Антиноцицептивная активность нового агониста CB1-рецептора при боли и его антиэкссудативное действие при воспалении в эксперименте

Арсенал лекарственных средств, эффективных для купирования боли, включает опиоидные и неопиоидные анальгетики, нестероидные противовоспалительные средства (НПВС), центральные миорелаксанты, некоторые антидепрессанты и противоэпилептические средства. Агонисты опиоидных рецепторов оказывают наиболее выраженное анальгетическое влияние при сильной и умеренной боли, но угнетают дыхательный центр, вызывают сонливость, обстипацию, создают риск психической и физической зависимости [1]. Неопиоидные анальгетики и НПВС применяют при боли легкой и средней интенсивности, они особенно эффективны при боли, вызванной воспалением. НПВС обладают нефротоксичностью и гепатотоксичностью, кроме того, прием НПВС сопряжен с повреждением слизистой оболочки желудка, нарушением работы сердечно-сосудистой системы [2]. Антидепрессанты и противоэпилептические средства оказывают плейотропное анальгетическое действие только при некоторых видах нейропатической боли [3, 4]. Центральные миорелаксанты эффективны лишь при мышечно-тонических синдромах [4]. Для более эффективной и безопасной фармакотерапии болевого синдрома актуально создание анальгетиков с новым механизмом действия.

Перспективными агентами, регулирующими боль, являются агонисты каннабиноидного CB₁-рецептора [5]. Эти рецепторы локализованы на пресинаптической мембране ноцицептивных нейронов, при их активации возникает гиперполяризация мембраны с подавлением болевого сигнала на периферическом, спинальном и супраспинальном уровнях [6, 7]. До настоящего времени создание обезболивающего лекарственного средства, активирующего каннабиноидные рецепторы, не увенчалось успехом из-за опасности развития нежелательных психотропных эффектов [8].

В рамках поиска новых анальгетиков среди соединений, сочетающих монотерпеновый и ароматический фрагменты, научным коллективом НИОХ СО РАН синтезировано производное 2H-хромена, активирующее каннабиноидный CB₁-рецептор [9].

Разрабатываемый агонист CB₁-рецептора, обозначенный шифром CHR, оказывает выраженное антиноцицептивное действие на моделях острой воспалительной, висцеральной и термической боли и не вызывает побочных эффектов, характерных для каннабиноидов, опиоидов и НПВС [10, 11]. В данной работе в эксперименте оценивалась эффективность нового соединения при послеоперационной, нейропатической боли и боли, вызванной воспалением.

Цель исследования — изучить в эксперименте антиноцицептивную активность производного 2H-хромена CHR на моделях послеоперационной и нейропатической боли, оценить вклад антиэкссудативного эффекта в механизм антиноцицептивного действия.

Производное 2H-хромена CHR представляет собой (2R,4aR,7R,8aR)-4,7-диметил-2-(тиофен-2-ил)октагидро-2H-хромен-4-ол (рис. 1). Оно синтезировано в НИОХ СО РАН. Полулетальная доза (LD₅₀) соединения CHR для мышей и крыс составляет более 4500 мг/кг [9].

Рис. 1. Структурная формула соединения CHR.

Эксперименты выполняли в испытательном центре ООО «Инновационные Фармакологические Разработки» (ООО «Ифар») на 64 свободных от патогенной микрофлоры мышах-самцах стока CD-1 и 15 крысах-самцах стока Sprague Dawley. Животных содержали при температуре воздуха 20—23°С, влажности не более 50%, воздухообмене (вытяжка:приток) 8:10, световом режиме (день:ночь) 1:1. Содержание животных и уход за ними осуществляли в соответствии с правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных (Директива 2010/63/EU). Исследование выполнено с соблюдением правил и принципов надлежащей лабораторной практики, одобрено этическими комитетами Сибирского государственного медицинского университета (протокол 20/23 от 08.12.2023) и ООО «Ифар» (протокол 127/2022 от 14.02.2022).

В Российской Федерации не зарегистрированы анальгетики группы каннабиноидов, поэтому антиноцицептивное действие производного 2H-хромена CHR сравнивали с влиянием опиоидного анальгетика трамадола (Московский эндокринный завод, Россия), противоэпилептического средства габапентина («Канонфарма продакшн», Россия), противовоспалительное и антиноцицептивное действие оценивали в сравнении с эффектами НПВС диклофенака натрия («Хемофарм», Сербия). Соединение CHR в установленной в поисковых экспериментах эффективной дозе 5 мг/кг [10], трамадол в дозе 20 мг/кг [12], габапентин в дозе 100 мг/кг [13] и диклофенак натрия в дозе 10 мг/кг [14] растворяли в 2% водном растворе полисорбата твин-80 (NeoFroxx GmbH, Германия) и вводили животным в желудок. Контрольные животные получали этот растворитель. В экспериментах с послеоперационной болью и острым экссудативным воспалением производное 2H-хромена CHR вводили однократно за 1 ч до моделирования боли и воспаления, на модели нейропатической боли — ежедневно на протяжении 7 дней. Мышей выводили из экспериментов цервикальной дислокацией, крыс — в камере, заполненной углекислым газом.

