CEREBROPROTECTIVE ACTIVITY OF OUINAZOLINE-4(3H)-ONE DERIVATIVES WITH A GUANIDINE SUBSTITUENT IN RATS WITH BILATERAL COMMON CAROTID ARTERY OCCLUSION

Full Text

Острые и хронические нарушения мозгового морфологическое, метаболическое и функциональ-кровообращения (НМК) являются одной из основ- ное восстановление нейронов и/или их окружения. ных причин преждевременной смертности и потери Препараты, оказывающие вазодилатирующий, антиа-трудоспособности. грегантный, антиоксидантный или антигипоксический Целью фармакотерапии НМК является препят- эффекты, могут ускорить восстановление, но их ствие или замедление повреждения ткани мозга, эффективность остается недостаточной [1]. Хиназолинон представляет собой гетероциклическое химическое соединение. Эта структура считается привилегированной в медицинской химии и выступает в качестве фармакофора, то есть обладает совокупностью стерических и электронных свойств, необходимых для обеспечения оптимальных супрамолекулярных взаимодействий с биологическими мишенями. Среди производных хиназолинона можно выделить идела-лисиб (блокирует P1105, дельта-изоформу фермента фосфоинозитид-3-киназы), метаквалон и его производные хлороквалон, дипроквалон, этаквалон и др. (увеличивают активность рецепторов ГАМК в головном мозге и нервной системе) [6]. Также различные синтетические производные хиназолина оказывают кардио-и нейропротекторные [2], антибактериальные [4], противовирусные [7] и иммунотропные [9] эффекты. Гуанидины представляют собой группу органических соединений, имеющих общую функциональную группу с общей структурой (R^2N) ^3р4^ C = N-R5. Центральной связью в этой группе является имин, а группа структурно связана с амидинами и мочевинами. Физиологические эффекты гуанидина сводятся к усилению высвобождения ацетилхолина после нервного импульса, замедлению скорости деполяризации и реполяризации мембран миоцитов. Примерами гуанидинов являются аргинин, триазабициклодецен, сакситоксин и креатин. Гуанидиновый компонент является частью большого количества лекарственных средств и биологически активных веществ: производные ацилгуанидина (амилорид, бензамил, BIT225, карипорид, гуанфацин, римепорид, UR-AK49), би-гуанид и его производные (алексидин, бисбигуанид, буформин, хлоргексидин, хлорпрогуанил, метформин, мороксидин, фенформин, фенилбигуанид, поли-аминопропил бигуанид, полигексанид, прогуанил), алкалоиды (бареттин, бростолицин), нитрогуанидины (инсектициды - клотианидин, динотефуран, имида-клоприд, тиаметоксам) и др. [8]. Обозначенное выше свидетельствует о перспективности исследований производных хиназолинона и гуанидина, поскольку объединение этих структур позволит получить вещества с различной биологической активностью, в том числе с церебропротекторной. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучить церебропротекторную активность производных хиназолин-4(3Н)-она при остром нарушении мозгового кровообращения, вызванном двусторонней окклюзией общих сонных артерий. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Исследование выполнено на 99 беспородных крысах-самцах (240-260 г, 5-6 мес.) (ФГУП «Питомник лабораторных животных «Рапполово»). Животные находились в стандартных условиях вивария со свободным доступом к воде и пище. Порядок содержания и обращения с лабораторными животными соответствовали требованиям надлежащей лабораторной практики (ГОСТ 33215-2014 и 33216-2014), Приказу МЗ РФ № 199н от 01.04.2016 г. «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики» и был одобрен Региональным исследовательским этическим комитетом Волгоградской области (протокол № 2086-2016 от 09.12.2016 г.). Нарушения мозгового кровообращения моделировали одномоментной перевязкой общих сонных артерий (ОСА) (хлоралгидрат, 400 мг/кг, в/б). Исследуемые вещества вводили в дозах, указанных в табл., за 30 мин до перевязки ОСА (в объеме 0,1 мл на 100 г массы животного, в/б), затем каждые 24 часа, в течение 3 дней. Группе ложнооперированных (ЛО) животных (п = 10) воспроизводили все этапы операции без непосредственной окклюзии общих сонных артерий. Группа ишемия + плацебо (п = 16) в качестве лечения получала физиологический раствор. Структура изучаемых гуанидиновых производных хиназолин-4(3Н)-она и характеристика опытных групп 4 Шифр соединения R R R R Доза, мг/кг Животных