CC BY
15
RegpLatory Mechanisms
in Biosystems
Regulatory Mechanisms
in Biosystems
ISSN 2519-8521 (Print) ISSN 2520-2588 (Online) Regul. Mech. Biosyst., 8(2), 224-230 doi: 10.15421/021735
Effect of 3-substituted 1,4-benzodiazepin-2-ones on maximal normalized rate of bradykinin-induced smooth muscle contraction in the presence of calcium channel blockers
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, Odessa, Ukraine
Article info
Received 12.04.2017 Received in revised form
11.05.2017 Accepted 13.05.2017
Taras Shevchenko National University of Kyiv, Glushkova Str., 2, Kyiv, 03022, Ukraine. Tel.: +38-096-702-80-44. E-mail: [email protected]
O. V. Bogatsky Physico-Chemical Institute, National Academy of Sciences of Ukraine, Lustdorfska Doroga 86, Odessa, 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-substituted 1,4-benzodiazepin-2-ones on maximal normalized rate of bradykinin-induced smooth muscle contraction in the presence of calcium channel blockers. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 8(2), 224-230. doi:10.15421/021735
The development of modern organic chemistry and molecular modeling technologies simplify the search for potential inhibitors of various receptor systems and biological processes. The one of the directions is the development of analgesics of broad spectrum and low toxicity. It is important to search for inhibitors of the kinin-kallikrein system that regulates many functions: inflammation, pain, carcinogenesis, vascular tone, smooth muscle contraction and other. Derivatives of 3-substituted 1,4-benzodiazepine-2-ones have a unique spatial conformation that allows one to simulate ^-structures of bioactive peptides. The functional activity of compounds is determined by properties of their peripheral chemical radicals. We analyzed the effect of 3-substituted 1,4-benzodiazepin-2-ones derivatives on the normalized maximal rate of bradykinin-induced smooth muscle contraction and relaxation of the stomach in the presence of calcium channel blockers: verapamil (1 ^M), gadolinium (300 ^M) and 2-aminoethyl diphenylborinate (0.1 ^M). The levels of bradykinin and 3-arylamino-1,2-dihydro-3H-1,4-benzodiazepine-2-ones in incubation solution were 10-6 M. Data processing on dynamics of contraction was performed according to the method of Burdyha and Kosterin. Compounds MX-1775 and MX-1925 reduced maximal normalized rate (Vn) of bradykinin-induced smooth muscle contraction in the presence of Gd3+ by 21.2% and 31.0% respectively. Compound MX-1925 increased Vn of relaxation by 11.6%. A similar effect is typical for MX-2011, where there is an increase by 34.6%. In the presence of verapamil this compound additionally decreased Vn contraction by 20.5%. Substances MX-1775, MX-2004 and MX-1925 restored maximal normalized rate of relaxation to original values of bradykinin-induced contraction. In the presence of 2-aminoethyldiphenylborinate MX-1775 additionally reduced Vn of contractions by 7.5%. 3-substituted 1,4-benzo-diazepine-2-ones did not change the maximal normalized rate of contraction and relaxation of carbachol- and potential-induced smooth muscle contraction. Based on the results and previous investigations, the MX-1775 is a potential blocker of kinin B2-receptors. Effects obtained for other compounds require additional research.
Keywords: 3-substituted 1,4-benzodiazepines; bradykinin; kinin-kallikrein system; maximal normalized rate
Вплив 3-замщених 1,4-бензодiазепiн-2-онiв
на максимальну нормовану швидккть брадикшш-щдукованого скорочення гладеньких м'язiв за присутносл блокаторiв кальщевих канал1в
П. А. Bipm*, О. В. Шелюк*, Т. А. Кабанова**, О. I. Хатмова**, В. С. Мартинюк*, В. I. Павловський**, С. А. Андронап**
*Кшвський нацюнальний утверситет 1мет Тараса Шевченка, Кшв, Украта **Ф1зико-х1М1чний iнститут 1мет О. В. Богатського НАН Украти, Одеса, Украта
Пошук антагошспв юшнових рецептс^в - перспективне завдання, осюльки юнш-кал^е'1нова система бере участь у багатьох процесах, що включають регулящю розвитку запалення, тиску кров^ канцерогенезу, больових вщчутпв тощо. Похщш 3-замщених 1,4-бензодiaзепiн-2-онiв володтоть ушкальною просторовою конформащею, що дозволяе iмiтувaти ß-структури бюлопчно активних пептидiв. Формування особливо! структури сполук досягаеться змшою рaдикaлiв, що визначають ix актившсть. Проанашзовано вплив
похщних 3-замщених 1,4-бензод1азешн-2-ошв на максимальну нормовану швидюсть (Уп) брадиюшн-шдукованого скорочення та розслаблення гладеньких м'яз1в за присутносп верапам1лу (1 мкМ), юшв Оа3+ (300 мкМ) та 2-ам1ноетилдифешлбор1ату (0,1 мкМ). Речовини МХ-1775 та МХ-1925 сприяють додатковому зниженню максимально! швидкосп скорочення на 21,2 % та 31,0% вщповщно за наявносп в розчиш Gd3+. Сполука МХ-1925 здатна збшьшувати Уп розслаблення на 11,6%. Пвдбний ефект характерний для МХ-2011, де спостер1гаеться зростання Уп на 34,6%. За присутносп верапам1лу ця сполука додатково шпбуе Уп скорочення на 20,5%. Ус вибраш речовини, окр1м МХ-2011, вщновлюють Уп розслаблення до початкових значень брадикшш-1ндукованих скорочень. На фош присутносп 2-ам1ноетилдифеншбор1ату МХ-1775 додатково знижуе Уп скорочення на 7,5%. Проведет дослщження з1 впливу 3-замщених 1,4-бензод1азетн-2-ошв на потенщал- 1 карбахолш-шдуковане скорочення гладеньких м'яз1в шлунка щур1в не виявили статистично достсгарних змш максимально! нормовано! швидкосп скорочення та розслаблення. Виходячи з попередшх дослщжень 1 отриманих результатов, МХ-1775 можна вважати потенцшним блокатором юшнових В2-рецептор1в. Ефекти, отримаш для шших сполук, потребують додаткових дослщжень.
