Mimetics of donepezil as potential hybrid drugs against Alzheimer's disease - synthesis and biochemical evaluation

Tese de mestrado, Bioquímica (Bioquímica Médica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disorder and the biggest cause of senile dementia, among the elderly population. Currently, almost all the drugs approved by the Food and Drug Administration (FDA) for AD treatment function as acetylcholinesterase inhibitors (AChEI), due to low levels of acetylcholine found in AD patients’ brains. However, these drugs can only improve the symptoms of the disease, but don’t interfere with its progress and don’t have any role in the disease cure. AD has proven to have a pathology with several different hallmarks associated with complex biochemical mechanisms, which difficult the understanding of the cause of the disease. Even though, efforts are being made worldwide for the development of potential therapeutic drug candidates for AD treatment. The aim of this thesis is to contribute to the development of drug candidates based on a multi-target approach, involving the design, synthesis and biochemical evaluation of the compounds. The compounds were designed based on the conjugation of donepezil (an AChEI) derivatives and benzimidazole or benzofuran derivatives, to obtain molecules with two different moieties and, consequently, non-toxic multifunctional compounds. Following this approach, six compounds were fully synthesized and studied for their AChE inhibition, antioxidant activity and Aβ aggregation inhibition, with moderate results. Some of the compounds containing a phenol group, were also studied for their in vitro metal chelation capacity. Specifically, hydroxyphenylbenzimidazole derivatives demonstrated good copper(II) and moderate zinc(II) chelating ability. Pharmacokinetic properties were also calculated in view of their possible administration as drugs. Overall, these results provide a set of information that, in association with the molecular modulation study, can give an insight on the capacity of these donepezil mimetics as potential multi-targeting anti-AD agents and also on future suggestion for structural modifications to improve important properties, namely the AChE inhibition and Aβ aggregation. Moreover, two analogue compounds with chelation power towards copper(II) and zinc(II) are in the final stage of synthesis development.A doença de Alzheimer (AD) é uma doença neurodegenerativa progressiva caraterizada pela perda de neurónios no córtex cerebral e regiões subcorticais. É a forma mais comum de demência na população idosa, sendo que os primeiros sintomas podem mesmo ser confundidos com características de idade avançada, como o esquecimento de eventos recentes. Com o avançar da doença, a memória a longo prazo também começa a ficar afetada, e outros fenómenos, tais como alterações de humor e dificuldades com a linguagem, começam a aparecer. Num estádio final, a doença é fatal para o paciente. Num contexto molecular, a AD ainda não é 100% compreensível devido ao envolvimento de diferentes mecanismos bioquímicos. De entre as diferentes caraterísticas da doença podem-se realçar os baixos níveis de acetilcolina, a presença de depósitos extracelulares de placas amiloides, um aumento do stress oxidativo e uma disrupção da homeostase de metais de transição, como o cobre, o ferro e o zinco. Diferentes hipóteses foram propostas para a causa da doença, mas nenhuma com aceitação universal, sendo que as hipóteses com maior apoio são a hipótese colinérgica e a hipótese da cascata amiloide. A primeira admite que a principal causa da perda da função cognitiva está associada a uma degeneração dos neurónios colinérgicos e da sua neurotransmissão, enquanto a segunda assenta na premissa de que a acumulação de proteínas β-amiloides (Aβ) é a principal caraterística da patologia. Atualmente, os fármacos aprovados pela FDA atuam essencialmente com base na hipótese colinérgica, funcionando enquanto inibidores do acetilcolinesterase (AChEI), de forma a bloquear a hidrólise de acetilcolina. No entanto, estes fármacos apenas permitem melhorar os sintomas da doença, permanecendo a doença como incurável. Todos estes fatores levaram à criação de uma nova abordagem para o combate da doença baseada no desenvolvimento de compostos multifuncionais. Em geral, estes compostos são desenvolvidos a partir de uma estrutura já conhecida, de um dos fármacos que atuam como AChEI, os quais são conjugados com diferentes motivos que acrescentem propriedades favoráveis para os pacientes de AD. Com base nesses conhecimentos, o objetivo desta tese foi o desenvolvimento de novas moléculas multifuncionais que pudessem atuar como potencias fármacos para o tratamento de AD. Em particular, foram desenvolvidos compostos a partir da estrutura base do donepezilo, comercializado como Aricept®, um dos fármacos aprovados pela FDA. O donepezilo apresenta na sua constituição uma benzil piperidina que foi usada para o design de novas moléculas, tal como um isóstero benzil piperazina. Estes derivados de donepezilo, foram por sua vez conjugados com derivados de dois tipos de heterociclos, benzimidazol e benzofurano, que por sua vez já são estruturas privilegiadas em