ТРИЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ N,N'-ЗАМЕЩЕННЫХ 3,7-ДИАЗАБИЦИКЛО[3.3.1]НОНАНОВ, ОБЛАДАЮЩИЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ, И ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА НА ИХ ОСНОВЕ
TRICYCLIC DERIVATIVES OF N,N'-SUBSTITUTED 3,7-DIAZABICYCLO[3,3,1]NONANES, HAVING PHARMACOLOGICAL ACTIVITY, AND MEDICINAL AGENTS BASED THEREON

Данное изобретение относится в целом к новым производным N,N'-замещенных диазабициклононанов, потенциально способных к аллостерической модуляции АМРА (2-амино-3-(3-гидрокси-5-метилизоксазол-4-ил)пропионовая кислота) рецепторов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к новым производным N,N'-замещенных 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов, обладающим фармакологической активностью, и может быть использовано для лечения нейродегенеративных патологий. Также настоящее изобретение относится к лекарственным средствам, содержащим указанные соединения.
Глутаматергическая система, к которой относятся и АМРА рецепторы, является основной возбуждающей нейромедиаторной системой в мозге млекопитающих и, в том числе, и человека и участвует в реализации целой серии физиологических и патологических процессов. Известно, что широкий круг психо-неврологических заболеваний, таких как болезнь Паркенсона (БП), болезнь Альцгеймера (БА) и подобные им нейродегенеративные расстройства, связан с нарушением регуляции этих процессов (Doble A. Pharmacology and Therapeutics. 1999, V.81, N3, pp.163-221).
АМРА рецепторы неравномерно распределены в головном мозге. Высокая концентрация этих рецепторов была обнаружена в поверхностных слоях новой коры (неокортексе) и в гиппокампе [Monaghan, Brain Res., 1984, V.324, рр.160-164]. Исследования на животных и человеке показали, что эти структуры в основном отвечают за сенсомоторные процессы и представляют собой матрицу для высокоповеденческих реакций. Таким образом, за счет АМРА рецепторов осуществляется передача сигналов в нейросетях мозга, ответственных за совокупность когнитивных процессов.
По причинам, изложенным выше, лекарства, усиливающие функционирование АМРА рецепторов, участвуют в регуляции процессов, формирующих память, а также процессов, отвечающих за восстановление нервных клеток. В экспериментах было показано [Arai, Brain Res., 1992, V.598, рр.173-184], что усиление функции АМРА - опосредованного синаптического ответа увеличивает индукцию долговременного потенцирования (LTP). Существует много доказательств того, что LTP, отражающее увеличение прочности синаптических контактов, которое обеспечивает постоянную физиологическую активность в мозге, является физиологической основой памяти и процессов обучения. Например, вещества, которые блокируют LTP, препятствуют механизмам запоминания у животных и людей [Cerro, Neuroscience, 1992, V.46, pp.1-6]. Вещества, которые усиливают функционирование АМРА рецепторов, содействуя индукции LTP, могут положительно влиять на когнитивное функционирование [Granger, Synapse, 1993, V.15, pp.326-329; Arai, Brain Res., V.638, pp.343-346].
На данный момент известно много соединений, активирующих АМРА рецепторы. Примером может являться анирацетам [Ito, J. PhysioL, 1990, V.424, рр.533-543]. Было показано, что анирацетам усиливает синаптический сигнал на нескольких сайтах гиппокампа, никак не действуя на NMDA-опосредованные сигналы [Staubli, 1990, Psychobiology, V.18, pp.377-381; Xiao, Hippocampus, 1991, V.1, pp.373-380]. К особенностям этого препарата относится то, что действие его кратковременно. При периферическом применении он превращается в анизоил-GABA (около 80% лекарства), который уже не имеет анирацетам-подобных эффектов [Guenzi, J.Chromatogr., 1990, V.530, рр.397-406]. Клинический эффект анирацетама реализуется только при использовании его в больших концентрациях (0.1 мМ).
Сравнительно недавно был открыт класс веществ, которые по своему физиологическому действию являются аллостерическими модуляторами АМРА рецепторов. Эти соединения более стабильны и более эффективны, чем известные ранее, как было показано в экспериментах [Staubli, PNAS, 1994, V.91: pp.11158-11162].
В связи с бурным развитием исследований, связанных с изучением фармакологического действия подобных соединений, недавно был установлен экспериментальный факт, что интенсивный ионный ток, который вызван действием таких аллостерических модуляторов на АМРА-рецепторы с последующей деполяризацией постсинаптической мембраны, запускает механизм экспрессии генов, отвечающих за синтез нейротропинов NGF (nerve growth factor) и BDNF (brain-derived neurotrophic factor) - факторов роста нервной ткани [Legutko В., Neuropharmacology, 2001, V.40, pp.1019-1027; Ebadi, Neurochemistry International, 2000, V.30, pp.347-374]. Процесс экспрессии генов, отвечающих за синтез нейротропина, имеет огромное значение при лечении нейродегенеративных расстройств и других психоневрологических заболеваниях. Так, в поведенческих моделях было показано [Siuciak, Brain Research, 1994, V.633, pp.326-330], что BDNF имеет антидепрессивный эффект и уменьшает концентрацию глюкозы в крови у мышей, страдающих сахарным диабетом [Ono, J. Biochem. and Bioph. Res. Commun., 1997, Vol.238, pp.633-637].
В отличие от известных стимуляторов (кофеин, метилфенидат (Ritalin) и амфетамин), ампакины не вызывают таких долгосрочных побочных эффектов, как бессонница, и активно исследуются как потенциальное лекарство от таких болезней мозга, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, шизофрения и другие неврологические и нейродегенеративные нарушения. Например, Broberg B.V. etc. (Psychopharmacology, 2004 Apr.24) установлено улучшение когнитивного статуса при шизофрении при использовании АМРАкина СХ516, a Simmons D.D. etc. (Proc Natl Acad Sci USA, 2009 Mar 24; 106 (12): 4906-11) на животных моделях установил позитивное изменение когнитивного статуса при болезни Гантингтона.
Shimazaki Т. и другие (Eur J Pharmacol. 2007 Dec 1; 575 (1-3): 94-7) в эксперименте на взрослых крысах установили, что соединение СХ546 в концентрации 0,3-3 мг/кг улучшает социальную память именно благодаря положительной стимуляции АМРА рецепторов.
Соединение СХ516 стало одним из немногих, которое было исследовано на больных людях в качестве дополнительной терапии к антипсихотикам при шизофрении (Goff D.C. etc., Neuropsychopharmacology 2008 Feb; 33 (3):456-72). И хотя авторами не было отмечено значимого улучшения в общем состоянии больных или их когнитивном статусе по сравнению с плацебо, они уверены в необходимости продолжения поиска новых, более селективных продуктов в этой категории.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение арсенала средств, которые могут быть использованы в качестве новых эффективных аллостерических модуляторов АМРА рецепторов.
В результате проведенных исследований, направленных на поиск таких соединений, в том числе, запускающих механизм экспрессии генов, отвечающих за синтез нейротропинов - факторов роста нервной ткани, в частности, среди соединений, обладающих подобной активностью, изобретатели обнаружили широкую группу новых производных N,N'-замещенных 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов в форме свободных оснований и солей с фармакологически приемлемыми кислотами, что в совокупности подробно охарактеризовано ниже и составляет один из аспектов настоящего изобретения.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание новых трициклических производных N,N'-замещенных 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов, способных к аллостерической модуляции АМРА (2-амино-3-(3-гидрокси-5-метилизоксазол-4-ил)пропионовая кислота) рецепторов и имеющих общую формулу (I):
в которой:
X представляет собой карбонильную группу;
1
1
1
6
1
6
R и R' могут быть одинаковыми или различными и каждый независимо представляет Н, C-С алкил, C-Салкокси;
2
R означает фрагменты (1.1a), (1.2a), (1.3а), (1.4а):
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
11
11
15
15
1
6
1
6
R', R, R', R, R', R, R', R, R', R, R', R, R', R, R', R, R', R и R'могут быть одинаковыми или различными и каждый независимо представляет Н, С-С алкил, C-Салкокси;
12
1
6
R представляет C-С алкил;
13
13
1
6
1
6
R и R' могут быть одинаковыми или различными и каждый независимо представляет Н, C-С алкил, С-С алкокси, галоген, бензоил, фенил;
Z представляет СН;
Е представляет N;
16
16
m
Y представляет собой -(CRR')-, в которой m=1-2;
16
16
1
6
1
6
R и R' могут быть одинаковыми или различными и каждый независимо представляет Н, С-С алкил, C-С алкокси.
Под используемым здесь термином "галоген" имеется в виду фтор, хлор, бром или йод.
Термин "алкокси" означает группу AlkO-. Примеры алкокси групп включают метокси, бутокси, изопропилокси и аналогичные группы.
Предпочтительные варианты воплощения изобретения
Среди соединений формулы (1), составляющих объект настоящего изобретения, предпочтительными являются следующие три группы соединений, который могут быть представлены формулами (1.1), (1.2), (1.3) и (1.4), приведенными ниже. В частности, предпочтительными соединениями являются:
1.1. N.N'-замещенные 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонаны общей формулы (1.1):
1.2. N,N'-замещенные 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонаны общей формулы (1.2):
1.3. N,N'-замещенные 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонаны общей формулы (1.3):
1.4. N,N'-замещенные 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонаны общей формулы (1.4):
в которых:
1
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
13
13
15
15
Е, Z, R, R, R', R, R', X, Y, R, R', R, R', R, R', R, R', R, R', R, R', R, R', R, R, R', R и R' имеют значения, определенные выше для формулы 1.
Наиболее предпочтительным соединением формулы 1.1 является:
6-[4-метокси-3-(1H-пиразол-1-илметил)бензил]-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион.
Наиболее предпочтительным соединением формулы 1.2 является:
6-[4-метокси-3-(пиперидин-1-илметил)бензил]-1,11 -диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион.
Наиболее предпочтительным соединением формулы 1.3 является:
6-{3-[(2-фторфенокси)метил]-4-метоксибензил}-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион.
Наиболее предпочтительным соединением формулы 1.4 является:
6-{4-метокси-3-[(1,3-тиазол-2-иламино)метил] бензил}-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион.
Ниже изобретение описывается более подробно с помощью примеров получения конкретных соединений.
Схема синтеза конечных соединений представлена ниже:
Схема 1:
15
15
где R' представляет собой галоген, a R и R' имеют значения, определенные выше для формулы 1.
Структуры полученных соединений подтверждались данными химического, спектрального анализов и других физико-химических характеристик.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют, но не ограничивают данное изобретение.
