카나비노이드 유도체의 합성과 콜린에스테라제 억제 활성 및 신경보호 효과 평가 연구 = Synthesis of cannabinoid derivatives and evaluation of their cholinesterase inhibitory activity and neuroprotective effect

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease that causes cognitive decline and memory loss. One of the causes of the disease is the cholinergic theory and is characterized by a decrease in the neurotransmitter acetylcholine (ACh). The therapeutic strategy of the cholinergic theory is inhibition of cholinesterase (ChE) activity and reduction of reactive oxygen species (ROS) production. Recently, combination therapy of inhibition of ChE activity and neuroprotection has emerged as a therapeutic strategy for the treatment of AD. Hemp has antibacterial, anti-inflammatory and anti-allergic properties and has been used for neurological disorders. One of the active constituents of hemp is cannabinoids, and there are a variety of cannabinoids. Representative cannabinoids are cannabidiol (CBD) and tetrahydrocannabinol (THC), which have effects in neurological diseases.
In this study, to evaluate the therapeutic potential of cannabinoid derivatives for AD, 21 cannabinoid derivatives were synthesized and their ChE inhibitory effect and neuroprotective activity were measured. The inhibitory effect of the various derivatives on ChE was determined by calculating the half-maximal inhibitory concentration (IC50), and the neuroprotective effect was measured by the restoration of superoxide dismutase (SOD) activity and inhibition of ROS production in SH-SY5Y cells. . Most of the derivatives showed a dose-dependent decrease in acetylcholinesterase (AChE) activity at IC50 values below 5 μM, whereas only 5 compounds showed an inhibitory effect on butyrylcholinesterase (BuChE) activity. Abnormal cannabidiol (Abn-CBD, 1b), abnormal cannabivarin (Abn-CBDV, 1d), cannabigerol (CBG, 4a) and cannabivarin (CBNV, 5b) have inhibitory effects on both AChE and BuChE. there was. 1b showed the ability to recover SOD activity. Six derivatives were shown to inhibit ROS production below control levels.
Through the above experimental results, it was confirmed that cannabinoid derivatives, which are one of the active substances of hemp, exhibit cholinesterase inhibition and neuroprotective effects. Among the 21 cannabinoid derivatives synthesized, 4 substances exhibiting cholinesterase inhibitory effects and 6 derivatives exhibiting neuroprotective effects were identified. Among the 21 derivatives synthesized, Abn-CBD (1b) was shown to inhibit cholinesterase and have neuroprotective effects. Therefore, among cannabinoid derivatives, Abn-CBD is expected to be used for the prevention and treatment of Alzheimer's disease.

국문 초록 (Abstract)

알츠하이머병 (AD)은 인지 기능 저하 및 기억 상실을 유발하는 퇴행성 신경 질환이다. 질환의 발병 원인 중 하나는 콜린성 이론이며 신경전달물질인 아세틸콜린 (ACh)의 감소를 특징으로 한다. 콜린성 이론의 치료 전략은 콜린에스테라제 (ChE) 활성 억제와 활성산소 (ROS) 생성의 감소이다. 최근, ChE 활성 억제와 신경 보호의 병용 요법이 AD 치료를 위한 치료 전략으로 등장했다. 대마는 항균, 항염증 및 항알레르기 특성을 가지고 있으며 신경계 질환에 사용되었다. 대마의 활성 성분 중 하나는 카나비노이드이며 다양한 카나비노이드가 존재한다. 대표적인 카나비노이드는 칸나비디올 (CBD)와 테트라하이드로칸나비놀 (THC)이며 이들은 신경계 질환에서 효과를 보인다.
본 연구에서는 AD에 대한 카나비노이드 유도체의 치료 가능성을 평가하기 위해 카나비노이드 유도체 21종을 합성하여 ChE 억제 효과와 신경 보호 활성을 측정했다. ChE 에 대한 다양한 유도체의 억제 효과는 최대 억제 농도 (IC50)의 절반을 계산하여 결정되었고 신경 보호 효과는 SH-SY5Y 세포에서 초과산화물 불균등화효소 (SOD) 활성의 회복과 ROS 생성의 억제를 측정하였다. 대부분의 유도체는 5 μM 미만의 IC50 값에서 아세틸콜린에스테라제 (AChE) 활성의 용량 의존적 감소를 보인 반면, 5개의 화합물만이 부티릴콜린에스테라제 (BuChE) 활성에 대한 억제 효과를 나타냈다. 비정상 칸나비디올 (Abn-CBD, 1b), 비정상 칸나비바린 (Abn-CBDV, 1d), 칸나비게롤 (CBG, 4a) 및 칸나비바린 (CBNV, 5b)은 AChE 및 BuChE 모두에 억제 효과가 있었다. 1b는 SOD 활성 회복 능력을 보였다. 6종의 유도체가 통제 수준 이하에서 ROS 생성을 억제하는 것으로 나타났다.
이상의 실험 결과를 통해 대마의 활성 물질 중 하나인 카나비노이드 유도체가 콜린에스테라제 억제와 신경보호 효과를 나타내는 것을 확인하였다. 합성된 21종의 카나비노이드 유도체 중 콜린에스테라제 억제 효과를 나타내는 물질 4종과 신경보호 효과를 나타내는 유도체 6종을 확인하였다. 합성된 21종의 유도체 중 Abn-CBD (1b)는 콜린에스테라제를 억제하고 신경 보호 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 카나비노이드 유도체 중 Abn-CBD는 알츠하이머병의 예방 및 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 방법 및 재료 11
• Ⅲ. 결과 및 고찰 29
• Ⅳ. 결론 48
• Ⅴ. 참고문헌 51
• Ⅵ. NMR 스펙트럼 55