química medicinal. O primeiro passo do trabalho foi o design dos compostos que são agrupados em duas séries, uma com um fragmento derivado da piperidina e outra com um derivado de piperazina. Foram sintetizados seis compostos (três por série), com dois compostos para os quais ainda é necessária uma otimização do esquema reacional (apesar de ter sido possível sintetizar um deles, mas em muita baixa quantidade). Os compostos sintetizados foram caraterizados por técnicas de análise elementar, como espectroscopia de ressonância magnética nuclear e espectrometria de massa, posteriormente avaliadas as suas propriedades, com o objetivo de testar a sua potencial utilização para o tratamento de pacientes com AD. Foram feitos estudos de inibição enzimática do acetilcolinesterase, de atividade antioxidante e de inibição da agregação Aβ. Os estudos de inibição enzimática mostraram uma inibição a um nível micromolar, apresentando o composto PZ3 o melhor valor de inibição (4.0 μΜ), enquanto o composto PP2 apresentou o valor mais baixo (30.0 μΜ). Apesar destes valores demonstrarem que os compostos de ambas as séries possuem capacidade inibitória, em comparação com os fármacos de referência, a tacrina e o donepezilo, que inibem a um nível nanomolar, os novos compostos são inibidores mais fracos do enzima. Estes resultados foram racionalizados por modulação molecular, em que a nova molécula é sobreposta sobre um ligando, no centro ativo do enzima. No caso, foi escolhida a estrutura 1EVE da base de dados PDB, uma vez que esta apresenta a molécula de donepezilo enquanto ligando. A conjugação de ambos os dados, esclarece em relação à interação dupla das moléculas, com o centro catalítico e periférico do enzima, mas também permite observar futuras modificações que podem vir a ser benéficas no desenvolvimento deste género de compostos. Uma dessas modificações seria a adição de mais um grupo metileno na série PP, de modo a que as moléculas possam ter um comprimento ideal para uma interação bimodal mais forte. Os estudos de atividade antioxidante não tiveram o mesmo sucesso, uma vez que apenas um dos compostos apresentou atividade, enquanto um dos restantes não pode ser testado devido a problemas de solubilidade. O composto PZ1 apresentou um valor de 594.4 μM, representando uma atividade num nível moderado-baixo, apesar de ser um resultado positivo, dado que a estrutura original do donepezilo não apresenta atividade. Os compostos com derivados de benzofurano não apresentaram atividade antioxidante, mas a síntese de compostos com um grupo hidroxilo na posição de substituição poderá ser um passo para uma estrutura com maior poder antioxidante. Os estudos de inibição da agregação Aβ também apresentaram valores que podem ser considerados moderados-baixos (14.4 – 36.3%), sendo que as moléculas com o hidroxifenilbenzimidazol apresentam melhor capacidade do que as moléculas com os benzofuranos não substituídos (PZ4 sendo uma exceção). Os compostos PZ1 e PZ4 foram também analisados para a inibição da agregação Aβ induzida pelo cobre, dado a presença de uma unidade quelante na sua estrutura. Ambos os compostos apresentaram resultados positivos, com percentagens de inibição superiores à inibição na ausência do metal. Estes estudos foram feitos por técnicas de fluorescência, sendo que a técnica de microscopia de transmissão eletrónica, foi também realizada, enquanto técnica imagiológica, para uma racionalização dos resultados. Como reportado anteriormente, o fragmento molecular hidroxifenilo associado ao grupo amina do benzimidazole, tem potencial para funcionar como quelante. Assim, os compostos que o incluem (PP1 e PZ1) foram também avaliados para a sua capacidade quelante para o cobre e o zinco por titulação potenciométrica. Apesar do composto PP1 não se ter demonstrado solúvel na mistura H2O/DMSO em toda a gama de pH da titulação, o composto PZ1 demonstrou ter um bom potencial quelante para o cobre (pCu = 16.3) e um razoável para o zinco (pZn = 6.4). Por fim, através do programa QikProp, foram calculados alguns parâmetros farmacocinéticos, com especial atenção para potenciais violações da regra de Lipinski, regra esta que indica se determinado composto tem propriedades para ser ativo por administração oral. Nenhum dos compostos estudados apresentou violações a esta regra, representando o seu potencial enquanto possíveis fármacos para administração oral. Apesar de provada a multifuncionalidade dos compostos estudados, os mesmos não se podem considerar excecionais em nenhuma das propriedades individuais. Contudo, estes compostos não deverão ser tóxicos, esperando-se que possa haver efeitos sinergéticos associados ao conjunto das suas propriedades avaliadas. Deste trabalho podem ainda ser inferidas orientações positivas para o desenvolvimento de novos candidatos a fármacos anti-AD. Concretamente, a adição de um grupo metileno na série com piperidina pode vir a ser chave para o estabelecimento de interações mais fortes com o acetilcolinesterase, com consequência obtenção de uma melhor inibição do enzima, enquanto a substituição no benzofurano por um grupo hidroxilo pode vir a originar um composto com boa atividade antioxidante, e também potencial atividade quelante

