CC BY
19
вестник
i ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МЕДИЦИ11СКОГО УIШВЕРСИТЕТА
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Научная статья УДК 615.011
doi: 10.19163/1994-9480-2022-19-4-94-103
производные 3-арилиден-2-оксиндола как аналоги мелатонина, обладающие антиоксидантными свойствами и снижающие внутриглазное давление
А.А. Спасов1 , Л.В. Науменко1 , Д.С. Яковлев1,3, А.С Таран1,3, Е.В. Соколова1 , В.Г. Клочков1 , А.В. Борисов1 , Е.Н. Безсонова 2, А.М. Ефремов2, Н.А. Лозинская2, Д.А. Бабков1
1 Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия 2Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия 3Волгоградский медицинский научный центр, Волгоград, Россия
Автор, ответственный за переписку: Александр Алексеевич Спасов, [email protected]
Резюме. Цель. Глаукома - это целая группа заболеваний, причиной которых является повышенное внутриглазное давление (ВГД), приводящее к атрофии зрительного нерва и необратимой слепоте. Мелатонин обладает широким спектром биологической активности, включая антиоксидантную и антиглаукомную, однако его применение ограничивается недостаточной стабильностью и длительностью действия. Для поиска новых, более эффективных антиглаукомных средств среди производных 3-арилиден-2-оксиндола, аналогов мелатонина, выполнен поиск ингибиторов хиноноксидоредуктазы 2 (NQO2), определена антиоксидантная активность и изучено влияние активных соединений на внутриглазное давление.
Материалы и методы. Изучение ингибирующей активности в отношении NQO2 оценивали кинетическим методом с использованием менадиона и N-бензил-дигидроникотинамида в качестве субстрата и ко-субстрата, соответственно. Антирадикальную активностью изучали по снижению супероксид-зависимой люминесценции в реакционной среде, содержащей гемоглобин, люминол и перекись водорода с помощью микропланшетного ридера Infinite M200 PRO (Tecan, Австрия), а также по тестам связывания свободных радикалов ОН^-, АБТС и ДФПГ. Оценку цитотоксичности проводили c применением стандартного МТТ-теста на клетках линии MCF-7 и HepG2. Внутриглазное давление у лабораторных животных измеряли с помощью контактного ветеринарного тонометра Tonovet (Финляндия).
Результаты. Производные 3-арилиден-2-оксиндола продемонстрировали значительную антиоксидантную активность. Выявлен также ряд ингибиторов NQO2. Наиболее активное соединение ингибирует NQO2 человека с ИК50 0,4 мкМ. Данное соединение показало также антирадикальную активность, связывая супероксид-анион с ИК50 6,1 мкМ, превосходя мелатонин по обоим показателям, и низкую цитотоксичность. При местном применении 0,4%-го раствора соединение снижало внутриглазное давление интактных крыс на (40,9 ± 6,4) %, при этом не обладало системным гипотензивным действием.
Заключение. Производные 3-арилиден-2-оксиндола являются перспективными для поиска лекарственных средств для терапии заболеваний глаза, связанных с повышенным внутриглазным давлением или оксидативным стрессом, таких как глаукома, увеит и диабетическая ретинопатия.
Ключевые слова: 2-оксиндол, ингибиторы хинон оксидоредуктазы 2, NQO2, внутриглазное давление
Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ, проект 22-15-20025.
ORIGINAL RESEARCHES
Original article
3-arilidene-2-oxyndole derivatives as melatonin analogues with
antioxidant and intraocular pressure lowering properties
A.A. Spasov, L.V. Naumenko1 , D.S. Yakovlev13, A.S. Taran133, E.V. Sokolova , V.G. Klochkov \ A.V. Borisov1 , E.N. Bezsonova2,A.M. Efremov2, N.A. Lozinskay2, D.A. Babkov1
1 Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia
2 Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia 3Volgograd Medical Scientific Center, Volgograd, Russia
© Спасов A.A., Науменко Л.В., Яковлев Д.С., Таран A.C., Соколова Е.В., Клочков В.Г., Борисов A.B., Безсонова E.H., Ефремов A.M., Лозинская Н.А., Бабков Д.А., 2022
JOURNAL OF VOLGOGRAD STATE MEDICAL UNIVERSITY
вестник journal
волгоградского государственного ^ of volgograd state i
медицинского университета medical university
Corresponding author: Alexander A. Spasov, [email protected]
Resume. Aim. Glaucoma is a whole group of diseases caused by increased intraocular pressure (IOP), Leading to atrophy of the optic nerve and irreversible blindness. Melatonin has a wide range of biological activity, including antioxidant and antiglaucoma, but its use is limited by insufficient stability and duration of action. To search for new, more effective antiglaucoma agents among derivatives of 3-arylidene-2-oxindole, melatonin analogues, a search for quinonoxidoreductase 2 (N002) inhibitors was performed, antioxidant activity was determined and the effect of active compounds on intraocular pressure was studied.
