Synthesis and study of psychotropic activity spectrum of 4-aryl-2-benzoylmethylenehydrazono-4-oxobutanoic acids

Full Text

Введение

Распространенность психических и неврологических нарушений неуклонно растет, и, согласно данным Всемирной организации здравоохранения, численность больных во всем мире уже превысила миллиард человек. Арсенал имеющихся лекарственных препаратов не удовлетворяет в полной мере современным требованиям при лечении психических и неврологических расстройств, что обусловлено их недостаточной эффективностью, развитием побочных эффектов, влияющих на качество жизни [1]. Учитывая коморбидность психических расстройств, разработка новых препаратов с поливалентным действием является актуальной. В проведенных ранее фармакологических исследованиях гидразонопроизводных 4-арил-2,4-диоксобутановых кислот выявлены соединения, проявляющие высокую биологическую активность при низкой острой токсичности, однако их психотропное действие ранее не изучалось [2–6].

Для расширения спектра фармакологических исследований и поиска высокоактивных отечественных субстанций представляет интерес изучение психотропной активности новых 4-арил-2-бензоилметиленгидразоно-4-оксобутановых кислот.

Цель исследования – изучить спектр психотропной активности 4-арил-2-бензоилметиленгидразоно-4-оксобутановых кислот и установить связь химического строения веществ с их биологическим действием.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования явились синтезированные нами 4-арил-2-бензоилметиленгидразоно-4-оксобутановые кислоты (пять соединений). Температуру плавления (разложения) определяли на приборе ПТП-2 (Россия) по методу 1-й 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 влияния исследуемых веществ на центральную нервную систему осуществляли в психофармакологических тестах в стандартной модификации: тест «открытое поле», тест «Черно-белая камера», тест «Экстраполяционное избавление» [8]. Тест «Открытое поле» проводили на белых нелинейных крысах, которых помещали в центр круглой арены с полом, расчерченным на квадраты.  В течение 3-минутной экспозиции регистрировали показатели активности животных: горизонтальную (количество пересеченных квадратов) и вертикальную (число подъемов на задние лапы – стоек) двигательную активность, количество исследованных отверстий, груминг (число касаний морды лапами, умывание), а также дефекацию (количество болюсов). Измерения проводили в тишине при обычном освещении. Для оценки тревожности и реакции на новизну обстановки экспериментальных животных помещали в «черно-белую камеру», которая представляет собой бокс, разделенный на два отсека: один ярко освещен светодиодной лампой (390 лк), второй остается затемненным. В ходе эксперимента крысу высаживали в светлое отделение хвостом к отверстию и в течение 3 мин регистрировали: латентный период (время, прошедшее от момента посадки животного на светлую сторону до первого перехода в темный отсек установки), время пребывания в светлом отсеке и количество переходов между отсеками. Тестирование в установке «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) так, чтобы цилиндр погружался в воду на 2 см. После помещения животных в установку наблюдали за их поведением в течение 2 мин, регистрируя латентный период подныривания под край цилиндра и долю животных, решивших экстраполяционную задачу (%). Во всех психофармакологических исследованиях изучаемые соединения, препарат сравнения пирацетам вводили внутрижелудочно за 60 мин до начала тестов в скрининговой дозе 50 мг/кг. Контрольной группе крыс вводилась вода очищенная.

Полученные экспериментальные данные статистически обрабатывали с использованием расширенного пакет-анализа Microsoft Excel 2010. Высчитывали среднее значение и его стандартную ошибку (M ± m). Полученные результаты проверяли на нормальность распределения с использованием критерия Шапиро – Уилка. Для оценки средних значений при нормальном распределении использовали t-критерий Стьюдента, при ненормальном распределении – 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-бензоилметиленгидразоно-4-оксобутановых кислот (1а-е), включая исходные производные, осуществляли по методикам, описанным в работах [5, 6]. Используемые химические методики просты по выполнению, легко воспроизводимы, соединения получены с высоким выходом. Структура веществ и их индивидуальность доказаны физико-химическими и инструментальными методами анализа [7].

Полученные соединения были подвергнуты фармакологическому скринингу на наличие психотропной активности (табл. 1, 2).

 

Таблица 1. Влияние исследуемых веществ на поведенческие реакции животных в тесте «Открытое поле»

Соединение	Количество обследованных полей	Количество вертикальных вставаний	Груминг	Количество исследованных отверстий	Дефекация (количество болюсов)
1а	23,8 ± 2,1	9,6 ± 1,7	5,6 ± 1,9	5,0 ± 1,4	2,4 ± 1,0
1b	10,4 ± 1,8***1**2	1,2 ± 0,2 *1**2	4,4 ± 1,3	3,6 ± 1,4	0,4 ± 0,4
1c	13,8 ± 1,1**1*2	4,2 ± 0,7	3,8 ± 1,6 *1	1,8 ± 1,0	2,4 ± 0,7*1
1d	30,2 ± 3,2	3,8 ± 1,3	4,8 ± 1,2	3,8 ± 1,1	0,2 ± 0,2
1e	25,4 ± 2,7	2,8 ± 1,1	8,8 ± 0,9	3,6 ± 1,4	0,8 ± 0,8
Интактный контроль	35,0 ± 2,9	7,4 ± 2,2	8,4 ± 0,5	3,6 ± 0,5	0,2 ± 0,2
Пирацетам	22,4 ± 2,1	6,2 ± 1,1	5,4 ± 1,6	2,2 ± 0,7	2,2 ± 0,8

П р и м е ч а н и е : * – p < 0,05, ** – p < 0,01, *** – p <0,001; 1 – по сравнению с интактной контрольной группой; 2 – по сравнению с пирацетамом.