Libelinha d' Êxito Expansion Plan

To run a sucessful business it is necessary the strength, strong analytics and the most passionate management team that believes in the project, in order to find the best opportunities and explore new markets. Gathering a set of specific soft skills mixed with an expertise with the right knowhow, the entrepreneur can achieve success and endure their businesses. This study intends to analyse how can a Small business named "Libelinha D'Êxito" create a new efficient and sucessful strantegy. More specifically, the pursue of an expansion to the Lisbon market, based on a study of their opportunities and threats to Libelinha, the relevant strengths and weaknesses and more importantly the formulation and implementation for integration in a highly competitive environment that lead us to a solid and profitable business expansion.De modo a gerir um negócio bem sucedido tem que se ter a força, boa capacidade de análise e uma equipa comprometida com o sucesso do projecto para encontrar as melhores oportunidades e explorar novos mercados. Com as "soft skills" certas à mistura com a perícia no "know-how" do negócio, o empreendedor consegue atingir o sucesso e solidificar o seu negócio. Este estudo tem o objectivo de analisar como um pequeno negócio chamado "Libelinha D’Êxito" consegue criar uma nova eficiente e bem sucedida estratégia de negócio. Especificamente, a busca de uma expansão para o mercado Lisboeta, baseado num estudo das suas oportunidades e ameaças para a "Libelinha", os mais relevantes pontos fortes e fracos e mais importante a formulação e implementação da integração num ambiente altamente competitivo que vai levar a uma estratégia de negócio mais sólida e lucrativa

A comprehensive integrative approach to investigate factors associated with preterm birth, related perinatal outcomes and its prediction using metabolomic markers

