Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Для синтеза O-замещенных производных оксима 11Н-индено[1,2-b]хиноксалин-11-она (IQ-1) изучена реакция алкилирования IQ-1 галогеналканами, а также галогенпроизводными, содержащими различные функциональные группы (гидроксильную, карбоксильную, сложноэфирную). Исследован изомерный состав продуктов. Обнаружено, что при проведении реакции в диметилсульфоксиде (ДМСО) в присутствии KOH образуются смеси син- и анти-изомеров замещенных оксимов. Использование системы ДМСО–Na2CO3 приводит к повышению стереоселективности реакции и к образованию целевых продуктов исключительно в виде анти-изомеров. На примере взаимодействия кетона 11Н-индено[1,2-b]хиноксалин-11-она (IQ-0) с O-бензил- и O-аллилгидроксиламинами показано, что оксимирование IQ-0 производными гидроксиламина может служить удобным синтетическим путем к O-замещенным аналогам IQ-1. С целью синтеза аза-аналогов 11Н-индено[1,2-b]хиноксалин-11-она, содержащих дополнительные атомы азота в ароматических циклах, были исследованы реакции 2,3-диаминопиридина и 3,4-диаминопиридина, а также 5-хлор и 5-бром-2,3-диаминопиридинов с нингидрином. В результате были разработаны методы синтеза новых аналогов оксима 11Н-индено[1,2-b]хиноксалин-11-она (IQ-1) с дополнительными атомами азота в ароматических циклах, потенциально являющимися центрами связывания с активным центом ферментов семейства JNK. С помощью квантово-химических расчетов были установлены причины региоселективности реакции 3,4-диаминопиридина с нингидрином, заключающиеся в особенностях распределения электронной плотности между аминогруппами. Обнаружено высокое сродство соединения AK-5.1 (продукта O-алкилирования IQ-1 этиловым эфиром хлоруксусной кислоты) к ферментам семейства JNK. Особенно высокой прочностью характеризуется комплекс AK-5.1 с ферментом JNK1. С использованием молекулярного докинга показано, что эффективное связывание в этом случае обусловлено образованием водородных связей соединения AK-5.1 с аминокислотными остатками Lys55 и Met111 макромолекулы JNK1. Проведены исследования биодоступности и биобезопасности новых синтетических аналогов IQ-1. Обоснован оптимальный способ их введения для защиты ткани головного мозга от повреждения. Установлено, что использование внутрибрюшинного введения аналогов IQ-1 в виде тонкодисперсной взвеси в физиологическом растворе является оптимальным. Проведено исследование острой токсичности соединения IQ-1S при внутрибрюшинном и внутрижелудочном введении. Установлено, что в использованных дозах IQ-1S при однократном внутрибрюшинном и внутрижелудочном введении не вызывает существенных изменений жизнедеятельности животных и не вызывает их гибели. Проведена оценка способности соединений IQ-1S и АК–5.1 защищать ткань головного мозга в двух экспериментальных моделях инсульта у лабораторных животных. Показано, что в модели фокальной ишемии/реперфузии головного мозга внутрибрюшинное введение соединения IQ-1S приводит к достоверному снижению тяжести неврологических расстройств и ускоряет восстановление неврологического статуса у выживших животных, но достоверно не влияет на выживаемость животных. Назначение соединения АК–5.1 после ишемии головного мозга снижает количество животных с тяжелым неврологическим дефицитом и увеличивает число животных со средней степенью неврологических нарушений. Внутрибрюшинное введение соединения АК–5.1 не влияет на средний балл неврологического дефицита, не вызывает достоверных изменений в распределении животных по степени неврологических нарушений, не изменяет уровень смертности в сравнении с контрольной группой. Внутрибрюшинное введение соединения IQ-1S в дозе 25 мг/кг животным с ТТИГМ оказывает выраженный нейропротекторный эффект, заключающийся в значимом увеличении количества жизнеспособных пирамидных нейронов в зоне CA1 гиппокампа и уменьшении числа пикноморфных нейронов. В модели тотальной транзиторной ишемии головного мозга соединение IQ-1S при введении крысам в лечебно-профилактическом режиме обладает выраженными нейропротекторными свойствами, что выражается в достоверном снижении площади некроза в головном мозге и уменьшении степени неврологического дефицита. Нейропротекторный эффект соединения IQ-1S проявляется в широком диапазоне доз и зависит от дозы. Дозазависимость нейропротекторного эффекта соединения IQ-1S проявляется как в степени уменьшения размеров очага некроза в мозге, так