Ключоа слова: 3-замщет 1,4-бензод1азешн-2-они; брадикшш; кшш-калжрешова система; максимальна нормована швидюсть
Вступ
Бiль - складне бaгaтoвимipнe ceнcopнo-пepцeптивнe яви-ще, що важко пщдаеться визначенню. Понятгя болю гpaктyетьcя як негфиемне ceroopRe та eмoцiйнe пepeживaння, нов'язане з факгичним a6o нотенцшним пошкодженням тканин. Як вщо-мс>, за ношкодження нepвoвиx волокон виникае спонтанна eлeкгpoннa збyдпивicгь i нaдчyтливicгь, щй виявляегься зм-ною eкcнpeciï нeйpoмeдiaтopiв, фaктopiв pocгy, peцeнтopiв i нeйpoaктивниx мoлeкyл нepвинниx aфepeнгниx ^Hpo^s (Baron et al., 2010). Така нepифepичнa ceнcибiлiзaцiя носилюе но-цицепщю, щй cнpичиняе бoльoвy гiнepчyтливicть (Gierthmuh-len et al., 2014; Puretic and Demarin, 2012), y тому чи^ до ви-никнення cнoнгaннoгo бйлю та гiнepaлгeзивнoгo тдвищення тeмнepaтypи. Важлива yмoвa бopoтьби з больовими вщчуття-ми - з'яcyвaння мexaнiзмiв ïx виникнення. Hacaмнepeд це сто-cyетьcя нepифepичниx складових, не шв'язаних iз нepвoвoю системою. Як вважаеться, одна з них - кiнiн-кaлiкpeïнoвa система. Вона складаеться з неактивних нoнepeдникiв - юншоге-нiв, кaлiкpeïнiв нлазми кpoвi та тканин, а також снец^чних aкгивaтopiв цих cyбcгpaтiв, щй нpoдyкyють вазйакшвт непти-ди - бpaдикiнiн i калщин. За дй бpaдикiнiнy вiдбyвaетьcя шщацш клiгиннoï вiдпoвiдi вiдбyвaегьcя чepeз низку новфх-невих peцeнтopiв клпини. Бpaдикiнiнoвi peцeнгopи cнpяжeнi з G-бшками, мають 7 гpaнcмeмбpaнниx дoмeнiв (7TM). Icнyе два ïx нiдгипи (B1 та B2), щй нiдтвepджeнo з викopиcтaнням снец^чних виcoкoaфiнниx ненентидних антаготспв, pa^o-лiгaнднe зв'язyвaння та клонування самих peцeнтopiв iз но-дальшою ïx eкcнpeciею. Рiзниця в афшносп aнгaгoнicтiв peцeнтopiв B2, якi включають [DPhe7]-бpaдикiнiн, D-Arg-[Hyp3, Thi5, D-Tic7, Oic8]-бpaдикiнiн га ненентидний WIN64338, дозволила визначити дeякi гoмoлoги даного pe^mopa, y тому чиcлi гpaxeaльний B3 (Hall, 1997).
Рeцeнтopи B1 та B2 - вaжпивi мeдiaтopи cepцeвo-cyдиннoгo гомеосгазу, запалення та ноцицеппи. У той час як B2 конститутивно у багатьох тканинах, синтез B1 шдукуеться лише за пpoзaпaльниx умов. Рaннi дocлiджeння впливу кншв на гpaвнy систему, особливо на гладенью м'язи, нpoвeдeнo в 1960-1970-i poки. Показано, що очищений м'язовий map тонкого кишечника чутливий до наднизьких доз юшив (0,1 нг/мл) i вщно-вщае на них cкopoчeнням. Також додавання бpaдикiнiнy cнpияе збiльшeнню цитозольного кальцю мюципв кпyбoвoï кишки.
