МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2011, том 45, № 2, с. 282-288
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ
УДК 577.25:577.823:615.214
ВЛИЯНИЕ НОВОГО ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ПСИХОТРОПНОГО ПРЕПАРАТА ГИДРОХЛОРИДА 8-(ТРИФТОРМЕТИЛ)-1,2,3,4,5-БЕНЗОПЕНТАТИЕПИН-6-АМИНА НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНОВ, ВОВЛЕЧЕННЫХ В МЕТАБОЛИЗМ И РЕЦЕПЦИЮ МЕДИАТОРА СЕРОТОНИНА, В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ МЫШЕЙ
© 2011 г. А. В. Куликов1*, М. А. Тихонова1, Е. А. Куликова3, Т. М. Хоменко2, Д. В. Корчагина2,
К. П. Волчо2, Н. Ф. Салахутдинов2, Н. К. Попова1
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 2Новосибирский институт органической химии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 3Новосибирский государственный университет, Новосибирск, 630090 Поступила в редакцию 14.04.2010 г.
Принята к печати 19.04.2010 г.
Ранее показано, что новый синтетический аналог варацина, 8-(трифторметил)-1,2,3,4,5-бензопентатиепин-6-амин (ТХ-2153), оказывает анксиолитическое и противосудорожное действие на мышей. Цель данного исследования — изучение роли серотониновой (5-HT) медиаторной системы головного мозга, которая вовлечена в регуляцию судорожной активности, тревожности и депрессии, в молекулярном механизме действия гидрохлорида TX-2153. Препарат (10 мг/кг, per os, 16 сут) вводили половозрелым самцам мышей линии ASC (Antidepressant Sensitive Catalepsy) с наследственными нарушениями функции мозга и поведения. С помощью количественной ОТ-ПЦР определяли экспрессию генов, кодирующих ключевой фермент синтеза 5-HT в мозге — триптофангидроксилазу 2 (ТПГ2), а также 5-НТ-транспортер, фермент разрушения медиатора — моноаминоксидазу А (МАОА) и 5-Нт1А-рецептор. Установлено, что TX-2153 подавляет экспрессию генов МАОА и 5-НТ1А в среднем мозге, однако не влияет на экспрессию этих генов в коре и гиппокампе. Экспрессия генов ТПГ2 и 5-НТ-транспортера в среднем мозге не изменяется. Эти результаты свидетельствует об участии 5-НТ-системы мозга в механизме действия TX-2153.
Ключевые слова: ОТ-ПЦР, мРНК, бензопентатиепины, триптофангидроксилаза 2, 5-НТ-транспортер, моноаминоксидаза А, 5-НТ1А-рецептор, серотониновая система, мозг.
EFFECT OF NEW POTENTIAL PSYCHOTROPIC DRUG, 8-(TRIFШOROMETHYL)-1,2,3,4,5-BENZO-РЕЭТАТН1ЕРШ-6-АМШЕ Н^ОСтОКТОЕ, ON ТНЕ EXPRESSION OF SEROTONIN-RELATED GENES IN MOUSE BRAIN, by A. V. Kulikov1*, M. A. Tikhonova1, E. A. Kulikova3, T. M. Khomenko2, D. V. Korchagina2, K. P. Volcho2, N. F. Salakhutdinov2, N. K. Popova1 ^Institute of Cytology and Genetics, Siberian Division, Russian Academy ofSciences, Novosibirsk, 630090 Russia, *e-mail: v_kulikov@bionet.nsc.ru; 2Novosibirsk Institute of Organic Chemistry, Siberian Division, Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, 630090 Russia; 3Novosibirsk State University, Novosibirsk, 630090 Russia). Study of molecular mechanisms of psychotropic drug action is the main aim of molecular psychopharmacology. New synthetic analog of variacin 8-(Trifluoromethyl)-1,2,3,4,5-benzopentathiepin-6-amine (TX-2153) was shown to produce anxiolytic and anticonvulsant effects on mice. Нте the effect of chronic administration of TX-2153 on expression of some serotonin-related genes in mouse brain was investigated. The drug (10 mg/kg, per os, 16 days) was administered to adult males of ASC (Antidepressant Sensitive Catalepsy) mouse strain characterizing by alterations in behavior and brain serotonin system. The expression of genes encoding 1) the key enzyme of serotonin synthesis, tryptophan hydroxylase 2 (ТРН2), 2) main enzyme of serotonin degradation, monoamine oxydase A (MAOA), 3) 5-НТ transporter (SERT) and 4) 5-НТ^ receptor was studied using quantitative RT-PCR. TX-2153 significantly reduced m-RNA level of 5-НТ1д receptor and MAOA genes in the midbrain without any effect on expression of these genes in the frontal cortex and hippocampus. The drug failed to affect expression of ТРН2 and SERT genes in the midbrain. The result indicates involvement of the brain 5-НТ system in the molecular mechanism underlying the effect of TX-2153.