Orientador: José Guilherme CecattiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: Introdução: O parto prematuro é uma das principais causas de morbimortalidade perinatal, neonatal e de crianças até 5 anos de idade e suas causas e fisiopatologia ainda são pouco conhecidas. Identificar quais são as mulheres de maior risco e desenvolver modelos de predição é ainda um grande desafio, potencialmente impactando nas medidas preventivas. Objetivo: Desenvolver uma abordagem abrangente com diferentes estudos e produtos relacionados aos fatores clínicos e epidemiológicos associados ao parto prematuro, seus preditores metabolômicos e respectivos desfechos perinatais. Métodos: Diferentes projetos de pesquisa e métodos foram utilizados, incluindo: duas análises secundárias de um estudo multicêntrico de corte transversal avaliando a associação do índice de massa corpórea (IMC), o ganho de peso gestacional por semana e fenótipos maternos com a ocorrência de prematuridade e desfechos maternos e perinatais; uma revisão narrativa sobre ciência ômica aplicada na área de saúde materna e perinatal, com enfoque na metabolômica; uma revisão sistemática e seu respectivo artigo de protocolo sobre a performance da metabolômica em predizer prematuridade espontânea em mulheres assintomáticas; dois artigos abordando o desenvolvimento do método e dos procedimentos técnicos para um estudo multicêntrico prospectivo para investigar parto prematuro; um estudo caso-controle aninhado a uma coorte multicêntrica internacional para identificar preditores clínicos e metabolômicos para prematuridade espontânea; dois artigos originais abordando a incidência, fatores clínicos e epidemiológicos e os desfechos maternos e perinatais associados ao parto prematuro em uma coorte multicêntrica no Brasil com gestantes nulíparas de baixo risco. Resultados: Nas análises secundárias do EMIP, observou-se que independente do IMC inicial, quanto maior o ganho de peso materno, maior a probabilidade para todos os subtipos de prematuridade, exceto para prematuridade espontânea em mulheres com IMC normal ou sobrepeso. Foram identificados três clusters de mulheres com parto prematuro, sendo um caracterizado principalmente por mulheres sem nenhuma das condições de risco, o segundo por mulheres com várias condições (cluster misto) e o terceiro por mulheres que tiveram pré-eclâmpsia, eclâmpsia, síndrome HELLP e/ou restrição de crescimento fetal. A revisão narrativa aborda os métodos e o embasamento teórico das ciências ômicas, como a genômica, transcriptômica, proteômica e metabolômica, dando enfoque especial à aplicação dessa última técnica na área de saúde materna e perinatal. A identificação e validação de marcadores pode auxiliar na predição e também no entendimento da fisiopatologia de doenças complexas como a prematuridade. A técnica de metabolômica identificou mais de 140 metabólitos nas amostras de soro de gestantes nulíparas e três destes foram significativamente associados com parto prematuro espontâneo nas amostras de Cork, Irlanda. Modelos preditores usando marcadores clínicos e metabolômicos mostraram uma área sob a curva ROC de 0,73 e 0,85 para parto prematuro abaixo de 37 e 34 semanas, respectivamente. Conclusão: O ganho de peso gestacional, um fator modificável, mostrou diferentes associações com a probabilidade de parto prematuro, a depender do IMC inicial. Possíveis investigações de risco e de prevenção devem considerar essa evidência. A utilização de critérios clínicos no rastreamento e predição do parto prematuro ainda mostra limitações. A análise por cluster, por exemplo, mostrou que um número considerável não possui nenhuma das condições pré-definidas como potencialmente associadas ao parto prematuro. A aplicação de estudos da ciência Ômica parece ser uma abordagem adequada para a identificação da etiologia e de marcadores para predição de complicações maternas e perinatais, embora ainda necessitem de sucessivas validações e evidência de reprodutibilidade. O desenvolvimento, implementação e coordenação de um estudo multicêntrico para estudar preditores e fatores associados ao parto prematuro requer recursos humanos qualificados, infraestrutura para pesquisa adequada, comprometimento institucional e envolvimento de agências de fomento e desenvolvimento de pesquisa. O modelo preditor para parto prematuro espontâneo em mulheres nulíparas mostra resultados de boa performance, entretanto requer futuras validações antes de qualquer uso clínico. É provável que os metabólitos que compõem o modelo não sejam identificados da mesma forma em outras populaçõesAbstract: Introduction: Preterm birth is the leading cause of perinatal, neonatal and under-5 year¿s morbidity and mortality. Identifying women at higher risk and developing prediction models remains a great challenge, potentially affecting preventive interventions. Objectives: To develop a comprehensive approach including diverse study designs to investigate clinical and epidemiological risk factors associated with preterm birth, its metabolomics predictors and respective perinatal outcomes. Methods: Different projects and methods were applied in this thesis, including: two secondary analysis of a multicentre cross-sectional with a nested case-control study addressing the association of maternal body mass index (BMI), gestational weight gain per week and phenotypes with the occurrence of preterm birth and maternal and perinatal outcomes; an integrative review about omics sciences applied to maternal and perinatal health, focusing on metabolomics; a systematic review and respective protocol investigating the performance of metabolomics to predict spontaneous preterm birth (sPTB) in asymptomatic women; two articles describing the methods, clinical protocol, technical procedures for the development and implementation of a multicentre prospective cohort study to investigate preterm birth and other maternal and perinatal complications; a nested case-control from a multicentre international cohort to identify clinical and metabolomics predictors for sPTB; two articles addressing incidence, clinical and epidemiological risk factors and maternal and perinatal outcomes associated with sPTB in a Brazilian multicentre cohort of low-risk nulliparous pregnant women. Results: According to the EMIP secondary analyses, the greater the rate of weight gain, the higher the predicted probability for all preterm birth subtypes regardless the initial BMI, except in normal BMI or overweight women and sPTB. Three clusters of women with preterm birth were identified; cluster one of women without any pre-defined conditions, cluster two with mixed conditions and cluster three with women who had preeclampsia, eclampsia, HELLP syndrome and/or fetal growth restriction. Maternal and perinatal outcomes did not differ between clusters. An integrative review addressed Omis Science's methods and theoretical background, as genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics, focusing on the application on maternal and perinatal health. Metabolomics approach has been applied to better understand the pathophysiology and to identify and validate predictors for complex diseases as preterm birth. Metabolomics technique identified more than 140 metabolites in serum samples of nulliparous pregnant women and three of them were significantly associated with sPTB in samples from Cork, Ireland. Predictive models associating metabolites and clinical markers showed an area under ROC curve of 0.73 and 0.85 for sPTB below 37 and 34 weeks, respectively. Conclusion: Gestational weight gain, a modifiable factor, showed to have different associations with the predicted probability for preterm birth, depending on the initial BMI. The use of clinical criteria in the screening of preterm birth still shows limited performance. Cluster analysis, for instance, showed that a substantial number of women does not present the predefined potential conditions associated with preterm birth. Omics science studies might be a reasonable approach to investigate the aetiology and predictive markers for maternal and perinatal complications. Metabolomic studies addressing the prediction for sPTB, preeclampsia, gestational diabetes mellitus and fetal growth restriction show promising findings, although they still require repeated validations and reproducibility. The development, implementation and management of a multicenter study to investigate factors associated with sPTB requires qualified human resources, adequate infrastructure, institutional commitment and the involvement of funding and research agencies. The predictive model for sPTB in nulliparous women showed a good performance, although further validation is required before clinical application. Possibly, reproducibility of the predictive model is limited, once metabolites comprising the model were only identified in one of the subsetDoutoradoSaúde Materna e PerinatalDoutor em Ciências da SaúdeCAPE

Nonequilibrium stationary states of 3D self-gravitating systems

Three dimensional self-gravitating systems do not evolve to thermodynamic equilibrium, but become trapped in nonequilibrium quasistationary states. In this Letter we present a theory which allows us to a priori predict the particle distribution in a final quasistationary state to which a self-gravitating system will evolve from an initial condition which is isotropic in particle velocities and satisfies a virial constraint 2K=-U, where K is the total kinetic energy and U is the potential energy of the system

Private equity funds : european industry returns and performance benchmarking

Through the use of publicly available information and data I have investigated the performance of the European Private Equity Industry versus that of the Stoxx 600 stock index in order to create investment alternatives that are generally considered in the investment decision making of market participants that consider the opportunities in Private Equity investment. Performance of private equity funds, as disclosed on the Thomson Reuters Eikon Platform via information shared by Cambridge Associates, have demonstrated continuous outperformance versus that of stock market indices that follow the biggest European companies’ prices. I have gone on to further discriminate the various categories within the Private Equity space and considered only Venture Capital funds and Buyout funds. Buyout funds produced far superior results to the equity markets. However, with regards to the Venture Capital funds, performance was not straight forward, with periods where they lagged behind other benchmarks (including the stock market indices)

Random walk on random walks: low densities

We consider a random walker in a dynamic random environment given by a system of independent simple symmetric random walks. We obtain ballisticity results under two types of perturbations: low particle density, and strong local drift on particles. Surprisingly, the random walker may behave very differently depending on whether the underlying environment particles perform lazy or non-lazy random walks, which is related to a notion of permeability of the system. We also provide a strong law of large numbers, a functional central limit theorem and large deviation bounds under an ellipticity condition.Comment: 28 page

