КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 23-25-00428

НазваниеПротективные эффекты азотистых аналогов амантадина как модуляторов нейротрансмиттерных систем в моделях рассеянного склероза

РуководительСорокина Ирина Васильевна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2023 г. - 2024 г. 

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-101 - Экспериментальная медицина

Ключевые словаРассеянный склероз, купризон, амантадин, гетероадамантаны, демиелинизация, нейродегенерация, глутаматная токсичность, нейротрансмиттерные системы токсичность, глиоз, нейротрансмитерные эффекты

Код ГРНТИ76.31.00


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Рассеянный склероз (РС) является социально значимым неврологическим заболеванием, вызывающим тяжелую инвалидизацию больных. На сегодняшний день РС остается неизлечимым и занимает первое место по заболеваемости среди молодых пациентов с нейродегенеративными патологиями. Известно, что в патогенезе РС большое значение имеет раннее повреждение нейронов и их микроокружения (нейрональная и олигодендроцитарная дистрофия, аксонопатия, митохондриальные нарушения, глиоз) при прогрессировании которого развивается тяжелый неврологический дефицит, который ведет к потере трудоспособности. Недавние исследования показали, что большую роль в патогенезе РС играет глутаматная система, роль которой, как патогенного фактора, до последнего времени оставалась недооцененной. Повышение внеклеточного глутамата вызывает сверхэкспрессию глутаматных рецепторов и последующую гибель нервных клеток. Этот феномен, известный как эксайтотоксичность, является одним из механизмов различных по патогенезу хронических нейродегенеративных болезней (бокового амиотрофического склероза, болезней Хантингтона, Паркинсона и Альцгеймера). При РС высоко чувствительными к глутаматной эксайтотоксичности являются олигодендроциты, продуцирующие миелин в ЦНС. Источником внеклеточного глутамата и индуктором нейродегенеративных изменений в нервной ткани являются резидентные воспалительные клетки, присутствующие в микроокружении аксонов: макрофаги, микроглия и дендритные клетки. В исследованиях in vitro показано, что глутамат, выделяемый активированной микроглией, вызывает существенное повреждение миелина. Нарушение глиального транспорта глутамата, прежде всего в астроцитах, способствует повышению внеклеточной концентрации нейротрансмиттера и усилению эксайтотоксичности. Снижения обратного захвата глутамата в аксономиелиновых синапсах усиливает постсинаптическую возбуждающую трансмиссию. Эти эффекты ведут к развитию нейронально-аксональной и олигомиелиновой патологии. Исследование механизмов глутаматных эффектов на животных моделях свидетельствует о перспективности применения модуляторов глутаматных AMPA и NMDA рецепторов для фармакологической коррекции нейродегенеративных процессов. Результаты клинических испытаний блокаторов NMDA рецепторов на основе аминопроизводных адамантана (препараты амантадин, мемантин, гимантан и их синтетические аналоги), выявили определенные положительные терапевтические эффекты у пациентов с болезнями Паркинсона, Альцгеймера, старческой деменции, а также при ремиттирующе-рецидивирующем типе РС. К ним относятся уменьшение неврологического дефицита (акинезии, ригидности, тремора), повышение работоспособности и когнитивной активности. Однако не было в должной мере исследовано влияние этих препаратов на процессы нейродегенерации в ЦНС, особенно характерные для патогенеза РС. Вместе с тем было показано, что путем функционализации молекулы аминоадамантана различными заместителями можно изменять его рецепторные взаимодействия за счет связывания с мишенями других нейромедиаторных систем и, соответственно, изменять характер фармакологических эффектов в ЦНС. Результаты изучения фармакологической активности и опыт клинического применения производных аминоадамантана показывают, что у амантадина, как стартовой синтетической платформы, имеется высокий потенциал для создания на его основе новых модуляторов нейротрансмиттерных систем для купирования воспалительных и токсических нейродегенеративных процессов при РС и схожих с ним по симптоматике патологий (неврологические осложнения при инфекции COVID-19, пост-ковидный синдром). Целью проекта является исследование нейропротекторных эффектов трех новых азотистых аналогов амантадина в ЦНС мышей в моделях РС с воспалительной и токсической демиелинизацией с учетом их возможного влияния на патогенез как модуляторов дофаминоэргической, ГАМК-эргической и холинэргической систем.

