The antiarrhythmic activity of amino acid-containing derivatives of 1,4-naphthoquinone

Full Text

СОКРАЩЕНИЯ:

ААП – антиаритмические препараты;

ЕЭК – Евразийский экономический союз;

ЖТ – желудочковая тахикардия;

ЖЭ, ЖЭС – желудочковая экстрасистолия;

ЛД – летальная доза;

НХА – производное аспарагиновой кислоты с 1,4-нафтохиноном;

НХГК – производное глутаминовой кислоты с 1,4-нафтохиноном;

НХГ – производное глицина с 1,4-нафтохиноном;

НХВ – производное валина с 1,4-нафтохиноном;

НХЛ – производное лейцина с 1,4-нафтохиноном;

ОКА – окклюзия коронарной артерии;

ПЛЖ – питомник лабораторных животных;

ФЖ – фибрилляция желудочков; ЧСС – частота сердечных сокращений;

ЧЭС – частота сокращений эктопического генеза;

ЭКГ – электрокардиограмма.

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время проблема нарушений сердечного ритма привлекает к себе все большее внимание исследователей [1–3]. Медикаментозная терапия продолжает оставаться основным методом лечения нарушений ритма, однако ее возможности часто бывают ограничены из-за присущих многим антиаритмикам побочных эффектов, среди которых важное место занимает отрицательное инотропное действие. Одним из направлений разработки разработки антиаритмических средств являются целенаправленный поиск новых препаратов среди средств метаболического действия [4, 5].

Целью данной работы явилось изучение антиаритмической активности 5 оригинальных аминокислотсодержащих производных 1,4-нафтохинона, синтезированных в Львовском политехническом институте под руководством к. х. н. А. П. Картофлицкой.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование выполнено в соответствии с «Правилами надлежащей лабораторной практики Евразийского экономического союза в сфере обращения лекарственных средств» (решение Совета ЕЭК от 03.11.2016 г. № 81). Все манипуляции, причиняющие животным боль, проводили под общим обезболиванием этаминалом натрия (40 мг/кг, внутрибрюшинно).

Исследование противоаритмической активности проводили на половозрелых крысах линии Wistar, обоего пола, массой 210–260 г, Крысы были получены из ПЛЖ «Пущино» (Московская область), прошли необходимый карантин и содержались в стандартных условиях сертифицированного вивария на обычном пищевом рационе, со свободным доступом к воде и корму.

Адреналиновые нарушения сердечного ритма вызывали внутривенным введением адреналина гидрохлорида в виде 0,1% раствора в дозе 16 мг/кг у белых мышей массой 18–20 г. Испытуемые вещества вводили в хвостовую вену за 5 минут до инъекции аритмогенного фактора. Запись ЭКГ проводили с использованием электрокардиографа ЭК 1Т-1/3-07 «АКСИОН» во II стандартном отведении на протяжении всего эксперимента.

Аконитиновые нарушения сердечного ритма моделировали у крыс линии Wistar. В качестве аритмогенного фактора использовали раствор аконитина нитрата (SIGMA, Швейцария) в дозе 40 мкг/кг, вводимый внутривенно. Электрокардиограмму регистрировали с помощью электрокардиографа ЭК 1Т-1/3-07 «АКСИОН» во II стандартном отведении на протяжении всего эксперимента.

Контрольная группа получала эквиобъемные количества 0,9%-го раствора хлорида натрия (Мосфарм, Россия). В качестве препаратов сравнения использовали хинидин (Фармасьютикал Фэктори, Финляндия).

Хлоридкальциевую фибрилляцию желудочков моделировали у крыс массой 150–230 г. Хлорид кальция (Дальхимфарм, Россия) вводили в бедренную вену в дозе 180 мг/кг. Электрокардиограмму регистрировали с помощью электрокардиографа ЭК 1Т-1/3-07 «АКСИОН» во II стандартном отведении на протяжении всего эксперимента.

Препаратом сравнения на данной модели служил пропранолол (Обзидан, фирма SCHWARZ PHARMA, Германия).

Изучаемые дозы и количество животных в серии представлены в (табл. 1, 2).

Исследуемые соединения (1,4-нафтохинон, N-(3-хлоро- 1,4-нафтохинолил-2) DL-аспарагиновая кислота (НХА), морфолиновая соль (N-(3-хлоро-1,4-нафтохинолил-2)-глицина (НХГ), морфолиновая соль (N-(3-хлоро-1,4- нафтохинолил-2)-валина (НХВ), морфолиновая соль (N-(3-хлоро-1,4-нафтохинолил-2)-лейцина (НХЛ) и дикалиевая соль (N-(3-хлоро-1,4-нафтохинолил-2) глутаминовой кислоты (НХГ)) вводились внутривенно за 5 минут до инъекции аритмогенного фактора в дозах, составляющих примерно 5% и 10% LD50. Противофибрилляторная активность оценивалась по способности соединений удлинять латентный период возникновения фибрилляции желудочков, предупреждать ФЖ и уменьшать гибель животных.

Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета программного обеспечения STATA (Stata Corp, TX, USA). Проверяли нормальность распределения количественных признаков с помощью W-критерия Шапиро – Уилка. Далее оценивали значимость различий: при нормальном распределении количественных признаков с помощью однофакторного дисперсионного анализа ANOVA, при ненормальном распределении – с помощью непараметрического критерия Краскела – Уоллиса. Числовые данные приведены в таблицах как среднее арифметических (М) ± ошибка среднего (m).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

На модели ранних постокклюзионных нарушений сердечного ритма 1,4-нафтохинон в дозе 5% ЛД50 статистически значимо снижал частоту возникновения аритмий (табл. 1).

 

Табл. 1. Антиаритмическая активность 1,4-нафтохинона и его производных на модели ранних постокклюзионных аритмий у кошек

Table 1. Antiarrhythmic activity of 1,4-naphthoquinone and its derivatives in a model of early post-occlusion arrhythmias in cats

Соединение	Доза,		Количество животных			ЧСС исход (уд/мин) (M ± m)	ЧСС после введения вещества (уд/мин) (M ± m)	ЧЭС (уд/мин) (M ± m)
	мг/кг (% LD50)	ммоль/кг	в опыте, n	у которых возникли
				НРС, n	ФЖ, n
Контроль	–	–	14	13	2	221 ± 13	–	53 ± 19
1,4-нафтохинон	0,35 (5)	0,002	6	3*	0	215 ± 12	210 ± 10	29 ± 19
НХА	1,0	0,003	6	2*	0	212 ± 9	205 ± 8	27–30
– II –	27,0 (5)	0,0832	6	1*	0	201 ± 7	190 ± 5	15
НХГ	1,0	0,0028	6	2*	0	186 ± 9	178 ± 10	20–28
– II –	21,0 (5)	0,0596	6	0*	0	198 ± 15	185 ± 11	–
НХВ	1,0	0,0025	6	5	1	195 ± 18	180 ± 14	47 ± 9
– II –	14,0 (5)	0,0355	6	3*	0	191 ± 24	183 ± 20	24 ± 10
НХЛ	1,0	0,0024	6	4	1	195 ± 18	178 ± 16	39 ± 19
– II –	12,0 (5)	0,0294	6	3*	0	198 ± 16	175 ± 9	31 ± 17
НХГК	1,0	0,0024	6	3*	0	203 ± 11	185 ± 14	27 ± 14
– II –	20,0 (5)	0,0484	6	1*	0	193 ± 20	195 ± 14	18
Примечание: * – статистически значимые различия с контролем (р < 0,05)

 

При введении в его состав аспарагиновой кислоты (соединение НХА) отмечалось повышение антиаритмической активности. Аналогичный эффект отмечался и у соединения, содержащего в своем составе глутаминовую кислоту (НХГК). При включении в молекулу 1,4-нафтохинона глицина (соединение НХГ) наблюдалось значительное увеличение антиаритмической активности образующегося соединения, и оно в дозе 5% ЛД50 предупреждало все нарушения ритма, не уступая препаратам сравнения. При снижении дозы до 1 мг/кг активность вышеописанных производных 1,4-нафтохинона несколько снижалась, но оставалась статистически достоверной.

У соединений, содержащих в своем составе валин и лейцин (НХВ и НХЛ соответственно), в дозе 5% ЛД50 антиаритмическая активность была сравнимой с активностью предшественника. Снижение дозы до 1 мг/кг значительно уменьшило активность.

На модели реперфузионных аритмий 1,4-нафтохинон в дозе 5% ЛД50 статистически значимо снижал частоту и удлинял латентный период возникновения нарушений ритма. На частоту развития фибрилляции желудочков вещество влияния не оказывало.

Его производное, содержащее в своем составе аспарагиновую кислоту, в изотоксической было более активным, обладало полным антифибрилляторным эффектом и практически не уступало препаратам сравнения. Сходный с НХА эффект обнаружился у соединений, содержащих в своем составе глутаминовую кислоту и глицин. При снижении дозы до 1,0 мг/кг активность этих производных снижалась, но оставалась статистически значимой.

Соединения, содержащие в своем составе валин и лейцин, удлиняли латентный период и уменьшали длительность аритмий по сравнению с контролем (р<0,05), но были менее активными, чем 1,4-нафтохинон.

Таким образом, 1,4-нафтохинон и его аминокислотсодержащие производные обладают на окклюзионной и реперфузионной моделях аритмий статистически значимой активностью.

