Исследование механизмов нейропротективного потенциала 1,4-нафтохинонов и олигомерных стильбенов в моделях болезни Паркинсона.

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 проекта 24-74-10081

НазваниеИсследование механизмов нейропротективного потенциала 1,4-нафтохинонов и олигомерных стильбенов в моделях болезни Паркинсона.

Руководитель Пислягин Евгений Александрович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской академии наук , Приморский край

Конкурс №98 - Конкурс 2024 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-205 - Клеточная биология, цитология, гистология

Ключевые слова 1,4-нафтохиноны, олигомерные стильбены, скрининг, нейропротекторная активность, противовоспалительная активность, болезнь Паркинсона.

Код ГРНТИ76.03.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Целью проекта является исследование фундаментального характера по разработке лекарственных препаратов. Проект направлен на синтез и изучение биологической активности новых нейропротекторных соединений на основе природных 1,4-нафтохинонов и олигомерных стильбенов. В задачи проекта входит направленный химический синтез новых 1,4-нафтохинонов и их гликозидных производных, а так же выделение природных олигомерных стильбенов с целью создания исследуемых соединений с улучшенными свойствами (по сравнению с ранее изученными) и изучение in vitro, in vivo и in silico способности вновь синтезированных веществ предотвращать гибель нейрональных клеток в моделях болезни Паркинсона (БП). С помощью нейротоксинов-индукторов будут реализованы три или четыре стандартные модели болезни Паркинсона in vitro. С помощью методов высокопродуктивного скрининга, техники спектрофотометрии, молекулярных флуоресцентных зондов, спектрофлуориметрии, Са2+-имаджинга, флуоресцентной микроскопии и ИФА будет изучено влияние тестируемых соединений на жизнеспособность нейрональных клеток при индукции БП, влияние на супероксиддисмутазу (SOD), формирования в них активных форм кислорода (АФК, и NO), на активность моноаминоксидазы типа B (MAO-B) , а так же влияние на агрегацию TAU белка и альфа-синуклиина. Будет изучено влияние отобранных соединений на процессы воспаления в микроглии: уровень продукции Nrf-2, провоспалительных цитокинов (ФНО-α, ИЛ-18) и активности провоспалительного фермента ЦОГ-2. Соединения лидеры будут исследованы на способность блокировать P2X7 рецептор (как ключевой элемент воспаления), а также будут оценена способность влиять на экспрессию шаперонных белков HSP70. Все эти методы помогут детально разобраться в механизмах неропротекторных свойств соединений и отобрать лучшие из них. Ранее методом построения моделей и последующего анализа связи химическая структура соединений - биологическая активность (QSAR) были предсказаны биологические свойства исследуемых химических соединений и сделан прогноз для направленного синтеза производных 1,4-нафтохинонов, что позволило выявить фармакофоры, целенаправленно с помощью химического синтеза оптимизировать структуру хиноидного ядра и получить высокоселективные эффективные соединения, обладающие нейропротекторной антипаркинсонической активностью. На основании анализа биологической активности будут отобраны наиболее перспективные кандидаты. Так же будет проведено сравнение активности синтетических соединений с природными олигомерными стильбенами. На завершающей стадии проекта будут проведены исследования нейропротекторного действия наиболее активных соединений in vivo на нескольких моделях БП у животных. В том числе стереотаксическое введение индукторов БП в мозг мыши. Методами иммуногистохимии будут изучены протекторные параметры соединений лидеров. Это позволит отобрать несколько успешных соединений- лидеров для патентования и последующих доклинических исследований. Эта работа является продолжением многолетней работы по поиску и созданию самых эффективны соединений природного и синтетического происхождения для лечения БП. Особенностью этой работы является использования более широкой методологической базы по установлению механизмов нейропротекторного действия соединений лидеров. А также использование целевого подхода к поиску и отбору наиболее эффективных соединений. Таким образом, проблема, на решение которой направлен проект, является крайне актуальной ввиду неотложной медицинской потребности в разработке целевых лекарств для лечения Болезни Паркинсона которое сопровождается тяжелыми нарушениями памяти и мышления и развивается более чем у 1% населения старше 60 лет.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
С целью поиска новых эффективных соединений в рамках этого проекта на основе природных и синтетических нафтазаринов в результате разработки схем и направленного органического синтеза была создана комбинаторная библиотека 1,4-нафтохинонов, состоящая из 25 соединений. Для расширения исследования в ходе работы были синтезированы производные 1,4-нафтохинона на основе этаноламина и цистеамина, а также тиогликозидные производные (59 соединений). Из стеблей винограда сорта Альфа методами колоночной хроматографии были выделены восемь олигомерных стильбенов, структурно идентифицированые как ампелопсин A, транс-ε-виниферин, витизин D и витизин A, а также α-виниферин, транс-витизин B, цис-витизин B и меланоксилин A. Помимо этого, были наработаны дополнительные количества флавоноида ликвиритигенина и димерного стильбена сцирпусина А, которые проявили наиболее высокую нейропротекторную активность среди полифенолов Maackia amurensis, для последующих экспериментов по изучению их противовоспалительной активности на втором году реализации проекта. На самом первом этапе была исследована цитотоксическая активность всех синтезированных 1,4-нафтохинонов и их производных, а также олигомерных стильбенов в отношении нейрональных клеток мыши Neuro-2a или человека SH-SY5Y. Были установлены полуэффективные концентрации ЕС50 для каждого соединения, что позволило в дальнейшем исследовать биологическую активность соединений в нецитотоксическом диапазоне. Было проведено биологическое тестирование 1,4-нафтохинонов и олигомерных стильбенов в моделях имитации болезни Паркинсона in vitro на нейрональных клетках Neuro-2a и SH-SY5Y. Выполнено исследование нейропротекторной активности изучаемых 1,4-нафтохинонв и олигомерных стильбенов в четырех моделях заболевания, вызываемого индукторами с различными механизмами токсичности (6-OHDA, ротенон, паракват и MPР+) in vitro методом МТТ. В случае с 1,4-нафтохинонами, этот скрининг позволил провести анализ взаимосвязи химической структуры нафтохинонов и их нейропротекторной активности для дальнейшего направленного синтеза новых селективных 1,4-нафтохинонов с антипаркинсонической активностью. Были отобраны наиболее эффективные соединения, обладающие способностью защищать нейрональные клетки от повреждающего действия индукторов-нейротоксинов. С помощью методов молекулярных флуоресцентных зондов и спектрофлуориметрии проведено исследование влияния всех синтезированных 1,4-нафтохинонов и их производных, а также олигомерных стильбенов на продукцию АФК и NO в клетках под воздействием трех нейротоксинов (6-OHDA, ротенон, паракват), цитотоксический механизм действия которых связан с индукцией синтеза активных форм кислорода в нейрональных клетках. В результате исследования нейропротекторных свойств синтетических 1,4-нафтохинонов и природных олигомерных стильбенов в модели болезни Паркинсона in vitro, была отобрана серия соединений, обладающих цитопротекторными свойствами и эффективно и достоверно снижающими уровень АФК и NO в клетках нейробластомы при действии нейротоксинов. Добавление ротенона в клетки, приводило к увеличению уровня митохондриальных АФК. Олигомерные стильбены ампелопсин А, витизин А и транс-витизином В достоверно снижали митохондриальные АФК в нейрональных клетках, обработанных нейротоксином. Предварительная обработка Neuro-2a витизином А и транс-витизином В вызвала восстановление и даже увеличение активности СОД в клетках, обработанных 6-OHDA или ротеноном. Инкубирование клеток нейробластомы с паракватом и ротеноном вызвало деполяризацию мембраны. Отобранные стильбены и 1,4-нафтахиноны увеличивали митохондриальный мембранный потенциал. Таким образом, в первый год выполнения проекта были отобраны наиболее перспективные 1,4-нафтохиноны и олигомерные стильбены, для дальнейшего исследования механизмов действия, а также экспериментов in vivo. Результаты исследований опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences (Q1).

