CC BY
34
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
БИОФИЗИКА
ХАРАКТЕРИСТИКА ИНОТРОПНОЙ АКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ ИЗОХИНОЛИНОВЫХ АЛКАЛОИДОВ
Жумаев Иноят Зулфикарович
мл. науч. сотр., Институт биофизики и биохимии при Национальном университете Узбекистана,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Усманов Пулат Бекмуратович
гл. науч. сотр., профессор Институт биофизики и биохимии при Национальном университете Узбекистана,
Узбекистан, г. Ташкент
E-mail: pulat. ucmanov@mail. ru
Курбанова Шахноза Бахтиёр кизи
магистр, Национальный университет Узбекистана,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Есимбетов Адилбай Тлепович
старший научный сотрудник, Институт биофизики и биохимии при Национальном университете Узбекистана,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: adil_et78@mail. ru
Рустамов Шавкат Юсубович
младший научный сотрудник, Институт биофизики и биохимии при Национальном
университете Узбекистана, Узбекистан, г. Ташкент
E-mail:rustamov. sh. [email protected]
Журакулов Шерзод Нияткобилович
старший научный сотрудник, Институт химии растительных веществ при Академии наук
Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент E-mail:j.sherzod. [email protected]
Виноградова Валентина Ивановна
старший научный сотрудник, Институт химии растительных веществ при Академии наук
Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент E-mail: cnc@icps. org. uz
Библиографическое описание: Характеристика инотропной активности некоторых изохинолиновых алкалоидов // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Жумаев И.З. [и др.]. 2019. № 5(59). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/7281
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
CHARACTERISTIC OF INOTROPIC ACTIVITY OF SOME ISOQUINOLINE ALKALOIDS
Inoyat Jumayev
Junior researcher, Institute of Biophysics and Biochemistry at the National University of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Pulat Usmanov
Professor, Institute of Biophysics and Biochemistry at the National University of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Shakhnoz Kurbonova
Master, National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent
Adilbay Esimbetov
Senior researcher, Institute of Biophysics and Biochemistry at the National University of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Shavkat Rustamov
Junior researcher, Institute of Biophysics and Biochemistry at the National University of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Sherzod Jurakulov
Senior researcher, Institute of Chemistry ofplant substance, Academy of Sciences, Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Valentina Vinogradova
Senior researcher, Institute of Chemistry ofplant substance, Academy of Sciences, Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В данном исследовании изучены механизмы инотропного действия некоторых изохинолиновых алкалоидов 1-(4-диметиламинофенил)-6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолина (F-24), 1-(2-хлор-4,5-
метилендиоксифенил)-2-гидроксиэтил-6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин (N-14) и 1-(2-хлор-4,5-метилендиоксифенил)-6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин (F-14) были изучены. Установлено, что отрицательный инотропный эффект алкалоидов на СР (саркоплазматический ретикулум) связано со снижением концентрации ионов Ca2+.
ABSTRACT
In this study, the mechanisms of the inotropic action of some 1- (4-dimethylaminophenyl) -6,7-dimethoxy-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline isoquinoline alkaloids (F-24), 1- (2-chIoro-4,5- methylenedioxyphenyl) -2-hydroxyethyl-6,7-di-methoxy-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline (N-14) and 1- (2-chloro-4,5-methylenedioxyphenyl) -6,7-dimethoxy-1, 2,3,4-tet-rahydroisoquinoline (F-14) has been studied. It has been established that the negative inotropic effect of alkaloids on SR (sarcoplasmic reticulum) is associated with a decrease in the concentration of Ca2+ ions.
Ключевые слова: папиллярная мышца, инотропный эффект, изохинолиновые алкалоиды.
Keywords: papillary muscle, inotropic effect, isoquinoline alkaloids.
Известно, что многие кардиоваскулярные патологии связаны с изменением функциональной активности Са2+-транспортной системы (RyR2, SERCA2a) СР. В связи с этим действия изучение биологически активных соединений на динамику Са2+ является актуальной с точки зрения разработки методов фармакологической коррекции патологических состояний[Meyer et al., 2001; с.1169-1178].
Среди химических соединений с гетероциклической структурой изохинолиновые алкалоиды обладают широким спектром физиологического действия [Schiff, 1991; Lau et al., 2001; Kashiwada et
а1., 2005; Аветисян, 2007; Jin-Jian Lu et а1., 2012]. В частности, изохинолиновые алкалоиды обладают антиаритмическим и кардиотропным действием на при заболеваниях срдечно-сосудистой системы [2аша et а1., 2012; с. 482-486]. В связи с эти в рамках наших исследований изучено инотропное действие некоторых изохинолиновых алкалоидов.
