Ш
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2013, том 39, № 1, с. 105-116
УДК 615.22.012:547.94:577.29
К МЕХАНИЗМУ АНТИАРИТМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ АЛЛАПИНИНА
© 2013 г. Ю. В. Вахитова*#, Е. И. Фарафонтова*, Р. Ю. Хисамутдинова**, В. М. Юнусов***, И. П. Цыпышева**, М. С. Юнусов**
* Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской Академии Наук,
450054, Уфа, просп. Октября, 71 ** Институт органической химии Уфимского научного центра Российской Академии Наук, Уфа *** Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Республиканский кардиологический диспансер, Уфа
Поступила в редакцию 15.06.2012 г. Принята к печати 16.07.2012 г.
Аллапинин (лаппаконитина гидробромид) — препарат для лечения нарушений ритма сердца, проявляющий свойства, типичные для антиаритмиков IC-класса. Механизм его электрофизиологического действия связан с блокадой №+-каналов с последующим угнетением скорости деполяризации и, как следствие, замедлением проведения импульса и снижением возбудимости в проводящей системе сердца. На данный момент не установлено, с какими факторами связаны побочные эффекты (тахикардия, артериальная гипертензия, нарушения координации и др.) Аллапинина, в связи с чем представляется актуальным исследование молекулярных механизмов его действия. Гены-мишени препарата идентифицировали в условиях моделирования аконитиновой аритмии у крыс с использованием коммерческого набора Rat Neuroscience Ion Channels & Transporters RT2 Profiler™ PCR Array (SABioscienses). При сравнительной оценке экспрессии 84 генов у опытных (аконитино-вая аритмия/Аллапинин) и контрольных (аконитиновая аритмия/физиологический раствор) животных установлены мРНК 18 генов, изменения уровня которых в опыте отличался от контрольного более чем в 2 раза. Установлено, что на фоне аконитиновой аритмии Аллапинин вызывает увеличение уровня мРНК генов, кодирующих различные типы К+-каналов (kcna6, kcnjl, kcnj4, kcnq2, kcnq4), Са2+-канала (cacnalg), везикулярного переносчика ацетилхолина (slc18a3). Снижение уровня мРНК отмечено для генов, кодирующих №+-канал (scn8a), К+-каналы (kcne1, kcns1), генов мембранных транспортеров (atp4a, slc6a9). Полученные нами данные свидетельствуют о том, что в условиях аконитиновой аритмии Аллапинин модулирует экспрессию генов Na+-, K+-, Ca^-каналов, проводящих ионные токи (INa, Ito, IKSs, IK1, IcaT), которые участвуют в формировании различных фаз потенциала действия. Выявленное влияние препарата на уровень мРНК генов, кодирующих переносчики ацетилхолина и глицина, позволяет сделать предположение об участии указанных нейро-медиаторов в механизмах реализации антиаритмических свойств Аллапинина.
Ключевые слова: антиаритмики IC-класса; дитерпеновые алкалоиды; Аллапинин; лаппаконитин; по-тенциал-управляемые K+, Na+, Ca2+-ионные каналы; гены-мишени.
DOI: 10.7868/S0132342313010119
ВВЕДЕНИЕ
Аллапинин как антиаритмическое средство внедрен в медицинскую практику в 1987 г. Действующим веществом препарата является дитер-пеновый алкалоид (ДА) лаппаконитин. Растения родов Aconitum и Delphinium (семейство Ranuncu-laceae), являющиеся основными источниками ДА, издавна применялись в народной медицине
Сокращения: ААП — антиаритмические препараты; кДНК — комплементарная ДНК; [№+] — внутриклеточная концентрация натрия; [Са2+] — внутриклеточная концентрация кальция;
— натриевый ток; — калиевый ток; ЭКГ — электрокардиограмма, ДА — дитерпеновые алкалоиды; ПД — потенциал действия, ГАМК — гамма-аминомасляная кислота.
# Автор для связи (тел.: +7 (347) 235-60-88; факс: +7 (347) 23560-88; +7 917 3464049; эл.почта: juvv73@gmail.com).
при лечении различных заболеваний в качестве противовоспалительных, противоревматических, обезболивающих, психостимулирующих, проти-вопаразитарных и других лекарственных средств. Отдельные виды растений родов Aconitum и Delphinium с незапамятных времен использовались в качестве стрельного яда для охоты, и до настоящего времени нередко являются причиной смертельных отравлений людей и скота [1].
К настоящему времени в мире выделено около 700 ДА и лишь для небольшой их части описана биологическая активность. До 70-х годов прошлого столетия в официальной медицине было известно 2 вида активности ДА — курареподоб-ная и нейротоксическая (аконитиноподобная). В 70-80-х годах для ДА, помимо указанных выше
активностей, установлены также антиаритмические, противовоспалительные, местноанестезиру-ющие, спазмолитические, нейропротектерные и психотропные свойства. В последние годы у ДА были выявлены противоопухолевая, противовирусная, противомикробная, инсектицидная, антиок-сидантная, иммуномодулирующая, противосудо-рожная, антинаркотическая активности [1, 2].
