Противовоспалительная активность соединения 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорида и его влияние на динамику цитокинов в экспериментальной модели воспаления

Данные научные исследования выполнены в рамках бюджетного проекта Института.

УДК 615.276:547.831/.857:616-092.9

Abstract

This scientific study experimentally evaluated the anti-inflammatory activity of the compound 2-chloro-3-(6,7-dimethoxy-1,2,3,4-tetrahydroisoquinolin-1-yl)-8-methylquinoline hydrochloride and its effect on serum cytokine levels in a formalin-induced acute inflammation model. The experiments were conducted on outbred white male rats weighing 180–200 g. The inflammatory reaction was induced by subplantar injection of a 2.5% formalin solution. The test compound was administered intragastrically at doses of 0.1, 0.5, 1.0, 5.0, and 10.0 mg/kg, with diclofenac sodium used as the reference drug. The degree of inflammation was assessed based on changes in paw volume using a plethysmometer. In addition, the serum levels of the cytokines IL-4, IL-6, and TNF-α were determined by enzyme-linked immunosorbent assay.

The experimental results demonstrated that the investigated compound exhibits dose-dependent anti-inflammatory activity. The highest pharmacological efficacy was recorded at a dose of 1.0 mg/kg, with anti-inflammatory activity reaching 73.8%, which exceeded the result of the reference drug. Furthermore, the compound was found to significantly reduce serum IL-6 and TNF-α levels, thereby attenuating the activity of pro-inflammatory mediators. This confirms that 2-chloro-3-(6,7-dimethoxy-1,2,3,4-tetrahydroisoquinolin-1-yl)-8-methylquinoline hydrochloride possesses a high anti-inflammatory potential.

Аннотация

В данной научной статье экспериментально оценена противовоспалительная активность соединения 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорида и его влияние на уровень цитокинов в сыворотке крови на модели острого воспаления, индуцированного формалином. Исследования проводились на беспородных белых крысах-самцах с массой тела 180–200 г. Воспалительная реакция вызывалась субплантарным введением 2,5% раствора формалина. Исследуемое соединение вводили внутрижелудочно в дозах 0,1; 0,5; 1,0; 5,0; 10,0 мг/кг, в качестве референс-препарата использовали диклофенак натрия. Степень воспаления оценивали по изменению объёма лапы с помощью плетизмометра. Кроме того, содержание цитокинов IL-4, IL-6 и TNF-α в сыворотке крови определяли методом иммуноферментного анализа.

Результаты экспериментов показали, что исследуемое соединение проявляет дозозависимую противовоспалительную активность. Наивысшая фармакологическая эффективность зарегистрирована в дозе 1,0 мг/кг, при этом противовоспалительная активность составила 73,8%, что превысила показатель референс-препарата. Наряду с этим установлено, что соединение значительно снижает уровень IL-6 и TNF-α в сыворотке крови, ослабляя активность противовоспалительных медиаторов. Это подтверждает, что 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид обладает высоким противовоспалительным потенциалом.

Keywords: 2-chloro-3-(6,7-dimethoxy-1,2,3,4-tetrahydroisoquinolin-1-yl)-8-methylquinoline hydrochloride, inflammation, formalin model, cytokines, IL-4, IL-6, TNF-α, diclofenac sodium.

Ключевые слова: 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизо-хинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид, воспаление, формалиновая модель, цитокины, IL-4, IL-6, TNF-α, диклофенак натрия.

Введение

Воспаление представляет собой сложную защитную реакцию организма, формирующуюся в ответ на различные повреждающие факторы, и занимает важное место в патогенезе многих хронических и дегенеративных заболеваний. В последние годы возрастает интерес к изучению молекулярных механизмов воспалительного процесса. Это связано с выявлением того факта, что избыточная продукция интерлейкинов, фактора некроза опухоли и других противовоспалительных медиаторов является одной из причин развития ревматоидного артрита, атеросклероза, нейродегенеративных заболеваний и метаболического синдрома [1,2]. В связи с этим создание новых фармакологических средств, способных эффективно подавлять активность медиаторов воспаления, является одним из актуальных направлений современной фармакологии.

