Производные тиурониевых солей на основе вицинальных диаминов как потенциальные нейропротекторы

Применяемые в клинической практике лекарственные средства для лечения нейродегенеративных заболеваний, в частности болезни Альцгеймера, в основном обладают компенсаторным усиливающим нейротрансмиттерный сигнал механизмом действия. Поиск новых препаратов, сочетающих когнитивно-стимулирующий, нейропротекторный и болезнь-специфический эффекты благодаря мультитаргетному механизму действия, в частности включающему предотвращение глутамат-индуцированного захвата кальция нейронами и стабилизацию микротрубочек, представляется актуальной задачей.

Цель работы: поиск потенциальных лекарственных средств с нейропротекторным и корректирующим таупатию потенциалом в ряду новых тиурониевых солей на основе вицинальных диаминов.

Материалы и методы: изучена способность тиурониевых солей, новых производных тиомочевин, блокировать глутамат-индуцированный захват ⁴⁵Са²⁺ синаптосомами мозга крыс линии Wistar. Проведена оценка влияния новых соединений на полимеризацию препарата тубулина и микротубулоассоциированных белков из мозга мышей линии C57bl в присутствии гуанозинтрифосфата по специфическому изменению светопоглощения при 355 нм, вызванному образованием микротрубочек (внутриклеточных структур, входящих в состав цитоскелета). Структуру образовавшихся микротрубочек анализировали после негативного контрастирования с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Определение IC₅₀ новых соединений и статистическую обработку результатов проводили с помощью стандартных программ (Excel и PRIZM GraphPad 6.02).

Результаты: разработан алгоритм скрининга ряда новых производных тиурониевых солей на основе вицинальных диаминов и проведено изучение их биологической активности в тестах по влиянию на глутамат-индуцированный захват кальция синаптосомами и на процессы сборки микротрубочек. Выявлены соединения, способные подавлять глутамат-индуцированный захват кальция синаптосомами, то есть обладающие нейропротекторным потенциалом. Для ряда новых соединений обнаружена способность стимулировать процессы ГТФ-зависимой сборки микротрубочек. Обнаружено соединение — гидробромид изопропил-N’-[2-(бензоиламино)-1,2-дифенилэтил]-N-этилимидотиокарбамата, — в присутствии которого наблюдается образование микротрубочек нормальной структуры, что делает его перспективной основой для дальнейшей структурной оптимизации. 

1. Binvignat O, Olloquequi J. Excitotoxicity as a target against neurodegenerative processes. Curr Pharm Des. 2020;26(12):1251–62. https://doi.org/10.2174/1381612826666200113162641

2. Bachurin SO, Bovina EV, Ustyugov AA. Current trends in the development of drugs for the treatment of Alzheimer’s disease and their clinical trials. Biomedical Chemistry: Research and Methods. 2018;1(3):e00015. https://doi.org/10.18097/BMCRM00015

3. Tan CC, Zhang XY, Tan L, Yu JT. Tauopathies: mechanisms and therapeutic strategies. J Alzheimers Dis. 2018;61(2):487–508. https://doi.org/10.3233/JAD-170187

4. Valeeva FG, Karimova TR, Pavlov RV, Bakhtiyarov DI, Sapunova AS, Ivshin KA, et al. Introduction of isothiuronium surfactant series: synthesis, structure-dependent aggregation overview and biological activity. J Mol Liq. 2021;324(15):114721–31. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114721

5. Jang D, Szabo C, Murrell GA. S-substituted isothioureas are potent inhibitors of nitric oxide biosynthesis in cartilage. Eur J Pharmacol. 1996;312(3):341–7. https://doi.org/10.1016/0014-2999(96)00369-X

6. Kazimierczuk Z, Chalimoniuk M, Laudy AE, Moo-Puc R, Cedillo-Rivera R, Starosciak BJ, Chrapusta SJ. Synthesis and antimicrobial and nitric oxide synthase inhibitory activities of novel isothiourea derivatives. Arch Pharm Res. 2010;33(6):821–30. https://doi.org/10.1007/s12272-010-0604-8

7. Galkina IV, Bakhtiyarov DI, Usupova LM, Gerasimov AV, Shulaeva MP, Pozdeev OK, et al. Antimic robial activity of novel isothiuronium salts with 7-chloro-4,6-dinitrobenzofuroxan-5-olate anion. Mendeleev Communications. 2021;31(3):365–7. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.04.027

