Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2023, T. 512, № 1, стр. 466-469

Известно, что большинство нейродегенеративных заболеваний (НЗ) имеют сложную мультифакторную природу [1]. Так, важным фактором развития бокового амиотрофического склероза (БАС) и болезни Альцгеймера (БА), наряду с процессами патологической агрегации определенных белков, является нарушение функций нейромедиаторных систем, в частности, развитие эксайтотоксических процессов, в ходе которых происходит гиперактивация ионотропных глутаматных рецепторов [2, 3]. При этом NMDA-подтип глутаматных рецепторов рассматривается как перспективная мишень для создания нейропротекторных препаратов [4, 5]. Препарат мемантин – низкоаффинный блокатор NMDA-рецепторов – является одним из наиболее активно применяемых препаратов для лечения БА [6], а также рассматривается в качестве возможного средства лечения БАС [7]. Установлено, что оба этих заболевания (БАС и БА) связаны также с развитием окислительного стресса, приводящего, в частности, к перекисному окислению липидов (ПОЛ) мембран клеток нервной системы [8]. Для лечения БАС в настоящее время применяются два препарата – рилузол и эдаравон. Нейропротекторный эффект первого связывают, в частности, с подавлением высвобождения глутамата и, соответственно, со снижением эксайтотоксичности, а второго – с антиоксидантным эффектом [9]. Вместе с тем терапевтический эффект этих лекарственных препаратов крайне ограничен – они увеличивают продолжительность жизни пациентов с БАС всего на несколько месяцев и не способны существенно замедлить прогрессирование болезни. Поэтому создание новых более эффективных препаратов для терапии подобных НЗ является крайне актуальной задачей. Мультифакторная природа развития хронических НЗ дает основание рассматривать создание мультитаргетных препаратов, способных одновременно действовать на несколько звеньев их патогенеза, как перспективную стратегию получения новых более эффективных лекарств для лечения и предупреждения таких патологий [10]. Ранее нами были разработаны методы получения оригинальных конъюгированных структур, которые сочетают в одной молекуле базовые элементы ряда фармакологически активных молекул [11, 12].

Целью данной работы было получение оригинальных гибридных структур на основе молекул мемантина и эдаравона, и изучение действия полученных соединений на различные сайты связывания NMDA-рецептора, и процессы ПОЛ.

В результате установлено, что некоторые из исследованных новых соединений оказались эффективными блокаторами NMDA-рецепторов. Помимо способности блокировать внутриканальный сайт NMDA-рецепторов новые гибридные соединения проявляют свойство блокаторов аллостерического сайта NMDA-рецепторов, не присущее препаратам мемантину и эдаравону. Наиболее активный блокатор NMDA-рецепторов соединение Vb сохранило антиоксидантные свойства подобно эдаравону.

Соединения Va-g получали взаимодействием эдаравона и его аналогов Ia-d с эпииодгидрином в присутствии К₂СО₃ и каталитических количеств бензилтриэтиламмонийхлорида в ДМФА при комнатной температуре в течение 1 дня. После обработки водой, экстракции и последующей хроматографии на силикагеле были выделены эпоксиды IIа-d с выходом 48–65%. Взаимодействие эпоксидов IIа-d с 1-аминоадамантанами IIIa,b проводили в запаянной ампуле в растворе гептана и присутствии каталитических количеств BiCl₃ при 120°С в течение 15 ч. После обработки водой, экстракции и последующей хроматографии на силикагеле соединения IVa-g были выделены с выходом 40–50% и для проведения биологических исследований переведены в соответствующие водорастворимые гидрохлориды Va-g (синтез соединений подробно описан в [13]).

Связывание соединений различными модуляторными участками NMDA-рецепторов исследовано радиолигандным методом. Конкуренция веществ по связыванию с [³H]MK-801 (дизоцилпином) была использована для определения способности веществ взаимодействовать с внутриканальным сайтом всего пула NMDA-рецепторов. Конкуренция с [³H]ифенпродилом использовалась для определения способности веществ взаимодействовать с аллостерическим сайтом NMDA-рецепторы, локализованного на NR2B субъединицах рецептора [10]. Вещества были протестированы в диапазоне концентраций 10^–10– 10^–3 М в условиях in vitro. Радиоактивность определяли на сцинтилляционном счетчике TriCarb2800 TR (PerkinElmer, Packard, США) с эффективностью счета около 65%. IC₅₀ (мкМ) соединений были рассчитаны при помощи программы SigmaPlot 10.0.

