Isoprostanes, biomarkers of lipid peroxidation in humans. Part 1. Nomenclature and synthesis
Les isoprostanes, biomarqueurs de peroxydation lipidique chez l’homme. Partie 1. Nomenclature et synthèse
Résumé
The synthesis of prostaglandins has been a subject of chemical attractiveness for the last 40 years with the successful strategy developed by Corey et al. via a formyl-lactone in the trans-PG series, derived from the action of cyclooxygenases (COXs). The non-enzymatic metabolic scheme of arachidonic acid, as a free radical catalyzed mechanism, has introduced new data concerning the reactivity of the arachidonyl radical in the absence of COXs and also a growing interest in the total synthesis of isoprostanes and analogues. The potent biological activity of these compounds has been attracting intense research interest since they were detected in humans as well as animal models in the early 1990s. The measurement of these isoprostanes has been regarded as one of the most useful non-invasive biomarkers for oxidative stress status. Two mechanisms for their biosynthesis have been proposed. In the first mechanism, a peroxyl radical undergoes successive 5-exo cyclizations analogous to the enzymatic mechanism proposed for prostaglandin biosynthesis. The second mechanism starts with a 4-exo cyclization of a peroxyl radical leading to an intermediate dioxetane. During the last two decades, several approaches towards the synthesis of isoprostanes and analogues have been reported in the literature by several groups of chemists. Finally, to date, two nomenclatures have been proposed by Taber et al. and Rokach et al., but only Taber’s nomenclature have been approved by IUPAC.
La synthèse chimique des prostaglandines a été très développée ces 40 dernières années avec la stratégie proposée par Corey et al., faisant intervenir une formyl-lactone conduisant à la série trans, dérivée de l’action des cyclooxygénases (COXs). Le processus non-enzymatique, catalysé par les radicaux libres, de métabolisation de l’acide arachidonique, a présenté une nouvelle réactivité du radical arachidonyl en absence d’enzymes et également un intérêt croissant pour la synthèse des isoprostanes et de leurs analogues. L’activité biologique de ces composés a attiré un grand nombre d’équipes de recherche dans différents domaines, depuis leur détection chez l’homme au début des années 1990. La quantification de ces composés dans les fluides biologiques, comme marqueurs de peroxydation lipidique apparaît comme une avancée importante dans l’exploration du rôle et de la sévérité du stress oxydant en pathologie humaine. Récemment Yin et al. ont proposé deux mécanismes pour leur biosynthèse. Dans un premier mécanisme, un radical peroxyl subit des cyclisations 5-exo successives identiques au mécanisme enzymatique de la biosynthèse des prostaglandines. Un deuxième mécanisme passe par une cyclisation 4-exo du radical peroxyl conduisant, cette fois-ci, à un intermédiaire dioxétane. Pendant les deux dernières décennies, plusieurs stratégies de synthèse des isoprostanes et analogues ont été rapportées dans la littérature par différents groupes de chimistes. Enfin, à ce jour, Taber et al. ont proposé une nomenclature, approuvée par l’IUPAC, permettant de nommer toutes les isoprostanes quel que soit leur précurseur.