На модели нарушений сердечного ритма, вызванных внутривенным введением адреналина, 1,4-нафтохинон в дозе 1% ЛД50 обладал противоаритмической активностью в отношении желудочковых экстрасистол (табл. 2).

 

Табл. 2. Исследование антиаритмической активности некоторых аминокислотсодержащих производ-ных 1,4-нафтохинона на адреналиновой модели аритмий

Table 2. Study of the antiarrhythmic activity of some amino acid-containing derivatives of 1,4-naphthoquinone on the adrenaline model of arrhythmia

Соединение	Доза мг/кг	В опыте	ЖЭ	Погибло	ЧСС		ЧЭС в мин
					исход	НРС
Контроль	–	18	12 (67%)	10 (56%)	485 ± 20	472 ± 21	123 ± 29
Пропранолол	1,0	6	1* (16%)	2 (33%)	376 ± 23	196 ± 32	30
1,4-нафтохинон	0,07	8	2* (25%)	4 (50%)	470 ± 25	460 ± 30	100 ± 15
НХА	5,4	8	1* (13%)	1* (13%)	497 ± 18	472 ± 13	60
НХА	1,0	6	2 (33%)	1 (16%)	482 ± 12	457 ± 8	60, 140
НХГ	4,2	8	0* (0%)	1* (13%)	480 ± 17	437 ± 11	–
НХГ	1,0	6	2 (33%)	1 (16%)	423 ± 20	419 ± 9	60
НХВ	2,8	6	4 (68%)	3 (50%)	468 ± 7	453 ± 25	47 ± 7*
НХЛ	2,4	6	3 (50%)	3 (50%)	480 ± 25	437 ± 7	40 ± 11*
НХГК	4,0	8	1* (13%)	1* (13%)	473 ± 16	445 ± 15	50
НХГК	1,0	6	3 (50%)	1 (16%)	462 ± 13	441 ± 18	83 ± 9
Примечание: * — статистически значимые различия с контролем (р < 0,05)

 

Его производные, содержащие в своем составе аспарагиновую и глутаминовую кислоты в изотоксической дозе были более активными, снижали статистически значимо показатель летальности, и не уступали по своей активности пропранололу. Производное, содержащее в своем составе глицин, полностью предупреждало развитие эктопических нарушений ритма и было активнее описанных выше соединений.

Соединения, содержащие в своем составе валин и лейцин, хотя и уменьшали частоту эктопических сокращений по сравнению с контролем (р < 0,05), были менее активными, чем 1,4-нафтохинон.

1,4-нафтохинон и его производные на аконитиновой модели нарушений сердечного ритма не проявили статистически значимого антиаритмического эффекта. Но на фоне действия соединений, содержащих в своем составе аминокислоты, отмечалось снижение частоты эктопических сокращений по сравнению с контролем.

На хлоридкальциевой модели аритмий 1,4-нафтохинон и его производные также не обладали статистически достоверным антиаритмическим эффектом. Вещество, содержащее глицин, увеличивало латентный период их возникновения.

Так как в патогенезе аконитиновой и хлоридкальциевой модели аритмий нарушения проницаемости для ионов натрия и кальция являются ведущими [6], вероятно изученные аминокислотсодержащие производные 1,4-нафтохинона не обладают способностью непосредственно влиять на ионные каналы в условиях нормоксии.

ВЫВОДЫ

1. Исследованные аминокислотсодержащие производные 1,4-нафтохинона обладают антиаритмической активностью на моделях ранних окклюзионных и реперфузионных аритмий. После восстановления кровотока наибольшую противоаритмическую активность проявили соединения с лабораторными шифрами НХА, НХГ, НХГК
2. Введение в структуру 1,4-нафтохинона глицина, аспарагиновой и глутаминовой кислот способствовало увеличению антиаритмической активности предшественника.
3. 1,4-нафтохинон не проявил антиаритмического действия на моделях аконитиновых и хлоридкальциевых нарушений ритма. Аминокислотсодержащие производные снизили частоту эктопических сокращений на фоне аконитина, а НХГ также увеличил латентный период возникновения фибрилляции желудочков, спровоцированной введением хлорида кальция.
4. Усиление антиаритмической активности происходило преимущественно на тех моделях аритмий, в патогенезе которых определенную роль играют нарушения метаболизма.

About the authors

Svetlana M. Napalkova

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Author for correspondence.
Email: svetlana.napalkova@pharminnotech.com
ORCID iD: 0000-0002-9216-8673
SPIN-code: 7311-2841

D.Sc. in Biology, Professor, Professor at the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology

Russian Federation, Saint Petersburg

Olga V. Buyuklinskaya

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Email: olga.buyklinskaya@pharminnotech.com
ORCID iD: 0000-0002-4453-1079
SPIN-code: 9691-6490

Dr.Med.Sci,  Professor at the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology

Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files