Модель острой послеоперационной боли. Мышей (4 группы по 8 животных) наркотизировали севофлураном («ЭббВи», Россия) и в асептических условиях разрезали им кожу на подошвенной поверхности задней конечности. Длина разреза составляла 1 см. Затем на кожу накладывали два горизонтальных шва нитью 4/0 (Ethicon, США). Болевую чувствительность оперированной конечности оценивали через 1 ч, 2 ч и 4 ч после операции с помощью нитей Фрея (Linton Instrumentation, Великобритания): кончиком нити прикасались к середине плантарной поверхности с усилием, необходимым для сгибания нити, и удерживали ее в таком положении 6 с. Болевую реакцию регистрировали, если животное резко отдергивало конечность в момент касания нити Фрея или после ее удаления. Устанавливали наименее жесткую нить, вызывающую отдергивание конечности [15].

Модель нейропатической боли. Под наркозом севофлураном у мышей (4 группы по 8 животных) разрезали кожу параллельно бедренной кости, сепарировали мышцы и извлекали седалищный нерв. Нитью 4/0 накладывали лигатуру в области трифуркации нерва. Болевую чувствительность оценивали с помощью нитей Фрея в 1-й, на 4-й и 7-й дни после введения вещества CHR или габапентина [16]. На обеих моделях критерием антиноцицептивного действия считали статистически значимое увеличение болевого порога при введении исследуемых веществ по сравнению с показателями у мышей, получавших растворитель твин-80 (контроль).

Модель острого экссудативного воспаления. Отек задней конечности вызывали у крыс (3 группы по 5 животных) инъекцией под плантарный апоневроз 0,1 мл 1% водного раствора каррагенина (Sigma-Aldrich, США). В другую заднюю конечность этих животных вводили 0,1 мл 0,9% раствора натрия хлорида (контроль). Через 3 ч после введения каррагенина оценивали величину отека с помощью плетизмометра (UGO BASILE, Италия) по разнице между объемами задних конечностей, а также исследовали болевую чувствительность воспаленной конечности с использованием нитей Фрея. Противовоспалительное действие развивалось, если статистически значимо уменьшалась величина отека, об антиноцицептивной активности судили по увеличению болевого порога при введении изучаемых соединений по сравнению с показателями при введении полисорбата твин-80 (контроль) [17].

Статистическая обработка результатов проведена с использованием программы Prism 8 (GraphPad Software Inc., США). Согласно критерию Шапиро—Уилка, данные не подчинялись закону нормального распределения и представлены в виде медианы (Me) и нижнего и верхнего квартилей (Q₁; Q₃). Размеры выборок являются минимально достаточными для статистической обработки и не противоречат этическим принципам. Статистическую значимость различий устанавливали по непараметрическому тесту Краскела—Уоллиса с последующим апостериорным сравнением по критерию Данна. Различия считали статистически значимыми при уровне p<0,05.

На модели острой послеоперационной боли агонист CB₁-рецептора CHR, введенный в эффективной дозе 5 мг/кг однократно в желудок мышам стока CD-1, повышал порог болевой чувствительности в 40 раз по сравнению с порогом в контрольной группе, получавшей растворитель твин-80 (p<0,05). Антиноцицептивное действие сохранялось постоянным на протяжении всего эксперимента.

При введении трамадола в дозе 20 мг/кг болевой порог увеличился в 40 раз, 33 раза и 30 раз через 1 ч, 2 ч и 4 ч после операции соответственно (p<0,05). Болевая чувствительность животных, получавших исследуемые вещества, была такой же, как у интактных неоперированных мышей (p>0,05). Соединение CHR вызывало анальгезию не слабее трамадола (p>0,05) (табл. 1).

Таблица 1. Антиноцицептивное действие производного 2H-хромена CHR в дозе 5 мг/кг и трамадола в дозе 20 мг/кг при введении в желудок на модели острой послеоперационной боли у мышей стока CD-1

Примечание. Данные представлены в виде медианы, нижнего и верхнего квартилей: Me (Q₁; Q₃). * — различие статистически значимо (p<0,05) по сравнению с показателем при введении растворителя твин-80 (контроль).

При нейропатической боли, вызванной у мышей стока CD-1 пережатием седалищного нерва, в первый день эксперимента производное 2H-хромена CHR в дозе 5 мг/кг уменьшало ощущение боли в 3,5 раза, препарат сравнения габапентин в дозе 100 мг/кг — в 100 раз по сравнению с показателем при введении полисорбата твин-80 (p<0,05). На 4-й день после моделирования боли вещество CHR повышало порог болевой чувствительности в 70 раз, габапентин — в 100 раз (p<0,05). На 7-й день исследования соединение CHR и габапентин ослабляли болевую чувствительность в равной степени — в 100 раз (p<0,05) (табл. 2).

Таблица 2. Антиноцицептивное действие производного 2H-хромена CHR в дозе 5 мг/кг и габапентина в дозе 100 мг/кг при введении в желудок на модели нейропатической боли у мышей

Примечание. Данные представлены в виде медианы, нижнего и верхнего квартилей: Me (Q₁; Q₃). * — различие статистически значимо (p<0,05) по сравнению с показателем при введении: * — растворителя твин-80 (контроль), ^# — габапентина.

После субплантарной инъекции каррагенина крысам стока Sprague Dawley объем воспаленной конечности возрастал на 83%. Производное 2H-хромена CHR в эффективной дозе 5 мг/кг статистически значимо уменьшало объем поврежденной конечности — на 42% и в ответ на прикосновение нитей Фрея повышало порог болевой чувствительности в 15 раз по сравнению с показателем при введении полисорбата твин-80 (контроль) (p<0,05). НПВС диклофенак натрия в дозе 10 мг/кг уменьшал экссудативную реакцию на 67% и повышал болевой порог в 15 раз (p<0,05). На данной модели соединение CHR препятствовало развитию экссудации слабее диклофенака натрия (p<0,05) (рис. 2), но не уступало этому НПВС по антиноцицептивному действию (p>0,05).

Рис. 2. Влияние производного 2H-хромена CHR в дозе 5 мг/кг и диклофенака натрия в дозе 10 мг/кг при однократном введении в желудок на развитие отека (а) и порог болевой чувствительности (б) у крыс стока Sprague Dawley (3 группы по 5 крыс), Me (Q₁; Q₃).

Развитие послеоперационной и нейропатической боли связано с периферической и центральной сенситизацией нервной системы [18, 19]. Производное 2H-хромена CHR в эффективной дозе 5 мг/кг при однократном введении в желудок мышам оказывало антиноцицептивное действие на модели послеоперационной боли, сопоставимое с эффектом трамадола в дозе 20 мг/кг. При нейропатической боли агонист CB₁-рецептора CHR в дозе 5 мг/кг не слабее габапентина в дозе 100 мг/кг проявлял антиноцицептивную активность на 4-й и 7-й дни эксперимента. Известно, что антиноцицептивный эффект агонистов каннабиноидных CB₁-рецептора достигается за счет активации эндоканнабиноидной системы с последующим ограничением фосфорилирования р38 МАРК-сигнального пути и снижением продукции провоспалительных цитокинов в астроцитах спинного мозга [19, 20]. Ослабление экспрессии провоспалительных агентов уменьшает чувствительность первичных сенсорных нейронов в ганглиях дорсальных корешков спинного мозга и подавляет периферическую сенситизацию [21]. По аналогии с известными агонистами CB₁-рецептора соединение CHR может тормозить выделение глутаминовой кислоты в префронтальной и передней поясной коре, таламусе и лимбической системе с угнетением центральной сенситизации [22]. Каннабиноиды за счет активации периферических и центральных CB₁-рецепторов подавляют выделение провоспалительных цитокинов и препятствуют развитию отека, вызванного каррагенином [23, 24]. Производное 2H-хромена CHR в эффективной дозе 5 мг/кг оказывало антиноцицептивный и антиэкссудативный эффекты на модели отека конечности у крыс, вызванного субплантарной инъекцией каррагенина, что подтверждает участие CB₁-рецепторов в механизме антиноцицептивного действия.

Согласно результатам раннее проведенных исследований, агонист СВ₁-рецептора производное 2H-хромена CHR оказывает антиноцицептивное действие без характерных для классических каннабиноидов побочных эффектов. Соединение CHR может стать препаратом выбора для послеоперационного обезболивания у пациентов с непереносимостью опиоидов или с высоким риском повреждения желудка, вызванного НПВС. Производное 2H-хромена CHR перспективно для включения в состав комбинированной терапии нейропатической боли.

В настоящем экспериментальном исследовании продемонстрирована антиноцицептивная активность агониста СВ₁-рецептора производного 2H-хромена CHR на моделях послеоперационной и нейропатической боли, установлен вклад антиэкссудативного эффекта этого вещества в повышение порога болевой чувствительности. Антиноцицептивное влияние соединения CHR в дозе 5 мг/кг на модели послеоперационной боли не уступало эффекту трамадола. При нейропатической боли производное 2H-хромена CHR действует слабее габапентина в первые сутки, но оказывает такой же антиноцицептивный эффект на 4-й и 7-й дни эксперимента. На модели острого экссудативного воспаления соединение CHR повышает порог болевой чувствительности не слабее диклофенака натрия.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.