8. Ferreira M, Assunção LS, Silva AH, Filippin-Monteiro FB, Creczynski-Pasa TB, Sá MM. Allylic isothiouronium salts: the discovery of a novel class of thiourea analogues with antitumor activity. Eur J Med Chem. 2017;129:151–8. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2017.02.013

9. Sun J, Wang J, Ma L, Jiang T, Li X, Guo Q, Li X, Sui Z. Determination and pharmacokinetic study of isothiouronium-modified pyrimidine-substituted curcumin analog (1G), a novel antitumor agent, in rat plasma by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2019;47(1):1505–12. https://doi.org/10.1080/21691401.2019.1602537

10. El-Henawy AA, Khowdiary MM, Badawi AB, Soliman HM. In vivo anti-leukemia, quantum chemical calculations and ADMET investigations of some quaternary and isothiouronium surfactants. Pharmaceuticals (Basel). 2013;6(5):634–49. https://doi.org/10.3390/ph6050634

11. Li ZH, Ma JL, Liu GZ, Zhang XH, Qin TT, Ren WH, et al. [1,2,3]Triazolo[4,5-d]pyrimidine derivatives incorporating (thio)urea moiety as a novel scaffold for LSD1 inhibitors. Eur J Med Chem. 2020;187:111989. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.111989

12. Fechner GA, Jacobs JJ, Parsons PG. Inhibition of melanogenesis in human melanoma cells by novel analogues of the partial histamine (H2) agonist nordimaprit. Biochem Pharmacol. 1993;46(1):47–54. https://doi.org/10.1016/0006-2952(93)90346-x

13. Barnes JC, Brown JD, Clarke NP, Clapham J, Evans DJ, O’Shaughnessy CT. Pharmacological activity of VUF 9153, an isothiourea histamine H3 receptor antagonist. Eur J Pharmacol. 1993;250(1):147–52. https://doi.org/10.1016/0014-2999(93)90632-R

14. Iwamoto T, Watano T, Shigekawa M. A novel isothiourea derivative selectively inhibits the reverse mode of Na + /Ca 2+ exchange in cells expressing NCX1. J Biol Chem. 1996;271(37):22391–7. https://doi.org/10.1074/jbc.271.37.22391

15. Watano T, Kimura J, Morita T, Nakanishi H. A novel antagonist, No. 7943, of the Na + /Ca 2+ exchange current in guinea-pig cardiac ventricular cells. Br J Pharmacol. 1996;119(3):555–63. https://doi.org/10.1111/j.1476-5381.1996.tb15708.x

16. Прошин АН, Григорьев ВВ, Тихонова ИГ, Палюлин ВА, Бачурин СО. Тетразамещенные соли изотиурония как мультитаргетные соединения, действующие на NMDA- и АМРА-рецепторы мозга. Известия Академии наук. Серия химическая. 2015;(9):2189–94. https://doi.org/10.1007/s11172-015-1137-6

17. Proskurnina MV, Lozinskaya NA, Tkachenko SE, Zefirov NS. Reaction of aromatic aldehydes with ammonium acetate. Russian Journal of Organic Chemistry. 2002;38(8):1149–53. https://doi.org/10.1023/A:1020997325550

18. Hajós F. An improved method for the preparation of synaptosomal fractions in high purity. Brain Res. 1975;93(3):485–9. https://doi.org/10.1016/0006-8993(75)90186-9

19. Petrova LN, Bachurin SO. Specificity of glutamate receptors in P 2 synaptosomal fraction from rat brain cortex. Bull Exp Biol Med. 2006;142(1):43–6. https://doi.org/10.1007/s10517-006-0287-9

20. Bachurin SO, Makhaeva GF, Shevtsova EF, Aksinenko AY, Grigoriev VV, Shevtsov PN, et al. Conjugation of aminoadamantane and γ-carboline pharmacophores gives rise to unexpected properties of multifunctional ligands. Molecules. 2021;26(18):5527. https://doi.org/10.3390/molecules26185527

21. Shevtsov PN, Shevtsova EF, Burbaeva GSh, Bachurin SO. Effects of anti-Alzheimer drugs on phosphorylation and assembly of microtubules from brain microtubular proteins. Bull Exp Biol Med. 2014;156(6):768–72. https://doi.org/10.1007/s10517-014-2445-9