ASSESSMENT OF ANXIOLYTIC POTENTIAL OF NEW С2,С3- QUINOXALINE DERIVATIVES


Cite item

Abstract

The anxiolytic effect of a new series of C2,C3-quinoxaline derivatives was studied using the "Anxious-phobic state" and "Light/Dark chamber" techniques in comparison with diazepam. It was noted that the presence of a phenyl substituent at the C3 position, which did not contain elements with a distinct electronegativity, as well as 2-methyl-(4,5-dimethoxyphenyl)-N-methylethane-1-amine at the C2 position, had a positive effect on the manifestation of the antianxiety activity of new derivatives of C2,C3-quinoxaline. For the most active compound under the code ZDM-4, the conflict method "Vogel Conflict test" was additionally carried out to confirm the anxiolytic effect of the substance. The tranquiLizing potential of the ZDM-4 compound is of interest for further study.

Full Text

Тревожные расстройства являются наиболее распространенными психическими заболеваниями [1, 2]. Тревога выполняет адаптивную функцию в стрессовых обстоятельствах, но может стать травмирующим фактором в том случае, когда у нее нет мотивации, и в таком случае она представляет собой клинический синдром [3]. В период эпидемии COVID-19 увеличилась распространенность тревожных состояний, а также депрессии и агрессивных эпизодов при одновременном снижении удовлетворенности жизнью [4]. Существующие анксиолитики, среди которых и производные бензодиазепина, не лишены серьезных побочных эффектов - седации, миорелаксации, нарушений координации внимания [5]. Поиск новых соединений с противотревожной активностью среди производных различных химических классов остается актуальной задачей [6]. Простота химического синтеза и широкий спектр биологических активностей позволяет позиционировать хиноксалиновый скаффолд как перспективный с точки зрения синтеза на его основе активных фармацевтических субстанций для лечения и профилактики ряда заболеваний [7]. В НИИ физической и органической химии Южного Федерального университета совместно с Северо-Кавказским зональным научно-исследовательским ветеринарным институтом были синтезированы неизвестные ранее о-хиноксалил-2-метил-производные p-арилэтиламинов и 2-хиноксалил-2-метил-^метилтриптамина [8]. Для настоящей работы был получен новый ряд соединений этого типа и изучено действие таких производных на центральную нервную систему лабораторных животных. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Оценить противотревожное действие нового ряда производных С2,С3-хиноксалина под шифром ЗДМ. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Эксперименты проводились на 74 белых беспородных крысах-самцах массой 200-220 г и 42 белых мышах-самцах массой 18-22 г, полученных из ФГУП ПЛЖ «Рапполово», Ленинградская область, Россия. Животные были разделены на группы по 6 животных в каждой. Грызуны содержались в условиях вивария ВолгГМУ с естественным световым режимом при относительной влажности воздуха 40-50 % и температуре 22-24 °С на стандартной полнорационной диете для лабораторных животных (ГОСТ Р 50258-92). Эксперименты одобрены локальным этическим комитетом ВолгГМУ, Волгоград, Россия, номер протокола: IRB 00005839 IORG 0004900 (OHRP). Производные С2,С3-хиноксалина под шифрами ЗДМ-3, ЗДМ-4, ЗДМ-6, ЗДМ-7, ЗДМ-8 были синтезированы НИИ физической и органической химии ЮФУ г. Ростов-на-Дону совместно с лабораторией СевероКавказского зонального научно-исследовательского ветеринарного института. Для первичной оценки противотревожного действия новых соединений их доза была рассчитана эквимолярно препарату сравнения диазепаму («Ре-ланиум», «Польфа», Польша) в дозе 1 мг/кг. Контрольная группа животных получала растворитель (дистиллированную воду) внутрижелудочно в эквивалентном объеме. Все соединения (табл. 1) вводили животным атравматичным металлическим зондом перорально за 30 минут до начала тестирования. В тесте тревожно-фобического состояния животных предполагается, что для оценки эмоциональности животных необходимо учитывать их