Материалы и методы исследования. Эксперименты проводились на препаратах папиллярной мышцы правого желудочка сердца крысы. Препарат мышцы закрепляли в экспериментальной камере,
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
перфузируемой физраствором Кребса, а другой конец подсоединяли к датчику натяжения F30 (Hugo Sachs; Германия). Мышцу раздражали с помощью платановых электродов и стимулятора ЭСЛ-2 импульсами прямоугольной формы частотой 0.1-5 Гц, длительностью 10 мс и амплитудой, превышающей пороговую на 20%. Сигнал с датчика натяжения подавался на усилитель, регистрировался с помощью самописца и параллельно обрабатывался с помощью компьютера. Амплитуда сократительных ответов выражалась в процентах от максимального ответа и рассчитывалась как среднее для 5-8 различных экспериментов (n=4-6). Значения Р<0.05 и Р<0.01 указывают на статистически значимые различия.
Результаты и их обсуждение. В начальных экспериментах изохолиновые алкалоиды - F-24 (1060 мкМ), F-14 (5-40 мкМ) и N-14 (5-30 мкМ) показали отрицательный инотропный эффект на папиллярных мышцах сердца крыс, было обнаружено, что сила сокращения снижается до 92,4±6,4% (/С5о=15Д мкМ) 66.3±2.9% (1С50=23,9 мкМ) и 72.4±3.7% (С50=18.6 мкМ).
Как отмечено выше, изменение количества Са2+ в кардиомиоцитах имеет важное значение при инотропном эффекте в кардиомиоцитах [Schwinger et al., 2000; с.700-707, Heubach et al., 2002; с. 39-48].
RyR2 играет важную роль в механизме возбуждения кардиомиоцитов и увеличивает значение [Са2+] n в цитозоле. Поэтому мы
исследовали влияние изохинолиновых алкалоидов на влияние RyR2 в последующих экспериментах. Первоначально было исследовано влияние изохинолиновых алкалоидов на сокращение мышц, вызванное кофеином, которое было обеспечено активацией RyR2 [Dibb et al., 2007;с. 579-592].
При добавлении кофеина в среду инкубации без стимуляторов в препарате папиллярной мышцы образуется единственное сокращение. Данное единственное сокращение осуществляется за счет транспорта ионов Са2+ через RyR2 СР и даёт возможность определения количества [Са2+]СР. В таких условиях в течении 30 сек. после спокойного периода не наблюдается пост-рест потенциация и наблюдается полное высвобождение [Са2+]ср в цитозоль под воздействием кофеина[ВоисЬаМ, 1990; с. 280, Park et al., 2007;с. 956-966]. Увеличение концентрации [Са2+] n под воздействием кофеина нормализуется посредством функции Na+/Ca2+-обмена [Maier et al., 2005; с. 636-646, Bassani et al., 1992; с. 591-608].
В экспериментах кофеин (20 мМ) увеличивал силу сокращения папиллярных мышц на 28±4,4% относительно контроля. Присутствие в инкубационной среде изохинолиновых алкалоидав F-14 (40 мкМ), N-14 (30 мкМ) амплитуда силы сокращения, вызванная кофеином, снизилась на 29,3±3,7% и 35,6±4,1% соответственно относительно контроля (рис. 1).
100 н
05
s
X
«
ft
а
О
и «
75-
50-
25-
0
Контроль
Кофеин (20 мМ)
Кофеин (20 mM)+F-14 (40 цМ)
Кофеин (20 mM)+N-24 (30 цМ)
Рисунок 1. Действие алкалоидов Ж-14, N-14 на активность сокращения папиллярной мышцы под
воздействием RyR2 активатора - кофеина
По оси ординат - максимальное значение силы сокращения папиллярной мышцы, принятая за 100%. Частота стимуляции 0,5 Гц ^=+36±0,5°С'). - нпо отношению к контролю -р<0,01 (п=3-5).
Полученные результаты свидетельствуют об уменьшении концентрации ионов Са2+ в СР в условиях отрицательного инотропного действия алкалоидов F-14, N-14. Кроме этого в экспериментах
было установлено, что алкалоид F-24 (60 мкМ) переводит однофазное сокращение, вызванное кофеином, в тоническое сокращение и амплитуда сохраняется устойчиво (рис.-2).
