Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов

 

Программа исследований 2013 - 2016 гг.

Синтез новых модуляторов клеточной активности на основе нейролипинов и их производных, несущих заряженную группу

 

Функционирование липидов как сигнальных молекул, осуществляющих регуляцию многих физиологических процессов в организме в целом или на клеточном уровне, до сих пор остается малоизученной областью биологии. По-прежнему актуальны не только исследования функциональной роли отдельных липидных молекул или их классов, но и разработка новых концепций.

Нами предложена и развивается  концепция, согласно которой в организме млекопитающих существует единая система липидной защиты от неблагоприятных факторов, способная противостоять развитию патологических процессов, в частности, онкологического процесса (Акимов М.Г. и др. Медицинский академический журнал. Приложение 2012 г. С. 246–248). Эта система органично входит в комплекс других систем защиты, осуществляемых пептидами, белками, низкомолекулярными биорегуляторами и другими биологически активными соединениями. Нами высказано предположение, что в систему липидной защиты могут входить гибридные соединения, в которых молекулы биорегуляторов (биогенные амины, нейротрансмиттеры, аминокислоты, пептиды и короткие белки), ацилированы остатками жирных кислот. Образующиеся новые липиды могут играть роль сигнальных молекул и/или модуляторов активности белков. Особенно важны амиды биорегуляторов, несущие остатки биологически активных мононенасыщенных (олеиновая) и полиненасыщенных (арахидоновая, эйкозапентаеновая, докозагексаеновая) кислот.

Относительно недавно в тканях млекопитающих были обнаружены N-ацилтаурины – амиды таурина и жирных кислот (A. Saghatelian, M.K. McKinney, et all. Biochemistry, 2006). Известно, что подобно эндоканнабиноидам, ацилтаурины являются субстратами гидролазы амидов жирных кислот и, следовательно, способны конкурировать с эндоканнабиноидами за этот фермент и влиять на уровень анандамида в клетках. О биологических мишенях и спектре активности ацилтауринов известно очень мало. Однако было высказано предположение, что отрицательно заряженные N-ацилтаурины, подобно лизофосфатидовой кислоте и сфингозин-1-фосфату, играют в организме сигнальную и/или модулирующую роль, как в норме, так и в случае развития патологических процессов (канцерогенеза) и воспаления (V. Chatzakos, K. Slätis, et all. Lipids, 2012). Планируемые работы по синтезу репрезентативного  набора ацилтауринов (N-ациламиноэтансульфоновых кислот) и изучению их способности оказывать нейрозащитное действие и проявлять цитотоксический эффект по отношению к трансформированным клеткам будут соответствовать мировому уровню исследований, а в России такие исследования являются пионерскими.

Второй объект данного научного исследования –  положительно заряженные холиновые эфиры жирных кислот и их аналоги, несущие две заряженные аммониевые группы. Эти соединения пока не обнаружены в организме млекопитающих. Арахидоноилхолин был впервые синтезирован нами (Безуглов В.В., и др. Биоорганическая химия. 2001. Т. 27.  С. 227–230) и было продемонстрировано его холинэргическое действие. Однако нейрозащитные свойства и цитотоксическая активность арахидоноилхолина по отношению к трансформированным клеткам не были изучены до сих пор. Тем более не известна биологическая активность других холиновых эфиров, которые впервые будут синтезированы в рамках данной работы. Поэтому эти исследования будут пионерскими как в России, так и в мире.

Концепция эндогенной липидной защитной системы является новой. Большинство соединений, которые планируется синтезировать в рамках данной научно-исследовательской работы также будут охарактеризованы впервые. Важное теоретическое значение будут иметь выявленные закономерности связи структуры синтезированных соединений с их биологической активностью, что позволит существенно расширить знания о функциональной роли биоэффекторных липидов в организме.

Создание библиотек соединений – модуляторов определенной клеточной активности одного структурного ряда, позволяет по новому подойти к поиску возможных молекул-кандидатов при разработке новых лекарственных препаратов для борьбы с социально-значимыми заболеваниями. В данной работе будут синтезированы две библиотеки биоактивных липидов, представляющих собой амиды и эфиры жирных кислот и их производных, содержащих отрицательно заряженную (сульфо) и положительно заряженную (четвертичную аммониевую) группы. Эти вещества можно отнести к обширному семейству нейролипинов и их пока не найденных в природе производных. Нейролипины – амиды и эфиры жирных кислот, взаимодействующие с белками каннабиноидно-ванилоидной системы. Они обладают разнообразной биологической активностью и, в частности, некоторые из них способны оказывать выраженное нейрозащитное действие и активно подавляют рост опухолевых клеток. Это указывает на перспективность поиска новых компонентов липидной защитной системы среди нейролипинов и их аналогов. Нейролипины, несущие заряженную группу, практически не изучены как возможные нейрозащитные и противораковые агенты, а их аналоги на основе природных арахидоноилглицина и арахидоноил-гамма-аминомасляной кислоты не были синтезированы ранее. Оценка биологической активности синтезированных соединений будет проведена на моделях нормальных и трансформированных клеток. Для проверки нейрозащитной активности будут использованы гранулярные нейроны мозжечка крысы, цитотоксическая активность будет определена на культурах клеток глиомы крысы С6. Для наиболее активных соединений набор клеточных тестов будет расширен.

Данная исследовательская работа разделена на 4 годичных этапа в соответствии с типом синтезируемых соединений. Для каждого набора синтезированных соединений будет выполнен стандартный объем физико-химических исследований и проведено исследование модулирования клеточной активности в тестах in vtro.
Этап 1. Синтез нейролипинов и их аналогов с аминоэтансульфоновой группой.
Этап 2. Синтез нейролипинов и их аналогов с холиновой группой.
Этап 3. Синтез нейролипинов и их аналогов, несущих два положительных заряда.
Этап 4. Синтез негидролизуемых аналогов нейролипинов, несущих заряженную группу.