в группе, п VMA-13-10 H H H H 2,5 12 VMA-13-15 H H H CH3 2,5 9 VMA-13-16 CH3 H H H 2,5 12 VMA-13-17 H Br H H 3,5 12 VMA-13-21 H Br H CH3 2,5 10 VMA-13-22 H Br Br H 2 10 VMA-13-23 Cl H H H 3 8 Церебропротекторное действие веществ оценивали по их влиянию на выживаемость, динамику неврологических нарушений (шкала McG^w) через 6, 12, 24, 48 и 72 ч после ОСА. Через 72 ч также оценивали двигательную и исследовательскую активности (в тесте «Открытое поле»), а также когнитивную функцию в тестах: «Условная реакция пассивного избегания» (УРПИ) и «Экстраполяционное избавление» (ТЭИ), обучение в которых проводили за сутки до моделирования ишемии [3]. Учитывая зависимость уровня мозгового кровообращения от функционального состояния эндотелиальной системы, на 4-е сутки после ОСА, проводили регистрацию мозгового кровотока (МК) в бассейне средней мозговой артерии с использованием полиграфа MP150 и модуля для лазер-доплеровской флоуметрии LDF100C (Biopac Systems, США). Далее оценивали функциональное состояние эндотелия по относительному изменению скорости МК при стимуляции (ацетилхолин, 0,01 мг/кг, в/в), затем при блокаде (нитрон-аргинин, 10 мг/кг, в/в) синтеза оксида азота [5]. Статистическую обработку данных выполняли в STATISTICA 12.5, с применением критериев Шапиро -Уилка, Краскела - Уоллиса, Дана и хи-квадрат. Статистически значимыми считали различия при p < 0,05. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Наиболее высокая выживаемость животных наблюдалась после лечебно-профилактического введения соединений VMA-13-15 и VMA-13-17 (рис. 1А, Б). Через 72 ч после ОСА в этих группах выжило соответственно 89 и 75 % животных, а в группе ишемия + плацебо - 31 %. 100 80 60адгоо- - ЛО Ишемия+ Плацебо VMA-13-15 VMA-13-17 0 10 Часы 20 30 40 50 60 70 80 Г руппы Выживаемость животных животных после ОСА 48 ч 72 ч ЛО 1001 100* Ишемия* 40 31 Плацебо VMA-13-10 58 25 VMA-13-15 88 89* VMA-13-16 75 67 VMA-13-17 83* 75* VMA-13-21 50 50 VMA-13-22 50 50 VMA-13-23 75 63 6 12 24 48 72 Часы щ Ё ZT 5 ■ft Ф > ct £ О 6 5 ? <п £ 5 0 =£ § ^ 8-8 О) 1 С 5 ш ю -•* Ишемия+ Плацебо ■A- VMA-13-15 -♦■ VMA-13-17 Г руппы животных Средний балл неврологического дефицита после ОСА 6ч 48 ч 72 ч Ишемия+ Плацебо 4,5 ± 0,4 6,2 ±0,6 6,5 ± 0,6 VM А 13-10 4,2 ± 0,9 6,2 ±1,2 7,6 ±1,2 VM А 13-15 3 ± 0,9 3,9 ±1,0* 3,6 ± 1* VM А 13-16 3,1 ± 1 4,2 ±1,1 4,5 ±1,3 VMA 13-17 3,5 ± 0,7 3,8 ±1,0* 4 ±1,1* VMA 13-21 3,3 ± 0,9 5,9 ±1,4 5,5 ±1,5 VMA 13-22 4,1 ±1,1 5,6 ± 1,5 5,6 ±1,5 VMA 13-23 5± 1,1 4,5 ±1,3 4,7 ±1,5 Через 12 часов, после моделирования НМК неврологический дефицит в группах, получавших VMA-13-15 и VMA-13-17, был статистически значимо меньше, чем у животных группы ишемия + плацебо (рис. 1В, Г). Менее выраженные неврологические нарушения отмечали и у животных, которым перед двусторонней перевязкой общих сонных артерий вводили соединение VMA-13-16 (с метильным заместителем в положении R1) и соединение VMA-13-23 (с хлорным заместителем в положении R2). В тесте «Открытое поле» и у животных группы ишемия + плацебо отмечали низкую двигательную и исследовательскую активности. У животных, которым перед ОСА вводили соединения VMA-13-15 и VMA-13-17, VMA-13-16 и VMA-13-23, регистрируемые показатели в открытом поле были статистически значимо выше, чем у животных группы плацебо (рис. 2А). Ишемия головного мозга, вызванная гипоперфузией после двусторонней перевязки общих сонных артерий, вызывает стойкие нарушения когнитивной функции. Через 72 часа после окклюзии оценивали сохранение рефлекса пассивного избегания в тесте УРПИ и экстраполяционного избавления от аверсив-ной среды в тесте ТЭИ. Представленные на рис. 2Б результаты свидетельствуют, что через 3 суток после двусторонней окклюзии сонных артерий у животных, которым вводили соединения VMA-13-15 и VMA-13-17, сохранился памятный след об рациональном поведении в авер-сивной среде. Так, в тесте УРПИ из 8 выживших после ОСА животных, которым вводили соединение VMA-13-15 только 2 зашли в темный отсек и через больший латентный период. Из 9 выживших животных, получавших соединение VMA-13-17, также зашло в темный отсек только 2. В тесте ТЭИ все животные, которым вводили соединения VMA-13-15 или VMA-13-17 в течение более короткого времени нашли решение задачи экстраполяционного избавления, то есть поднырнули