Preparation, characterisation and antidepressant activity of the Zn-Acetyl-L-Carnitine complex
Ferrer Evelina G.1, Caro-Ramírez Janetsi Y1, Franca Carlos A.1, Lambrisca Ma Luz2, Bustos Joaquín A.2 Laino Carlos2, Piro Oscar E.3, Echeverría Gustavo A.3, Williams Patricia A.M. 1.
1Centro de Química Inorgánica (CEQUINOR, CONICET, UNLP), Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas, UNLP, Argentina. 2Instituto de Biotecnología. Centro de Investigación e Innovación Tecnológica (CENIIT), UNLaR, La Rioja, Argentina. 3Departamento de Física, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata, IFLP (CONICET, CCT La Plata), C.C. 67, 1900 La Plata, Argentina Email: evelina@quimica.unlp.edu.ar
Abstract
La acetil-L-carnitina (ALC) es el producto de la acetilación del aminoácido L carnitina. Es producida en el cerebro, el hígado y en el riñón de los humanos por la enzima ALC-transferasa. Tiene numerosas funciones en el metabolismo energético: facilitar la captación de acetil CoA por la mitocondria, estimular la producción de acetilcolina, estimular la síntesis de proteínas, prevenir la muerte neuronal excesiva, además de tener propiedades antidepresivas1. En este trabajo se presenta la síntesis de un nuevo complejo de coordinación de zinc(II) con ALC (Zn(AcCar)Cl2(H2O), ZnALC, Figura) y se evalúa su actividad antidepresiva. El complejo ZnALC, se caracterizó por DRX, TGA, FTIR, UV-Vis, y Raman.
El análisis por DRX mostró que ZnALC cristaliza en el grupo espacial quiral monoclínico P21, el ión Zn(II) se encuentra en un entorno tetraédrico distorsionado (ZnO2Cl2), coordinado a una molécula de ALC (oxígeno carboxílico, monodentado), dos iones cloruros y a una molécula de agua. Se realizaron los cálculos teóricos de las frecuencias vibracionales (estructura de partida obtenida por DRX), empleando el programa Gaussian 09 y la Teoría de la Funcional de la Densidad (método: B3LYP, Bases: 6-311+(2d,p)). El espectro FTIR muestra el típico desdoblamiento de la banda correspondiente al estiramiento vCO del ácido (1743cm-1) de la ALC, en dos señales en el ZnALC (νasCO=1613 cm-1 y vsCO=1389 cm-1). El agua de coordinación se determinó por termogravimetría (%calc. 5,03, %exp.4,81) y el % de Zn mediante la técnica del zincón (%calc. 18,3, %exp.18,6). El complejo es soluble en agua y estable durante al menos 24hs (UV-Vis=194 nm). La actividad antidepresiva fue evaluada utilizando la prueba de natación forzada (PNF). Se administraron dosis de tratamiento de 25 mg/Kg (Solución salina, ALC o ZnALC) durante 14 días a ratas Wistar machos, vía intraperitoneal. El complejo ZnALC disminuyó el tiempo de inmovilidad significativamente en relación con el control en un 55%, mientras que la ALC lo hizo en 35%. ZnALC muestra un efecto antidepresivo significativamente mayor que el control y que el ligando. Ninguno de los tratamientos modificó la actividad motora, por lo cual el efecto observado en la PNF es específico. En conclusión, se logró sintetizar y caracterizar el nuevo complejo de coordinación ZnALC, el cual muestra una mejor actividad antidepresiva que el ligando libre, por lo que se puede considerar como potencial agente terapéutico.
Referencias
1) Wang, G. et al., J. Psychiatr. Res. Korea, 2014, 53, 30-37.
Abstract
Acetyl-L-carnitine (ALC) is the product of the acetylation of the amino acid L carnitine. It is produced in the human brain, liver and kidney by the enzyme ALC-transferase. It has numerous functions in energy metabolism: facilitating the uptake of acetyl CoA by mitochondria, stimulating the production of acetylcholine, stimulating protein synthesis, preventing excessive neuronal death, as well as having antidepressant properties1. In this work we present the synthesis of a new zinc(II) coordination complex with ALC (Zn(AcCar)Cl2(H2O), ZnALC, Figure) and evaluate its antidepressant activity. The ZnALC complex was characterised by XRD, TGA, FTIR, UV-Vis, and Raman.
XRD analysis showed that ZnALC crystallises in the monoclinic chiral space group P21, the Zn(II) ion is in a distorted tetrahedral environment (ZnO2Cl2), coordinated to one ALC molecule (carboxylic oxygen, monodentate), two chloride ions and one water molecule. Theoretical calculations of the vibrational frequencies (starting structure obtained by XRD) were performed, using the Gaussian 09 programme and the Density Functional Theory (method: B3LYP, Bases: 6-311+(2d,p)). The FTIR spectrum shows the typical splitting of the band corresponding to the vCO stretching of the acid (1743cm-1) of the ALC into two signals in the ZnALC (νasCO=1613 cm-1 and vsCO=1389 cm-1). The coordination water was determined by thermogravimetry (%calc. 5.03, %exp.4.81) and the % Zn by the zincon technique (%calc. 18.3, %exp.18.6). The complex is water soluble and stable for at least 24hs (UV-Vis=194 nm). The antidepressant activity was evaluated using the forced swimming test (PNF). Treatment doses of 25 mg/kg (saline, ALC or ZnALC) were administered for 14 days to male Wistar rats intraperitoneally. The ZnALC complex significantly decreased immobility time relative to the control by 55%, while ALC decreased immobility time by 35%. ZnALC shows a significantly greater antidepressant effect than control and ligand. None of the treatments modified motor activity, so the effect observed on NFP is specific. In conclusion, we were able to synthesise and characterise the new coordination complex ZnALC, which shows better antidepressant activity than the free ligand, so it can be considered as a potential therapeutic agent.
References
1) Wang, G. et al., J. Psychiatr. Res. Korea, 2014, 53, 30-37.