В соответствии с этим планом в 2013 году планируется провести следующие исследования.

Синтезировать амиды стеариновой и ненасыщенных жирных кислот (олеиновой, линолевой, арахидоновой, эйкозапентаенововй и докозагексаеновой) а также N-арахидоноил-глицина и N-арахидоноил-гамма-аминомасляной кислоты с аминоэтансульфоновой кислотой.

Оценить биологическую активность синтезированных соединений на моделях нормальных и трансформированных клеток с целью выявления соединений с нейрозащитным и цитотоксическим действием.

Предполагается, что среди изученных синтезированных соединений удастся найти активные вещества, которые можно было бы рассматривать как перспективные кандидаты для дальнейшей разработки на их основе новых лекарственных средств для борьбы с нейродегенеративными и онкологическими заболеваниями. Возможно, что некоторые из этих соединений окажутся модуляторами других клеточных функций, что позволит расширить сферу их применения. Кроме того синтез библиотек соединений, наличие которых в организме млекопитающих вполне вероятно, позволит использовать их в качестве стандартов при масс-спектрометрическом анализе липидома.

Программа исследований 2009 - 2012 гг.

Синтез и биологическая активность индолсодержащих липидов

Предлагаемые исследования направлены на решение глобальной задачи биохимии – выявление фундаментальной роли липидов в системе регуляции организма. Они проводятся в рамках комплексного изучения регуляторной роли природных нейроактивных липидов и их синтетических аналогов, проводимого в лаборатории оксилипинов ИБХ РАН в течение последних лет. Список нейроактивных липидов, найденных в организмах человека и животных, постоянно расширяется. Однако в складывающейся общей картине структурного разнообразия нейроактивных липидов явно просматриваются неисследованные области. Ранее нами (Безуглов и соавт., 1995) было высказано предположение, что ацилированные производные эндогенных нейротрансмиттеров могут являться новым семейством биорегуляторов, сочетающих свойства нейроактивных липидов, таких как анандамид, и классических нейротрансмиттеров (дофамин, серотонин и др.). Ацилдофамины были затем обнаружены в нервной и периферических тканях млекопитающих. Оказалось, что эти соединения обладают широким набором биологических эффектов. Работами последних лет в лаборатории оксилипинов ИБХ РАН были открыты новые пути метаболизма ацилдофаминов и уточнены некоторые аспекты их биосинтеза. Также нами было показано, что ацилдофамины обладают нейрозащтиным действием и способны вызывать апоптоз трансформированных клеток нервных тканей in vitro. Эти результаты и данные зарубежных исследователей указывают на большой фармакологический потенциал ацилдофаминов.

Нами сформулирована гипотеза в организме млекопитающих каждый биогенный амин, действующий как нейротрансмиттер, имеет соответствующую ацилированную форму, в качестве остатков жирных кислот в которой могут выступать олеиновая, арахидоновая, докозагексаеновая и другие ненасыщенные жирные кислоты. Данное ацилирование способствует распространению сигнала нейротрансмиттера в измененной форме, позволяя осуществлять взаимодействие нервной системы с другими органами и системами с помощью липидных мессенджеров.

К настоящему времени ацилированный жирными кислотами серотонин (5-гидрокситриптамин) не обнаружен в организме млекопитающих. Ранее с использованием синтетического арахидоноилсеротонина нами и другими исследователями было показано, что он обладает способностью селективно ингибировать гидролазу амидов жирных кислот – ключевой фермент метаболизма эндоканнабиноида анандамида, одновременно способностью ингибировать ванилоидный рецептор (TRPV1).

Актуальной и социальнозначимой задачей остается борьба с нейродегенеративными заболеваниями, возникающими, в том числе, при нарушениях метаболизма, оксидативном стрессе и от действия возбуждающих аминокислот. Разрабатываемая нами стратегия поиска новых нейропротекторов и защиты нейронов от действия повреждающих факторов основывается на использовании потенциала природных нейроактивных липидов. Обоснованность такого подхода подтверждено результатами зирубежных исследователей и собственными работами сотрудников лаборатории окислипинов ИБХ РАН.

3. Краткое обоснование теоретической новизны.

Работа по установлению путей биосинтеза и метаболизма биоактивных липидов носит фундаментальный характер. Ацилтриптамины и родственные соединения пока остаются неизученными. Нет даже данных об их наличии в организме, хотя их присутствие в качестве сигнальных молекул весьма вероятно. При разработке нейрозащитного потенциала данных «триптаминоидов» будет также частично решаться фундаментальная научная проблема выявления влияния структуры липидных соединений на их биологическую активность. В ходе исследования будут впервые синтезированы и охарактеризованы представители нового семейства индолсодержащих липидов

4. Обоснование предлагаемого решения задачи.

Липидные сигнальные молекулы являются в настоящее время объектом пристального внимания учёных. Открываются новые классы соединений и выявляется новые сигнальные функции уже известных липидов. Мы предполагаем наличие ацилсеротонина и других индолсодержащих липидов в организме млекопитающих. С одной стороны, в настоящее время становится ясно, что ацилирование жирными кислотами является способом изменения метаболической судьбы и биологической активности цело ряда аминосодержащих соединений. Серотонин, как и арахидоновая кислота высвобождаются в больших количествах часто под действием одних и тех же стимулов, например, это происходит при индукции агрегации тромбоцитов. Поэтому логично предполагать возможность образования арахидоноилсеротонина в условиях чрезмерной продукции внутри клеток серотонина и арахидоновой кислоты. С другой стороны, известные на сегодняшний день эффекты арахидоноилсеротонина также свидетельствуют о его возможной важной роли как эндогенного регулятора.

В данном исследовании предполагается синтезировать все необходимые соединения, которые будут использованы как стандарты при биохимических экспериментах. Будут также использованы кофакторы возможных ферментов биосинтеза и метаболизма, подход, оправдавший себя при изучении биохимии ацилдофаминов, выполненном в 2005 – 2008 гг в лаборатории оксилипинов при реализации плановой темы «Синтез и изучение регуляторной функции новых нейроактивных липидов».