Наиболее известным представителем ДА является аконитин. Аконитин обладает выраженным местноанестезирующим, анальгезирующим и
аритмогенным действием. Последнее обусловлено замедлением инактивации потенциалзависи-мых Ма+-каналов мембран электровозбудимых клеток [3]. Интересно, что лаппаконитин, являясь структурным аналогом аконитина, обладает противоположным эффектом на Ма+-каналы кардиомиоцитов (блокада "открытого" состояния канала) и, соответственно, антиаритмической активностью, при сохранении центрального анальгезирующего и местноанастезирующего эффектов [4].
OH
ho
H3CO
OCH3
OH
OCH
ho
AOCH3 ■r
O
C=O
NHAc
аконитин
лаппаконитин
Формулы
Лекарственное средство Аллапинин (лаппако-нитина гидробромид) был разработан в Институте химии растительных веществ АН Узбекской ССР в конце 70-х годов ХХ века, и успешно применяется в медицине в качестве антиаритмического средства. Препарат эффективен при надже-лудочковой и желудочковой экстрасистолии, пароксизмах мерцания и трепетания предсердий, пароксизмальной наджелудочковой и желудочковой тахикардии, в том числе при синдроме Вольфа-Паркинсона-Уайта [5]. По электрофизиологическим свойствам препарат наиболее близок к антиаритмикам 1С-подкласса по классификации Воген-Вильямса [6]. Препараты этой группы отличает способность резко блокировать входящий №+-ток в фазу быстрой деполяризации, преимущественно в клетках с "быстрым" электрическим ответом (кардиомиоциты предсердий и желудочков и системы Гиса—Пуркинье).
Следствием угнетения потенциалзависимых №+-каналов является замедление скорости деполяризации и замедление проводимости в миокарде и других тканях с быстрым ответом. Отметим, что антиаритмики 1С-класса незначительно увеличивают продолжительность потенциала действия (ПД) кардиомиоцитов и практически не влияют на эффективный рефрактерный период, поскольку, как полагают, не участвуют в регуляции трансмембранных К+-токов [7]. Аллапинин, также как и другие антиаритмики 1С-класса, дли-
тельно блокирует "быстрые" Ма+-каналы, находящиеся в открытом состоянии. Некоторые особенности электрофизиологических эффектов Ал-лапинина отличают его от применяемых в настоящее время антиаритмиков I класса и определяют качественно иной, чем у этих препаратов, механизм реализации противоаритмического действия. В частности, лаппаконитин (действующее вещество Аллапинина) обратимо блокирует №+-каналы кардиомиоцитов, находящиеся преимущественно в открытом состоянии, тогда как антиаритмики I класса, такие как лидокаин, имеют высокое сродство к каналу в открытом и закрытом состоянии [8, 9].
В нескольких крупных клинических исследованиях было выявлено заметное повышение общей смертности и частоты случаев внезапной смерти (в 2—3 раза и более) больных с органическим поражением сердца (постинфарктный кардиосклероз, гипертрофия или дилатация сердца) на фоне приема антиаритмиков IC-класса, несмотря на эффективное устранение аритмий. В исследовании Cardiac Arrhythmia Suppression Trial (CAST) изучалось действие трех антиаритмиков IC-класса: флекаинида, энкаинида и морицизина (этмозин). При промежуточном анализе обнаружилось резкое увеличение общей смертности и частоты внезапной смерти (соответственно в 2.5 и 3.6 раза) среди больных, принимавших флекаи-нид и энкаинид, несмотря на эффективное устра-
нение желудочковых экстрасистол. В дальнейшем увеличение смертности было выявлено и на фоне приема морицизина (CAST-II) [10, 11]. К настоящему времени установлено, что аритмо-генные эффекты исследованных препаратов обусловлены их взаимодействием с К+-каналами кардиомиоцитов. Так, вызываемое пропафено-ном и флекаинидом (антиаритмики IC-класса) удлинение интервала QT на кардиограмме и возникновение эпизодов torsade de pointes (угрожающие жизни желудочковые аритмии по типу "пируэт") связаны с угнетением быстрых К+-токов, проходящих через потенциалзависимые К+-кана-лы, в частности КД1.1 (hERG, human Ether-à-go-go-Related Gene) [12, 13]. Отметим, что результаты исследования CAST заставили пересмотреть тактику лечения больных с нарушениями ритма сердца и существенно ограничили использование антиаритмиков IC-класса. Априорно подобные ограничения коснулись и применения Аллапи-нина, несмотря на то, что данный препарат не исследовался в CAST I и CAST II.
На данный момент не показано взаимодействие Аллапинина с различными типами К+-ка-налов, не известны молекулярные мишени препарата, что диктует необходимость углубленного изучения механизмов действия этого лекарственного средства. В представленной работе с помощью анализа дифференциальной экспрессии генов нами выявлен ряд мишеней Аллапинина, предположительно имеющих фармакологическую значимость.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Гены-мишени препарата идентифицировали в условиях моделирования аконитиновой аритмии у крыс. В результате сравнительной оценки экспрессии 84 генов у опытных (аконитиновая арит-мия/Аллапинин) и контрольных животных (ако-нитиновая аритмия/физиологический раствор) были установлены 18 генов, уровень мРНК которых различался более чем в 2 раза. Однако в репли-кативных исследованиях лишь для двенадцати из них удалось подтвердить изменения экспрессии методом ПЦР с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) в режиме реального времени. Как следует из рисунка и данных, представленных в таблице, на фоне аконитиновой аритмии Аллапинин вызывает увеличение уровня мРНК генов, кодирующих К+-ка-налы различных типов (kcna6, kcnj1, kcnj4,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.