В клинической практике широко применяются нестероидные противовоспалительные препараты. Однако их длительное применение ограничивается риском повреждения слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, нефротоксичностью, а также развитием нежелательных реакций со стороны сердечно-сосудистой системы [3]. Поэтому поиск новых химических соединений с низкой токсичностью, высокой биологической активностью и способностью влиять на баланс цитокинов приобретает важное научно-практическое значение.

В настоящее время производные хинолина и тетрагидроизохинолина вызывают особый научный интерес в качестве биологически активных гетероциклических соединений. Согласно литературным данным, соединения данного класса обладают противовоспалительными, антиоксидантными, анальгетическими и нейропротекторными свойствами, а отдельные их представители проявляют фармакологическую активность за счёт подавления биосинтеза медиаторов воспаления [4,5]. В особенности, метоксигруппы и ароматические фрагменты в составе молекулы могут усиливать их взаимодействие с биологическими мембранами и влиять на продукцию цитокинов. С этой точки зрения экспериментальное изучение противовоспалительной активности соединения 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорида и его влияния на динамику цитокинов в сыворотке крови имеет актуальное научно-практическое значение.

Цель исследования: Экспериментальное изучение противовоспалительной активности соединения 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорида на модели острого воспаления, индуцированного формалином, а также его влияния на динамику цитокинов IL-4, IL-6 и TNF-α в сыворотке крови.

Материалы и методы

С целью оценки противовоспалительной активности соединения 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидро-изохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорида и его влияния на уровень цитокинов в сыворотке крови экспериментальные исследования проводились на беспородных белых крысах-самцах массой тела 180–200 г. До начала эксперимента животные в течение 7 дней содержались в условиях вивария и адаптировались к лабораторной среде. В период адаптации, а также в период проведения исследований обеспечивались стандартные биоэкспериментальные требования: температура в помещении поддерживалась на уровне 22±2°C, соблюдался 12/12-часовой режим освещения и темноты. Экспериментальные животные имели свободный доступ к сбалансированному корму и питьевой воде.

Дозы и пути введения тестируемого соединения были выбраны в соответствии с рекомендациями «Руководства по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ» [6-7]. В процессе исследования строго соблюдались международные принципы биоэтики, все экспериментальные манипуляции выполнялись в соответствии с требованиями «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для научных и иных целей» (Страсбург, 1986) и EU Directive 2010/63/EU [8-9].

Для создания модели острого воспаления под кожу подошвенной области правой задней лапы или области бедра экспериментальных животных вводили 0,05–0,1 мл 2,5% раствора формалина. Формалин в качестве флогогенного агента вызывал пролиферативную воспалительную реакцию, усиливая высвобождение гистамина, серотонина, простагландинов и других провоспалительных медиаторов в организме [10].

Животные были разделены на группы методом рандомизации. Интактную группу составили здоровые животные. Контрольной группе после индукции воспаления вводили 0,2 мл 0,9 % раствора натрия хлорида. В референс-группе диклофенак натрия применяли перорально в дозах 8,0 и 10,0 мг/кг. Животным опытной группы соединение 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид вводили внутрижелудочно в дозах 0,1; 0,5; 1,0; 5,0; 10,0 мг/кг. Тестируемое соединение и референс-препарат ввели животным одновременно с применением формалина.

Интенсивность воспалительной реакции оценивали онкометрическим методом с помощью плетизмометра (Ugo Basile, Италия). Объём лапы измеряли до введения формалина и через 180 минут после; разница между полученными показателями принималась в качестве основного критерия степени воспаления.

Кроме того, для оценки иммунологической динамики воспалительного процесса производили забор образцов крови у животных до начала эксперимента и по его окончании. В сыворотке крови определяли содержание интерлейкина-4 (IL-4), интерлейкина-6 (IL-6) и фактора некроза опухоли альфа (TNF-α) и анализировали иммунологические показатели. IL-6 и TNF-α рассматривались в качестве противовоспалительных цитокинов, отражающих степень воспаления, в то время как IL-4 оценивался в качестве противовоспалительного и иммунорегуляторного цитокина. Концентрацию цитокинов определяли методом иммуноферментного анализа на микропланшетном анализаторе Mindray MR-96A (Китай). В ходе анализа использовали набор диагностических реагентов производства «Вектор-Бест» (Россия). Высокая чувствительность и специфичность применённого метода позволили провести достоверную количественную оценку уровня цитокинов.

Результаты и обсуждение

Результаты проведённых экспериментальных исследований показали, что на модели формалин-индуцированного воспаления соединение 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидро-изохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид проявляет значительную противовоспалительную активность. Наблюдемое в контрольной группе резкое увеличение объёма лапы подтвердило развитие выраженной воспалительной реакции. Диклофенак натрия, использованный в качестве референс-препарата, во всех дозах достоверно подавлял воспалительный процесс, демонстрируя высокую фармакологическую эффективность.

Соединение 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид также оказывало дозозависимое противовоспалительное действие. В дозах 0,5–1,0 мг/кг наблюдалось значительное проявление фармакологической эффективности. Наивысшая активность зарегистрирована в дозе 1,0 мг/кг — увеличение объёма лапы снизилось до минимального уровня, а противовоспалительная эффективность составила 73,8%. Данный результат превысил показатель референс-препарата диклофенака натрия в соответствующей дозе, что свидетельствует о соответствующем противовоспалительном потенциале исследуемого соединения.

Вместе с тем, увеличение дозы до 5,0–10,0 мг/кг сопровождалось некоторым снижением противовоспалительной активности. Это обстоятельство может указывать на наличие оптимального терапевтического диапазона для соединения 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорида. Результаты эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты исследований противовоспалительной активности 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорида в сравнении с диклофенаком натрия при формалин-индуцированном воспалении (M±m, n=6)

Примечание: a — достоверное различие по сравнению с контрольной группой, P<0,05; b — достоверное различие по сравнению с референс-препаратом, P<0,05.

Полученные результаты показали, что соединение 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид проявляет высокую противовоспалительную активность на модели формалин-индуцированного воспаления. При введении соединения в дозе 1,0 мг/кг противовоспалительная эффективность составила 73,8%, и этот показатель превысил результат референс-препарата диклофенака натрия в соответствующей дозе. Вместе с тем, снижение фармакологической активности в более высоких дозах указывает на наличие оптимального терапевтического диапазона для данного соединения.

Результаты последующих экспериментальных исследований показали, что на модели формалин-индуцированного воспаления происходят значительные изменения уровня цитокинов в сыворотке крови. В контрольной группе повышение содержания IL-4, IL-6 и TNF-α по сравнению с интактной группой подтвердило развитие активного воспалительного процесса в организме.

Диклофенак натрия, использованный в качестве референс-препарата, достоверно снижал уровень цитокинов. При применении препарата в дозе 8,0 мг/кг показатель IL-4 снизился до 0,37, IL-6 — до 0,11, TNF-α — до 1,07. При использовании дозы 10,0 мг/кг наблюдалось снижение уровня IL-6 до 0,09, что свидетельствует о выраженном ингибирующем действии диклофенака натрия на образование медиаторов воспаления.

Исследуемое соединение 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид также проявлял ингибирующее действие на образование цитокинов во всех введённых дозах. В дозе 0,5 мг/кг показатели IL-4, IL-6 и TNF-α составили 0,49, 0,07 и 0,96 соответственно. В дозе 1,0 мг/кг уровень TNF-α снизился до 0,93. Наивысшая эффективность зарегистрирована в дозе 5,0 мг/кг, где содержание IL-6 снизилось до 0,05, а содержание TNF-α составило 0,89. Данные результаты свидетельствуют о том, что соединение 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид обладает способностью подавлять образование медиаторов воспаления. Полученные экспериментальные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2. Влияние исследуемых соединений на содержание цитокинов в сыворотке крови (M±m, n=6)

Примечание: a — достоверное различие по сравнению с контрольной группой, P<0,05; b — достоверное различие по сравнению с референс-препаратом, P<0,05.

Полученные данные свидетельствуют о том, что противовоспалительное действие соединения 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорида может быть связано с подавлением продукции цитокинов и угнетением образования медиаторов воспаления. По некоторым показателям эффективность данного соединения близка к результатам референс-препарата диклофенака натрия, что подтверждает его практическую значимость в качестве перспективного противовоспалительного средства.

Выводы

Результаты проведённых экспериментальных исследований показали, что соединение 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидро-изохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид проявляет выраженную противовоспалительную активность на модели формалин-индуцированного воспаления. Доза соединения 1,0 мг/кг продемонстрировала наивысшую фармакологическую эффективность, а его противовоспалительное действие превзошло показатели референс-препарата диклофенака натрия. Данные результаты подтверждают, что тестируемое соединение обладает противовоспалительным потенциалом.

Также установлено, что исследуемое соединение значительно снижает уровень противовоспалительных цитокинов - IL-6 и TNF-α в сыворотке крови. Это обстоятельство указывает на то, что фармакологическое действие соединения может быть связано с подавлением образования медиаторов воспаления и модуляцией цитокинового баланса. По отдельным показателям эффективность тестируемого соединения была близка к результатам референс-препарата или превышала их.

Полученные данные позволяют оценить соединение 2-хлор-3-(6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-ил)-8-метилхинолина гидрохлорид в качестве перспективного противовоспалительного средства. Однако, для выяснения молекулярных механизмов действия данного соединения, его влияния на другие медиаторы воспаления, а также определения долгосрочной токсикологической безопасности является целесообразным проведение дополнительных углублённых фармакологических и биохимических исследований.

Список литературы:

1. Chen L., Deng H., Cui H. et al. Inflammatory responses and inflammation-associated diseases in organs // Oncotarget. – 2018. – Vol. 9, № 6. – P. 7204–7218. DOI: 10.18632/oncotarget.23208.
2. Furman D., Campisi J., Verdin E. et al. Chronic inflammation in the etiology of disease across the life span // Nature Medicine. – 2019. – Vol. 25, № 12. – P. 1822–1832. DOI: 10.1038/s41591-019-0675-0.
3. Varrassi G., Pergolizzi J.V., Dowling P. et al. NSAIDs in the treatment of postoperative pain: current perspectives // Journal of Clinical Medicine. – 2021. – Vol. 10, № 15. – P. 3405. DOI: 10.3390/jcm10153405.
4. Solomon V.R., Lee H. Quinoline as a privileged scaffold in cancer drug discovery // Current Medicinal Chemistry. – 2011. – Vol. 18, № 10. – P. 1488–1508. DOI: 10.2174/092986711795328355.
5. Singh P., Anand A., Kumar V. Recent developments in biological activities of chalcones: a mini review // European Journal of Medicinal Chemistry. – 2014. – Vol. 85. – P. 758–777. DOI: 10.1016/j.ejmech.2014.08.033.
6. Xabriyeva R.U. [Guidelines for Experimental (Preclinical) Study of New Pharmacological Substances]. Moscow, Meditsina, 2005. 832 pp. (In Russ)
7. Stefanova A.V. [Preclinical Studies of Medicinal Products]. Part I. Kiev, Avicenna Publishing House, 2002, 579 pp. (In Russ)
8. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes. - Strasbourg: Council of Europe, 1986.- 53 p.
9. 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 // Official Journal of the European Union. - 2010. - L276. - P.33-79.
10. Mironov A.N. [Guidelines for Conducting Preclinical Studies of Medicinal Products]. Part 1. Moscow, Grif i K, 2012, 673 pp. (In Russ).