Кроме того в планируется провести поиск новых липидных веществ с выраженным нейрозащитным действием среди производных серотонина и родственных соединений, содержащих индольный фрагмент. При этом будут использованы подходы и структурные шаблоны, разработанные нами в ходе выполнения плановых исследований, а также выполнения проектов, поддержанных РФФИ.

Для оценки нейропротекторного действия синтезированных веществ будут использованы первичные культуры нейронов из различных отделов головного мозга эмбрионов или новорожденных крыс. Оценка выживаемости нейронов будет осуществляться с помощью биохимических тестов (МТТ или лактатдегидрогеназный тест) и по морфологическим признакам. Эта методика будет модифицирована нами в соответствии с задачами данного исследования и обеспечивает скрининг большого количества новых соединений.

5. Основные этапы работы и планируемые результаты. Содержание намеченной на предстоящий год работы.

В планируемом исследовании предполагается выполнить полный цикл работ по установлению возможных путей биосинтеза и метаболизма ацилированных жирными кислотами триптофана и его метаболитов (триптамина, серотонина). Данные соединения будут охарактеризованы как возможные нейропротекторы или цитотоксические агенты по отношению к культурам клеток опухолей мозга. Эти активности важны для поиска новых нейропротекторов, поскольку их ассортимент, имеющийся в распоряжении клиницистов, явно недостаточен для успешной фармакологической коррекции нейродегенеративных состояний. С этой целью планируется провести синтез аналогов ацилтриптамина и других индолсодержащих липидов и изучить их биологическую активность.

В работе можно выделить три основные задачи:

Синтез необходимых стандартов и новых липидов, содержащих индольный фрагмент.

Определение нейротоксического или нейрозащитного действия синтезированных липидных веществ на первичных культурах клеток головного мозга крыс.

Изучение биосинтеза и метаболизма ацилсеротонина и других индольных липидов.

Соответственно, каждый годичный период работы по данной теме включает 3 этапа: один посвящен синтезу новых липидных веществ, другой – изучению их нейротоксического и (или) нейропротекторного действия, а третий посвящен биохимии индольных липидов. .

Таким образом, в результате выполнения всех запланированных исследований будет синтезирован большой массив новых структур, относящихся к классу ацилнейротрансмиттеров, а именно ацилсеротонин и его производные и аналоги. Каждое из этих новых соединений будет полностью охарактеризовано физико-химическими методами анализа. Будет определено, являются ли эти новые вещества токсическими для нервных клеток, или, напротив, могут оказывать защитное действие против токсических факторов, характерных для развития нейродегенеративных процессов. Будут установлены пути метаболизма ацилсеротонина и возможные пути его биосинтеза, а также провдён анализ содержания этого липида в тканях и органах животных. Данные исследования носят пионерский характер и позволят закрепить приоритет отечественной науки в области биологии сигнальных липидов. Полученные результаты будут опубликованы в ведущих отечественных и зарубежных журналах.

 

Результаты 2012 г.  

Синтезированы новые производные простагландинов, содержащие остатки триптамина, 5-гидрокси- или 5-метокситриптамина.  Было установлено, что производные простагландин E2 с указанными аминами неустойчивы и не могут быть использованы для биологических испытаний.  Производные простагландина F2α были более химически устойчивы. Кроме того был синтезирован тиоуретановый аналог арахидоноилсеротонина. В соответствие с планом были проведены испытания синтезированных веществ в тестах на нейрозащитное действие и цитотоксическую активность по отношению к трансформированным клеткам вплоть до концентрации 100 мкМ. Синтезированные соединения не обладали регистрируемой способностью защищать гранулярные нейроны мозжечка от токсического действия глутамата или пониженной концентрации ионов калия. Это контрастировало с заметным нейрозащитным действием тираминового производного простагландина  E2. Это соединение в концентрации 10 мкМ проявляло 100% (в сравнении с контролем) защитное действие в модели глутаматной токсичности.

            В тесте на цитотоксическое действие амиды простагландина F2α и триптамина или метокситриптамина  угнетали деление клеток глиомы С6 крысы. Значения LD50 составили в среднем 24 и 21 мкМ для триптаминамида и метокситриптаминамида простагландина F2α  соответственно 

            Синтез индолсодержащих производных простагландинов завершил формирование библиотеки биоактивных индольных липидов – модуляторов клеточной активности. Из всех изученных соединений наиболее активным нейрозащитным действием обладали арахидоноилсеторотин и эйкозапентаноилсеротонин, которые являются ингибиторами гидролазы амидов жирных кислот и могут влиять на уровень эндоканнабиноидов в клетке.  Установлено, что арахидоноилсеротонин  проявляет антиоксидантную активность  и защищает гранулярные нейроны мозжечка от токсического действия пероксида водорода. Анализ соотношения структуры индолсодержащих липидов и их цитотоксической активности по отношению к трансформированным клеткам показал, что наибольшей активностью обладали производные триптамина и метокситриптамина, ацилированные арахидоновой и эйкозапентаеновой кислотами. Полученные данные по активности ацилированных нейротрансмиттеров позволили предложить концепцию эндогенной липидной защитной системы, помогающей организму противостоять действию патогенных факторов.  В состав веществ этой системы входят нейротрансмиттеры, ацилированные жирными кислотами, в первую очередь – арахидоноилсеротонин и арахидоноилдофамин.  Эта концепция существенно расширяет знания о природе и функционировании низкомолекулярных липидных биорегуляторов.

            Таким образом, в результате выполнения данной исследовательской работы:

 а) синтезирована библиотека новых биоактивных липидов, содержащих индольный структурный фрагмент;

б) изучены биологические свойства синтезированных соединений в тестах in vitro и in vivo;

в) выявлены наиболее активные соединения, которые в комбинации с ацилдофаминами могут использоваться как новые нейрозащитные композиции, а самостоятельно – как возможные цитотоксические противоопухолевые агенты;

г) сформулирована концепция эндогенной липидной защитной системы, основным компонентом которой на данный момент являются ацилнейротрансмиттеры. 

Публикации 2012 года 

  1. Akimov Mikhail G., Bezuglov Vladimir V.. N-Acylated Dopamines: A New Life for the Old Dopamine. / In: Dopamine: Functions, Regulation and Health Effects. Editors: Endo Kudo and Yuriko Fujii. Nova Publishers, NY. ISBN: 978-1-61942-147-9. — 2012. — Ch. 2. — P. 49–80.
  2. Akimov Mikhail G., Bezuglov Vladimir V.. Methods of protein digestive stability assay: state of the art. / In: Gastroenterology. In Tech d.o.o., Rijeka, Croatia. ISBN 979-953-307-495-4. — 2012.  — Ch. 10. — P. 211–234.
  3. Безуглов В.В., Серков И.В. Избирательная защита гидроксильных групп в природных простагландинах типов E и F. // Химия природных соединений. — 2012. — № 2. — 260-265.
  4. Сахарова Н.Ю., Маркова Л.Н., Смирнов А.А., Вихлянцева Е.Ф., Фиалковская Л.А., Безуглов В.В. Действие докозагексаеноилдофамина на развитие in vitro ранних зародышей мышей. // Доклады Академии наук. — 2012. — Т. 442. — № 4. — С. 567–569.
  5. Серков И.В., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Аналоги 2-арахидоноилглицерина, содержащие NO-донорный фрагмент. // Химия природных соединений. — 2012. — — №3. — С. 334–336.
  6. Сахарова Н.Ю., Маркова Л.Н., Смирнов А.А., Вихлянцева Е.Ф., Фиалковская Л.А., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Развитие in vitro ранних зародышей мышей в присутствии докозагексаеноилдофамина. // Проблемы репродукции. — 2012. — Т. 18. — № 3. — С. 53–59.
  7. Серков И. В., Прошин А. Н., Петрова Л. Н., Грецкая Н. М., Безуглов В. В., Бачурин С. О. Новые гибридные соединения на основе аминопроизводных 1,2,4-тиадиазола и докозагексаеновой кислоты. // Доклады Академии наук — 2012. — Т. 447. — № 1. — С. 49–52.
  8. Митрошина Е.В., Ведунова М.В., Миронов А.А., Сахарнова Т.А., Пимашкин А.С., Бобров М.Ю., Хаспеков Л.Г., Мухина И.В. Нейропротекторное действие каннабиноида  N-арахидоноилдофамина при моделировании острой гипобарической гипоксии мозга. // Неврологический вестник. — 2012. — Т. 44. — С. 14-19.
  9. Мирзоян Р.С., Ганьшина Т.С., Хайлов Н.А., Курдюмов И.Н., Лебедева М.А.,Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Особенности цереброваскулярных эффектов конъюгата ГАМК с докозагексаеноилдофамином при сосудистой патологии мозга и сердца. // Экспериментальная и клиническая фармакология. — 2012. — Т. 75. — № 7. — С. 38–42.
  10. Ведунова М.В., Митрошина Е.В., Сахарнова Т.А., Бобров М.Ю., Безуглов В.В., Хаспеков Л.Г., Мухина И.В. Влияние N-арахидоноилдофамина на функционирование нейронной сети первичной культуры гиппокампа при моделировании гипоксии. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2012, в печати.
  11. Грецкая Н. М., Безуглов В. В. Короткий синтез BODIPYTMFL C5-меченных D-эритро- и L-трео-лактозилцерамидов. // Химия природных соединений. — в печати.
  12. Грецкая Н. М., Дружинина А.А., Бобров М.Ю., Безуглов В. В. Синтез новых тиоуретановых аналогов анандамида и других нейролипинов.// Химия природных соединений. — в печати.

13.  Акимов М.Г., Грецкая Н.М., Карноухова В.А., Серков И.В., Прошин А.Н., Штратникова В.Ю., Безуглов В.В. Влияние введения остатка докозагексаеновой кислоты на цитотоксическую активность производных 1,2,4-тиадиазола.// Биомедицинская химия. — в печати. 

Участие в конференциях 

  1. 1.     Акимов М.Г., Бобров М.Ю., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Нейролипины – основа создания нового поколения лекарственных препаратов для борьбы с нейродегенеративными заболеваниями. / Биология – наука XXI века: Материалы Международной конференции. Москва, 24 мая  2012 г. / Ред. Р.Г. Василов. – М.: МАКС Пресс, 2012. — С. 16–18.
  2. 2.     Серков И.В., Безуглов В.В. Гибридные полифункциональные соединения, содержащие доноры оксида азота. / Биология – наука XXI века: Материалы Международной конференции. Москва, 24 мая  2012 г. / Ред. Р.Г. Василов. – М.: МАКС Пресс, 2012. — С. 832–834.
  3. 3.     Акимов М.Г., Бобров М.Ю., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Ацилнейротрансмиттеры и простамиды – новые метаболически связанные семейства биоактивных липидов. / БИОЛОГИЯ - НАУКА XXI ВЕКА: 16-я Международная Пущинская школа~ конференция молодых ученых (Пущино, 16 - 21 апреля 2012 года). Сборник тезисов.  С. 162.
  4. 4.     Акимов М.Г., Грецкая Н.М., Зинченко Г.Н., Безуглов В.В. N-Ацилдофамины ‒ ключевой компонент липидной системы противораковой защиты. // Медицинский академический журнал. Приложение 2012 г. (Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия» 12‒14 ноября 2012 г.) — С. 246–248.
  5. 5.     Mukhina I., Mitroshina E., Vedunova M., Zakharov Y., Bobrov M., Sakharnova T., Khaspekov L. Modelling and pharmacological modulation of neuronal network activity injury on a microelectrode array. / International Brain Injury Association’s Ninth World Congress on Brain Injury March 21–25, 2012, Edinburgh, Scotland// Brain Injury. — 2012. — V. 26. — P. 785–786. (ISSN: 0269-9052 Informa healthcare, London UK, IF 1.36)

6.     Барсков И.В., Тихобразова О.П., Евдокимова О.С., Бобров М.Ю., Мухина И.В., Хаспеков Л.Г. Нейропротекторный эффект каннабиноида арахидоноилдофамина при фокальном инфаркте коры головного мозга крыс, вызванного фотоиндуцированным тромбозом. В сб.: X Всероссийский съезд неврологов с международным участием. Нижний Новгород, 2012, стр. 18.