Materials and methods. The study of inhibitory activity against N002 was evaluated kinetically using menadione and N-benzyl-dihydronicotinamide as substrate and co-substrate, respectively. Antiradical activity was studied for reducing superoxide-dependent luminescence in a reaction medium containing hemoglobin, luminol and hydrogen peroxide using the Infinite M200 PRO microplate reader (Tecan, Austria), as well as for free radical binding tests OH", ABTS and DPPH. Cytotoxicity assessment was carried out using a standard MTT test on MCF-7 and HepG2 line cells. Intraocular pressure in laboratory animals was measured using a contact veterinary tonometer Tonovet (Finland).
Results. Derivatives of 3-arylidene-2-oxindole have demonstrated significant antioxidant activity. A number of N002 inhibitors have also been identified. The most active compound inhibits human N002 with an IC50 of 0,4 |M. The compound also showed anti-radical activity, binding the superoxide anion to IC50 of 6,1 |M, superior to melatonin on both counts, and low cytotoxicity. With topical application of a 0,4% solution, the compound reduced the intraocular pressure of intact rats by (40,9 ± 6,4) %, while not having a systemic hypotensive effect.
Conclusion. Derivatives of 3-arylidene-2-oxindole are promising for drug discovery for the treatment of eye diseases associated with increased intraocular pressure or oxidative stress, such as glaucoma, uveitis and diabetic retinopathy.
Keywords: 2-oxindole, quinone oxidoreductase 2 inhibitors, N002, intraocular pressure
Funding. The research was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation, project 22-15-20025.
Глаукома является прогрессирующей оптической нейропатией и ведущей причиной необратимой слепоты. Заболевание обычно характеризуется повышенным внутриглазным давлением (ВГД). ВГД в настоящее время является единственным модифицируемым фактором риска, который чаще всего лечится местными офтальмогипотензивными препаратами [1].
Нейрогормон мелатонин, производное индола, вырабатывается не только шишковидной железой, но и несколькими структурами глаза - в частности в сетчатке, радужной оболочке, цилиарном теле, хрусталике и слезных железах [2]. Обобщение литературных данных, полученных в проведенных ранее исследованиях на разных живых организмах (птицы, кролики, крысы, человек), позволило предположить следующее распределение мелатониновых рецепторов в структуре глаза: в роговице встречаются все три вида рецепторов; в хрусталике МТ2 и МТ3; в ци-лиарном теле МТ2; в склере МТ1 и МТ2; в сосудистой оболочке МТ1; в сетчатке расположены все три вида рецепторов, их соотношение зависит от слоя сетчатки [3]. Одной из физиологических ролей мелатонина является снижение внутриглазного давления (ВГД), что предположительно реализуется через взаимодействие с мелатониновыми рецепторами 1 -го типа в цилиарном теле. Однако в одном из исследований высказано предположение, что рецептор МТ3 является цитозольным ферментом (хинонредуктазой 2) [4]. В отличие от МТ1 и МТ2, МТ3 не связывается с С-белками, имеет 95%-ю гомологию с человеческой хинонредуктазой 2 - цитозольным ферментом, который катализирует восстановление хинонов, таких как менадион и кофермент О. В настоящее время накоплено большое
количество доказательств участия оксидативного стресса в развитии многих глазных заболеваний, включая катаракту, глаукому, возрастную макулярную дегенерацию (ВМД) и диабетическую ретинопатию. Известно, что мелатонин ингибирует Ы1ЯН:хинон оксидоредук-тазу 2 (N002), проявляя антиоксидантную активность [5]. Также мелатонин обладает собственной выраженной антирадикальной и противовоспалительной активностью, может активировать цитопротектор-ные ферменты, способен поддерживать оптимальный мембранный потенциал митохондрий, сохранять митохондриальные функции и улучшать митохон-дриальный биогенез, чем ослабляет или противодействует окислительному стрессу и регулирует клеточный метаболизм [6]. Все это делает его перспективным средством для лечения заболеваний глаза, связанных с повышенным внутриглазным давлением и оксидатив-ным стрессом.
Недостатком мелатонина как офтальмологического лекарственного средства является его низкая стабильность и непродолжительность действия, а также слишком широкий спектр биологической активности. В настоящее время поиск структурных аналогов мела-тонина является предметом активных исследований, к о т орые, тем не менее, часто касаются соединений с низким структурным разнообразием, сохраняя метокси- и амидную группу, присутствующие в молекуле мелатонина. В настоящей работе мы исследовали 3-арилиден производные 2-оксиндола в качестве изостеров мелатонина для определения их влияния на активность N002, антирадикальных свойств и способности снижать внутриглазное давление.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Поиск новых, более эффективных антиглауком-ных средств - ингибиторов хиноноксидоредуктазы 2 (N002), определение антиоксидантной активности и изучение влияния активных соединений на внутриглазное давление.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Объекты исследования. Исследуемые соединения были синтезированы на кафедре медицинской химии и тонкого органического синтеза ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова», как описано ранее [7].
