Glucose-derived spiro-isoxazolines are anti-hyperglycemic agents against type 2 diabetes through glycogen phosphorylase inhibition

International audienceGlycogen phosphorylase (GP) is a target for the treatment of hyperglycaemia in the context of type 2 diabetes. This enzyme is responsible for the depolymerization of glycogen into glucose thereby affecting the levels of glucose in the blood stream. Twelve new d-glucopyranosylidene-spiro-isoxazolines have been prepared from O-peracylated exo-D-glucals by regio- and stereoselective 1,3-dipolar cycloaddition of nitrile oxides generated in situ by treatment of the corresponding oximes with bleach. This mild and direct procedure appeared to be applicable to a broad range of substrates. The corresponding O-unprotected spiro-isoxazolines were evaluated as glycogen phosphorylase (GP) inhibitors and exhibited IC50 values ranging from 1 to 800 μM. Selected inhibitors were further evaluated in vitro using rat and human hepatocytes and exhibited significant inhibitory properties in the primary cell culture. Interestingly, when tested with human hepatocytes, the tetra-O-acetylated spiro-isoxazoline bearing a 2-naphthyl residue showed a much lower IC50 value (2.5 μM), compared to that of the O-unprotected analog (19.95 μM). The most promising compounds were investigated in Zucker fa/fa rat model in acute and sub-chronic assays and decreased hepatic glucose production, which is known to be elevated in type 2 diabetes. This indicates that glucose-based spiro-isoxazolines can be considered as anti-hyperglycemic agents in the context of type 2 diabetes

Development of methods for the analysis of explosives and their derivatives

The present thesis includes new and improved methods concerning the chemical analysis of several explosive substances and their derivatives, using well established as well as modern techniques with increased validity and reliability. In the first part of the thesis, a novel method for the identification of nitrocellulose’s derivatives in high explosives and propellants is presented using Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC–MS). The development of this method offers a solution to the forensics laboratories regarding the persistent identification problem of this macromolecule. Moreover, in the second part of the thesis, a characteristic derivative of SCN- coming from the residues of black powder was detected engaging GC–MS. The aforementioned finding indicates the usage of black powder. This explosive material remains one of the most popular explosives, due to its manufacture simplicity; nevertheless its residues’ identification is still a strenuous venture. Finally, the ability to differentiate among several samples of the same type of explosive was verified by the emerging techinique of Gas Chromatography–Isotope Ratio Mass Spectrometry (GC–IRMS). As a result, differentiation among different samples of the explosive substance tetryl was achieved for the first time.Η παρούσα διατριβή περιλαμβάνει νέες και βελτιωμένες μεθόδους για την ενόργανη ανάλυση διαφόρων εκρηκτικών υλών και παραγώγων αυτών με τη χρήση αναγνωρισμένων και αναδυόμενων τεχνικών με υψηλή εγκυρότητα και αξιοπιστία. Στο πρώτο σκέλος παρουσιάζεται μία πρωτότυπη μέθοδος για την ανίχνευση παραγώγων νιτροκυτταρίνης με τη βοήθεια της Αεριοχρωματογραφίας μεΦασματομετρία Μαζών (Gas Chromatography–Mass Spectrometry, GC–MS), τόσο σε ισχυρά όσο και σε ασθενή εκρηκτικά. Η ανάπτυξη της μεθόδου αυτής επιλύει χρόνια προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα εγκληματολογικά εργαστήρια σχετικά με την ανίχνευση του εν λόγω μακρομορίου. Στη συνέχεια, περιγράφεται η επιτυχής ανίχνευση με GC–MS ενός χαρακτηριστικού παραγώγου του SCN- που προέρχεται από την πυροδότηση μαύρης πυρίτιδας. Η ανίχνευση του συγκεκριμένου παραγώγου, με το βελτιωμένο πρωτόκολλο που προτείνεται, υποδεικνύει ως χρησιμοποιηθείσα εκρηκτική ύλη τη μαύρη πυρίτιδα, η οποία εξακολουθεί να είναι εξαιρετικά δημοφιλής λόγω της απλής παρασκευής της,εντούτοις η ανίχνευση των υπολειμμάτων της είναι ιδιαίτερα απαιτητική. Επιπρόσθετα, παρουσιάζεται μία ακόμα μέθοδος, η οποία αξιοποιεί την αναδυόμενη, στον τομέα των εκρηκτικών, τεχνική της Αεριοχρωματογραφίας με Φασματομετρία Μαζών Λόγου Ισοτόπων (GC–C–IRMS), αναφορικά με την ικανότητά της για διάκριση δειγμάτων προερχόμενων από όμοιου τύπου εκρηκτικές ύλες. Η χρήση της τεχνικής αυτής κατέστησε εφικτή την επιτυχή διάκριση δειγμάτων της εκρηκτικής ύλης τετρύληςγια πρώτη φορά στη βιβλιογραφία

