Антидепрессивная активность и механизм действия новых производных пиримидина и аденина

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

По данным ВОЗ, к 2025-2030 гг. смертность от депрессий выйдет на 1-е место в мире, опередив среди других причин смертности сердечно-сосудистые заболевания. Депрессия -- одна из наиболее серьезных проблем современного здравоохранения. Эксперты ВОЗ подсчитали, что к 2020 году депрессия будет одной из основных причин нетрудоспособности (Michaud C.M., 2001). В современном мире депрессия становится все более распространенным и все более длительно текущим расстройством. Распространенность депрессий в различных странах имеет большую вариабельность и колеблется от 8 до 12% в общей структуре заболеваний, при этом риск развития большого депрессивного эпизода составляет 15-20% (Смулевич А.Б. 2003). Депрессии на протяжении жизни встречаются у 5-12% мужчин и 12-20% у женщин (McEwen B.S.,2003). Максимум депрессивных расстройств приходится на возраст между 20 - 40 лет (Murphy J.M. et al., 2000). У пожилых больных особенно проблематично сочетание депрессии с соматическими заболеваниями (Blazer D.G., 2006). Депрессивные расстройства занимают важное место в структуре бремени заболеваний (смерть, плюс инвалидизация). Высокая частота депрессии и ее негативное влияние на качество жизни продемонстрировано у больных с различными патологиями, включая онкологические заболевания, ВИЧ-инфекцию, гепатит С, кожные поражения, ревматоидный артрит, хроническую боль в спине, язвенные поражения желудочно-кишечного тракта и др. У больных страдающих депрессией повышен риск смерти вследствие аварий, ИБС, заболеваний органов дыхания и инсульта (Angst F., 2009). И наконец, депрессия является одной из главных причин суицида - жизнь самоубийством кончают примерно 15 % нелеченых больных депрессией, и ею страдали при жизни около 70 % жертв суицида (Roose S.P., 2007).

Несмотря на то, что к настоящему времени создан большой ряд антидепрессивных препаратов разных групп - проблема фармакотерапии депрессий далеко не разрешена (Moller H.J., Volz H.P., 1996). Известно, что назначение большинства антидепрессантов при курсовой терапии (6-8 недель) в адекватных терапевтических дозах приводит к терапевтическому эффекту лишь у 65-75 % больных (Абрамец И.И., 2006). Кроме того, применяемые антидепрессивные препараты имеют целый ряд недостатков: длительный латентный период действия, недостаточную широту и стойкость терапевтического эффекта, высокую вероятность развития побочных явлений, риск токсических реакций при передозировке (Remick R.A., 2002, Richelson E., 2003). Спектр психотропной активности современных антидепрессантов должен, по-возможности, включать, помимо общего собственно антидепрессивного действия, также седативный (или анксиолитический) и/или стимулирующий (активирующий) и другие положительные эффекты, т.е. проявлять комплексное и комбинированное воздействие.

Депрессивные состояния имеют постоянную тенденцию к изменению, усложнению, полиморфизму и сочетаемости с другими патологиями. Это требует новых подходов к лечению и определяет необходимость фармакотерапии, с применением новых препаратов, сочетающих в себе как антидепрессивные, так и иные эффекты и имеющие минимум побочных действий (Кукес, В.Г, 2007).

Потребность в новых эффективных и безопасных лекарственных средствах поддерживает повышенный интерес с одной стороны к поиску новых лигандов известных рецепторов (Сергеев П.В., Зефирова О.Н., 2001; Петров В.И., 2003, Спасов А.А., 2006), с другой - поиску эффективных путей воздействия на активность внутриклеточных мишеней совместно с более традиционными средствами воздействия на пути межклеточной коммуникации, осуществляемые нейротрансмиттерами, гормонами и тканевыми фaкторами, обеспечивающие длительные формы нейрональной пластичности (Шишкина Т.Н., Дыгало Н.Н., 2010).

В последние годы появились сообщения о психотропных свойствах, фармакодинамике и фармакокинетике производных пиримидина. Некоторые производные проявляли в эксперименте анксиолитическую (Ballaz S., et al., 1997) и антидепрессивную активность (Praksan C. et al., 1998). По данным Darias V., фенильные производные пиримидина в тесте принудительного плавания показали высокую антидепрессивную активность (Darias V., 1999).

В последнее время для лечения инсомнии широко применяется препарат залеплон, относящийся к новому классу пиразолопиримидинов (Дадашева М. Н, 2008).