и в степени редукции неврологических расстройств. При введении соединения IQ-1S размер зоны некроза в головном мозге снижается в два раза. Введение соединения IQ-1S достоверно защищает от повреждения ткани головного мозга. При внутрибрюшинном введении крысам соединение IQ-1S не обладает местнораздражающим действием. Изучены эффекты соединения IQ-1S на сократительную активность гладких мышц артерий. Соединение IQ-1S дозозависимо снижает амплитуду сократительных ответов сегментов каротидной и брыжеечной артерий в нормальных условиях и при моделировании гипоксии и реоксигенации. Показано, что при гипоксии эффекты соединения усиливаются в присутствии активатора рецепторов к адреналину. Изучены мембранные механизмы действия соединения IQ-1S на гладкие мышцы артерий при гипоксии и реоксигенации. Исследована роль кальциевых и калиевых каналов мембраны гладкомышечных клеток артерий в эффектах соединения IQ-1S. Полученные результаты вносят вклад в разработку фундаментальных основ для создания и внедрения новых эффективных фармакологических средств профилактики и лечения ишемически-реперфузионного повреждения.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Исследована реакция взаимодействия нингидрина с производными о-фенилендиамина и последующее оксимирование промежуточно образующихся кетонов, что позволило разработать общий метод синтеза новых оксимов – аналогов 11Н-индено[1,2-b]хиноксалин-11-она IQ-1, содержащих заместители различной природы в хиноксалиновой части молекулы. Получены новые производные IQ-1 путем алкилирования оксимной группы и гетероциклизации под действием дибромметана. Исследована кардиопротекторная активность оксимов на модели ишемии/реперфузии миокардау крыс у крыс. 45-минутная ишемия миокарда с последующей реперфузией приводит к 5 суткам к гибели 43% крыс и развитию у выживших животных обширного инфаркта миокарда, занимающего 25% от общей площади срезов и 62% от зоны гипоперфузии. Исследованные производные оксимов не влияли на показатель смертности животных в острый период после ИМ. Выраженный кардипротекторный эффект проявили соединение IQ-1S и оксим триптантрина, снижая размеры зоны некроза в миокарде на 63% и 50% соответственно от показателя контрольной группы. Соединение АК-5.1 проявило умеренный кардиопротекторный эффект, снизив очаг некроза в миокарде на 15% от показателя контрольной группы. Исследованные производные оксимов не изменяют параметров ЭКГ в острый период ИМ в сравнении с контрольной группой. Соединения IQ-1S и АК-5.1 не оказывали влияния на насосную функцию сердца на 5 сутки после моделирования ИМ. Оксим триптантрина умеренно увеличивал ударный объем сердца, увеличение минутного объема кровообращения не достигало уровня статистической значимости. У контрольных животных на 5 сутки после моделирования ИМ формировалась выраженная сократительная и диастолическая дисфункции и нарушалась насосная функция сердца. Внутрибрюшинное введение соединения IQ-1S и оксима триптантрина животным с ИМ умеренно повышало сократительную и насосную функции сердца и существенно улучшало диастолическую функцию. Нормализация диастолической функции сердца способствует улучшению кровоснабжения миокарда за счет снижения давления на сосуды «извне» в фазу диастолы, когда активизируется коронарный кровоток. Особенно благоприятным в отношении кровоснабжения миокарда является эффект оксима триптантрина, поскольку отсутствует существенное увеличение индекса напряжение-время, который определяет потребности миокарда в кислороде. Соединение АК-5.1 выраженно стимулирует насосную функцию сердца и существенно не влияет на сократительную и диастолическую функцию сердца. Кроме того, под влиянием соединения АК-5.1 отмечен существенный прирост (в 1,5 раза) индекса напряжение-время и, соответственно, потребности миокарда в кислороде. Это неблагоприятным образом влияет на сократительную функцию миокарда и приводит к тенденции увеличения конечного диастолического и минимального давления в левом желудочке. Изучена нейропротекторноя активность новых ингибиторов JNK в модели филаментной окклюзии средней мозговой артерии. В контрольной группе крыс после моделирования ФИРГМ неврологические нарушения развивались сразу после выхода животных из наркоза: наблюдался гипертонус передней конечности на контралатеральной очагу повреждения стороне, а после восстановления позы отмечалось искривление тела в контралатеральную