CORPO DISPONÍVEL: PROCESSOS E MODOS DE INTERAÇÃO

RESUMO O texto aborda a noção de corpo disponível investigada em trabalhos de coletivos de artistas estudados pelo autor ou com os quais ele colabora como um dos criadores. Ao final, o artista apresenta uma performance recente apresentada em abril de 2016. Em todos os exemplos mencionados, a noção de corpo disponível se associa com processos de interação no campo da arte. Palavras-Chave: corpo disponível, coletivos de artistas, processos de interação, performance, campo da arte. ABSTRACT The text addresses the accessible body, notion investigated in collective works of artists studied by the author or with whom he collaborates as one of the creators. Finally, the artist discusses a recent performance presented in April 2016. In all the examples mentioned, the notion of accessible body is associated with processes of interaction in the field of art. Keywords: body available, collective artists, interaction processes, performance art field

“Modes of Network Governance”: What Advances Have Been Made So Far?

O objetivo principal deste artigo foi identificar os avanços nos estudos de governança em rede, a partir do trabalho seminal de Provan e Kenis (2008). Suas oito proposições examinam as características de cada forma de governança, descrevem componentes críticos de contingência que podem explicar a eficácia da forma de governança, discutem as tensões inerentes a cada forma de governança e exploram a evolução da governança de rede ao longo do tempo. Para alcançar este objetivo, realizamos um metaestudo de 224 artigos, combinando análises quantitativas e qualitativas para ajudar a estabelecer um mapa dos recentes avanços no campo da governança de redes. A análise conjunta mostrou avanços específicos na governança das redes públicas. Em termos gerais, os estudos permanecem altamente fragmentados e ainda precisam atingir um nível maior de consolidação. Embora a proposta apresentada por Provan e Kenis (2008) tente contribuir para uma melhor compreensão dos modos, tensões e evolução da governança, ela ainda requer mais contribuições para estabelecer uma teoria sobre governança de redes. Há espaço para uma investigação mais aprofundada dos modos híbridos de governança, as contingências críticas que determinam a escolha do modo mais eficaz de governança e os mecanismos específicos usados para operacionalizar cada modo de governança.The main objective of this article was to identify the advances in the studies of network governance stemming from the seminal work of Provan and Kenis (2008). Their eight propositions examine the characteristics of each form of governance, outline critical contingency components that may explain governance form effectiveness, discuss the tensions inherent in each form of governance, and explore the evolution of network governance over time. To reach this goal we conducted a meta-study of 224 articles, combining quantitative and qualitative analyses to help establish a map of the recent advances in the field of network governance. The joint analysis showed specific advances in the governance of public networks. In general terms, the studies remain highly fragmented and have yet to reach a greater level of consolidation. Although the proposal put forth by Provan and Kenis (2008) attempts to contribute to a better understanding of the modes, tensions and evolution of governance, it still requires more contributions to establish a theory on network governance. There is scope for further investigation of hybrid modes of governance, the critical contingencies that determine the choice of the most effective mode of governance, and the specific mechanisms used to operationalize each mode of governance

Predictive Modeling the Free Hydraulic Jumps Pressure through Advanced Statistical Methods

Pressure fluctuations beneath hydraulic jumps potentially endanger the stability of stilling basins. This paper deals with the mathematical modeling of the results of laboratory-scale experiments to estimate the extreme pressures. Experiments were carried out on a smooth stilling basin underneath free hydraulic jumps downstream of an Ogee spillway. From the probability distribution of measured instantaneous pressures, pressures with different probabilities could be determined. It was verified that maximum pressure fluctuations, and the negative pressures, are located at the positions near the spillway toe. Also, minimum pressure fluctuations are located at the downstream of hydraulic jumps. It was possible to assess the cumulative curves of pressure data related to the characteristic points along the basin, and different Froude numbers. To benchmark the results, the dimensionless forms of statistical parameters include mean pressures (P*m), the standard deviations of pressure fluctuations (σ*X), pressures with different non-exceedance probabilities (P*k%), and the statistical coefficient of the probability distribution (Nk%) were assessed. It was found that an existing method can be used to interpret the present data, and pressure distribution in similar conditions, by using a new second-order fractional relationships for σ*X, and Nk%. The values of the Nk% coefficient indicated a single mean value for each probability