Антиоксидантные свойства синтезированных соединений оценивали по их способности ингибировать ПОЛ в грубой мембранной фракции (1500 g) гомогената головного мозга крысы [14]. Пробы, содержащие разные концентрации новых гибридов эдаравона и производных аминоадамантана или пробы с ДМСО (контроль), инкубировали в течение 2 ч при 37°С. Степень ПОЛ оценивали по образованию триметиновых комплексов вторичных продуктов ПОЛ с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБКрв).

В табл. 1 приведены данные по активности соединений в отношении двух сайтов связывания NMDA-рецепторов. Надо отметить, что большинство соединений обладает умеренной (в микромолярном диапазоне концентраций) активностью в отношении внутриканального (МК-801-связывающего) сайта связывания NMDА-рецептора. Наибольшую способность связываться с этим подтипом рецептора проявило соединение Vb, являющееся коньюгатом базовых структур мемантина и эдаравона, объединенных 2-оксипропильным линкером. Любое замещение в структуре 1-фенил-3-метил-5-пиразолона (эдаравона), а также использование в качестве второго компонента амантадина вместо мемантина приводило к значительному снижению связывания синтезированных соединений с этим сайтом NMDА-рецептора.

Неожиданным явилось обнаружение у вновь синтезированных соединений способности связываться с аллостерическим сайтом NMDА-рецептора, специфичному к ифенпродилу, поскольку ни мемантин, ни эдаравон сами по себе такого вида активности не проявляют. Известно, что блокаторы ифенпродильного сайта NMDA-рецептора обладают нейропротекторным действием и до настоящего времени рассматриваются в качестве потенциальных когнитивных стимуляторов и нейропротекторов [15]. Рис.1

Рис. 1.

Синтез гибридных соединений эдаравона и 1-аминоадамантанов. Реагенты и условия: i) К₂СО₃, ТЕВА, ДМФА, 20°С, 1 д; ii) BiCl₃, гептан, 20°С, 15 ч; iii) HCl, ацетон.

В качестве соединения-хита нами было отобрано соединение Vb, проявившее выраженную способность связываться с обоими сайтами NMDA-рецептора, и проведена оценка его способности предотвращать спонтанное ПОЛ в гомогенате мозга крыс. В качестве сравнения мы взяли соединение Va, в котором структура мемантина заменена на амантадин, отличающийся отсутствием обоих метильных заместителей в адамантильном фрагменте. Как видно из рис. 2, соединение Vb, так же, как и эдаравон, является эффективным антиоксидантом и концентрационно-зависимо подавляет развитие спонтанного ПОЛ в гомогенате мозга крыс, причем как эдаравон, так и соединение Vb в концентрации 30 µМ практически полностью блокируют спонтанное ПОЛ. В то же время соединение Va в диапазоне исследованных концентраций не проявило заметной антиоксидантной активности.

Рис. 2.

Влияние эдаравона и соединений Vb и Va на развивающееся в течение 2 ч спонтанное ПОЛ в гомогенате мозга крыс, измеряемое по накоплению соединений, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБКрв).

Результаты изучения антиоксидантного потенциала исследуемых соединений при индукции процесса ПОЛ пероксидом водорода (10 мМ) приведены на рис. 3 и согласуются с описанными выше результатами по их слиянию на спонтанное ПОЛ. Как эдаравон, так и соединение Vb, являются антиоксидантами с IC₅₀, равными 26 ± 4 µМ и 33 ± 5 µМ соответственно. Соединение Va практически не подавляет Н₂О₂-индуцированное ПОЛ.

Рис. 3.

Влияние эдаравона и соединений Va и Vb на индуцированное 10 µМ Н₂О₂ накопление продуктов ПОЛ, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБКрв), в гомогенате мозга крыс.

Таким образом, в результате проведенного исследования показано, что объединение в одной структуре двух фармакологически активных молекул может привести к созданию соединений, которые способны обладать как свойствами, характерными для исходных компонентов, так и некоторыми новыми свойствами, не присущими базовым структурам. В данном случае получено соединение–лидер Vb, которое обладает выраженной активностью в отношении внутриканального сайта NMDA-рецептора, подобно мемантину, способностью блокировать ПОЛ, аналогично эдаравону, но помимо этого проявляет новое, не присущее обоим “исходным” препаратам свойство блокировать аллостерический сайт NMDA-рецептора, что может оказывать дополнительный вклад в нейропротекторные и когнитивно-стимулирующие свойства препаратов на этой основе.