Животные. Все процедуры с животными в исследовании проводились в соответствии с общепринятыми этическими нормами манипуляций с животными. Содержание животных соответствовало правилам лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ 351.000.3-96 и 51000.4-96), Приказу МЗ и СР РФ от 23 августа 2010 г. № 708н «Об утверждении Правил лабораторной практики», а также отвечали директивам 2010/63/EU Европейского Парламента и Совета Европейского Союза от 22.09.2010 г по охране животных, используемых в научных целях. Проведение экспериментов одобрено Комиссией по биомедицинской этике ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный медицинский университет» IRB 00005839 IORG 0004900, OHRP, Свидетельство № 2021/056 от 15.06.2021. Животные содержались в условиях вивария ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России при температуре 24 °С и относительной влажности 60 % при естественном световом цикле со свободным доступом к корму и воде.
Определение активности NOO2. Изучение инги-бирующей активности соединений в отношении ре-комбинантной N002 человека (Sigma #00380, США) оценивали кинетическим методом с использованием менадиона и N-бензил-дигидроникотинамида (BNAH) в качестве субстрата и ко-субстрата соответственно. Все реагенты и тестируемые вещества разводили в 50 мМ Hepes-KOH, pH 7.4, с добавлением 1 мМ р-октил^-глюкопиранозид, 0,1 мг/мл БСА и 1 мкМ ФАД. В 96-луночный планшет с плоским дном вносили 50 мкл исследуемых веществ в конечной концентрации 10 мкМ для первичного скрининга, а для изучения концентрационной зависимости веществ использовали диапазон конечных концентраций от 10 нМ до 100 мкМ. В качестве препарата сравнения использовали квер-цитин. Вещества преинкубировали 5 минут с 50 мкл человеческой рекомбинантной N002 (конечная концентрация 42 нг/мл). После вносили 25 мкл менадиона
journal of volgograd state j medical university
в конечной концентрации 100 мкМ. Реакцию запускали 25 мкл 100 мкМ BNAH. Измерения проводят по убыванию флуоресценции ко-субстрата BNAH при длине волны возбуждения 370 нм и длине волны испускания 440 нм в условиях постоянной температуры 37 °С.
Связывание гидроксильного радикала. Связывание ОН^- радикала изучали по снижению люминесценции в реакционной среде, содержащей гемоглобин, люминол и перекись водорода. Для разведения всех реактивов использовали 50 мМ PBS (pH 7,4). В белый 96-луночный планшет вносили 25 мкл 0,2 мг/мл раствора гемоглобина, 100 мкл 100 мкМ ЭДТА, 25 мкл исследуемого вещества. Для первичного скрининга конечная концентрация исследуемых веществ составляла 100 мкМ, для концентрационного исследования использовался диапазон конечных концентраций от 64 нМ до 1 мМ, конечная концентрация ДМСО не превышала 2 %. В качестве препарата сравнения использовался Тролокс. После вносили 50 мкл раствора люминола (конечная концентрация 1 мкМ), соблюдая непопадание прямого света на реагент. Реакцию запускали 50 мкл 0,025%-го раствора H2O2 и тут же переносили планшет в микропланшетный ридер Infinite M200 PRO (Tecan, Австрия) для регистрации люминесценции в течение 30 минут с интервалом в 20 сек. Расчет ингибирования свободноради-кального процесса производили по величине площадей под кривыми сигнал-время.
Связывание радикала ДФПГ. Связывание DPP^-радикала определяли по изменению оптической плотности спиртового раствора 2,2-дифенил-1-пикрил-гидразила (ДФПГ, DPPH). Конечная концентрация веществ составляла 100 мкМ. Все реактивы и исследуемые соединения растворяли в 95%-м этиловом спирте. В микропланшет вносили 200 мкл 0,5 мМ раствора ДФПГ, 20 мкл исследуемого вещества или этилового спирта. В качестве препаратов-сравнения использовали тролокс и кверцетин. Для определения активности соединений измеряли оптическую плот-н о с т ь полученной смеси спектрофотометрически п р и Amax 517 нм в микропланшетном ридере Infinite M200 PRO (Tecan, Австрия) через 24 ч. Для предотвращения испарения спиртовых растворов, на время между определениями, микропланшет заклеивался специальной пленкой.
