Development of new potential drugs with psychotropic activity among phosphorylacetohydrazides and other phosphorylated carboxylic acids derivatives - priority area of Kazan school of psychopharmacologists

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

In the present review professors A.I. Razumov and I.V. Zaikonnikova ideas development on the prospects of potential drugs investigation in the class of phosphorylated carboxylic acids are described. The first representative of these compounds, approved for clinical use, became a difenilphosphorylacetic acid hydrazide - the drug phosenazid (diphenizid, phosphabenzide, gidiphen) with a tranquilizing, anti-alcohol, antidepressant and antiepileptic properties. Continuing research, we studied the new series of phosphorylacetohydrazides and found that the 4-dimethylaminophenyl, 2’-chloroethoxyphosphorylacetic acid hydrazide (CAPAH) improves memory and learning in normal and pathological conditions, shows neuroprotective properties, corrects behavioral disorders in double-transgenic mice with the Alzheimer’s disease, has antidepressant properties. Hydrazide of 4-dimethylaminophenyl,2’-chloroethoxyphosphorylacetohydrazide acid has an original mechanism of action, which is its ability to enhance glutamatergic transmission through NMDA-receptors strychnine-insensitive glycine sites; enhances the interaction with the main mediator in the cholinergic synapses through neurokinin NK-1 receptors similar to substance P neuropeptide; has membranolipotropic effect by changing the phosphatidylcholine membrane bilayer organization, what may contribute to the positive effect on the receptors function. Using computer-aided prognosis, design and synthesis of phosphorylacetohydrazides new series and other derivatives of phosphorylated carboxylic acids was made, their nootropic, antidepressant and tranquilizing properties, some aspects of the mechanism of action were investigated, the main pharmacophores were identified and directions in the most promising compounds development were determined. The review also presents the research results analysis on the development of phosphorylacetohydrazides targeted delivery methods using calixarenes and polymer nanoparticles based on interpolyelectrolyte complexes. It is concluded that the development of new phosphorylacetohydrazides and other derivatives of phosphorylated carboxylic acids as potential drugs opens new possibilities of this unique class of compounds.

About the authors

I I Semina

Kazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: seminai@mail.ru

A Z Baychurina

Kazan State Medical University

Email: seminai@mail.ru

References

  1. Байчурина А.З., Сёмина И.И., Гараев Р.С. Влияние на центральные дофаминергические структуры представителей гидразидов фосфорилированных карбоновых кислот. Бюлл. экспер. биол. и мед. 1996; (6): 648-651.
  2. Блюхерова Н.А. О применении дифенизида в качестве транквилизатора при психических заболеваниях. В сб.: Фармакология и токсикология фосфорорганических и других биологически активных веществ. Казань. 1974: 118-222.
  3. Блюхерова Н.А., Заиконникова И.В., Ржевская Г.Ф., Чудновский В.С. Применение дифенизида для лечения больных хроническим алкоголизмом. Казанский мед. ж. 1974; (3): 34-35.
  4. Блюхерова Н.А. Применение гидифена у больных инволюционной и реактивной депрессией. Казанский мед. ж. 1981; 62 (2): 37-39.
  5. Вальдман А.В., Козловская М.М., Заиконникова И.В. и др. Влияние гидифена на поведение и гемодинамические проявления эмоционально-стрессовой реакции. Бюлл. экспер. биол. и мед. 1980; (3): 310-312.
  6. Власов Н.А., Ротенберг В.С., Вербицкий В.М. Применение дифенизида при лечении неврозов с нарушениями сна. Казанский мед. ж. 1974; (3): 39-45.
  7. Гаврилова Е.Л., Пашина И.П., Шаталова Е.И. и др. Синтез и фармакологические свойства молекулярного комплекса на базе каликс[4]резорцина, несущего паратолильный радикал по «нижнему» ободу молекулы, и фосеназида. Вестн. Казанского технолог. ун-та. 2010; (7): 294-299. resorcinol, dearing p-tolyl radical on the lower rim of molecular and fosenazid. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2010; (7): 294-299. (In Russ.)]
  8. Гаврилова Е.Л., Сёмина И.И., Сайфутдинова М.Н. и др. Каликс[4]резорцин, функционализированный глицином. Фармакологические свойства. Вестн. Казанского технолог. ун-та. 2014; (23): 18-20. resorcinol functionalized with glycine. Pharmacological properties. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2014; (23): 18-20. (In Russ.)]
  9. Гусель В.А., Ржевская Г.Ф., Токомовцева И.С. и др. Экспериментальное и клиническое изучение противоэпилептического эффекта дифенизида. В сб.: Фармакология и токсикология фосфорорганических и других биологически активных веществ. Казань. 1974; 118-122.
  10. Забусова Н.Г., Разумов А.И. Синтез окисей диалкилкарбэтоксиметилфосфина и их омыление. Труды КХТИ. Казань. 1964; 33: 161-166.
  11. Заиконникова И.В., Вальдман А.В., Козловская М.М., Ржевская Г.Ф. Фармакологическая характеристика транквилизирующего действия гидифена. Фармакол. и токсикол. 1980; (4): 334-336.
  12. Макарова Е.А., Сидуллина С.А., Сёмина И.И. и др. Разработка методик контроля качества биологически активного вещества Na-CPAH, обладающего нейротропной активностью. Соврем. пробл. науки и образования. 2012; (5): PDF (107 К). http://www.science-education.ru/105-7330 (дата обращения: 19.11.2015).
  13. Макарова Е.А., Сёмина И.И., Байчурина А.З. и др. Изучение психотропной активности производных арил(гидразинокарбонилметил) фосфиновых кислот. Фундаментал. исслед. 2015; (2-7): 1407-1411.
  14. Макарова Е.А., Тарасова Р.И., Сёмина И.И. и др. Синтез и нейротропная активность в ряду гидразидов фосфорилуксусных кислот. Фундаментал. исслед. 2012; (8-2): 470-473.
  15. Мухачёва О.А., Горькова С.А., Николаева В.Г., Разумов А.И. Исследование в ряду производных фосфиновых и фосфинистых кислот. Сообщ. 72. Фосфорилированные гидроксамовые кислоты. Ж. общ. химии. 1970; 40: 2004-2007.
  16. Пашина И.П., Макарова Е.А., Сёмина И.И. и др. Исследование каликс[4]резорцина как носителя фармакологических веществ. Фармация. 2012; (5): 6-9. resorcin as a carrier for pharmacological substances. Farmatsiya. 2012; (5): 6-9. (In Russ.)]
  17. Разумов А.И. Биологическая активность и практическое применение органических соединений фосфора. Успехи химии. 1957; 26 (9): 975-991.
  18. Разумов А.И., Позняк Р.Л., Брудная К.Б. и др. Исследование в ряду производных фосфиновых и фосфинистых кислот. Сообщ. 39. Синтез гидразидов фосфорилированных карбоновых кислот. Ж. общ. химии. 1967; 37: 421-424.
  19. Cайфутдинова М.Н., Пашина И.П., Шаталова Н.И. и др. Каликс[4]резорцины, несущие аминофенильные радикалы по нижнему «ободу» молекулы. Исследование в реакциях с гидразидами фосфорилуксусных кислот. Вестн. Казанского технолог. ун-та. 2011; (8): 28-33. resorcinols bearing aminophenyl radicals on the bottom «rim» of the molecule. Research in reactions with phosphorylacetic acids hydrazides. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2011; (8): 28-33. (In Russ.)]
  20. Cайфутдинова М.Н., Пашина И.П., Шаталова Н.И. и др. Молекулярные комплексы на основе каликс[4]резорцинов и гидразидов фосфорилуксусных кислот. Синтез и фармакологические исследования. Вестн. Казанского технолог. ун-та. 2011; (11): 127-129. resorcinols and phosphorylacetic acids hydrazides. Synthesis and pharmacological studies. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2011; (11): 127-129. (In Russ.)]
  21. Сёмина И.Г., Сёмина И.И., Азанчеев Н.М. и др. К вопросу о мембранных механизмах действия ноотропных препаратов. Биол. мембраны. 2001; 18 (5): 363-369.
  22. Сёмина И.Г., Сёмина И.И., Байчурина Н.А., Гараев Р.С. Мембранотропное действие гидразида 2(хлорэтокси)-пара-N-диметиламинофенилфосфинил-уксусной кислоты. Бюлл. экспер. биол. и мед. 1998; 126 (8): 175-177.
  23. Сёмина И.И., Байчурина А.З., Гараев Р.С. Изучение противоневротического действия гидразида 0-b-хлорэтил-пара-N-диметиламинофенилфосфинилуксусной кислоты (амфазида). Бюлл. экспер. биол. и мед. 1996; (4): 423-425.
  24. Сёмина И.И., Байчурина А.З., Макарова Е.А. и др. Динамика развития поведенческих нарушений у трансгенных мышей с моделью болезни Альцхаймера. Бюлл. экспер. биол. и мед. 2014; 158 (11): 568-571.
  25. Сёмина И.И., Байчурина А.З., Шиловская Е.В. К вопросу о механизме действия КАПАХ в предупреждении развития нарушений, вызванных перинатальной гипоксией у крыс. Фундаментал. исслед. 2015; 1 (1): 137-139.
  26. Сёмина И.И., Байчурина А.З., Шиловская Е.В. Препарат КАПАХ - новый подход к лечению деменций? Клин. фармакол. и терап. 2010; 19 (6): 79-80.
  27. Сёмина И.И., Балашов В.П., Курмышева Т.В. и др. Синтез и фармакологическая активность гидразида (2-хлорэтокси-4’-диметиламинофенил)фосфорилуксусной кислоты и его метаболита - N-ацетильного производного. Хим.-фарм. ж. 2013; 47 (1): 29-31.
  28. Сёмина И.И., Бухараева Э.А., Шиловская Е.В. и др. Возможность реализации эффектов КАПАХ и субстанции Р через нейрокининовые рецепторы. Бюлл. экспер. биол. и мед. 2003; 134 (9): 311-314.
  29. Сёмина И.И., Буховец А.В., Протасова А.А. и др. Изучение безвредности применения инновационных пероральных систем доставки лекарственных веществ на основе интерполиэлектролитных комплексов с использованием полимеров фармацевтического назначения CARBOPOL и EUDRAGIT. Фундаментал. исслед. 2014; 12 (5): 982-986.
  30. Сёмина И.И., Гараев Р.С., Байчурина А.З. Особенности антидепрессивного эффекта гидразида 0-b-хлорэтил-пара-N-диметиламинофенилфосфинилук-сусной кислоты (амфазида). Бюлл. экспер. биол. и мед. 1996; (5): 538-540.
  31. Сёмина И.И., Тихонова Н.А., Байчурина А.З. и др. Нейропротективное действие КАПАХ, представителя нового класса ноотропов - неантихолинестеразных фосфорорганических соединений. Вестн. РАМН. 1999; (3): 32-36.
  32. Сёмина И.И., Шиловская Е.В., Тарасова Р.И. и др. Механизмы психотропного действия гидразидов фосфорилированных карбоновых кислот. Хим.-фарм. ж. 2002; 36 (4): 3-6.
  33. Сёмина И.И., Шиловская Е.В., Тихонова Н.А. и др. Психотропная активность незамещённых производных фосфорилацетогидразидов. Хим.-фарм. ж. 2002; 36 (2): 3-5.
  34. Тарасова Р.И., Воскресенская О.В., Сёмина И.И. Синтез и свойства биологически активных N-замещённых фосфорилацетатов аммония. Ж. общ. химии. 1998; 68: 1275-1279.
  35. Тарасова Р.И., Воскресенская О.В., Сёмина И.И. и др. Синтез и фармакологические свойства фосфорилацетогидразонов и фосфорилацетогидразинов. Хим.-фарм. ж. 2002; 36 (6): 17-20.
  36. Тарасова Р.И., Воскресенская О.В., Сёмина И.И. и др. Структура и биологическое действие потенциальных психотропных средств фосеназида и КАПАХ. Сравнительный анализ. Хим.-фарм. ж. 2007; 41 (2): 11-14.
  37. Тарасова Р.И., Воскресенская О.В., Сёмина И.И. и др. Стереоселективный синтез биологически активного производного фосфорилуксусной кислоты. Хим.-фарм. ж. 2006; 40 (9): 9-11.
  38. Тарасова Р.И., Павлов В.А., Москва В.В., Сёмина И.И. Эфиры фосфиновых кислот или их физиологически приемлемые соли, способ коррекции обменных процессов мозга. Патент РФ №2141961. Бюлл. №33 от 27.11.1999.
  39. Шиловская Е.В., Сёмина И.И., Байчурина А.З. и др. Психотропные свойства N-замещённых фосфорилацетатов аммония. Хим.-фарм. ж. 2000; 34 (1): 26-28.
  40. Шиловская Е.В., Сёмина И.И., Тарасова Р.И. и др. Компьютерный прогноз, синтез и психотропные свойства гидразиниевых солей фосфорилацетогидразидов. Хим.-фарм. ж. 2013; 47 (4): 26-29.
  41. Asfari Z., Böhmer V., Harrowfield J. Calixarene Dordrecht. Kluwer Academic. 2001; 683 p.
  42. Bukharaeva E., Semina I., Nikolskiy E. et al. Effects of some phosphorylacetic acid hydrazides on periferal cholinergic neurotransmission. Phosphorus, Sulfur et Silicon. 1999; 144-146: 379-381. http://dx.doi.org/10.1080/10426509908053669
  43. Dalmoro A., Sitenkov A.Y., Lamberti G. et al. Ultrasonic atomization and polyelectrolyte complexation to produce gastroresistant shell-core microparticles. J. Appl. Polym. Sci. 2016; 133: 42976. http://dx.doi.org/10.1002/app.42976
  44. Moustafine R.I., Bukhovets A.V., Sitenkov A.Y. et al. Eudragit® E PO as a complementary material for designing oral drug delivery systems with controlled release properties: comparative evaluation of new interpolyelectrolyte complexes with countercharged Eudragit® L100 copolymers. Mol. Pharm. 2013; 10 (7): 2630-2641. http://dx.doi.org/10.1021/mp4000635
  45. Poroikov V.V., Filimonov D.A. How to acquire new biological activities in old compounds by computer prediction. J. Computer-Aided Mol. Des. 2002; 16 (11): 819-824. http://dx.doi.org/10.1023/A:1023836829456
  46. Semina I.G., Semina I.I., Tarosova R.I. Study of CAPAH membranetropic action on the artifical biomembranes. Phosphorus, Sulfur et Silicon. 1999; 144-146: 401-403. http://dx.doi.org/10.1080/10426509908053680
  47. Semina I., Shilovskaya E., Tarosova R. et al. Mechanism of action of phosphorylacetic acid hydrazides as memory enhancers and neuroprotectors. Phosphorus, Sulfur et Silicon. 1999; 144-146: 373-376.
  48. Semina I., Tarosova R., Voskresenskaya O. et al. The first nootrops among non-anticholinesterase compound. Study of structure-neurotropic activity relationships of nitrogen-containing phosphorylacetic acid derivatives. Phosphorus, Sulfur et Silicon. 1996; 109-110: 373-376.
  49. Tarasova R., Pavlov V., Moskva V., Semina I. Hydrazides of phosphorylated carboxylic acids having therapeutic activity. Patent USA¹ 5,679,663, 1997.
  50. Wenzhan Y., Melgardt M. de Villiers. The solubilization of the poorly water soluble drug nifedipine by water soluble 4-sulphonic calix[n]arenes. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2004; 58 (3): 629-636. http://dx.doi.org/10.1016/j.ejpb.2004.04.010

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

© 2016 Semina I.I., Baychurina A.Z.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.




This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies