Seguridad hepática y efecto anti-obesogénico del 1-Boc-piperidina-4-carboxaldehído en ratas

Abstract

Resumen Debido al creciente padecimiento de obesidad en México y a sus comorbilidades relacionadas (e.g., la diabetes mellitus tipo 2; DMT2, dislipidemias, síndrome metabólico, entre otras), esta patología se ha convertido en blanco de estudio para crear estrategias novedosas que permitan combatir sus efectos deletéreos contra la salud. Este trabajo se diseñó con la intención de encontrar nuevas alternativas terapéuticas y/o profilácticas potenciales para el combate farmacológico contra la obesidad mediante el uso de las piperidinas. Las piperidinas son aminas biogénicas históricamente estudiadas en la Toxicología porque inicialmente se encontraron como alcaloides de la pimienta y en venenos de insectos. Sin embargo, las piperidinas también se producen en el cuerpo humano y sus acciones parecen estar relacionadas con la vigilia/sueño, el metabolismo y otros fenómenos cognitivos. Sorprendentemente, las piperidinas han sido un blanco de estudio ignorado en torno a sus potenciales aplicaciones terapéuticas. En este contexto, el 1-Boc-piperidina-4-carboxaldehído (1-Boc-piperidina) es una molécula derivada de piperidina sin mecanismo de acción reportado, aunque sus usos incluyen la síntesis de agonistas selectivos del receptor acoplado a proteínas G 119 (GPR119) que han sido patentados como posibles fármacos con efectos anti-obesogénicos y anti-diabetogénicos. El GPR119 es un receptor huérfano que ha sido propuesto como receptor putativo a cannabinoides. Algunos reportes previos sugieren que la estimulación del GPR119 podría producir un efecto anorexígeno (i.e., disminución de la ingestión de alimentos). Además, se ha propuesto que este receptor produce un efecto protector de las células β pancreáticas mediado por un aumento en la producción y liberación de insulina mediante la activación de hormonas intestinales tales como el GLP-1, GIP, PYY. Este trabajo de tesis tuvo como eje central la evaluación preclínica de la utilidad profiláctica y terapéutica potencial del 1-Boc-piperidina-4-carboxaldehído (1-Boc-piperidina) contra las conductas obesogénicas y la obesidad en ratas. Se analizaron los efectos profilácticos del 1-Boc-piperidina en el modelo de atracón de alimentos hipercalóricos y sus efectos terapéuticos en animales susceptibles a la obesidad inducida por dieta de cafetería. En ambos casos, se analizó el efecto de los modelos experimentales y de los tratamientos empleados. Se evaluó la seguridad hepática del 1-Boc-piperidina usando como indicadores los niveles de las enzimas hepáticas, aspartato y alanina aminotransferasas. Se realizó una caracterización preliminar de los posibles mecanismos de acción del 1-Boc-piperidina, mediante la evaluación por modelado molecular e interacción enzima-ligando (docking) de su capacidad para interactuar con los receptores GPR119, 5-HT6 y 5-HT7 (ya que dicha molécula se utiliza como sustrato en la síntesis de agonistas y antagonistas selectivos para estos receptores). Finalmente, ya que la ansiedad juega un papel fundamental en la aparición de la conducta de atracón de alimentos, evaluamos los efectos del 1-Boc-piperidina sobre la ansiedad en la prueba de laberinto en cruz elevado. Nuestros resultados sugieren que 1-Boc-piperidina: (i) inhibe el atracón de alimentos; (ii) retrasa el aumento de peso en sujetos obesos altamente susceptibles a la obesidad; (iii) su uso crónico parece ser seguro para las funciones hepáticas principales; y (iv) produce efectos ansiolíticos. Aunque no se pudo establecer un mecanismo de acción para los efectos antes mencionados, nuestros estudios in silico sugieren la posible participación del GPR119 y desestiman la participación de los receptores serotoninérgicos 5-HT6 y 5-HT7.

Abstract Due to the growing obesity and its related comorbidities in Mexico (e.g., type 2 diabetes mellitus (T2DM), dyslipidemias, metabolic syndrome, among others), this pathology has raised research lines focus in the development of novel strategies to prevent its deleterious effects on health. This study was designed to find new potential therapeutic and/or prophylactic alternatives for the pharmacological treatment of obesity by using piperidines. Piperidines are biogenic amines historically studied in Toxicology because they were initially found as alkaloids of peppers and in insect poisons. However, piperidines are also produced in the human body and their actions are related to wakefulness/sleep, metabolism, and other cognitive phenomena. Surprisingly, piperidines have been an overlooked target of study regarding their potential therapeutic applications. In this context, 1-Boc-piperidine-4-carboxaldehyde (1-Boc-piperidine) is a piperidine-derived molecule with no reported mechanism of action, although its uses include the synthesis of selective agonists of the G 119 protein-coupled receptor ( GPR119) that have been patented as possible drugs with anti-obesogenic and anti-diabetogenic effects. GPR119 is an orphan receptor that has been proposed as a putative cannabinoid receptor. Some previous reports suggest that GPR119 stimulation could produce an anorectic effect (i.e., decreased food intake). In addition, this receptor may produce a protective effect of pancreatic β cells has been proposed mediated by an increase in insulin release through the activation of intestinal hormones such as GLP-1, GIP, PYY. This thesis study exerted a preclinical evaluation of the potential prophylactic and therapeutic utility of 1-Boc-piperidine-4-carboxaldehyde (1-Boc-piperidine) against obesogenic behaviors and obesity in rats. We analyzed the prophylactic effects of 1-Boc-piperidine in the binge-food model and its therapeutic effects in animals with obesity induced by a cafeteria diet. In both cases, the effect of the models and the treatments used was evaluated. The hepatic safety of 1-Boc-piperidine was estimated using the levels of liver enzymes, aspartate, and alanine aminotransferases as indicators. A preliminary characterization of the possible mechanisms of action of 1-Boc-piperidine was carried out, through the evaluation by molecular modeling and enzyme-ligand interaction (docking) of its ability to interact with the GPR119, 5-HT6 and 5-HT7 receptors ( since this molecule is used as a substrate in the synthesis of selective agonists and antagonists for these receptors). Finally, since anxiety plays a fundamental role in the appearance of binge eating behavior, we evaluated the effects of 1-Boc-piperidine on anxiety in the elevated plus maze test. Our results suggest that 1-Boc-piperidine: (i) inhibits binge eating; (ii) delays weight gain in obese subjects highly susceptible to obesity; (iii) its chronic use appears to be safe for the main liver functions; and (iv) produces anxiolytic effects. Although a mechanism of action could not be established for the effects, our in-silico studies suggest the possible participation of GPR119 and disregard the participation of the serotonergic 5-HT6 and 5-HT7 receptors.