сторону. Через 4 ч после ФИРГМ у подавляющего большинства животных отмечались кружение на месте, неспособность к выпрямлению контралатеральной конечности в тесте подвешивания за хвост и выраженное снижение горизонтальной устойчивости. Через 24 ч и 48 ч отмечалось спонтанное снижение тяжести неврологических расстройств. Средний балл неврологического дефицита в контрольной группе составил 5,9±0,5, 4,8±0,6 и 5,0±0,5 баллов соответственно через 4 ч, 24 ч и 48 ч В контрольной группе (группа I) погибло 3 крысы: 1 животное в 1-е сутки и 2 животных на 2-е сутки. Таким образом, смертность в контрольной группе составила 17%. Через 48 ч после моделирования ФИРГМ у всех животных контрольной серии формировался крупноочаговый инфаркт мозга. Площадь очага некроза составила 20,8±1,9% от общей площади срезов В опытной группе II с внутрибрюшинным введением оксима триптантрина в дозе 6,25 мг/кг смертности животных в течение эксперимента не отмечено. Через 4 ч после ФИРГМ средний балл неврологического дефицита составил 4,3±0,6 баллов, через 24 ч – 3,6±0,8 баллов, что достоверно различалось с показателем контрольной группы. Через 48 ч средний балл неврологического дефицита составил 3,0±0,7 баллов и достоверно не отличался от показателя контрольных крыс. В опытной группе II с внутрибрюшинным введением оксима триптантрина в дозе 6,25 мг/кг размер инфаркта мозга составил 12,5±5,3% от общей площади срезов, что было достоверно ниже аналогичного показателя контрольной группы I. В опытной группе III с внутрибрюшинным введением оксима триптантрина в дозе 12,5 мг/кг смертности животных в течение эксперимента не отмечено. Во все сроки исследования у животных этой группы происходило достоверное снижение степени неврологических расстройств по сравнению с контрольной группой I (таблица 4.1). Через 4 ч, на 1-е и 2-е сутки после создания ФИРГМ. средний балл неврологического дефицита снижался на 28,6%, 45,6% и 53,1%. Площадь очага инфаркта мозга в опытной группе III составила 11,1±2,7% от общей площади срезов, что достоверно отличалось от показателя контрольной группы I. В опытной группе IV с внутрибрюшинным введением кетона в дозе 25 мг/кг смертности животных в течение эксперимента не отмечено. Через 4 ч, 24 ч и 48 ч после моделирования ФИРГМ средний балл неврологического дефицита достоверно не отличался от показателя контрольной группы и составил 5,6 ±0,2, 4,1±0,3 и 4,0±0,8 баллов соответственно и не отличался аналогичного показателя контрольной группы I. Размер зоны некроза мозга у животных опытной группы IV был на 27,4% ниже показателя контрольной группы, но различия не достигали уровня статистической значимости. Исследован вклад мембранных натрий-зависимых ионных транспортеров в механизмы действия ингибитора JNK киназы (IQ-1S) на фоне гипоксии и реоксигенации по результатам проведенных исследований можно предположить, что в механизмы действия IQ-1S на сократительную активность гладкомышечных сегментов каротидной и брыжеечной артерий в условиях нормоксии, гипоксии и реоксигенации вовлечен Na+/H- - обменник. Проведены серии экспериментов по исследованию JNK-ингибирующей активности синтезированных соединений аналогов 11Н-индено[1,2-b]хиноксалин-11-он оксима (IQ-1), имеющих заместители различной природы в ароматической части молекулы, по реакции взаимодействия нингидрина с производными о-фенилендиамина и последующего оксимирования промежуточных кетонов - триптантрина Впервые была выявлена ассоциация промоторного полиморфизма T-786C с риском развития метаболического синдрома при шизофрении и показана его протективная роль, связанная с содержанием общего холестерина в сыворотке крови. Впервые найдены гаплотипы, ассоциированные с риском развития метаболического синдрома в восточнославянских популяциях, и исследованы ассоциации полиморфизмов в гене NOS3 с сывороточными уровнями нитритов у пациентов с шизофренией и метаболического синдрома. Таким образом, проведенные исследования позволили выявить новые молекулярно-диагностические маркеры прогнозирования риска развития метаболического синдрома при шизофрении и у здоровых лиц, проживающих на территории России и относящихся к восточнославянским популяциям.