CC BY
11
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ УДК 615.07
М. О. Скрипка 12 Д. В. Мальцев 1,2, М. В. Мирошников 1, Л. А. Смирнова 12, О. К. Абрамов 1, А. Ф. Рябуха 1, А. А. Спасов 12
Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия Волгоградский медицинский научный центр, Волгоград, Россия
в rete.mirabile. renis@gmail. com
ВЛИЯНИЕ ПРОИЗВОДНОГО С2,С3-ХИНОКСАЛИНА СОЕДИНЕНИЯ А81 И ДИАЗЕПАМА НА СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ КАТЕХОЛАМИНОВ И ИХ МЕТАБОЛИТОВ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ КРЫС
Аннотация. В настоящем исследовании было изучено влияние нового производного С2,С3-хиноксалина с анксиолитической активностью - соединения под шифром А81 - на содержание в тканях мозга норадренали-на, дофамина, серотонина, 5-гидроксииндолуксусной кислоты (5-ОИУК) и дигидроксифенилуксусной кислоты (ДОФУК). Исследование было выполнено с применением методики высокоэффективной жидкостной хроматографии. На основании проведенного исследования в биологических пробах под влиянием соединения А81, в отличие от диазепама, характерно увеличение концентрации свободного серотонина с более существенным снижением содержания дофамина и его метаболита ДОФУК.
Ключевые слова: ВЭЖХ, 5-ОИУК, ДОФУК, норадреналин, серотонин, дофамин,
крысы, хиноксалин, диазепам, анксиолитик, мозг
Благодарности: исследование выполнено по проекту РФФИ № 20-015-00164; авторы выражают благодарность сотрудникам НИИ ФОХ ЮФУ (г. Ростов-на-Дону) Л. Н. Диваевой и А. С. Морковнику, а также сотрудникам ФГБНУ СКЗНИВИ (г. Новочеркасск) А. А. Зубенко и А. И. Клименко за предоставление субстанции для исследований.
ORIGINAL ARTICLE
M. O. Skripka 12 B, D. V. Maltsev12, M. V. Miroshnikov1, L. A. Smirnova 12, O. K. Abramov1, A. F. Ryabukha 1, A. A. Spasov12
1
Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia Volgograd Medical Research Center, Volgograd, Russia
EFFECT OF C2,C3-QUINOXALINE DERIVATIVE COMPOUND A81 AND DIAZEPAM ON THE CONCENTRATION OF BASIC CATECHOLAMINES AND THEIR METABOLITES IN RATS BRAIN
Abstract. In the present study, we studied the effect of a new derivative of C2,C3-quinoxaline with anxiolytic activity, the compound A81, on the concentration of noradrenaline, dopamine, serotonin, 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA), and dihydroxyphenylacetic acid (DPAA) in brain tissues. The study was performed using a high performance liquid chromatography technique. Based on the study in biological samples under the influence of compound A81, in contrast to diaz-epam, an increase in the concentration of free serotonin with a more significant decrease in the content of dopamine and its metabolite DPAA is characteristic.
Keywords: HPLC, 5-OIA, DPAA, norepinephrine, serotonin, dopamine, rats, quinoxaline, diazepam, anxiolytic, brain
Acknowledgements: the study was carried out under the RFBR project No. 20-015-00164; the authors express gratitude to the staff of the Research Institute of the Federal State Educational Institution of the Southern Federal University (Rostov-on-Don) L. N. Divaeva and A. S. Morkovnik, as well as to the staff of the Federal State Budgetary Research Institution SKZNIVI (Novocherkassk) A. A. Zubenko and A. I. Klimenko for providing the substance for research.
48
© Скрипка М. О., Мальцев Д. В., Мирошников М. В., Смирнова Л. А., Абрамов О. К., Рябуха А. Ф, Спасов А. А., 2022
На современном этапе существует широкий ряд препаратов для лечения тревожно-фобических заболеваний с различной механизацией действия - ГАМК-, серотонин- норад-рен-, глутамат-, гистамин-, дофаминергические, а также ингибиторы моноаминоксидазы и TRPC4-5 [1]. Серотониновая теория патогенеза тревожных расстройств остается одной из фундаментальных разработок в указанном направлении. Известно, что катехоламины ЦНС, а именно норадреналин, серотонин и дофамин, принимают непосредственное участие в формировании настроения, эмоций и аффективных расстройств. Ранее в ходе скрининговых исследований было обнаружено вещество с выраженным анксиолитическим свойством - производное хиноксалина под шифром А81 [3].
Интерес представляет изучение содержания основных моноаминов и их метаболитов в ЦНС лабораторных животных под действием экспериментального соединения с противотре-вожной активностью.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить влияние производного хиноксалина соединения А81 в сравнении с диазепамом на содержание основных катехоламинов и их метаболитов в головном мозге крыс.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе были задействованы 24 особи белых беспородных самцов крыс со средней массой тела 180-220 г, полученных из ФГУП ПЛЖ «Рапполово», Ленинградская область, Россия. Эксперименты одобрены локальным этическим комитетом ВолгГМУ, Волгоград, Россия, номер протокола: ^В 00005839 ЮRG 0004900 (OHRP). Декапитацию крыс проводили при наркотизации животных хлоралгидратом в дозе 300 мг/кг. Препарат сравнения диазепам вводили крысам за 0,5 часа до декапитации в дозе 2 мг/кг перо-рально атравматичным металлическим зондом.
2 3
Изучаемое соединение - производное С ,С -хиноксалина под шифром А81, 2-(2-{[3-(4-трет-бутилфенил)хиноксалин-2-ил]метил}-4,5-димето-ксифенил)-№метилэтан-1-амин гидрохлорид, вводили крысам в дозе 3,5 мг/кг.
Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) позволяет в полной мере оценить уровень содержания указанных катехоламинов в биологических пробах и сделать предположение о возможной механизации
действия указанной субстанции [3, 4]. Эксперименты на целом мозге были выполнены согласно литературным источникам [5, 6]. После экстракции мозг крыс помещался в жидкий азот. После гомогенизации образцы были растворены в 0,1Н HClO4 в соотношении 1:4. Количественное определение проводилось на жидкостном хроматографе с флуоресцентным детектором при длине волны экстинкции 280 нм и длине волны эмиссии 320 нм. Мобильная фаза для колонки содержала 5 % ацетонитрила для ВЭЖХ (УФ 210 нм, Россия) и 95 % буферной системы, состоящей из 50 мМ KH2PO4 (рН 3,0).
Использовались стандарты норадреналина, допамина, серотонина, дигидроксифенилуксус-ной кислоты (ДОФУК), гидроксииндолуксусной кислоты (5-ОИУК) (Sigma, США). Для анализа полученных первичных данных применен метод абсолютных стандартов.
Статистический обсчет полученных результатов проводился с применением программы GraphPad Prism v.7.0., а также Microsoft Excel 2010. Проверка распределения в выборке на нормальность проводили тестом Колмогорова - Смирнова с поправкой Лиллиефорса для малых выборок (n = 6). При непараметрическом распределении применяли тест Краскелла -Уоллиса с посттестом Данна (р < 0,05).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
По результатам проведенного исследования было показано, что препарат сравнения диазепам в дозе 2 мг/кг не оказал значительного влияния на концентрации норадреналина и серотонина, что согласуется с его известным ГАМК-ергическим действием [7]. Содержание серотонина под действием диазепама составило (17,20 ± 0,92) нг/мл, что находится на уровне контрольных значений. Концентрация норадре-налина также соответствовала исходным параметрам при введении крысам диазепама: (59,40 ± 7,34) нг/мл в группе препарата сравнения против (64,80 ± 2,70) нг/мл в группе контроля. Содержание в тканях мозга метаболита серотонина -5-гидроксииндолуксусной кислоты - также осталось на уровне исходных значений. Концентрация дофамина составила (109,40 ± 15,08) нг/мл.
В свою очередь, коэффициент ДОФУК/до-фамин под действием диазепама был повышен: 1,1 против 0,5 в группе контроля, что, возможно, связано с более активным переходом дофамина
в его метаболит, чем в контрольной группе. Снижение концентрации дофамина под действием диазепама согласуется с литературными данными [8].
Для производного хиноксалина соединения А81 не отмечено значимого влияния на концентрацию норадреналина, а также метаболита серотонина - 5-гидроксииндолуксусную кислоту. Концентрация норадреналина в головном мозге крыс под влиянием соединения А81 составила (62,70 ± 3,94) нг/мл, а 5-ОИУК -(58,00 ± 3,97) нг/мл. Было отмечено снижение содержания в биологических пробах дофамина на 47 % и его метаболита, диоксифенилуксус-
ной кислоты (ДОФУК) на 43 % относительно контроля, а величина соотношения ДОФУК/до-фамин составила 0,6, что соответствует контрольным значениям.
Возможно, полученные результаты обоснованы переходом дофамина в гомованилиновую кислоту, которая является метаболитом дофамина в биохимической цепи трансформаций, отличной от образования ДОФУК. Концентрация серотонина под влиянием изучаемого соединения была повышена относительно контроля на 20 % (p < 0,05).
Сводные результаты анализа содержания основных моноаминов и их метаболитов в головном мозге крыс представлены на рисунке.
г д
Рис. Содержание основных моноаминов ЦНС и их метаболитов в головном мозге крыс под действием диазепама
в дозе 2 мг/кг и экспериментального соединения А81 в дозе 3,5 мг/кг, введенных крысам за 30 минут до тестирования внутрижелудочно, M ± SEM: * - отличия статистически значимы по отношению к контролю, критерий Краскелла - Уоллиса и посттест Данна, p < 0,05. Пунктиром помечен уровень контрольных значений; а - концентрация норадреналина, б - концентрация серотонина, в - концентрация дофамина, г - концентрация 5 ОИУК, д - концентрация ДОФУК
б
а
в
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, по результатам проведенного исследования содержания основных моноаминов и их метаболитов в головном мозге крыс для препарата сравнения диазепама показано снижение концентрации дофамина с повышением коэффициента ДОФУК/дофамин в 2,2 раза относительно
группы контроля. Для соединения с анксиолитиче-ской активностью под шифром А81, производного хиноксалина, было отмечено повышение концентрации серотонина со снижением содержания дофамина относительно контроля, а также сопутствующее снижение концентрации метаболита дофамина ДОФУК в биологических пробах.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Мальцев Д. В., Спасов А. А., Мирошников М. В., Скрипка М. О. Современные подходы к поиску анксиолитических средств // Биоорганическая химия. 2021. Т. 47, № 4. С. 431-463. . https://doi.org/10.1134/S1068162021030122
2. Скрипка М. О., Мусаев Р. И., Мирошников М. В. Хиноксалин как перспективный скаффолд для разработки препаратов с психотропной активностью // MedChem Pussia 2021: материалы конференции 5-ой Российской конференции по медицинской химии с международным участием. Волгоград, 2021. С. 513.
3. Влияние новых природных азотсодержащих соединений на изменение уровня биогенных аминов и их метаболизм в структурах головного мозга и продолжительность жизни крыс / А. В. Меке-ня, А. Ф. Рябуха, Е. А. Сучков [и др.] // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2012. № 9. С. 11-14.
4. Особенности пробоподготовки для метода высокоэффективной жидкостной хроматографии количественного определения малорастворимых соединений / Л. А. Смирнова, А. А. Озе -ров, Е. А. Сучков [и др.] // Волгоградский научно-медицинский журнал. 2013. № 2(38). С. 14-16.
5. Bhatt S., Mahesh R., Devadoss T., Jindal A. Neu-ropharmacological evaluation of a novel 5-HT3 receptor antagonist (4-benzylpiperazin-1-yl)(3-metho-xyquinoxalin-2-yl) methanone (6g) on lipo-polysaccharide-induced anxiety models in mice // J Basic Clin Physiol Pharmacol. 2017. № 28 (2). С. 101-106. https://doi.org/10.1515/jbcpp-2016-0083
6. Kurhe Y., Mahesh R., Gupta D., Thangaraj D. Effect of (4a) a novel 5-HT3 receptor antagonist on chronic unpredictable mild stress induced depressive-like behavior in mice: an approach using behavioral tests battery // J Basic Clin Physiol Pharmacol. 2015. No. 26 (1). Р. 25-33. https://doi.org/10.1515/ jbcpp-2013-0160
7. Anxiolytic Activity of Derivatives 11H-2, 3,4,5-Tetrahydro[1,3]diazepino[1,2-A]benzimidazole and 2-mercaptobenzimidazole / A. A. Spasov, O. N. Zhukovskaya, D. V. Maltsev [et al.] // Russian Journal of Bioorganic chemistry. 2020. Vol. 46 (1). С. 92-100. https://doi.org/10.1134/S1068162020 010124
8. Diazepam Inhibits Electrically Evoked and Tonic Dopamine Release in the Nucleus Accumbens and Reverses the Effect of Amphetamine / A. A. Gomez, A. M. Fiorenza, S. L. Boschen, [et al.] // ACS Chem Neurosci. 2017. No. 8(2). Р. 300-309. https://doi.org/10.1021/acschemneuro.6b00358
REFERENCES
1. Maltsev D. V., Spasov A. A., Miroshnikov M. V., Skripka M. O. Current approaches to the search for anxiolytic agents. Bioorganicheskaya himiya = Russian Journal of Bioorganic chemistry. 2021;47(4): 431-463. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/ S1068162021030122
2. Skripka M. O., Musaev R. I., Miroshnikov M. V. Quinoxaline as a promising scaffold for the development of drugs with psychotropic activity // MedChem Pussia 2021_ materiali konferencii 5_oi Ros-siiskoi konferencii po medicinskoi himii s mejdu-narodnim uchastiem. Volgograd = MedChem Pussia 2021: Proceedings of the 5th Russian Conference on Medical Chemistry with International Participation. Volgograd. 2021:513. (In Russ.)
