CC BY
12
j Mechanisms
Regulatory Mechanisms
in Biosystems
ISSN 2519-8521 (Print) ISSN 2520-2588 (Online) Regul. Mech. Biosyst., 8(l), 30-35 doi: 10.15421/021706
Effect of 3-arylamino-1,2-dihydro-3H-1,4-benzodiazepine-2-ones on the bradykinin-induced smooth muscle contraction
P. A. Virych*, O. V. Shelyuk*, T. A. Kabanova**, O. I. Khalimova**, V. S. Martynyuk*, V. I. Pavlovsky**, S. A. Andronati**
*Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine
**O. V. Bogatsky Physico-Chemical Institute, National Academy of Sciences of Ukraine, Odesa, Ukraine
Article info
Received 28.12.2016 Received in revised form
26.01.2017 Accepted 28.01.2017
Taras Shevchenko National University of Kyiv, Glushkova Str., 2, Kyiv, 03022, Ukraine Tel: +38-096-702-80-44 E-mail: sphaenodon@ukr.net
О. V. Bogatsky Physico-Chemical Institute, National Academy of Sciences of Ukraine, Lustdorfska Doroga, 86, Odesa, 65080, Ukraine Tel: +38-097-905-92-97 E-mail:
victor_pavlovsky@ukr.net
Virych, P. A., Shelyuk, O. V., Kabanova, T. A., Khalimova, O. I., Martynyuk, V. S., Pavlovsky, V. I., & Andronati, S. A. (2017). Effect of 3-arylamino-1,2-dihydro-3H-1,4-benzodiazepine-2-ones on the bradykinin-induced smooth muscle contraction. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 8(1), 30-35. doi: 10.15421/021706
Damage to tissue, inflammation and disruption of normal functioning of organs are often accompanied by pain. In pain perceptions, the kinin-kallikrein system with bradykinin as mediator is very important. Regulatory activity of the kinin-kallikrein system permits the control of inflammation, pain, vascular tone and other functions. A new group of substances that may used for this purpose are 3-substituted 1,4-benzdiazepinones. We analyzed the effect of 3-arylamino-1,2-dihydro-3H-1,4-benzodiazepine-2-ones derivatives on the normalized maximal rate of bradykinin-induced smooth muscle contraction of the stomach in the presence of calcium channel blockers verapamil (1 ^M) and gadolinium (300 ^M). The levels of bradykinin and 3-arylamino-1,2-dihydro-3H-1,4-benzodiazepine-2-ones in the incubation solution were 10-6 M. Data processing on the dynamics of contraction was performed according to the method of T. Burdyha and S. Kosterin. Statistically significant changes were found for MX-1828. This compound reduced the maximal normalized rate of bradykinin-induced smooth muscle contraction in the presence of Gd3+ and verapamil by 19.3% and 32.0%, respectively. Also, MX-1828 demonstrated effects similar to those of the competitive inhibitor bradykinin B2-receptor - des-Arg9-bradykinin-acetate, which is possible evidence of its interaction with the receptor or signal transduction pathways. MX-1828 additionally reduced the maximum normalized rate of relaxation by 6.2% in the presence of Gd3+. This effect was demonstrated for MX-1906 in the presence of verapamil with additional reduction of the maximal normalized rate of relaxation, which was 26.4%. The results suggest the presence of inhibitory interaction between MX-1828 and kinin-kallikrein system receptors or signal transduction pathways. The effects which were found for MX-1906 require further studies to clarify the mechanisms of influence on bradykinin-induced smooth muscle contraction.
Keywords: 3-substituted 1,4-benzodiazepines; bradykinin; kinin-kallikrein system; maximal normalized rate
Вплив 3-ариламшо-1,2-диriдро-3Н-1,4-бенздiазешн-2-ошв на брадикшш-шдуковане скорочення гладеньких M^3iB
П. А. В1рич*, О. В. Шелюк*, Т. А. Кабанова**, О. I. Хал1мова**, В. С. Мартинюк*, В. I. Павловський**, С. А. Андронап**
*Кшвсъкий нацюналъний утверситет Шет Тараса Шевченка, Knie, Украгна **Фiзико-хiмiчний Шститут iMern О. В. Богатсъкого НАН Украгни, Одеса, Украгна
Особливосл бюлопчно! дл похвдних бенздаазешнотв визначаються 1х хмчною структурою та взaемодiею з бюхмчними мшенями. Проaнaлiзовaно вплив 3-aрилaмiно-1,2-дигiдро-3Н-1,4-бенздiaзепiн-2-онiв на змши максимально! нормовано! швидкосл брадиюнш-шдукованого скорочення гладеньких м'язiв за присутносл ютв гадолшю та верапамшу. Статистично достсгарш змши виявлено для МХ-1828, яка здатна додатково iнгiбувaти брадикшш-шдуковане скорочення за присутносл Gd3+ на 19,3% та на 32,0% за присутносл верапамшу, а також демонструе ефекти, жедбш до тих, що виявляе конкурентний шпбггор В2-рецешо^в брадикшну - des-Arg9-bradykinin-acetate, що св^ить про ii взаемодл з рецептором або шляхами трансдукци сигналу. Максимально нормована швидюсть розслаблення додатково знижуеться на 6,2% при додаванш МХ-1828 за присутносп Gd3+. Також за присутносл верапамшу такий ефект характерний для МХ-1906 i складае 26,4%. Отримаш дат дозволяють висунути припущення про взаемодго МХ-1828 з В2-рецепторами ютн-калжре1ново1 системи за мехашзмом шпбування. Додаткових дослвджень потребуе сполука МХ-1906, що виявляе такий ефект за присутносл в шкубацшному розчиш верапамшу.
Kлючовi слова: 3-замщеш 1,4-бенздазетн-2-они; брадикшн; кiнiн-кaлiкреlновa система; максимальна нормована швидюсть
Вступ
Бшь - складне багатовимрне сенсорно-прецептивне явище. Вщчуття болю виникае в результата порушення цшсносп ор-гатзму або його нормального функцюнування за да зовн1шн1х чи внутр1шн1х факторiв. Особливо! уваги заслуговуе хронч-ний бшь, що створюе особливу ншу фшансових витрат. Нара-3i розр1зняють два типи хрон1чного болю: ноцицептивний i нейропатичний. Пд першим поняттям розумiють бшь, який виникае у вщповщь на пошкодження нервово! тканини, що пов'язано з активащею ноцицепторш нормально функцю-нуючо! соматосенсорно! системи (Baron et al., 2010). Нин гс-нуе декшька механiзмiв нейропатичного болю, що описуються моделями Бенета - Ксi (Bennett - Xie), Шгна та Чанга (Sheen and Chung), Юма та Чанга (Kim and Chung) i Зельцера (Seltzer) (Kerstman et al., 2013). За пошкодження нервових волокон виникае спонтанна електронна збудливють i надчутливгсть, що проявляегься змшою експресi! медаторш, нейромодулягорiв, факторiв росту, рецепгорiв i нейроактивних молекул первин-них аферентних нейронiв. Така периферична сенсибшзацш посилюе ноцицепщю, що викликае больову гшерчутливють, у тому числi до виникнення спонтанного болю та гшеральгезив-ного тдвищення температури. Крiм того, продукц^ та вившь-нення запальних медаторгв i прозапальних цигокiнiв може викликати больову гiперчутливiсгь (Watkins and Maier, 2002; Ludwig and Baron, 2004; Gierthmuhlen et al., 2014).
Залежно вiд типу больового вiдчуття застосовують анестетики загально! або мюцево! дii. Найiмовiрнiшi кандидати на роль мшеней для анестетикiв загально! до - лiганд-керованi iоннi канали. В цiлому вiдбуваегься блокування або порушення рецептор-лшандних взаемодiй таких каналш як GABAA. Також для деяких речовин, наприклад кетамiну, ха-рактерне блокування NMDA рецепторiв (N-мегил-d-аспартат, тип глутаматних рецепгорiв) (Pleuvry, 2008; Garcia et al., 2010).
Мiсцевi анестетики почали використовувати понад 100 ро-кiв тому. 1х взаемодiя з на^евими каналами викликае бажанй ефект. Проте вони здатш модифiкувати активтсть калiевих i кальцiевих каналiв, а також переб1г внутрiшньоклiтинних про-це^ (Scholz, 2002). Застосування високих доз мсцевих анес-тетикiв може спричинити судоми. Крiм того бiльшiсть таких речовин впливае на тонус судин, що сприяе розвитку гшотони (Becker and Reed, 2006).
Кшш-калшрешова ситема може виступати однею з ланок бо-льово! чутливостi, а також виконувати в органiзмi низку шших функци: регуляця тиску кровi, участь у запальних процесах, сер-цево-судинному гомеостазi, знеболювальних вщповвдях, больовш передач^ клпиннш протферащ, вив1льненн1 цитокiнiв, проста-циклшу, оксиду азоту (NO), регуляцц функци гладеньких м'язiв судин, шлунково-кишкового тракту тощо (Pesquero and Bader, 1998).