Связывание радикала АБТС. Связывание радикала ABTS^- определяли по изменению оптической плотности спиртового раствора 2,2'-азино-бис(3-этилбензо-тиазол-6-сульфоновой кислоты (АБТС, ABTS). Генерацию радикала обеспечивает добавление в реакционную среду системы пероксид водорода (конечная
концентрация 0,025 %) - гемоглобин (1 мг/мл) реактива АБТС (конечная концентрация 150 мкМ). В микропланшет добавляли 50 мкл раствора ABTS*, 50 мкл этилового спирта и 50 мкл раствора исследуемых веществ или препаратов сравнения. Для скрининга использовалась концентрация 100 мкМ, после выявления соединений-лидеров проводилось исследование в диапазоне концентраций от 25,6 нМ до 1 мМ. Концентрацию ABTS* определяли спектрофотометри-чески при длине волны 734 нм с использованием микропланшетного ридера Tecan Infinite M200 PRO (Tecan, Австрия).
Определение цитотоксичности. Оценку цито-токсичности наиболее активных соединений проводили с помощью МТТ-теста [8] на клетках эпителиальных линий MCF-7 (аденокарцинома протоков молочной железы человека, ATCC® HTB-22™) и HepG2 (гепато-целлюлярная карцинома человека, ATCC® HB-8065™). Культивацию проводили в ростовой среде DMEM (Gibco, США) с добавлением 1%-го раствора незаменимых аминокислот (Sigma-ALdrich, США), раствора пирувата натрия 2 мМ (Sigma-ALdrich, США) для MCF-7 либо ростовой среде F-12 (ПанЭко, Россия), содержащей 0,002М L-глутамина (ПанЭко, Россия) для HepG2, с добавлением 10%-й эмбриональной телячьей сыворотки (ПанЭко, Россия), 1%-го пенициллина-стрептомицина (Gibœ, США), в СО2-инкубаторе при температуре 37 °С в атмосфере 5 % СО2. Вещества исследовали в диапазоне концентраций от 0,01-100 мкМ с инкубацией в течение 48 ч. Жизнеспособность клеток, коррелирующую со способностью митоходриальных дегидрогеназ превращать МТТ-реагент (бромид 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразолия) в фор-мазан, определяли по данным оптической плотности при 555 нм (референсная длина волны 650 нм) с использованием планшетного ридера CLARIOstar (BMG LabTech, США). Обработку данных и расчет СС50 (концентрация, подавляющая жизнедеятельность клеток на 50 % относительно интактного контроля) проводили с помощью программного обеспечения MARS Data Analysis Software и GraphPad Prism v.7.0.
Определение внутриглазного давления у крыс. Изучение влияния производных 3-арилиден-2-оксиндола на внутриглазное давление проводили на лабораторных животных - беспородных крысах обоего пола (питомник «Рапполово», Ленинградская обл.) методом тонометрии по методике с помощью контактного ветеринарного тонометра Tonovet iCare (Финляндия), позволяющего осуществлять измерение без использования поверхностной анестезии роговицы. Всем животным в правый (тестируемый) глаз закапывали 0,4%-е растворы исследуемых веществ или препарата
journal of volgograd state i medical university
сравнения в объеме 50 мкл, в левый (контрольный) глаз инсталлировали деионизированную воду в том же объеме. Внутриглазное давление измеряли в обоих глазах в течение четырех часов каждый час. Левый глаз, в свою очередь, служил для оценки возможного резорбтивного действия исследуемых соединений.
Расчет молекулярных свойств. Для каждого соединения выполнен расчет характеристик, относящихся к лекарственному подобию, включая молекулярный вес M, показатель липофильности cLogP, количество доноров и акцепторов водородных связей Hoonors и HAcceptors, количество атомов галогенов NHaiogens, количество тяжелых атомов NHeavy, площадь полярной поверхности PSA. Все описанные расчеты выполнены с помощью программы OSIRIS DartaWarrior (Idorsia, Inc.).
Расчет проницаемости роговицы для соединений. Расчет показателя проницаемости роговицы глаза для соединений LogPapp выполнен в соответствии с двумя ранее опубликованными OSAR -моделям [9, 10] по уравнениям: LogPapp1 = -4,002 - 0,169 х (HAcceptors + honors) + 0,265 X LogP LogPappi = -4,6823 - 0,767 х Log(PSA) - 0,1346 х Hoonos + + 3,0024 X NHalogens/NHeavy
Статистическая обработка. Статистическую обработку проводили в Prism 8.0 (GraphPad Inc.) с расчетом среднего арифметического и стандартного отклонения. При сравнении групп использовали непараметрический критерий Mанна - Уитни. Величины полуэффективных концентраций определяли с помощью нелинейной 3-параметрической регрессии.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Производные 3-арилиден-2-оксиндола были синтезированы и исследованы как структурные аналоги мелатонина. Из 8 исследованных на ингибирующую активность NQO2, 6 соединений по величине IC50 существенно превосходили активность мелатонина. Возможно, это связано с большим сродством данных соединений к ФАД-ассоциированному центру связывания за счет плоской п-сопряженной системы. Соединения 1, 2 и 8 показали максимальное ингибиро-вание, общим в их структуре является наличие электро-нодонорных заместителей в 3-фенилиденовом фрагменте. Соединения 4 и 6 оказались лишены активности.