Keywords: RT-PCR, mRNA, benzopenthatiepin, serotonin, tryptophan hydroxylase 2, 5-НТ transporter, monoamine oxidase A, 5-ffT1A-receptor, brain mice.
Принятые сокращения: ASC (Antidepressant Sensitive Catalepsy) — каталепсия, чувствительная к анитидепрессантам; DMCO (Dimethyl Sulphoxide) — диметилсульфоксид; ТВИН-80 — Полисорбат-80; 5-HT (5'-Hydroxy Triptamine) — серотонин; TX-2153 — гидрохлорид 8-(трифторметил)-1,2,3,4,5-бензопентатиепин-6-амина; ТПГ2 — триптофангидроксилаза 2; МАОА — моноаминоксидаза А; 5-НТ1А-рецептор — рецептор серотонина подтипа 1А.
* Эл. почта: v_kulikov@bionet.nsc.ru.
а
NH2
F3C
S_S
OCH3 д
H3CO ^ S OCH3
е
OCH3
H3CO ^ ~S OCH3
OCH3
Рис. 1. Химические структуры различных бензотиепинов: 8-(трифторметил)-1,2,3,4,5-бензопентатиепин-6-амина (а), варацина (б), варацина А (в), варацина B (г), варацина С (д) и лиссоклинотоксина А (е).
Психические расстройства (депрессия, тревожность и эпилепсия), по данным Всемирной органи-зиции здравоохранения (ВОЗ), — широко распространенные и тяжелые заболевания. Около 12.7% мужчин и 21.3% женщин в развитых странах страдают депрессивными заболеваниями [1, 2]. Антидепрессанты входят в число лидеров мировых продаж на рынке фармакологической продукции. Но от 20 до 40% больных устойчивы к уже имеющимся препаратам [3]. Некоторые из них оказывают негативные побочные эффекты: усиление тревожности [4, 5] и снижение порога судорожной реакции [6, 7]. Поэтому понимание молекулярных механизмов действия психотропных препаратов — актуальная задача молекулярной психофармакологии [8].
Мишенью для большинства клинически эффективных антидепрессантов и некоторых анксиолити-ков служит серотониновая медиаторная система головного мозга. Серотонин (5-гидрокситриптамин, 5-НТ) синтезируется из незаменимой аминокислоты L-триптофана. Ключевой фермент синтеза медиатора в головном мозге — триптофангидроксилаза 2 (ТПГ2), катализирующая гидроксилирование L-триптофана [9, 10]. Синтезированный медиатор вначале депонируется в везикулах, транспортируется в окончания нервов и секретируется в синапти-ческую щель. Секреция медиатора регулируется им самим по принципу обратной связи через преси-наптические 5-НТ1А-рецепторы на телах 5-НТ-ней-ронов в среднем мозге [11]. Секретированный 5-НТ удаляется из синаптической щели в пресинаптиче-ское окончание с помощью белка 5-НТ-транс-портера [12] и разрушается там ферментом моно-аминоксидазой А (МАОА) [13]. Таким образом, триптофангидроксилаза 2, 5-НТ-транспортер,
пресинаптические 5-HT1A-рецепторы и МАОА регулируют функцию 5-HT-синапса. Примечательно, что все они вовлечены в механизмы действия клинически эффективных антидепрессантов [12—14], а агонисты 5-HT1A-рецепторов — эффективные анксиолитики [11].