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В ходе выполнения проекта были синтезированы новые аналоги соединения IQ-1 на основе альтернативной модификации оксимного фрагмента, инденового цикла и хиноксалинового цикла. Так, была проведена модификация оксимного фрагмента в системах ДМСО-КОН и ДМСО-Na2CO3. Также нами была синтезирована литиевая соль оксима инденохиноксалина (IQ-1L). Были получены некоторые гидразоны кетона IQ-18. Все полученные соединения были охарактеризованы методами ЯМР 1Н и элементным анализом. Соединения 6 и 7 были также исследованы методом ВЭЖХ-МС. Фрагментация на масс спектрах второго уровня соответствует структурным формулам. Для увеличения биодоступности соединения IQ-1 и его производных были предложены системы адресной доставки, обеспечивающие пролонгированное высвобождение биологически активных соединений. Так, были разработаны и исследованы волокнистые композитные скаффолды на основе поликапролактона (ПКЛ), наполненные IQ-18, IQ-1 и его O-(O-этилкарбоксиметил) производным IQ-1E. Для описания механизма высвобождения биологически активных веществ из скаффолдов были использованы различные кинетические модели. Используя различные биологические модели мы показали, что волокнистые композитные скаффолды на основе поликапролактона (ПКЛ), наполненные ингибиторами JNK IQ-1 и его O-(O-этилкарбоксиметил) производным IQ-1E, являются эффективным средством адресной доставки. В качестве системы доставки были разработаны и исследованы микрокапсулы на основе сополимера молочной и гликолевой кислот, содержащие 5%, 10% и 20% IQ-1. Наше исследование также показало, что микрокапсулы являются эффективным средством адресной доставки, обеспечивающим контролируемое высвобождение соединения. Были охарактеризованы антигипертензивные эффекты новых селективных ингибиторов JNK на модели спонтанно гипертензивных крыс. Было проведено исследование влияния оксимов на уровень артериального давления у крыс со спонтанной гипертонией линии SHR при однократном внутрижелудочном введении. Эксперименты выполняли на 12-недельных крысах-самцах SHR (n=15). Крыс рандомизировали в следующие группы: контрольная группа спонтанно гипертензивных крыс SHR (n=5); группа спонтанно гипертензивных крыс с внутрижелудочным введением IQ-1 в дозе 50 мг/кг (n=5); группа спонтанно гипертензивных крыс с внутрижелудочным введением оксима триптантрина в дозе 50 мг/кг (n=5). Было установлено, что однократное внутрижелудочное введение соединения IQ-1 в дозе 50 мг/кг сопровождается умеренным снижением систолического давления на 15% и более выраженным снижением диастолического давления на 17%. После однократного внутрижелудочного введения оксима триптантрина в дозе 50 мг/кг отмечено достоверное уменьшение уровня диастолического давления на 8% через 2 ч после введения. Таким образом, при однократном внутрижелудочном введении соединение IQ-1 обладает более выраженной гипотензивной активностью, чем оксим триптантрина. Были изучены эффекты новых ингибиторов JNK на гемореологические параметры (вязкость цельной крови и плазмы, агрегация тромбоцитов, деформируемость эритроцитов). Исследование показало, что по сравнению с крысами WKY у крыс со спонтанной гипертонией линии SHR была выше вязкость крови, гематокрит и агрегационная активность эритроцитов , в то время как деформируемость эритроцитов была снижена. Увеличение вязкости крови у крыс SHR происходило за счет повышенного гематокрита и эритроцитарной гиперагрегации. Курсовое введение IQ-1 в дозе 50 мг/кг крысам WKY приводило к достоверному уменьшению критического времени при одновременном увеличении критического напряжения сдвига относительно контрольной группы. Введение крысам SHR каптоприла в дозе 20 мг/кг уменьшало гематокрит, но не вызывало значимых изменений вязкости крови и плазмы, деформируемости и показателей агрегации эритроцитов. Курсовое введение IQ-1 в дозе 5 мг/кг крысам SHR не вызывало значимых изменений гематокрита, вязкости крови, вязкости плазмы крови, агрегации и деформируемости эритроцитов. Курсовое введение IQ-1 в дозе 50 мг/кг приводило к достоверному снижению гематокрита у крыс WKY и SHR по сравнению с соответствующим контролем. Введение IQ-1 в дозе 50 мг/кг крысам SHR не влияло на показатели агрегации и деформируемости эритроцитов, однако снижало вязкость крови, по-видимому, за счет снижения гематокрита. Были исследованы эффекты нового ингибитора JNK IQ-1S на агрегацию тромбоцитов человека. Исследование показало, что ингибитор JNK IQ-1S вызывал снижение агрегации тромбоцитов в степени от умеренной до легкой, что может быть использовано при разработке новых способов лечения ишемического