ИЗУЧЕНИЕ АНТИГИПОКСИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НОВОГО N-БЕНЗИЛЬНОГО ПРОИЗВОДНОГО ЦИТИЗИНА

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследования антигипоксической активности нового полусинтетического соединения - N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорида, полученного на основе хинолизидинового алкалоида цитизина. Эксперименты проводились на мышах с исползованием трех экспериментальных моделей гипоксии: нормобарической, гемической и цитотоксической. Исследуемого вещество вводилось в дозах 1.0-20.0 мг/кг, в сравнении с референтным препаратом Милдронат нео. Установлено, что на всех моделях гипоксии соединение проявило выраженную антигипоксическую активность, особенно в дозах 3.0-5.0 мг/кг, увеличивая продолжительность выживания животных до 21.2% в сравнении с контролем. Полученные данные позволяют рассматривать N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорид как перспективное соединение для дальнейших фармакологических разработок в качестве антигипоксического средства.

ABSTRACT

This article presents the results of a study on the antihypoxic activity of a novel semi-synthetic compound, N-(2-hydroxybenzyl)cytisine hydrochloride, derived from the quinolizidine alkaloid cytisine. Experiments were conducted on mice using three experimental models of hypoxia: normobaric, hemic, and cytotoxic. The test compound was administered at doses of 1.0–20.0 mg/kg and compared with the reference drug Mildronat Neo. It was found that the compound exhibited pronounced antihypoxic activity in all hypoxia models, particularly at doses of 3.0–5.0 mg/kg, increasing the survival time of animals by up to 21.2% compared to the control group. The findings suggest that N-(2-hydroxybenzyl)cytisine hydrochloride is a promising candidate for further pharmacological development as an antihypoxic agent.

Ключевые слова: производные N-бензильного цитизина, N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорид, нормобарическая гипоксия, цитотоксическая гипоксия, гемическая гипоксия.

Keywords: N-benzyl derivatives of cytisine, N-(2-hydroxybenzyl) cytisine hydrochloride, normobaric hypoxia, cytotoxic hypoxia, hemic hypoxia.

Введение. Гипоксия – патологическое состояние, возникающее вследствие недостаточного поступления кислорода в организм из внешней среды или нарушения его усвоения клетками и тканями [3]. Недостаточное содержание кислорода в организме приводит к прекращению аэробного метаболизма и окислительного фосфорилирования, снижению запасов макроэргических соединений, нарушению функции клеток и их гибели [7].

На современном этапе развития науки значительно расширились знания не только о патогенезе гипоксических состояний, их профилактике и возможностях лечения, но и об использовании умеренной гипоксии в терапевтических целях [5].Тем не менее, до настоящего времени остаётся актуальной необходимость подробного описания механизмов развития гипоксии на молекулярном, клеточном, органном и системном уровнях, а также патогенетического обоснования новых принципов фармакологической коррекции метаболических и функциональных нарушений, возникающих при гипоксии [9].

Цель исследования - сравнительное изучение антигипоксической активности вещества N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорида в различных моделях гипоксии: нормобарической, гемической и цитотоксической, по сравнению с референтным препаратом.

Материалы и методы исследования.

Объектом исследования было выбрано вещество N-(2-оксибензил)цитизин гидрохлорид, полусинтетически полученное на основе хинолизидинового алкалоида растения (Thermopsis alterniflora) в лаборатории химии алкалоидов Института химии растительных веществ имени академика С. Ю. Юнусова Академии наук Республики Узбекистан под руководством кандидатов химических наук, старших научных сотрудников В.И. Виноградовой и Ш.Б. Рахимова. Экспериментальные исследования проводились на беспородных белых половозрелых самцах мышей с массой тела 18–21 г.Подопытные животные получали питание в соответствии со стандартами кормления и содержались в стандартных условиях вивария при естественном 12-часовом световом цикле и температуре воздуха 20±2°C. Животным была обеспечена возможность неограниченного потребления воды, прошедшей санитарно-химический и бактериологический анализ, с использованием специальных поильников для грызунов. Эксперименты на лабораторных животных проводились в соответствии с Директивой 2010/63/ЕС Европейского парламента и Совета от 22 сентября 2010 года о защите животных, регламентирующей защиту позвоночных животных, используемых в экспериментальных и иных научных целях [2]. Перед началом исследования все лабораторные животные прошли 14-дневный адаптационный период.

Методы определения антигипоксической активности. Антигипоксическая активность вещества изучалась на мышах с использованием моделей «нормобарической гипоксии», «цитотоксической гипоксии» и «гемической гипоксии». Исследуемое вещество вводилось животным перорально в дозах 1.0-3.0-5.0-10.0-20.0 мг/кг. В качестве референтного препарата использовался Mildronat Neo (Латвия), который вводился в дозах 1.0-5.0-10.0 мг/кг.

Экспериментальные животные были распределены по группам методом случайной выборки, по 6 мышей в каждой группе. Исследуемое вещество N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорид вводилось внутрижелудочно в дозах 1.0-3.0-5.0-10.0-20.0 мг/кг, а референтный препарат Mildronat Neo (Латвия) в дозах 1.0-5.0-10.0   мг/кг за 60 минут без предварительного моделирования гипоксии. Животным контрольной группы вводили физиологический раствор в объёме 0,2 мл.

Модель «нормобарической гипоксии» создавалась путём помещения мышей в герметичные прозрачные стеклянные ёмкости объёмом 500 мл с последующим развитием гиперкапнического состояния.

Модель «гемической гипоксии» воспроизводилась путём внутрибрюшинного введения нитрита натрия в дозе 300.0 мг/кг.
Модель «цитотоксической гипоксии» создавалась путём подкожного введения нитропруссида натрия в дозе 20.0 мг/кг [6].

Результаты и их обсуждение. Нормобарическая гипоксия – это форма гипоксии, возникающая при снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе [8]. Результаты модели нормобарической гипоксии представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Воздействие N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорида на продолжительность выживания мышей в модели нормобарической гипоксии, вызванной гиперкапнией, n=6

Примечание: *P = 0.05 по сравнению с контрольной группой животных

Полученные результаты показали, что вещество N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорид в дозе 3.0 мг/кг увеличило продолжительность выживания лабораторных мышей по сравнению с контрольной группой в 1.1 раза, а сравнительный препарат Mildronat Neo в дозе 5 мг/кг — в 1.2 раза. Установлено, что при указанных дозах антигипоксическая активность веществ составила соответственно 14.5 % и 26.6 %.

Гемическая гипоксия развивается в результате снижения кислородной ёмкости крови, что может происходить в двух формах - при анемии или инактивации гемоглобина. При гемической гипоксии снижение кислородной ёмкости крови либо нарушение способности гемоглобина связывать кислород приводит к уменьшению содержания кислорода как в артериальной, так и в венозной крови. В подобных условиях организм также испытывает окислительный стресс [1].

Результаты эксперимента по изучению антигипоксической активности вещества N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорида, отобранного для дальнейшего исследования, в условиях окислительного стресса, вызванного гемической гипоксией, представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Воздействие вещества N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорид на продолжительность выживания мышей в модели гемической гипоксии, n=6

Примечание: *P = 0.05 по сравнению с контрольной группой животных

В ходе эксперимента было установлено, что вещество N-(2-оксибензил)цитизин гидрохлорид в дозе 5.0 мг/кг увеличило продолжительность выживания по сравнению с контрольными животными в 1.2 раза, а сравнительный препарат Mildronat Neo в дозе 5.0 мг/кг также продлил её в 1.2 раза; при этом антигипоксическая активность данных веществ при указанных дозах составила соответственно 20.2 % и 26.5 %.

Цитотоксическая гипоксия возникает при воздействии токсинов, вызывающих снижение активности дыхательных ферментов или их синтеза, что приводит к нарушению процессов биологического окисления и фосфорилирования, снижению высвобождения кислорода, нарушению функции выработки энергии в митохондриях, а также нарушению процесса потребления кислорода клетками организма [9].

При изучении воздействия вещества N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорид на гипоксию, возникающую на клеточном уровне, были получены следующие результаты:

Таблица 3.

Воздействие N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорида на продолжительность выживания мышей в условиях модели цитотоксической гипоксии, n=6

Примечание: *P = 0.05 по сравнению с контрольной группой животных

В модели цитотоксической гипоксии вещество N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорид в дозе 5.0 мг/кг увеличило продолжительность выживания по сравнению с контрольными животными в 1.2 раза, аналогично сравнительному препарату Mildronat Neo в дозе 5.0 мг/кг, который также продлил её в 1.2 раза. Установлено, что антигипоксическая активность данных веществ при указанных дозах составила соответственно 21.2 % и 24.2 %.

Вывод: Вещество N-(2-оксибензил) цитизин гидрохлорид в дозах 3.0–5.0 мг/кг проявило антигипоксическую активность, близкую к действию референтного препарата, при гемической гипоксии, развивающейся на фоне анемии, и цитотоксической гипоксии, обусловленной воздействием токсинов. В дальнейшем углублённое фармакологическое изучение данного соединения может способствовать расширению ассортимента антигипоксических средств, применяемых при анемии, интоксикациях и воспалительных заболеваниях.

Список литературы:

1. Киселев А. Р., Араблинский Н. А., Миронов С. А. и др. Физиологические и патофизиологические аспекты краткосрочной адаптации человека к условиям
   среднегорья. // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2022. 21(8). С.3306. doi:10.15829/1728-8800-2022-3306
2. Albertus-Cámara., Ferrer-López., Martínez-González-Moro. The Effect of Normobaric Hypoxia in Middle- and/or Long-Distance Runners: Systematic Review. // Biology. 2022. 11. P.689. https://doi.org/ 10.3390/biology11050689
3. Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes Text with EEA relevance. // Official Journal of the European Union. 2010.  47 p.
4. Klaudia Jomova., Renata Raptova., Suliman Y.Alomar. Reactive oxygen species, toxicity, oxidative stress, and antioxidants: chronic diseases and aging. // Archives of Toxicology. 2023. 97. P.2499–2574 https://doi.org/10.1007/s00204-023-03562-9
5. Mark A. Wefers Bettink1, M. Sesmu Arbous et.al. Mind the mitochondria. // Journal of Emergency and Critical Care Medicin. 2019. 3. 45 p http://dx.doi.org/10.210
6. Mironov A.N. Guidelines for conducting preclinical studies of drugs. Part one. M: Grif i K. 2012. 944 p
7. Webb KL, Dominelli PB, Baker SE et.al.Influence of High Hemoglobin-Oxygen Affinity on Humans During Hypoxia. // Front. Physiol. 2022. 12. P.763-933. doi: 10.3389/fphys.2021.763933
8. Ylenia Della Rocca., Luigia Fonticoli., Thangavelu Soundara Rajan et.al. Hypoxia: molecular pathophysiological mechanisms in human diseases. // Journal of Physiology and Biochemistry. 2022. 78. P.739-752.