Пример 1. 6-[4-метокси-3-(1H-пиразол-1-илметил)бензил]-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион
3
3
f
3
2
К раствору 0,47 моль 3,7-бис(хлорацетил)-1,5-диметил-3,7-диаза-бицикло[3.3.1]но-нан-9-она (Et)N в абсолютном ацетонитриле при перемешивании прибавили 0,94 моль 4-метокси-3-(1Н-пиразол-1-илметил)бензиламина. Реакционную смесь нагрели до 50°С и продолжили перемешивание (в среднем 2 ч) до полного исчезновения исходных соединений (по данным ТСХ). После отгонки растворителя дальнейшую очистку проводили с использованием колоночной хроматографии. Остаток после отгонки растворителя наносили на хроматографическую колонку с силикагелем. В качестве элюента использовали хлороформ, а далее CHCl/ EtOH (50:1). Отобрали фракцию с R=0.62 в системе CHCl-EtOH (50:1). Отогнали растворитель и получили светло-желтое прозрачное масло, которое растворили в EtO, добавили гексан и медленно отогнали 8/10 растворителя.
Выпали белые аморфные кристаллы.
пл
Выход: 89% от теоретического. Т=94-96°С.
3
ПМР-спектр (CDCl δ, м.д.): 1.0 (с, 3Н), 1.1 (с, 3Н), 2.7 (д, J=13.3, 2Н), 3.0 (д, J=13.3, 2Н), 3.2 (д, J=14.1, 2Н), 3.5 (с, 2Н), 3.7 (д, J=14.1, 2Н), 3.9 (с, 3Н), 4.9 (м, 4Н) 5.3 (с, 2Н) 6.26 (с, 1Н), 6.9 (д, J=8.4,1Н), 7.0 (c, 1H) 7.3 (д, J=8.4, 1H), 7.45 (c, 1H), 7.49 (c, 1H).
Пример 2. 6-[4-метокси-3-(3,5-диметил-1H-пиразол-1-илметил)бензил]-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион
3
3
f
3
2
К раствору 3,7-бис(хлорацетил)-1,5-диметил-3,7-диаза-бицикло[3.3.1]нонан-9-она (0.47 моль) (Et)N в абсолютном ацетонитриле при перемешивании прибавили 0,94 моль 3-[(3,5-диметил-1Н-пиразол-1-ил)метил]-4-метоксибензиламина. Реакционную смесь нагрели до 50°С и продолжили перемешивание (в среднем 2 ч) до полного исчезновения исходных соединений (по данным ТСХ). После отгонки растворителя дальнейшую очистку проводили с использованием колоночной хроматографии. Остаток после отгонки растворителя наносили на хроматографическую колонку с силикагелем. В качестве элюента использовали хлороформ, а далее CHCl/ EtOH (50:1). Отобрали фракцию с R=0.56 в системе CHCl-EtOH (50:1). Отогнали растворитель и получили светло-желтое прозрачное масло, которое растворили в EtO, добавили гексан и медленно отогнали 8/10 растворителя. Выпали белые аморфные кристаллы.
пл
Выход составил 87% от теоретического. Т=127-129°С.
3
ПМР-спектр (CDCl δ, м.д.): 1.0 (с, 3Н), 1.1 (с, 3Н), 2.15 (с, 3Н), 2.2 (с, 3Н), 2.7 (д, J=13.3, 2Н), 3.0 (д, J=13.3, 2Н), 3.2 (д, J=14.1, 2Н), 3.5 (с, 2Н), 3.7 (д, J=14.1, 2H), 3.9 (c, 3H), 4.9 (м, 4H) 5.3 (c, 2H) 6.26 (c, 1H), 6.9 (д, J=8.4, 1H), 7.0 (c, 1H) 7.3 (д, J=8.4, 1H).
Пример 3. 6-[4-метокси-3-(пиперидин-1-илметил)бензил]-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион
3
3
3
f
3
2
К раствору 3,7-бис(хлорацетил)-1,5-диметил-3,7-диаза-бицикло [3.3.1]нонан-9-она (0,47 моль) (Et)N в абсолютном ацетонитриле при перемешивании прибавили 0,94 моль 4-метокси-3-(пиперидин-1-илметил)бензиламина. Реакционную смесь нагрели до 50°С и продолжили перемешивание (в среднем 2 ч) до полного исчезновения исходных соединений (по данным ТСХ). После отгонки растворителя дальнейшую очистку проводили с использованием колоночной хроматографии. Остаток после отгонки растворителя наносили на хроматографическую колонку с силикагелем. В качестве элюента использовали CHCl, а далее CHCl/ EtOH (50:1), затем (20:1). Отбирали фракцию с R=0.53 в CHCl. Отгоняли растворитель и получали желтоватое прозрачное масло, которое растворяли в EtO, добавили гексан и медленно отогнали 8/10 смеси растворителей (чтобы вещество закристаллизовалось, необходимо повторить эту процедуру 2-3 раза). Выпали белые кристаллы игольчатой формы.
пл
Выход: 76% от теоретического. Т=129-130°С.
3
ПМР-спектр (CDCl δ, м.д.): 1.0 (с, 3Н), 1.2 (с, 3Н), 1.45-1.53 (м, 6Н), 2.47 (уш. с, 4Н), 2.7 (д, J=13.3, 2Н), 3.0 (д, J=13.3, 2Н), 3.2 (д, J=14.1, 2Н), 3.5 (с, 2Н), 3.58 (с, 2Н), 3.7 (д, J=14.1, 2Н), 3.9 (с, 3Н), 4.9 (м, 4Н), 6.9 (д, J=8.4, 1Н), 7.2 (д, J=8.4,1Н) 7.4 (с, 1Н).
