Anticompulsive effects of novel derivatives of coumarin in rats

Bakhodir B. Daliev; Далиев Баходир Бахтиёрович; Eugenii R. Bychkov; Бычков Евгений Рудольфович; Leonid V. Myznikov; Мызников Леонид Витальевич; Andrei A. Lebedev; Лебедев Андрей Андреевич; Petr D. Shabanov; Шабанов Петр Дмитриевич

doi:10.17816/RCF193339-344

Anticompulsive effects of novel derivatives of coumarin in rats

Authors: Daliev B.B.¹, Bychkov E.R.¹, Myznikov L.V.¹, Lebedev A.A.¹, Shabanov P.D.¹
Affiliations:
1. Institute of Experimental Medicine
Issue: Vol 19, No 3 (2021)
Pages: 339-344
Section: Original articles
URL: https://journals.eco-vector.com/RCF/article/view/82960
DOI: https://doi.org/10.17816/RCF193339-344
ID: 82960

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract
Full Text
About the authors
References
Statistics

Abstract

BACKGROUND: Until now, the neurotropic effect, in particular the effect on the emotional behavior of oxy-coumarins, has not been adequately studied. There are only few data on their central action. Currently, research is underway on the synthesis of new compounds based on natural oxy-coumarins, which will potentially have a higher biological activity.

AIM: Was to study the central action of new oxycoumarin-based compounds – IEM-2886, LVM-99, LVM-S144, in particular, on compulsive behavior in rats.

MATERIALS AND METHODS: To assess the behavior of Wistar rats, the “Marble-test” and “Elevated plus maze” methods were used. Oxycoumarin derivatives (IEM-2886, LVM-99, LVM-S144) were injected intraperitoneally at doses of 1, 10 and 25 mg/kg. The effectiveness of the drugs was judged by the number of balls buried in the “Marble test” and by the duration of staying in the open and closed sleeves of the “Elevated plus maze”. Results. It was shown that in the Marble test, oxycoumarin-based compounds (IEM-2886, LVM-99, LVM-S144) caused a decrease in the number of buried balls, which shows their anti-compulsive effect. After administration of IEM-2886, LVM-99, LVM-S144 (1–25 mg / kg) compounds, dose-dependent effects were observed (p < 0.05). The “elevated plus maze” test did not show the anxiolytic effect typical for tranquilizers. Moreover, after the administration of IEM-2886 and LVM-S144 at a dose of 25 mg / kg, an increase in the time spent in the closed sleeve of the maze (p < 0.05) was observed, i.e. an anxiogenic effect.

CONCLUSION: Thus, oxy-coumarin-based compounds are selective for the assessment of anticompulsive effects.

Keywords

oxycoumarins, Marble-test, elevated plus maze, compulsiveness, behavior

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Кумарины — органические соединения растительного происхождения, в природе чаще встречаются простые производные кумаринов, в основном в свободном состоянии или в виде агликонов. В связи с плохой растворимостью в воде и относительно высокой токсичностью они не нашли широкого применения в клинической практике. Кумарины и их производные обладают разнообразными фармакологическими свойствами: антимикробным, антикоагулянтным, коронарорасширяющим, гипотензивным, спазмолитическим, противосудорожным [7, 11, 14]. Для профилактики и лечения тромбозов, тромбофлебитов, инфаркта миокарда, тромбоза сосудов мозга было предложено использовать дикумарин. Недавние исследования показали их антигипоксический эффект в условиях острой гипоксии [2]. Ряд кумаринов проявляет противосудорожные свойства [12]. Многие кумарины обладают спазмолитической активностью; на этом основано мочегонное, желчегонное, гипотензивное действие. Известны также соединения на основе кумаринов с противовоспалительным и анальгетическим эффектами [10]. Некоторые соединения проявляют высокую цитотоксическую активность в отношении опухолевых клеток человека и анти-ВИЧ-активность. Следовательно, кумаринам свойственна высокая биологическая активность, что послужило основанием для использования некоторых из них в качестве противоопухолевых средств [9].

До настоящего времени нейротропное действие, в частности влияние на эмоциональное поведение, у производных кумарина изучено недостаточно [1]. Имеются лишь немногочисленные данные в этом отношении. Было продемонстрировано, что кумарины проявляют противосудорожные эффекты, которые опосредованы через ГАМК-ергическую рецепторную систему [11]. Имеются также работы об их противострессорных и транквилизирующих эффектах [3]. В настоящее время проводятся исследования по синтезу новых соединений на основе природных кумаринов, которые предположительно будут обладать более высокой биологической активностью.