7.     Бобров М.Ю., Генрихс Е.Е., Грецкая Н.М., Андрианова Е.Л., Безуглов В.В., Лыжин А.А., Хаспеков Л.Г. Механизм нейропротекторного действия N-докозагексаеноилдофамина в модели нейронального апоптоза. В сб.: X Всероссийский съезд неврологов с международным участием. Нижний Новгород, 2012, стр. 640.

8.     Хаспеков Л.Г., Коротченко С.А., Ведунова М.В., Корягина Е.А., Генрихс Е.Е., Бобров М.Ю., Мухина И.В. Нейромодуляторное действие глутамата и N-арахидоноилдофамина на спонтанную сетевую активность культивируемых нейронов гиппокампа. В сб. «Гиппокамп и память. Норма и патология. II Всероссийская конференция с международным участием. Пущино, 2012, стр.17-18.

 

Патенты

1.     Безуглов В.В., Бобров М.Ю., Грецкая Н.М., Серков И.В., Зинченко Г.Н., Акимов М.Г. Простамиды и их аналоги, обладающие нейрозащитным действием. Патент РФ № 2474426, приоритет от 26.12.2011, публикация 10.02.2013, Бюл. № 4.

2.     Васильева Т.М., Макаров В.А., Петрухина Г.Н., Безуглов В.В., Грецкая Н.М. Амиды полиненасыщенных жирных кислот, снижающие агрегацию тромбоцитов. Заявка на патент РФ № 2011122400/15 от 02.06.2011, публикация заявки 10.12.2012, Бюл. № 34.

Результаты 2011 г.

В рамках общей программы синтеза новых индолсодержащих биоэффекторных липидов в 2011 г. проведен синтез гибридных нейролипинов, содержащих остатки 5-метокси- и 5-гидрокситриптамина, присоединенные к этаноламиду арахидоновой кислоты (анандамиду) и арахидоноилглицину. Изучены биологические свойства синтезированных соединений, а также веществ сравнения из семейства ацилнейротрансмиттеров.
Показано, что производные 5-метокси- и 5-гидрокситриптаминов обладают менее выраженным нейрозащитным действием по сравнению с аналогичными производными дофамина. Однако в модели фотоиндуцированного тромбоза головного мозга комбинация N-эйкозапентаеноил-5-гидрокситриптамина и N-арахидоноилдофамина существенно уменьшала зону поражения мозга, что было подтверждено ультраструктурными исследованиями срезов головного мозга крыс. Этот эффект превосходил нейрозащитное действие каждого из нейролипинов в данной модели.
 В опытах по определению возможного цитотоксического действия синтезированных соединений на клетки глиомы С6 крысы установлено, что гибридные соединения на основе анандамида и триптаминов обладают заметной ингибирующей активностью (EC50 несколько мкМ), тогда как амиды арахидоноилглицина с триптаминами оказались практически неактивными в данном тесте.  Однако цитотоксическое действие производных триптамина оказалось значительно слабее эффектов производных дофамина. Последние, как наиболее активные нейролипины, были изучены в более сложных моделях повреждения нейронов. Так, совместно с НЦ Неврологии РАМН изучено нейропротекторное действие N-докозагексаеноилдофамина на органотипические срезы гиппокампа мыши в модели глутаматной токсичности и установлено, что добавление этого нейролипина к срезам, предварительно обработанным 200 мкМ глутамата (это в контроле вызывает значительное повреждение нервных клеток), оказывает существенный нейрозащитный эффект. Такой же эффект наблюдали и в экспериментах на первичной культуре коры головного мозга крысы: присутствие N-докозагексаеноилдофамина в концентрации 5мкМ в инкубационной среде приводило к максимальному увеличению количества выживших нейронов (практически 100%). N-арахидоноилдофамин в такой же концентрации также защищал максимальное количество нейронов (92%) от токсического действия глутамата. Этот эффект дозозависимым образом усиливался в присутствии N-эйкозапентаеноилсеротонина (наиболее активного соединения из изученных производных триптаминов).
Совместно с Нижегородской медицинской академией изучено влияние N-докозагексаеноилдофамина на спонтанную биоэлектрическую активность нейронной сети первичной культуры гиппокампа крысы. Показано, что добавление этого нейролипина  в концентрации 20 мкМ в культуральную среду на фоне действия глутамата, приводит к постепенному снижению уровня активности нейронной сети и наблюдается изменение сетевого паттерна биоэлектрической активности с эффектом более быстрого восстановления синхронизированной пачечной активности после периода молчания по сравнению с нейронной сетью, в которую добавлялся только глутамат в концентрации 50 мкМ. Следовательно, N-докозагексаеноилдофамин способен модулировать биоэлектрическую активность нейрональной сети, частично восстанавливая характерный паттерн, нарушенный под действием глутамата.  
Отдельной серией экспериментов показано, что профилактическое введение N-арахидоноилдофамина перед моделированием острой гипобарической гипоксии снижало смертность среди мышей, способствовало сохранению долговременной памяти в постгипоксическом периоде, снижало неуверенность и тревожность животных.
Кроме того, продолжено изучение биологических свойств природных простамидов (амидов простагландинов с биологически активными аминами). Совместно с институтом фармакологии РАМН показано, что арахидоноил-гамма-аминомасляная кислота способна усиливать мозговое кровообращение в условиях раздельной и сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца. Подобным эффектом обладал также амид простагландина E2 и гамма-аминомасляной кислоты (природный аналог простамида E2), причем этот эффект был чувствителен к ингибиторам рецепторов гамма-аминомасляной кислоты  и не проявлялся в отсутствии патологии.

Публикации 2011 г.  

  1. Андрианова Е.Л., Генрихс Е., Бобров М.Ю., Лыжин А.А., Грецкая Н.М., Фрумкина Л.Е., Хаспеков Л.Г., Безуглов В.В. Защитное и токсическое действие анандамида и простамида Е2 на нормальные и трансформированные нервные клетки. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2011. — Т. 151, № 1. —С.36-39.
  2. Taheri-Kafrani A, Choiset Y, Faizullin DA, Zuev YR, Bezuglov VV, Chobert JM, Bordbar AK, Haertlé T. Interactions of β-lactoglobulin with serotonin and arachidonyl serotonin. // Biopolymers. — 2011. — Vol. 95, No 12. — P. 871–880.
  3. Бобров М.Ю., Генрихс Е.Е., Барсков И.В., Лыжин А.А., Фрумкина Л.Е., Андрианова Е.Л., Оборина М.В., Хаспеков Л.Г. Нейропротекторный эффект модуляторов эндогенной каннабиноидной системы при экспериментальной церебральной ишемии. / Рецепторы и внутриклеточная сигнализация. Сборник статей. Том 1. Под редакцией В.П. Зинченко, С.С. Колесникова, А.В. Бережнова – М.: ООО «ИД В. Ема». — 2011. — С. 94–98.
  4. Романов В. П., Безуглов В. В., Бобров М. Ю., Костромина Т. И., Феофанов С. А., Мирошников А. И. Выделение человеческого интерферона β1b (Ser17), экспрессированного в E. coli, с использованием ионообменной хроматографии // Биоорганическая химия. — 2011. — Т. 37, № 3. — С. 327–333.
  5. Гнездилова Д.В., Ганьшина T.С., Масленников Д.В., Безуглов В.В., Грецкая Н.М., Мирзоян Р.С. Цереброваскулярные эффекты конъюгата ГАМК с арахидоновой кислотой в условиях раздельной и сочетанной сосудистой патологии мозга и сердца. // Экспериментальная и клиническая фармакология. — 2011. — Т. 74,  № 8. — С. 28–31.
  6. Sachl R., Mikhalyov I., Gretskaya N., Olzynska A., Hof M., Johansson L.B.-A.  Distribution of BODIPY-labelled phosphatidylethanolamines in lipid bilayers exhibiting different curvatures. // Phys. Chem. Chem. Phys. — 2011. — Vol. 13. — P. 11694–11701.
  7. Безуглов В.В., Серков И.В. Химическая модификация биоэффекторных липидов. Подходы к новым типам лекарственных препаратов. / LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Germany. ISBN: 978-3-8465-0406-2. — 2011. — 120 с.
  8. Безуглов В.В., Серков И.В. Избирательная защита гидроксильных групп в природных простагландинах типов E и F. // Химия природных соединений. — 2012. № 2, в печати.
  9. Серков И.В., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Аналоги 2-арахидоноилглицерина, содержащие NO-донорный фрагмент. // Химия природных соединений. — 2012, в печати.
  10. Mikhail G. Akimov, Vladimir V. Bezuglov. N-Acylated Dopamines: A New Life for the Old Dopamine. / In: Dopamine: Functions, Regulation and Health Effects. Editors: Endo Kudo and Yuriko Fujii. Nova Publishers, NY. ISBN: 978-1-61942-147-9. — 2012, in press.
  11. Mikhail G. Akimov, Vladimir V. Bezuglov. Methods of protein digestive stability assay: state of the art. / In: Gastroenterology. In Tech d.o.o., Rijeka, Croatia. ISBN 979-953-307-495-4. — 2012,  in press.
    Участие в конференциях
  12. Акимов М.Г., Грецкая Н.М., Бобров М.Ю., Зинченко Г.Н., Безуглов В.В. От ацилдофаминов к простамидам: липидная вселенная продолжает расширяться. / Научная конференция по биоорганической химии и биотехнологии «Х чтения памяти академика Юрия Анатольевича Овчинникова». Сборник тезисов. — 2011. — Т.1. — С. 1.
  13. Proshin A.N., Serkov I.V., Petrova L.N., Bezuglov V.V., Gretskaya N.M., Bachurin S.O. Amides of the docosahexaenoic acid with the novel derivatives of 1,2,4-thiadiazole and their influence on NMDA-receptors. / International Congress on Organic Chemistry dedicated to the lS0-th anniversary of the Butlerov's Theory of Chemical Structure of Organic Compounds. Kazan. September 18-23, 2011. Book of Abstracts. P. P138.
  14. Безуглов В.В., Назимов И.В., Грецкая Н.М., Дейгин В.И., Акимов М.Г. Гидролитическая стабильность пептидов в желудочно-кишечном тракте крысы. / V Российский симпозиум «Белки и пептиды». Петрозаводск, 8-12 августа 2011 г. Тезисы докладов. С. 257.

 

Результаты 2010 г.

Проведен синтез гибридных эндоканнабиноидов, содержащих триптамин. Впервые были синтезированы амид арахидоноилглицина с триптамином и конъюгат триптамина с анандамидом, содержащий молекулярную вставку. На первичной культуре коры головного мозга крысы показано, что N-эйкозапентаеноил-5-гидрокситриптамин оказывает нейрозащитное действие, в отличие от культивируемых клеток-зерен мозжечка крысы в модели нейронального апоптоза, где это вещество было неактивно. Более того, в комбинации с подпороговой дозой N-арахидоноилдофамина N-эйкозапентаеноил-5-гидрокситрип¬тамин в минимальной концентрации оказывал заметное (до 80%) нейрозащитное действие. Впервые доказана возможность образования жирнокислотных аналогов мелатонина из серото­нинамидов полиеновых жирных кислот в пинеальной железе крысы. Также впервые показано, что N-арахидоноилсеро­тонин сульфатируется в печени, головном и спинном мозге крысы. Это косвенно свидетельствует об эндогенном происхождении этого липида.

Публикации 2010 г.
  1. Андрианова Е.Л., Бобров М.Ю., Грецкая Н.М., Зинченко Г.Н., Серков И.В., Фомина-Агеева Е.В., Безуглов В.В. Действие нейролипинов и их синтетических аналогов на нормальные и трансформированные глиальные клетки. // Нейрохимия. 2010. Т. 27. №1. С. 53-62.
  2. Timofeev V. I., Chuprov-Netochin R. N., Samigina V. R., Bezuglov V. V., Miroshnikov K. A. and Kuranova I. P. X-ray investigation of gene-engineered human insulin crystallized from a solution containing polysialic acid. // Acta Crystallographica. 2010. V. F66. P. 259–263.
  3. Акимов М. Г., Назимов И. В., Грецкая., Н. М., Дейгин В. И., Безуглов В. В. Исследование стабильности пептидов в условиях гидролиза фрагментами органов желудочно-кишечного тракта крысы.// Биоорган. химия. 2010. Т. 36. №6. С. 753–759.
  4. Buznikov G.A., Nikitina L.A., Bezuglov V.V., Francisco M.E.Y., Boysen G., Obispo-Peak I.N., Peterson R.E., Weiss E.R., Schuel H., Temple B.R.S., Morrow A.L., Lauder J.M. A Putative Pre-Nervous Endocannabinoid System in Early Echinoderm Development. // Development Neurosci. 2010. V. 32. P. 1–18.
  5. Серков И.В., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Нитроанандамид, нитропростамиды Е2 и F2α и их аналоги // Химия природ. соед. 2010. № 5. С. 591–594.
  6. Григорьев В.В., Серков И.В., Безноско Б.К., Иванова Т.А., Грецкая Н.М., Безуглов В.В., Бачурин С.О. Действие производных арахидоновой и докозагексаеновой кислот на АМРА-рецепторы в нейронах Пуркинье и на когнитивные функции у мышей // Известия РАН. Серия биологическая. 2010. № 3. С. 370–374.
  7. Остроумова Т.В., Маркова Л.Н., Акимов М.Г., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Докозагексаеноилдофамин у пресноводной гидры: влияние на регенерацию; метаболические превращения. // Онтогенез. 2010. Т. 41. № 3. С. 199–203.
  8. Шевченко В.П., Безуглов В.В., Бобров М.Ю., Нагаев И.Ю., Мясоедов Н.Ф. Введение изотопов водорода в Win 55212 и CP 55940 – селективные агонисты каннабиноидных рецепторов. // Радиохимия, 2010, Т. 52. № 3. С. 281–284.
  9. Андрианова Е.Л., Генрихс Е., Бобров М.Ю., Лыжин А.А., Грецкая Н.М., Фрумкина Л.Е., Хаспеков Л.Г., Безуглов В.В. Защитное и токсическое действие анандамида и простамида Е2 на нормальные и трансформированные нервные клетки. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2010, Т. 150. № 12 в печати.

Тезисы конференциях

  1. Серков И.В., Вишневская Е.М., Андрианова Е.Л., Бобров М.Ю., Грецкая Н.М., Безуглов В.В. Нитронейролипины и нитрооксилипины как прототипы новых многофункциональных соединений // VIII Всероссийская конференция «Химия и медицина». – Уфа. 6–8 апреля 2010. – Тезисы докладов. – С. 125–126.
  2. Бобров М.Ю., Андрианова Е.Л., Грецкая Н.М., Серков И.В., Безуглов В.В. Нейролипины, простамиды и их синтетические аналоги как перспективные нейропротекторы // 5 Международная конференция «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам». – Москва. 1–4 июня, 2010.– Тезисы докладов. – С. 27.
  3. Bezuglov V.V. Hybrid polyfunctional molecules: from concept to multifunctional drugs.// First International Conference on Humic-based innovative Technologies “Natural and Synthetic Polyfunctional Compounds and Nanomaterials in Medicine and Biomedical Technologies” – Moscow, 4–8 November 2010. – Programme and abstracts. – P. 12.
  4. Генрихс Е.Е.,Андрианова Е.Л.,Бобров М.Ю. Эндоканнабиноиды и их производные как нейропротекторы. // Материалы IV Международной научной конференции молодых ученых-медиков. Курск. 25-26 февраля 2010. Том I.\Под ред. В.А. Лазаренко.Курск:ГОУ ВПО КГМУ Росздрава,2010. С.264-266.
  5. Генрихс Е.Е.,Андрианова Е.Л.,Бобров М.Ю.,Лыжин А.А.,Грецкая Н.М.,Безуглов В.В.,Хаспеков Л.Г Нейропротекторное действие эндоканнабиноидов и их производных. // 6-й Международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии». Судак, Крым, Украина, 5-15 июня 2010г.: Труды/ Под ред. Лосевой Е.В., Логиновой Н.А., Синельниковой В.В.-М.:МАКС Пресс,2010. С. 91-92.

Результаты 2009 г.