Пример 4. 6-{3-[(2-фторфенокси)метил]-4-метоксибензил}-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион
3
3
f
3
2
К раствору 3,7-бис(хлорацетил)-1,5-диметил-3,7-диаза-бицикло[3.3.1]нонан-9-она (0,47 моль) (Et)N в абсолютном ацетонитриле при перемешивании прибавили 0,94 моль 3-[(2-фторфенокси)метил]-4-метоксибензиламина. Реакционную смесь нагрели до 50°С и продолжили перемешивание (в среднем 2 ч) до полного исчезновения исходных соединений (по данным ТСХ). После отгонки растворителя дальнейшую очистку проводили с использованием колоночной хромотографии. Остаток после отгонки растворителя наносили на хроматографическую колонку с силикагелем. В качестве элюента использовали CHCl. Отбирали фракцию с R=0.73 (А) в системе CHCl-EtOH (50:1). Отгоняли растворитель и получали желтоватое прозрачное масло, которое растворяли в EtO, добавили гексан и медленно отогнали 8/10 смеси растворителей. Выпали белые аморфные кристаллы.
пл
Выход: 91% от теоретического. Т=111-113°С.
3
ПМР-спектр (CDCl δ, м.д.): 1.0 (с, 3Н), 1.1 (с, 3Н), 2.7 (д, J=13.3, 2Н), 3.0 (д, J=13.3, 2Н), 3.2 (д, J=14.1, 2Н), 3.5 (с, 2Н), 3.7 (д, J=14.1, 2Н), 3.9 (с, 3Н), 4.9 (м, 4Н) 5.3 (с, 2Н) 6.9-7.18 (м, 5Н), 7.3 (д, J=8.4, 1Н), 7.45 (с, 1Н), 7.53 (с, 1Н).
Пример 5. 6-[4-метокси-3-(2-метил-1H-пиразол-1-илметил)бензил]-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион
3
3
f
3
2
К раствору 3,7-бис(хлорацетил)-1,5-диметил-3,7-диаза-бицикло[3.3.1]нонан-9-она (0,47 моль) (Et)N в абсолютном ацетонитриле при перемешивании прибавили 0,47 моль 3-[(2-метил-1Н-имидазол-1-ил)метил]-4-метоксибензиламина. Реакционную смесь нагрели до 50°С и продолжили перемешивание (в среднем 2 ч) до полного исчезновения исходных соединений (по данным ТСХ). После отгонки растворителя дальнейшую очистку проводили с использованием колоночной хроматографии. Остаток после отгонки растворителя наносили на хроматографическую колонку с силикагелем. В качестве элюента использовали хлороформ, а далее CHCl/ EtOH (50:1). Отобрали фракцию с R=0.58 (А) в системе CHCl-EtOH (50:1). Отогнали растворитель и получили светло-желтое прозрачное масло, которое растворили в EtO, добавили гексан и медленно отогнали 8/10 растворителя. Выпали белые аморфные кристаллы.
пл
Выход: 90% от теоретического. Т=87-89°С.
3
ПМР-спектр (CDCl δ, м.д.): 1.0 (с, 3Н), 1.1 (с, 3Н), 2.45 (с, 3Н), 2.7 (д, J=13.3, 2Н), 3.0 (д, J=13.3, 2Н), 3.2 (д, J=14.1, 2Н), 3.5 (с, 2Н), 3.7 (д, J=14.1, 2Н), 3.9 (с, 3Н), 4.9 (м, 4Н) 5.1 (с, 2Н), 6.7 (с, 1Н), 6.8 (c, 1H), 6.95 (д, J=8.4, 1H), 7.0 (c, 1H), 7.2 (д, J=8.4, 1H).
Пример 6. 6-{4-метокси-3-[(1,3-тиазол-2-иламино)метил]бензил}-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион
3
3
f
3
2
К раствору 3,7-бис(хлорацетил)-1,5-диметил-3,7-диаза-бицикло[3.3.1]нонан-9-она (0,47 моль) (Et)N в абсолютном ацетонитриле при перемешивании прибавили 0,47 моль и соответствующего амина. Реакционную смесь нагрели до 50°С и продолжили перемешивание (в среднем 2 ч) до полного исчезновения исходных соединений (по данным ТСХ). После отгонки растворителя дальнейшую очистку проводили с использованием колоночной хроматографии. Остаток после отгонки растворителя наносили на хроматографическую колонку с силикагелем. В качестве элюента использовали хлороформ, а далее CHCl/ EtOH (50:1). Отобрали фракцию с R=0.75 в системе CHCl-EtOH (50:1). Отогнали растворитель и получили светло-желтое прозрачное масло, которое растворили в EtO, добавили гексан и медленно отогнали 8/10 растворителя.
Выпали белые аморфные кристаллы.
пл
Выход: 76% от теоретического. Т=67-69°С.
3
ПМР-спектр (CDCl δ, м.д.): 1.0 (с, 3Н), 1.1 (с, 3Н), 2.7 (д, J=13.3, 2Н), 3.0 (д, J=13.3, 2Н), 3.2 (д, J=14.1, 2Н), 3.5 (с, 2Н), 3.7 (д, J=14.1, 2Н), 3.9 (с, 3Н), 4.9 (м, 4Н) 5.3 (с, 2Н) 6.46 (д, J=3.2, 1Н), 6.8 (д, J=3.2, 1Н), 6.9 (д, J=8.4, 1Н), 7.0 (с, 1Н) 7.3 (д, J=8.4, 1Н), 7.45 (с, 1Н), 7.49 (c, 1H).