Также имеются данные о психотропных эффектах производных аденина. Так, динуклеотид никотинамид аденин (NADH) оказывает благоприятное воздействие на центральную нервную систему - ЦНС у депрессивных больных. В эксперименте показано, что NADH, вызывал снижение времени иммобилизации животных в тесте «форсированного плавания» в минимальной эффективной дозе 5 мг / кг, а поведенческий профиль NADH- был похож на флуоксетин (Rex A, Schickert R, Fink H.,2004).

Среди производных аденина, демонстрирующих выраженное антивирусное действие, известен тенофовир - 9-[2-(р)- (фосфонометокси) пропил]аденин (Sanders-Beer BE. et al., 2011).

В результате многолетних исследований в области синтеза и изучения психотропных свойств различных соединений в НИИ фармакологии ВолГМУ под руководством академика РАМН В.И.Петрова были созданы - новые оригинальные производные аденина и пиримидина (Петров В.И., Озеров А.А. и др., 2006). Однако сведения о психотропной, в частности, об антидепрессивной, как и других видах биологической активности этих соединений, отсутствуют.

В связи с этим, представляется целесообразным и весьма перспективными проведение углубленного доклинического исследования, антидепрессивной и иной активности, углубленное изучение аспектов механизма действия потенциальных средств для коррекции депрессивных расстройств, среди соединений пиримидинового и аденинового ряда, обладающих высокой активностью, в сочетании с прогнозируемой низкой токсичностью и простым химическим строением. Диссертационная работа выполнена в рамках план НИР ВолГМУ. Тема утверждена на заседании Ученого Совета ВолГМУ (протокол №5 от 13января 2010 г.).

Цель исследования.

Целью настоящего исследования является теоретическое обоснование возможности применения новых производных пиримидина и аденина для коррекции депрессивных расстройств, предварительно изучив их психотропные эффекты и аспекты механизма действия.

Задачи исследования:

1. Провести в ряду производных пиримидина и аденина скриниг веществ, проявляющих анидепрессивную активность на модели «принудительного плавания», определить психотропные эффекты наиболее активных соединений, провести анализ «химическая структура-антидепрессивная активность», изучить зависимость «доза-эффект» в ряду наиболее активных соединений.

2. Изучить возможный механизм антидепрессивной активности наиболее активных производных аденина и пиримидина методами нейрофармакологического анализа с помощью агонистов и антагонистов рецепторов основных медиаторов ЦНС in vivo.

3. Провести углубленное изучение антидепрессивной активности соединений-лидеров на моделях «патологических состояний».

4. Провести исследование фармакологической активности (острой токсичности, противовирусной активности, влияния на физическую работоспособность, на сердечно-сосудистую систему), соединения-лидера
VMA-99-82.

5. Изучить антидепрессивную активность соединения VMA-99-82 в условиях естественного старения и на модели «добровольной алкоголизации».

6. Провести прогноз рецепторной активности соединения VMA-99-82 и изучить взаимодействие нового производного аденина с 5НТ1А, 5 НТ2А рецепторами и влияние на обратный захват серотонина.

7. Изучить влияние VMA-99-82 на обмен моноаминов в мозге крыс вместе с препаратами сравнения ex vivo. Провести лиганд-докинг соединения
VMA-99-82 с NMDA рецепторным комплексом in silico.

8. Обосновать перспективность разработки новых антидепрессивных средств на основе производных аденина для коррекции депрессивных нарушений.

Научная новизна:

Впервые проведён целенаправленный поиск веществ с антидепрессивным действием среди 56-ти производных пиримидина и 17-ти производных аденина, в результате которого найдены вещества с высокой антидепрессивной активностью:

ПИР-98-09 (1-этоксиметил-5-(N-пиперидино)-6-метилурацил), ПИР-03-52 (1-Бензоилметил-5-(N-пирролидино)урацил) и VMA-99-82 (9-[2-(4-изопропилфенокси)этил]-аденин). Выделено вещество наиболее перспективное для дальнейшего доклинического изучения - соединение VMA-99-82.

Впервые, на основании предложенного нами комплексного подхода к изучению антидепрессивных свойств производного аденина VMA-99-82, установлено, что данное вещество на различных моделях депрессивных состояний, в условиях естественного старения и алкогольно-токсического поражения головного мозга уменьшает выраженность депрессивных и эмоциональных нарушений. Изучаемое вещество превосходит по антидепрессивной активности имипрамин и циталопрам в сопоставимых дозах.

Впервые проведено комплексное изучение токсикологического профиля соединения VMA-99-82, влияние на физическую работоспособность и сердечно-сосудистую систему, проведено изучение противовирусной активности изучаемого соединения.

Впервые определены нейрохимические аспекты антидепрессивного действия нового производного аденина VMA-99-82. Показана его способность повышать норадренергическую, серотонинергическую и дофаминергическую нейропередачу. Соединение улучшает обмен серотонина, норадреналина и дофамина.

Впервые показано, что механизм антидепрессивного действия нового производного аденина VMA-99-82 связан с наличием у него способности проявлять антагонизм к глютаматному сайту субъединицы NR2А NMDA-рецептора. Установлен возможный фармакофор к глютаматному сайту NMDA-рецептора.

Практическая значимость работы.

Теоретически и экспериментально обосновано новое перспективное направление создания антидепрессивных веществ для профилактики и лечения депрессивных состояний и разработаны рекомендации химикам по целенаправленному синтезу и поиску новых веществ с антидепрессивными свойствами среди производных пиримидина и аденина.

Комплексное исследование антидепрессивных свойств новых производных пиримидина и аденина позволило выделить вещество под лабораторным шифром VMA-99-82, обладающее высокой антидепрессивной и противовирусной активностью, превосходящее по эффективности широко используемые в практической медицине имипрамин и циталопрам, обосновать перспективность создания на его основе эффективного антидепрессивного средства для профилактики и лечения депрессивных расстройств и дать рекомендации по его возможному применению в комплексной терапии различных депрессивных состояний и алкогольной болезни.

Реализация результатов.

На основании данных диссертационного исследования химиками НИИ фармакологии Волгоградского государственного медицинского университета (г. Волгоград) ведется целенаправленный синтез новых соединений с заданными типами фармакологической активности.

Разработанная комплексная система поиска и доклинического фармакологического изучения веществ с антидепрессивной активностью используется в научно-исследовательской работе НИИ фармакологии ВолГМУ, кафедры фармакологии и биофармации ФУВ, кафедры фармакологии Волгоградского государственного медицинского университета.

Полученные результаты об антидепрессивных свойствах новых производных пиримидина и аденина включены в раздел учебных программ курса фармакологии на кафедрах фармакологии и биофармации ФУВ, фармакологии Волгоградского государственного медицинского университета, кафедры фармакологии Пятигорской государственной фармацевтической академии, Саратовского государственного медицинского университета, Астраханской государственной медицинской академии, Кубанского государственного медицинского университета.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Поиск веществ с антидепрессивной активностью среди новых производных пиримидина и аденина, является перспективным направлением в разработке и создании лекарственных препаратов для профилактики и лечения депрессивных состояний.

2. При углубленном изучении на моделях депрессивно-подобных состояний соединения ПИР-98-09, ПИР-03-52 и VMA-99-82 проявляют выраженную антидепрессивную активность, более эффективно восстанавливая показатели поведения животных, чем препараты сравнения.

3. Антидепрессивный эффект соединения VMA-99-82 обусловлен его стимулирующим действием на моноаминергические системы мозга.

4. Положительное влияние нового производного аденина VMA-99-82 на моноаминергические системы мозга обусловлен его антагонизмом к NMDA рецепторам головного мозга.

Антидепрессивная активность обусловлена способностью VMA-99-82 проявлять антагонистическое действие к NMDA-рецепторам, оказывая тем самым, стимулирующее влияние на серотонин-, норадреналин- и дофаминергическую в структурах мозга, играющих ключевую роль в патогенезе депрессивных состояний.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы были представлены, доложены и обсуждены на ежегодных научных сессиях, конференциях и заседаниях общества фармакологов ВолГМУ (Волгоград, 2000-2009 гг.); на заседании проблемной комиссии ВолГМУ (Волгоград, 2010 г.); Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии» (Санкт-Петербург, 1999 г.), на Областной научно-практической конференции «Учение И.П. Павлова на современном этапе и его развитие в трудах волгоградских ученых» (Волгоград, 1999 г.), На юбилейной конференции, посвященной 15-летию НИИ клинической и экспериментальной ревматологии РАМН (Волгоград, 2000 г.), на VII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2000 г.), Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (Минск, 2000 г.), на 61-й юбилейной открытой итоговой научной конференции студентов и молодых ученых Волгоградской медицинской академии (Волгоград, 2003 г.), на 2-ом Съезде Российского Научного Общества фармакологов «Фундаментальные проблемы фармакологии» (Москва, 2003 г.); на Международной научно-практической конференции Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии, посвященной 85-летию академии (Санкт-Петербург, 2004 г.), на 62-ой итоговой научной конференции студентов и молодых ученых ВолГМУ «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины» (Волгоград, 2004 г.), на 8th Еuropean College Neuropsychopharmacology Regional Meeting (Moscow, 2005), на 4-международной конференции Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам (Москва, 2006 г.), на 3 съезде фармакологов России (Санкт-Петербург, 2007 г.), на 26-м Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2009 г.), на 57-й региональной конференции профессорско-преподавательского коллектива ВолГМУ (Волгоград, 2010 г.).

1. Материалы и методы исследования

антидепрессивный пиримидин нейрофармакологический

В настоящей работе использованы методические подходы, соответствующие требованиям, изложенным в «Руководстве по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ» (Хабриев Р.У., 2005).

Эксперименты были выполнены на 1445 белых крысах линии Wistar обоего пола массой 180-250 г и 320 мышах-самцах, массой 20-25 мг.

При проведении всех экспериментов на животных мы руководствовались базисными, нормативными Рекомендациями Комитета по экспериментальной работе с использованием животных при Минздравсоцразвития России, Рекомендациями ВОЗ, «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных (1985)», а также согласно ГОСТ З 51000.3-96 и 5100.4-96, правилами GLP. Приказом МЗ РФ №267 от 19.06.2003 «Об утверждении правил лабораторной практики РФ». Правилами лабораторной практики (СЕР) при проведении доклинических исследований в Российской Федерации, которые были разработаны в соответствии с Федеральным законом «О лекарственных средствах» № 86-ФЗ от 22.06.1998 г. (Собрание законодательства Российской Федерации от 29 июня 1998 г., №26 ст. 3006; от 13 января 2003 г., №2, ст. 167; от 10 января 2000., №2 ст. 126; от 7 января 2002 г. (часть1). №1, ст.2) и Положением Министерства Здравоохранения Российской Федерации, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 29.04.2002 № 284 (Собрание законодательства Российской Федерации,6 мая 2002 г., №18, ст. 1771). Эксперименты выполнялись в соответствии с принципами, «введенными» Russel и Burch (правило 3R): с использованием наиболее современных методик; болезненные манипуляции и выведение из эксперимента проводились с использованием наркоза.

Животные были получены из «Научного центра биомедицинских технологий, питомник «Столбовая» РАМН (Россия, Московская область), а также ФГУП «Питомник лабораторных животных «Рапполово» РАМН (Россия, Ленинградская область). До начала эксперимента все животные содержались в стандартных условиях вивария с естественным световым режимом на полнорационной сбалансированной диете (ГОСТ Р 50258-92) с соблюдением Международных рекомендаций Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых при экспериментальных исследованиях (1997), а также правил лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ З 51000.3-96 и 51000.4-96). Все исследования были одобрены локальным комитетом по этической экспертизе испытаний (протокол № 109-2010).

В настоящей работе было изучено 56 производных пиримидина и 17 производных аденина, синтезированное доктором химических наук профессором А.А. Озеровым в лаборатории синтеза противовирусных средств НИИ фармакологии ВолГМУ. Структурные формулы исследованных соединений приведены ниже.

Таблица 1. Производные 5-аминоурацила

Таблица 2. Производные 4- и 5-аминоурацила

* - p<0.05; критерий Крускала-Уоллиса и критерий Даннета, n=10

При скрининговом изучении антидепрессивных свойств в ряду производных 9-(2-феноксиэтил)аденина в тесте принудительного плавания у соединения VMA-99-82 в дозе 10 мг/кг установлена наиболее выраженная, по сравнению с другими, антидепрессивная активность.

В тесте открытого поля VMA-99-82 в дозе 10 мг/кг не оказывало психостимулирующего действия. Соединение VMA-99-82 не влияло на количество полных и неполных выходов животных в открытые рукава лабиринта и продолжительность пребывания в них, что указывает на отсутствие у этого соединения транквилизирующей или анксиогенной активности. В тестах УРПИ и определения порога вокализации, вызванной электроболевым раздражением, соединение VMA-99-82 не оказывало...