видоспецифическое реагирование на серию адекватных тест-стимулов, провоцирующих проявление основных эмоциональных состояний, таких как страх, тревожность и агрессия [9, 10]. Большинство тестов эксперимента проводятся в «Открытом поле». Тесты серии легко воспроизводимы, а полученные данные не требуют длительной обработки. Во время проведения теста крысам предъявляется два типа ситуаций, связанных с проявлением страха и тревоги: 1) столкновение с незнакомым неживым объектом или незнакомой ситуацией; 2) действие руки экспериментатора. ВЕСТНИК JOURNAL ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО = 01 VOLGOGRAD STATE МЕДИЦИНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА MEDICAL UNIVERSITY Таблица 1 Химическое строение изучаемых производных С2,С3-хиноксалина и диазепама № Шифр Ri R2 HX Молекулярная масса ^2 НХ ^n^r2 хиноксалин ЗДМ-3 HBr 573,33 1 4-бромфенил kk фенил ЗДМ-4 HBr 493,43 2 3 СНз метил ЗДМ-6 HCL 416,97 4 ЗДМ-7 HCL 497,89 4-бромфенил ,Вг 5 ЗДМ-8 471,40 4-бромфенил 284,7 Диазепам В ходе выполнения эксперимента проводится девять отдельных тестов, оценивающихся в зависимости от времени выполнения животным: 1 - латентное время спуска с платформы; 2 - латентное время прохождения через отверстие; 3 - латентное время выхода из «домика»; 4 - латентное время выхода из центра «Открытого поля». В зависимости от реакции животного: 5 - пячение в открытом поле; 6 - пячение на действие руки экспериментатора; 7 - затаивание; 8 - вокализация; 9 - прижимание ушей. Результаты тестов оценивались по числу баллов от 1 до 4, где 4 балла соответствуют максимально поведению подопытных животных. Далее все баллы по каждому тесту суммировались, данные сравнивались, и проводился анализ различий между группами животных: чем больше баллов в сумме, тем выше степень тревожности животного. Установка «Темная/светлая камера» состояла из камеры 21 * 42 * 25 см, разделенной на освещенную и темную секции перегородкой с дверью. Мышь помещали в светлую часть установки и в течение 5 минут регистрировали процент времени, проведенного животными в светлой части установки [11]. В условиях методики «Наказуемого взятия воды по Vogel» животные подвергались водной депривации на 72 ч без ограничений в корме, после чего за 48 ч до проведения теста животных на 5 мин индивидуально помещали в клетку, оснащенную поилкой и электродным полом для приучения. В экспериментальный день к поилке подключали электрод, крысу помещали в клетку на 10 мин и каждое взятие воды сопровождали электрическим разрядом (1 мА) спустя 10 с после начала приема жидкости животным [12]. Фиксировали общее количество подходов животных к поилке за период наблюдения. Статистическая обработка полученных данных проводилась с применением теста Краскелла - Уоллиса и пост-теста Данна в программе GraphPad Prism v.7.0. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимался равным 0,05. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Результаты теста «Тревожно-фобическое состояние» более корректно оценивать комплексно, по сумме баллов по всем проведенным подтестам [9]. В первом тесте времени спуска с платформы наименьшую стрессированность наблюдали у крыс под влиянием диазепама и соединения ЗДМ-4: анксиолитическое действие вещества ЗДМ-4 почти втрое превышало не только показатели группы контроля, но и препарата сравнения диазепама. Животные, получавшие соединения ЗДМ-4 и ЗДМ-8, в среднем быстрее проходили через отверстие (тест 2) по сравнению с группой контроля в 2 и 7 раз в балльном выражении, с оответственно. В тесте 3-латентного времени выхода из «домика» наиболее тревожно вели себя крысы, которым вводили соединения ЗДМ-3 и ЗДМ-7, практически в 1,5 раза выше, чем в контрольной группе. В остальных тестах значительного различия между экспериментальными группами обнаружено не было. По сумме баллов в девяти тестах в группе контроля зафиксирован показатель в (5,60 ± 0,21) балла. Под влиянием диазепама в дозе 1 мг/кг показатель был снижен до (2,50 ± 0,45) балла, что значимо отличается