В Новосибирском институте органической химии СО РАН синтезирован 8-(трифторметил)-1,2,3,4,5-бензопентатиепин-6-амина (препарат ТХ-2153) (рис. 1а), который является синтетическим аналогом варацина (рис. 1б), выделенного из асци-дии Lissoclinum vareau [15]. Для ТХ-2153 характерны низкий уровень показателя "острая токсичность" (LD50 > 1000 мг/кг) и выраженное анксиолитическое и противосудорожное воздействие на мышей: в дозе 10 мг/кг он эффективно купирует коразоловые судороги и снижает тревожность при использовании теста "открытое поле" [15]. Это соединение первоначально представляло собой вязкое масло, но в настоящем исследовании мы впервые синтезировали и использовали кристаллический TX-2153, значительно более удобный в работе на этапе дозирования препарата.
Можно предположить, что поведенческие эффекты TX-2153 обусловлены изменением функциональной активности 5-HT-системы мозга. Удобной моделью для изучения молекулярного механизма действия TX-2153 служат мыши линии ASC (Antidepressant Sensitive Catalepsy), созданной в Институте цитологии и генетики СО РАН в результате селекции гибридов инбредных линий CBA/Lac и AKR/J на высокую предрасположенность к проявлению реакции замирания (каталепсии). Мыши линии ASC характеризуются множественными депрессив-ноподобными нарушениями поведения, чувстви-
в
S
S
S
S
S
Cl
CF,
CF,
S_S TX-2153
Рис. 2. Синтез гидрохлорида 8-(трифторметил)-1,2,3,4,5-бензопентатиепин-6-амина (TX-2153). Реагенты и условия: a - HNO3/H2SO4, 85%; b - NaSC(S)NMe2/DMSO, 43%; с - NaHS ■ H2O, 52%; d - HCl/EtOH, 67%.
a
тельностью к антидепрессантам [16—20] и измененной 5-НТ-системой мозга [21, 22].
Цель работы — изучить, как влияет хроническое введение ТХ-2153 на экспрессию генов, кодирующих ТПГ2, 5-НТ-транспортер, 5-НТ1А-рецептор и МАОА в среднем мозге, где расположены тела нейронов, а также во фронтальной коре и гиппокампе, где локализованы окончания 5-НТ-нейронов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Синтез 8-(трифторметил)-1,2,3,4,5-бензопента-тиепин-6-амина описан в ранее опубликованной статье [15] и кратко приведен здесь. К раствору 4-нитро-6-(трифторметил)бензо[й]дитио-2-она (2.56 г, 9.1ммоль) в ДМСО (35 мл) добавляли при 25°С NaHS • H2O (3.29 г, 70% NaHS, 41 ммоль), смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 15 ч. Затем добавляли 100 мл воды и смесь нейтрализовали концентрированной HCl. Продукт трижды экстрагировали 30 мл CH2Cl2, трижды промывали водой (50 мл) и высушивали Na2SO4. Растворитель удаляли под вакуумом и остаток (2.77 г) очищали на хроматографической колонке (SiO2, элюент смесь гексана с бензолом в соотношении 1 : 1). Получили 1.504 г (52%) 8-(трифторметил)-1,2,3,4,5-бензопен-татиепин-6-амина.
К раствору 0.366 г этого соединения в 6 мл диэти-лового эфира прибавляли при перемешивании 0.540 г 10%-ного раствора HCl в абсолютном этаноле, перемешивали 1 ч при комнатной температуре; выпавший осадок отфильтровали, промыли диэти-ловым эфиром. Получили 0.272 г (67%) гидрохлорида 8 - (трифторметил) -1,2,3,4,5 - бензопентатие-пин-6-амина (TX-2153) (рис. 2), (Тпл 90-92°С, с разложением). Соединение обладает следующими характеристиками. Найдено: m/z 318.8893 [M-HCl]+ C7H4NF3S5; вычислено: М-HCl = 318.8899. Найдено (%): C, 23.80; H, 1.39; Cl, 9.89; C7H4NF3S5 • HCl; вычислено (%) C, 23.62;
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.