Публикации

1. Сабуцкий Ю. Е., Менчинская Е. С., Чингизова Е. А., Пислягин Е. А., Янин В. И., Полоник С. Г. Синтез и биологическая активность ациклических и циклических 1,4-нафтохиноидных производных этаноламина и цистеамина ТИБОХ ДВО РАН, Научная конференция, посвященная 60-летию ТИБОХ ДВО РАН и 95-летию со дня рождения его основателя академика Г. Б. Елякова / ТИБОХ ДВО РАН : материалы конференции, Владивосток, 12–13 сентября 2024 г. – Владивосток, 2024. – С. 17. – Библиогр.: 2 назв. – DOI 10.47471/2694.2024.57.80.001. – URL: http://piboc.dvo.ru/conf/Abstr_- conf_PIBOC_2024.pdf/. – ISBN 978-5-91849-172-0. (год публикации - 2024)
10.47471/2694.2024.57.80.001.

2. Пислягин Е. А., Тарбеева Д. В., Юрченко Е. А., Менчинская Е. С., Горпенченко Т. Ю., Похило Н. Д., Калиновский А. И., Аминин Д. Л., Федореев С. А. Neuroprotective Activity of Oligomeric Stilbenes from Alpha Grape Stems in In Vitro Models of Parkinson’s Disease International Journal of Molecular Sciences, 26, 2411. https://doi.org/10.3390/ijms26062411 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26062411

3. Тарбеева Д.В., Пислягин Е.А., Менчинская Е.С., Аминин Д.Л., . Мищенко Н.П, Федореев С.А. Нейропротекторная активность олигомерных стильбенов винограда сорта Альфа ТИБОХ ДВО РАН, Научная конференция, посвященная 60-летию ТИБОХ ДВО РАН и 95-летию со дня рождения его основателя академика Г. Б. Елякова / ТИБОХ ДВО РАН : материалы конференции, Владивосток, 12–13 сентября 2024 г. – Владивосток, 2024. – С. 18. – DOI 10.47471/2694.2024.57.80.001. – URL: http://piboc.dvo.ru/conf/Abstr_conf_PIBOC_2024.pdf/. – ISBN 978-5-91849-172-0. (год публикации - 2024)
10.47471/2694.2024.57.80.001