Ожидаемые результаты
На первом этапе работ в 2023 г. планируется осуществить синтез и наработку, в достаточных для биологических экспериментов количествах, трех полициклических азотистых аналогов амантадина, содержащих атомы азота в узловых местах каркаса. В экспериментах на мышах будет изучено влияние аналогов амантадина на следующие системы нейромедиаторов: ГАМК-эргическую (модель «коразоловые судороги»), холинэргическую (модель «никотиновые судороги») и дофаминэргическую (галоперидоловая каталепсия). Дополнительно будет проведен скрининг противовоспалительной активности агентов на моделях индуцированного иммуногенного и экссудативного воспаления. В первый год работы планируется проведение эксперимента на мышах на модели токсической демиелинизации, вызванной купризоном, где будет исследовано влияние агентов: - на количество и плотность миелина в комиссуральных проводниках мозолистого тела головного мозга и выраженность глиоза в окружающем регионе - методом световой микроскопии с окраской люксолевым синим прочным и иммуногистохимическим анализом на макеры астроцитов (GFAP - кислый глиальный фибриллярный белок) и олигодендроцитов (olig2); - на симптомы неврологического дефицита в координаторно-моторной сфере, эмоционально-двигательной и исследовательской активности и поверхностной температурной чувствительности – в тестах «вращающийся стержень», «открытое поле», «горячая пластина». Данный подход позволит изучить эффекты новых азотистых аналогов амантадина на функциональном и морфологическом уровне в динамике развивающихся дегенеративных процессов в ЦНС, вызванных купризоном. В качестве препарата сравнения будет взят амантадин. Исследование обладает новизной, которая связана прежде всего с практически не изученной проблемой эффективности глутаматных модуляторов на основе аминоадамантана и его азотистых аналогов в купировании аксонально-нейрональных и олигодендроцитарных повреждений при РС и в животных моделях РС. Впервые это исследование будет проведено на модели демиелинизации, индуцированной купризоном. Данная модель, не осложненная воспалением, вызванным инфильтрацией ЦНС аутоиммунными периферическими лейкоцитами, является адекватной для изучения естественных нейродегенеративных процессов, которые характерны для прогрессивной стадии РС, когда первичное иммуногенное воспаление затихает. Также будут получены новые данные о связи структура – активность в ряду азотистых аминопроизводных адамантана. На втором этапе (в 2024 году) планируется проведение эксперимента на мышах на модели экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита в условиях индуцированного иммунизацией воспаления и демиелинизации аксонов. Фармакологические испытания будут проводится по схеме и показателям, описанным выше. Также в конце этапа будет оформлен заключительный отчет и подготовлены 2 статьи в изданиях, индексированных в базах Web of Science и Scopus.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
1. Синтезированы три полициклических азотистых аналога амантадина: 5,7-диметил-1,3-диазаадамантан-6-он (К-238), его аминопроизводное 5,7-диметил-1,3-диазаадамантан-6-амин (К-282) и 1,3,5-триазаадмантан-7-амин (K-302). 2. В модели купризоновой демиелинизации исследовано влияние азааналогов АМД на сохранность миелина и выраженность глиоза в мозолистом теле головного мозга мышей, а также на неврологический дефицит. Эксперимент проводили согласно [3] на 48 самцах мышей линии C57BL/6 возрастом 7-8 недель, которых делили на 6 групп: интактную, контрольную и группы с введением АМД, К-238, К-282 и К-302. Все группы, кроме интактной, получали в качестве питья 0,3% раствор купризона до конца эксперимента. Азаадамантаны и АМД вводили внутрибрюшинно в дозе 20 мг/кг три раза в неделю