikosida. Sampai saat ini, kurang dari 100 keloid rasa alami telah dilaporkan, meskipun mereka telah ditemukan menunjukkan berbagai bioaktivitas [35,47]. Dalam sebuah penelitian baru-baru ini, lima keloid rasa cinnamoylated baru diisolasi dari Camellia sinensis. Senyawa tersebut dikenal sebagai 3-O-cinnamoylepicatechin (57), (−)-6-(5"' S)

N-etil-2-pirolidinon-3-O-cinnamoylepicatechin (58), (−)-6-(5"'R)-N-etil-2-pirolidinon{{1{{ 30}}}} O-cinnamoylepicatechin (59), (−)-8-(5"'S)-N-etil-2-pirolidinon-3-O-cinnamoylepicatechin (60) dan (− )-8-(5"'R)-N-ethyl-2-pyrrolidinone-3-O-cinnamoylepicatechin (61). Semua keloid rasa menunjukkan aktivitas penghambatan AChE yang signifikan dengan IC50 mulai dari 0,126 hingga 1,040 M Studi ini mengungkapkan bahwa posisi C-6 sangat penting dalam aktivitas penghambatan AChE [35].

3. Potensi Modulasi Multi-Target Alkaloid pada Penyakit Neurodegeneratif

Selama beberapa dekade, para peneliti telah sangat terfokus pada penemuan obat yang berpotensi dapat mengubah perkembangan penyakit neurodegeneratif, misalnya, penemuan inhibitor secretase berdasarkan hipotesis amiloid untuk penyakit Alzheimer. Sayangnya, tidak ada kandidat yang menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam meningkatkan perkembangan penyakit pada fase akhir uji klinis. Inhibitor kolinesterase tetap menjadi obat untuk pengelolaan penyakit dan penelitian lebih lanjut diminta untuk mengeksplorasi potensi alkaloid untuk pengelolaan kondisi neurodegeneratif selain aktivitas kolinesterase mereka [48]. Meskipun memiliki sifat anti-kolinesterase kuat yang membantu meningkatkan fungsi kognitif, kami telah melakukan pencarian pada alkaloid pada Tabel 1 yang memiliki aktivitas penghambatan kolinesterase potensial dan menyusun beberapa penelitian yang telah melaporkan potensi alkaloid ini untuk bertindak pada beberapa target lainnya, untuk memberikan gambaran tentang potensi modulasi multi-target dari senyawa ini. Namun, tidak dapat dikesampingkan bahwa senyawa dengan aktivitas penghambatan kolinesterase yang lebih rendah tidak berpotensi berguna untuk beberapa target lain pada penyakit neurodegeneratif. Bagian ini berfokus terutama pada penyakit Alzheimer (AD) dan penyakit Parkinson (PD). Kumpulan mekanisme bahwa alkaloid ini bertindak atas termasuk perlindungan saraf, peradangan saraf, neurogenesis, amyloid-beta aggregation (A), dan hiperfosforilasi tau.

3.1. Perlindungan saraf

Neuroprotection memperlambat hilangnya neuron dan perkembangan selanjutnya dari penyakit neurodegeneratif melalui berbagai jalur, termasuk pengurangan stres oksidatif, disfungsi mitokondria, agregasi protein, peradangan, eksitotoksisitas, dan apoptosis sel [49].

Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa harmane (7), harmol (8), harmine (9), harmaline (12), dan harmalol (13) termasuk dalam kelas indole-carboline (Tabel 1), menunjukkan potensi neuroprotektif terhadap kerusakan saraf. Sebuah studi In Vitro menunjukkan bahwa 7 melindungi terhadap toksisitas yang diinduksi H2O2-dalam sel neuroblastoma dengan melemahkan viabilitas sel yang menurun [50]. Model ini dikaitkan dengan cedera saraf yang disebabkan oleh stres oksidatif yang berimplikasi pada perkembangan penyakit neurodegeneratif.

12 banyak digunakan untuk menginduksi tremor pada hewan pengerat, tidak ada dampak negatif yang ditemukan pada sel PC12 dopaminergik saja pada konsentrasi 50 M, sama untuk metabolit harmalol 13 [51]. Hasilnya bertepatan dengan dua penelitian lain yang menunjukkan tidak ada toksisitas yang dikenakan pada sel PC12 oleh 12 dan 13 saja [52,53]. MPP plus adalah neurotoksin pada neuron dopaminergik yang terlibat dalam penyakit Parkinson (PD). Peran 7 dalam menekan efek 1-Metil-4- fenilpiridinium (MPP plus ) dicapai dengan menekan potensi transmembran mitokondria (MMP), pelepasan sitokrom c, aktivasi caspase-3, spesies oksigen reaktif ( ROS), dan tingkat GSH In Vitro [51-53]. Oksidasi dopamin memulai kaskade yang berbeda untuk membentuk neurotoksin endogen yang berkontribusi pada neurodegenerasi [54,55]. Dalam kasus 12, terbukti mengimbangi efek toksik dari oksidasi dopamin yang dikenakan pada mitokondria otak Ex Vivo. Hal ini dikaitkan dengan sifat antioksidan dari 12 melalui mempertahankan aktivitas reduktase tioredoksin dan menghambat oksidasi tiol dan karena itu pembentukan produk oksidasi dopamin [56]. Selain itu, 9 dan 12 enzim antioksidan yang diregulasi seperti superoksida dismutase [57] dan glutathione peroxidase (GPx) In Vitro, sementara dalam penelitian lain, mereka mengurangi peningkatan ROS dan oksidasi tiol, yang mengarah ke mekanisme pertahanan antioksidan yang ditingkatkan untuk menghasilkan efek neuroprotektif. [52,53,58,59].

Selain itu, 9 memberikan efek neuroprotektif dengan meningkatkan regulasi kadar protein glutamat transporter-1 (GLT-1) dan GLT-1 dan serapan glutamat yang bergantung pada glutamat aspartat (GLAST) di sel astroglial dan di jaringan kortikal tikus SOD1G93A, model tikus transgenik dari amyotrophic lateral sclerosis [60]. Transporter glutamat ini mempertahankan konsentrasi glutamat ekstraseluler yang rendah, yang merupakan neurotransmitter rangsang, dimana akumulasinya berkontribusi terhadap eksitotoksisitas [61]. Selain itu, tinjauan sistematis baru-baru ini menunjukkan bahwa 9 meningkatkan memori dan pembelajaran dan menunjukkan efek neuroprotektif pada hipokampus dalam model eksperimental praklinis [62]. Itu konon terlibat dalam peningkatan regulasi GLT -1, penurunan ROS, peningkatan faktor neurotropik yang diturunkan dari otak (BDNF), dan memiliki efek anti-inflamasi. Dalam konteks PD, 9 baru-baru ini diselidiki untuk efek degradasinya pada -synuclein In Vitro. Sistem ubiquitin-proteasome (UPS) adalah salah satu sistem yang menghilangkan - synuclein melalui aktivitas proteolitik proteasome dan ditunjukkan bahwa 9 meningkatkan aktivitas proteolitik melalui fosforilasi protein kinase A (PKA) dan karenanya meningkatkan UPS untuk -synuclein clearance [63, 64].

13, metabolit 9, dimasukkan dalam hasil dari penelitian yang disebutkan sebelumnya sebagai senyawa yang menarik dan ditemukan bahwa 13 memberikan perlindungan saraf melalui modulasi stres oksidatif, MMP, dan apoptosis In Vitro [51-53]. Temuan ini menunjukkan penurunan ROS dan oksidasi tiol, peningkatan kadar GSH, dan redaman hilangnya MMP [51-53,65]. Efek 13 pada dua proses yang terlibat dalam mediasi kematian sel, yaitu pelepasan sitokrom c dan aktivasi caspase-3, diselidiki juga, dan 13 menurunkan keduanya [51,66].

