Study of antiarrhythmic activity 2-(n-butylpyrrolidine)-N-(2-bromophenyl)carboxamide hydrochloride

Full Text

Введение

Заболевания сердечно-сосудистой системы в течение многих десятилетий занимают первое место в структуре заболеваемости и смертности в мире. Нарушения ритма сердца являются одними из наиболее частых проявлений этих заболеваний. Среди факторов, влияющих на рост их распространенности, можно выделить увеличение продолжительности жизни населения и рост заболеваемости органов системы кровообращения [1; 2]. Главные методы лечения нарушений сердечного ритма – хирургические вмешательства и медикаментозная терапия антиаритмическими препаратами. При этом фармакотерапия остается преобладающим способом лечения больных с аритмиями [3]. Следовательно, проблема выбора адекватной антиаритмической терапии остается актуальной и вызывает значительный интерес.

Цель исследования – изучение действия нового производного 2-(алкилпирролидин)-N-(арил)карбоксамида, обладающего высокой антиаритмической активностью и синтезированного на кафедре общей и органической химии Пермской государственной фармацевтической академии (Д.В. Калинин – доктор химических наук, руководитель исследовательской группы Института фармацевтической и лекарственной химии Мюнстерского университета, Германия).

Материалы и методы исследования

Оценку биологической активности соединений проводили в экспериментах на животных, полученных из питомника «Андреевка» Московской области. Содержание животных отвечало правилам лабораторной практики (GLP) и Приказу МЗ РФ № 199н от 01.04.2016 «Правила надлежащей лабораторной практики», а также положениям руководства по проведению доклинических исследований лекарственных средств под ред. А.Н. Миронова [4]. Проведенные исследования одобрены комиссией по биоэтике (протокол № 8 от 20.01.2023).

Для исследования выбрано соединение, у которого первоначально был рассчитан антиаритмический индекс (АИ), зависящий от величин среднесмертельной и эффективной терапевтической доз 2-(н-бутилпирролидин)-N-(2-бромфенил)карбоксамида гидрохлорид (соединение К-23).

 

В качестве эталонного препарата был использован лидокаин производства ОАО «БИОХИМИК» (Россия).

Для исследования антиаритмической активности опыты проводились на моделях нарушения сердечного ритма у бодрствующих животных, вызванного внутривенным введением химических веществ, в частности были использованы аконитиновая и адреналиновая модели аритмии.

Изучение антиаритмической активности соединения на модели аритмии, вызванной введением аконитина, проводили на нелинейных крысах обоего пола, половозрелых, массой 180–250 г. В ходе эксперимента у животных регистрировали электрокардиограмму (ЭКГ) во II стандартном отведении электрокардиографом одноканальным ЭК1Т-1/3-07» АКСИОН» (изготовитель ООО «Концерн “Аксион”», Россия). Доза аконитина, которая стимулировала формирование предсердно-желудочковой экстрасистолии, выбиралась экспериментально. Аконитин производства компании Sigma-Aldrich (США) вводили в хвостовую вену. В итоге была выбрана доза 20 мкг/кг. Гибель животных при этом составила 60 %1, что позволяло изучать воздействие соединения на длительность аритмии у животных. Нарушения ритма сердца появлялись через 1–2 мин после введения аконитина. ЭКГ регистрировали в течение 20 мин. Исследуемое соединение вводили внутривенно в эффективной антиаритмической дозе за 2 мин до введения аконитина. Активность вещества оценивали по его способности предупреждать развитие аритмии или увеличивать время выживания животных [4].

Исследование антиаритмической активности соединения на модели аритмии, вызванной введением адреналина, проводили на бодрствующих кроликах породы шиншилла массой 4,5–5 кг. В краевую вену уха вводили адреналина в дозе 15 мкг/кг для оценки реакции сердца, которую регистрировали с помощью ЭКГ во II стандартном отведении с помощью электрокардиографа одноканального ЭК1Т-1/3-07 «АКСИОН» (изготовитель ООО «Концерн “Аксион”», Россия). После восстановления сердечного ритма внутривенно вводили исследуемое соединение в дозе, равной ЭД₅₀, а через 3 мин – вновь адреналин [4]. Антиаритмическое действие оценивали по длительности приступа аритмии.

При изучении эффективности нового антиаритмического средства имеет смысл оценить его влияние на работу сердца, так как отдельные антиаритмические препараты могут вызывать изменения его физиологических свойств. Поэтому был проведен анализ электрокардиограммы бодрствующих крыс. Исследуемое соединение, а также препарат сравнения вводили животным внутривенно в эффективных антиаритмических дозах.

Статистическую обработку результатов исследования выполняли с помощью пакета программ Statistica 8.0. Результаты обработаны способом вариационной статистики по методу Фишера – Стьюдента [5].

Результаты и их обсуждение

При изучении антиаритмической активности производных 2-(алкилпирролидин)-N-(арил)карбоксамида установлено, что соединения этой группы проявляют довольно высокую антиаритмическую активность.

Среди этих соединений обнаружено вещество с максимальной антиаритмической активностью – К-23, ЭД₅₀ которого составляет 3,2 мг/кг, а антиаритмический индекс – 13,6.

Таким образом, относительная активность 2-(н-бутилпирролидин)-N-(2-бромфенил) карбоксамида гидрохлорида выше активности лидокаина в 2,7 раза2. Кроме того, была поставлена задача определить степень защиты сердца от фибрилляции, появляющейся после нарушения кровотока в коронарной артерии с помощью данного соединения. Анализ ЭКГ, регистрировавшейся во время исследования на модели острой коронарной окклюзии у бодрствующих крыс, позволил установить, что соединение К-23 препятствует формированию фибрилляции желудочков. Этот факт существенно отличает его эффективность не только от контрольных результатов, но и от активности лидокаина [6].

Чтобы получить возможность предположить вероятный механизм действия нового соединения, исследовалась его антиаритмическая активность на моделях с применением химических веществ, аритмогенное влияние которых связано с действием на мембрану кардиомиоцитов. Исследования проводили на модели аритмии, инициированной аконитином, который может взаимодействовать с потенциалозависимыми натрий-ионными каналами кардиомицитов, что приводит к длительной деполяризации. При этом возрастает проницаемость мембран для ионов калия, который выходит из клетки, а также для ионов кальция. Увеличение концентрации кальция в клетке стимулирует выделение ацетилхолина, который реагирует с холинорецепторами постсинаптических мембран, открывая здесь натриевые каналы и создавая новый потенциал действия, что приводит к электрофизиологическим нарушениям в клетках миокарда [7; 8]. Результаты исследования представлены в табл. 1.

 

Таблица 1.Влияние соединения К-23 на течение аконитиновой аритмии у крыс, М ± m

Соединеник / препарат	Количество животных в опыте	Доза (ЭД50), мг/кг	Продолжительность аритмии, с	Гибель, %
Контроль	10	–	626,5 ± 95,2	70
К-23	10	3,2	366,7 ± 30,4 p = 0,023 р' = 0,047	0 p = 0,0002 р' = 0,024
Лидокаин	10	7,7	929,7 ± 263,5 p = 0,248	40 p = 0,196

Примечание: р – уровень статистической значимости различий в сравнении с контрольными данными; р' – уровень статистической значимости различий в сравнении с лидокаином.

 

Время аритмии после введения аконитина животным в контроле составила 626,5 ± 95,2 с. Предварительное введение препарата сравнения лидокаина не только не снижает продолжительность аритмии, но и увеличивает это время в 1,5 раза в сравнении с контрольным результатом. При этом соединение К-23 в условиях аконитиновой аритмии работает довольно активно, под его влиянием отмечается статистически значимое, по сравнению с контролем, ограничение длительности приступов аритмии у испытуемых животных до 366,7 с, а также достоверное снижение продолжительности аритмии, по сравнению с эффектом лидокаина, в 2,5 раза. Кроме того, данное соединение гарантирует защиту животных от гибели в 100 % случаев, в то время как использование лидокаина не предупреждает их гибель. Летальность на фоне приступа аритмии при употреблении лидокаина составила 40 %, что мало отличается от результата в контроле.

Кроме того была применена модель аритмии с использованием адреналина, который создает аритмогенный эффект, вызванный повышением активности симпатической нервной системы и содержания катехоламинов, вызывающих опосредованную возбуждением b-адренорецепторов активацию медленных трансмембранных кальциевых каналов, что провоцирует формирование эктопической активности водителей ритма сердца [9; 10]. Из результатов эксперимента следует, что при создании аритмии, вызванной введением адреналина, вещество К-23 не предупреждает появление расстройства ритма сердца у бодрствующих кроликов. Кроме того, при использовании данного соединения время адреналиновой аритмии немного возрастает по сравнению с контрольными данными. Результаты приведены в табл. 2.

