CC BY
11
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2023 - Т. 30, № 2 - С. 77-80
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2023 - Vol. 30, № 2 - P. 77-80
УДК: 615.214.31 DOI: 10.24412/1609-2163-2023-2-77-80 EDN ULOYMF ||!||
АНТИГИПОКСИЧЕСКАЯ И АНТИИШЕМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ НОВОГО ФУМАРОВОГО ПРОИЗВОДНОГО ДИЭТИЛЭТАНОЛАМИНА (экспериментальное исследование)
В.Ц. БОЛОТОВА, И.А. ТИТОВИЧ, Е.Б. ШУСТОВ
Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А, г. Санкт-Петербург, 197022, Россия
Аннотация. Актуальность. Цереброваскулярные заболевания являются одной из основных проблем современной неврологии. Они относятся к числу основных причин смертности и стойкой утраты двигательной и когнитивной функций. Поиск новых безопасных препаратов для профилактики и лечения данных заболеваний является актуальным. Цель исследования -изучение влияния янтарной соли фумарового эфира диэтилэтаноламина на продолжительность жизни и выживаемость лабораторных животных в условиях гипоксии и тотальной ишемии. Материалы и методы исследования. Исследования выполнены с использованием общепринятых моделей гипоксии и ишемии: острой гемической и гистотоксической гипоксии и тотальной ишемии головного мозга. Результаты и их обсуждение. Антигипоксический эффект соли фумарового эфира диэтилэтаноламина (доза 75 мг/кг) на модели гемической и гистотоксической гипоксии увеличивал продолжительность жизни мышей в 1,66 раза (p=0,0012) и 1,16 раза (p=0,031) соответственно, а выживаемость - 75% и 38% соответственно по сравнению с группой контрольных животных. Проведена интегральная оценка антигипоксической активности. Установлено, что новое соединение соли фумарового эфира диэтилэтаноламина в дозе 75 мг/кг оказывает выраженное антигипоксическое действие, превосходящее Цитофлавин в дозе 600 мг/кг. На модели глобальной ишемии головного мозга соли фумарового эфира диэтилэтаноламина в изучаемой дозе снижали летальность животных, обеспечивая их 66,7% выживаемость. Препарат сравнения Цитофлавин не оказывал влияния на выживание животных на модели тотальной ишемии мозга. Заключение. На моделях острой гипоксии янтарная соль фумарового эфира диэтилэтаноламина повышает выживаемость мышей на 75% (доза 75 мг/кг), а в условиях гистотоксической гипоксии данный показатель и 38% (доза 75 мг/кг). Янтарная соль фумарового эфира диэтилэтаноламина (75 мг/кг) в условиях тотальной ишемии мозга снижала летальность животных на 41,7% по сравнению с животными контрольной группы.
Ключевые слова: нейропротекторные средства, гемическая гипоксия, гистотоксическая гипоксия, янтарная соль фума-рового эфира диэтилэтаноламина, цитофлавин.
ANTIHYPOXIC AND ANTI-ISCHEMIC ACTIVITY OF A NEW FUMAR DERIVATIVE OF DIETHYLETHANOLAMINE
(experimental study)
V.TS. BOLOTOVA, I.A. TITOVICH, E.B. SHUSTOV St. Petersburg State University of Chemistry and Pharmacy, Professor Popov str., 14, lit. A, St. Petersburg, 197022, Russia
Abstract. Relevance. Cerebrovascular diseases are one of the main problems of modern neurology. They are among the leading causes of death and permanent loss of motor and cognitive functions. The search for new safe drugs for the prevention and treatment of these diseases is relevant. The purpose of the research was to study the effect of diethylethanolamine fumaric ester succinic salt on the life duration and survival of laboratory animals under conditions of hypoxia and total ischemia. Materials and methods. The studies were performed using generally accepted models of hypoxia and ischemia: acute hemic and histotoxic hypoxia and total cerebral ischemia. Results and its discussion. The antihypoxic effect of the fumaric derivative of diethylethanolamine (dose 75 mg/kg) on the model of hemic and histotoxic hypoxia increased the lifespan of mice by 1.66 times (p=0.0012) and 1.16 times (p=0.031), respectively, and the survival rate was 75 % and 38%, respectively, compared with the group of control animals. An integral assessment of antihypoxic activity was carried out. It was found that the new compound at a dose of 75 mg/kg has a pronounced antihypoxic effect, which is superior to Cytoflavin at a dose of 600 mg/kg. In the model of global cerebral ischemia, the fumaric derivative of diethylethanolamine at the studied dose reduced the lethality of animals, providing them with a 66.7% survival rate. The reference drug Cytoflavin had no effect on the survival of animals in the model of total cerebral ischemia. Conclusions. On models of acute hypoxia, the succinic salt of diethylethanolamine fumar ether increases the survival rate of mice by 75% (dose 75 mg/kg), and under conditions of histotoxic hypoxia this indicator is 38% (dose 75 mg/kg). The succinic salt of diethylethanolamine fumar ether (75 mg/kg) under conditions of total cerebral ischemia reduced the lethality of animals by 41.7% compared to animals in the control group.
Keywords: neuroprotective agents, hemic hypoxia, histotoxic hypoxia, succinic salt of diethylethanolamine fumar ether, cytoflavin.
Актуальность. Цереброваскулярные заболевания (ЦВЗ) являются одной из основных проблем современной неврологии, относятся к числу основных причин смертности и стойкой утраты двигательной и когнитивной функций. По данным Национального регистра инсульта 32% пациентов, перенесших ин-
сульт, нуждаются в посторонней помощи, 22% не могут самостоятельно ходить. Лишь 7-8% выживших пациентов могут вернуться к прежней работе [1].
В комплексном лечении ЦВЗ применяют нейро-протекторные препараты [4]. Несмотря на то, что к настоящему времени группа нейропротекторных
фармакологических средств представлена в клинической практике достаточно широко, эффективность их применения у пациентов с когнитивными нарушениями остается низкой, что и определяет актуальность исследований по поиску новых, более эффективных в отношении когнитивных функций, представителей фармакологического класса ноотропных средств. Особый интерес представляют вещества, являющиеся естественными компонентами тканей мозга человека, фумаровая и янтарная кислоты и диметил-этаноламин [2].
Янтарная кислота и её соль сукцинат играет важную роль в процессах развития гипоксии и адаптации к ней за счет их окисления при участии митохондри-альной электронтранспортной цепи комплекса II [8], активации сукцинатных рецепторов SUCNR1 [9] и стабилизации транскрипционного фактора, индуцированного гипоксией (ШБ) [6].
Фумаровая кислота в условиях выраженной гипоксии в NADH-фумаратредуктазной реакции восстанавливается в сукцинат, что препятствует развитию митохондриальной дисфункции и снижает негативное влияние на митохондрии, клеточную и ядерную мембраны, рибосомальный аппарат и лизосомы нейронов [5].
Диметилэтаноламин (ДМАЭ) и его производное диэтилэтаноламин, являясь преимущественно прекурсором ацетилхолина, выраженно стимулирует умственную и физическую работоспособности в условиях её естественного снижения [6], устраняет невротические нарушения, вызванные органическими поражениями головного мозга или черепно-мозговыми травмами [5].
На кафедре органической химии СПХФУ были синтезированы различные производные фумарового эфира диэтилэтаноламина. После завершения скри-нингового исследования основным объектом экспериментального изучения была выбрана янтарная соль фумарового эфира диэтилэтаноламина (бис{2-[(2Е)-4-гидрокси-4-оксобут-2-еноилокси]-Л^-ди-этилэтанаминия} бутандиоат (2:1), рабочий шифр соединения ФДЭС) [7].
Янтарная соль фумарового эфира диэтилэтано-ламина хорошо растворима в воде, растворима в этиловом спирте, но не растворима в диэтиловом эфире, бензоле и хлороформе. Установлено, что температура плавления исследуемой соли составляет 97,0°С -100°С, молекулярная масса её 980,1-1020,1 мг/г, рН водного раствора 3,0-4,0 [7].
Цель исследования - изучение влияния янтарной соли фумарового эфира диэтилэтаноламина на продолжительность жизни и выживаемость лабораторных животных в условиях гипоксии и тотальной ишемии.
Материалы и методы исследования. Исследования антигипоксической активности выполнены на 120 белых беспородных мышах самцах массой 18-
22 г, а оценка антиишемической активности - на 40 белых беспородных крысах самцах весом 200-250 г на модели «глобальной ишемии мозга» в соответствии с «Правилами надлежащей лабораторной практики Евразийского экономического союза в сфере обращения лекарственных средств» (решение Совета ЕЭК от 03.11.2016 г. №81), согласно утвержденному письменному протоколу. Животные были получены из ФГУП ПЛЖ «Рапполово» (Ленинградская область), прошли необходимый карантин и содержались в стандартных условиях сертифицированного вивария на обычном пищевом рационе, со свободным доступом к воде и корму.
Объект исследования - янтарная соль фумарового эфира диэтилэтаноламина (ФДЭС), препарат сравнения - Цитофлавин (ООО «НТФФ Полисан», Россия), содержащий янтарную кислоту, рибофлавин, рибоксин и никотинамид.