Проведен синтез амидов ненасыщенных жирных кислот с триптамином, 5-метокситриптамином и серотонином – возможных эндогенных низкомолекулярных биорегуляторов. Синтезированные соединения были испытаны в моделях, имитирующих повреждения нейрональных клеток, характерных для нейродегенеративных заболеваний. Оказалось, что собственный защитный эффект ацилсеротонинов практически не регистрируется, однако их сочетанное применение с ацилдофаминами приводит к практически полной защите культивируемых клеток-зерен мозжечка крысы в модели нейронального апоптоза. Были проведены исследования метилирования ацилсеротонинов в гомогенатах различных органов крысы, однако достоверно значимого превращения в 5-метоксипроизводные зафиксировано не было. Показано, что из арахидоновой кислоты и серотонина в печени и головном мозге крысы образуется продукт конденсации – N-арахидоноилсеротонин. Это косвенно свидетельствует об эндогенном происхождении этого липида.

Публикации 2009 г.

  1. Грецкая Н.М., Михалев И.И. BODIPY- меченные зонды для мембранных и биологических исследований липидов. // Биоорган.химия, 2009. Т.35. С. 701-708
  2. Грецкая Н.М., Михалев И.И. Некоторые закономерности образования димера II y BODIPY-FL-меченных липидов. // Биоорган. химия, 2009. Т.35. С. 845-852
  3. Mikhalyov I., Gretskaya N., Johansson L.B.-E., Fluorescent BODIPY-labelled GM1 gangliosides designed for exploring lipid membrane properties and specific membrane-target interactions. // Chemistry and Physics of Lipids. 159. (2009). 38–44.
  4. Безуглов В.В., Грецкая Н.М., Бобров М.Ю., Акимов М.Г., Фомина-Агеева Е.В., Зинченко Г.Н., Баирамашвили Д.И., Мирошников А.И. Модификация рекомбинантных белков методом ковалентного полисиалилирования на примере инсулина человека. // Биоорган. химия. 2009. Т. 35. С. 274–278.
  5. Безуглов В.В., Грецкая Н.М., Клинов Д.В., Бобров М.Ю., Шибанова Е.Д., Акимов М.Г., Фомина-Агеева Е.В., Зинченко Г.Н., Баирамашвили Д.И., Мирошников А.И. Нанокомплексы рекомбинантных белков с полисиаловой кислотой. Получение, свойства и биологическая активность. // Биоорган. химия. 2009. Т. 35. С. 350–356.
  6. Серков И.В., Безуглов В.В. 1,3-динитраты циклооксигеназных метаболитов эндоканнабиноида 2-арахидоноилглицерина. Синтез и свойства. // Биоорган. химия. 2009. Т. 35. С. 245–252.
  7. Серков И.В., Безуглов В.В. Синтез новых нитроксиалкиламидов, возможных прототипов гибридных нестероидных противовоспалительных препаратов, содержащих NO-генерирующих фрагмент. // ДАН. 2009. Т. 425. С. 777–779.
  8. Серков И.В., Безуглов В.В. Фторангидриды простагландинов в синтезе производных простагландинов по карбоксильной группе. // Биоорган. химия. 2009. Т. 35. С. 122–128.
  9. Серков И.В., Безуглов В.В. Многофункциональные соединения, содержащие органические нитраты, – прототипы гибридных лекарственных препаратов. // Успехи химии. 2009. Т. 78. С. 442 – 465.
  10. Акимов М.Г., Назимов И.В., Грецкая Н.М., Зинченко Г.Н., Безуглов В.В. Сульфатирование N-ацилдофаминов в тканях крысы. // Биохимия. 2009. Т. 74. С. 836–841.
  11. Вьюнова Т.В., Шевченко К.В., Шевченко В.П., Безуглов В.В., Мясоедов Н.Ф. Биотехнологический способ получения коротких пептидов и их радиоактивномеченных аналогов для оценки специфического связывания семакса и его фрагментов в различных отделах мозга крыс. // Радиохимия. 2009. Т 51. С. 161–166.
  12. Мухина И.В., Хаспеков Л.Г., Казанцев В.Б., Ведунова М.В., Митрошина Е.В., Бобров М.Ю., Фрумкина Л.Е., Захаров Ю.Н. , Коротченко С.А., Корягина Е.А. Функциональные характеристики клеток гиппокампа в нейроглиальной сети, развивающейся in vitro: кальциевый имиджинг и спонтанная активность в культуре на мультиэлектродной матрице. / Международная конференция: Рецепция и внутриклеточная сигнализация. Сборник статей под ред. Зинченко В.П., Колесниковой С.С., Бережновой А.В., Пущино, 2009. Т.1., С. 138-142.
  13. Мухина И.В., Хаспеков Л.Г., Ведунова М.В., Митрошина Е.В., Бобров М.Ю., Захаров Ю.Н. Исследование нейротропных свойств N-арахидоноилдофамина в диссоциированной культуре гиппокампа. / Материалы XV Международной конференции по нейрокибернетике, 23-25 сентября 2009, С. 41-44.
  14. Акимов М.Г., Безуглов В.В., Бобров М.Ю., Варфоломеева А.Т., Грецкая Н.М., Дятловицкая Э.В., Кисель М.А., Коновалов С.С., Сергеева М.Г. Липиды и рак. Очерки липидологии онкологического процесса. / СПб.: ПраймЕВРОЗНАК, 2009. — 345 с.
  15. Buznikov G.A., Nikitina L.A., Bezuglov V.V., Francisco M.E.Y., Boysen G., Obispo-Peak I.N., Peterson R.E., Weiss E.R., Schuel H., Temple B.R.S., Morrow A.L., Lauder J.M. A Putative Pre-Nervous Endocannabinoid System in Early Echinoderm Development. // Development Neurosci. 2009. DOI: 10.1159/000235758.
  16. Андрианова Е.Л., Бобров М.Ю., Грецкая Н.М., Зинченко Г.Н., Серков И.В., Фомина-Агеева Е.В., Безуглов В.В. Действие нейролипинов и их синтетических аналогов на нормальные и трансформированные глиальные клетки. // Нейрохимия. 2010. Т. 27., № 1. С. в печати.