Цель данной работы — изучение центрального действия новых соединений на основе оксикумарина (ИЭМ-2886, LVM-99, LVM-S144), в частности на компульсивное поведение и уровень тревожности у крыс.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование было проведено с использованием 98 крыс самцов породы Wistar, выращенных в питомнике лабораторных животных «Рапполово» (Ленинградская область, Россия). Для каждого эксперимента крыс разделяли на несколько групп (по 10 особей в каждой) в соответствии с протоколом конкретного эксперимента. Крыс содержали в соответствии с нормами виварного содержания в стандартных пластиковых боксах при инвертированном свете 8.00–20.00 при температуре 20±2 °C. Доступ к пище и воде был свободным.

Тест закапывания шариков (Marble-test). В клетку размерами 20 × 25 × 17 см насыпали опилки слоем 5 см, сверху равноудаленно раскладывали 20 стеклянных шариков диаметром 1 см. Крысу помещали в клетку на 30 мин и предоставляли свободно передвигаться, затем регистрировали число шариков, закрытых опилками более чем на 2/3.

Приподнятый крестообразный лабиринт. Приподнятый крестообразный лабиринт состоял из двух открытых рукавов 50 × 10 см и двух закрытых рукавов 50 × 10 см с отрытым верхом, расположенных перпендикулярно относительно друг друга. Высота над полом — 1 м. Животное помещали в центр лабиринта. Путем нажатия соответствующей клавиши этографа, связанного с компьютером, фиксировали время пребывания в закрытых и открытых рукавах, число свешиваний и число грумингов. Продолжительность теста составляла 3 мин.

Фармакологические средства. Были использованы новые соединения, синтезированные на основе кумарина [1, 2]: ИЭМ-2886, LVM-99, LVM-S144 (в дозах 1, 10 и 25 мг/кг в/бр). В качестве растворителя использован Твин-85 в соотношении 1 : 10. Крысам контрольных групп вводили физиологический раствор в объеме 1 мл.

Статистические методы. Статистическую обработку проводили при помощи пакета программ GraphPadPrism 6. Для сравнения контрольной и экспериментальных групп использовали однофакторный дисперсионный анализ ANOVA и t-критерий Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при р < 0,05. Для представления полученных данных использовали среднее арифметическое значение и стандартную ошибку среднего.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В Marble-test соединения оксикумарина ИЭМ-2886, LVM-99, LVM-S144 снижали число закопанных шариков по сравнению с контролем, причем по мере повышения дозы антикомпульсивный эффект нарастал, то есть наблюдали дозозависимое действие (табл. 1). Это в меньшей степени касалось соединения ИЭМ-2886 и весьма отчетливо наблюдалось после введения соединений LVM-S144 и LVM-99.

Таблица 1. Действие новых производных оксикумарина на поведение крыс в тесте закапывания шариков (Marble-test), M±m

Соединения	Число закопанных шариков
Соединения	LVM-99	LVM-S144	ИЭМ-2886
Контроль (физраствор)	15,17±1,24	13,14±0,70	11,96±0,76
1 мг/кг, в/бр	12,86±0,67	10,00±0,75*	8,71±1,20*
10 мг/кг, в/бр	13,29±0,86	7,14±1,10**	7,57±0,84**
25 мг/кг, в/бр	9,85±0,70**^#&	7,7±0,99**	8,28±0,68**

* p < 0,05, ** p < 0,01 — по сравнению с контрольной группой; ^# p < 0,05 — по сравнению с дозой 1 мг/кг; ^& p < 0,05 — по сравнению с дозой 10 мг/кг.

В тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» исследуемые соединения в дозе 1–10 мг/кг не вызывали значимых эффектов, но после введения LVM-S144 и ИЭМ-2886 в дозе 25 мг/кг животные в 2 раза меньше находились в открытых рукавах лабиринта, чем контрольная группа крыс (p < 0,05), что указывает на отсутствие у них анксиолитического действия (табл. 2).

Таблица 2. Действие производных оксикумарина на поведение крыс в «приподнятом крестообразном лабиринте», M±m

Соединения	Дозы, в/бр	Время пребывания в открытом рукаве, с	Время пребывания в закрытом рукаве, с	Число свешиваний	Число грумингов
Контроль (физ. раствор	0,5 мл	54,00±7,22	126,0±7,2	3,00±0,76	3,71±1,21
LVM-99	1 мг/кг	44,40±11,57	135,6±11,5	3,14±0,79	3,00±0,95
	10 мг/кг	55,80±6,23	124,2±6,2	3,00±1,02	4,86±1,14
	25 мг/кг	41,57±3,76	138,4±3,7	1,71±0,56	3,14±0,91
Контроль (физ. раствор)	0,5 мл	55,00±8,94	125,0±8,9	1,14±0,51	2,28±0,47
LVM-S144	1 мг/кг	45,14±4,61	134,9±4,6	2,16±0,16	3,42±0,75
	10 мг/кг	48,29±4,42	131,7±4,4	0,85±0,34^#	2,85±0,59
	25 мг/кг	28,43±5,78*^&	151,6±5,7**^#&	0,57±0,36^#	1,28±0,56^#
Контроль (физ. раствор)	0,5 мл	41,83±3,95	138,2±3,95	1,43±0,57	2,28±0,64
ИЭМ-2886	1 мг/кг	45,71±6,51	134,3±6,5	2,43±0,29	2,57±0,72
ИЭМ-2886	10 мг/кг	47,17±8,75	138,8±8,7	1,00±0,63^#	1,83±0,91

* p < 0,05 — по сравнению с контрольной группой; ^# p < 0,05, ^## p < 0,01 — по сравнению с дозой 1 мг/кг; ^& p < 0,05 — по сравнению с дозой 10 мг/кг в рамках исследования каждого соединения.

Таким образом, исследованные соединения на основе оксикумарина, согласно нашим данным по тесту закапывания шариков, обладают как антикомпульсивным, так и транквилизирующим эффектом. Ранее тест закапывания шариков был использован для оценки тревожности у крыс. Помимо очевидной способности соответствовать критериям по чувствительности, селективности и простоты выполнения тест закапывания шариков обладает рядом практических свойств, что может облегчить скрининг потенциальных анксиолитических и других нейротропных соединений, которые сейчас исчисляются тысячами. Скорость и простота Marble-test позволяют производить скрининг большого количества соединений за относительно короткий промежуток времени. Эффект надежно отмечается после однократной инъекции анксиолитического или противокомпульсивного соединения [13]. Традиционно тест закапывания шариков используется как для оценки тревожности, так и для оценки компульсивности. Но в последнее время его в большей степени применяют для исследования выраженности обсессивно-компульсивного поведения грызунов и для скрининга антикомпульсивных препаратов, поскольку данный тест отвечает соответствующим критериям моделей психопатологий, которые составляют предпосылку для развития поведенческой симптоматики. Считается, что животные используют доступный материал подстилки, чтобы закопать нежелательные источники дискомфорта, находящиеся в домашнем окружении. Число закопанных шариков отражает выраженность стереотипного поведения животного [3, 12]. Ранее мы использовали тест закапывания шариков для оценки компульсивного компонента игровой зависимости. Компульсивное поведение является главным элементом аддиктивного поведения и рассматривается как нейробиологический компонент алкогольной, наркотической, игровой и других видов зависимостей [4]. Хотя тревожные расстройства и обсессивно-компульсивные расстройства (ОКР) клинически диагностируются как коморбидные расстройства, важное различие между ОКР и тревожностью состоит в том, что расстройства, связанные с тревогой, обычно связаны с реальными повседневными ситуациями или опасениями, тогда как обсессии (навязчивые действия) часто бывают более абстрактными, с иррациональной природой [6]. Поскольку компульсивность лучше всего описывается постоянным, повторяющимся и ригидным поведением, предполагается, что поведение крыс при закапывании шариков, применяемое в качестве скринингового теста на антикомпульсивное действие препарата, оценивается лучше [6]. В связи с этим его все чаще применяют при изучении последствий ОКР. Поэтому наши данные в большей степени свидетельствуют об антикомпульсивном действии изученных препаратов. Это подтверждается полученными в настоящем исследовании результатами отсутствия действия соединений на основе кумарина в дозах 1 и 10 мг/кг на уровень тревожности в классическом тесте на тревожность «приподнятый крестообразный лабиринт». Подтверждением селективного эффекта исследованных препаратов служит также усиление тревожности у крыс при использовании соединений в высоких дозах (25 мг/кг), когда мы наблюдали эффект анксиогении вместо транквилизирующего действия.

В перспективе структурные изменения молекул могут раскрыть новые возможности использования производных кумарина в клинической практике. В частности, нами было доказано, что новые соединения на основе оксикумарина (ИЭМ-2886, LVM-99, LVM-S144) вызывают дозозависимые противокомпульсивные эффекты. В дальнейшем их потенциальное использование может распространяться на применение в практике лечения ОКР как в психиатрической клинике, так и с целью коррекции компульсивного компонента игровой зависимости.

ВЫВОДЫ

Производные оксикумарина ИЭМ-2886, LVM-99, LVM-S144 проявляют дозозависимые эффекты снижения закапывания шариков в Marble-test, что указывает на их антикомпульсивное действие, перспективное для лечения при обсессивно-конвульсивных расстройствах и терапии аддиктивных нарушений.
Введение ИЭМ-2886, LVM-99 и LVM-S144 не вызывает противотревожного действия в «приподнятом крестообразном лабиринте», что подтверждает селективный антикомпульсивный эффект исследованных соединений.

About the authors