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
F-24 <60 мкМ)
Кофеин CöjiM)
Рисунок 2. Действие F-24 на активность сокращения папиллярной мышцы в среде инкубации с кофеином.
Стрелкой указано добавление кофеина (210 мМ). Начальная частота стимуляции 1 Гц
Данный случай характеризуется модуляцией [Са2+] „ а также сохранением устойчивости
RyR2, блокадой системы Na+/Ca2+-обмена, в амплитуды силы сокращения.
результате которого увеличивается концентрация
Список литературы:
1. Meyer M., Trost S.U., Bluhm W.F., Knot H.J., Swanson E., Dillmann W.H. Impaired sarcoplasmic reticulum function leads to contractile dysfunction and cardiac hypertrophy // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. - 2001. -V.280(5). - P.H2046-H2052.
2. Schiff P.L. Bisbenzylisoquinoline Alkaloids // J. Nat. Prod. - 1991. - V.54(3). - P.645-749.
3. Lau C.W., Yao X.Q., Z. Y. Chen, W. H. Ko, Y. Huang. Cardiovascular actions of berberine // Cardiovascular Drug Reviews. - 2001. - V.19(3). - P.234-244.
4. Kashiwada Y., Aoshima A., Ikeshiro Y., Chen Y.P., Furukawa H., Itoigawa M., Fujioka T., Mihashi K., Cosentino L.M., Morris-Natschke S.L., Lee K.H. Anti-HIV benzylisoquinoline alkaloids and flavonoids from the leaves of Nelumbo nucifera, and structure-activity correlations with related alkaloids // Bioorg. Med. Chem. - 2005. -V.17(13:2). - P.443-448.
5. Аветисян С.В. Синтез, строение, свойства и биологическая активность производных 4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов и их ациклических аналогов // Автореферат дисс.... к.хим.н. - Санкт-Петербург, 2007. - С.3-20.
6. Jin-Jin Lu, Jiao-Lin Bao, Xiu-Ping Chen, Min Huang, Yi-Tao Wang. Alkaloids isolated from natural herbs as the anticancer agents // Hindawi Publishing Corporation. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. -2012. - V.2012. - P.1-12.
7. Zaima K., Takeyama Y., Koga I., Saito A., Tamamoto H., Azziz S.S., Mukhtar M.R., Awang K., Hadi A.H., Morita H. Vasorelaxant effect of isoquinoline derivatives from two species of Popowia perakensis and Phaeanthus crassipetalus on rat aortic artery // J. Nat. Med. - 2012. - V.66(3). - P.421-427.
8. Schwinger R.H., Pietsch M., Frank K., Brixius K. Crataegus special extract WS 1442 increases force of contraction in human myocardium cAMP-independently // J. Cardiovasc. Pharmacol. - 2000. - V.35. - P.700-707.
9. Heubach J.F., Rau T., Eschenhagen T., Ravens U., Kaumann A.J. Physiological antagonism between ventricular ß:-adrenoceptors and a1-adrenoceptors but no evidence for ß2- and ß3-adrenoceptor function in murine heart // British Journal of Pharmacology. - 2002. - V.136. - P.217-229.
10. Dibb K.M., Eisner D.A., Trafford A.W. Regulation of systolic [Ca2+]m and cellular Ca2+ flux balance in rat ventricular myocytes by SR Ca2+, L-type Ca2+ current and diastolic [Ca2+]m // J. Physiol. - 2007. - V. 585(2). - P.579-592.
11. Bouchard R.A. Effegts of changes in the rate and rhythm of stimulation on excitation-contraction coupling in mammalian ventricular muscle // A Thesis Presented to the University of Manitoba ln partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy (Canada). - 1990. - P.280.
12. Park W.K., Kim M.H., Ahn D.S., Chae J.E., Jee Y.S., Chung N., Lynch C. Myocardial depressant effects of desflurane mechanical and electrophysiologic actions in vitro // Anesthesiology. - 2007. - V. 106. - P.956-966.
13. Maier L.S., Wahl-Schott C., Horn W., Weichert S., Pagel C., Wagner S., Dybkova N., Müller O.J., Näbauer M., Franz W.-M., Pieske B. Increased SR Ca2+ cycling contributes to improved contractile performance in SERCA2a-overexpressing transgenic rats // Cardiovasc. Res. - 2005. - V.67(4). - P.636-646.