Дослщження cкopoтливoï aкгивнocгi шлунка rnypib у вщпо-вщь на аплжацю бpaдикiнiнy та його аналопв виявило, що cкopoчeння мае двофазний xapaкгep: œprna фаза cкopoчeння з незначною para^^cK» та насгунна - новшьного ж^чен™ з остаточним poзcлaблeнням (Calixto and Medeiros, 1992). ^ncy!-нicгь кшшових peцeнгopiв piзниx гинiв у шлунково-кишковому гpaкгi дозволяе викopиcтoвyвaIи ïx як мoдeлi дocлiджeння моди-фiкaтopiв активносп кiнiн-кaлiкpeïнoвoï системи, у тому чист шабис^ або активатс^ В1 га В2 бpaдикiнiнoвиx peцeнтopiв. Пiдтвepджeнням такого нpинyщeння стали нapaлeльнi pa^om-гандт дocлiджeння зв'язування агонюттв i антаготспв бpaдикiш-нових peцeнгopiв (Meini et al., 2007).
Вивчення нoнyляцiï кшшових peцeнгopiв у iнтepcгицiaль-них клггинах Кахаля показало вiдcyгнicгь peцeнтopiв В1 i rrpH-cyтнicть В2 (Choi et al., 2006). Ц peцeптopи oнocepeдкoвyють
шпбування перистальтично! активносп клубово! кишки мор-сько! свинки (Chan and Rudd, 2006). Природн речовини деяких рослин июля незначно! хмчно! модифшапи структури можуть стати перспективними модифшаторами активности кшш-калжре!-ново! системи, що доведено експериментально на скоротливш здатносп шлунка мишей (Alves et al., 2015). Пщ час розвитку запальних процеов у шлунково-кишковому тракт! вщбуваеться продукування активних интв, що даютъ на конститутивно при-сутн В2 рецептори, яю швидко десенситизуютъся та шдукують вившьнення запальних цигоюшв i експресто рецептора В1, резистентного до сенситизаци.
Тканиннi калжреши кишечника здатт гiдролiзувати фак-тори росту та шшт пептиди, у той час як юнши вiдповiдають за прониктсть кап1ляр1в, розвиток больових вщчутпв, синтез циток1н1в i молекул адгези нейтроф1л1в. ВивОльнення калгкре!-нiв вщбуваегься в келихопод^бних клiтинах тонкого кишечника тд час розвитку запальних процес1в. Використання блока-тор1в В2 рецептор1в дозволяе зменшити перистальтику кишечника, у той час як шпбування В1 рецепгорiв сприяе зниженню запалення. Активащя обох рецепорiв спричиняе розвиток дiареi (Stadnicki, 2011). Схож! дослщження проведено для вивчення рол! В1 та В2 к1н1нових рецептор у розвитку кол!т!в (Marcon et al., 2013).
Взаемодя брадик1н1ну з! специф!чним поверхневим рецептором клпини викликае зм!ни р!вн!в цигоплазматичного каль-ц!ю !з залученням р!зних систем, таких як фосфолшаза С, про-стагландини, проте!нк1нази та фосфолгпаза А2. Розвиток сучас-но! орган1чно! х1мп дозволяе синтезувати антагон1сти непептидно! природи, що потенпгйно можуть застосовуватись як блокатори активност! к1н1н-кал1кре!ново! системи кишечника (Kam Ro et al., 2005; Fattori et al., 2007). Для створення речовин, здатних взаемодяти з рецепторним апаратом к!н1н-кал1кре!но-во! системи, використовують бензод!азеп1нове ядро, здатне на-бувати структури Р-згину бюлопчно активних пептид!в. Приклад тако! речовини - антагон1ст В2 рецептор!в HOE 140, який лежить в основ! розробки непептидних В2 антаготспв (Dzia-dulewicz et al., 1999). Тому пошук непептидних модиф!катор!в активносп кшшових рецептор!в на основ! бензвдазешнового ядра - перспективний напрям дослщжень фармаколог!чно активних сполук даного класу. 1х застосування дозволить боро-тись !з запальними процесами, регулювати функцОональний стан серцево-судинно! системи, долати больов! в!дчуття тощо.
Науковий колектив Ф!зико-х1м1чного гнституту НАН Ук-раши !мен1 О. В. Богатського розробив новий клас перспектив-них сполук на основ! 3-замщених 1,4-бензод!азеп!н!в, як! воло-д!ють анальгетичною д!ею. Експериментальт дан1 демонстру-ють здатн1сть деяких похщних бенздаазетжв проявляти ч1тку антигшеральгезивну активн1сть в!дносно запального та невро-патичного болю на тваринних моделях. Деяю пох1дн1 бензод!а-зеп1н!в можуть викликати глибоку анальгезгю у тварин (Andro-nati et al., 2009).