 

Таблица 2.Влияние соединения К-23 на развитие адреналиновой аритмии у кроликов, M ± m

Соединение / препарат	Доза, мг/кг	Число животных	Предупреждение аритмии, % от числа опытов			Продолжительность аритмии, с
			полное	частичное	всего	контроль	опыт
К-23	6,4	5	0	0	0	242,0 ± 17,4	297,0 ± 17,4 p = 0,365 р' = 0,121
Лидокаин	7,7	5	0	0	0	190,0 ± 14,5	152,0 ± 13,5 p = 0,091

Примечание:р – уровень статистической значимости различий по сравнению с контрольными данными; р' – уровень статистической значимости различий по сравнению с лидокаином.

 

Таким образом, исследуемое соединение обнаруживает значительный антиаритмический эффект на модели аконитиновой аритмии. В соответствии с полученными данными активность К-23 при аконитиновой аритмии может характеризовать его способность блокировать натриевый ток, замедляя деполяризацию мембран кардиомиоцитов.

При приеме антиаритмических препаратов различных групп на ЭКГ нередко появляются характерные изменения. В связи с этим была проведена оценка изменений работы сердца опытных животных на основе анализа ЭКГ крыс после внутривенного введения соединения К-23 в эффективной антиаритмической дозе. Результаты представлены в табл. 3.

 

Таблица 3.Влияние соединения К-23 на показатели ЭКГ у крыс, M ± m

Соединения / препарат	Кол-во животных в группе	Показатель ЭКГ
		частота сердечных сокращений в мин	продолжи- тельность интервала PQ, с	продолжи- тельность QRS, с	продолжи- тельность интервала QT, с	амплитуда R, мВ
Контроль (0,9 % р-р NaCl)	10	442,8 ± 17,05	0,04 ± 0,004	0,03 ± 0,003	0,06 ± 0,003	0,26 ± 0,04
К-23	10	445,3 ± 7,0 p = 0,614	0,06 ± 0,005 p = 0,018	0,03 ± 0,01 p = 0,849	0,07 ± 0,01 p = 0,614	0,32 ± 0,04 p = 0,347
Лидокаин	10	373,8 ± 11,3 p = 0,003	0,05 ± 0,005 p = 0,220	0,02 ± 0,002 p = 0,664	0,06 ± 0,004 p = 0,480	0,49 ± 0,04 p = 0,018

Примечание:р – уровень статистической значимости различий в сравнении с контрольными данными.

 

В результате анализа ЭКГ бодрствующих крыс обнаружено, что внутривенное введение животным препарата сравнения в эффективной антиаритмической дозе приводит к отдельным изменениям ЭКГ. Лидокаин оказывает отрицательное хронотропное действие. Он уменьшает частоту сердечных сокращений в 1,2 раза. Это изменение статистически значимо в сравнении с контрольным результатом. Отмечается и некоторое увеличение амплитуды зубца R. Отклонения параметров ЭКГ при введении соединения К-23 незначительны, в частности отмечается небольшое, по сравнению с контрольным результатом, удлинение интервала PQ, что свидетельствует о замедлении проведения возбуждения от синусового узла к атриовентрикулярному, частота сердечных сокращений, время интервалов QRS, QT, высота зубца R не отличаются от данных показателей в контрольной серии опытов.

Выводы

1. 2-(н-бутилпирролидин)-N-(2-бромфенил)карбоксамида гидрохлорид (соединение К-23) проявляет выраженную активность на моделях аритмии, вызванной введением аконитина и хлорида кальция, что может свидетельствовать о его способности затруднять натриевый ток через клеточную мембрану, замедляя деполяризацию кардиомиоцитов.
2. Поскольку исследованное соединение демонстрирует высокую антиаритмическую и антифибрилляторную активность, не изменяя при этом показатели ЭКГ, лекарственный препарат, созданный на его основе, может оказаться эффективным.

 

Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование», 2023 г.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов равноценен.

 

1 Бороненкова Е.С. Антиаритмическая активность новых производных изохинолина: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Томск 1996; 21.

2 Калинин Д.В., Панцуркин В.И., Сыропятов Б.Я., Рудакова И.П., Вахрин М.И. 2’-броманилид N-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты гидрохлорид, проявляющий антиаритмическую активность. Патент РФ №2504539; 2014.

 

About the authors

Irina P. Rudakova

Perm State Pharmaceutical Academy

Author for correspondence.
Email: rudakova.i@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-2227-8313

MD, PhD, Associate Professor, Head of the Department of Physiology

Russian Federation, Perm

S. V. Chashchina

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: perm@pfa.ru
ORCID iD: 0000-0003-4427-310X

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Physiology

Russian Federation, Perm

A. V. Starkova

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: perm@pfa.ru
ORCID iD: 0009-0004-2545-5180

MD, PhD, Professor of the Department of Physiology

Russian Federation, Perm

References

Supplementary files