Дш кiнiнiв у тканинах i кровоносних судинах жорстко кон-тролюеться завдяки процесам !х утворення та деградацд У плаз-м1 фактор згортання кровi XII (фактор Хагеманна) активуеться негативно зарядженими поверхнями з утворенням форми Х11а, яка, у свою чергу, здатна розщеплювати прекалжрешов: похщ-нi в активы калжреши. Остант, завдяки пдролпичнш актив-носп, вившьняють ¿з високомолекулярних кiнiногенiв брадию-нш (БК), що надходить у кров'яне русло. Клггинна вщповщь на даю цього пептиду опосередковуеться активацiею брадию-ншових рецептор1в двох п:дтип:в — В! та В2, що належать до родини рецепгорiв, спряжених ¿з G-бiлками, та опосередкову-ють свою даю через Gq бшки. Псля видалення С-кшцевого за-лишку аргшшу юншазами БК перетворюеться на des-Arg9-BK -шший високоактивний пептид. БК високоспорiднений до кон-ститутивних юншових рецепторiв B2 (B2R), у той час як des-Arg9-BK - до шдуктивних юншових рецепгорiв В! (B^) (Al-bert-Weibenberger et al., 2013). Це, у свою чергу, супроводжу-еться синтезом вторинних посередниюв - шозитол-1,4,5-три-фосфату та даацилглщеролу. В2-рецептори - конститутивт, а !х експресiя тканинноспецифiчно посилюегься запальними цито-
кiнами, зокрема, iнтерлейкiном-1 i факторами некрозу пухлин а та р. Вррецептори експресуються в умовах розвитку травми та запалення. У гладеньких м'язах дихальних шлях1в, шлунко-во-кишкового тракту та мюметрта активацш рецепторiв БК спричиняе скорочення. На противагу цьому, переважною реак-щею гладеньких м'яз:в судин на аплжування БК е розслаблен-ня, внаслщок чого пiдвищуегься прониктсть судинно! стшки та розвиваегься набряк навколишнiх тканин; як наслщок, спо-стернжгься фосфолтаза А2-опосередковане вивiльнення про-стагландинiв i лейкотрiенiв (Higashida et al., 1986). Як правило, таи клпинт вщповщ на даю БК опосередкован1 Са2+-залежними механiзмами внутршньоклпинного сигналшгу.
За останне десятилiття розроблено низку високоафшних B2-антагонiстiв з функциональною активнiстю in vivo. Серед них варто вщмтити FR 173675 (Fujisawa Pharmaceutical) -один ¿з перших перорально доступних, наномолярних високо-селективних шпбгтс^ B2-рецепторiв людини. Активний i селективний B2 антаготст LF 16-0687 (Fournier), який можна використовувати як водорозчинну димезилатну соль для парентерального уведення та володiе високою афштстю до бра-дикшшових B2-рецепторiв людини, щур:в та морсько! свинки. Варто вщмтити нещодавно створений антагошст MEN 16132 (Menarini Richerche), який мае конформацино обмежену структуру 4-амшо-4-карбокситетрапдротрану та заряджену N-5-триметил-орнiтинову частину, який тривало та повтстю iнгiбував шщйований брадиюншом бронхоспазм i назальне запалення за мюцевого застосування. За остант роки тдви-щився штерес до шпбгторгв B1-рецепторiв, серед яких найвь дом™ SSR 240612 (Sanofi-Synthelado Recherche), LF 22-0542 (Fournier), NVP SAA 164 (Novartis). Часто для синтезу пепти-домiметикiв використовують 1,4-бензидiазипiнове ядро, здатне iмiтувати Р-вигин, що мае важливе значення для бюлопчно активних форм пептидiв. Цей клас речовин володае високою бюдоступтстю та добре переноситься пациентами. Струк-турний елемент Р-вигину, встановлений для бюактивно! кон-формаци HOE 140, став основою для дизайну непептидних B2-антагонiстiв, що мають бенздiазепiновий каркас (Dziadu-lewicz et al., 1999). На основ: цих дослiджень синтезовано антаготст B1-рецепторiв людини (Andronati et al., 2009).
Науковий колектив Ф:зико-ммчного шституту НАН Ук-раши ¿м. О. В. Богатського запропонував новий клас перспек-тивних сполук на основ: 3-замщених 1,4-бензд:азеп1н:Б, як де-монструють анальгетичний ефект i, ймов:рно, шпбують БК рецептори. Експериментальн: дан: демонструють здатн:сть деяких пох1дних бенздаазешшв проявляти ч:тку антиггперальге-зивну актившсть в:дносно запального та невропатичного болю в моделях на тваринах. Деяю пох1дн: бенздiазепiнiБ можуть викликати глибоку анальгезгю у тварин (Andronati et al., 2009). Подальша селекця перспективних сполук потребуе всеб:чного ощнювання !х б:олог:чно! активност1 та ретельного досл:джен-ня молекулярних та системних механ:зм:в д:!.
Виходячи з вищенаведеного, сл:д зазначити, що модель брадикшш-шдукованого скорочення гладеньких м'яз:в шлун-ку проста та гнформативна для з'ясування механ:зм:в впливу 3-зам:щених 1,4-бенздiазепiнонiБ на рецепторний апарат к]н:н-кал1кре1ново! системи. Присушить iнгiбiторiБ р:зних ланок трансдукци сигналу в:д конститутивно присутн:х В2-рецепто-р:в дозволить краще зрозум:ти особливосп взаемод:! обраних сполук ¿з мшенями !х д:!. Тому мета цього дослщження - з'я-сувати мехатзми впливу 3-арилам1но-1,2-диг:дро-3Н-1,4-бенз-дiазепiн-2-онiБ на брадикшш-шдуковане скорочення гладеньких м'яз:в за присутносп iнгiбiторiБ кальц^евих канал:в - вера-пам:лу та Gd3+.
MaTepiai та методи досл1джень
Скоротливу активтсть гладеньких м'яз:в досл:джено в ¿зо-метричному режим:. Для цього самщв щур:в масою 240-260 г декаштували, вилучали шлунок i помзщали в розчин Кребса.
yci маншуляцй з тваринами проводили зпдно з Мгжнародною конвенщею роботи з тваринами та Законом Украши «Про захист тварин вщ жорстокого поводження». Смужки розмром 1,5-2,0 х 10 мм вирiзали з антрально! частини шлунка, видаля-ли серозну та слизову оболонки, розмщували в робочш камерi з проточним розчином Кребса (1,5 мл/хв), термостатованш за 37 °С. Препарат перебував тд пасивним натягом силою 10 мН та шкубували 1 год до появи спонтанно! активном! або сталих механоюнетичних параметр1в скорочення у вiдповiдь на стимуляцию гiперкалiевим розчином. Реестрацю сигналiв проводили за допомогою модуля збору даних m-DAQ12 (Holit Data Systems Ltd., Укра!на) та програмного забезпечення Power Graph Professional 3.3. У дослщженнях використовували розчин Кребса (мМ): 120,4 NaCl, 5,9 KCl, 15,5 NaHCO3, 1,2 NaH3P04, 1,2 MgCl2, 2,5 CaCl2, 11,5 глюкоза, рН розчину становив 7,4. ri-перкалiевий розчин (концентрация К+ 80 мМ) готували шляхом iзотонiчноl замши у вихщному розчин Кребса необхщно! частини Na+ на еквiмолярну юльюсть iонiв калга. Робочу концентрацию брадикшшу в шкубацшному розчин1 (10-6 М) одержу-вали шляхом внесення алжвоти маточного розчину в шкуба-цшну камеру. Для додаткового оцшювання б1олог1чних ефек-тв 3-ариламiно-1Д-диriдро-3Н-1,4-бенздiазепш-2-ошв використовували спектр концентрацш брадикiнiну 10-10-10-6 М та конкурентний iнгiбiтор B2R des-Arg9-bradykinin-acetate в кон-центраци 10-6 М.
Бенздазепши попередньо розчиняли в диметилсульфокси-д (ДМСО) та вносили в розчин Кребса (остаточно вмiст орга-шчного розчинника складав 1% загального об'ему розчину). Дiю досл1джуваних речовин вивчали за однаковим протоколом експерименту, сполуки вносили в розчин Кребса за 30 хв до реестраци механ1чно! активност1 препарапв. Кшцева концентрация похвдних 3-замщених 1,4-бенздiазепiнонiв в шкубацшному середовищ складала 10-6 М. Перелiк використаних речовин та !х хмчну структуру наведено в таблиц 1.
Вiдповiдний блокатор присутнш в омивальному розчин1 Кребса. Концентращя Gd3+ становила 300 мкМ верапамшу -1 мкМ. Як контрольт зразки використовували смужки гладеньких м'язiв шлунка щурiв, до шкубацшного середовища яких додавали алiквоту диметилсульфоксиду (ДМСО), яка не перевищувала 1% загального об'ему. Це пов'язано з тим, що походы 3-замщених 1,4-бензд1азепшотв пдрофобш, але добре розчиняються у ДМСО. Тому для адекватного ж^няння ефекпв пох1дних 3-замщених 1,4-бенздiазепiнонiв до кон-трольних зразюв також додавали еквiвалентну кшьюсть ДМСО. Повторн1сть дослщу десятиразова.
Вивчення механоюнетики процесу скорочення м'язових препарата здшснювали вщповщно до методу Burdyga and Kosterin (1991). Перевага даного анал1зу - незалежтсть в1д ам-пл1туди скоротливих вщповщей. Це дае можлив1сть коректно щ^нювати дан1, одержан1 на м'язових препаратах р1зного розмру. Ефект 3-зам1щених 1,4-бензд1азепн-2-он1в оц1нювали шляхом вирахування р1зниц1 мж контрольними брадикшш-шду-кованими скороченнями та за присутносп вщповвдних речовин.
Статистичну обробку результата здшснювали загально-прийнятими методами вар1ац1йно1 статистики за допомогою пакета програм Statistica 8.0 та Origin Lab 8.0. Отриман1 результата перев1ряли на нормальн1сть розподшу тестом Шатро -Вшка. Якщо дан1 не вщповщали закону нормального розподшу, пор1вняння незалежних виб1рок здшснювали за критер1ем Краскела - Уолтса. За нормального розподiлу, пор1вняння р1з-ниц м1ж контрольними та дослщними вим1рами проводили за допомогою ANOVA (Шеффе-тест) для незалежних виб1рок. Рiвень значущостi становив Р < 0,05.
Результати
У цьому дослщжент проанал1зовано вплив 3-ариламшо-1,2-диг1дро-3Н-1,4-бензд1азеп1н-2-он1в на брадикшш-шдуко-ване скорочення гладеньких м'яз1в у д1апазон1 концентрацш
агон1ста 10-10-10-6 М. Як зразок ш^няння використали конкурентний шпбггор B2R des-Arg9-bradykinin-acetate. Головною кшетичною характеристикою скорочення, зпдно 1з застосова-ним методом обрахунку стала максимальна нормована швид-к1сть (Vn). За концентраци БК 10-6 М вщбуваеться статистично достов1рне зростання даного показника на 20,5%. Под1бний ефект характерний для сполуки MX-1828. За низьких концентрацш брадикшшу 10-10, 10-9 М в1дбуваеться шпбування Vn на 20,7% та 8,6% вщносно контрольних скорочень. За 10-6 М БК зареестровано зворотний ефект - зростання на 10,7%. Ц змши подабт до ди des-Arg9-bradykinin-acetate, що свщчать про мож-лив1 взаемоди речовини з рецепторним апаратом южн-каль кре!ново! системи або шляхами трансдукцй (рис. 1).
Таблиця 1
Хiмiчна структура
3-арилам1но-1,2-диг1дро-3Н-1,4-бензд1азеп1н-2-он1в
№
Шифр
структура
MX-1785
2 MX-1828
3 MX-1906
4 MX-1664
5 MX-1626
1нш! сполуки демонструють ефекти iнгiбування, як! практично не залежать вщ концентраци брадикiнiну. Так, MX-1785 здатна знижувати Vn брадикiнiн-iндукованого скорочення на 10-13% для даапазону концентрацiй агонiста 10-10-10-7 М. Лише за 10-6 М БК статистично домжрно! р!зннщ не виявлено (рис. 1). Для MX-1906 та MX-1626 спостернжться характерне зниження Vn скорочення на 28-22% у даапазот концентрацiй брадикiнiну 10-9-10-6 М. За 10-10 М БК статистично домхжрну р!зницю не виявлено для MX-1906. MX-1664 знижуе Vn на 25% за шдукпи скорочення 10-8-10-6 М БК. Дещо менший ефект 12-14% характерний для концентрацш 10-10-10-9 М БК (рис. 2). Отже, серед спектра 3-ариламшо-1Д-дипдро-3Н-1,4-бенздаазепш^-оЩв варто видлити сполуку MX-1828, яка
1
демонструе ефекти, подiбнi до конкурентного штбгтора В2-рецепторiв брадикшшу, що е можливим свiдченням 11 до на рецептор або на його шляхи трансдукци сигналу.
Механоюнетичш параметри скоротливо1 активност гладеньких м'язiв за присутносп С^. Процеси скорочення гладеньких м'яз!Б запускаються зростаючим рiвнем цитозоль-ного кальщю, який, зв'язуючись зi специф!чними протешами, шдукуе процеси взаемодо актину з мюзином. Зростання забез-печуеться лгганд- i потенщал-керованими кальщевими каналами мембрани та саркоплазматичного ретикулуму. Цей струм можна регулювати, використовуючи селективш та неселектив-
251 20151050
-10-15-20-25-
ш iнгiбiтори. Для цього використовують шш, схож! за власти-востями юни, як! можуть взаемодяти !з селективним фшьтром каналу або його алостеричним центром, змшюючи тим самим його пропускну здатшсть. Такими можуть бути рщюснозе-мельш метали, до яких належить гадолшш. Присуттсть юиб цього металу в розчин забезпечуе зменшення кальциевого струму через мембрану та змшу механокшетичних характеристик брадикшш-шдукованого гладеньком'язового скорочення. Таким чином, максимальна нормована швидюсть (Уи) бради-кшш-шдукованого скорочення за присутносп Gd3+ знижуеться на 23,1%, що обрано як контрольне значення (рис. 3).
Без-А^ -Бг-Ле
МХ-1785
МХ-1828
-е м
■л—
-10
-г-
-9
1е сь
Рис. 1. Вплив 3-замщених 1,4-бенздаазепш-2-отв на максимальну нормовану швидисть скорочення (Уи) гладеньких м'яз!в шлунка щур!в (М ± т, и = 10): * - Р < 0,05
Без-А^ -Бг-Aе MX-1906 МХ-1664 МХ-1626
Ьг
Рис. 2. Вплив 3-замщених 1,4-бенздаазепш-2-ошБ на максимальну нормовану швидисть скорочення (Уи) гладеньких м'яз!в шлунка щур!в (М ± т, и = 10): * - Р < 0,05
Присуттсть у розчит сполук МХ-1785, МХ-1906, МХ-1664 та МХ-1626 не змшювала цей показник за даних умов. Для МХ-1828 характерне достов!рне зниження Уи пор!Бняно з контрольними значеннями на 19,3% (рис. 3).
Уи розслаблення за присутносп Gd3+ зростае на 7,1%, що вибрано як контрольне значення. Додавання до розчину МХ-1664 сприяе зростанню Уи на 35,8%, МХ-1626 - 8,9%. Дода-вання МХ-1906 забезпечуе зниження цього показника вщнос-но контролю на 37%, а за вщсутносп Gd3+ - на 29,9% (рис. 3).
Результатом такого ефекту можуть служити наявш додатков! мшет впливу сполуки. Для речовини МХ-1828 також характерне незначне зниження показника максимально! нормовано! швидкосп розслаблення на 6,2%. Статистично достов!рш змъ ни вщсутш для МХ-1785 (рис. 4).
Механоюнетичш параметри скоротливо1 активносп гладеньких м'яз1в за присутност1 верапамшу. Верапамш -класичний блокатор Т- та Ь-тишв кальщевих канал!Б, як залучен! в сигнальних шляхах шщащ! скорочення гладеньких м'я-
з]в, у тому числ1 брадикшш-шдукованого. Його присушить в шкубацшному розчин в концентраци 1 мкМ знижуе максимальну нормовану швидюсть скорочення на 49,3%, тобто май-же вдтч: За присутносп 3-замщених 1,4-бенздiазепiн-2-онiБ MX-1785, MX-1664, MX-1626 Vn не тддаегься статистично досгжрним змшам (рис. 5).
Статистично досгжрт вщмшносп Vn скорочення вияв-лено для MX-1828, що становлять 32% в1д брадикшш-шдуко-ваних скорочень за присутносп верапамшу, а також MX-1906 з показником додаткового шпбування 26,4% (рис. 5).
-10-15-20-
о4
-25£ -30.
W
-35-40-45. -50
-1-'-1-1-1-'-1-'-1-'-1-'
Контроль MX-1785 MX-1828 MX-1906 MX-1664 MX-1626
(Gd ) Вар:ант
Рис. 3. Вплив 3-замщених 1,4-бенздiазепiн-2-онiв на максимальну нормовану швидисть скорочення за присутносп Gd3+ (300 мкМ): «0» - Vn брадикшш-шдукованого скорочення, контроль - за присутносп Gd3+; M ± m, n = 10, * - P < 0,05
50-,
X1
о4
W
4030 20 100
-10-20-30-40
-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
Контроль MX-1828 MX-1906 MX-1664 MX-1626 MX-1785
(Gd'+) Вар:ант
Рис. 4. Вплив 3-замщених ^-бенздазепш^-ощв на максимальну нормовану швидисть розслаблення за присутносп Gd3+ (300 мкМ): позначення див. рис. 3
Максимальна нормована швидисть розслаблення за присутносп верапамшу зростае на 19,5% (рис. 6). Присушить в шкубацшному розчит 3-замщених 1,4-бенздiазепiн-2-онiБ забезпечуе н:велювання тако! р1знищ та вщповщтсть параметра значенням брадикшш-шдукованого скорочення за вщсутносп шибнояв. Причому повна вщсуттсть ефекту характерна для MX-1828, MX-1906, MX-1664 та MX-1626. Зниження швидкосп на 11,6% ж^няно з контрольними значеннями харак-терне для MX-1785 (рис. 6).
Обговорення
Природы речовини деяких рослин тсля незначно! ытчно! модифжаци структури стають перспективними модифжатора-
ми активност: кшш-калшрешово! системи, що доведено експе-риментально на скоротлив1й здатносп шлунка мишей (Alves et al., 2015). Розвиток сучасно! органчик! хши дозволяе синтезувати антагонiсти непептидно! природи, як1 потенцшно можуть вико-ристовувати як блокатори активносп кiнiн-калiкре!ново! системи кишечника (Kam et al., 2005). Використання блокатор:в В2-ре-цептсрт дозволяе зменшити перистальтику кишечника, у той час як шпбування Вррецепгсрт сприяе зниженню запалення. Активацк обох рецепор!в спричиняе розвиток даре! (Stadnicki, 2011). Подабы дослщження проведено для вивчення рол1 В! та В2 к1н1нових рецептор1в у розвитку колшв (Marcon et al., 2013).
0
-10
-20
-30
о4 -40
н
« 0) -50
W -60
-70
-80 -90
-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
Контроль MX-1785 MX-1828 MX-1906 MX-1664 MX-1626 (верапамш)
Варшнт
Рис. 5. Вплив 3-замщених ^-бенздаазепш^-ощв на максимальну нормовану швидк1сть скорочення за присутносп верапамшу (1 мкМ): позначення див. рис. 3
20-
15-
о4
W
10-
5-
-1-'-1-'-1-1-1-1-1-1-1-'
Контроль MX-1785 MX-1828 MX-1906 MX-1664 MX-1626 (верапамш)
Вар:ант
Рис. 6. Вплив 3-замщених ^-бенздаазепш^-ощв на максимальну нормовану швидисть розслаблення за присутносп верапамшу (1 мкМ): позначення див. рис. 3
Похвдт бенздазептв використовують як блокатори GABAA рецептор. Зв'язування вщбуваеться в алостерично-му центр: рецептора, тому взаемодя може бути як шпбуваль-на, так i активувальна. Речовини даного класу використовують як знеболювальн: агенти за нейропатичного болю, пiдвищено! больово! чутливосп, болю у м'язах тощо (Bartusch et al., 1996; Hugel et al., 2003; Chou and Huffman, 2007; Howard et al., 2014). Пошук мшеней да похщних даного класу - важливе завдання, що дозволяе розумти мехатзми, як1 лежать в основ! отрима-них ефектiв. Попередньо, взаемодя дослщжуваних речовин ¿з кшш-калжрешовою системою продемонстровано дослщжен-нями Andronati et al. (2009) щд час вивчення !х анальгетичних властивостей. Вщповщно до попередых дослвджень без використання шпбпояв виявлено, що сполука MX-1828 здатна ви-кликати ефекти, схож1 до des-Arg9-bradykinin-acetate. Ми вису-
0
0
нули припущення про можпивi 11 взаемоди з рецепторним апаратом кшш-калжрешово1 системи, у тому числi з В2-рецеп-торами. Виходячи 3i структури речовин та 1х гiдрофобностi, вони здатн не лише вбудовуватись у мембрану, а i проникати всередину клггани. Тому, крiм прямо1 взаемодii з рецептором, можливо, iснують механiзми 1х впливу на шляхи трансдукцй сигналу, що виявляеться в ефектах, яю ми зареестрували.
