The interrelation of the results of the study of anti-inflammatory activity of 3-cyano-1,4-dihydropyridine, cyanothioacetamide derivatives in silico and in vivo

  • Authors: Bochev A.V.1, Bibik E.Y.1
  • Affiliations:
    1. Lugansk State Medical University named after St. Luke
  • Issue: Vol 13 (2024): Материалы XX Международного Бурденковского научного конгресса 18-20 апреля 2024 года
  • Pages: 209-213
  • Section: Клиническая фармакология и фармакоэкономика
  • URL: https://new.vestnik-surgery.com/index.php/2415-7805/article/view/9544

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Recently, there have been more and more initiatives to fully open data on the development and research of new medicines. This approach is especially effective in the early stages, when searching for and confirming new biomishens. Goal. Using an online resource for virtual bioscreening, predict potential targets for new compounds, as well as evaluate their possible pharmacological activity in an in vivo experiment. Materials and methods. The object of the study was new synthesized substances 3-cyano-1,4-dihydropyridines, cyanothioacetamide derivatives. With the help of the Swiss Target Prediction Internet service, the prediction of potential pharmacological effects for the studied compounds was carried out. In preclinical studies, anti-inflammatory activity was evaluated using a model of formalin edema of the rat paw. Results. The conducted screening studies allow us to consider 5 new 3-cyano-1,4-dihydropyridines promising for further study of the anti-inflammatory activity. When modeling formalin edema, it was revealed that laboratory samples with the mar-137 and mar-003 ciphers reduce the severity of the inflammatory process and have a sufficiently long-lasting effect. Conclusions. The main types of pharmacological activity (anti-inflammatory, analgesic, antipyritic) in silico have been established. The presence of anti-inflammatory activity in vivo was reliably revealed.

Full Text

Актуальность. В современном мире производство высокоэффективных и малотоксичных биологически активных органических соединений имеет решающее значение для развития фармацевтической науки. Эти соединения служат основой для разработки новых лекарств и методов лечения различных заболеваний [1]. Открытие и разработка новых активных молекул стимулируют терапевтические инновации. Новые синтезированные химические структуры часто обладают улучшенной эффективностью, безопасностью или механизмами действия по сравнению с существующими лекарственными средствами, предоставляя новые варианты лечения пациентам с неудовлетворенными медицинскими потребностями [2]. Для достижения цели получения таких биологически активных соединений ученые используют различные стратегии, включая молекулярное моделирование, комбинаторную химию, высокопроизводительный скрининг и рациональный дизайн лекарственных средств. Кроме того, достижения в области биотехнологии, геномики и синтетической химии способствуют открытию, оптимизации и синтезу новых соединений с желаемыми фармакологическими свойствами [3]. Виртуальный биоскрининг предлагает экономичный по затратам и времени подход к определению приоритетов и выявлению потенциальных препаратов-кандидатов для дальнейшей разработки. Используя вычислительные методы и методы молекулярного моделирования, исследователи могут ускорить процесс поиска лекарств и повысить вероятность выявления новых методов лечения воспалительных заболеваний.

Целью работы является прогнозирование фармакологических эффектов 3-циано-1,4-дигидропиридинов in silico и оценка их противовоспалительной активности in vivo в доклинических исследованиях.

Материалы и методы исследования. С помощью онлайн-сервиса Swiss Target Prediction, разработанного учеными из Swiss Institute of Bioinformatics [4], был проведен виртуальный скрининг биологической активности новых соединений 3-циано-1,4-дигидропиридинов, производных цианотиоацетамида, синтезированных на базе научно-исследовательской лаборатории «ХимЭкс» ФГБОУ ВО ЛГУ им. В. Даля под руководством доктора химических наук, профессора Кривоколыско С.Г. По результатам компьютерного исследования были отобраны 5 перспективных образцов с лабораторными шифрами mar-003, mar-013, mar-019, mar-021 и mar-137, обладающих потенциальным противовоспалительным действием и являющиеся наиболее значимыми для фармакокоррекции воспалительного процесса в дальнейших доклинических исследованиях [5].

Рисунок 1. Химическая структура исследуемых 3-циано-1,4-дигидропиридинов, производных цианотиоацетамида.

 

Экспериментальное выявление противовоспалительной активности исследуемых производных реализовано в классическом фармакологическом тесте «острый формалиновый отек лапы» у крыс. Исследование выполнено на 72 белых беспородных крысах-самцах массой 230-250 г, полученных из вивария ФГБОУ ВО ЛГМУ им. Святителя Луки Минздрава России. Эксперимент осуществлялся в лаборатории кафедры фундаментальной и клинической фармакологии и имел продолжительность 3 дня. Подопытные животные были распределены на 9 групп: интактная, контрольная («формалиновый отек»), 2 группы сравнения (животные получали нестероидные противовоспалительные препараты – ибупрофен и индометацин) и 5 опытных групп (по количеству исследуемых соединений). Количество особей в группе – 8. Исследование одобрено комиссией по биоэтике Луганского государственного медицинского университета имени Святителя Луки (протокол № 5 от 10.12.2020 г.). Противовоспалительная активность выявлялась индуцированием воспаления конечности крыс в результате введения в правую заднюю лапку 0,1 мл 2 % раствора формалина. Исследуемые вещества и препараты сравнения вводили интрагастрально через зонд за 1,5 часа до индукции отека в дозировке 5 мг/кг. Животные контрольной группы получали 0,9 % раствор натрия хлорида в эквивалентном количестве. Выраженность отека оценивали онкометрически по изменению обхвата инъецированной конечности через 24 и 48 часов после инъекции формалина. Противовоспалительный эффект, оцениваемый по уменьшению отека, выражали в процентах к контролю [6].

Результаты исследования. Данные проведенного виртуального биоскрининга показали, что синтезированные в НИЛ «ХимЭкс» отдельные образцы дигидропиридинов с шифрами mar-137, mar-013, mar-003, mar-021 и mar-019 являются биологически активными и могут проявлять различные фармакологические эффекты в дальнейших исследованиях. Перечень потенциальных биомишеней, к которым исследуемые соединения проявили высокую степень сродства, достаточно обширен, среди них:

  • фосфолипаза А2 (sPLA2), являющаяся биомаркером воспаления аутоиммунных, бактериальных и вирусных заболеваний;
  • фосфодиэстеразы (PDE10A, PDE1A);
  • тирозин-протеинкиназы (JAK1, JAK2, JAK3, TNK2), относящиеся к семейству янус-киназ;
  • аденозиновые (A1 и A2) рецепторы;
  • арахидонат-5-липоксигеназу (ALOX5);
  • циклооксигеназа-2 (PTGS2).

 

На рисунках 2-3 приведены результаты скрининга in silico дигидропиридинов mar-003 и mar-137. Рисунок 2. Результаты биоскрининга для образца mar-003

 

Рисунок 3. Результаты биоскрининга для образца mar-137

 

В доклинических исследованиях in vivo в классическом тесте формалинового отека, лидерами среди изучаемых 3-циано-1,4-дигидропиридинов, производных цинаотиоацетамида по показателям выраженности противовоспалительного эффекта показали себя образцы mar-003 и mar-137. Введенное внутрижелудочно в дозе 5 мг/кг вещество с шифром mar-137 через 24 часа наблюдения, заметно снижает выраженность отека лапки и сходно по значениям с препаратом сравнения индометацином. В сравнении с группой ибупрофена, экспериментальный образец превосходит препарат сравнения по данным показателям на 2,4 %. На 48-часовой отметке наблюдаем продолжительность действия образца mar-137, он снижает прирост объема отека на 3,14 % в сравнении с индометацином, на 4,06 % в сравнении с ибупрофеном. Лабораторный образец mar-003 также обладает достоверным противовоспалительным действием. Через сутки после субплантарного введения раствора формалина, наблюдается разница в обхвате конечностей у крыс данной группы 12,26 % в сравнении с контрольной, что демонстрирует эффект, аналогичный нестероидным противовоспалительным средствам групп сравнения. На позднем этапе эксперимента, соединение mar-003 превосходит в уменьшении экссудации ибупрофен на 4,5 %, индометацин – на 3,57 %. Числовые показатели эксперимента «острый формалиновый отек» представлены в таблице 1.

 

Группа животных

Обхват конечности, см

Разница, %

левой

правой

 

24 ч

48ч

24 ч

48 ч

интакт

2,97

2,96

 

-

 

контроль

2,91

4,20

3,96

44,3

36,1

индометацин

3,19

3,93

4,0

23,2

25,4

ибупрофен

3,04

3,94

3,84

29,6

26,32

mar-137

2,83

3,6

3,46

27,21

22,26

mar-013

2,78

3,79

3,69

36,33

32,73

mar-003

2,84

3,75

3,46

32,04

21,83

mar-021

2,85

3,89

3,89

36,49

36,49

mar-019

2,83

3,79

3,75

33,92

32,5

       

Таблица 1. Динамика изменения обхвата лапок крыс после моделирования формалинового отека

Заключение. Исходя из результатов скрининга 3-циано-1,4-дигидропиридинов in silico, с высокой степенью вероятностью стоило ожидать влияние вышеуказанных структур на макромолекулярные мишени, отвечающие за развитие процесса воспаления. Эксперимент in vivo в классическом фармакологическом тесте острого формалинового отека достоверно показал наличие противовоспалительной активности у данных производных цианотиоацетамида, что позволяет рекомендовать их для дальнейших доклинических исследований.

×

About the authors

Aleksandr Vladimirovich Bochev

Lugansk State Medical University named after St. Luke

Email: bochev.97@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-2731-5394
SPIN-code: 2743-7377

Assistant of the Department of Pharmaceutical Chemistry and Pharmacognosy

Russian Federation, 291045, Luhansk People's Republic, Lugansk, Lugansk, quarter of the 50th anniversary of the defense of Lugansk, 1g

Elena Yuryevna Bibik

Lugansk State Medical University named after St. Luke

Author for correspondence.
Email: helen_bibik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7470-608X

Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Department of Fundamental and Clinical Pharmacology

Russian Federation, 291045, Russia, Lugansk People's Republic, Lugansk, 50th Anniversary of the Defense of Lugansk, 1g.

References

  1. Липатников, К.В. Сравнительное исследование биологической активности производных бензо[d]тиазола in vivo и in silico / К.В. Липатников, Ф.В. Собин, Н.А. Пулин [и др.] // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – №5. – Режим доступа: https://science-education.ru/ru/article/view?id=22113/.
  2. Шатохин, С.С. In silico прогноз фармакологической активности, острой токсичности и биодоступности производных (E)-3-(3-(4-оксо-4H-хромен-3-ил)акрилоил)-2H-хромен-2-она / С.С. Шатохин, Э.Т. Оганесян // Волгоградский научно-медицинский журнал. – 2021. – № 3. С. 5–8.
  3. Дебабов, Д.В. Разработка лекарств и открытый доступ: подходы и перспективы / Д.В. Дебабов, М.Д. Дебабова // Microbiology Independent Research Journal. – 2018. – № 5(1). – P. 32–35.
  4. Gfeller, D. SwissTargetPrediction: a web server for target prediction of bioactive small molecules / D. Gfeller, A. Grosdidier, M. Wirth // Nucleic acids Re¬search. – 2014. – № 42. – W. 32-38.
  5. Бибик, Е.Ю. Исследование новых производных 1,4-дигидропиридинов как потенциальных средств с противовоспалительной активностью: рандомизированное контролируемое исследование / Е.Ю. Бибик, Д.С. Кривоколыско, Г.А. Батищева [и др.] // Кубанский научный медицинский вестник. – 2022. – № 29. – С. 77–95.
  6. Миронов, А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований / А.Н. Миронов // Москва: Гриф и К. – 2012. – С. 750.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies