Մոծակների միջոցով փոխանցվող հիվանդությունները շարունակում են մնալ լուրջ համաշխարհային հանրային առողջապահության խնդիրՀիվանդությունների վեկտորների, ինչպիսին է Culex pipiens pallens-ը, աճող դիմադրողականությունը ավանդական միջատասպանների նկատմամբ էլ ավելի է սրում այս խնդիրը: Այս ուսումնասիրության մեջ նախագծվել, սինթեզվել և գնահատվել են մի շարք նոր թիոֆեն-իզոքինոլինոն հիբրիդներ որպես պոտենցիալ թրթուրասպաններ: Սինթեզված միացությունների շարքում 5f, 6 և 7 ածանցյալները ցուցաբերել են զգալի թրթուրասպան ակտիվություն Culex pipiens pallens թրթուրների դեմ՝ համապատասխանաբար LC₅₀ 0.3, 0.1 և 1.85 մկգ/մլ արժեքներով: Նշենք, որ բոլոր տասներկու թիոֆեն-իզոքինոլինոն ածանցյալները ցուցաբերել են զգալիորեն ավելի բարձր թունավորություն, քան քլորպիրիֆոս օրգանոֆոսֆատային միջատասպանը (LC₅₀ = 293.8 մկգ/մլ), հաստատելով այս միացությունների ավելի բարձր թունավորությունը: Հետաքրքիր է, որ սինթետիկ միջանկյալ 1a-ն (թիոֆենի կիսաէսթեր) ցուցաբերել է ամենաբարձր արդյունավետությունը (LC₅₀ = 0.004 մկգ/մլ), և չնայած դեռևս լիովին օպտիմալացված չէ, դրա արդյունավետությունը դեռևս գերազանցել է բոլոր վերջնական ածանցյալներինը: Մեխանիստական կենսաբանական ուսումնասիրությունները բացահայտել են նեյրոթոքսիկության ուժեղ ախտանիշներ, որոնք ենթադրում են խոլիներգիկ ֆունկցիայի խանգարում: Մոլեկուլային դոկինգի և մոլեկուլային դինամիկայի մոդելավորումները հաստատել են այս դիտարկումը՝ բացահայտելով ացետիլխոլինէսթերազի (AChE) և նիկոտինային ացետիլխոլինային ընկալիչի (nAChR) հետ ուժեղ սպեցիֆիկ փոխազդեցություններ, որոնք ենթադրում են հնարավոր կրկնակի գործողության մեխանիզմ: Խտության ֆունկցիոնալ տեսության (DFT) հաշվարկները հետագայում հաստատել են ակտիվ միացությունների բարենպաստ էլեկտրոնային հատկությունները և ռեակտիվությունը: Այս շարքի միացությունների կառուցվածքային բազմազանությունը և կայուն բարձր արդյունավետությունը կարող են նվազեցնել խաչաձև դիմադրության ռիսկը և հեշտացնել դիմադրության կառավարման ռազմավարությունները միացությունների ռոտացիայի կամ համակցության միջոցով: Ընդհանուր առմամբ, այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ թիոֆեն-իզոքվինոլինոն հիբրիդները խոստումնալից տարբերակ են միջատների վեկտորների նյարդաֆիզիոլոգիական ուղիները թիրախավորող հաջորդ սերնդի թրթուրասպանների մշակման համար:
Մոծակները վարակիչ հիվանդությունների ամենաարդյունավետ տարածողներից են, որոնք տարածում են վտանգավոր հարուցիչների լայն տեսականի և լուրջ սպառնալիք են ներկայացնում համաշխարհային հանրային առողջության համար: Այնպիսի տեսակներ, ինչպիսիք են Culex pipiens-ը, Aedes aegypti-ն և Anopheles gambiae-ն, հատկապես հայտնի են վիրուսների, մանրէների և մակաբույծների փոխանցմամբ՝ տարեկան միլիոնավոր վարակների և բազմաթիվ մահերի պատճառ դառնալով: Օրինակ՝ Culex pipiens-ը արբովիրուսների, ինչպիսիք են Արևմտյան Նեղոսի վիրուսը և Սուրբ Լուիսի էնցեֆալիտի վիրուսը, ինչպես նաև մակաբուծային հիվանդությունների, ինչպիսին է թռչնի մալարիան, հիմնական տարածողն է: Վերջին հետազոտությունները նաև ցույց են տվել, որ Culex pipiens-ը կարևոր դեր է խաղում վնասակար մանրէների, ինչպիսիք են Bacillus cereus-ը և Staphylococcus warwickii-ն, տարածման և փոխանցման գործում, որոնք աղտոտում են սնունդը և սրում հանրային առողջապահական խնդիրները: Մոծակների բարձր հարմարվողականությունը, գոյատևման ունակությունը և դիմադրողականությունը վերահսկման մեթոդների նկատմամբ դրանք դժվարացնում են վերահսկելը և մշտական սպառնալիք են ներկայացնում:
Քիմիական միջատասպանները մոծակների դեմ պայքարի հիմնական գործիքներն են, մասնավորապես մոծակների միջոցով փոխանցվող հիվանդությունների բռնկումների ժամանակ: Միջատասպանների տարբեր դասեր, այդ թվում՝ պիրետրոիդները, օրգանոֆոսֆատները և կարբամատները, լայնորեն օգտագործվում են մոծակների պոպուլյացիաները և հիվանդությունների փոխանցումը նվազեցնելու համար: Այնուամենայնիվ, այս քիմիական նյութերի լայնածավալ և երկարատև օգտագործումը հանգեցրել է լուրջ բնապահպանական և հանրային առողջապահական խնդիրների, այդ թվում՝ էկոհամակարգի խաթարման, ոչ թիրախային տեսակների վրա վնասակար ազդեցության և մոծակների պոպուլյացիաների միջատասպանների նկատմամբ դիմադրության արագ զարգացման:11,12,13,14Այս դիմադրությունը զգալիորեն նվազեցնում է բազմաթիվ ավանդական միջատասպանների արդյունավետությունը, ինչը ընդգծում է գործողության նոր մեխանիզմներով նորարարական քիմիական լուծումների անհապաղ անհրաժեշտությունը՝ այս զարգացող սպառնալիքներին արդյունավետորեն հակազդելու համար։11,12,13,14Այս լուրջ մարտահրավերները լուծելու համար հետազոտողները դիմում են այլընտրանքային ռազմավարությունների, ինչպիսիք են կենսաբանական վերահսկողությունը, գենետիկական ինժեներիան և ինտեգրված վեկտորային կառավարումը (IVM): Այս մոտեցումները խոստումնալից են մոծակների կայուն, երկարաժամկետ վերահսկողության համար: Այնուամենայնիվ, համաճարակների և արտակարգ իրավիճակների ժամանակ քիմիական մեթոդները շարունակում են կարևոր լինել արագ արձագանքման համար:
Իզոքինոլինային ալկալոիդները կարևոր ազոտ պարունակող հետերոցիկլիկ միացություններ են, որոնք լայնորեն տարածված են բուսական աշխարհում, ներառյալ այնպիսի ընտանիքներ, ինչպիսիք են՝ Amaryllidaceae, Rubiaceae, Magnoliaceae, Papaveraceae, Berberidaceae և Menispermaceae:30 Նախորդ ուսումնասիրությունները հաստատել են, որ իզոքինոլինային ալկալոիդներն ունեն բազմազան կենսաբանական ակտիվություն և կառուցվածքային առանձնահատկություններ, այդ թվում՝ միջատասպան, հակադիաբետիկ, հակաուռուցքային, հակասնկային, հակաբորբոքային, հակաբակտերիալ, հակամակաբույծային, հակաօքսիդանտային, հակավիրուսային և նեյրոպաշտպանիչ ազդեցություններ:
Այս ուսումնասիրության մեջ բոլոր միացությունների χ² արժեքները ցածր էին կրիտիկական շեմից, իսկ p արժեքները՝ 0.05-ից բարձր: Այս արդյունքները հաստատում են LC₅₀ գնահատականների հուսալիությունը և ցույց են տալիս, որ հավանականային ռեգրեսիան կարող է արդյունավետորեն նկարագրել դիտարկվող դոզա-արձագանք կապը: Հետևաբար, ամենաակտիվ միացության (1ա) հիման վրա հաշվարկված LC₅₀ արժեքները և թունավորության ինդեքսները (ԹԻ) բարձր հուսալիություն ունեն և հարմար են տոքսիկոլոգիական ազդեցությունները համեմատելու համար:
12 նոր սինթեզված թիոֆեն-իզոքինոլինոնի ածանցյալների և դրանց նախորդ 1a-ի փոխազդեցությունները մոծակների երկու հիմնական նեյրոնային թիրախների՝ ացետիլխոլինէսթերազի (AChE) և նիկոտինային ացետիլխոլինային ընկալիչի (nAChR) հետ գնահատելու համար մենք իրականացրեցինք մոլեկուլային դոկինգի մոդելավորում: Այս թիրախները ընտրվել են թրթուրների մահվան փորձարկումներում դիտարկված նեյրոթոքսիկ ախտանիշների հիման վրա, որոնք վկայում են նեյրոնային ազդանշանային ուղու խանգարման մասին: Ավելին, այս միացությունների կառուցվածքային նմանությունը օրգանոֆոսֆատների և նեոնիկոտինոիդների հետ ավելի է հաստատում այս թիրախների նախընտրելի ընտրությունը, քանի որ օրգանոֆոսֆատները և նեոնիկոտինոիդները իրենց թունավոր ազդեցությունն իրականացնում են համապատասխանաբար AChE-ն արգելակելով և nAChR-ը ակտիվացնելով:
Ավելին, մի քանի միացություններ (ներառյալ 1a, 2, 5a, 5b, 5e, 5f և 7) փոխազդում են SER280-ի հետ: SER280 մնացորդները մասնակցում են բյուրեղային կառուցվածքի կոնֆորմացիաների ձևավորմանը և պահպանվում են BT7-ի ռեդոպացված կոնֆորմացիայում: Փոխազդեցության ռեժիմների այս բազմազանությունը ընդգծում է այս միացությունների հարմարվողականությունը ակտիվ կենտրոնում, որտեղ SER280-ը և GLU359-ը պոտենցիալ կարող են ծառայել որպես հարմարվողական խարիսխային կենտրոններ կպչման պայմաններում: Սինթետիկ ածանցյալների և մարդու ացետիլխոլինէսթերազի (AChE) հայտնի SER-HIS-GLU կատալիտիկ եռյակի բաղադրիչներ հանդիսացող GLU359-ի և SER280-ի նման հիմնական մնացորդների միջև դիտարկվող հաճախակի փոխազդեցությունները հետագայում հաստատում են այն վարկածը, որ այս միացությունները կարող են ունենալ հզոր արգելակող ազդեցություն AChE-ի վրա՝ կապվելով կատալիտիկորեն կարևոր կենտրոններին:29,61,64
Հատկանշական է, որ կենսափորձարկման ժամանակ 6-րդ միացությունը և դրա նախորդ 1a-ն ցուցաբերել են թրթուրների դեմ ամենաուժեղ ակտիվությունը՝ ցուցաբերելով շարքի միացությունների մեջ ամենացածր LC₅₀ արժեքները: Մոլեկուլային մակարդակում 6-րդ միացությունը GLU359 տեղամասում ցուցաբերում է կրիտիկական փոխազդեցություն քլորպիրիֆոսի հետ, մինչդեռ 1a միացությունը համընկնում է վերադոպինգավորված BT7-ի հետ՝ SER280-ի հետ ջրածնային կապի միջոցով: GLU359-ը և SER280-ը առկա են BT7-ի սկզբնական բյուրեղագրական կապող կոնֆորմացիայում և ացետիլխոլինէսթերազի պահպանված կատալիտիկ եռյակի (SER–HIS–GLU) բաղադրիչներ են, ինչը ընդգծում է այս փոխազդեցությունների ֆունկցիոնալ նշանակությունը միացությունների արգելակող ակտիվությունը պահպանելու գործում (Նկար 10):
BT7 ածանցյալների (ներառյալ բնիկ և վերականգնված BT7) և քլորպիրիֆոսի կապման տեղամասերի դիտարկված նմանությունը, մասնավորապես կատալիտիկ ակտիվության համար կարևոր մնացորդների մոտ, հստակորեն ենթադրում է այս միացությունների միջև արգելակման ընդհանուր մեխանիզմի առկայություն: Ընդհանուր առմամբ, այս արդյունքները հաստատում են թիոֆեն-իզոքվինոլինոն ածանցյալների նշանակալի ներուժը որպես բարձր հզորության ացետիլխոլինէսթերազի ինհիբիտորներ՝ իրենց պահպանված և կենսաբանորեն նշանակալի փոխազդեցությունների շնորհիվ:
Մոլեկուլային դոկինգի արդյունքների և թրթուրային կենսափորձարկման արդյունքների միջև առկա ուժեղ կապը հետագայում հաստատում է, որ ացետիլխոլինէսթերազը (AChE) և նիկոտինային ացետիլխոլինային ընկալիչը (nAChR) սինթեզված թիոֆեն-իզոքվինոլինոնի ածանցյալների հիմնական նյարդաթունավոր թիրախներն են: Չնայած դոկինգի արդյունքները կարևոր տեղեկատվություն են տրամադրում ընկալիչ-լիգանդ կապակցության վերաբերյալ, պետք է հաշվի առնել, որ միայն կապող էներգիան բավարար չէ in vivo միջատասպան արդյունավետությունը լիովին բացատրելու համար: Նմանատիպ դոկինգի բնութագրեր ունեցող միացությունների միջև LC₅₀ արժեքների տարբերությունները կարող են պայմանավորված լինել այնպիսի գործոններով, ինչպիսիք են նյութափոխանակության կայունությունը, կլանումը, կենսամատչելիությունը և միջատների մեջ բաշխումը:⁶⁰,⁶⁴Այնուամենայնիվ, ռացիոնալ կառուցվածքային դիզայնը, համակարգչային մոդելավորմամբ մոդելավորված բարձր ընկալիչների նկատմամբ կապակցությունը և հզոր կենսաբանական ակտիվությունը հաստատում են այն տեսակետը, որ AChE-ն և nAChR-ները դիտարկված նեյրոթոքսիկության հիմնական միջնորդներն են։
Ամփոփելով՝ սինթեզված թիոֆեն-իզոքվինոլինոն հիբրիդները ունեն հիմնական կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ տարրեր, որոնք մեծապես համատեղելի են հայտնի նեյրոակտիվ միջատասպանների հետ: Նրանց ունակությունը արդյունավետորեն կապվելու ացետիլխոլինէսթերազի (AChE) և նիկոտինային ացետիլխոլինային ընկալիչների (nAChRs) հետ՝ լրացուցիչ փոխազդեցության մեխանիզմների միջոցով, ընդգծում է դրանց ներուժը որպես կրկնակի թիրախային միջատասպաններ: Այս կրկնակի մեխանիզմը ոչ միայն բարձրացնում է միջատասպան արդյունավետությունը, այլև ապահովում է խոստումնալից ռազմավարություն՝ առկա դիմադրության մեխանիզմները հաղթահարելու համար, ինչը այս միացությունները դարձնում է խոստումնալից թեկնածուներ մոծակների դեմ պայքարի նոր սերնդի միջոցների մշակման համար:
Մոլեկուլային դինամիկայի (ՄԴ) մոդելավորումները օգտագործվում են մոլեկուլային դոկինգի արդյունքները վավերացնելու և ընդլայնելու համար, ապահովելով լիգանդ-նպատակային փոխազդեցությունների ավելի իրատեսական և ժամանակից կախված գնահատական ֆիզիոլոգիապես իրատեսական պայմաններում: Չնայած մոլեկուլային դոկինգը կարող է արժեքավոր նախնական տեղեկատվություն տրամադրել պոտենցիալ կապի դիրքերի և կապակցությունների վերաբերյալ, այն ստատիկ մոդել է և չի կարող հաշվի առնել ընկալիչների ճկունությունը, լուծիչի դինամիկան կամ մոլեկուլային փոխազդեցությունների ժամանակային տատանումները: Հետևաբար, ՄԴ մոդելավորումները կարևոր լրացուցիչ մեթոդ են լիգանդների և սպիտակուցների բարդ կայունության, փոխազդեցության կայունության և կոնֆորմացիոն փոփոխությունների գնահատման համար ժամանակի ընթացքում:60,62,71
Նիկոտինային ացետիլխոլինային ընկալիչի (nAChR) համեմատ ացետիլխոլինէսթերազի (AChE) նկատմամբ դրանց ավելի լավ կապող հատկությունների հիման վրա մենք մոլեկուլային դինամիկայի (MD) մոդելավորման համար ընտրեցինք 1a մայր մոլեկուլը (ամենացածր LC₅₀ արժեքով) և ամենաակտիվ թիոֆեն-իզոքինոլինային միացություն 6-ը: Նպատակն էր գնահատել, թե արդյոք դրանց կապող կոնֆորմացիան AChE ակտիվ կենտրոնում կայուն է մնացել 100 նվ մոդելավորման ընթացքում և համեմատել դրանց կապող վարքագիծը քլորպիրիֆոսի և հետադարձ համաբյուրեղացված AChE ինհիբիտոր BT7-ի հետ:
Մոլեկուլային դինամիկայի մոդելավորումները ներառում էին միջին քառակուսային շեղում (RMSD)՝ համալիրի ընդհանուր կայունությունը գնահատելու համար, տատանումների միջին քառակուսային շեղում (RMSF)՝ մնացորդի ճկունությունը ուսումնասիրելու համար, և լիգանդ-ակցեպտոր փոխազդեցության վերլուծություն՝ ջրածնային կապերի, հիդրոֆոբ շփումների և իոնային փոխազդեցությունների կայունությունը որոշելու համար (Լրացուցիչ տվյալներ): Չնայած բոլոր լիգանդների RMSD և RMSF արժեքները մնացել են կայուն միջակայքում, ինչը ցույց է տալիս AChE-լիգանդ համալիրում էական կոնֆորմացիոն փոփոխությունների բացակայություն (Նկար 12), այս պարամետրերն առանձին վերցրած բավարար չեն միացությունների միջև կապող զանգվածի տարբերությունները լիովին բացատրելու համար:
Հրապարակման ժամանակը. Դեկտեմբերի 15-2025