scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-20-1-43-51scbmt-1563Research ArticleМЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ БИОМЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙMETHODS AND TECHNOLOGIES OF BIOMEDICAL RESEARCHФармакологический скрининг препаратов холинергического типа действия с использованием биологического тест-объекта — зоогидробионтов Daphnia magna StrausPharmacological Screening of Cholinergic Drugs Using Daphnia magna Straus Hydrobionts as a Biological Test ObjectБондаренкоА. А.BondarenkoA. A.

Бондаренко Анастасия Александровна

192019, Санкт-Петербург, ул. Бехтерева, 1

197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, 12

Anastasiya A. Bondarenko

192019, Saint Petersburg, Behtereva Str., 1

197376, Saint Petersburg, Akademika Pavlova Str., 12

bondarenko-nastua@yandex.ruГорчаковаТ. Л.GorchakovaT. L.

Горчакова Татьяна Леонидовна

192019, Санкт-Петербург, ул. Бехтерева, 1

Tat'jana L. Gorchakova

192019, Saint Petersburg, Behtereva Str., 1

albesp2011@yandex.ruБеспаловА. Я.BespalovA. Ya.

Беспалов Александр Яковлевич, к.х.н.

192019, Санкт-Петербург, ул. Бехтерева, 1

Aleksandr Ya. Bespalov, Cand. Sci. (Chem.)

192019, Saint Petersburg, Behtereva Str., 1

albesp2011@yandex.ruПрокопенкоЛ. И.ProkopenkoL. I.

Прокопенко Любовь Ивановна

192019, Санкт-Петербург, ул. Бехтерева, 1

Ljubov' I. Prokopenko

192019, Saint Petersburg, Behtereva Str., 1

albesp2011@yandex.ruШабановП. Д.ShabanovP. D.

Шабанов Петр Дмитриевич, д.м.н., проф.

197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, 12

Petr D. Shabanov, Dr. Sci. (Med.), Prof.

197376, Saint Petersburg, Akademika Pavlova Str., 12

pdshabanov@mail.ruФГБУ «Научно-клинический центр токсикологии имени академика С.Н. Голикова ФМБА России»; ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»РоссияGolikov Research Clinical Center of Toxicology of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; Institute of Experimental MedicineRussian FederationФГБУ «Научно-клинический центр токсикологии имени академика С.Н. Голикова ФМБА России»РоссияGolikov Research Clinical Center of Toxicology of the Federal Medical and Biological Agency of RussiaRussian FederationФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»РоссияInstitute of Experimental MedicineRussian Federation2024050420242014351Copyright © Бондаренко А.А., Горчакова Т.Л., Беспалов А.Я., Прокопенко Л.И., Шабанов П.Д., 20242024Бондаренко А.А., Горчакова Т.Л., Беспалов А.Я., Прокопенко Л.И., Шабанов П.Д.Bondarenko A.A., Gorchakova T.L., Bespalov A.Y., Prokopenko L.I., Shabanov P.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1563

В работе представлены результаты первичного фармакологического скрининга холиноблокаторов и сравнительная оценка их специфической активности в эквитоксических концентрациях с использованием биологического тест-объекта — зоогидробионтов Daphnia magna Straus. Определяли индекс защиты и минимальную эффективную концентрацию по предотвращению атипичной двигательной гиперактивности фармакологических веществ при отравлении обратимым ингибитором ацетилхолинэстеразы. На основании представленных результатов в перечень перспективных кандидатов для дальнейшего исследования на теплокровных животных попали все холиноблокаторы, отобранные ранее в экспериментах на млекопитающих.

This work presents the results of primary pharmacological screening of anticholinergic drugs and comparative evaluation of their specific activity in equitoxic concentrations using Daphnia magna Straus hydrobionts as a biological test object. We determine the protective index and the minimum effective concentration in terms of preventing atypical motor hyperactivity of pharmacological substances when poisoning with a reversible acetylcholinesterase inhibitor. On the basis of the results obtained, the list of promising candidates for further research in warm-blooded animals is extended by all of the anticholinergic drugs previously selected in experiments on mammals.