под нижний обрез цилиндра и выбрались из воды. *Достоверно по отношению к группе ишемия + плацебо (р < 0,05). Рис. 2. Двигательная и исследовательская активность (А), латентный период подныривания (ЛП) в ТЭИ и ЛП захода в темный отсек в тесте УРПИ (Б) у животных через 72 ч после ОСА: ЛО - ложнооперированные животные; двигательная активность - сумма пересеченных квадратов, первые столбики (А); исследовательская активность - сумма заглядываний в норки и стоек, вторые столбики (А);ЛП в УРПИ - латентный период захода в темный отсек, первые столбики (Б);ЛП в ТЭИ - латентный период решения экстраполяционной задачи, вторые столбики (Б); цифрами обозначено количество зашедших в темный отсек УРПИ/общее количество выживших животных Отмеченное церебропротективное действие исследуемых производных хиназолин-4(3Н)-она может быть связано с их влиянием на мозговое кровообращение и вазодилатирующую функцию эндотелия. Поэтому на 4-е сутки после ОСА у животных, в проекции средней мозговой артерии, определяли уровень мозгового кровотока и реакцию мозговых сосудов на введение модификаторов активности эндотелиальной NOS. У животных, которым перед ОСА вводили соеди-не ния VMA-13-15 или VMA-13-17, уровень мозгового кровотока был на 43,3 и 47,7 % выше относительно группы ишемия + плацебо (рис. 3А); также наблюдали больший прирост кровотока в ответ на введение как ацетилхолина, так и большее его падение на фоне введения нитро-Ьаргинина (рис. ЪБ). ш 4 bsf 5 3- ё 2- I 1- О О-1 I ЛО Ишемия+ Плацебо Ишемия+VMA- ЛО Ишемия+ Плацебо 13_10 13_15 13_16 13_17 13_21 13_22 13-23 Ишемия+ VMA- 13-10 13-15 13-16 13-17 13-21 13-22 13-23 40-1 20 0 -20 -40- Ацетилхолин L-NAME *Достоверно по отношению к группе ишемия + плацебо (р < 0,05). Рис. 3. Влияние производных хиназолин-4(3Н)-она на уровень мозгового кровотока (МК) и его изменение при модификации синтеза NO у животных через 72 ч после окклюзии ОСА: ЛО - ложнооперированные животные, у. е. - мл/мин/100 г ткани ГМ По результатам исследования наиболее благоприятным направлением структурной модификации базового соединения VMA-13-10 является введение дополнительных заместителей в положение R2 хиназо-линовой гетероциклической системы и в положение R4 боковой цепи, при этом вопрос о природе таких заместителей остается открытым. Таким образом, профилактическое введение (до моделирования ОСА) производных хиназолин-4(3Н)-она, соединения VMA-13-15 с метильным заместителем в положении R4 или VMA-13-17 с атомом брома в положении R2, достоверно повышали выживаемость животных, улучшали мозговой кровоток и вазодила-тирующую функцию эндотелия, снижали выраженность психоневрологических нарушений у выживших животных. Менее выраженное церебропротективное действие оказывали вещества: VMA-13-17 с дополнительным атомом брома в положение R3 (VMA-13-22) и с метильным заместителем в положении R4 (VMA-13-21). ЗАКЛЮЧЕНИЕ Изучение церебропротективных свойств у новых производных хиназолин-4(3Н)-она у животных с двусторонней окклюзией сонных артерий позволило выделить два соединения, значительно снижающих выраженность неврологических нарушений, улучшающих эндотелийзависимую вазодилатацию и мозговое кровообращение, что свидетельствует о перспективности дальнейших исследований церебропротекторного действия соединений VMA-13-15 и VMA-13-17.

About the authors

A. V Borisov

FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; SBI "VolgogradMedical Research Center"

E. V Volotova

FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; SBI "VolgogradMedical Research Center"

A. A Ozerov

FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; SBI "VolgogradMedical Research Center"

D. V Kurkin

FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; SBI "VolgogradMedical Research Center"

D. A Bakulin

FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; SBI "VolgogradMedical Research Center"

Email: mbfdoc@gmail.com

E. E Abrosimova

FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; SBI "VolgogradMedical Research Center"

L. E Borodkina

FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; SBI "VolgogradMedical Research Center"

J. A Smolnyakova

FSBEI HE "Volgograd State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation; SBI "VolgogradMedical Research Center"

References

Supplementary files