Попередт досл!дження активност! спектра похщних 3-за-м!щених 1,4-бензод!азеп1н-2-он1в дозволили щентифшувати де-к!лька сполук, здатних виявляти б!олог!чну активн1сть та зм1-нювати механо-к!нетичн! параметри брадик1н1н-1ндукованого скорочення гладеньких м'яяв (Virych et al., 2017). Шляхи транс-дукп!! сигналу брадикшшових рецептор!в включають також
активацто кальщевих каналв р1зного типу, яю забезпечують зро-стання концентраци юна в цитоплазм! клпини та шшкЩю скоро-чення. Застосування верапамшу дозволяе заблокувати потенцал-чутлив! кальцев! канали T- i Ь-тип1в, у результат! чого зм!нюеться швидисть i амплтуда викликаного скорочення. 1они гадолшш здатш конкурувати за селективний фшьтр, тому також спричи-няють зм!ни механо-инетичних параметр!в скорочення гладеньких м'яз!в. До одного з посереднимв щдукцй скоротливо! вщпо-взд1 мюципв належать рецептори шозитол-1,4,5-трифосфагу, ло-кал!зован1 на ендоплазматичному ретикулум. ïх активац1я спричи-няе викидання кальц1ю з внутршньоклпинних депо, тому вони в]д!-грають важливу роль у сигнальному каскад! кшшових рецептор!в.
Беручи за основу модель брадикшш-щдукованого скорочення гладеньких м'яз!в шлунка щур!в, за мету цього дослщ-ження обрали перев!рку активност похвдних 3-замщених 1,4-бензод!азеп!н-2-он!в за присутносп блокатор1в кальщевих канал!в (верапамшу, юив гадолшш та 2-амшоетилдифеншбор!а-ту), а також визначення 1х впливу на механокшетичш параметри потенциал- i карбахолш-шдукованих скорочень гладеньких м'яяв.
Матер1ал i методи досл1джень
Iзометричнi дослщження скоротливо! активностi гладеньких м'яз!в проведено п1д час шкубування в нормальному роз-чин! Кребса такого складу (мМ): 120,4 NaCl, 5,9 KCl, 15,5 NaHCO3, 1,2 NaH2P04, 1,2 MgCl2, 2,5 CaCl2, 11,5 глюкоза; рН розчину становив 7,4. Вщбирали щур1в-самц1в масою 240-260 г, утримували к в умовах в1варш ННЦ «1нститут бiологiï та меди-цини». Ус! манiпуляцiï з тваринами проводили зпдно з Мжна-родною конвенщею про роботу з тваринами та Законом Украь ни «Про захист тварин в!д жорстокого поводження». П!сля швидко! декапiтацiï вилучали шлунок. Очищений м'язовий шар антрально! частини шлунка нар!зали на смужки розмром 1,5 х 20 мм. 1нкубували в камер! з! швидюстю потоку 1,5 мл/хв та сталою температурою +37 °С. Препарату надавали пасивний натяг силою 10 мН i витримували протягом одше! години до появи спонтанних скорочень або сталих механо-инетичних параметр!в у вщповщь на стимуляцто тшеркал!евим розчином (80 мМ). Останнш готували на основ! розчину Кребса шляхом замши Na+ на екв!валентну кшьюсть K+.
Реестрували за допомогою модуля збирання даних m-DAQ12 (Holit Data Systems Ltd., Украша) та програмного забезпечення PowerGraph Professional 3.3.
Необхщну концентрац1ю брадиюину (10-6 М) для стимуляцiï скорочень створювали год час додавання алжвоти маточного розчину (1 мМ) в шкубацину камеру. Дослвдження впливу похвдних 3-замщених 1,4-бензодазепш-2-оив проводили за конститутивно! 1х присутносп у розчит Кребса. Кшцева концентрация стано-вила 10-6 М. Дю дослпджуваних речовин вивчали за однаковим протоколом експерименту, сполуки вносили в розчин Кребса за 30 хв до реестращ механично! активност! препаратв. Перелж ви-користаних речовин та !х хмчну структуру наведено в таблиц! 1.