Використання iнгiбiторiв рiзного типу дозволяе виключити окремi ланки трансдукцй сигналу вщ брадиюншових рецепто-рiв та виявити можливий синерпзм чи антагонiзм 1х дii з 3-за-мщеними 1,4-бенздiазепiн-2-онами. Для цього використовували верапамiл та юни гадолiнiю (Gd3+). Рiдкiсноземельнi метали здатт змшювати кальпiеву провiднiсть мембрани за рахунок взаемоди iз селективним фшыром каналiв, зменшуючи, таким чином, штрацелюлярний потж Са2+ (Malasics et al., 2010), а верапамiл - класичний блокатор потенпiал-активованих каль-пiевих каналш L- та T-типiв (Bergson et al., 2011).
Максимальна нормована швидюсть розслаблення вказуе на тривалiсть тдтримання високого рiвня цитоплазматичного кальпiю, що визначаеться часом взаемоди агонiста з рецептором, ефективносп роботи ланцюга трансдущи, кальщевих ка-налiв i помп, роботи скоротливого апарату та спряжених систем. Отриманi результата (рис. 1 та 2) вказують на зниження максимально1 швидкостi скорочення для сполук MX-1785, MX-1906, MX-1664, MX-1626 за використаного дiапазону концентрацш 10-10-10-6 М. Теоретично ва речовини виступають перспективними блокаторами брадиюнш-шдукованого скорочення гладеньких м'язiв. Але застосування iнгiбiторiв дозволило iдентифiкувати речовину MX-1828, що попередньо вiдiбрана завдяки ефектам, подiбним до вiдомого блокатора В2-рецепто-рiв. Можна припустити, що вона володе бiльшим афiнiтетом до рецепторш порiвняно з шшими або взаемоде з початковими ланками трансдукцй сигналу, тому, на фот використаних кальщевих блокаторiв, забезпечуе додашж змши максимально1 нор-мовано1 швидкосп скорочення та розслаблення гладеньких м'яяв.
Використання iнгiбiторiв кальщевих каналiв дозволило щеншфшувати речовини, здатн впливати на ланки трансдукцй сигналу брадиюншових рецептор1в, забезпечуючи додатко-ве зниження чи збшьшення механокiнетичних параметрiв скорочення гладеньких м'язгв. Отриманi дат дозволяють висуну-ти припущення про взаемодю МХ-1828 iз кiнiн-калiкреiновою системою за мехатзмом iнгiбування. Разом iз тим додаткових дослiджень потребуе сполука МХ-1906, що виявляе такий ефект за присутносп в шкубащйному розчит верапамiлу.
Висновки
Серед спектра дослщжуваних 3-ариламшо-1Д-дипдро-3Н-1,4-бенздiазепiн-2-онiв варто видiлити сполуку MX-1828, яка демонструе ефекти, подбт до ефектiв конкурентного штбь тора В2-рецептор1в брадикшшу - des-Arg9-bradykinin-acetate, що свщчитъ про ii взаемоди з рецептором або шляхами трансдукцй сигналу. Ця речовина здатна додатково знижувати мак-симальну нормовану швидюсть скорочення за присутностi ш-пбгтор1в кальщевих каналiв верапамiлу та юшв гадолшто на 32,0% та 19,3%, вщповщно. Також за присутностi верапамшу такий ефект характерний для MX-1906 (складае 26,4%), що потребуе додаткових дослщжень у з'ясувант мшеней впливу сполуки на брадиютн-шдуковане скорочення.
Дослщження проведенi за тдаримки Державного фонду фундаментальних дослiджень за договорами Ф64/19-2015 та Ф64/40-2016.
References
Albert-Weibenberger, C., Siren, A., & Kleinschnitz, C. (2013). Ischemic
stroke and traumatic brain injury: The role of the kallikrein-kinin
system. Progress in Neurobiology, 101-102, 65-82.
Altamura, M., Meini, S., Quartara, L., & Maggi, C. (1999). Nonpeptide antagonists for kinin receptors. Regulatory Peptides, 80, 13-26.
Alves, F., Oliva, M., & Miranda, A. (2015). Conformational and biological properties of Bauhinia bauhinioides kallikrein inhibitor fragments with bradykinin-like activities. Journals of Peptide Science, 21, 495-500.