Penelitian tentang efek perlindungan dari berberin klorida (21), yang merupakan alkaloid isoquinoline (Tabel 1), pada neurodegenerasi telah mendapatkan popularitas dalam beberapa tahun terakhir. Dalam sebuah penelitian in vivo, pretreatment 21 pada neurotoksisitas terstimulasi 6-hydroxydopamin (6-OHDA) yang memodelkan PD pada tikus secara signifikan mengurangi rotasi yang diinduksi apomorfin dan hilangnya substansia nigra pars compacta yang diwarnai Nissl ( SNpc), dan melemahkan pengurangan imunoreaktivitas tirosin hidroksilase pada neuron dopaminergik SNpc [67]. Sebuah studi In Vitro menunjukkan bahwa 21 memberikan sifat neuroprotektif terhadap degenerasi saraf yang dimediasi stres oksidatif melalui pengaktifan kaskade pensinyalan Akt/GSK, Akt/GSK3 /Nrf-2, dan PI3K/Akt/Nrf2, meningkatkan p-CREB, merangsang NGF dan Pelepasan BDNF, menurunkan translokasi inti NF-κB, menekan TNF , COX-2, IL-1B, NF-κB, dan menurunkan regulasi caspase-1, caspase-3, Bax, Elevasi Bcl-2, cyclin D1, dan p53 [68]. Selain hasil yang setara dengan penelitian sebelumnya, Deng dan tim melaporkan 21 penurunan produksi ROS dan penurunan MMP terbalik In Vitro, dan menyarankan 21 efek neuroprotektif yang diberikan oleh aktivasi jalur PI3K/Akt pada neurotoksisitas yang diinduksi rotenone [69]. 21 juga terbukti melindungi sel PC-12 dari kerusakan oksidatif melalui mitofag yang dimediasi PI3K/AKT/mTOR [70]. Degenerasi seperti Wallerian (WLD) adalah degenerasi aksonal, memanjang dari akson distal ke lokasi cedera dan terjadi pada penyakit neurodegeneratif [71]. Menariknya, 21 ditemukan sebagai inhibitor non-kompetitif dari Sterile Alpha dan Toll Interleukin Receptor Motif yang mengandung protein 1 (SARM1), yang merupakan mediator kunci untuk WLD, menghasilkan persentase penghambatan dari skrining primer sebesar 70 persen [72] . Studi yang sama selanjutnya menguji aktivitas penghambatannya pada domain SAM1−2TIR sel bakteri dan Expi293 untuk mengkonfirmasi temuan dan memperoleh nilai IC50 masing-masing 110 ± 10 M dan 77 ± 5 M. Selain itu, 21 meningkatkan CYP2J2, protein yang ditemukan menjadi pelindung terhadap model PD, melalui stimulasi reseptor alfa yang diaktifkan proliferator Peroksisom (PPAR-) In Vitro [73]. Sebuah studi in vivo menunjukkan bahwa 21 mencegah penghambatan asam aminolevulinic dehidratase (δ-ALA-D) dan mencegah kerusakan pada transmisi purinergik dengan melemahkan NTPDase, ADP, 50 -nukleotidase dan hilangnya aktivitas ADA pada demensia yang diinduksi streptozotocin, di mana regulasi transmisi ini berperan dalam pemrosesan memori [74,75]. Namun, aktivitas -ALA-D dalam sel saraf tertentu memerlukan penyelidikan lebih lanjut karena penelitian terbatas yang tersedia.

cistanche untuk dijual

Stimulasi aktivitas hemichannel glial meningkatkan pelepasan ATP dan glutamat yang selanjutnya menginduksi kematian neuron, sedangkan Reticulon-3 (RTN3) berkumpul di otak AD dan memfasilitasi perkembangan neurit distrofik [76,77]. Boldine (31), suatu alkaloid aporphine (Tabel 1), dilaporkan menurunkan aktivitas hemichannel astroglial tanpa mempengaruhi komunikasi gap junctional, mengurangi pelepasan ATP dan glutamat. Sebuah studi in vivo menunjukkan 31 dilindungi terhadap stres oksidatif saraf dan distrofi neuritik di sekitar plak amyloid-beta (A), di mana area yang lebih kecil dan lebih sedikit dari RTN3 immunoreactive dystrophic neurites (RIDNs) diamati pada tikus APP/PS1 [78]. Dalam studi lain, 31 H2O2 terurai, penurunan besi dan degradasi deoksiribosa yang dimediasi EDTA dan pembentukan melanin oleh oksidasi dopamin, hilangnya MMP yang dilemahkan, peningkatan sitokrom C, hilangnya aktivitas reduktase tioredoksin, penghambatan oksidasi tiol yang diinduksi oleh dopamin dan {{15} }OHDA dan PC-12 hilangnya viabilitas sel, dan aktivasi caspase-3 yang diinduksi oleh dopamin [79].