от уровня контрольных значений. Наиболее активным по результатам данного теста можно охарактеризовать соединение ЗДМ-4, чей эффект находится на уровне группы диазепама - (2,10 ± 0,43) балла - и даже немного превышает уровень препарата сравнения. У крыс под влиянием вещества ЗДМ-3 (9,80 ± 1,07) балла, наблюдали некоторые анксиогенные эффекты соединения - животные вели себя напряженно, боялись спускаться с платформы, а также были склонны к затаиванию и спонтанной вокализации. В группах соединений ЗДМ-6 и ЗДМ-7 сумма баллов составила (6,00 ± 0,84) и (6,40 ± 0,42) соответственно, что незначительно выше контрольных параметров и не может характеризоваться противотревож-ным действием веществ. Показатели группы крыс, получавших вещество ЗДМ-8, оставались на уровне контрольных значений (4,00 ± 1,09) балла. Полученные данные представлены на рис. 1. По результатам теста «Темная/светлая камера» под влиянием исследуемых соединений время в светлом отсеке было повышено относительно контроля. В то же время противотревожный эффект, сопоставимый с диазепамом, был отмечен лишь в группах соединений ЗДМ-3 и ЗДМ-4. Таким образом, анксиогенное действие соединения ЗДМ-3 не подтвердилось, в то время как соединение ЗДМ-4 в условиях двух неконфликтных методик проявило анксиолитичсекий эффект на уровне диазепама (рис. 2). Для соединения с наибольшей противотревож-ной активностью под шифром ЗДМ-4 был проведен конфликтный тест «Наказуемого взятия воды по Vogel» для подтверждения выявленной активности. Под действием соединения ЗДМ-4 в дозе 3 мг/кг, эквимолярной диазепаму в дозе 1 мг/кг, животные статистически значимо чаще подходили к поилке, чем в группе контроля, и регистрируемый показатель не уступал препарату сравнения диазепаму (рис. 3). Согласно полученным данным, можно отметить, что для соединения ЗДМ-8 с индольным циклом в R1 положении не было отмечено высокой анксио-литической активности в условиях данного теста, несмотря на наличие 4-бромфенила в R2, как и у наиболее активного соединения ЗДМ-4. Наиболее перспективным для проявления противотревожной активности новых производных С2,С3-хиноксалина является присутствие в положении 1 2-метил-(4,5-диметоксифенил)-Ы-метилэтан-1-амина, хотя строение радикала R2 для таких производных также имеет большое значение. Наличие в С2-положении скаффолда фенильного (ЗДМ-4) радикала являлось фактором проявления анксиолитического эффекта соединений на уровне препарата сравнения диазепама, в то время как введение атома Br в пара-положение фенильного радикала (ЗДМ-3) приводило к проявлению эффектов под влиянием соединений, близкому к анксиогенному. Можно отметить, что соединения ЗДМ-3 и ЗДМ-7 отличаются только кислотным остатком, при этом уровень эффекта соединения ЗДМ-3 превышает контрольные значения, а соединения ЗДМ-7 соответствует им. В структуре соединения ЗДМ-6 присутствует метильный заместитель в С3-положении - неполярный, как и у вещества ЗДМ-4, однако для соединения ЗДМ-6 не отмечено выраженного противотревожного свойства. Таким образом, присутствие фенильного заместителя в С3-положении, не содержащего элементы с отчетливой электроотрицательностью, а также 2-метил-(4,5-диметоксифенил)-Ы-метилэтан-1-амина в положении С2 положительно влияло на проявление противотревожной активности новых производных хиноксалина. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Было проведено изучение анксиолитической активности нового ряда С2,С3-производных хиноксали-на под шифрами ЗДМ-3, ЗДМ-4, ЗДМ-6, ЗДМ-7, ЗДМ-8 в сравнении с диазепамом в условиях тестов «Тре-вожно-фобическое состояние» и «Темная/светлая камера». По результатам исследования показано, что транквилизирующий эффект соединения ЗДМ-4 можно оценить как высокий и сопоставимый с препаратом сравнения диазепамом. Можно отметить, что присутствие в положении С3 хиноксалинового скаффолда неполярных заместителей приводит к выраженной анксиолитической активности новых соединений. Соединение ЗДМ-4 представляет интерес для дальнейшего доклинического изучения.
×

About the authors

Dmitry V. Maltsev

Volgograd State Medical University; VolgogradMedical Research Center

Email: maltsevdmitriy@rambler.ru
Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Pharmacology and Bioinformatics

Alexander A. Spasov

Volgograd State Medical University; VolgogradMedical Research Center

Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Department of Pharmacology and Bioinformatics

Maria O. Skripka

Volgograd State Medical University; VolgogradMedical Research Center

Assistant of the Department of Pharmacology and Bioinformatics

Mikhail V. Miroshnikov

Volgograd State Medical University

Candidate of Medical Sciences, Assistant of the Department of Pharmacology and Bioinformatics

Lyudmila N. Divaeva

Southern Federal University

Candidate of Chemical Sciences, Employee of the Laboratory of Organic Synthesis

Anatoly S. Morkovnik

Southern Federal University

Doctor of Chemical Sciences, Employee of the Laboratory of Organic Synthesis

Alexander A. Zubenko

North Caucasus Zone Scientific Research Veterinary Institute

Doctor of Biological Sciences, Chief Researcher

Alexander I. Klimenko

North Caucasus Zone Scientific Research Veterinary Institute

Acting Director

References

  1. Александровский Ю.А. Социогенные психические расстройства // Российский психиатрический журнал. 2014. № 3. С. 19-23.
  2. Bandelow B., Michaelis S., Wedekind D. Treatment of anxiety disorders // DiaLogues CLin Neurosci. 2017. No. 19 (2). С. 93-107.
  3. Anxiolytic activity of aqueous extract of Camellia sinensis in rats / R. Shastry, S.D. Ullal, S. Karkala [et al.] // Indian J Pharmacol. 2016. No. 48 (6). С. 681-686.
  4. Sher L. COVID-19, anxiety, sleep disturbances and suicide // Sleep Med. 2020. No. 70. С. 124.
  5. Анксиолитическая активность производных 11Н-2,3,4,5-тетрагидро[1,3]диазепино[1,2-а]бензимидазола и 2-меркаптобензимидазола / А.А. Спасов, О.Н. Жуковская, Д.В. Мальцев [и др.] // Биоорг. хим. 2020. Т. 46, № 1. С. 92-100.
  6. Анксиолитическая активность нового производного диазепино[1,2-а]бензимидазола - соединения ДАБ-19 / М.В. Мирошников, Д.В. Мальцев, А.А. Спасов [и др.] // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2020. Т. 83, № 10. С. 3-8.
  7. Gonzalez M., Cerecetto H. Oumoxaline derivatives: A patent review (2006-present) // Expert Opin. Ther. Pat. 2012. No. 22. C. 1289-1302.
  8. New route to bioactive 2-(hetero)arylethylamines via nucleophilic ring opening in fused 7-acyl-2,3-dihydroazepines / A.A. Zubenko, A.S. Morkovnik, L.N. Divaeva [et al.] // Mendeleev Commun. 2020. No. 30. С. 28-30.
  9. Лебедев А.А., Пшеничная А.Г., Бычков Е.Р. Антагонист рецепторов кортиколиберина астрессин снимает тревожно-фобические состояния у крыс, выращенных в социальной изоляции // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2016. Т. 14, № 4. С. 24-29.
  10. Шабанов П.Д., Морозов А.И., Лебедев А.А. Экспериментальное исследование нового анксиолитика транквиридина // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2016. Т. 15, № 2. С. 5-14.
  11. Takao K., Miyakawa T. Light/dark transition test for mice // J Vis Exp. 2006. No. 1. P. 104.
  12. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Ч. 1 / под ред. А.Н. Миронова. М.: Гриф и К, 2013. 944 с.

Copyright (c) 2022 Maltsev D.V., Spasov A.A., Skripka M.O., Miroshnikov M.V., Divaeva L.N., Morkovnik A.S., Zubenko A.A., Klimenko A.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 79562 от 27.11.2020 г.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies