Конкурентные эффекторы ГАМК.

Специфичность рецепции ГАМК в значительной мере определяется тем, что в молекуле этого медиатора реализуется структура биполярного иона (см.2.6.). В связи с этим, пресинаптические и постсинаптические ГАМК-рецепторы (γР) не эффектируются многими производными ГАМК, а именно такими, которые являются гидролитически стабильными. К их числу, в частности, относятся сложные эфиры на основе простейших спиртов, а также амид и N-замещенные амиды ГАМК:

 

 

В то же время, холиновый и цетиловый эфиры ГАМК даже in vivo характеризуются ГАМК-миметической (депрессантной) активностью. Это объясняется тем, что они легко преодолевают ГЭБ и относительно быстро гидролизуются в тканях ЦНС:

 

В частности, цетил-ГАМК в дозах 5-10 мг/кг проявляется депрессантное действие уже через несколько минут после внутрибрюшинного введения; при этом, летальная токсодоза (DL₅₀) составляет =175мг/кг (белые мыши). Депрессантная активность присуща и гамма-оксимасляной кислоте (ГОМК), также легко преодолевающей ГЭБ и подвергающейся быстрому аммонолизу в тканях ЦНС.

Способность рассмотренных прекурсоров ГАМК преодолевать ГЭБ обусловлена их более высокой, (по сравнению с ГАМК), гидрофобностью.

Данное положение косвенно подтверждается высокой ГАМК-миметической активностью in vivo и некоторых гидрофобизированных замещенных ГАМК, например: β-окси-ГАМК и β - фенил-ГАМК (оба соединения широко используются в клинике в качестве фарм. препаратов «Богамак» и «Фенибут» соответственно):

 

 

Конкурентная ГАМК-миметическая активность in vitro присуща δ-аминовалериановой кислоте и её β - и γ-замещенным, (но не ε-аминокапроновой кислоте), что связано с особенностями стерических факторов: приоритету расстояния между ионными центрами, фиксируемого при диссоциации этих кислот (для γР это расстояние составляет 0,58 нм).

 

 

Из экзогенных соединений наибольшая конкурентная ГАМК-миметическая (депрессантная) активность присуща мусцимолу -структурному аналогу) ГАМ К с жесткой конформацией:

 

Мусцимол - соединение природного происхождения, впервые выделен из белых мухоморов (Amanita muscaria), где он сопутствует холиномиметику мускарину. Мусцимол потенцирует действие ГАМК, вызывая развитие галлюциногенных эффектов; так, для человека при оральном введении DE₅₀ составляет 0,1-0,2 мг/кг при скрытом периоде (τ⁰) до 10 мин и продолжительностью галлюцинаций до нескольких часов. Летальная токсодоза DL₅₀ мусцимола составляет 2.5 мг/кг (белые мыши, внутрибрюшинно) со сжатой во времени симптоматикой (10-30 мин).

Подобное действие всех экзогенных конкурентных ГАМК-миметиков (γМ) обусловлено тем. что они вместо медиатора равновесно взаимодействуют с рецепторами ГАМК-зависимой мембраны, стимулируя перестройку мембранного блока, благодаря чему в ЦНС быстро формируется «ложный» нервный импульс торможения, вызывающий депрессию.

 

 

Аналогичной ГАМК-миметической активностью, по-видимому, следует объяснять мощное нейролептическое действие многих γ-аминозамещенных производных бутирофенона, относящихся по фармакологической классификации, к «большим транквилизаторам». Ярко выраженная ГАМК-миметическая активность подобных препаратов обусловила возникновение определённого (в плане военно-химических исследований) интереса со стороны специалистов Франции, Японии, США и Израиля к γ- аминозамещенным бутирофенонам и их аналогам (например, к γ- пиперидинобутирофенонам и родственным соединения типа

среди которых обнаружены нейролептики и депрессанты ЦНС, вызывающие у человека релаксацию мышц туловища и конечностей в дозах до 0,0004мг/кг, per os.). Нельзя исключить, что некоторые из подобных конкурентных ГАМК-миметиков оцениваются зарубежными военными специалистами в качестве перспективных инкапаситантов или летальных токсикантов.

Помимо конкурентных ГАМК-миметиков существует и другая большая группа экзогенных (также конкурентных по отношению к ГАМК) соединений, но вызывающих противоположный эффект - блокаду ГАМК-ергической передачи. Такого рода антагонисты ГАМК получили название ГАМК-литиков (γЛ).