Антигипоксическую активность изучали на модели острой гемической и острой гистотоксической гипоксии [3]. ФДЭС использовали в дозах от 10 мг/кг до 75 мг/кг, а препарат сравнения Цитофлавин в дозах 75 мг/кг и 600 мг/кг по янтарной кислоте. Препараты вводили однократно внутрижелудочно за 1 час до начала эксперимента. Оценивали продолжительность жизни мышей и их выживаемость, коэффициент ан-тигипоксической активности (КА) по формуле: КА=Хпр/Хк, где КА - коэффициент антигипоксической активности, Хпр - значение анализируемого показателя устойчивости при приеме препарата, Хк - в контрольной группе и усредненную интегральную антигипоксическую активность (УИА) по формуле: УАИ= (а2 +б2) /2, где а, и б - антигипоксическая активность (в относительных единицах) в тестах «гемическая гипоксия» «гистотоксическая гипоксия» соответственно [3].
Глобальную ишемию проводили на модели двусторонней перевязки левой и правой общих сонных артерий. Крыс наркотизировали хлоралгидратом (350 мг/кг, Sigma, США). Посредством хирургического доступа выделяли общие сонные артерии, подводили под них полипропиленовые лигатуры и перевязывали. У ложнооперированных животных, выполняли те же манипуляции, кроме перевязки общих сонных артерий. ФДЭС (доза 75 мг/кг) и цитофлавин (дозы 170 мг/кг) вводили внутрижелудочно за 30 мин до начала глобальной ишемии и далее 1 раз в день, длительность курса составляла 21 день.
Статистическую обработку результатов исследований осуществляли методом однофакторного (тест ANOVA) дисперсионного анализа в пакете статистического анализа данных табличного процессора Excel for Windows. Числовые данные, приводимые таблице, представлены в виде: среднее арифметическое (М) ± стандартная ошибка среднего (m). Уровень доверительной вероятности был задан равным 95%.
Результаты и их обсуждение. Антигипоксиче-ский эффект ФДЭС на модели гемической гипоксии
носит дозозависимыи характер, начиная проявляться в дозе 25 мг/кг и достигает максимума в дозе 75 мг/кг (табл. 1). Продолжительность жизни мышей увеличилась в 1,21 раза (доза 50 мг/кг, р=0,023) и в 1,66 раза (доза 75 мг/кг, р=0,0012) соответственно, а выживаемость - на 38% (доза 50 мг/кг) и 75% (доза 75 мг/кг) соответственно по сравнению с группой контрольных животных. По своей антигипоксической активности ФДЭС статистически значимо превосходил препарат сравнения Цитофлавин в обеих дозах.
На модели острой гистотоксической гипоксии было выявлено, что ФДЭС в дозах 50 мг/кг и 75 мг/кг способствовал увеличению продолжительности жизни в 1,21 раза (р=0,027) и 1,16 раза (р=0,031) соответственно, выживаемость мышей на 50 и 38% соответственно по сравнению с группой контрольных животных (табл. 1). Цитофлавин (доза 600 мг/кг) статистически значимо увеличивала продолжительность жизни в 1,41 раза (р=0,015), а выживаемость животных составила 60%.
Таблица 1
Влияние ФДЭС на переносимость мышами острой гипоксии
Группа животных, доза Гемическая гипоксия Гистотоксическая гипоксия
Продолжительность жизни, M±m, мин Выживаемость, % Продолжительность жизни, M±m, мин Выживаемость, %
Контроль (n=8) 16,5±1,9 0 14,7±1,6 0
Цитофлавин, 75 мг/кг (n=8) 17,5±1,2 20 10,4±1,0 0
Цитофлавин, 600 мг/кг (n=8) 15,6±4,2 10 20,7±6,4 * 60
ФДЭС, 10 мг/кг (n=8) 15,1±1,7 25 14,6±1,2 10
ФДЭС, 25 мг/кг (n=8) 16,9±2,2 25 14,1±2,1 25
ФДЭС, 50 мг/кг (n=8) 20,0±3,0 * 38 17,8±1,9 * 50
ФДЭС, 75 мг/кг (n=8) 27,3±3,3 ** 75 17,0±3,1 * 38
Примечание: * - статистически значимое отличие от контрольной группы (р<0,05), ** - статистически значимое отличие от контрольной группы (р<0,005)
Далее определяли усредненную интегральную активность (УИА). Интегральная оценка антигипокси-ческой активности в двух моделях острой (критической) гипоксии - гемической и гистотоксической, показывает, что новое соединение ФДЭС в дозе 75 мг/кг (УИА=1,41) оказывает выраженное антигипоксиче-ское действие, превосходящее Цитофлавин в дозе 600 мг/кг (УИА=1,17) (табл. 2). Поэтому доза 75 мг/кг
исследуемой субстанции была нами выбрана для проведения следующего вида исследования.
Таблица 2
Оценка антигипоксической активности ФДЭС и цитофлавина
Соединение Коэффициент антигипоксической активности, отн.ед. Усредненная Интегральная антигипоксиче-ская активность, отн. ед.
Острая геми-ческая гипоксия Острая гистотоксиче-ская гипоксия
ФДЭС 10 мг/кг 0,92 1,0 0,96
ФДЭС 25 мг/кг 1,02 0,96 0,98
ФДЭС 50 мг/кг 1,21 1,23 1,22
ФДЭС 75 мг/кг 1,65 1,16 1,41
Цитофлавин 75 мг/кг 1,06 0,71 0,89
Цитофлавин 600 мг/кг 0,95 1,41 1,17
Примечание: антигипоксическая активность плацебо (контрольная группа) равна 1,0.
На модели глобальной ишемии головного мозга установлено, что перманентная перевязка общих сонных артерий вызывает гибель животных, наиболее выраженную в первые сутки после операции и продолжающуюся до 72 часов. К 7 суткам в живых осталось 33,3%, а к 21-м суткам - 25% контрольных крыс (табл. 3).
Таблица 3
Влияние исследуемых препаратов на выживаемость крыс после двусторонней необратимой перевязки обеих общих сонных артерий
Группа Выживаемость, %
1 сутки 3 сутки 7 сутки 14 сутки 21 сутки
Ложноопериро-ванные (n=8) 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
Не леченные (контроль) (n=8) 50,0 41,7 33,3 25,0 25,0
ФДЭС 75 мг/кг (n=8) 66,7 66,7 66,7 66,7 66,7
Цитофлавин 170 мг/кг (n=8) 50,0 41,7 25,0 25,0 25,0
Выживаемость крыс в послеоперационном периоде возрастала при введении. Количество выживших животных в первые сутки после операции и до конца эксперимента было неизменным и составляло 66,7%. Препарат сравнения Цитофлавин не оказывал влияния на выживание животных на модели тотальной ишемии мозга.
Таким образом, новая молекула, представляющая собой янтарнокислую соль фумарового эфира диэтил-этаноламина, оказывает выраженное антигипоксиче-ское противоишемическое действие на моделях
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2023 - Т. 30, № 2 - С. 77-80
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2023 - Vol. 30, № 2 - P. 77-80
острой гемической и гистотоксической гипоксии, а также в условиях тотальной ишемии мозга, способствуя увеличению выживаемости лабораторных животных. Наиболее эффективной является доза 75 мг/кг.
Заключение. На моделях острой гемической гипоксии ФДЭС повышает выживаемость мышей на 75% (доза 75 мг/кг), а в условиях гистотоксической гипоксии данный показатель и 38% (доза 75 мг/кг).
ФДЭС (75 мг/кг) в условиях тотальной ишемии мозга снижал летальность животных на 41,7% по сравнению с животными контрольной группы.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтных интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Литература / References
1. Здравоохранение в России. 2021: Стат.сб./Росстат. М., 2021. 171 с. / Zdravookhranenie v Rossii. 2021: Stat.sb./Rosstat [Healthcare in Russia. 2021: Stat.sb./Rosstat]. Moscow; 2021. Russian.
2. Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Шустов Е.Б., Ка-панадзе Г.Д., Ревякин А.О., Семенов Х.Х., Болотова В.Ц., Дуля М.С. Биомедицинское (доклиническое) изучение антигипоксической активности лекарственных средств. Методические рекомендации. ФМБА России. Москва, 2017. 98 с. / Karkishchenko NN, Karkishchenko VN, Shustov EB, Kapanadze GD, Revyakin AO, Semenov KhKh, Bolotova VTs, Dulya MS. Biomeditsinskoe (doklinich-eskoe) izuchenie antigipoksicheskoy aktivnosti lekarstvennykh sredstv. Metodicheskie rekomendatsii [Biomedical (preclinical) study of the antihypoxic activity of drugs. Methodological recommendations]. FMBA Rossii. Moscow; 2017. Russian.