По способности связывать супероксид-анион соединения 1-4 были наиболее активными, превосходя мелатонин. Производные 5 и 6 уступали ему, а 7 и 8 не проявили антирадикальную активность. Выявлено, что наибольшей NQO2-ингибирующей
вестник
волгоградского государственного меднии11ского уiшверситета
активностью и антирадикальным действием обладают соединения, содержащие электронодонорные заместители в 3-арилиденовом фрагменте. Стери-ческие особенности мало влияли на антиоксидант-ную активность.
Для предварительной оценки фармакокинетиче-ских свойств соединений был выполнен расчет их основных физико-химических свойств. Полученные
значения были использованы для определения расчетной проницаемости соединений через покровы глаза с использованием ранее опубликованных ОБА1Я-моделей. Показано, что согласно прогнозу, исследуемые соединения обладают способностью преодолевать роговицу сопоставимо с мелатонином. Соединения 6 и 7 превосходили мелатонин по этому показателю согласно обеим моделям (табл. 1, 2, рис. 1-3).
Мелатонин
R2
1-8
Рис. 1. Химическая структура мелатонина и исследуемых веществ 1-8, его структурных аналогов
Таблица 1
Биологическая активность исследованных соединений in vitro
Соединение R1 R2 X NOO2 ИК50 ± SE, мкМ
1 CH3OCONH OH CH 0,40 ± 0,06
2 Фурил-CONH OH CH 0,43 ± 0,02
3 Фенил-CONH OH CH 3,99 ± 0,36
4 NO2 H N >100
5 CH3OCONH NO2 CH 1,51 ± 0,29
6 H H N >100
7 - - - 0,87 ± 0,20
8 CH3CONH 3,4,5-(CH3O)3 CH 0,45 ± 0,06
Мелатонин - - - 63,5 ± 26,7
Кверцетин - - - 0,08 ± 0,02
Тролокс - - - -
"Статистическая значимость к контролю (Манна - Уитни), p > 0,05.
Таблица 2
Антиоксидантная активность исследованных соединений in vitro
Соединение Связывание ОН , ИК50 ± SE, мкМ Связывание DPP^ , m ± SD, 100 мкМ, % С в язывание ABTS^- %, m ± SD, 100 мкМ, % (ИК50 ± SE, мкМ)
1 6,1 ± 1,6 16,96 ± 0,90" 89,79 ± 0,63" (18,16 ± 3,95)
2 6,47 ± 1,50 2,51 ± 3,21 79,04 ± 3,23" (35,99 ± 3,45)
3 8,61 ± 1,80 3,62 ± 0,73 85,80 ± 2,65" (104,9 ± 2,12)
4 8,49 ± 2,30 19,27 ± 5,55 49,40 ± 3,43" (>100)
5 57,8 ± 5,5 -4,81 ± 1,16 -4,54 ± 3,79
6 67,4 ± 12,8 -0,41 ± 0,87 4,49 ± 0,63
7 >100 1,78 ± 2,56 5,35 ± 7,83
8 >100 -1,40 ± 0,63 35,10 ± 7,91
Мелатонин 21,3 ± 2,8 3,16 ± 0,89 98,76 ± 3,01" (4,56 ± 0,76)
Кверцетин 0,302 ± 0,019 79,62 ± 0,64" 61,45 ± 0,90" (79,57 ± 4,36)
Тролокс 5,75 ± 0,41 90,45 ± 0,13" 102,10 ± 2,48" (37,80 ± 11,38)
"Статистическая значимость к контролю (Манна - Уитни), p < 0,05.
— Тролокс
— Соед.1
0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 C, мкМ
Рис. 2. Связывание ОН" тролоксом и соединением 1 в зависимости от конечной концентрации, %
(Л Im
С
CD S I
га ш .о со к ш
О
120 100 80 60 40 20 0
Тролокс Соед.1
1
1000
10 100 C, мкМ
Рис. 3. Связывание ABTS^- тролоксом и соединением 1 в зависимости от конечной концентрации, %
Таким образом, в результате в качестве соединения-лидера было выбрано соединение 1, которое сочетает ингибирующую N002 человека активность (ИК50 0,4 мкМ) с антирадикальной активностью (ИК50 по связыванию супероксид-аниона 6,1 мкМ), превосходя мелатонин по обоим показателям (табл. 3).
Учитывая предполагаемое местное применение (инстилляция в глаза), для наиболее перспективного соединения 1 предварительно была оценена цито-токсичность на стабильных линиях клеток (МС F-7, HepG2). Показано, что величина средней цито-токсической концентрации превышает величину 100 мкМ как для соединения 1 (R2 = 0,9), так и для мелатонина (R2 = 0,9) после 48 часовой инкубации в МТТ-тесте, что соответствует веществам с низкой цитотоксичностью. Далее, соединение 1 было исследовано in vivo на наличие офтальмогипотензивного действия. При местном применении 0,4%-го раствора соединение 1 приводило к снижению ВГД
опытных крыс на (40,9 ± 6,4) %, не оказывая значимого влияния на величину ВГД коллатерального глаза, что позволяет предположить отсутствие системного гипотензивного действия. Инстилляция 0,4%-го раствора мелатонина приводила к максимальному снижению ВГД на (28,0 ± 11,3) % (рис. 4).
Для обоих соединений развитие максимального офтальмогипотензивного эффекта наступало через 3 часа после применения.
Показано, что среди мелатониновых биоизо-стеров — производных 3-арилиден-2-оксиндола наибольшей NQO2-ингибирующей активностью обладают соединения, содержащие электронодонорные за м естители в 3-арилиденовом фрагменте (1, 2, 7, 8). Наиболее активное соединение 1 ингибирует NQO2 человека с ИК50 0,4 мкМ и проявляет антирадикальную активность, связывая супероксид-анион с ИК50 6,1 мкМ, превосходя мелатонин по обоим показателям (21,3 мкМ).
Расчетные физико-химические характеристики соединений
Таблица 3
Соединение cLogP H-Акцепторы H-Доноры Площадь полярной поверхности LogPapp2 LogPapp1
Мелатонин 1,47 4 2 54,12 -6,28 -4,63
1 1,83 6 3 87,66 -6,58 -5,04
2 2,26 6 3 91,57 -6,59 -4,93
3 3,07 5 3 78,43 -6,54 -4,54
4 0,53 6 1 88,06 -6,31 -5,04
5 1,25 8 2 113,25 -6,53 -5,36
6 1,32 3 1 41,99 -6,06 -4,33
7 2,05 3 1 46,17 -6,09 -4,14
8 1,76 7 2 85,89 -6,43 -5,06
L?
m
140п
120-
100-
80
60-
40
20
0
Интактная группа
[ ri" [ ] '! !
о Контрольный глаз
60 120 180 240 300 Время, мин
Тестовый глаз
Мелатонин, 0,4% р-р
L?
m
140-, 140п
120- \ > 120-
100-.....с ..............^......... 100- ■■■■
~ — — — Ш» \ ш
80 s9 о4 80
60- т L? m 60-
40 40
20 20
0 0
0 60 120 180 240 300 Время, мин
о Контрольный глаз □ Тестовый глаз
Соед. 1, 0,4% р-р
-----
0 60 120 180 240 300 Время, мин
о Контрольный глаз □ Тестовый глаз
Рис. 4. Влияние мелатонина и соединения 1 на ВГД интактных крыс, % (среднее ±SD, n = 3)
Соединение отличается низкой цитотоксично-стью по отношению к фибробластам крыс. Согласно расчетным данным, оно обладает достаточной способностью проникать через роговицу глаза.
При местном применении соединение 1 в концентрации 0,4 % приводило к снижению внутриглазного давления исследуемых животных на (40,9 ± 6,4) %, при этом не проявляя системное действие
и превосходя по офтальмогипотензивной активности препарат сравнения мелатонин, (28,0 ± 11,3) %.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, исследованные производные 3-арилиден-2-оксиндола, которые являются биоизосте-р ам и мелатонин а, проявили себя как перспективный
0
класс соединений при поиске новых лекарственных средств для терапии заболеваний глаза, связанных с повышенным ВГД или оксидативным стрессом, таких как глаукома, увеит и диабетическая ретинопатия, а также могут быть использованы в качестве фармакофоров с целью модификации структур и получения более эффективных соединений.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Sustained release glaucoma therapies: Novel modalities for overcoming key treatment barriers associated with topical medications / A. Belamkar, A. Harris, R. Zukerman [et al.] // Annals of Medicine. 2022. No. 1 (54). P. 343-358.
2. Influence of Circadian Rhythm in the Eye: Significance of Melatonin in Glaucoma / A. Martínez -Águila, A. Martín-Gil, C. Carpena-Torres [et al.] // Biomolecules. 2021. No. 3 (11). P. 340.
3. Alkozi H.A. Melatonin and melanopsin in the eye: friends or foes? // Anales de la Real Academia Nacional de Farmacia. 2019. No. 1 (85). P. 49-59.
4. Molecular and cellular pharmacological properties of 5-methoxycarbonylamino-N-acetyltryptamine (MCA-NAT): a nonspecific MT3 ligand / L. Vincent, W. Cohen, P. Dela-grange [et al.] // Journal of Pineal Research. 2010. No. 3 (48). P. 222-229.
5. Boutin J.A. Ouinone reductase 2 as a promising target of melatonin therapeutic actions // Expert Opinion on Therapeutic Targets. 2016. No. 3 (20). P. 303-317.
6. Role of melatonin in human eye physiology and its implications for ophthalmic diseases treatment (Review) / N.S. Khodzhaev, A.A. Stadnikov, A.D. Chuprov [et al.] // Ophthalmology in Russia. 2021. No. 2 (18). P. 234-239.
7. Synthesis and biological evaluation of 3-substituted 2-oxindole derivatives as new glycogen synthase kinase 3p inhibitors / N.A. Lozinskaya, D.A. Babkov, E.V. Zaryanova [et al.] // Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2019. No. 9 (27). P. 1804-1817.
8. Оптимизация МТТ-теста для определения цито-токсичности новых химических соединений на клеточной линии MCF-7 / Д.С. Яковлев, К.Т. Султанова, Е.А. Золото-ва [и др.] // Волгоградский научно-медицинский журнал. 2020. № 1. C. 58-61.
9. Thombre A.G., Himmelstein KJ. Quantitative evaluation of topically applied pilocarpine in the precorneal area // Journal of Pharmaceutical Sciences. 1984. No. 2 (73). P. 219-222.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
journal of volgograd state i medical university
10. Carbonic anhydrase inhibitors: in vitro inhibition of a isoforms (hCA I, hCA II, bCA III, hCA IV) by flavonoids / D. Ekinci, L. Karagoz, D. Ekinci [et al.] // Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry. 2013. No. 2 (28). P. 283-288.
REFERENCES
1. Belamkar A., Harris A., Zukerman R. et al. A. Sustained release glaucoma therapies: Novel modalities for overcoming key treatment barriers associated with topical medications. Annals of Medicine. 2022;1(54):343-358.
2. Martínez-Águila A., Martín-Gil A., Carpena-Torres C., Pastrana C., Carracedo G. Influence of Circadian Rhythm in the Eye: Significance of Melatonin in Glaucoma. Biomolecules. 2021;3(11):340.
3. Alkozi H. A. Melatonin and melanopsin in the eye: friends or foes? Anales de la Real Academia Nacional de Farmacia. 2019;1(85):49-59.
4. Vincent L., Cohen W., Delagrange P., Boutin J. A., Nosjean O. Molecular and cellular pharmacological properties of 5-methoxycarbonylamino-N-acetyltryptamine (MCA-NAT): a nonspecific MT3 ligand. Journal of Pineal Research. 2010;3(48):222-229.
5. Boutin J.A. Ouinone reductase 2 as a promising target of melatonin therapeutic actions. Expert Opinion on Therapeutic Targets. 2016;3(20):303-317.
6. Khodzhaev N.S., Stadnikov A.A., Chuprov A.D., Kim S.M., Marshinskaya O.V. Role of melatonin in human eye physiology and its implications for ophthalmic diseases treatment (Review). Ophthalmology in Russia. 2021;2(18):234-239.
7. Lozinskaya N.A., Babkov D.A., Zaryanova E.V. et al. Synthesis and biological evaluation of 3-substituted 2-oxindole derivatives as new glycogen synthase kinase 3p inhibitors. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2019;9(27):1804-1817.
8. Yakovlev D.S., Sultanova K.T., Zolotova E.A., Gasajnieva A.G., Spasov A.A. Optimization of the MTT test to determine the cytotoxicity of new chemical compounds on the MCF-7 cell line. Volgogradskij nauchno-medicinskij zhurnal = Volgograd Scientific and Medical Journal. 2020;1:58-61. (In Russ.).
9. Thombre A. G., Himmelstein K. J. Quantitative evaluation of topically applied pilocarpine in the precorneal area. Journal of Pharmaceutical Sciences. 1984;2(73):219-222.
10. Ekinci D., Karagoz L., Ekinci D., Senturk M., Supuran C.T. Carbonic anhydrase inhibitors: in vitro inhibition of a isoforms (hCA I, hCA II, bCA III, hCA IV) by flavonoids. Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry. 2013:2(28):283-288.
Информация об авторах
Александр Алексеевич Спасов - доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия, https://orcid.org/0000-0002-7185-4826
Алёна Сергеевна Таран - кандидат медицинских наук, доцент кафедры фармакологии и биоинформатики, Волгоградский государственный медицинский университет, младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной фармакологии, Волгоградский медицинский научный центр, Волгоград, Россия, https://orcid.org/0000-0001-8477-254X, [email protected].