в течение 40 дней. Контрольным животным вводили растворитель. Через 40 дней мышей умерщвляли цервикальной дислокацией, проводили гистологическую обработку образцов головного мозга с гистохимическими методами окраски (люксолевым синим, на маркеры GFAP и CD68). Установлено, что после воздействия купризона в мозолистом теле мышей всех экспериментальных групп наблюдалась редукция миелиновых оболочек аксонов, астроцитоз и макрофагальная инфильтрация по сравнению с интактными животными. Наиболее выраженные нарушения отмечены у контрольных мышей и животных из группы К-238. Под действием К-282, К-302 и АМД структура и плотность миелина сохранялись в большей степени, чем в контроле. В этих же группах также снижался макро- и микроглиоз, что свидетельствует о лучшей сохранности олигодендроцитов. Таким образом, в условиях модели купризоновой демиелинизации азаадамантаны К-282, К-302 и АМД проявили умеренный миелин-протекторный эффект, а диазаадамантан К-238 не оказал подобного действия. Симптомы неврологического дефицита определяли у этих же мышей на 24-й день (период демиелинизации) и на 40-й день (период спонтанной ремиелинизации) с использованием стандартных тестов, рекомендованных для проведения доклинических исследований [5]. Локомоторную и исследовательскую активность определяли в тесте «открытое поле» с использованием камеры с автоматической регистрацией двигательных актов TruScan («Coulbourn Inst.», США). Показано, что азотистые соединения K-238 и K-302 проявляют стимулирующий эффект на двигательную активность и ориентировочно-исследовательское поведение мышей как в период демиелинизации, так и ремиелинизации. Агенты K-282 и АМД не оказывают статистически значимого влияния на эти показатели. В тесте «вращающийся стержень» в период активной демиелинизации АМД и агент К-238 улучшали координацию движений по сравнению с контролем, тогда как агенты К-302 и К-282 оказали более слабое влияние на эту функцию. В период ремиелинизации во всех группах животных отмечено восстановление координации движений на стержне. Обращает внимание более высокая двигательная активность в группах АМД и азаадамантанов К-238 и К-302 в оба срока наблюдений. В тесте «горячая пластина» не было установлено влияния купризона на поверхностную температурную чувствительность. В группах АМД и К-282 выявлено небольшое снижение порога поверхностной температурной чувствительности 24-й день, не связанное с болевой перцепцией. Таким образом, на фоне экспозиции купризоном у агентов К-238 и К-302 выявлена высокая двигательная и исследовательская активность, превосходящая показатели АМД. Соединение К-282 не оказывало заметного стимулирующего эффекта на поведение и двигательную активность. 3. Противовоспалительную активность азааналогов адмантадина определяли на стандартных моделях гистаминового и конканавалинового воспаления с введением флогогенов в апоневроз задней лапы [5]. АДМ и его азааналоги вводили внутрибрюшинно в дозах 20 и 50 мг/кг) за час до введения флогогенов, референсный препарат индометацин («Fluka Bio Chemika») – в дозе 20 мг/кг, контрольной группе вводили растворитель. Противовоспалительный эффект оценивали по величине индекса отека (ИО), который определяли как отношение разности масс воспаленной и интактной лап к массе интактной лапы, выраженное в процентах. В модели гистаминового воспаления превентивное введение всех азаадамантанов и АМД вызвало у мышей достоверное снижение величины отека лапы, при этом эффект соединений существенно не зависел от дозы. Наибольшую активность в ряду азааналогов АДМ проявило соединение К-302, снизившее ИО на 38%, тогда как у остальных величина показателя не превышала 28%. Все изучаемые агенты достоверно уступали по эффективности индометацину (снижение ИО на 58%), поэтому их противовоспалительную активность в диапазоне доз 20 – 50 мг/кг оценили как умеренную. В модели псевдоаллергического воспаления, имитирующей реакцию гиперчувствительности немедленного типа, АМД и его азотистые аналоги не проявили значимой противовоспалительной активности, в отличие от индометацина, который уменьшение ИО на 32%. 