3. Каркищенко Н.Н., Уйба В.В., Каркищенко В.Н., Шустов Е.Б., Котенко К.В., Оковитый С.В. Очерки спортивной фармакологии. Том 2. Векторы фармакопротекции. М.-СПб.: Айсинг, 2014. 448 с. / Karkishchenko NN, Uiba VV, Karkishchenko VN, Shustov EB, Kotenko KV, Okovityi" SV. Ocherki sportivnof farmakologii. Tom 2. Vektory farma-koprotektsii [Essays on sports pharmacology. Volume 2. Vectors of pharmacoprotection]. Moscow-SPb.: Aising; 2014. Russian.
4. Клинические рекомендации. Ишемический инсульт и тран-зиторная ишемическая атака у взрослых. Всероссийское общество неврологов. Москва, 2021. 215 с. / Klinicheskie rekomendatsii. Ishem-icheskiy insul't i tranzitornaya ishemicheskaya ataka u vzroslykh. /Vserossiyskoe obshchestvo nevrologov [Clinical guidelines. Ischemic stroke and transient ischemic attack in adults. All-Russian Society of Neurologists]. Moscow; 2021. Russian.
5. Маевский Е.И., Гришина Е.В. Биохимические основы механизма действия фумарат-содержащих препаратов // Medline.ru. 2017. Vol. 18, N2. P. 50-80 / Maevskiy EI, Grishina EV. Biokhimicheskie osnovy mekhanizma deystviya fumarat-soderzhashchikh preparatov [. Biochemical bases of the mechanism of action of fumarate-containing drugs]. Medline.ru. 2017;18(2):50-80. Russian.
6. Приходько В.А., Селизарова Н.О., Оковитый С.В. Молекулярные механизмы развития гипоксии и адаптации к ней. Часть II. // Архив патологии. 2021. Vol. 83, N3. P. 62 - 69 / Prikhod'ko VA, Selizarova NO, Okovityf SV. Molekulyarnye mekhanizmy razvitiya gi-poksii i adaptatsii k net. Chast' II. Arkhiv patologii [Molecular mechanisms of hypoxia development and adaptation to it. Part II: Pathology Archive]. 2021;83(3):62-9. Russian.
7. Юсковец В.Н., Наркевич И.А., Чернов Н.М., Оковитый С.В., Шустов Е.Б., Яковлев И.П. Патент № 0002600315 С1. 2016. C07C 229/30 (2006.01) C07C 227/18 (2006.01). Бис{2-[(2Е)-4-гидрокси-4-оксобут-2-еноилокси]-^^диэтилэтанаминия} бутандиоат и способ его получения.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России. - № 2015118788/04; заявл. 19.05.2015, опубл. 20.10.2016. / Yuskovets VN, Narkevich IA, Chernov NM, Okovityy SV, Shustov EB, Yakovlev IP. Patent № 0002600315 S1. 2016. C07C 229/30 (2006.01) C07C 227/18 (2006.01). Bis{2-[(2E)-4-gidroksi-4-oksobut-2-enoiloksi]-N,N-dietiletanaminiya} butandioat i sposob ego polucheniya.; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO SPKhFU Minzdrava Rossii. 2015118788/04; zayavl. 19.05.2015, opubl. 20.10.2016. Russian.
8. Grimolizzi F., Arranz L. Multiple faces of succinate beyond metabolism in blood // Haematologica. 2018. Vol. 103, N10. P. 1586-1592 / Grimolizzi F, Arranz L. Multiple faces of succinate beyond metabolism in blood. Haematologica. 2018;103(10):1586-92.
9. Okovityi S.V., Rad'ko S.V., Shustov E.B. Succinate receptors (SUCNR1) as a potential target for pharmacotherapy // Pharm Chem J. 2015. Vol. 49. P. 573-577 / Okovityi SV, Rad'ko SV, Shustov EB. Succinate receptors (SUCNR1) as a potential target for pharmacotherapy. Pharm Chem J. 2015;49:573-77.
Библиографическая ссылка:
Болотова В.Ц., Титович И.А., Шустов Е.Б. Антигипоксическая и антиишемическая активность нового фумарового производного диэтилэтаноламина (экспериментальное исследование) // Вестник новых медицинских технологий. 2023. №2. С. 77-80. DOI: 10.24412/1609-2163-2023-2-77-80. EDN ULQYMF.
Bibliographic reference:
Bolotova VTS, Titovich IA, Shustov EB. Antigipoksicheskaya i antiishemicheskaya aktivnost' novogo fumarovogo proizvodnogo di-etiletanolamina (eksperimental'noe issledovanie) [Antihypoxic and anti-ischemic activity of a new fumar derivative of diethylethanolamine (experimental study)]. Journal of New Medical Technologies. 2023;2:77-80. DOI: 10.24412/1609-2163-2023-2-77-80. EDN ULQYMF. Russian.
