CC BY
15
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
ФИЗИОЛОГИЯ
ВАЗОРЕЛАКСАНТНОЕ ДЕЙСТВИЕ АЛКАЛОИДОВ КОПСИНИН И М-ЙОД МЕТИЛАТ КОПСИНИНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ
Юнусов Лазизбек Содикович
докторант кафедры Физиологии человека и безопасности жизнедеятельности
Андижанского Государственного университета, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: lyunusov@bk.ru
Зайнобиддинов Анвар Эркинжонович
д-р биол. наук, зав. кафедры Физиологии человека и безопасности жизнедеятельности
Андижанского Государственного университета, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: azaynobiddinov@bk.ru
Адизов Шахобиддин
PhD, ст. науч. сотр. Института химии растительных веществ АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Халилов Эргаш Халилович
канд. биол. наук, доц. кафедры Физиологии человека и безопасности жизнедеятельности
Андижанского Государственного университета, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: exalilov@bk.ru
Ахмедов Фазлиддин Юсупович
ст. преп. кафедры Физиологии человека и безопасности жизнедеятельности
Андижанского Государственного университета, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: axmedovfazliddm@bk. ru
Муталипов Азизбек Абдуллажон угли
магистр кафедры Физиологии человека и безопасности жизнедеятельности
Андижанского Государственного университета, Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: azizbekabdullajonovich@mail.ru
VAZORELAXANT EFFECT OF ALCALOIDS COPSININE AND N4-IODIN METHYLATE COPSININE DEPENDING ON THEIR CHEMICAL STRUCTURE
Lazizbek S. Yunusov
Doctoral student of the Department of Human Physiology and Life Safety
of Andijan State University, Uzbekistan, Andijan
Библиографическое описание: Вазорелаксантное действие алкалоидов копсинин и N4-йод метилат копсинина в зависимости от химической структуры // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Юнусов Л.С. [и др.]. 2020. 11(77). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/10876
Я • 7universum.com
Д UNIVERSUM:
№ 11 (77)_ДД химия и биология_ноябрь, 2020 г.
Anvar Er. Zainobiddinov
Doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Human Physiology and Life Safety,
Andijan State University, Uzbekistan, Andijan
Adizov Shakhobiddin
PhD, senior researcher of the Institute of chemistry of the plant compounds AS of RUz,
Tashkent, Uzbekistan
Ergash Kh. Khalilov
PhD, docent of the Department of Human Physiology and Life Safety,
Andijan State University, Uzbekistan, Andijan
Fazliddin Y. Akhmedov
Senior Lecturer, Department of Human Physiology and Life Safety,
Andijan State University, Uzbekistan, Andijan
Azizbek Abdullajon ugli Mutalipov
Master of the Department of Human Physiology and Life Safety
Andijan State University, Uzbekistan, Andijan
АННОТАЦИЯ
В работе исследовано вазорелаксантное действие алкалоидов копсина и его производного N4-йодметилат копсина в зависимости от их химической структуры, выделенные из растения Vinca erecta на гладких мышцах препарата аорты крыс в изометрических условиях. Полученные результаты показали, что вазорелаксантное действие копсина и Ш-йодметилат копсина зависит от их концентрации и химической структуры и связано с блокадой Сa2+L-канала, расположенного в плазмолемме гладкомышечных клеток сосудов.
ABSTRACT
The work investigated the vasorelaxant effect of copsin alkaloids and its derivative N4-iodomethylate copsin, depending on their chemical structure, isolated from the Vinca erecta plant on the smooth muscles of a rat aorta preparation under isometric conditions. The results obtained showed that the vasorelaxant effect of copsin and N4-iodomethylate of copsin depends on their concentration and chemical structure and is associated with the blockade of the Ca2 + L-channel located in the plasmolemma of vascular smooth muscle cells.
Ключевые слова: алкалоид, копсинин, Ш-йодметилат копсинин, сосуды, гладкие мышцы, Сa ^L-канал, адренорецептор, релаксант.
Keywords: alkaloid, copsinin, N4-iodomethylate copsinin, vessels, smooth muscles, Ca2 + L-channel, adrenergic receptor, relaxant.
Введение
На сегодняшний день описано более 400 алка -лоидов растительного происхождения. Классифика -ция, синтез/биотрансформация и широкий спектр фармакологической активности алкалоидов были подробно изучены многими исследователями, и установлено, что одним из потенциальных источников алкалоидов является вид растений Vinca erecta [1]. Vinca erecta - это в основном горные виды и пред -ставляют собой двулетние или многолетние травя -нистые растения. В народной медицине растение
вида Vinca erecta используется как понижающее температуру тела, болеутоляющее, а также при лечении гастрита, тонзиллита, противовоспалительное, понижающее артериальное давление, заболевания печени, малярию, как стимулирующее средство [2].
Целью данного исследования было проанализировать вазорелаксантное действие алкалоидов копсина и его производного Ш-йодметилат копсина, выделенного из растений вида Vinca erecta, на изометрическую сократительную активность гладких мышц аорты крысы (рис. 1).
Рисунок 1. Структурная формула алкалоидов копсина (A) и N4-йодметилат копсина (B) [1]
Материалы и методы. Приготовление препарата аорты проводилось по стандартной методике.
Эксперименты проводились на здоровых белых песпородистых крысах (150-200 гр.), которых содержали в стандартных условиях корма и воды. После анестезии животных хирургически изолировали и разрезали на кольцевые сегменты (1 = 2-4 мм; 0 = 1-2 мм) препарат аорты. В экспериментах использовался физиологический раствор Кребса-Ксензелеита следующего химического состава (в мМ): (мМ): NaCl - 120,4; КСл - 5; NaHCO3 - 15,5; NaHPO4 -1,2; MgCl2 - 1,2; СаСЬ - 2,5; C6H12O6 - 11,5 (rN = 7,4) [3]. Солевой раствор аэрировали карбогеном (02-95% и С02-5%), а постоянную температуры (t = + 37 ± 0,5 ° C) поддерживали с помощью ультратермостата (U-8; Болгария). Сократительную активность аортального сосудистого препарата регистрировали в изометрических условиях с помощью датчика мощности FT-03 (Grass Instrument Co., США), устройства усиления сигнала (Grass Instrument, США) на Endym 621.02 (Чехия) стандартным методом (механография).
В экспериментах использовали реагенты гидрохлорид верапамила [4,5] (Sigma-Aldrich, Германия), NaHCO3, CaCl2, MgSO4, глюкоза, NaCl, KS1, NaH^ (Россия). Влияние исследуемых алкалоидов на Ca2+L-канал оценивали по амплитуде силы сокращения,
создаваемой с помощью KC1 (50 мМ) [6, 3]. Влияние алкалоидов, изученных в экспериментах, на активность резервного Ca^-канала (SOCC) / рецептор-зависимых Ca^-каналов (ROCC - рецептор -оперативные Ca2+-каналы) оценивалась согласно [7]. Результаты, полученные был статистически обработан с использованием специального программного пакета OriginPro c. 8.5 SR1 (EULA, Northampton, MA 01060-4401, США) [8]. Результаты представлены в виде M ± m результатов экспериментов, выполненных при n повторениях, где M - среднее арифметическое, а m - значение стандартной ошибки. Также результаты эксперимента рассчитывались на основе t-критерия Стьюдента уровня статистической достоверности значений между группами и оценивались как статистически достоверные при значениях << 0,05, r <0,01.
Первоначально препарат аорты крысы инкубировали при напряжении 1 г (9,8 ~ 10 мН) в течение ~ 45-60 мин до регистрации нормальной электромеханической активности. На следующем рисунке показана блок-схема экспериментального устройства, предназначенного для регистрации сократительной активности препаратов для аорты крысы (рисунок 2).
В данном случае А - это испытательный прибор, в специальный контейнер объемом 5 мл (1) помещается физиологический раствор (2), а постоянная температуры физиологического раствора обеспечивается с помощью термостата (3). Также раствор оборудованный смесью газов, содержащей 5% - СО2 и 95% -О2; (5), устройство для измерения механической активности (4) подключено к устройству Endim 621.02 (7) через усилитель сигнала (6). V - это отдельный препарат гладких мышц аорты (8), прикрепленный к неподвижному крючку (9), а другой - к крючку механотрона (10).
Рисунок 2. Общая схема устройства для регистрации сократительной активности гладких мышц сосудов
аорты крысы в изометрических условиях [9]
Результаты и их обсуждение. Эксперименты показали, что алкалоиды копсин (50-300 мкМ) и N4-йодметилат копсин (5-30 мкМ) оказывают значительное вазорелаксантное действие на изометрическую сократительную активность (in vitro) препарата аорты крысы за счет КС1 (50 мМ). В частности, было обнаружено, что копсин снижает силу сокращения при концентрации 50 мкМ на 6,1 ± 3,1% по сравнению
с контролем и при максимальном концентрации 300 мкМ на 62,2 ± 4,9% (п = 4-6). Также было обнаружено, что Ш-метилат йода снижает силу сокращения на 34,5 ± 4,7% при концентрации 5 мкМ по сравнению с контролем и на 83,2 ± 3,2% при максимальной концентрации 30 мкМ. Значения копсина и Ш-йодметилат копсина (ЕС50) составили 178,8 мкМ и 8,7 мкМ, соответственно (рис. 3 А и В).
По оси ординат сила сокращения аорты принятая за 100% силы сокращения, вызванной 50 мМ KCl. По оси абсцисс -концентрация алкалоидов в мкМ. Индекс достоверности во всех случаях (* - r<0,05; ** r<0,01; n = 4-6).
Рисунок 3. Зависимые от концентрации вазорелаксантное действие алкалоидов копсина (A) и Ш-йодметилат копсина (B) на препарате аорты с использованием KCl (50 мМ)
В экспериментах оценивалось участие потенциал-зависимых Sa2 + -каналов L-типа в обеспечении расслабляющего эффекта алкалоидов копсина и N4 -йодметилат копсина, а также изучалось их влияние на восстановление препаратов аорты, вызванное кумулятивным добавлением СаС12 в бескальциевую среду с 50 мМ KCl. В этих экспериментах увеличение концентрации СаСЬ (0-2,5 мМ) в среде инкубации привело к постепенному увеличению силы сокращения аорты в результате введения ионов Са2+ через Са2+ -каналы L-типа (рис. 4 A). Присутствие алкалоидов, изученных в среде инкубации, значительно снижает развитие сил сокращения в ответ на увеличение СаСЬ (рис. 4 A). Эти результаты предполагают, что релаксантный эффект исследуемых алкалоидов может быть связан с уменьшением
количества [Са2+]1 на входе Са2+-каналов L-типа и снижением активности этого сокращения.
Чтобы дополнительно прояснить участие Са2+-каналов L-типа в обеспечении расслабляющего действия алкалоидов копсина и N4-йодметилат копсина, их действие было изучено в присутствии верапамила, специфического блокатора этого канала. В этом эксперименте было замечено, что в присут -ствии верапамила ЕС50 = 0,1 мкМ их релаксантный эффект снижался. В этом случае сила восстановления копсина (ЕС50 = 178,8 мкМ) и №-йодметилата (ЕС50 = 8,7 мкМ) была дополнительно увеличена до 4,6 ± 3,4% (54,6 ± 4,2% по сравнению с контролем). ) и ослабление до 8,3 ± 3,1% (58,3 ± 4,8% относительно контроля) (рис. 4 В).
По оси ординат сила сокращения аорты принимается равной 100% силы сокращения, вызываемой 50 мМ КБ1. По оси абсцисс - концентрация SaCl2. Расслабляющий эффект копсина и Ш-йодметилат копсина на сокращение мышц, вызванное 50 мМКБ1 в присутствии В-верапамила (0,1 мкМ) (достоверность во всех случаях * - г<0,05; ** г<0,01; п = 4-6).
Рисунок 4. Релаксантный эффект алкалоидов копсина и Ш-йодметилат копсина зависит от концентрации [Са2+] и состояния потенциально-зависимых Са2+ -каналов L-типа. Влияние копсинина и Ш-йодметилатного копсина на сокращение аорты крысы, вызванное кумулятивным добавлением
СаС12 к растворам A-Krebs.
На основании полученных результатов можно сказать, что блокада L-Сa2+ -каналов лежит в основе релаксантного действия алкалоидов копсина и N4 -йодметилат копсина. Однако, хотя верапамил может частично сохранять расслабляющий эффект алкалоидов, изученных в существующих условиях, могли быть активированы другие механизмы, включая блокаду L-Сa2+ -каналов и снижение транспорта ионов Са2+ в гладкомышечных клетках.
Помимо потенциально зависимых Са2+-каналов, Са2+-каналы, контролируемые рецепторами, также играют важную роль в регуляции гомеостаза Са2+ в гладкомышечных клетках [6]. Чтобы оценить влияние алкалоидов, изученных в последующих экспериментах на Са2+-каналы, контролируемые рецепторами,
сокращение мышц аорты, вызванное фенилэфрином (ФЕ), агонистом а1-адренорецепторов, в основном обеспечивается поступающими ионами Са2+ через Са2+-каналы, контролируемые рецепторами [10].
В наших экспериментах изучалось влияние алкалоидов на силу сокращения аорты, индуцированную ФЭ, в присутствии блокатора Са2+-каналов Ь-типа - верапамила. В этих условиях сокращение мышц, вызванное ФЭ, было на 13,7 ± 2,8% ниже, чем при отсутствии верапамила. В этих условиях алкалоиды копсин (200 мкМ) и Ш-йодметилат копсин (50 мкМ) снижали сокращение аорты, вызванное ФЕ, максимум до 77,4 ± 5,1% и 60,2 ± 4,3%, соответственно, по сравнению с контролем (рис. 5 А). и Б).
Дозозависимые эффекты копсинина и Ш-йодметилата копсинина на сокращение аорты крысы, вызванное 1 мкМ ФЕ. По оси ординат сила сокращения аорты получается как 100% от силы сокращения аорты, называемой с использованием 1 мкМ ФЕ. По оси абсцисс - концентрация алкалоидов. (индекс надежности во всех случаях * - г<0,05; ** г<0,01; п = 4-6).
Рисунок 5. Влияние алкалоидов копсина (А) и Ш-йодметилата копсина (В) на фенилэфрин-индуцированное сокращение аорты крысы
В этих экспериментах значения ЕС50 копсина и К4-йодметилат копсина составляли 68,1 мкМ и 33,5 мкМ соответственно. Полученные результаты позволяют предположить, что наблюдаемый эффект исследуемых алкалоидов может быть предсказан путем блокады рецепторно-контролируемых Са2+-каналов. Влияние исследуемых алкалоидов на Са2+-каналы, контролируемые рецепторами, можно
объяснить дополнительными экспериментами с бло-катором а-адренорецепторов фентоламином (ФА). В наших экспериментах было обнаружено, что релак-сантный эффект алкалоидов копсина (200 мкМ) и Ш-йодметилат копсина (50 мкМ) снижает эффект ФЕ на 51,6 ± 5,3 и 45,4 ± 4,5 в присутствии 10 мкМ фентоламина (6- картина).
=
=
=
а
a
о =
И
100
80
60
40
20
Назорат ФЭ (1 мкМ) ФА (10 мкМ) ФА+Копсинин (200 мкМ) ФА+Ш-йод метилат коп. (50 мкМ)
i
По оси ординат - сила сокращения аорты была получена с использованием 100 мкМ ФЕ как 100% силы сокращения аорты. (индекс надежности во всех случаях * - г<0,05; ** г<0,01; п = 4-6).
Рисунок 6. Влияние фентоламина (10 мкМ) нарелаксантный эффект копсина алкалоидов
и метилата Ш-йода
Эти результаты предполагают, что релаксантный эффект исследованных алкалоидов может быть связан с блокадой Са2+-каналов, контролируемой рецепто -рами.
Выводы. Алкалоиды - копсин и его производное К4-йодметилат копсин оказывает расслабляющее
действие, эффективно снимает предварительно индуцированное сокращение аорты крысы с помощью гиперкальциемического раствора и фенилэфрина.
На основании анализа литературы и результатов экспериментов, сосудорасширяющее действие алкалоидов копсина и Ш-йодметилат копсина, выделенных из растений вида Vinca erecta, на изометрическую
0
сократительную активность лекарственного средства для сосудов аорты крысы in vitro может быть в основном связано с блокадой Са2+-канала L-типа.
Продукт взаимодействия метилиодида (CH3I) с копсином растительного происхождения приводит к значительному увеличению релаксантной активности копсина метилата Ш-йода.
Научные/экспериментальные результаты, полученные в этом исследовании, могут быть использо -ваны в качестве теоретической основы для разработки антигипертензивных фармакологических препаратов на основе дитерпеноидных алкалоидов.
Список литературы:
1. Adizov Sh.M., Tashkhodzhaev., Pratik P., Upadhyay P.Kh., Yuldashev M., Mirzaeva M. Alkyl-and Acyl-Derivatives of Copsinine and Pseudocopsinine and Their Criystal Structures // Chemistry of Natural Compounds. - 2018. - V.54. -P. 147-152.
2. Sadritdinov F.S., Kurmukov A.G. The Pharmacology of the Plant Alkaloids and Their Use in Medicine // Tashkent -1980. - P. 47.
3. Kim B., Jo C., Choi H.-Y., Lee K. Vasorelaxant and hypotensive effects of cheonwangbosimdan in SD and SHR rats // Hindawi Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. - 2018. - V.2018. - P. 1-8.
4. Ozaki H., Ohyama T., Sato K., Karaki H. Ca2+-Dependent and independent mechanisms of sustained contraction in vascular smooth muscle of rat aorta // Japan J. Parmacol. - 1990. - V. 52(510). - P. 509-512.
5. Martinsen A., Baccelli C., Navarro I., Abad A., Quetin-Leclerc J., Morel N. Vascular activity of a natural diterpene isolated from Croton zambesicus and of a structurally similar synthetic trachylobane // Vascular Pharmacology. - 2010. -V.52. - P. 63-69.
6. Cherkaoui-Tangi K., Israili Z.H., Lyoussi B. Vasorelaxant effect of essential oil isolated from Nigella sativa L. seeds in rat aorta: Proposed mechanism // Pak. J. Pharm. Sci. - 2016. - V.29(1). - P. 1-8.
7. Hoe S.-Z., Lee C.-N., Mok S.-L., Kamaruddin M.Y., Lam S.-K. Gynuraprocumbens Merr. decreases blood pressure in rats by vasodilatation via inhibition of calcium channels // Clinics. - 2011. - V.66(1). - P. 143-150.
8. Лакин Г.Ф. Биометрия // Москва. - Изд - во «Высшая школа». - 1990. - С. 23-284.
9. Vandier С., Le Guennec J.Y., Bedfer G. What are the signaling pathways used by norepinephrine to contract the artery? A demonstration using guinea pig aortic ring segments // Adv. Physiol. Educ. - 2002. - V.26. - P. 195-203.
10. Karaki H., Ozaki H., Hori M. et al. Calcium movements, distribution, and functions in smooth muscle // Pharmacological Reviews. - 1997. - V.49(2). - P. 158-229.