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОЕДИНЕНИЯ ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ I НА ОБУЧЕНИЕ В «СЛАБОЙ» МОДЕЛИ ПАССИВНОГО ИЗБЕГАНИЯ У ЦЫПЛЯТ
Методы
Для исследования действия соединения на память животных была использована методика однократного обучения пассивному избеганию цыплят (Callus gallus domesticus) в возрасте 1-3 суток. Преимуществом модели является быстрое обучение, позволяющее точную фиксацию времени обучения и приводящее к формированию долговременной памяти.
Неокостеневший череп цыплят позволяет вводить фармакологические препараты микрошприцем непосредственно в заданные структуры мозга, без операции и анестезии; используется также системное введение препаратов, которое облегчается незрелым гематоэнцефалическим барьером.
Животные. В экспериментах были использованы цыплята (самцы) кросса "Птичное». Животные доставлялись с птицефабрики в день вылупления и содержались парами в пеналах размером 20×25×20, с постоянным доступом к воде и корму, температуре 28°С и световом цикле 12:12 часов. Минимальное время адаптации к обстановке перед началом эксперимента составляло два часа.
Инъекции. Исследуемые соединения растворяли в физиологическом растворе и вводили животным в разное время до или после обучения. Внутричерепные инъекции выполнялись билатерально, микрошприцами («Hamilton») объемом 10 мкл с помощью пластикового головодержателя и направлялись в область боковых желудочков мозга. Объем инъекций составлял 5 мкл на полушарие. После окончания эксперимента и декапитации животных проводился мониторинг поверхности черепа и мозга для контроля локализации инъекций. Для системного введения растворов использовались внутрибрюшинные инъекции в объеме 0.1 мл. Контрольные животные во всех экспериментах получали инъекции физиологического раствора в тех же объемах.
Модель «слабого» обучения
2
Обучение цыплят в «слабой» модели пассивного избегания приводит к формированию избирательного избегания аверсивного объекта (бусинки), которое сохраняется на протяжении 6-12 часов после обучения; при тестировании через 24 часа у большинства обученных животных избегания не наблюдается. Эксперименты проводились по следующей схеме: за 20 мин до обучения проводили предварительное обучение, состоящее из поочередного предъявления каждому животному двух нейтральных (смоченных водой) бусинок, закрепленных на стержне. Для последующего обучения использовали только тех цыплят, которые клевали каждую бусинку по крайней мере один раз в течение первых 10 сек. Для обучения цыплятам предъявляли «аверсивную» бусинку, смоченную жгучим веществом (10%-ный раствор метилантранилата в этаноле). Цыплята, клюнувшие бусинку, демонстрировали типичную видоспецифическую аверсивную реакцию. Тестирование проводилось через 24 часа после обучения и состояло из 10-секундного предъявления такой же «аверсивной» бусинки как при обучении, но сухой, и затем - нейтральной бусинки. Избирательная реакция избегания «аверсивной» бусинки оценивалась как наличие долговременной памяти. Для оценки уровня памяти сравнивали процент животных, демонстрировавших реакцию избегания, в разных экспериментальных группах; статистическую достоверность различий оценивали с помощью непараметрического критерия χ.
Результаты
1. Внутримозговое введение экспериментального вещества за 5 мин до обучения (в боковые желудочки, 5 мкл на полушарие). Тест 24 часа. * р<.05; ** р<.01; *** р<.001 по сравнению с контролем (Saline). Результаты теста представлены на Фиг.1
2. Внутримозговое введение экспериментального вещества за 30 мин до обучения (в боковые желудочки, 5 мкл на полушарие). Тест 24 часа. Достоверных различий между группами нет. Результаты - на Фиг.2.
3. Системное введение экспериментального вещества за 10 мин до обучения (внутрибрюшинно, 0.1 мл). Использованные дозы соответствуют диапазону 0.01-50 мкг на животное. Тест 24 часа. *р<.05; **р<.01 по сравнению с контролем (Saline). Результаты - на Фиг.3.
4. Системное введение 0.0025 мг/кг экспериментального вещества за 10 мин до обучения, через 5 минут или через 4 часа после обучения (внутрибрюшинно, 0.1 мл). Использованная доза соответствует 0.1 мкг на животное. Тест 24 часа. **р<.01; ***р<.001 по сравнению с контролем. Результаты - на Фиг.4.
5. Пероральное введение экспериментального вещества за 10 мин до обучения (0.0025 мг/кг и 0.025 мг/кг, в объеме 0.1 мл; соответствует 0.1 и 1 мкг на животное). *р<.05 по сравнению с контролем. Результаты - на Фиг.5.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОЕДИНЕНИЯ ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ I НА ОБУЧЕНИЕ В «СЛАБОЙ» МОДЕЛИ УСЛОВНО-РЕФЛЕКТОРНОГО ЗАМИРАНИЯ У МЫШЕЙ
Методы
Мышей линии С57В1/6 помещали в камеру с электродным полом на 60 секунд, через 5 секунд после помещения на электродный пол подавали ток силой 0,16 мА, длительностью 2 секунды. Мышей тестировали через 24 часа, помещая в ту же камеру на три минуты. На графике показан процент времени тестирования, в течение которого животные были неподвижны (замирали). Это время является показателем того, что животные помнят данный контекст как опасный.
Эксперимент 1
Мышей до эксперимента содержали по 5 в стандартных лабораторных клетках. Вещество общей формулы I вводили внутрибрюшинно (0,1 мл на 10 г веса) в дозе 2,5 мг/кг за 15 минут до обучения. В данной дозе экспериментальное вещество уменьшало процент замираний у обученных животных. Результаты - на Фиг.6.
Эксперимент 2
Были использованы 22 мыши линии С57В1/6. Мышей до эксперимента содержали по 5 в стандартных лабораторных клетках. Экспериментальное вещество вводили внутрибрюшинно (0,1 мл на 10 г веса) в дозе 0,0025 мг/кг и в дозе 0,025 мг/кг за 15 минут до обучения. Обучение и тестирование проводились так же, как в предыдущем эксперименте. Результаты - на Фиг.7.
Резюме
1. Системное (внутрибрюшинное) введение экспериментального вещества за 10-15 минут до «слабого» обучения в дозе 0.0025 мг/кг приводило к формированию устойчивой памяти у мышей и цыплят. При тестировании через 24 часа после обучения животные экспериментальной группы (введение экспериментального вещества) демонстрировали достоверно более высокий уровень воспроизведения навыка, чем животные контрольной группы.
2. Эффект усиления «слабой» памяти наблюдался у цыплят также при введении экспериментального вещества через 5 минут после обучения, но не через 4 часа после обучения, что предполагает действие препарата на клеточные процессы, протекающие в первые минуты после обучения.
3. Внутримозговое введение экспериментального вещества за 5 минут до обучения в дозах 0.1 и 1 мкг приводило к достоверно более высокому уровню воспроизведения навыка при тестировании через 24 часа. Введение препарата за 30 минут до обучения было неэффективным, что, возможно, связано с его быстрой метаболизацией.
4. Пероральное введение экспериментального вещества цыплятам за 10 минут до обучения в дозе 0.025 мг/кг приводило к достоверно более высокому уровню воспроизведения навыка при тестировании через 24 часа.
5. Внутрибрюшинное введение мышам экспериментального вещества в высокой дозе (2.5 мг/кг) не только не усиливало память, но и приводило к достоверному снижению уровня замирания в тесте. У цыплят также наблюдалась тенденция к снижению когнитивно-стимулирующего эффекта при использовании более высоких доз препарата (10 мкг при внутримозговом введении и 0.25-1.25 мг/кг при внутрибрюшинном).
Таким образом, проведенные эксперименты позволяют сделать следующее заключение:
Экспериментальное вещество оказывает когнитивно-стимулирующее действие в моделях «слабого» обучения у цыплят и мышей при введении непосредственно перед или сразу после обучения; способен усваиваться из желудочно-кишечного тракта и проходить гематоэнцефалический барьер; эффективен в низких дозах; при повышении дозы эффект снижается или инвертируется.
Отчет по исследованию ноотропной активности соединений общей формулы I на модели амнезии, вызванной электрошоком с использованием условного рефлекса пассивного избегания
Методы исследования
Исследования проведены с использованием метода оценки выработки условного рефлекса пассивного избегания (УРПИ) на модели электрошоковой амнезии. У животных с выработанным рефлексом избегания моделировалась амнезия с помощью ЭСШ. Тестирование проводилось через 2 и 24 часа после обучения.
Принципы используемых методов:
УРПИ
Исследования проводились, на предварительно отобранных животных с развитым «норковым» рефлексом в условиях депривации пищи в течение 24 часов накануне исследования.
Отбор животных для испытания осуществлялся в специальной камере, состоящей из темного и светлого отсеков. Животное помещалось в светлый отсек камеры и, подчиняясь норковому рефлексу, оно переходило в темный отсек. Продолжительность времени от момента помещения животного в камеру до перехода его в темный отсек (секунды) составляет латентный период реакции.
В течение 120 сек регистрировалось время пребывания животного отдельно в светлой и темной камерах.
Обучение отобранных животных проводили в фиксированные интервалы времени, прошедшие после введения тестового материала. Для этого животное помещали в светлый отсек камеры и после перехода его в темный отсек наносили электроболевое раздражение через решетчатый металлический пол.
Оценку обучения проводили через 2 и 24 часа после действия обучающего агента (электроболевой раздражитель) для оценки состояния кратковременной и долговременной памяти соответственно. Для этого животное помещали в светлый отсек камеры и в течение 120 сек регистрировали время пребывания животных в темном и светлом отсеках камеры, а также продолжительность латентного периода реакции и количество животных, не зашедших в темный отсек (обученные).
Оценку результатов производили путем сравнения длительности латентного периода перехода в темный отсек камеры, количества животных, не зашедших в темный отсек (обученные экземпляры), а также времени пребывания в темном и светлом отсеках камеры в опыте (введен исследуемый напиток) и контроле (введен соответствующий раствор эталонного спирта). Обученные животные не должны заходить в предпочитаемый темный отсек или находиться там короткое время, поэтому уменьшение продолжительности латентного периода перехода, увеличение длительности пребывания в темной камере, само нахождение в темном отсеке свидетельствует о нарушении памяти и, следовательно, нарушении функционирования ЦНС [39].
Обработка результатов проводилась по методу Стьюдента. Достоверными считались результаты при Р<0,05.
ЭСШ. Амнезия у животных мыши создается нанесением непосредственно после выработки УРПИ (в течение 10 сек) электросудорожного шока (ЭСШ). ЭСШ наносится через электроды, наложенные на роговицу глаз (15-20 мА, 200-500 мсек).
Группы животных:
1-я серия опытов:
1-я группа-контроль 1 (интактные животные, подвергнутые обучению),
2-я группа-контроль метода 2 (животным вводится физиологический раствор и наносится ЭСШ сразу после обучения),
3-я групп - животным за 15 минут до обучения вводится препарат ампакин в дозе 0,025 мг/кг, после чего наносится ЭСШ,
4-я групп - животным за 15 минут до обучения вводится препарат ампакин в дозе 0,0025 мг/кг, после чего наносится ЭСШ. Начальное (до нанесения ЭСШ) количество животных в груп - 20. После нанесения ЭСШ - от 11 до 16.