4. Влияние азааналогов АМД на дофаминэргическую систему изучали на модели каталепсии, вызванной нейролептиком галоперидолом [5]. Исследуемые агенты в физиологическом растворе вводили мышам-самцам CD-1 внутрибрюшинно за 15 минут до введения тем же путем галоперидола в дозе 1 мг/кг. Через 60, 120 и 180 мин у животных определяли общую продолжительность каталепсии (в среднем на группу), продолжительность первой попытки каталепсии и количество попыток за 2 минуты. Последние два показателя отражают глубину каталептического состояния. Снижение времени каталепсии и увеличение числа попыток связаны с активностью дофаминэргической рецепции. По результатам тестирования, все изученные азааналоги АМД обладают в разной степени выраженной дофаминэргической активностью. Наиболее выраженное действие оказывает К-238, существенно снижающий общее время и глубину галоперидоловой каталепсии, К-302 проявляет отсроченный по времени дофаминэргический эффект, а К-282 слабо влияет на дофаминовую трансмиссию. Для АМД характерен ранний, но непродолжительный эффект. Влияние азааналогов АМД на холиноэргическую систему исследовали в модели никотиновой токсичности [5]. Никотин является агонистом Н-холинорецепторов, локализованных в ганглиях вегетативной системы, в центральной нервной системе и в окончаниях холинэргических волокон соматических нервов, иннервирующих соматические мышцы. Изучаемые азаадамантаны и АМД вводили мышам-самцам CD1 в дозе 10 мг/кг внутрибрюшинно за 30 мин. до подкожного введения никотина в дозе 35 мг/кг. Эффект на никотиновую трансмиссию оценивали по времени жизни в течение 1 часа на фоне алкалоида. Наибольший эффект проявили К-238 и АМД, повысившие время жизни мышей в 26 раз против контроля, тогда как К-282 – в 13 раз, а К-302 – всего в 1,5 раза (табл. 8). С этими данными коррелируют и показатели выживаемости мышей в конце опыта: наибольшая выживаемость (4 из 6 мышей) наблюдалась в группах К-238 и АМД, в группе К-282 выжило половина животных, а в группе К-302 смертность соответствовала контролю. Таким образом, установлено, что на фоне сублетальных доз никотина азаадамантаны К-238, К-282 и АДМ снижали центральные токсические эффекты никотина, что может быть связано с их преимущественным действием на н-холинорецепторы мышечного типа (Нм-холинорецепторы). Влияние агентов на ГАМК-эргическую систему определяли в модели «Коразоловые судороги» [5]. Блокаду ГАМКА-бензодиазепинового рецепторного комплекса вызывали у мышей-самцов CD1 интраперитонеальным введением коразола в дозе 95 мг/кг через 1 час после введения исследуемых соединений. Влияние на ГАМКА-рецепторы определяли по проценту летальности животных в группе. Показано, что азаадамнтаны К-282 и К-302 достоверно снижают время жизни животных соответственно в 4 и 7 раз относительно контроля (табл.9). Соединения К-238 и АМД незначимо (в 1,5 раз) уменьшают время жизни мышей. Результаты, полученные на модели «коразоловых судорог» показывают, что изучаемые азааналоги АМД не являются агонистами ГАМКА – рецепторов.

 

Публикации

1. СОРОКИНА И. В., МЕШКОВА Ю. В., АЙДАГУЛОВА С. В., ТОЛСТИКОВА Т. Г., ПОНОМАРЕВ К. Ю., СУСЛОВ Е. В., ВОЛЧО К. П., САЛАХУТДИНОВ Н. Ф. Противовоспалительная и анальгетическая активность азаадамантанов – аналогов амантадина Химия в интересах устойчивого развития, Т. 31, №6, стр.712-717 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.15372/KhUR2023518