БЛОКАТОРЫ ПОТЕНЦИАЛ-ЗАВИСИМЫХ НАТРИЕВЫХ КАНАЛОВ НА ОСНОВЕ АЗОБЕНЗОЛА С УПРАВЛЯЕМОЙ СВЕТОМ МЕСТНОАНЕСТЕТИЧЕСКОЙ И АНТИАРИТМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа посвящена синтезу новых управляемых светом блокаторов потенциал-зависимых натриевых Nav-каналов на основе азобензола и изучению их местноанестетических и антиаритмических свойств. Действие этеркаина и двух его новых производных на нативные Nav-каналы изучено in vitro с помощью метода пэтч-кламп на изолированных возбудимых клетках (нейронах и кардиомиоцитах) крыс, а также оценена их местная анестетическая активность на роговице глаза кролика in vivo. Выполнены исследования влияния полученных соединений на проводимость волн возбуждения в культурах кардиомиоцитов с использованием метода оптического картирования. Эффективная зависимая от света биологическая активность этеркаина и его производных позволяет рассматривать полученные соединения как потенциальные инструменты для управляемой светом местной анестезии, а также для неинвазивной абляции очагов аритмии в сердце в кардиологии.

Об авторах

А. Н Ноев

МИРЭА – Российский технологический университет; Московский научно-исследовательский онкологический институт имени П.А. Герцена – филиал Национального медицинского исследовательского центра радиологии МЗ РФ

Email: aleksej-noev@yandex.ru
Москва, Россия; Москва, Россия

С. Г Коваленко

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского

Долгопрудный, Россия; Москва, Россия

Э. Д Гатаулина

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Санкт-Петербург, Россия

Е. А Турчанинова

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет);

Долгопрудный, Россия

В. Д Джабраилов

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Долгопрудный, Россия

А. А Аитова

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Долгопрудный, Россия

Д. А Лихобабина

МИРЭА – Российский технологический университет

Москва, Россия

Ж. А Сутемьева

МИРЭА – Российский технологический университет

Москва, Россия

Ш. Р Фролова

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского

Долгопрудный, Россия; Москва, Россия

Л. Э Руппель

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Долгопрудный, Россия

Д. А Минаков

МИРЭА – Российский технологический университет

Москва, Россия

Н. В Суворов

МИРЭА – Российский технологический университет

Москва, Россия

П. В Островерхов

МИРЭА – Российский технологический университет

Москва, Россия

Ю. Л Васильев

Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова МЗ РФ (Сеченовский Университет)

Москва, Россия

М. В Николаев

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Санкт-Петербург, Россия

В. А Цвелая

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского; Национальный исследовательский университет ИТМО