 

Таблица 2. Влияние исследуемых веществ на поведенческие реакции животных в тестах «Черно-белая камера», «Экстраполяционное избавление»

Соединение	«Черно-белая камера»			«Экстраполяционное избавление»
	латентный период, с	время пребывания в светлом отсеке, с	количество переходов	латентный период подныривания, с	количество животных, решивших задачу, %
1а	14,6 ± 4,6	56,0 ± 8,4*1	2,6 ± 0,5**1**2	26,8 ± 8,2	100
1b	4,8 ± 1,2*1	16,8 ± 4,9	1,2 ± 0,5	14,8 ± 3,6*1	100
1c	4,0 ± 0,8*1	8,8 ± 1,5*1	0,8 ± 1,6	10,6 ± 2,5*1	100
1d	4,2 ± 0,6*1	6,6 ± 1,6*1	0,4 ± 0,2	9,2 ± 2,2**1	100
1e	6,8 ± 2,4	30,4 ± 5,0	2,0 ± 0,6	8,6 ± 2,6**1	100
Интактный контроль	13,6 ± 3,4	21,0 ± 4,6	0,4 ± 0,2	31,6 ± 5,9	100
Пирацетам	8,0 ± 1,9	23,6 ± 4,3	0,4 ± 0,2	21,4 ± 3,5	100

П р и м е ч а н и е : * – p < 0,05, ** – p < 0,01, *** – p < 0,001; 1 – по сравнению с интактной контрольной группой; 2 – по сравнению с пирацетамом.

 

Установлено, что введение соединений 1b и 1c, содержащих в 4-м положении арильного радикала электронодонорную группу, сопровождалось достоверно значимым угнетением локомоторной активности животных, что характеризовалось уменьшением количества пресеченных квадратов и количества вертикальных вставаний. Полученные данные могут свидетельствовать о возможном проявлении седативных и / или анксиогенных свойств. Кроме того, при введении вещества 1с достоверно уменьшалось количество умываний крыс и повышался уровень дефекации, по сравнению с данными контрольной группы, что может указывать на увеличение эмоционального напряжения животных, проявление страха и беспокойства. Остальные исследуемые вещества не оказывали негативных изменений на поведенческие реакции: показатели локомоторной,

ориентировочно-исследовательской активности, эмоционального состояния (груминг, количество болюсов) оказались сопоставимы с данными интактного контроля и препарата сравнения пирацетама (см. табл. 1).

В тесте «черно-белая камера» при введении соединений 1b, 1c, 1d у животных сохранялось преобладание защитного поведения на уровне показателей интактного контроля, о чем свидетельствовал быстрый переход крыс в темный отсек и преимущественное нахождение в нем, а также минимальное число переходов из отсека в отсек (табл. 2). Для веществ 1b, 1c полученные данные согласуются с результатами теста «открытое поле» и могут расцениваться как анксиогенный эффект. Следует отметить, что у производного 1а, не имеющего заместителей в 4-м положении арильного радикала, было отмечено достоверное увеличение количества переходов и времени пребывания животных в светлом отсеке, что указывает на возможную способность указанного вещества подавлять чувство страха открытого пространства и оказывать некоторое анксиолитическое действие.

В тесте «Экстраполяционное избавление» (см. табл. 2) животные, получавшие производные 1b, 1c, 1d, достоверно быстрее решали задачу экстраполяционного избавления от аверсивной среды по сравнению с контрольной группой, что может свидетельствовать о ненарушенном когнитивном потенциале животных и быстром преодолении острой стресс-ситуации, несмотря на выявление в других тестах анксиогенных показателей. Для соединений 1a, 1e не выявлено статистически значимых различий с интактной контрольной группой и препаратом сравнения пирацетамом по показателю латентного периода подныривания.

В ходе изучения спектра психотропной активности полученных соединений выявлены психофармакологические эффекты разной степени выраженности и направленности. Отмечено, что введение в 4-е положение арильного радикала электронодонорной группы (соединения 1b, 1c) способствует проявлению анксиогенных (седативных) свойств у животных без ухудшения когнитивных функций. В случае отсутствия заместителей в арильном фрагменте (соединение 1а) отмечается проявление анксиолитических свойств без ухудшения когнитивного потенциала животных.

Выводы

1. Таким образом, исследование психотропной активности 4-арил-2-бензоилметиленгидразоно-4-оксобутановых кислот позволило выявить соединение с потенциальными анксиолитическими свойствами. Установлено, что наличие в структуре электронодонорных заместителей в арильном радикале способствует утрате противотревожной активности и развитию анксиогенного эффекта.
2. Результаты корреляции «структура – активность» могут быть использованы в дальнейшем синтезе производных 2,4-диоксобутановых кислот и поиске среди них новых отечественных фармацевтических субстанций психотропного действия.

Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование», 2022 г.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

N. A. Pulina

Perm State Pharmaceutical Academy

Author for correspondence.
Email: pulina-nata@mail.ru

Doctor of Pharmaceutical Science, Professor, Head of Department of Pharmaceutical Technology

Russian Federation, Perm

A. I. Krasnova

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: pulina-nata@mail.ru

Candidate of Pharmaceutical Science, Associate Professor, Department of Pharmacology

Russian Federation, Perm

A. S. Kuznetsov

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: pulina-nata@mail.ru

Candidate of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor, Department of General and Organic Chemistry

Russian Federation, Perm

E. A. Naugolnykh

Perm State Pharmaceutical Academy

Email: pulina-nata@mail.ru

Candidate of Philological Sciences, Associate Professor, Department of Foreign Languages

Russian Federation, Perm

References

Supplementary files