Використання блокатор!в кальщевих канал!в дозволяе вим-кнути окрем ланки ланцюга трансдукци сигналу в!д брадикшь нових рецептор!в та виявити можливий синерпзм чи антаго-н!зм 1х дiï з 3-замщеними 1,4-бензодазепш-2-онами. 1они гадо-лшто здатн блокувати селективний фшьтр кальщевих канал!в, перешкоджаючи тим самим руху Са2+ (Malasics et al., 2010). Верапамш - класичний блокатор потенцал-активованих каль-цевих канал!в T- i L-типiв (Bergson et al., 2011). Кшцева кон-центрацш Gd3+ у розчиш шкубаци становила 300 мкМ, верапамшу - 1 мкМ. Вщповщний блокатор постшно присутнш в омивальному розчит Кребса. 2-амшоетилдифеншбор1ат засто-совують для блокування виходу кальцтю з внутршньокштин-них депо. Сполука виступае антаготстом рецептор!в шозитол-1,4,5-трифосфату та ТБР-канал!в (Bon and Beech 2013; Bencze et al., 2015; Seidlmayer et al., 2016). У дослщженнях використа-ли концентрацто 100 нМ для запобшання виходу кальцто з саркоплазматичного ретикулуму та активаци ТИР-канал1в.
Як нулыш значення обрано показники гладеньком'язового скорочення за присутносп в розчит Кребса 1% ДМСО, що пов'язано з низькою розчиншстю 3-замщених 1,4-бензодаазе-шн-2-ошв у вод!
Таблиця 1
ХМчна структура похщних 3-замщених 1,4-бензодазепш-2-ошв №_Шифр_Mm_Структура_
1 MX-2011 407.70
2 MX-2004 373.25
3 MX-1775 375.22
4 MX-1925 419.31
Афштсть до 3-замщених 1,4-бензод1азеп1н-2-он!в на бра-дикшш-шдуковане скорочення передбачае вадсутшсть впливу на шш1 системи регуляци гладеньком'язового скорочення, на-самперед потенщал- i карбахолш-шдуковане. Для перев1рки тщ г!потези використали 80 мМ гшеркатевий розчин i 10 мкМ розчин карбахолшу. К!нцева концентрация 3-замщених 1,4-бенз-д!азеп1н-2-он!в становила 10-6 М. Для оцшювання використано дв! послщовт стимуляц!1: перша - у звичайному розчин! Кребса, друга - на фон! додавання алжвоти дослщжувано1 речовини (к!нцева концентрац!я 10-6 М).
Анал!з механок!нетичних параметр1в скорочення гладеньких м'яз!в проводили методом Burdyga and Kosterin (1991) !з розрахунком максимально! нормовано! швидкост! скорочення та розслаблення. Статистичну обробку даних проводили за допомогою пакепв програм Statistica 8.0 та OriginLab 8.0. Ре-зультати перев!ряли на нормальн!сть розпод!лу за допомогою тесту Шатро - В!лка. Розрахунок р!зниц! м!ж контрольними та дослщними значеннями проводили за допомогою ANOVA (Шеффе-тест) для незалежних виб!рок. Якщо дан! не в!дпов!-дали закону нормального розподшу, пор!вняння незалежних виб!рок проводили за критер!ем Краскела - Уоллгса. Р!зницю м1ж виб!рками вважали достов!рною за Р < 0,05.
Результати
Ефективнють визначали шляхом розрахунку р!зниц! м!ж брадик1н!н-1ндукованими скороченнями за присутносп та в!д-сутност! вщповщних !нг1б!тор!в. Нульовим показником висту-пають значення брадик!н!н-!ндукованого скорочення за вщсут-ност! блокатор!в (рис. 1, 2). Присуттсть у розчин! Gd3+ у кшь-
Cl
Ефект, "••
"ïo
ai ai
ai о ' ■ ' ■
•3 -
Ефекг.
вання одта з ланок шляху, що залучении до цього процесу, спричинюе важю патологи. Перев1рка взаемоди дослщжуваних сполук 1з холшерпчною системою контролю функцюнування гладеньких м'яз!в кишечника стае важливим етапом гесгування.
0-
-10-
-20 ■
£ -30-
и
-40-
-50-
Вибрат 3-замщеш 1,4-бензод1азепш-2-они сгагисгично досто-в1рно не змшюють максимально! нормовано! швидкосп скорочення та розслаблення карбахолш-шдукованого скорочення (рис. 5).
