Synthesis of Dipicolinic Acid Derivatives of Potential Anti-leishmanial Activity

Linked Agent
Abdelfattah, Ahmed , Thesis advisor
Bekhit, Adnan , Thesis advisor
Date Issued
2024
Language
English
Extent
12, 79, pages
Place of institution
Sakhir, Bahrain
Thesis Type
Thesis (Master)
Institution
UNIVERSITY OF BAHRAIN, College of Science, Department of Chemistry
English Abstract
Abstract : Leishmaniasis is a parasitic disease caused by Leishmania species, transmitted through the bites of infected sandflies. It poses a significant public health challenge in many tropical and subtropical regions, leading to severe morbidity and mortality. Current treatments, such as miltefosine, are limited by toxicity, resistance, and accessibility issues. Therefore, developing new compounds with improved efficacy and safety profiles is essential to combat this disease effectively and provide better treatment options for affected populations. This research focuses on synthesizing and characterizing dipicolinic acid derivatives, evaluating their anti-leishmanial activities, and elucidating their mechanisms of action. Molecular docking studies were conducted to predict the binding interactions of these compounds with key targets in the Leishmania metabolic pathways. Additionally, cytotoxicity assessments and predictions regarding the absorption, distribution, metabolism, excretion, and toxicity (ADMET) profiles of the most active compounds were performed. The findings aim to provide better treatment options for affected populations and contribute to the ongoing efforts to combat leishmaniasis. The current study successfully synthesized dipicolinic acid derivatives, achieving percentage yields between 33.1% and 85.46%, with relatively easy synthetic method making these compounds attractive candidates for further study. The structures of the synthesized compounds were confirmed through spectroscopic and elemental analyses. In vitro screening against two forms of L.major demonstrated that all compounds exhibited activity, with compound IV showing the highest efficacy with IC50 of 2.86±0.14 µM against promastigotes and 3.84±0.16 µM against amastigotes, outperforming the reference drug miltefosine by nearly three times. Mechanistic studies indicated that compound 4 inhibits the folic acid pathway, as evidenced by anti-folate tests and molecular docking, which revealed a docking score of -13.73 kcal/mol for Lm-PTR1, surpassing that of trimethoprim (-11.91 kcal/mol). Additionally, in vitro cytotoxicity assays indicated a superior safety profile for compound IV, with an IS value of 108.2, significantly better than miltefosine. In silico analyses further suggested favourable bioavailability and the potential for enhanced toxicity profiles, reinforcing the viability of these compounds as promising candidates for anti-leishmanial therapies.
Arabic Abstract
الملخص :

الليشمانيا هو مرض طفيلي ينتقل عبر لدغات ذباب الرمل يمثل هذا المرض تحديا كبيرا للصحة العامة في العديد من المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية، مما يؤدي إلى معدلات عالية من العدوى والوفيات العلاجات الحالية، مثل الميلتيفوسين، محدودة بسبب السمية ومقاومة الطفيليات ومشكلات الوصول إلى العلاج. لذا فإن تطوير مركبات جديدة مع تحسين الفعالية وتقليل السمية أمر ضروري لمكافحة هذا المرض بفعالية وتوفير خيارات علاجية أفضل. تهدف هذه الدراسة إلى تشييد وتوصيف مشتقات حمض الديبكولين، وتقييم أنشطتها المضادة لليشمانيا، ومناقشة علاقة التركيب بالنشاط لأكثر المركبات فعالية.

نجحت هذه الدراسة في تشييد مشتقات حمض الديبكولين، حيث تم تحقيق نسب إنتاج تتراوح بين %33.1 و 85.46%، مع طريقة توليف سهلة نسبيا مما يجعل هذه المركبات المشيدة جذابة للدراسات المستقبلية. وقد تم تأكيد التركيب الكيميائي من خلال التحليل الطيفي والتحليل العنصري.

أظهرت الفحوصات في البايولوجية ضد شكلين من L. major أن جميع المركبات فعالة، ولكن أظهر المركب IV الفعالية القصوى (ICso) بمقدار 0.14 2.4 ضد البروماستيغوتات و 0.16 3.84 ضد الأماستيغوتات، متفوقا على الدواء المرجعي ميلتيفوسين بحوالي ثلاثة أضعاف. طريقة عمل المركب لتثبيط عمل الليشمانيا تمت دراستها في تجربة ضد حمض الفوليك والنتائج أظهرت أن المركب 4 يكسب فعاليته بأكبر صورة عن طريق تثبيط مسار حمض الفوليك. هذه النتائج تم تدعيمها عن طريق التمثيل الجزئي، الذي كشف عن درجة توجيه قدرها )-11.91 Kcal( متفوقا بذلك على التريميثوبريم ، Lm-PTR1-13.73 Kcal/mol mol

بالإضافة إلى ذلك، أظهرت اختبارات السمية الخلوية للمركب IV أن المركب أمن نسبيا، متفوقا على الميلتيفوسين. كما اقترحت التحليلات الحاسوبية مزيدًا من التوافر البيولوجي وإمكانية تحسين ملفات السمية، مما يعزز من جدوى هذه المركبات كمرشحات واعدة للعلاج ضد الليشمانيا.
Note
Tittel on cover :
تشييد مشتقات حمض الديبكولين ذات النشاط المضاد لليشمانيا
Member of
Identifier
https://digitalrepository.uob.edu.bh/id/b2f0d2db-48a0-4af9-b058-f6724c477af2