3. Mekenya A. V, Ryabukha A. F, Suchkov E. A. et al. Influence of new natural nitrogen-containing compounds on changes in the level of biogenic amines and their metabolism in brain structures and life expectancy in rats. Eksperimentalnaya i klinich-eskaya farmakologiya = Experimental and Clinical Pharmacology. 2012;(9):11-14. (In Russ.).
4. Smirnova L. A., Ozerov A. A., Suchkov E. A., et al. Features of sample preparation for the method of high-performance liquid chromatography for the quantitative determination of sparingly soluble compounds // Volgogradskii nauchno_medicinskii jurnal = Volgograd Journal of Medical Scientific Research. 2013;2(38):14-16. (In Russ.)
5. Bhatt S., Mahesh R., Devadoss T., Jindal A. Neuro-pharmacological evaluation of a novel 5-HT3 receptor antagonist (4-benzylpiperazin-1-yl)(3-metho-xyquinoxalin-2-yl) methanone (6g) on lipopolysac-charide-induced anxiety models in mice. J Basic Clin Physiol Pharmacol. 2017;28(2):101-106. https://doi.org/10.1515/jbcpp-2016-0083
6. Kurhe Y., Mahesh R., Gupta D., Thangaraj D. Effect of (4a) a novel 5-HT3 receptor antagonist on chronic unpredictable mild stress induced depressive-like behavior in mice: an approach using behavioral tests battery // J Basic Clin Physiol Pharmacol. 2015;26(1):25-33. https://doi.org/10.1515/jbcpp-2013-0160
7. Spasov A. A., Zhukovskaya O. N., Maltsev D. V. et al. Anxiolytic Activity of Derivatives 11H-2, 3,4,5-Tetrahydro[1,3]diazepino[1,2-A]benzimidazole and 2-mercaptobenzimidazole. Russian Journal of Bioorganic chemistry. 2020;46(1):92-100. https://doi.org/ 10.1134/S1068162020010124
8. Gomez-A. A., Fiorenza A. M., Boschen S. L., et al. Diazepam Inhibits Electrically Evoked and Tonic Dopamine Release in the Nucleus Accumbens and Reverses the Effect of Amphetamine. ACS Chem Neurosci. 2017;8(2):300-309. https://doi.org/ 10.1021/acschemneuro.6b00358
Информация об авторах
Мария Олеговна Скрипка - ассистент, [email protected]
Дмитрий Васильевич Мальцев - кандидат биологических наук, доцент, [email protected] Михаил Владимирович Мирошников - кандидат медицинских наук, [email protected] Людмила Андреевна Смирнова - доктор биологических наук, профессор, [email protected] Олег Константинович Абрамов - научный сотрудник, [email protected] Анна Федоровна Рябуха - кандидат фармацевтических наук, доцент, [email protected] Александр Алексеевич Спасов - доктор медицинских наук, профессор, [email protected]
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила в редакцию 17.03.2022; одобрена после рецензирования 28.04.2022; принята к публикации 11.05.2022.
Information about the authors
Maria O. Skripka - assistant, [email protected]
Dmitry V. Maltsev - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, [email protected] Mikhail V. Miroshnikov - Candidate of Medical Sciences, [email protected] Lyudmila A. Smirnova - Doctor of Biological Sciences, Professor, [email protected] Oleg K. Abramov- Researcher, [email protected]
Anna F. Ryabukha - Candidate of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor, [email protected] Alexander A. Spasov - Doctor of Medical Sciences, Professor, [email protected]
The authors declare no conflicts of interests.
The article was submitted on 17.03.2022; approved after reviewing 28.04.2022; accepted for publication 11.05.2022.