15-
Б
10-
•е
и
А
—I-1-1-1-1-1-1-1-1—
Контроль МХ1775 МХ1925 МХ2011 МХ2004 Вар1ант
Контроль МХ1775 МХ1925 МХ2011 МХ2004 Вар1ант
Рис. 3. Вплив 3-замщених 1,4-бензод1азешн-2-отв на максимальну нормовану швидюсть скорочення (А) та розслаблення (Б) за присутносп 2-амшоетилдифеншбор1ат (0,1 мкМ): «0» - Уп брадиюнш-шдукованого скорочення, контроль - за присутносп
2-амiноегилдифенiлборiагу; М ± т, п = 10, * - Р < 0,05
Уп, с 5-1
3-
1 -
А
Уп, с-1
0,30-
0,25-
0,20-
0,15-
0,10
0,05-
0,00
Б
Контроль МХ-1775 МХ-1925 МХ-2004 МХ-2011 Варiант
-1-^-1-^-1-^-1-^-1-
Контроль МХ-1775 МХ-1925 МХ-2004 МХ-2011
Варiант
Рис. 4. Вплив 3-замщених 1,4-бензод1азепш-2-ошв на максимальну нормовану швидюсть потенщал-шдукованого скорочення (А)
та розслаблення (Б): М ± т, п = 10, * - Р < 0,05
Уп, с" 7п
654321 -0-
А
Уп, с"
0,30 л
0,25-
0,20-
0,15 ■
0,10-
0,05-
Контроль МХ-1775 МХ-1925 МХ-2004 МХ-2011 Варiанг
0,00
Б
Контроль МХ-1775 МХ-1925 МХ-2004 МХ-2011 Варiант
Рис. 5. Вплив 3-замщених 1,4-бензод1азепш-2-ошв на максимальну нормовану швидюсть карбахолш-шдукованого скорочення (А)
та розслаблення (Б): М ± т, п = 10, * - Р < 0,05
228
Regul. ЫвеИ. Ею$у$1., 8(2)
5
0
4
2
0
Обговорення
Сполуки на основ! бензодазетшв являють широкий спектр речовин, яю впливають на pi3Hi 6ioxiMi4Hi процеси. Забезпечу-еться це особливостями просторово! структури, яка формуе аналог ß-згину бюлопчно активних пептидв. За рахунок хгмчно! моди-фжацп основного ядра молекули вдаеться досягти необхщних характеристик розчинносп та стшкосп отримано! структури до до тканинних оксидаз та естераз. Але метаболiзм мае вщбу-ватися досить швидко, для уникнення накопичення та ство-рення токсичного ефекту. Процес здшснюегься у три стада: гвд-роксилювання, деметилювання та глюуротзащя (Persona et al., 2015). Реакцп бютрансформацп, в яких так! похщт 1,4-бензо-дiазепiнiв як даазепам нордазепам (нордазепам) i темазепам виводяться з оргатзму у вигляд оксазепаму або оксазепам глюкоуротду належать до найвщомттих Також за наркотич-ного сп'яншня або передозування у сеч! найчастше знаходять цей метаболгг (Persona et al., 2015).
Класично З-замщент 1,4-бензодаазепши використовуються для модифжацп активносп ОАБЛ-рецептор1в, але з часом з'я-вились повщомлення про !х застосування як блокатор1в шших титв рецептор!в, бюхмчних процес1в i протипаразитарних засоб!в. Периферичн бензодазетнов! рецептори беруть участь у захисп клггин вщ кисневих радикал1в. Використання аготспв цих рецептор!в, наприклад Ro5-4864, дозволяе активувати !х та знизити таким чином негативний вплив вшьних радикал!в на серцевий м'яз (Jaiswal et al., 2010).
Останн дослщження фармаколопчних особливостей похщ-них бензодазетыв виявили здатшсть селективно шпбувати тзиндезацетилазу людини. Бюлопчно активы сполуки ефективно знижували активность !зоформ ензиму 1, 3 та 6 за наномолярних юлькостей, i м1кромолярних для !зоформи 8 (Reddy et al., 2017).
За остант два десятилшя похщт бензодаазештв застосо-вують для боротьби !з запальними процесами тканин. Основн !х мшен представлен! кшшовими рецепторами двох клас1в Bj та В2. Важливо розумти !х взаемозв'язок: перший тип - шду-кован юншов! рецептори, що експресуються у вщповщь на пошкодження тканини, активапта рецептор1в В2, продукщю запальних цитокмв та шших прозапальних медатор!в; рецептори В2 конститутивно присутн! у бшьшосп тканин оргатзму, за активацп вщбуваегься !х швидка десенситизагця та посту-пова замша на тип В!. Такий процес вщбуваегься протягом 56 годин (Zhang et al., 2015; Prado et al., 2002).
Дослщжет нами сполуки мають структуру класичних ана-лгетичних засоб1в: гщрофобне ядро та гщрофшьн1 периферичт радикали. Властивосп молекули дозволяють ш прони-кати через мембрану та взаемодяти з мшенями як у сам!й мембран!, так i всередин кштини.