Долгопрудный, Россия; Москва, Россия; Санкт-Петербург, Россия

К. И Агладзе

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского

Долгопрудный, Россия; Москва, Россия

М. А Грин

МИРЭА – Российский технологический университет

Москва, Россия

Список литературы

  1. Grant A. O. Sodium Channel Blockade as an Antiarrhythmic Mechanism. In Antiarrhythmic Drugs: Mechanisms of Antiarrhythmic and Proarrhythmic Actions, Ed. by G. Breithardt, M. Borggrefe, A. J. Camm, and M. Shenasa (Springer, Berlin–Heidelberg, 1995), pp. 3–22. doi: 10.1007/978-3-642-85624-2_1
  2. Roden D. M. Pharmacology and toxicology of Nav1.5Class 1 antiarrhythmic drugs. Card. Electrophysiol. Clin., 6 (4), 695–704 (2014). doi: 10.1016/j.ccep.2014.07.003
  3. Lagan G. and McLure H. A. Review of local anaesthetic agents. Curr. Anaesth. Crit. Care, 15 (4–5), 247–254 (2004). doi: 10.1016/j.cacc.2004.08.007
  4. Tikhonov D. B. and Zhorov B. S. Mechanism of sodium channel block by local anesthetics, antiarrhythmics, and anticonvulsants. J. Gen. Physiol., 149 (4), 465–481 (2017). doi: 10.1085/jgp.201611668
  5. Fozzard H. A., Sheets M. F., and Hanck D. A. The sodium channel as a target for local anesthetic drugs. Front. Pharmacol., 2, 1–6 (2011). doi: 10.3389/fphar.2011.00068
  6. Arumugam S., Contino V., and Kolli S. Local anesthetic systemic toxicity (LAST) – a review and update. Curr. Anesthesiol, Rep., 10 (2), 218–226 (2020). doi: 10.1007/s40140-020-00381-x
  7. Gitman M. and Barrington M. J. Local Anesthetic Systemic Toxicity: A Review of Recent Case Reports and Registries. Reg. Anesth. Pain Med., 43 (2), 1 (2018). doi: 10.1097/AAP.0000000000000721
  8. Zhang W., Ji T., Li Y., Zheng Y., Mehta M., Zhao C., Liu A., and Kohane D. S. Light-triggered release of conventional local anesthetics from a macromolecular prodrug for on-demand local anesthesia. Nat. Commun., 11 (1), 2323 (2020). doi: 10.1038/s41467-02016177-w
  9. Moradkhani M. R., Karimi A., and Negahdari B. Nanotechnology application to local anaesthesia. Artif. Cells, Nanomedicine, Biotechnol., 46 (2), 355–360 (2018). doi: 10.1080/21691401.2017.1313263
  10. Fuchter M. J. On the promise of photopharmacology using photoswitches: a medicinal chemist’s perspective. J. Med. Chem., 63 (20), 11436–11447 (2020). doi: 10.1021/acs.jmedchem.0c00629
  11. Velema V. A., Szymanski W., and Feringa B. L. Photopharmacology: Beyond Proof of Principle. J. Am. Chem. Soc., 136 (6), 2178–2191 (2014). doi: 10.1021/ja413063e
  12. Rozhkov K. I., Yagudaeva E. Y., Sizova S. V., LazovM. A., Smirnova E. V., Zubov V. P., and Ischenko A. A. Characterization of iron-doped crystalline silicon nanoparticles and their modification with citrate anions for in vivo applications. Fine Chem. Technol., 16 (5), 414–425 (2021). doi: 10.32362/2410-6593-202116-5-414-425
  13. Broichhagen J., Frank J. A., and Trauner D. A roadmap to success in photopharmacology. Acc. Chem. Res., 48 (7), 1947–1960 (2015). doi: 10.1021/acs.accounts.5b00129
  14. Noev A., Kuznetsov N., Korenev G., Morozova N., Vasil’ev Y., Suvorov N., Diachkova E., Usachev M., Pankratov A., and Grin M. A Novel Photoswitchable Azobenzene-Containing Local Anesthetic Ethercaine with Light-Controlled Biological Activity In Vivo. Int. J. Mol. Sci., 23 (10), 5352 (2022). doi: 10.3390/ijms23105352
  15. Noev A., Morozova N., Suvorov N., Vasil’ev Y., Pankratov A., and Grin M. Development of a Dosage form for a Photoswitchable Local Anesthetic Ethercaine. Pharmaceuticals, 16 (10), 1398 (2023). doi: 10.3390/ph16101398
  16. Gazerani P. Shedding light on photo-switchable analgesics for pain. Pain Manag., 7 (2), 71–74 (2017). doi: 10.2217/pmt-2016-0039
  17. Frolova S. R., Gaiko O., Tsvelaya V. A., Pimenov O. Y., and Agladze K. I. Photocontrol of Voltage-Gated Ion Channel Activity by Azobenzene Trimethylammonium Bromide in Neonatal Rat Cardiomyocytes. PLoS One, 11 (3), e0152018 (2016). doi: 10.1371/journal.pone.0152018
  18. Nizamieva A. A., Kalita I. Y., Slotvitsky M. M., Berezhnoy A. K., Shubina N. S., Frolova S. R., TsvelayaV. A., and Agladze K. I. Conduction of excitation waves and reentry drift on cardiac tissue with simulated photocontrol-varied excitability. Chaos, 33(2), (2023). doi: 10.1063/5.0122273
  19. Frolova S. R., Gorbunov V. S., Shubina N. S., Perepukhov A. M., Romanova S. G., and Agladze K. I. Stilbene derivative as a photosensitive compound to control the excitability of neonatal rat cardiomyocytes. Biosci. Rep., 39 (1), 1–14 (2019). doi: 10.1042/BSR20181849
  20. Mourot A., Fehrentz T., Le Feuvre Y., Smith C. M., Herold C., Dalkara D., Nagy F., Trauner D., and Kramer R. H. Rapid optical control of nociception with an ion-channel photoswitch. Nat. Methods, 9 (4), 396–402 (2012). doi: 10.1038/nmeth.1897
  21. Mourot A., Herold C., Kienzler M. A., and Kramer R. H. Understanding and improving photocontrol of ion channels in nociceptors with azobenzene photo-switches. Br. J. Pharmacol., 175 (12), 2296–2311 (2018). doi: 10.1111/bph.13923
  22. Fehrentz T., Kuttruff C. A., Huber F. M. E., Kienzler M. A., Mayer P., and Trauner D. Exploring the Pharmacology and Action Spectra of Photochromic Open-Channel Blockers. ChemBioChem, 13 (12), 1746–1749 (2012). doi: 10.1002/cbic.201200216
  23. Schoenberger M., Damijonaitis A., Zhang Z., Nagel D., and Trauner D. Development of a New Photochromic Ion Channel Blocker via Azologization of Fomocaine. ACS Chem. Neurosci., 5 (7), 514–518 (2014). doi: 10.1021/cn500070w
  24. National Research Council. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals: Eighth Edition. Washington (National Academies Press, 2011). doi: 10.17226/12910

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024