Вазорелаксантное действие алкалоидов копсинин и N4-йод метилат копсинина в зависимости от химической структуры

Vazorelaxant effect of alcaloids copsinine and N4-iodin methylate copsinine depending on their chemical structure
Цитировать:
Вазорелаксантное действие алкалоидов копсинин и N4-йод метилат копсинина в зависимости от химической структуры // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Юнусов Л.С. [и др.]. 2020. 11(77). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/10876 (дата обращения: 07.07.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В работе исследовано вазорелаксантное действие алкалоидов копсина и его производного N4-йодметилат копсина в зависимости от их химической структуры, выделенные из растения Vinca erecta на  гладких мышцах препарата  аорты крыс в изометрических условиях. Полученные результаты показали, что вазорелаксантное действие копсина и N4-йодметилат копсина зависит от их концентрации и химической структуры и связано с блокадой Сa2+L-канала, расположенного в плазмолемме гладкомышечных клеток сосудов.

ABSTRACT

The work investigated the vasorelaxant effect of copsin alkaloids and its derivative N4-iodomethylate copsin, depending on their chemical structure, isolated from the Vinca erecta plant on the smooth muscles of a rat aorta preparation under isometric conditions. The results obtained showed that the vasorelaxant effect of copsin and N4-iodomethylate of copsin depends on their concentration and chemical structure and is associated with the blockade of the Ca2 + L-channel located in the plasmolemma of vascular smooth muscle cells.

 

Ключевые слова: алкалоид, копсинин, N4-йодметилат копсинин, сосуды, гладкие мышцы, Сa2+L-канал, адренорецептор, релаксант.

Keywords: alkaloid, copsinin, N4-iodomethylate copsinin, vessels, smooth muscles, Ca2 + L-channel, adrenergic receptor, relaxant.

 

Введение

На сегодняшний день описано более 400 алкалоидов растительного происхождения. Классификация, синтез/биотрансформация и широкий спектр фармакологической активности алкалоидов были подробно изучены многими исследователями, и установлено, что одним из потенциальных источников алкалоидов является вид растений Vinca erecta [1]. Vinca erecta - это в основном горные виды и представляют собой двулетние или многолетние травянистые растения. В народной медицине растение вида Vinca erecta используется как понижающее температуру тела, болеутоляющее, а также при лечении гастрита, тонзиллита, противовоспалительное, понижающее артериальное давление, заболевания печени, малярию, как стимулирующее средство [2].

Целью данного исследования было проанализировать вазорелаксантное действие алкалоидов копсина и его производного N4-йодметилат копсина, выделенного из растений вида Vinca erecta, на изометрическую сократительную активность гладких мышц аорты крысы (рис. 1).

 

Рисунок 1. Структурная формула алкалоидов копсина (A) и N4-йодметилат копсина (B) [1]

 

Материалы и методы. Приготовление препарата аорты проводилось по стандартной методике.

Эксперименты проводились на здоровых белых песпородистых крысах (150–200 гр.), которых содержали в стандартных условиях корма и воды. После анестезии животных хирургически изолировали и разрезали на кольцевые сегменты (l = 2–4 мм; ø = 1–2 мм) препарат аорты. В экспериментах использовался физиологический раствор Кребса-Ксензелеита следующего химического состава (в мМ): (мМ): NaCl - 120,4; КСл - 5; NaHCO3 - 15,5; NaH2PO4 - 1,2; MgCl2 - 1,2; СaСl2 - 2,5; С6Н12O6 - 11,5 (rN = 7,4) [3]. Солевой раствор аэрировали карбогеном (O2–95% и СO2–5%), а постоянную температуры (t = + 37 ± 0,5 ° C) поддерживали с помощью ультратермостата (U-8; Болгария). Сократительную активность аортального сосудистого препарата регистрировали в изометрических условиях с помощью датчика мощности FT-03 (Grass Instrument Co., США), устройства усиления сигнала (Grass Instrument, США) на Endym 621.02 (Чехия) стандартным методом (механография).

В экспериментах использовали реагенты гидрохлорид верапамила [4,5] (Sigma-Aldrich, Германия), NaHCO3, CaCl2, MgSO4, глюкоза, NaCl, KSl, NaH2PO4 (Россия). Влияние исследуемых алкалоидов на Ca2+L-канал оценивали по амплитуде силы сокращения, создаваемой с помощью KCl (50 мМ) [6,3]. Влияние алкалоидов, изученных в экспериментах, на активность резервного Ca2+-канала (SOCC) / рецепторзависимых Ca2+–каналов (ROCC - рецептор - оперативные Ca2+–каналы) оценивалась согласно [7]. Результаты, полученные был статистически обработан с использованием специального программного пакета OriginPro c. 8.5 SR1 (EULA, Northampton, MA 01060–4401, США) [8]. Результаты представлены в виде M ± m результатов экспериментов, выполненных при n повторениях, где M - среднее арифметическое, а m - значение стандартной ошибки. Также результаты эксперимента рассчитывались на основе t-критерия Стьюдента уровня статистической достоверности значений между группами и оценивались как статистически достоверные при значениях << 0,05, r <0,01.

Первоначально препарат аорты крысы инкубировали при напряжении 1 г (9,8 ~ 10 мН) в течение ~ 45-60 мин до регистрации нормальной электромеханической активности. На следующем рисунке показана блок-схема экспериментального устройства, предназначенного для регистрации сократительной активности препаратов для аорты крысы (рисунок 2).

 

Рисунок 2. Общая схема устройства для регистрации сократительной активности гладких мышц сосудов аорты крысы в изометрических условиях [9]

 

В данном случае А - это испытательный прибор, в специальный контейнер объемом 5 мл (1) помещается физиологический раствор (2), а постоянная температуры физиологического раствора обеспечивается с помощью термостата (3). Также раствор оборудованный смесью газов, содержащей 5% - CO2 и 95% -O2; (5), устройство для измерения механической активности (4) подключено к устройству Endim 621.02 (7) через усилитель сигнала (6). V - это отдельный препарат гладких мышц аорты (8), прикрепленный к неподвижному крючку (9), а другой - к крючку механотрона (10).

 

Pезультаты и их обсуждение. Эксперименты показали, что алкалоиды копсин (50–300 мкМ) и N4-йодметилат копсин (5–30 мкМ) оказывают значительное вазорелаксантное действие на изометрическую сократительную активность (in vitro) препарата аорты крысы за счет KСl (50 мМ). В частности, было обнаружено, что копсин снижает силу сокращения при концентрации 50 мкМ на 6,1 ± 3,1% по сравнению с контролем и при максимальной концентрации 300 мкМ на 62,2 ± 4,9% (n = 4–6). Также было обнаружено, что N4-метилат йода снижает силу сокращения на 34,5 ± 4,7% при концентрации 5 мкМ по сравнению с контролем и на 83,2 ± 3,2% при максимальной концентрации 30 мкМ. Значения копсина и N4-йодметилат копсина (EС50) составили 178,8 мкМ и 8,7 мкМ, соответственно (рис. 3 A и B).

 

Рисунок 3. Зависимые от концентрации вазорелаксантное действие алкалоидов копсина (A) и N4-йодметилат копсина (B) на препарате аорты с использованием KСl (50 мМ).

 По оси ординат сила сокращения аорты принятая за 100% силы сокращения, вызванной 50 мМ KСl. По оси абсцисс - концентрация алкалоидов в мкМ. Индекс достоверности во всех случаях (* - r<0,05; ** r<0,01; n = 4–6).

 

В экспериментах оценивалось участие потенциал-зависимых Sa2 + -каналов L-типа в обеспечении расслабляющего эффекта алкалоидов копсина и N4-йодметилат копсина, а также изучалось их влияние на восстановление препаратов аорты, вызванное кумулятивным добавлением СaCl2 в бескальциевую среду с 50 мМ KCl. В этих экспериментах увеличение концентрации СaCl2 (0–2,5 мМ) в среде инкубации привело к постепенному увеличению силы сокращения аорты в результате введения ионов Сa2+ через Сa2+ -каналы L-типа (рис. 4 A). Присутствие алкалоидов, изученных в среде инкубации, значительно снижает развитие сил сокращения в ответ на увеличение СaCl2 (рис. 4 A). Эти результаты предполагают, что релаксантный эффект исследуемых алкалоидов может быть связан с уменьшением количества [Сa2+]i на входе Ca2+-каналов L-типа и снижением активности этого сокращения.

Чтобы дополнительно прояснить участие Ca2+-каналов L-типа в обеспечении расслабляющего действия алкалоидов копсина и N4-йодметилат копсина, их действие было изучено в присутствии верапамила, специфического блокатора этого канала. В этом эксперименте было замечено, что в присутствии верапамила EС50 = 0,1 мкМ их релаксантный эффект снижался. В этом случае сила восстановления копсина (EC50 = 178,8 мкМ) и N4-йодметилата (EC50 = 8,7 мкМ) была дополнительно увеличена до 4,6 ± 3,4% (54,6 ± 4,2% по сравнению с контролем). ) и ослабление до 8,3 ± 3,1% (58,3 ± 4,8% относительно контроля) (рис. 4 В).

 

Рисунок 4. Релаксантный эффект алкалоидов копсина и N4-йодметилат копсина зависит от концентрации [Ca2+] и состояния потенциально-зависимых Ca2+ -каналов L-типа. Влияние копсинина и N4-йодметилатного копсина на сокращение аорты крысы, вызванное кумулятивным добавлением CaCl2 к растворам A-Krebs.

 По оси ординат сила сокращения аорты принимается равной 100% силы сокращения, вызываемой 50 мМ KSl. По оси абсцисс - концентрация SaCl2. Расслабляющий эффект копсина и N4-йодметилат копсина на сокращение мышц, вызванное 50 мМ KSl в присутствии B-верапамила (0,1 мкМ) (достоверность во всех случаях * - r<0,05; ** r<0,01; n = 4–6).

 

На основании полученных результатов можно сказать, что блокада L-Сa2+ -каналов лежит в основе релаксантного действия алкалоидов копсина и N4-йодметилат копсина. Однако, хотя верапамил может частично сохранять расслабляющий эффект алкалоидов, изученных в существующих условиях, могли быть активированы другие механизмы, включая блокаду L-Сa2+ -каналов и снижение транспорта ионов Сa2+ в гладкомышечных клетках.

Помимо потенциально зависимых Сa2+-каналов, Сa2+-каналы, контролируемые рецепторами, также играют важную роль в регуляции гомеостаза Сa2+ в гладкомышечных клетках [6]. Чтобы оценить влияние алкалоидов, изученных в последующих экспериментах на Сa2+-каналы, контролируемые рецепторами, сокращение мышц аорты, вызванное фенилэфрином (ФE), агонистом α1-адренорецепторов, в основном обеспечивается поступающими ионами Сa2+ через Сa2+-каналы, контролируемые рецепторами [10].

В наших экспериментах изучалось влияние алкалоидов на силу сокращения аорты, индуцированную ФЭ, в присутствии блокатора Сa2+-каналов L-типа - верапамила. В этих условиях сокращение мышц, вызванное ФЭ, было на 13,7 ± 2,8% ниже, чем при отсутствии верапамила. В этих условиях алкалоиды копсин (200 мкМ) и N4-йодметилат копсин (50 мкМ)

снижали сокращение аорты, вызванное ФE, максимум до 77,4 ± 5,1% и 60,2 ± 4,3%, соответственно, по сравнению с контролем (рис. 5 A). и Б).

 

   

Рисунок 5. Влияние алкалоидов копсина (A) и N4-йодметилата копсина (B) на фенилэфрин-индуцированное сокращение аорты крысы

 Дозозависимые эффекты копсинина и N4-йодметилата копсинина на сокращение аорты крысы, вызванное 1 мкМ ФE. По оси ординат сила сокращения аорты получается как 100% от силы сокращения аорты, называемой с использованием 1 мкМ ФE. По оси абсцисс - концентрация алкалоидов. (индекс надежности во всех случаях * - r<0,05; ** r<0,01; n = 4–6).

 

В этих экспериментах значения EС50 копсина и N4-йодметилат копсина составляли 68,1 мкМ и 33,5 мкМ соответственно. Полученные результаты позволяют предположить, что наблюдаемый эффект исследуемых алкалоидов может быть предсказан путем блокады рецепторно-контролируемых Сa2+-каналов. Влияние исследуемых алкалоидов на Сa2+-каналы, контролируемые рецепторами, можно объяснить дополнительными экспериментами с блокатором α-адренорецепторов фентоламином (ФA). В наших экспериментах было обнаружено, что релаксантный эффект алкалоидов копсина (200 мкМ) и N4-йодметилат копсина (50 мкМ) снижает эффект ФE на 51,6 ± 5,3 и 45,4 ± 4,5 в присутствии 10 мкМ фентоламина (6- картина).

 

Рисунок 6. Влияние фентоламина (10 мкМ) на релаксантный эффект копсина алкалоидов и метилата N4-йода

По оси ординат - сила сокращения аорты была получена с использованием 100 мкМ ФE как 100% силы сокращения аорты. (индекс надежности во всех случаях * - r<0,05; ** r<0,01; n = 4–6).

 

Эти результаты предполагают, что релаксантный эффект исследованных алкалоидов может быть связан с блокадой Сa2+-каналов, контролируемой рецепторами.

Выводы. Алкалоиды - копсин и его производное N4-йодметилат копсин оказывает расслабляющее действие, эффективно снимает предварительно индуцированное сокращение аорты крысы с помощью гиперкальциемического раствора и фенилэфрина.

На основании анализа литературы и результатов экспериментов, сосудорасширяющее действие алкалоидов копсина и N4-йодметилат копсина, выделенных из растений вида Vinca erecta, на изометрическую сократительную активность лекарственного средства для сосудов аорты крысы in vitro может быть в основном связано с блокадой Сa2+-канала L-типа.

Продукт взаимодействия метилиодида (CH3I) с копсином растительного происхождения приводит к значительному увеличению релаксантной активности копсина метилата N4-йода.

Научные/экспериментальные результаты, полученные в этом исследовании, могут быть использованы в качестве теоретической основы для разработки антигипертензивных фармакологических препаратов на основе дитерпеноидных алкалоидов.

 

Список литературы:

  1. Adizov Sh.M.,Tashkhodzhaev., Pratik P., Upadhyay P.Kh., Yuldashev M., Mirzaeva M. Alkyl-and Acyl-Derivatives of Copsinine and Pseudocopsinine and Their Criystal Structures // Chemistry of Natural Compounds. – 2018. – V.54. – P.147-152.
  2. Sadritdinov F.S., Kurmukov A.G. The Pharmacology of the Plant Alkaloids and Their Use in Medicine // Tashkent – 1980. – P.47.
  3. Kim B., Jo C., Choi H.–Y., Lee K. Vasorelaxant and hypotensive effects of cheonwangbosimdan in SD and SHR rats // Hindawi Evidence–Based Complementary and Alternative Medicine. – 2018. – V.2018. – P.1–8.
  4. Ozaki H., Ohyama T., Sato K., Karaki H. Ca2+–Dependent and independent mechanisms of sustained contraction in vascular smooth muscle of rat aorta // Japan J. Parmacol. – 1990. – V.52(510). – P.509–512.
  5. Martinsen A., Baccelli C., Navarro I., Abad A., Quetin–Leclerc J., Morel N. Vascular activity of a natural diterpene isolated from Croton zambesicus and of a structurally similar synthetic trachylobane // Vascular Pharmacology. – 2010. – V.52. – P.63–69.
  6. Cherkaoui–Tangi K., Israili Z.H., Lyoussi B. Vasorelaxant effect of essential oil isolated from Nigella sativa L. seeds in rat aorta: Proposed mechanism // Pak. J. Pharm. Sci. – 2016. – V.29(1). – P.1–8.
  7. Hoe S.–Z., Lee C.–N., Mok S.–L., Kamaruddin M.Y., Lam S.–K. Gynura procumbens Merr. decreases blood pressure in rats by vasodilatation via inhibition of calcium channels // Clinics. – 2011. – V.66(1). – P.143–150.
  8. Лакин Г.Ф. Биометрия // Москва. – Изд – во «Высшая школа». – 1990. – С.23–284.
  9. Vandier С., Le Guennec J.Y., Bedfer G. What are the signaling pathways used by norepinephrine to contract the artery? A demonstration using guinea pig aortic ring segments // Adv. Physiol. Educ. – 2002. – V.26. – P.195–203.
  10. Karaki H., Ozaki H., Hori M. et al. Calcium movements, distribution, and functions in smooth muscle // Pharmacological Reviews. – 1997. – V.49(2). – P.158–229.
Информация об авторах

докторант, кафедра физиологии человека и безопасности жизнедеятельности, Андижанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Андижан

Doctoral student of the Department of Human Physiology and Life Safety of Andijan State University, Republic of Uzbekistan, Andijan

д-р. биол. наук, заведующий кафедрой физиологии человека и безопасности жизнедеятельности, Андижанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Андижан

Doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Human Physiology and Life Safety, Andijan State University, Republic of Uzbekistan, Andijan

PhD, старший научный сотрудник Института химии растительных веществ АН РУз, Узбекистан, г. Ташкент

PhD, senior researcher of the Institute of chemistry of the plant compounds AS of RUz, Tashkent, Uzbekistan

к.б.н., преподаватель, Андижанский государственный университет, Узбекистан, г. Андижан

cand. biol. sci., the teacher, Andijan State University, Uzbekistan, Andijan

ст. преп., кафедра физиологии человека и безопасности жизнедеятельности, Андижанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Андижан

Senior Lecturer, Department of Human Physiology and Life Safety, Andijan State University, Republic of Uzbekistan, Andijan

магистр кафедры Физиологии человека и безопасности жизнедеятельности Андижанского Государственного университета, Узбекистан, г. Андижан

Master of the Department of Human Physiology and Life Safety Andijan State University, Uzbekistan, Andijan

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top