ш
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2012, том 38, № 1, с. 119-126
УДК 615.214.21:577.112
ПОИСК МАЛЫХ МОЛЕКУЛ С АНТИПСИХОТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ
НА ОСНОВЕ НЕЙРОТЕНЗИНА
© 2012 г. Р. У. Островская#, Т. А. Гудашева, Н. А. Крупина, С. Б. Середенин
Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова РАМН 125315, Москва, Балтийская 8 Поступила в редакцию 30.06.2011 г. Принята к печати 23.08.2011 г.
На основе структуры эндогенного нейролептикоподобного тридекапептида нейротензина, проявляющего активность при внутримозговом введении, создана серия системно-активных Ж-ацилпро-лилтирозинов. Из серии этих дипептидов для дальнейшего развития в качестве потенциального ан-типсихотика был отобран метиловый эфир Ж-капроил-Х-пролил-Х-тирозина (Дилепт). Статья посвящена краткому описанию принципов дизайна Дилепта и изложению новых экспериментальных данных об эффектах Дилепта на «трансляционной» модели шизофрении — дефиците предстимуль-ного торможения, вызванном дофаминомиметиком апоморфином или неконкурентным блокато-ром рецепторов Ж-метил-О-аспарагиновой кислоты кетамином. Выявленная эффективность Ди-лепта на этой модели, проявляющаяся в условиях как внутрибрюшинного, так и перорального введения препарата, позволяет прогнозировать его применение в качестве антипсихотика.
Ключевые слова: аналоги нейротензина, дипептиды, дизайн, антипсихотики, предстимульное торможение.
ВВЕДЕНИЕ
Нейротензин (Glp-Leu-Tyr-Glu-Asn-Lys-Pro-Arg-Arg-Pro-Tyr-Ile-Leu-OH, NT) - нейропептид, состоящий из 13 а.о., впервые был выделен в 1973 г. из бычьего гипоталамуса [1]. Нейротензин обнаружен как в ЦНС, так и в желудочно-кишечном тракте. Многочисленными исследованиями последних лет выявлена важная роль нейротензина в патогенезе шизофрении. Данные о тесной ней-роанатомической и функциональной взаимосвязи нейротензин- и дофаминергической систем (NT-, DA-системы), сходстве профиля фармакологической активности нейротензина и антипсихотических средств, четкой корреляции тяжести симптомов шизофрении со степенью гипофункции NT-системы, а также об усилении под действием нейролептиков синтеза и высвобождения нейротензина позволили выдвинуть гипотезу о роли этого пептида как эндогенного нейролептика [2]. Относительно сложная пептидная структура, обусловливающая низкую биодоступность и неспособность проникать через гематоэнцефали-ческий барьер при системном введении, делают невозможным использование нейротензина в качестве лекарственного препарата.
Сокращения: Glp — пироглутаминовая кислота; NT — нейротензин; АСО — акустический стартл-ответ; ПВП — поли-винилпироллидон; ПСТ — предстимульное торможение. #Автор для связи (+7 (495) 601-24-14; факс +7 (499) 151-12-61; эл. почта: rita.ostrovskaya@gmail.com).
Поиск аналогов нейротензина с меньшей молекулярной массой ведется рядом фирм США и Франции (Warner-Lambert Co, Sanofi, Pfizer, Merck) на основе структуры основного метаболита ней-ротензина- NT-(8-13) [3]. До сегодняшнего дня нет данных о создании аналога с удовлетворительными фармакологическими свойствами. В НИИ фармакологии имени В.В. Закусова РАМН был создан системно-активный дипептидный ми-метик нейротензина, метиловый эфир Ж-капроил-Х-пролил-Х-тирозина (Дилепт) [4]. В скриннин-говых экспериментах было показано, что Дилепт проявляет комплекс признаков, характерных для потенциальных антипсихотиков. Выполненный комплекс доклинических исследований выявил ряд преимуществ Дилепта перед известными нейролептиками: отсутствие побочных эффектов, позволяющих прогнозировать развитие экстрапирамидной симптоматики, и наличие положительного когнитотропного эффекта [5]. Предстоящее клиническое изучение Дилепта позволит определить его позицию в ряду антипсихотиков.
Настоящая статья посвящена описанию принципов дизайна дипептидных миметиков нейро-тензина и изложению экспериментальных данных об эффектах Дилепта на наиболее важной для прогноза клинической эффективности нейролептика модели шизофрении, каковой является нарушение предстимульного торможения акустического стартл-рефлекса. Величина снижения амплитуды ответа в условиях его модуляции пред-
.J
О'
OH
N
I
H
O
' CH3O
Сульпирид
SO3NH2
O
NH-C.
\
NH
Пролин Пептидная связь Тирозин
Рис. 1. Пептидные структурные элементы сульпирида.
шествующим подпороговым раздражителем характеризует так называемое предстимульное торможение (ПСТ, prepulse inhibition, PPI), нарушение которого характерно для шизофрении, аутизма и других психотическимх расстройств [6]. Многочисленными исследованиями показана способность нейролептиков ослаблять срыв ПСТ при указанных видах патологии [7]. Поскольку дефицит ПСТ рассматривается как "трансляционная" модель шизофрении (т.е. модель, имеющая высокую корреляцию с клинической эффективностью), анализ эффектов Дилепта с ее использованием необходим для прогнозирования клинической эффективности препарата.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В НИИ фармакологии им. В.В. Закусова РАМН разработана оригинальная стратегия, заключающаяся в движении от известного нейро-психотропного лекарства к неизвестному биологически активному пептиду, который может стать основой для создания принципиально нового пептидергического лекарства [8, 9]. Эта стратегия базируется на концепции, согласно которой многие нейропсихотропные лекарственные вещества, открытые в свое время с помощью скрининга или эвристически, являются лигандами нейро-пептидных рецепторов. Молекулярная масса синтетических нейропсихотропных лекарств редко превосходит 500 Да. Такой молекулярной массе соответствуют ди- и трипептиды.
Основные шаги стратегии создания дипептид-ных препаратов "от лекарства — к пептиду" следующие:
1. Выбор базовой структуры непептидного лекарства на основе фармакологических признаков пептидергического механизма действия;
2. Выявление "пептидных" элементов структуры этого лекарства;
3. Конструирование простейшего пептидного аналога на основе выявленных элементов;
4. Проверка пептидного аналога на наличие основной активности непептидного лекарства;
5. Оптимизация структуры аналога на основе изучения связи структуры и активности;
6. Выявление эндогенного прототипа среди нейропептидов;
7. Модификация аналога на основе структуры эндогенного нейропептида и отбор потенциального пептидного лекарства.
Предложенная оригинальная стратегия, названная нами пептидным дизайном лекарств, была использована для создания дипептидного нейролептика, который в эксперименте показывает высокую нейролептикоподобную активность и отсутствие экстрапирамидных эффектов [4].
В качестве базовой структуры была выбрана молекула атипичного бензамидного нейролептика сульпирида. Выбор был обусловлен как функциональным сходством сульпирида с нейропеп-тидами (куполообразная форма дозовой зависимости, нормализущий характер действия), так и наличием в молекуле сульпирида пептидных структурных элементов [10].
Молекула сульпирида имеет в своем составе пирролидиновое кольцо, которое может имитировать боковой радикал пролина, и замещенный фенильный радикал, который моделирует боковой радикал тирозина. Кроме того, в молекуле сульпирида есть вторичная амидная группа, которую можно считать аналогом пептидной связи (рис. 1). Эти структурные элементы мы рассматривали как фармакофорные единицы. Отсюда
Рис. 2. Наложение молекул сульпирида (темный) и дипептида Z-Pro-Z-Tyr-NH в ненапряженных конформациях (PC Model 7.0).
простейшим пептидным аналогом сульпирида мог быть дипептид амид пролилтирозина.
Фармакофорное подобие этих молекул было показано с помощью молекулярного моделирования с использованием как моделей Дрейдинга, так и программы PC Model 7.0 (рис. 2). При этом было показано, что дипептид в фармакофорной (налагаемой на сульпирид) конформации близок по геометрии к центральному дипептидному фрагменту Р-изгиба пептидной цепи.
Дипептид был синтезирован и изучен на фармакологическую активность в ряде скриннинго-вых тестов. Например, в тесте апоморфинового клаймбинга на мышах было показано, что L-Pro-L-Tyr-NH2, как и сульпирид, имеет куполообразную дозовую зависимость, но его эффект более выражен и проявляется в меньших дозах при вну-трибрюшинном введении (сульпирид 20—70, дипептид 1—10 мг/кг) [10].
Примечательно, что последовательность ди-пептидного аналога сульпирида входит в состав нейропептида нейротензина, известного в литературе как эндогенный нейролептик, так как основные его центральные эффекты связаны с модуляцией дофаминовой системы. Таким образом, можно констатировать выявление наименьшего биологически активного фрагмента нейротензи-на; в этом случае сульпирид можно рассматривать как миметик указанного фрагмента.
Поскольку NT-(8-13) сохраняет все центральные эффекты полноразмерного нейротензина, дальнейшее конструирование пептидного нейролептика мы проводили, базируясь на структуре NT-(8-13) и постулируя в качестве биологически активной конформацию ß-изгиба, в "голове" которого находится последовательность Pro10-Tyr11 (рис. 3). В такой конформации боковой радикал остатка Leu13 сближен в пространстве с Pro10. В связи с этим мы имитировали Leu13 ^-ацильным радикалом. Предполагалось, что при определенной длине этого радикала, достаточной, чтобы занять место бокового радикала Leu13, мы получим соединение с более высокой аффинностью и, следовательно, с большей активностью.
Был синтезирован ряд ^-ацильных производных амида пролилтирозина и изучена их нейро-лептикоподобная активность в тесте апоморфи-нового клаймбинга [11]. Анализ зависимости активности от длины ^-ацильного радикала обнаружил скачок в активности при переходе к радикалу с шестью сигма-связями. Дальнейшее удлинение не приводило к увеличению активности. Шесть сигма-связей — это как раз расстояние между атомом азота пролина и боковым радикалом Leu13 в ß-поворотной конформации NT-(8-13). Изучение зависимости активности дипептидных аналогов нейротензина от С-замещения показало, что активность практически не зависит от его природы.
Н /
О
Рго10 О
О
Туг
11
О / Не
12
нН
НН2 АГБ9
^О
НГН/ /Н"
Теи
13
Рис. 3. Суперпозиция №Г-(8-13) (тонкие линии) в конформации Р-изгиба типа 1 и амида Л-
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.