Конкурентные ГАМК-литики (γЛ) как и ГАМК-миметики (γМ) так же характеризуются способностью к равновесному связыванию с ГАМК-рецептором, которое не сопровождается структурной перестройкой мембранного блока и тем самым, не стимулирует ни хлор-ионную проницаемость, ни трансформацию внутриклеточного фермента:

 

В присутствии ГАМК-литиков формирование тормозного нервного импульса оказывается возможным только при относительно высокой концентрации ГАМК или при большой дозе ее агонистов — ГАМК-миметиков:

При введении в организм ГАМК-литиков, способных преодолевать ГЭБ, имеет место блокада эффектов торможения. Именно такое ГАМК-литическое действие характерно, например, для некоторых структурных аналогов ГАМК, моделирующих её «циклическую» конфигурацию,

 

прототипом которых является 2-оксо-1-пирролидинилацетамид -метаболический церебропротектор «Пирацетам» («Ноотропил»).

Помимо этих, сравнительно «мягких» ГАМК-литиков известны антагонисты ГАМК. которые прочно связываясь с ГАМК-рецептором (γЛ. γР), вызывают устойчивое возбуждение вплоть до эпилептиморфных состояний. Подобные эффекты впервые были исследованы на примерах действия соединений природного происхождения, являющихся фталидными производными изохинолина, из которых наиболее подробно изучен бикукулин:

 

Бикукулин был выделен в 1932 г. из листьев лиановых (Dicentra cucullaria): его структура была установлена в 1933 году; синтез осуществлен в 1936 г. Бикукулин плохо растворим в воде; оптически активен в связи с наличием в составе молекулы двух ассиметрических атомов углерода (С1 и С9). Природный препарат характеризуется конфигурацией 1S.9R, в которой расстояние между атомами азота изохинолинового цикла и двусвязанного кислорода лактонного цикла составляет 0.56 нм, что удовлетворительно соответствует расстоянию между ионными центрами диполярной составляющей ГАМК-рецептора (γР), равной 0.58 нм. Такое соответствие обуславливает эффективность диполь-дипольного взаимодействия молекулы бикукулина с биополимером структурного элемента ГАМК-зависимого мембранного блока. Этим объясняется конкурентная ГАМК-литическая активность бикукулина, полностью экранирующего ГАМК-рецептор, и исключающая возможность рецепции медиатора.

Эффективные (конвульсивные) дозы бикукулина DE₅₀ для белых мышей, белых крыс, морских свинок, кошек, макак и павианов составляют: орально - до 0,4 мг/кг; внутрибрюшинно 0.4 мг/кг; внутривенно - до 0,07 мг/кг. Во всех случаях скрытый период оказывается чрезвычайно сокращенным (4-12 сек. при внутривенном введении), а действие - пролонгированным (до пяти часов). Летальная токсодоза DL₁₀₀ (белые мыши, подкожно в растворе 0,9% NaCl) составляет: 2 3 мг/кг (время гибели - 8-16 минут).

Выраженная конвульсивная активность присуща и структурным аналогам бикукулина, молекулы которых характеризуются подобной конфигурацией 1S.9R. Летальные дозы (DL₁₀₀) этих соединений составляют для бикукулин-1-метилхлорида 12 мг/кг (б.мыши, в/в); бикуцина 15-20 мг/кг (кролики, в/бр); метилбикуцината 2 мг/кг (б. мыши, п/к); корлумина 3 мг/кг (кролики, в/в) и 5 мг/кг (кошки, п/к).

Аналогичные по структуре фталидные производные изохинолина с измененной конфигурацией (оптические антиподы по ассиметрическим атомам углерода) характеризуются меньшей ГАМК-литической активностью. Так. синтетический 1R, 9S-бикукулин в 400 раз менее токсичен, чем его природный 1 S, 9R-изомер:

 

 

Низкой активностью обладают и природные β-гидрастин и α-наркотин, молекулы которых также характеризуются конформациями 1R,9S. Летальные токсодозы (DL₅₀) этих соединений (для белых крыс) соответственно составляют: 1000-1250 мг/кг (подкожно) и 750 мг/кг (внутрибрюшинно).

Таким образом, для проявления конкурентной ГАМК-литической активности определяющее значение имеет расстояние между центрами, образующими диполь (в рассматриваемых случаях — между атомами азота изохинолинового цикла и двусвязанного кислорода лактонного цикла), которое должно соответствовать расстоянию между ионными центрами структурных составляющих ГАМК-рецептора (γР): около 0.58 нм.

Завершая рассмотрение конкурентных ГАМК-миметиков и ГАМК-литиков, следует отметить, что помимо таких антиметаболитов ГАМК известны и другие агонисты и антагонисты ГАМК, проявляющие свою активность в неконкурентном плане, то есть, не являющиеся эффекторами непосредственно рецепторов ГАМК (γР).