инсульта. Отсутствие эффекта IQ-1S на агрегацию изолированных тромбоцитов, стимулированную коллагеном, свидетельствует о том, что для ответа необходим кофактор, находящийся в плазме крови. Было изучено действие синтезированных веществ-нейропротекторов на кровообращение мозга в целом и отдельных его структур с помощью количественных измерений кровотока методом клиренса водорода, на реактивность сосудов мозга in vivo на вазоактивные вещества (ацетилхолин, доноры оксида азота, активаторы и ингибиторы ионных каналов) после введения изучаемых нейропротекторов, активацию и агрегацию тромбоцитов in vivo. Исследование показало, что курсовое 6-недельное внутрижелудочное введение IQ-1 в дозе 50 мг/кг бодрствующим крысам SHR ограничивало возрастание систолического и диастолического давления на 16%, что уступало гипотензивному эффекту каптоприла, снизившему систолическое и диастолическое давление на 28–29%. Курсовое 6-недельное внутрижелудочное введение наркотизированным крысам WKY IQ-1 в дозе 50 мг/кг не изменяло показателей частоты сердечных сокращений, ударного объема, минутного объема крови и общего периферического сопротивления, однако приводило к умеренному возрастанию систолического давления на 11%, по-видимому, за счет более высоких значений ударного объема и минутного объема кровообращения. У наркотизированных крыс SHR курсовое 6-недельное внутрижелудочное введение IQ-1 вызывало развитие умеренного дозазависимого антигипертензивного эффекта. При введении соединения в дозе 5 мг/кг выявлена тенденция к снижению общего периферического сопротивления без значимых изменений систолического давления, а при введении в дозе 50 мг/кг - снижение систолического давления и общего периферического сопротивления составило 10% и 18% соответственно. Курсовое введение IQ-1 в дозах 5 мг/кг и 50 мг/кг не влияло на частоту сердечных сокращений, ударный объем и минутный объем кровообращения. Гипотензивное действие IQ-1 уступало по выраженности эффекту каптоприла, снизившему систолическое давление на 16% за счет уменьшения общего периферического сопротивления на 20%. Была изучена роль цАМФ- и цГМФ-зависимых сигнальных систем в реализации эффектов ингибитора JNK IQ-1S на сократительную активность интактных и деэндотелизированных сосудистых гладких мышц. Исследование показало, что активация цГМФ- и/или цАМФ-зависимой внутриклеточной сигнальной системы способствует реализации эффектов IQ-1S на каротидную артерию, так и на брыжеечную артерию. Установлено, что сохранность эндотелия способствует расслабляющему действию IQ-1S на брыжеечную, но не сонную артерию. В сегментах сонной артерии с сохраненным эндотелием IQ-1S усиливает расслабляющий эффект ацетилхолина, реализующийся через выработку эндотелий-зависимого релаксирующего фактора. Показано, что подавление NO-синтазы снижает расслабление интактных и деэндотелизированных сегментов брыжеечной артерии при действии всех концентраций IQ-1S, но не нитропруссида натрия, эффект которого не зависит от активности NO-синтазы. При этом подавление NO-синтазы в препаратах сонной артерии полностью устраняет расслабляющее действие IQ-1S (0,5-100 мкМ) и уменьшает действие более высоких концентраций. Было проведено математическое моделирование соотношений структура – биологическая активность (SAR и QSAR) на основе синтезированных аналогов IQ-1. Обнаружены наиболее оптимальные сочетания заместителей в тетрациклическом скаффолде IQ-1 и проведен синтез соответствующих соединений. По результатам работы были опубликованы три статьи в изданиях, относящихся к категории первого квартиля (Q1) и индексируемых Web of Science и Scopus. Результаты были доложены на международной конференции: BRAIN & BRAIN PET 2019, the 29th International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism and Function in conjunction with the 14th International Conference on Quantification of Brain Function with PET. Конференция прошла в городе Йокогама, Япония 4 – 7 июля, 2019 г. Ссылки на информационные ресурсы в сети Интернет, посвященные проекту: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-11/tpu-anm110119.php https://app.dimensions.ai/details/grant/grant.6709349 https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-tpu-v-sotrudnichestve-s-kollegami-iz-ssha-predlozhili-novyj-material-dlya-regenerativnoj-meditsiny https://www.kommersant.ru/doc/4142413 http://www.sib-science.info/ru/heis/uchenye-predlozhili-30102019