Sebuah studi in vivo menunjukkan bahwa deoxyvasicine (15), yang merupakan alkaloid -carboline (Tabel 1), melindungi neuron dari kerusakan oksidatif-stres yang disebabkan pada dosis 15 mg kg-1. Studi tersebut menunjukkan bahwa jumlah glutathione peroxidase (GPx) meningkat secara signifikan dengan pemberian 15, kemudian meningkatkan mekanisme pertahanan antioksidan di otak. Selain itu, 15 mampu meningkatkan kelangsungan hidup saraf dengan meningkatkan faktor neurotropik yang diturunkan dari otak (BDNF) pada 45 mg kg-1 [80].

3.2. peradangan saraf

Selama bertahun-tahun, penelitian telah dilakukan untuk menyelidiki patologi kondisi neurodegeneratif dan peradangan saraf telah ditemukan sebagai salah satu mekanisme yang mendasarinya. Defek pada fungsi sel imun dapat memicu inflamasi pada sistem saraf pusat (SSP) dan akhirnya menyebabkan cedera saraf. Secara khusus, peradangan akut dapat bermanfaat bagi otak. Sebaliknya, peradangan kronis dapat membahayakan otak dengan meningkatkan hiperfosforilasi protein tau dan agregasi amiloid-beta (A). Mekanisme ini dapat diaktifkan oleh mediator proinflamasi seperti interleukin 1 (IL-1) dan interleukin 6 (IL-6). Karena peradangan terkait erat dengan patologi kondisi neurodegeneratif seperti AD dan PD, alkaloid yang mampu mencegah peradangan saraf mungkin dapat memperbaiki peradangan saraf serta membantu mengelola kondisi tersebut [81-83].

9 dan 12 disorot untuk mampu menangkal peradangan saraf. Diduga mampu menurunkan produksi sitokin inflamasi seperti tumor necrosis factor-alpha (TNF- ) dan myeloperoxidase (MPO) dan mediator seperti nitric oxide (NO). Secara khusus, 7 dan 12 menunjukkan IC50 dari 0.08 M dan 0.26 M masing-masing menuju MPO, oleh karena itu membuktikan potensi mereka untuk dimasukkan sebagai agen untuk melawan peradangan saraf [58,59]. Selain itu, sebuah studi in vivo menyarankan bahwa 9 secara signifikan meningkatkan defisit kognitif pada tikus diabetes yang diinduksi secara kimia pada 20 mg kg-1. Studi ini mengusulkan bahwa diabetes mellitus terkait erat dengan disfungsi kognitif dan keduanya terkait dengan peradangan. Ketika 9 diberikan pada tikus diabetes, aktivitas inflamasi NLRP3 ditekan, menyebabkan peningkatan ekspresi faktor neurotropik yang diturunkan dari otak (BDNF) dan selanjutnya meningkatkan kemampuan kognitif [84]. Selain itu, sebuah studi in vivo melaporkan bahwa 9 juga mampu melintasi sawar darah otak (BBB) ​​segera setelah asupan oral [85].

Alkaloid -karbolin lain 15 mampu menghambat peradangan saraf melalui beberapa jalur. Sebuah penelitian in vivo telah membuktikan bahwa 15 mampu meningkatkan jumlah -GABA dan menurunkan jumlah glutamat di otak pada konsentrasi 5 1, 15, dan 45 mg kg−1. -GABA adalah neurotransmitter vital yang bekerja untuk menghambat peradangan saraf yang diprakarsai oleh astrosit dan mikroglia dengan menghambat pelepasan TNF-. Selain itu, produksi TNF-, yang merupakan sitokin yang memicu inflamasi, juga secara signifikan mengalami penurunan regulasi dalam pola yang bergantung pada konsentrasi ketika diobati dengan 15 pada konsentrasi 5-45 mg kg-1 [80].

21 bertindak pada beberapa target untuk meningkatkan kondisi AD. Salah satu mekanisme aksi 21 adalah untuk melemahkan peradangan saraf [86]. Misalnya, sebuah studi in vivo melaporkan penurunan mediator pro-inflamasi termasuk COX-2, IL-12, IL-6, IL-1, dan TNF- yang dihasilkan dari administrasi 21 di otak tikus AD [87]. Selanjutnya, sebuah studi in vivo melaporkan bahwa 21 menghambat ekspresi subbagian p65 dan fosforilasi pada 50 mg kg-1. p65 adalah bagian dari heterodimer NF-kB yang penting dalam memodulasi produksi protein inflamasi [88]. Selain itu, sebuah penelitian in vivo juga melaporkan bahwa 21 mampu melawan peradangan saraf dengan menekan kaskade pensinyalan IL-6, TNF, dan p38 MAPK [89].

3.3. Neurogenesis

Neurogenesis dewasa adalah proses yang terjadi di zona subgranular (SGZ) dan zona subventrikular (SVZ) hipokampus untuk menghasilkan neuron sepanjang hidup manusia. Cacat pada neurogenesis dewasa berpotensi mengakibatkan kondisi neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer (AD), penyakit Parkinson (PD), dan penyakit Huntington (HD) [90]. Misalnya, sebuah studi in vivo melaporkan bahwa gangguan neurogenesis dewasa mungkin telah dimulai pada tahap awal penyakit AD bahkan sebelum pembentukan neurofibrillary tangles neurotoksik dan plak A [91,92].

Sebuah studi In Vitro menyarankan bahwa 8, 9, dan 12 berhasil menginduksi neurogenesis ketika diuji pada sel-sel progenitor yang dikultur dari SGZ dan SVZ. Selanjutnya, metabolisme 9 dalam tubuh manusia menghasilkan 8 sebagai produk utama. Alkaloid -karbolin ini juga mampu menginduksi spesialisasi sel saraf dan hal ini dibuktikan dengan adanya ekspresi MAP-2 dan Tuj-1. Studi ini mengusulkan bahwa potensi neurogenesis dari alkaloid -karboline ini dikaitkan dengan aktivitas penghambatannya terhadap monoamine oksidase [70] dan DYRK1A [93].

Sebuah studi In Vitro menyelidiki potensi neurogenesis dari alkaloid aporphine (Tabel 1) pada sel PC-12 menunjukkan bahwa asimilobine (33) secara signifikan merangsang pertumbuhan neurit dalam sel PC-12 tetapi tanpa efek yang jelas pada pengkodean ekspresi mRNA untuk protein yang penting untuk pembelahan dan spesialisasi sel. Selain itu, penelitian ini juga melaporkan bahwa 33 sangat dapat ditembus melintasi sawar darah-otak (BBB), menjadikannya kandidat obat potensial untuk pengelolaan kondisi neurodegeneratif [94].

3.4. Agregasi Amiloid Beta

Amyloid beta (A ) adalah produk yang dihasilkan dari pemecahan enzimatik protein prekursor amiloid (APP) oleh -secretase dan -secretase dan diduga A berperan dalam perkembangan AD. A adalah peptida yang sebagian besar terdiri dari 40-42 asam amino dan rentan terhadap agregasi untuk membentuk plak neurotoksik A. Setelah plak A menumpuk di otak, aktivitas sinaptik dan neuron abnormal akan berkembang, menyebabkan kerusakan otak dan menghasilkan gejala seperti defisit kognitif dan kehilangan memori secara bertahap [95,96].

Oleh karena itu, mencegah agregasi A dapat membantu menunda perkembangan AD. Selain aktivitas anti-kolinesterase yang ditunjukkan oleh alkaloid yang berasal dari tumbuhan, beberapa di antaranya mampu menghambat agregasi A. Saran (19) dan nizatidine (20) adalah alkaloid isoquinoline (Tabel 1) dan mereka memiliki kemampuan untuk menghambat oligomerisasi A .

Sebuah studi In Vitro melaporkan bahwa 19 dan 20 menunjukkan penekanan intensitas sedang terhadap agregasi A seperti yang terlihat dari nilai IC50 masing-masing 5,56 dan 1,89 M terhadap A . Bahkan, juga disarankan bahwa 19 dan 20 memiliki aktivitas penghambatan paling signifikan terhadap beberapa target yang terlibat dalam kondisi neurodegeneratif dan mereka memiliki struktur molekul yang serupa bila dibandingkan dengan alkaloid isoquinoline lain yang diekstraksi dari Zanthoxylum rigidum. Oleh karena itu, didorong untuk menyelidiki perancah molekuler yang terkait dengan aktivitas multi-target mereka [24]. Selain itu, 21 telah dipelajari selama bertahun-tahun dan ulasan melaporkan bahwa itu menghambat kaskade pensinyalan ERK1/2 dan mitogen-activated protein kinase (MAPK), akibatnya menonaktifkan -secretase-1 (BACE-1) dan berkurang Sebuah generasi [86]. Faktanya, 21 dipasarkan sebagai produk over-the-counter yang dikonsumsi secara oral di Cina, karena penelitian yang menyelidiki kemanjuran dan keamanannya setelah konsumsi oral melaporkan hasil yang dapat diterima. Selain aktivitas antikolinesterasenya yang sebanding dengan 1 dan 21 juga memiliki kemampuan untuk menurunkan agregasi A dengan cara menurunkan pembentukan A . Sebuah studi in vivo melaporkan bahwa 21 mampu secara signifikan menghambat aktivitas -sekretase di otak AD, akibatnya mengurangi pembentukan A hingga 40 persen dan memperbaiki gejala AD. Selain aksi supresi terhadap -sekretase, penelitian in vivo lain melaporkan bahwa 21 meningkatkan aktivitas A 40 yang menurunkan potensi neurotoksik A 42 dengan memodifikasi stabilitas, morfologi, dan kelarutan A 42 untuk merusak agregasi A 42 [87,97]. Pernyataan ini lebih lanjut didukung oleh studi in vivo yang mengklaim bahwa 21 pada konsentrasi 50 dan 100 mg/kg/hari mampu menurunkan regulasi bagian Pen-2, Aph-1 , dan PS1 dari -secretase dan -secretase, akibatnya menekan produksi A . Selain itu, 21 terbukti secara signifikan meningkatkan aktivitas -sekretase pada konsentrasi yang sama [98]. Sebuah studi In Vitro lebih lanjut menyarankan bahwa 21 mampu menghambat oligomerisasi A dan pembentukan fibril [99].

3.5. Tau Hiperfosforilasi

Protein Tau (τ) memainkan peran penting dalam menstabilkan mikrotubulus neuron dan karenanya mendukung struktur neuron dan transportasi nutrisi intraseluler. Kinase yang mencakup spesifisitas ganda fosforilasi tirosin yang diatur kinase 1A (DYRK1A), glikogen sintase kinase-3 (GSK-3 ), Ca2 plus /calmodulin Activated protein kinase II dan cyclin-dependent kinase-5 (Cdk5) dapat menginduksi hiperfosforilasi tau. Hiperfosforilasi protein tau menyebabkan penggumpalan protein tau terfosforilasi untuk membentuk kusut neurofibrillary dari filamen heliks berpasangan tau. Akibatnya, mereka tidak lagi mendukung mikrotubulus dalam neuron, akhirnya menyebabkan apoptosis neuron dan karenanya neurodegenerasi [100].

9 ditemukan memiliki aktivitas penghambatan terhadap DYRK1A yang pada gilirannya menghambat hiperfosforilasi protein tau. Hal ini dibuktikan oleh sebuah studi In Vitro bahwa 9 adalah penghambat kuat DYRK1A dengan IC50 sekitar 80 nM. 9 menonaktifkan DYRK1A, sehingga menekan fosforilasi tau pada serin 396, selanjutnya mereduksi ketiga jenis bentuk protein tau yang terfosforilasi. Dengan mengurangi jumlah tau terfosforilasi, harmine (9) mempertahankan fungsi tau untuk mendukung mikrotubulus dalam neuron, mencegah kematian neuron. Namun, dilaporkan bahwa 9 dapat menjadi neurotoksik pada konsentrasi di atas 8 M karena penipisan protein tau yang berlebihan [100].

