Sintesi stereoselettiva di analoghi carbaciclici e di glicoconiugati quali potenziali modulatori del metabolismo glucidico

Il glucosio (o destrosio) è un aldoesoso, ovvero un carboidrato aldeidico a 6 atomi di carbonio ampliamente diffuso in natura perché rappresenta la principale fonte di energia per tutti i tipi di cellule, sia quelle procariote che quelle eucariote. Dopo averlo assorbito grazie a specifiche proteine di membrana, la cellula processa il destrosio attraverso la glicolisi, via catabolica in dieci passaggi che porta alla conversione dello zucchero in piruvato e, allo stesso tempo, determina la sintesi di molecole dall’elevato valore energetico quali ATP e NADH (al netto si ottengono 2 molecole di ATP e 2 di NADH per mole di glucosio). Il piruvato può entrare in diverse vie metaboliche a seconda che la cellula si trovi in condizioni di aerobiosi o anaerobiosi: in ambiente aerobico avviene la sua conversione in acetil-CoA, evento che consente all’alfa chetoacido di entrare nel ciclo dell’acido citrico. Grazie a quest’ultima via sono prodotti ATP, GTP e vengono rigenerati i principali trasportatori di elettroni in seguito utilizzati nella fosforilazione ossidativa (da cui derivano 30/32 molecole di ATP per mole di piruvato); in condizioni di anaerobiosi, che si creano quando vi è un improvviso aumento della domanda energetica non controbilanciata da una sufficiente disponibilità di ossigeno, la cellula non può produrre ATP attraverso i consueti metodi ossidativi, per sopperire alle proprie necessità energetiche, quindi, essa si trova costretta a sfruttare la glicolisi. Poiché dalla glicolisi, come appena visto, si ottiene una quantità di ATP drasticamente minore rispetto a quella che deriva dal metabolismo ossidativo, si verifica il cosiddetto “effetto Pasteur”, un meccanismo di adattamento cellulare caratterizzato da un significativo aumento dell’attività glicolitica e dell’assorbimento di glucosio per implementare la produzione di energia. Al fine di rigenerare il NAD+ necessario a garantire la continuità della glicolisi, la cellula deve sfruttare la fermentazione lattica, processo catalizzato dalla L-lattato deidrogenasi (LDH), che prevede la riduzione del piruvato in lattato e la contemporanea ossidazione del NADH a NAD+. L’ipossia tumorale, uno dei principali fenomeni alla base dell’evoluzione della neoplasia a cancro aggressivo e maligno, fa sì che le cellule vadano incontro a una serie di mutazioni genetiche in grado di determinare un profondo cambiamento nel fenotipo. La prima più importante risposta cellulare all’ipossia è il già citato effetto Pasteur o switch metabolico. La peculiarità delle cellule neoplastiche è che, a differenza di quanto accade per i tessuti sani, lo switch metabolico persiste anche quando le condizioni di ossigenazione si normalizzano. Tale fenomeno è noto come effetto Warburg (o glicolisi aerobica) e oltre a un vero e proprio meccanismo di adattamento rappresenta uno stimolo per selezione darwiniana delle cellule. In ragione del ruolo cardine che l’effetto Warburg assume nell’ambito della lesione neoplastica, lo studio di composti con proprietà inibitorie nei confronti di quegli enzimi che vanno incontro a sovraespressione nelle cellule tumorali, non può che rappresentare un aspetto cruciale per la lotta al cancro. Nel dipartimento presso il quale è stata svolta la mia tesi, si è preferito rivolgere l’attenzione sulla L-lattato deidrogenasi. Come è stato ampliamente dimostrato in diversi studi, la compromissione dell’attività di questo enzima è legata a notevoli vantaggi. In particolare con l’inibizione dell’isoforma LDH-5 della L-lattato deidrogenasi, si assiste a una drastica riduzione dell’attività cellulare e quindi della proliferazione delle cellule malate, con una minima incidenza di effetti indesiderati a carico del soggetto in terapia. In conseguenza di ciò, il sopra citato gruppo di ricerca, si è recentemente occupato della sintesi di nuove molecole caratterizzate da una spiccata selettività di azione nei confronti dell’LDH-5. Questi composti si basano su una struttura contenente una porzione N-idrossindol-2-carbossilica (NHIs). Nel presente lavoro di tesi, con l’obiettivo di approfondire il meccanismo d’azione di questi composti e di migliorarne l’attività cellulare, sono stati sintetizzati in modo stereoselettivo analoghi glicoconiugati di un inibitore N-idrossiindol-2-carbossilico attivo sull’LDH-5, curando in modo particolare la fattibilità e lo scale-up del metodo sintetico