вестник
i волгоградского государственного mеднии11ского уiшверситета
Людмила Владимировна Науменко - доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры фармакологии и биоинформатики, Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия, https://orcid.org/0000-0002-2119-4233, [email protected]
Елена Вячеславовна Соколова - аспирант кафедры фармакологии и биоинформатики, Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия, https://orcid.org/000-0002-4914-2507, [email protected]
Владлен Геннадиевич Клочков - кандидат фармацевтических наук, ассистент кафедры фармакологии и биоинформатики, Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия, https://orcid.org/0000-0002-9645-3324, [email protected]
Александр Владимирович Борисов - научный сотрудник лаборатории сердечно-сосудистых средств, Научный центр инновационных лекарственных средств с опытно-промышленным производством, Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия, https://orcid.org/0000-0003-0202-0008, [email protected]
Наталья Александровна Лозинская - кандидат химических наук, доцент кафедры медицинской химии и тонкого органического синтеза химического факультета, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия, https://orcid.org/0000-0003-2518-3694, [email protected]
Александр Михайлович Ефремов - аспирант кафедры медицинской химии и тонкого органического синтеза химического факультета, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия, https://orcid.org/0000-0002-1777-7081, [email protected]
Елена Николаевна Безсонова - аспирант кафедры медицинской химии и тонкого органического синтеза химического факультета, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия, https://orcid.org/0000-0002-9804-5447, [email protected]
Денис Александрович Бабков - кандидат химических наук, доцент кафедры фармакологии и биоинформатики, старший научный сотрудник лаборатории метаботропных лекарственных средств, Научный центр инновационных лекарственных средств с опытно-промышленным производством, Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия, [email protected]
Дмитрий Сергеевич Яковлев - доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры фармакологии и биоинформатики, Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной фармакологии, Волгоградский научный медицинский центр, Волгоград, Россия, https://orcid.org/0000-0001-8980-6016, [email protected]
Статья поступила в редакцию 14.10.2022; одобрена после рецензирования 28.11.2022; принята к публикации 06.12.2022.
The authors declare no conflicts of interests.
Information about the authors Alexander A. Spasov - Doctor of MedicaL Sciences, Professor, Academician of the Russian Academy of Sciences, VoLgograd State MedicaL University, VoLgograd, Russia, https://orcid.org/0000-0002-7185-4826
Alyona S. Taran - Candidate of MedicaL Sciences, Associate Professor of the Department of PharmacoLogy and Bioinformatics, VoLgograd State MedicaL University, Junior Researcher at the Laboratory of ExperimentaL PharmacoLogy, VoLgograd MedicaL Research Center, VoLgograd, Russia, https://orcid.org/0000-0001-8477-254X, [email protected] .
Lyudmila V. Naumenko - MD, Associate Professor, Professor of the Department of PharmacoLogy and Bioinformatics, VoLgograd State MedicaL University, VoLgograd, Russia, https://orcid.org/0000-0002-2119-4233, [email protected]
Elena V. Sokolova- Postgraduate Student of the Department of PharmacoLogy and Bioinformatics, VoLgograd State MedicaL University, VoLgograd, Russia, https://orcid.org/000-0002-4914-2507, [email protected]
Vladlen G. Klochkov - Candidate of PharmaceuticaL Sciences, Assistant of the Department of PharmacoLogy and Bioinformatics, VoLgograd State MedicaL University, VoLgograd, Russia, https://orcid.org/0000-0002-9645-3324, [email protected]
journal of volgograd state medical university
вестник
: волгоградского государственного медицинского университета
Alexander V. Borisov - Researcher at the Laboratory of Cardiovascular Drugs, Research Center for Innovative Medicines with Pilot Production, Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia, https://orcid.org/0000-0003-0202-0008, [email protected]
Natalia A. Lozinskaya - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Medical Chemistry and Fine Organic Synthesis, Faculty of Chemistry, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia, https://orcid.org/0000-0003-2518-3694, [email protected]
Alexander M. Efremov - Postgraduate Student of the Department of Medical Chemistry and Fine Organic Synthesis of the Faculty of Chemistry, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia, https://orcid.org/0000-0002-1777-7081, [email protected]
Elena N. Bezsonova - Postgraduate Student of the Department of Medical Chemistry and Fine Organic Synthesis of the Faculty of Chemistry, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia, https://orcid.org/0000-0002-9804-5447, [email protected]
Denis A. Babkov - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Pharmacology and Bioinformatics, Senior Researcher at the Laboratory of Metabotropic Medicines, Research Center for Innovative Medicines with Pilot Production, Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia, [email protected]
Dmitry S. Yakovlev - MD, Associate Professor, Professor of the Department of Pharmacology and Bioinformatics, Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia, Senior Researcher at the Laboratory of Experimental Pharmacology, Volgograd Scientific Medical Center, Volgograd, Russia, https://orcid.org/0000-0001-8980-6016, [email protected]
The article was submitted 14.10.2022; approved after reviewing 28.11.2022; accepted for publication 06.12.2022.
journal of volgograd state medical university