Попередньо проведен! дослщження активносп сполук МХ-2011, МХ-2004, МХ-1775 та МХ-1925 виявили !х шпбу-вальну дю на брадиюнш-шдуковане скорочення. Ми припустили, що вони здатн змшювати активтсть кшшових рецепто-р1в, та використали низку шпбггор1в, що вимикали окрем ланки ланцюга трансдукцп. Попередньо щентифжовано речовину МХ-1775, яка виявляла активтсть, схожу до конкурентного шпбггора рецептор1в В2 - des-Aгg9-бpадикiнiн ацетату за некумулятивного збшьшення концентрацп брадиютну як активатора скорочення, але ва сполуки здатт знижувати Vn скорочення. Використання блокатор!в р!зних ланок трансдукцп сигналу вщ рецептор!в дозволяе виявити сполуки, як! взаемодють !з рецептором або ланцюгом передач! сигналу. Причому слабю взаемодо не сприятимуть додатковим змшам Vn, а сполуки, як! виявлятимуть спрямовану активтсть за присутносп р!зних блокатор!в, стають потенцшними кандидатами на роль антаго-нслв рецептор!в В2. Для речовини МХ-1775 визначено таку по-ведшку, що виявляеться у додатковому зниженн Vn скорочення за присутносп юнв Gd3+ та 2-амшоетилдифеншбор!ату, а також схожосп до des-Arg9-бpадикiнiн ацетату. Додаткове зниження максимально! нормовано! швидкосп скорочення на
31,2% за присутносп юна Gd3+ виявлено для МХ-1925, але за додавання шших блокатор!в ефект зникае. Ми припускаемо слабю взаемодо ще! сполуки !з шляхом трансдукцп сигналу вщ юншових рецептор!в. Також МХ-1925 волод!е високою загаль-ною анальгетичною активтстю, яку попередньо визначали за допомогою методу «оцтовокислих кущ!в».
Для пошуку шпбггор!в важливо враховувати !х даю на шшт шляхи активацп скорочення гладеньких м'яз!в. Проведен! нами дослщження впливу 3-замщених 1,4-бензод!азеп1н-2-он1в на потенциал- i карбахолш-шдуковат скорочення гладеньких м'я-з!в шлунка щур!в не виявили змш максимально! нормовано! швидкосп скорочення та розслаблення. Можна припустити, що сполуки не впливають на потенщал-чутлив! канали мембрани мюципв i адренерпчну регуляцто скорочення. Ц результати важлив! для розроблення !нг!б!тор!в к!н1нових рецептор!в i анальгетичних засоб!в комплексно! д!!.
Висновки
Дослщження до 3-зам1щених 1,4-бензод!азеп1н-2-он!в на брадиюнш-шдуковане скорочення гладеньких м'яз!в за присутносп юЩв гадол1н1ю дозволило щентифжувати сполуки МХ-1775 та МХ-1925, яю додатково знижують Vn скорочення на 21,2% i 31,0%, вщповщно. При цьому МХ-1925 здатна збшь-шувати Vn розслаблення на 11,6%. Подабний ефект характер-ний для МХ-2011, де спостернжться зростання Vn на 34,6%. За присутност! верапамшу ця сполука додатково !нг!буе Vn скорочення на 20,5%. Ус! обрат речовини, кр!м МХ-2011, здатт вщновлювати Vn розслаблення до початкових значень брадик1н1н-1ндукованих скорочень. За присутност! 2-амшо-етилдифен!лбор!ату сполука МХ-1775 додатково знижуе Vn скорочення на 7,5%. Не виявлено впливу дослщжуваних 3-за-мщених 1,4-бензод!азеп1н-2-он!в на потенциал- i карбахолш-!ндуковане скорочення. Виходячи з попередщх досл!джень i отриманих результат!в, МХ-1775 - потенцшний блокатор к1н1-нових рецептор!в В2. Ефекти, отриман! для шших сполук, по-требують подальших досл!джень.
References
Alves, F., Oliva, M., & Miranda, A. (2015). Conformational and biological properties of Bauhinia bauhinioides kallikrein inhibitor fragments with bradykinin-like activities. Journal of Peptide Science, 21(6), 495-500. Baron, R., Binder, A., & Wasner, G. (2010). Neuropathic pain: Diagnosis, pathophysiological mechanisms, and treatment. The Lancet Neurology, 9(8), 807-819.
Bencze, M., Behuliak, M., Vavrinova, A., & Zicha, J. (2015). Broad-range TRP channel inhibitors (2-APB, flufenamic acid, SKF-96365) affect differently contraction of resistance and conduit femoral arteries of rat. European Journal of Pharmacology, 765(15), 533-540. Bergson, P., Lipkind, G., Lee, S., Duban, M., & Hanck, D. (2011). Verapamil block of T-type calcium channels. Molecular Pharmacology, 79(3), 411-419.
Bon, R., & Beech, D. (2013). In pursuit of small molecule chemistry for calcium-permeable non-selective TRPC channels - mirage or pot of gold? British Journal of Pharmacology, 170(3), 459-474. Burdyga, T., & Kosterin, S. (1991). Kinetic analysis of smooth muscle
relaxation. General Physiology and Biophysics, 10, 589-598. Calixto, J., & Medeiros, Y. (1992). Bradykinin-induced biphasic response in the rat isolated stomach fundus: Functional evidence for a novel bradykinin receptor. Life Sciences, 50(7), PL47-PL52. Chan, S., & Rudd, J. (2006). Role of bradykinin B2 receptors in the modulation of the peristaltic reflex of the guinea pig isolated ileum. European Journal of Pharmacology, 539, 108-115. Choi, S., Park, D. Y., Yeum, C. H., Chang, I. Y., You, H. J., Park, C. G., Kim, M. Y., Kong, I. D., So, I., Kim, K. W., & Jun, J. Y. (2006). Bradykinin modulates pacemaker currents through bradykinin B2 receptors in cultured interstitial cells of Cajal from the murine small intestine. British Journal of Pharmacology, 148(7), 918-926. 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.
Fattori, D., Rossi, C., Fincham, C. I., Caciagli, V., Catrambone, F., D'Andrea, P., Felicetti, P., Gensini, M., Marastoni, E., Nannicini, R., Paris, M., Terracciano, R., Bressan, A., Giuliani, S., Maggi, C. A., Meini, S., Valenti, C., & Quartara, L. (2007). Design and synthesis of novel sulfonamide-containing bradykinin hB2 receptor antagonists. 2. Synthesis and structure-activity relationships of alpha,alpha-cycloalkylglycine sulfonamides. Journal of Medicinal Chemistry, 50(3), 550-565.
Gierthmuhlen, J., Binder, A., & Baron, R. (2014). Mechanism-based treatment in complex regional pain syndromes. Nature Reviews Neurology, 10(9), 518-528.
Hall, J. (1997). Bradykinin receptors. General Pharmacology: The Vascular System, 28(1), 1-6.
Jaiswal, A., Kumar, S., Enjamoori, R., Seth, S., Dinda, A., & Maulik, S. (2010). Peripheral benzodiazepine receptor ligand Ro5-4864 inhibits isoprenaline-induced cardiac hypertrophy in rats. European Journal of Pharmacology 644, 146-153.
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.
Ludwig, J., & Baron, R. (2004). Complex regional pain syndrome: An inflammatory pain condition? Drug Discovery Today: Disease Mechanisms, 4(1), 449-455.
Malasics, А., 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 - Biomembranes, 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.
Meini, S., Cucchi, P., Bellucci, F., Catalani, C., Giuliani, S., Santicioli, P., & Maggi, C. (2007). Comparative antagonist pharmacology at the native
mouse bradykinin B2 receptor: Radioligand binding and smooth muscle contractility studies. British Journal of Pharmacology, 150(3), 313-320.
Persona, K., Madej, K., Knihnicki, P., & Piekoszewski, W. (2015). Analytical methodologies for the determination of benzodiazepines in biological samples. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 239(10), 239-264.
Prado, G., Taylor, L., Zhou, X., Ricupero, D., Mierke, D., & Polgar, P. (2002). Mechanisms regulating the expression, self-maintenance, and signaling-function of the bradykinin B2 and B1 receptors. Journal of Cellular Physiology, 193, 275-286.
Reddy, D., Ballante, F., Zhou, N., & Marshall, G. (2017). Design and synthesis of benzodiazepine analogs as isoform-selective human lysine deacetylase inhibitors. European Journal of Medicinal Chemistry, 127, 531-553.
Seidlmayer, L., Kuhn, J., Berbner, A., Arias-Loza, P. A., Williams, T., Kaspar, M., Czolbe, M., Kwong, J. Q., Molkentin, J. D., Heinze, K. G., Dedkova, E. N., & Ritter, O. (2016). Inositol 1,4,5-trisphosphate-mediated sarcoplasmic reticulum-mitochondrial crosstalk influences adenosine triphosphate production via mitochondrial Ca2+ uptake through the mitochondrial ryanodine receptor in cardiac myocytes. Cardiovascular Research, 112(1), 491-501.
Stadnicki, A. (2011). Intestinal tissue kallikrein-kinin system in inflammatory Bowel disease. Inflammatory Bowel Diseases, 17(2), 645-654.
Virych, P., Sheljuk, O., Kabanova, T., Halimova, O., Martynjuk, V., Pavlovs'kyj, V., & Andronati, S. (2017). Vplyv 2-arylamino-1,2-dygidro-3N-1,4-benzdiazenip-2-ioniv na bradykinin-indukovane skorochennja gladen'kyh m'jaziv. Regulatory Mechanism in Biosystems, 8(1), 30-35 (in Ukrainian).
Virych, P., Shelyuk, O., Kabanova, T., Khalimova, E., Martynyuk, V., Pavlovsky, I., & Andronati, S. (2017). Effect of 3-substituted 1,4-benzodiazepin-2-ones on bradykinin-induced smooth muscle contraction. Ukrainian Biochemical Journal, 89(1), 31-37.
Zhang, X., Brovkovych, V., Zhang, Y., Tan, F., & Skidgel, R. (2015). Downregulation of kinin B1 receptor function by B2 receptor heterodimerization and signaling. Cell Signalling, 27(1), 90-103.
