Experimental study of neuropsychotropic activity

Full Text

Введение

Бензимидазольный гетероцикл является одним из важнейших среди привилегированных фармакофорных фрагментов, используемых в направленном синтезе биологически активных соединений, поскольку его производные могут представлять собой структурные изостеры встречающихся в природе нуклеотидов, что позволяет прогнозировать их взаимодействие с биополимерами живых систем и огромный терапевтический потенциал в различных областях фармакологии [1; 2]. Так, известно, что бензимидазольный каркас является молекулярной основой агонистов и антагонистов трансмембранных рецепторов, сопряженных с G-белком, являющихся мишенью до 40 % выпускаемых лекарств [3]. Одним из перспективных направлений разработок производных бензимидазола является создание лекарственных средств нейропсихотропного профиля, так, среди лекарственного ассортимента Российской Федерации успешно применяются афобазол^® (4-[2-[(6-этокси-1H-бензимидазол-2-ил) сульфанил]этил]морфолин), метапрот^® (этилтиобензимидазола гидробромида моногидрат) и др. [4]. Учитывая необходимость разработки перспективных фармакологически активных веществ с целевой специфической активностью при минимуме побочных и токсических эффектов, а также приемлемыми фармакокинетическими характеристиками, особый интерес представляет синтез бензимидазольных производных на основе одного из важнейших метаболитов организма – пирувата. В проведенных ранее фармакологических исследованиях ароилпируватов гетериламмония были выявлены соединения, проявляющие высокую биологическую активность [5; 6]. Таким образом, для получения новых высокоактивных веществ актуальным является синтез соединений на основе 2,4-диоксобутановых кислот с использованием привилегированной подструктуры – бензимидазольного гетероцикла с последующим изучением нейропсихотропной активности и корреляционного анализа «структура – активность» среди полученных соединений.

Цель исследования – изучить спектр нейропсихотропной активности 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов и установить связь строения веществ с их биологическим действием.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования являлись синтезированные 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноаты бензимидазолиламмония 1 а-г. Температуру плавления (разложения) определяли на приборе «ПТП-2» (Россия) по методу 1 Государственной Фармакопеи Российской Федерации XIV издания [7]. ИК-спектры записаны на приборе «ФСМ-1201» (Россия) в виде пасты в вазелиновом масле. Спектры ЯМР ¹Н записаны на приборе Varian Mercury Plus (300 МГц), внутренний стандарт – ГМДС, растворитель ДМСО-d₆.

Изучение нейропсихотропной активности исследуемых веществ осуществляли в психофармакологических тестах в стандартной модификации: «Открытое поле», «Черно-белая камера», «Экстраполяционное избавление» [8].

Тест «Открытое поле» проводили на белых нелинейных крысах, согласно стандартной методике [8]. Показатели активности животных: горизонтальную (количество пересеченных квадратов) и вертикальную (число подъемов на задние лапы – стоек) двигательную, поисковую (количество заглядываний в отверстия) активность, груминг (число касаний морды лапами, умывание), а также дефекацию (количество болюсов) регистрировали в течение 3-минутной экспозиции. Для оценки тревожности и реакции на новизну обстановки экспериментальных животных помещали в установку «Черно-белая камера», состоящую из светлого (390 лк) и темного отсеков, разделенных непрозрачной перегородкой, в которой имеется переход (4 см). В ходе эксперимента в течение 3 мин регистрировали: латентный период (время, прошедшее от момента посадки животного на светлую сторону до первого перехода в темный отсек установки), общее время пребывания в светлом отсеке и количество переходов между отсеками. Тестирование «Экстраполяционное избавление» заключалось в помещении крыс в экспериментальную установку, которая состоит из внутреннего цилиндра из прозрачного пластика, вмонтированного во внешнюю емкость (бак). Бак заполняют водой (t = 21–23 °С) с расчетом погружения внутреннего цилиндра в воду на 2 см. После помещения животных в установку в течение 2-минутной экспозиции регистрировали латентный период подныривания под край цилиндра и долю (%) животных, решивших экстраполяционную задачу. Во всех психофармакологических исследованиях изучаемые соединения, препарат сравнения флуоксетин вводили внутрижелудочно за 60 мин до начала тестов в скрининговой дозе 50 мг/кг. Контрольной группе крыс вводилась дистиллированная вода.

Полученные экспериментальные данные статистически обрабатывали с использованием расширенного пакет-анализа Microsoft Excel 2010. Высчитывали среднее значение и его стандартную ошибку (M ± SEM). Полученные результаты проверяли на нормальность распределения с использованием критерия Шапиро – Уилка. Для оценки средних значений при нормальном распределении использовали t-критерий Стьюдента, при распределении, отличающемся от нормального, использовали непараметрический U-критерий Манна – Уитни. Гипотезу о существовании различий между выборками принимали при уровне р < 0,05.

Результаты и их обсуждение

Синтез изучаемых 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов бензимидазолиламмония 1 а-г, включая исходные производные, осуществляли по методикам, описанным в работе [6].

Тест «Открытое поле» является одним их ведущих инструментов оценки индивидуально-типологических особенностей поведения мелких экспериментальных животных. Помещение крысы в установку «Открытое поле» сопровождается развитием определенной стрессовой реакции, отражающейся на поведении животного – двигательная активность (горизонтальная, вертикальная) и норковый рефлекс в совокупности определяют состояние активно-поисковой компоненты поведения, а уровень дефекаций и груминг – пассивно-оборонительной [8].

Изучение воздействия исследуемых соединений на активно-поисковую компоненту поведения в тесте «Открытое поле» показало, что при введении бутеноатов 1а, 1б, содержащих фенильный и п-метилфенильный радикал, наблюдалось достоверно уменьшение количества обследованных полей и обследованных отверстий по сравнению с показателями контроля и препарата сравнения флуоксетин, что свидетельствует о некотором угнетении локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности (рис. 1, а), при этом показатели эмоционального состояния (груминг, количество болюсов) оказались сопоставимы с данными контроля и препаратом сравнения (рис. 1, б).

 

Рис. 1. Влияние исследуемых веществ на показатели: а – активно-поисковой компоненты поведения животных (M ± SEM): * – отличия статистически значимы по отношению к контролю; # – отличия статистически значимы по отношению к препарату сравнения (р < 0,05, t-критерий Стьюдента); б – пассивно-оборонительной компоненты поведения животных (M ± SEM): отличия статистически значимы * – по отношению к контролю; # – по отношению к препарату сравнения (р < 0,05, t-критерий Стьюдента)

 

Выявлено, что введение соединений 1в, 1г, содержащих нафтильный фрагмент, не оказывало негативного влияния на поведенческие реакции животных. Показатели локомоторной и исследовательской активности при введении вещества 1в не отличались от значений контрольной группы, а у бутеноата 1г – оказались сопоставимы с данными флуоксетина (см. рис. 1), для которого наблюдалась тенденция проявления психостимулирующего эффекта, что сопровождалось некоторым подавлением естественного страха животных перед открытой освещенной местностью и преобладанием исследовательского интереса к новому неизученному пространству.

Процедура тестирования поведения в «Черно-белой камере» предоставляет животному возможность выбора: или активное исследование новой ситуации (светлый отсек), или предпочтение нахождения в пределах темного ограниченного пространства (экологически характерная для грызунов форма защитного поведения). В проведенном тесте выявлено, что при введении соединений 1а, 1б наблюдалась активация защитного поведения с вероятной повышенной тревожностью, о чем свидетельствовал быстрый переход крыс в темный отсек и преимущественное нахождение в нем, а также минимальное число переходов из отсека в отсек. При введении бутеноатов 1в, 1г показатели тревожного профиля поведения менялись – латентный период и общее время, проведенное в светлом отсеке, для вещества 1в статистически не отличались от данных контроля, при введении бутеноата 1г – наблюдалось статистически значимое увеличение времени пребывания животных в светлом отсеке и рост числа переходов на уровне флуоксетина, что может быть расценено как возможное проявление некоторого анксиолитического действия (рис. 2).

 

Рис. 2. Влияние исследуемых веществ на показатели тревожности животных в условиях теста «Черно-белая камера» (M ± SEM): отличия статистически значимы * – по отношению к контролю; # – по отношению к препарату сравнения (р < 0,05, t-критерий Стьюдента); а – реактивность животных и общее время, проведенное в светлой камере, с; б – число переходов между отсеками

 

В тесте «Экстраполяционное избавление» все животные, получавшие исследуемые производные, решали задачу экстраполяционного избавления от аверсивной среды, что может свидетельствовать об отсутствии негативного воздействия изучаемых веществ на когнитивный потенциал животных. Достоверных различий с контролем и флуоксетином по показателю латентного периода подныривания не выявлено, однако для соединения 2а наблюдалась статистически незначимая тенденция к сокращению времени решения задачи по преодолению острой стресс-ситуации (рис. 3).

 

Рис. 3. Влияние исследуемых веществ на решение острой стресс-ситуации животными в тесте «Экстраполяционное избавление» (M ± SEM): отличия статистически значимы * – по отношению к контролю; # – по отношению к препарату сравнения (р < 0,05, t-критерий Стьюдента)

 

Экспериментальное изучение нейропсихотропной активности исследуемых бутеноатов бензимидазолиламмония показало, что наличие фенильного радикала в 4-м положении ароилпирувата обеспечивает преобладание анксиогенного профиля поведения животных, о чем свидетельствует угнетение локомоторной, ориентировочно-исследовательской активности в открытом поле и активизация защитного поведения в черно-белой камере. Однако в случае наличия в качестве арила нафтильного фрагмента у изучаемых производных наблюдается обратная тенденция в поведении животных с появлением анксиолитического профиля.

Выводы

Таким образом, исследование нейропсихотропной активности новых производных 2,4-диоксобутановых кислот, содержащих бензимидазольный фрагмент, позволило выявить соединение с потенциальными анксиолитическими свойствами. Выявлено, что появлению анксиолитических свойств способствует наличие в структуре бициклического фрагмента. Результаты корреляционного анализа «структура – активность» способствуют усовершенствованию целенаправленного синтеза и повышению эффективности разработок лекарственных веществ в области психофармакологии.

About the authors

Anastasiya I. Krasnova

Perm State Pharmaceutical Academy

Author for correspondence.
Email: krasnova_ai@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5363-8783
SPIN-code: 3520-1728
Scopus Author ID: 56430747900

Candidate of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor, Department of Pharmacology

Russian Federation, Perm

Nataliya A. Pulina

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: pulina-nata@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0435-0484
SPIN-code: 3972-0441
Scopus Author ID: 7801572754

Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor, Head of the Department of Pharmaceutical Technology

Russian Federation, Perm

Valeriya D. Polezhaeva

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: polezgaevalera@inbox.ru

postgraduate student, Assistant of the Department of Pharmaceutical Technology

Russian Federation, Perm

References

Supplementary files