Andronati, S., Kabanova, T., Pavlovskij, V., Andronati, K., & Bachins'kij, S. (2009). Ligandy bradikininovyh receptorov kak potencial'nie anal'geti-cheskie i protivovospalitel'nie sredstva. Zhurnal Organichnoji ta Farma-cevtichnoji Khimiji, 28(4), 70-76 (in Russian).
Baron, R., Binder, A., & Wasner, G. (2010). Neuropathic pain: Diagnosis, pathophysiological mechanisms, and treatment. The Lancet Neurology, 9(8), 807-819.
Bartusch, S., Sanders, B., D'Alessio, J., & Jernigan, J. (1996). Clonazepam for the treatment of lancinating phantom limb pain. The Clinical Journal of Pain, 12, 59-62.
Becker, D., & Reed, K. (2006). Essentials of local anesthetic pharmacology. Anesthesia Progress, 93(3), 98-109.
Bergson, P., Lipkind, G., Lee, S., Duban, M., & Hanck, D. (2011). Verapamil block of T-type calcium channels. Molecular Pharmacology, 79(3), 411-419.
Burdyga, T., & Kosterin, S. (1991). Kinetic analysis of smooth muscle relaxation. General Physiology and Biophysics, 10, 589-598.
Chou, R., & Huffman, L. (2007). Medications for acute and chronic low back pain: A review of the evidence for an American Pain Society/American College of Physicians clinical practice guideline. Annals of Internal Medicine, 147, 505-514.
Dziadulewicz, E., Brown, M., Dunstan, A., Lee, W., Said, N., & Garratt, P. (1999). The design of non-peptide human bradykinin B2 receptor antagonists employing the benzodiazepine peptidomimetic scaffold. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 9(3), 463-468.
Garcia, P., Kolesky, S., & Jenkins, A. (2010). General anesthetic actions on GABAA receptors. Current Neuropharmacology, 8, 2-9.
Gierthmuhlen, J., Binder, A., & Baron, R. (2014). Mechanism-based treatment in complex regional pain syndromes. Nature Reviews. Neurology, 10(9), 518-528.
Higashida, H., Streaty, R., Klee, W., & Nirenberg, M. (1986). Bradykinin-activated transmembrane signals are coupled via No or Ni to production of inositol 1,4,5-trisphosphate, a second messenger in NG108-15 neuroblastoma-glioma hybrid cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 83, 942-946.
Howard, P., Twycross, R., Shuster, J., & Mihalyo, M. (2014). Benzodiaze-pines. Journal of Pain and Symptom Management, 47(5), 955-964.
Hugel, H., Ellershaw, J., & Dickman, A. (2003). Clonazepam as an adjuvant analgesic in patients with cancer-related neuropathic pain. Journal of Pain and Symptom Management, 26, 1073-1074.
Kam, Y., Ro, J., Kim, H., & Choo, H. (2005). Antagonistic effects of novel non-peptide chlorobenzhydryl piperazine compounds on contractile response to bradykinin in the guinea-pig ileum. European Journal of Pharmacology, 523, 143-150.
Kerstman, E., Ahn, S., Battu, S., Tariq, S., & Grabois, M. (2013). Neuropathic pain. In: M. Barnes, D. Good, Handbook of clinical neurology. Neurological Rehabilitation. Elsevier B.V., 110, pp. 175-187.
Ludwig, J., & Baron, R. (2004). Complex regional pain syndrome: An inflammatory pain condition? Drug Discovery Today: Disease Mechanisms, 4(1), 449-455.
Malasics, A., Boda, D., Valisko, M., Henderson, D., & Gillespie, D. (2010). Simulations of calcium channel block by trivalent cations: Gd3+ competes with permeant ions for the selectivity filter. Biochimica et Biophysica Acta, 1798(11), 2013-2021.
Marcon, R., Claudino, R., Dutra, R., Bento, A., Schmidt, E., Bouzon, Z., Sordi, R., Morais, R., Pesquero, J., & Calixto, J. (2013). Exacerbation of DSS-induced colitis in mice lacking kinin B1 receptors through compensatory up-regulation of kinin B2 receptors: The role of tight junctions and intestinal homeostasis. British Journal of Pharmacology, 168(2), 389-402.
Pesquero, J., & Bader, M. (1998). Molecular biology of the kallikrein-kinin system: from structure to function. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 31, 1197-1203.
Pleuvry, B. (2008). Mechanism of action of general anaesthetic drugs. Anaesthesia and Intensive Care Medicine, 9(4), 152-153.
Scholz, A. (2002). Mechanisms of (local) anaesthetics on voltage-gated sodium and other ion channels. British Journal of Anaesthesia, 89(1), 52-61.
Stadnicki, A. (2011). Intestinal tissue kallikrein-kinin system in Inflammatory bowel disease. Inflammatory Bowel Diseases, 17(2), 645-654.
Watkins, L., & Maier, S. (2002). Beyond neurons: Evidence that immune and glial cells contribute to pathological pain states. Physiological Reviews, 82(4), 981-1011.