2-я серия опытов:
1-я группа-контроль 1 (интактные животные, подвергнутые обучению),
2-я группа-контроль метода 2 (животным вводится физиологический раствор и наносится ЭСШ сразу после обучения),
3-я группа - животным за 15 минут до обучения вводится препарат Z-108а в дозе 0,025 мг/кг, после чего наносится ЭСШ,
4-я групп - животным за 15 минут до обучения вводится/препарат экспериментальное соединение в дозе 0,025 мг/кг, после чего наносится ЭСШ. Начальное (до нанесения ЭСШ) количество животных в группах - 20. После нанесения ЭСШ - от 11 до 16.
3-я серия опытов:
1-я группа-контроль 1 (интактные животные, подвергнутые обучению),
2-я группа контроль метода 2 (животным вводится физиологический раствор и наносится ЭСШ сразу после обучения),
3-я групп - животным за 15 минут до обучения вводится препарат ампакин в дозе 0,025 мг/кг,
4-я групп - животным вводится препарат Z-108a в дозе 0,025 мг/кг, после чего наносится ЭСШ,
5-я групп - животным за 15 минут до обучения вводится экспериментальное соединение в дозе 0,025 мг/кг, после чего наносится ЭСШ,
6-я группа - животным вводится экспериментальное соединение в дозе 0,25 мг/кг, после чего наносится ЭСШ. Начальное (до нанесения ЭСШ) количество животных в группах - 10. После нанесения ЭСШ - 9-7.
Исследуемые препараты вводились внутрибрюшинно.
Экспериментальное соединение I: 6-[4-метокси-3-(1Н-пиразол-1-илметил)бензил]-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион.
Эксперименальное соединение II: 6-[4-метокси-3-(пиперидин-1-илметил)бензил]-1,11 -диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион.
Эксперименальное соединение III:
6-{3-[(2-фторфенокси)метил]-4-метоксибензил}-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион.
Эксперименальное соединение IV:
6-{4-метокси-3-[(1,3-тиазол-2-иламино)метил]бензил}-1,11-диметил-3,6,9-триазатрицикло[7.3.1.1]тетрадекан-4,8,12-трион.
Результаты исследования представлены в таблицах 1-3. Влияние ампакина на выполнение УРПИ на модели ЭСШ амнезии представлено в таблице 1.
Таблица 1
Регистрируемые показатели, М±m
Группы животных
Контроль 1
Контроль 2
Эксперименальное соединение I, 0,025 мг/кг
Экспериментальное соединение II,0,0025 мг/кг
До обучения
Латентный период, сек
10,6±1,4
10,1.1,8±
9,8±1,6
13,7±1,6
Время пребывания в светлой камере, сек
26,2±1,9
23,2±2,8
16,6±2,7
23,5±4,4
Время пребывания в темной камере, сек
93,8±1,9
87,9±9,7
103,4±2,8
96,5±4,3
Через 2 часа после обучения
Латентный период, сек
109,5±12,4
51,9±12,4*(t=4.3)
88,4±10,7**(t=2.2)
70.3±8,5(t=1.2)
Время пребывания в светлой камере, сек
111,8±8,8
54,0±10,3*(t=4.3)
93,3±10,2**(t=2.7)
83,1±8,5**(t=2.2)
Время пребывания в темной камере, сек
8,2±8,8
66,6±12,1*(t=3.9)
26,6±9,2**(t=2.6)
36,9±7,2(t=1.9)
Количество обученных животных, %
90%
10%
50%
46,6%
Через 24 часа после обучения
Латентный период, сек
109,5±12,4
75,6±12,4(t=1.7)
64,8±10,7(t=0.7)
60,5±8,5(t=0.7)
Время пребывания в светлой камере, сек
111,1±1,8
87,3±10,0*(t=2.4)
96,6±8,0(t=0.2)
79,3±8,5(t=0.6)
Время пребывания в темной камере, сек
8,2±8,8
32,7±3,6*(t=2.6)
22,6±7,1(t=1.3)
40,7±8,3(t=0.8)
Количество обученных животных, %
80%
60%
50%
26.6%
* Р≤0,05 по сравнению с контролем 1** Р≤0,05 по сравнению с контролем 2
Данные таблицы 1 свидетельствуют: во-первых, об адекватности модели создания амнезии путем нанесения ЭСШ, во-вторых, о наличии ноотропной активности экспериментальных соединений в дозе 0,25 мг/кг при тестировании через 2 часа после обучения, т.е о позитивном влиянии на краткосрочную память.
Влияние исследованных препаратов на выполнение УРПИ на модели ЭСШ амнезии представлено в таблице 2.
Таблица 2
Регистрируемые показатели, M±m
Группы животных
Контроль 1
Контроль 2
Экспериментальное соединение I, 0,025 мг/кг
Экспериментальное соединениеII,0,025 мг/кг
До обучения
Латентный период, сек
4,6±1,4
8,8±1.7
5,6±1,2
4,8±0,9
Время пребывания в светлой камере, сек
24,3±6,7
26,3±4,9
17,0±2,7
37,5±6,2,4
Время пребывания в темной камере, сек
95,7±6,3
93,7±4,9
103,4±5,4
82,5±6,2
Через 2 часа после обучения
Латентный период, сек
115,3±4,9
49,1±10,4*(t=6.0)
65.2±11,6(t=1.0)
77,4±11,7(t=1.8)
Время пребывания в светлой камере, сек
115,3±4,9
51,0±8,3*(t=7.1)
98,5±7,5**(t=4.2)
87,7±2.6**(t=3.6)
Время пребывания в темной камере, сек
4,7±4,7
69,0±11,6*(t=5.1)
21,5±11,8**(t=2.9)
32,3±2,6**(t=3.05)
Количество обученных животных, %
77,7%
25%
50%
55,5%
Через 24 часа после обучения
Латентный период, сек
98,8±10,3
59,9±10,8*(t=2.6)
72,5±11.8(t=0.8)
79,7±12,6(t=1.2)
Время пребывания в светлой камере, сек
98,8±9.6
86,6±4,1(t=1.2)
96,2±11,1(t=1.0)
96,4±6,2(t=1.3)
Время пребывания в темной камере, сек
8,2±8,8
11,7±4,0(t=0.4)
23,8±9,2 (t=1.1)
23,5±6,1(t=1.6)
Количество обученных животных, %
80%
37%%
50%
55,5%
* Р≤0,05 по сравнению с контролем 1** Р≤0,05 по сравнению с контролем 2
Из данных таблицы следует, что оба исследованных препарата достоверно улучшают кратковременную память (через 2 часа после обучения), при тестировании через 24 часа количество обученных животных при введении этих препаратов увеличивается, но временные показатели практически не отличаются от контроля. Сделать выбор в пользу какого-то соединения не представляется возможным, т.к. отсутствует достоверная разница между опытными группами.
Влияние исследованных препаратов па выполнение УРПИ на модели ЭСШ амнезии приведено в таблице 3.
Таблица 3
Регистрируемые показатели, М±m
Группы животных
Контроль 1
Контроль 2
Экспериментальное соединение I, 0,025 мг/кг
Экспериментальное соединение II, 0,025 мг/кг
Экспериментальное соединение III, 0,025 мг/кг
Экспериментальное соединение IV, 0,025 мг/кг
До обучения
Латентный период, сек
5.35±0,3
6,9±0,9
6,9±0,9
6,8±0,7
7,4±0,9
5,0±0,6
Время пребывания в светлой камере, сек
19,85±2,8
84,5±3,0
28,0±2,38
7,8±1,6
22,7±2,4
14,5±1,6
Время пребывания в темной камере, сек
101,15±1,6
35,5±3,0
92,0±2,4
П2,2±1,5
97,3±2,4
105,4±1,4
Через 2 часа
Латентный период, сек
117.65±2,8
33,7±4,7*(t=6.6)
60,6±12,3(t=2.0)
69,4±11,1**(t=2.9)
69,2±3,0**(t=6.4)
41,2±10,8(t=0.6)
Время пребывания в светлой камере, сек
117,65±2,8
39,0±49*(t=10.1)
81,5±10,4**(t=3.7)
88,4±7,5**(t=5.5)
84,0±13.0**(t=3.2)
41,8±10,4(t=0.2)
Время пребывания в темной камере, сек
1,35±7,2
85,0 5,48*(t=9.2)
38,5±11,07**(t=3.8)
31,6±9,7**(t=4.8)
36,0±13,0**(t=3.5)
78,2±10,6(t=0.57)
Количество обученных животных, %
90
0
44
28,5
44
33
Через 24 часа
Латентный период, сек
98,1±2,8
58,2±13,2*(t=2,9)
52,9±13,0(t=0.3)
30,0±11,8(t=1.5)
77,1±13,8(t=0.9)
37,2±11,9(t=1.2)
Время пребывания в светлой камере, сек
110,15±2,8
59,5±13,8*(t=3.6)
98,3±4,7**(t=2.7)
61,4±9,4(t=0.1)
95,6±8,3**(t=3.2)
50,4±11,9(t=0.5)
Время пребывания в темной камере, сек
9,8±7,0
60,5±8.6*(t=4.6)
21,7±4,7**(t=3.9)
58,6±12,5(t=0.12)
24,4±4,6**(t=3.7)
69,6±11,6(t=0.6)
Количество обученных животных, %
50
14,2
11,1
14,3
55
33
* Р≤0,05 по сравнению с контролем 1** Р≤0,05 по сравнению с контролем
Результаты, представленные в таблице 3, свидетельствуют, что экспериментальные соединения обладают ноотропным действием, которые проявляются через 2 и 24 часа, как по показателю количества обученных животных, так и по временным показателям пребывания в темной и светлой камерах. Наиболее активным на данной модели амнезии представляется экспериментальное соединение III, эффект которого стабилен в обеих сериях эксперимента, антиамнестический эффект регистрируется как по показателю числа обученных животных так и по временным показателям и проявляется как в отношении краткосрочной так и долговременной памяти.
Таким образом новые производные N,N'-замещенных диазабициклононанов, потенциально способных к аллостерической модуляции АМРА (2-амино-3-(3-гидрокси-5-метилизоксазол-4-ил)пропионовая кислота) рецепторов могут быть использованы в качестве лекарственных средств для лечения нейродегенеративных патологий. В частности, соединения могут использоваться:
- для лечения когнитивных нарушений, в том числе нарушений внимания и памяти, различного генеза;
- для лечения расстройств поведения, связанных с когнитивными нарушениями;
- для лечения дефицитарных психических нарушений при функциональных психических расстройствах;
- для лечения синдрома Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD);
- для лечения проявлений гиперсомнии и нарколепсии;
- для лечения расстройств настроения;
- для усиления памяти и внимания, а также облегчения обучения у здоровых лиц в период повышенной нагрузки;
- для профилактики вредного влияния на ЦНС в ходе хирургических вмешательств при наркозе или при нейрохирургических вмешательствах.