Φυσιολογικές αποκρίσεις κατά την πυγμαχία με έμφαση στην αρτηριακή πίεση

Εισαγωγή / Σκοπός: Η πυγμαχία είναι δημοφιλές άθλημα επαφής με καταβολές από τα αρχαία χρόνια. Κατά καιρούς έχουν μελετηθεί εκτεταμένα οι συναφείς με την πυγμαχία τραυματισμοί, οι διάφορες μέθοδοι προπόνησης και η βιομηχανική των κινήσεων, εντούτοις, λόγω αλλαγών των κανονισμών, οι ασκησιογενείς φυσιολογικές αποκρίσεις που αναφέρονται για το άθλημα ποικίλλουν. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη φυσιολογικών αποκρίσεων κατά τη διάρκεια πρωτοκόλλου προσομοιωμένου με πυγμαχικό αγώνα, σύμφωνα με τους τελευταίους κανονισμούς, και η σύγκρισή τους με αυτές που παρατηρούνται σε ίδιας έντασης και διάρκειας τρέξιμο σε δαπεδοεργόμετρο. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη διερεύνηση της διακύμανσης της αρτηριακής πίεσης κατά την άσκηση και μετασκησιακά, λόγω των ιδιαιτεροτήτων του αθλήματος, δηλαδή του διαλειμματικού του χαρακτήρα, αλλά και της υψηλής συμμετοχής και θέσης των χεριών. Μεθοδολογία: Στη μελέτη συμμετείχαν 10 άνδρες (ηλικίας 25,0 ± 6,6 ετών, σωματικής μάζας 77,5 ± 10,6 kg και ύψους 174,4 ± 6,6 cm), αθλούμενοι στην πυγμαχία σε μέσο επίπεδο, οι οποίοι, αφού υποβλήθηκαν σε σωματομετρήσεις και εργομετρικές δοκιμασίες για την αξιολόγηση του αθλητικού τους προφίλ, εκτέλεσαν ένα έγκυρο και αξιόπιστο πρωτόκολλο προσομοίωσης με πυγμαχικό αγώνα, που περιελάμβανε πυγμαχία έναντι στόχων διάρκειας 3 γύρων των 3 min. Σε επόμενη συνεδρία, οι ίδιοι δοκιμαζόμενοι εκτέλεσαν τρέξιμο ίδιας έντασης και διάρκειας σε δαπεδοεργόμετρο. Μετρήθηκαν η καρδιακή συχνότητα και η αρτηριακή πίεση (συστολική, διαστολική και μέση) στην ηρεμία, κατά τη διάρκεια της άσκησης, στα διαλείμματα και κατά την αποκατάσταση, καθώς και η συγκέντρωση γαλακτικού στο αίμα μετά το πέρας της άσκησης, ενώ καταγράφηκε και η αντιλαμβανόμενη κόπωση. Πραγματοποιήθηκε στατιστική ανάλυση ANOVA διπλής κατεύθυνσης (πρωτόκολλο άσκησης × χρόνος) για εξαρτημένα δείγματα με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις και στους δύο παράγοντες. Το επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας ορίστηκε σε a = 0,05. Αποτελέσματα: Η μέγιστη πρόσληψη οξυγόνου των δοκιμαζόμενων ήταν 51,0 ± 3,7 mL min-1 kg-1 ΣΜ, η μέγιστη αναερόβια ισχύς τους σε 10-s ποδηλάτηση μέγιστης έντασης 10,1 ± 1,5 W kg-1 ΣΜ και η μέγιστη δύναμή τους 187,7 ± 34,4 kg για τα κάτω άκρα, 50,9 ± 5,9 kg για το δεξί και 51,6 ± 6,5 kg για το αριστερό χέρι. Η καρδιακή συχνότητα κατά το πυγμαχικό πρωτόκολλο ήταν 139 ± 9 bpm στον 1ο, 150 ± 11 bpm στοv 2ο και 153 ± 11 bpm στον 3ο γύρο και αντιστοιχούσε στο 85 ± 5 %, 88 ± 4 % και 89 ± 4 % της ΚΣmax. Όμοια καρδιακή συχνότητα επετεύχθη και κατά το πρωτόκολλο στο δαπεδοεργόμετρο (139 ± 8, 151 ± 10 και 154 ± 9 bpm, για κάθε γύρο αντιστοίχως, p = 0,737). Η αύξηση της συστολικής αρτηριακής πίεσης στην άσκηση από τις τιμές ηρεμίας (ΔΣΑΠ) ήταν 51,6 ± 2,2 mmHg στο πυγμαχικό πρωτόκολλο, ενώ στο πρωτόκολλο του δαπεδοεργομέτρου ήταν μεγαλύτερη (62,1 ± 7,8 mmHg, p = 0,044). Επιπλέον, μετασκησιακά η συστολική αρτηριακή πίεση έδειξε ισχυρή τάση για εμφανέστερη πτώση συγκριτικά με τις τιμές ηρεμίας στο 20ό και 25ο min μετά το πυγμαχικό πρωτόκολλο (p = 0,063 και p = 0,078, αντίστοιχα) φθάνοντας τα -11,2 mmHg στο 40ό min της αποκατάστασης, ενώ στο πρωτόκολλο του δαπεδοεργομέτρου η μέγιστη πτώση ήταν -4,9 mmHg στο ίδιο λεπτό. Η συγκέντρωση γαλακτικού στο αίμα ήταν 6,40 ± 1,71 mmol L-1 για το πυγμαχικό πρωτόκολλο και 6,27 ± 2,78 mmol L-1 για το πρωτόκολλο στο δαπεδοεργόμετρο (p = 0,849) και τόσο αυτή η παράμετρος όσο και η αντιλαμβανόμενη κόπωση δεν διέφεραν μεταξύ των δύο πρωτοκόλλων. Συμπεράσματα: Η συστολική αρτηριακή πίεση αυξήθηκε λιγότερο κατά το πυγμαχικό πρωτόκολλο από ότι στο πρωτόκολλο ίδιας έντασης και διάρκειας στο δαπεδοεργόμετρο, πιθανόν λόγω της πιο ρυθμικής και ομοιόμορφης κίνησης και καλύτερης φλεβικής επαναφοράς στο τρέξιμο. Η εμφανέστερη μετασκησιακή υπόταση στο πυγμαχικό πρωτόκολλο μπορεί αποδοθεί στη συμμετοχή των χεριών και στις έντονες αγγειοδιαστολές που παρατηρούνται, προκειμένου να αντισταθμιστεί η χαμηλή ικανότητα απόσπασης του οξυγόνου στα άνω άκρα. Η κλινικά σημαντική μετασκησιακή υπόταση στο πυγμαχικό πρωτόκολλο αφήνει περιθώριο περαιτέρω μελέτης προκειμένου να διαπιστωθεί αν θα μπορούσε η μακροχρόνια ενασχόληση με το εν λόγω άθλημα να αποδειχθεί κλινικά επωφελής για την υγεία του γενικού πληθυσμού μέσω ρύθμισης της αρτηριακής πίεσης.Introduction: Boxing is a popular contact sport dating back to ancient times. Up to date, boxing-related injuries, various training methods and biomechanics have been extensively investigated; however, due to regulation changes, the exercise-related physiological responses reported vary. The purpose of this thesis was to monitor physiological responses during a boxing match simulation protocol, according to the latest regulations, and to compare them with the physiological responses observed during running on a treadmill with the same intensity and duration. Moreover, the fluctuation of blood pressure while boxing and incidence of post-exercise hypotension were investigated for the first time, considering the unique features of this specific sport such as interval exercise and involvement as well as position of the arms. Methods: Ten male boxers at an intermediate competitive level (age 25.0 ± 6.6 years, body mass 77.5 ± 10.6 kg and height 174.4 ± 6.6 cm) participated in the study. After completing anthropometric measurements and physical fitness evaluation, each participant underwent a valid and reliable boxing protocol which simulated an actual match and included boxing against handheld pads for three 3-min rounds. On a separate occasion, the same participants performed treadmill running at the same duration and intensity, as judged by heart rate monitoring. Heart rate and blood pressure (systolic, diastolic and mean) were recorded at rest, during exercise, between rounds and during recovery. Blood lactate concentration and perceived exertion were measured post-exercise. Two-way repeated measures ANOVA was performed with the level of statistical significance set at a = 0.05. Results: The participants’ maximal oxygen uptake was 51.0 ± 3.7 mL min-1 kg-1, maximum anaerobic power was 10.1 ± 1.5 W kg-1, leg strength was 187.7 ± 34.4 kg and arm strength was 50.9 ± 5.9 kg and 51.6 ± 6.5 kg, for the right and left arm, respectively. Heart rate was similar in both protocols (p = 0.737) and differed (p < 0.001) among rounds (1st round: 139 ± 9 bpm / 139 ± 8 bpm, 2nd round: 150 ± 11 bpm / 151 ± 10 bpm, 3rd round: 153 ± 11 bpm / 154 ± 9 bpm, for boxing and treadmill protocol respectively), corresponding to 85 ± 5%, 88 ± 4% and 89 ± 4% of HRmax. The increase in systolic blood pressure during exercise compared with resting values (Δ-SBP) was lower in the boxing than in the treadmill protocol (51.6 ± 2.2 mmHg vs 62.1 ± 7.8 mmHg; p = 0.044). In the boxing protocol, post-exercise systolic blood pressure had a strong tendency to be lower compered to resting values in the 20th and 25th min of the recovery (p = 0.063 and p = 0.078, respectively) and exhibited a maximum drop of -11.2 mmHg in the 40th min of the recovery, whereas the concomitant drop after the treadmill protocol was -4.9 mmHg. Perceived exertion did not differ between the two protocols and blood lactate concentration was 6.40 ± 1.71 mmol L-1 in the boxing protocol and 6.27 ± 2.78 mmol L-1 in the treadmill protocol (p = 0.849). Conclusions: According to the results of the present thesis, systolic blood pressure increases less during a boxing session compared to a treadmill running session performed with the same intensity and duration, possibly due to more rhythmic and uniform motion during running facilitating venous return. The more profound post-exercise hypotension observed in the boxing protocol could be attributed to greater vasodilation in this type of exercise as a result of lower O2 extraction capacity of the arms compared to the legs. It is of note that the degree of post-exercise hypotension in the boxing protocol is of clinical significance, thus paving the way for further study in order to determine whether long-term participation in this sport could prove beneficial for general population’s health through arterial pressure regulation

Identification of thiocyanates by Gas Chromatography – Mass Spectrometry in explosive residues used as a possible marker to indicate black powder usage

Black Powder (BP) is one of the most common improvised explosives, due to broad access in precursors and simple home-made preparation. Deflagration of black powder results in residues the chemical analysis of which presents limitations and has been performed with several techniques until today; nevertheless, Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC–MS) has never been used. In this study, a simple experimental protocol has been developed towards black powder residues identification, using GC–MS. The sample preparation does not require specialized equipment. Derivatization of thiocyanates coming from BP deflagration and identification of the relative derivative (PBF-SCN) was achieved by monitoring ions m/z 239, 181 and 161. This characteristic derivative was used as a marker to indicate BP usage. The protocol was optimized by investigating individually all experimental parameters and it was evaluated for false positives and negatives. Repeatability and limit of detection were calculated to be %RSD 7.67 and < 1 mg, respectively. No interference coming from other ingredients that might co-exist in BP residues was observed. This protocol may be applied directly and without previous preparation to evidence coming from cases of explosions, thus practically contributing in BP residues identification. © 201

Discrimination of tetryl samples by gas chromatography – Isotope ratio mass spectrometry

Forensic profiling methods are critical to associate materials found in a crime scene with materials retrieved from a suspect. Isotope ratio mass spectrometry provides opportunity for possible differentiation among samples originating from different sources and has been engaged to solve forensic cases via discrimination not achievable with traditional techniques. Although it has been proven a useful tool in forensic cases its use is still limited. A preliminary evaluation of the IRMS technique towards the measurement of carbon isotope values in tetryl samples has been performed in the present study. Six samples of the explosive tetryl were analyzed using gas chromatography coupled with isotope ratio mass spectrometry and full discrimination among samples was achieved by measuring only carbon isotope ratios (13C/12C). © 201

Efficient Atropodiastereoselective Access to 5,5'-Bis-1,2,3-triazoles: Studies on 1-Glucosylated 5-Halogeno 1,2,3-Triazoles and Their 5-Substituted Derivatives as Glycogen Phosphorylase Inhibitors.

International audienceWhereas copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) between acetylated β-D-glucosyl azide and alkyl or phenyl acetylenes led to the corresponding 4-substituted 1-glucosyl-1,2,3-triazoles in good yields, use of similar conditions but with 2 equiv CuI or CuBr led to the 5-halogeno analogues (>71 %). In contrast, with 2 equiv CuCl and either propargyl acetate or phenyl acetylene, the major products (>56 %) displayed two 5,5'-linked triazole rings resulting from homocoupling of the 1-glucosyl-4-substituted 1,2,3-triazoles. The 4-phenyl substituted compounds (acetylated, O-unprotected) and the acetylated 4-acetoxymethyl derivative existed in solution as a single form (d.r.>95:5), as shown by NMR spectroscopic analysis. The two 4-phenyl substituted structures were unambiguously identified for the first time by X-ray diffraction analysis, as atropisomers with aR stereochemistry. This represents one of the first efficient and highly atropodiastereoselective approaches to glucose-based bis-triazoles as single atropisomers. The products were purified by standard silica gel chromatography. Through Sonogashira or Suzuki cross-couplings, the 1-glucosyl-5-halogeno-1,2,3-triazoles were efficiently converted into a library of 1,2,3-triazoles of the 1-glucosyl-5-substituted (alkynyl, aryl) type. Attempts to achieve Heck coupling to methyl acrylate failed, but a stable palladium-associated triazole was isolated and analyzed by (1) H NMR and MS. O-Unprotected derivatives were tested as inhibitors of glycogen phosphorylase. The modest inhibition activities measured showed that 4,5-disubstituted 1-glucosyl-1,2,3-triazoles bind weakly to the enzyme. This suggests that such ligands do not fit the catalytic site or any other binding site of the enzyme

Synthesis of 1,2,3-triazoles from xylosyl and 5-thioxylosyl azides : evaluation of the xylose scaffold for the design of potential glycogen phosphorylase inhibitors

International audienceVarious acetylenic derivatives and acetylated β-D-xylopyranosyl azide or the 5-thio-β-d-xylopyranosyl analogue were coupled by Cu(I)-catalyzed azide alkyne 1,3-dipolar cycloaddition (CuAAC) to afford a series of 1-xylosyl-4-substituted 1,2,3-triazoles. Controlled oxidation of the endocyclic sulfur atom of the 5-thioxylose moiety led to the corresponding sulfoxides and sulfones. Deacetylation afforded 19 hydroxylated xylose and 5-thioxylose derivatives, found to be only sparingly water-soluble. Compared to glucose-based analogues, they appeared to be much weaker inhibitors of glycogen phosphorylase, as the absence of a hydroxymethyl group weakens their binding at the enzyme active site. However, such new xylose derivatives might be useful glycomimetics

Glucose-derived spiro-isoxazolines are anti-hyperglycemic agents against type 2 diabetes through glycogen phosphorylase inhibition

International audienceGlycogen phosphorylase (GP) is a target for the treatment of hyperglycaemia in the context of type 2 diabetes. This enzyme is responsible for the depolymerization of glycogen into glucose thereby affecting the levels of glucose in the blood stream. Twelve new d-glucopyranosylidene-spiro-isoxazolines have been prepared from O-peracylated exo-D-glucals by regio- and stereoselective 1,3-dipolar cycloaddition of nitrile oxides generated in situ by treatment of the corresponding oximes with bleach. This mild and direct procedure appeared to be applicable to a broad range of substrates. The corresponding O-unprotected spiro-isoxazolines were evaluated as glycogen phosphorylase (GP) inhibitors and exhibited IC50 values ranging from 1 to 800 μM. Selected inhibitors were further evaluated in vitro using rat and human hepatocytes and exhibited significant inhibitory properties in the primary cell culture. Interestingly, when tested with human hepatocytes, the tetra-O-acetylated spiro-isoxazoline bearing a 2-naphthyl residue showed a much lower IC50 value (2.5 μM), compared to that of the O-unprotected analog (19.95 μM). The most promising compounds were investigated in Zucker fa/fa rat model in acute and sub-chronic assays and decreased hepatic glucose production, which is known to be elevated in type 2 diabetes. This indicates that glucose-based spiro-isoxazolines can be considered as anti-hyperglycemic agents in the context of type 2 diabetes