Selain 9, 21 juga mampu menghambat hiperfosforilasi protein tau. Meskipun penelitian lebih lanjut perlu dilakukan pada mekanisme aktual 21 untuk mengurangi hiperfosforilasi tau, dua penelitian In Vitro telah menunjukkan bahwa 21 mampu mencegah hiperfosforilasi protein tau yang distimulasi oleh kalikulin A pada konsentrasi 20 dan 25 g mL−1 dengan mengurangi aktivitas GSK-3 dan meningkatkan aktivitas protein fosfatase 2A. Selain itu, pembalikan fosforilasi tau diinduksi oleh 21 pada Ser262 [86,101,102]. Sebuah studi in vivo juga melaporkan bahwa sifat antioksidan 21 dapat membantu menghambat ekspresi berlebih protein tau dan hiperfosforilasi tau di otak AD [87].

4. Analisis Fisikokimia Alkaloid

Gambar 5 menunjukkan analisis sifat fisikokimia alkaloid yang termasuk dalam ulasan ini. Berat molekul sebagian besar senyawa di bawah 500 Da. Senyawa berat molekul yang lebih tinggi termasuk 44, 45, dan alkaloid rasa (58-61). Hanya satu senyawa yang melanggar aturan Lipinski untuk donasi ikatan hidrogen, ikatan yang dapat diputar, dan luas permukaan kutub topologi (TPSA). Menariknya, semua senyawa yang termasuk dalam ulasan ini mengikuti aturan Lipinski untuk Log P dan akseptor ikatan hidrogen (HBA). 32 senyawa tergolong sangat mudah larut, 15 senyawa memiliki kelarutan sedang dan 7 senyawa memiliki kelarutan rendah.

5. Metode

Semua alkaloid yang diturunkan secara alami dilaporkan untuk aktivitas penghambatan kolinesterase mereka dalam literatur antara 2011-2020 dimasukkan dalam penelitian ini. Alkaloid sintetis, alkaloid yang sementara diidentifikasi dengan kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS) dan kromatografi cair-spektrometri massa LCMS yang dilaporkan untuk penghambatan kolinesterase dikeluarkan dalam penelitian ini. Gambar 1 menunjukkan bahwa 38 persen dan 18,7 persen inhibitor AChE dan BuChE dengan IC50 Kurang dari atau sama dengan 10 M dimasukkan dalam tinjauan ini. Akibatnya, 61 senyawa dengan IC50 kurang dari atau sama dengan 10 M kecuali 1 dan 2 dimasukkan dalam teks dan ulasan untuk potensi modifikasi penyakit termasuk penghambatan amiloid-beta, penghambatan hiperfosforilasi tau, peradangan saraf, neurogenesis, dan neuroprotektif. efek. Sifat fisikokimia dari 59 alkaloid (kecuali galanthamine dan huperzine A) telah diprediksi (Instant JChem 17.10.0, 2020 ChemAxon Ltd. ).

6. Kesimpulan

Semakin banyak bukti telah menunjukkan pentingnya alkaloid yang diturunkan secara alami sebagai modulator penyakit neurodegeneratif. Meskipun alkaloid adalah sumber utama penghambat AChE, sejumlah besar penghambat kolinesterase ganda dan penghambat BuChE sedang ditemukan. Sangat menarik untuk dicatat bahwa beberapa alkaloid yang didokumentasikan dalam ulasan ini melindungi neuron terhadap mekanisme yang merusak seperti peradangan saraf, stres oksidatif, eksitotoksisitas, apoptosis, akumulasi A, dan fosforilasi tau, dan dapat dikembangkan untuk pengelolaan penyakit Alzheimer dan Parkinson. Secara khusus, 9 dan 21 adalah modulator potensial dalam pengelolaan perkembangan penyakit ini. Namun demikian, dosis alkaloid ini untuk digunakan dalam penyakit neurodegeneratif tetap tidak meyakinkan. Analisis fisikokimia mengungkapkan bahwa mayoritas alkaloid mengikuti aturan Lipinski kemungkinan obat. Sawar darah-otak merupakan faktor penting yang menjaga penetrasi senyawa ke dalam otak dan membutuhkan perhatian lebih untuk diberikan. Dapat dimengerti, kemunduran senyawa yang diturunkan secara alami seperti hasil ekstraksi yang rendah telah menghentikan pengembangan kandidat potensial menjadi lead terapeutik. Pengembangan lebih lanjut diperlukan untuk meningkatkan kegunaannya sebagai terapi yang layak.