холинергические препаратыхолиноблокаторыобратимые ингибиторы ацетилхолинэстеразыфармакологический скринингпервичные тест-объектыDaphnia magna Strauscholinergic drugsanticholinergic drugsreversible acetylcholinesterase inhibitorspharmacological screeningprimary test objectsDaphnia magna StrausReferencesАлександрова М.Л., Баринов В.А., Бонитенко Е.Ю., Глушков Р.К., Долго-Сабуров В.Б., Журкович И.К., Зайцева М.А., Зацепин Э.В., Иваненко Н.Б., Иванов М.Б., Игнатьев Ю.А., Кашуро В.А., Лапина Н.В., Мелихова М.В., Муковский Л.А., Нечипоренко С.П., Носов А.В., Петров А.Н., Рутковский Г.В., Саватеева-Любимова Т.Н., Семёнов Е.В., Сибиряков В.К., Сомин И.Н., Стройкова Г.С., Томилин Н.В., Шабунова И.А., Шестова Г.В. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт токсикологии. 80 лет. под ред. С.П. Нечипоренко, Е.Ю. Бонитенко, А.Н. Петрова. СПб.: ЭЛБИСПб, 2015:176.Aleksandrova M.L., Barinov V.A., Bonitenko E.Ju., Glushkov R.K., Dolgo-Saburov V.B., Zhurkovich I.K., Zajceva M.A., Zacepin Je.V., Ivanenko N.B., Ivanov M.B., Ignat'ev Ju.A., Kashuro V.A., Lapina N.V., Melihova M.V., Mukovskij L.A., Nechiporenko S.P., Nosov A.V., Petrov A.N., Rutkovskij G.V., SavateevaLjubimova T.N., Semjonov E.V., Sibirjakov V.K., Somin I.N., Strojkova G.S., Tomilin N.V., Shabunova I.A., Shestova G.V. Federal'noe gosudarstvennoe bjudzhetnoe uchrezhdenie nauki Institut toksikologii. 80 let [Federal state budgetary institution of science Institute of toxicology. 80 years old]. Ed. by S.P. Nechiporenko, E.Ju. Bonitenko, A.N. Petrov. Saint-Petersburg: JeLBI-SPb Publ., 2015:176. (In Russian).Большаков О.П., Незнанов Н.Г., Бабаханян Р.В. Дидактические и этические аспекты проведения исследований на биомоделях и на лабораторных животных. Качественная клиническая практика. 2002;1:58-61.Bol'shakov O.P., Neznanov N.G., Babahanjan R.V. Didakticheskie i jeticheskie aspekty provedenija issledovanij na biomodeljah i na laboratornyh zhivotnyh [Didactic and ethical aspects of conducting research on biomodels and laboratory animals] Kachestvennaja klinicheskaja praktika [Good Clinical Practice]. 2002;1. (In Russian).Бондаренко А.А., Подосиновикова Н.П., Зайцева М.А., Мелехова А.С., Мельникова М.В., Бельская А.В., Лисицкий Д.С., Верведа А.Б., Вихарев Ю.Б. Первичный скрининг противосудорожных препаратов с использованием зоогидробионтов Daphnia magna Straus. Мат-лы научнопрактической конференции «Актуальные вопросы токсикологии и фармакологии». СПб., 2019:114– 117.Bondarenko A.A., Podosinovikova N.P., Zajceva M.A., Melehova A.S., Mel'nikova M.V., Bel'skaja A.V., Lisickij D.S., Verveda A.B., Viharev Ju.B. Pervichnyj skrining protivosudorozhnyh preparatov s ispol'zovaniem zoogidrobiontov Daphnia magna Straus [Primary screening of anticonvulsants using Daphnia magna Straus zoohydrobionts] Mat-ly nauchno-prakticheskoj konferencii “Aktual'nye voprosy toksikologii i farmakologii” [“Current Issues of Toxicology and Pharmacology”]. Saint-Petersburg, 2019:114–117. (In Russian).ГОСТ 32536-2013 «Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Определение острой токсичности для дафний». М., 2014.GOST 32536-2013 “Metody ispytanij himicheskoj produkcii, predstavljajushhej opasnost' dlja okruzhajushhej sredy. Opredelenie ostroj toksichnosti dlja dafnij” [“Testing of chemicals of environmental hazard. Daphnia sp. Acute Immobilisation test”]. Moscow, 2014. (In Russian).ГОСТ 32367-2013 «Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Угнетение репродуктивной способности Дафнии магна». М., 2014.GOST 32367-2013 “Metody ispytanij himicheskoj produkcii, predstavljajushhej opasnost' dlja okruzhajushhej sredy. Ugnetenie reproduktivnoj sposobnosti Dafnii magna” [“Testing of chemicals of environmental hazard. Daphnia magna reproduction test”]. Moscow, 2014. (In Russian).Долго-Сабуров В.Б., Подосиновикова Н.П., Санковский А.А. Некоторые механизмы регуляции синтеза и секреции ацетилхолина в холинергических терминалях мозга. Нейрохимия. 1992;11(1): 3–9.Dolgo-Saburov V.B., Podosinovikova N.P., Sankovskij A.A. Nekotorye mehanizmy reguljacii sinteza i sekrecii acetilholina v holinergicheskih terminaljah mozga [Some mechanisms of regulation of the synthesis and secretion of acetylcholine in the cholinergic terminals of the brain]. Nejrohimija [Neurochemistry]. 1992;11(1):3–9. (In Russian).Кулагина К.В. Использование биопараметров Daphnia magna Straus для оценки действия пестицидов. Дисс. … канд. биол. наук. Ульяновск, 2011:164.Kulagina K.V. Ispol'zovanie bioparametrov Daphnia magna Straus dlja ocenki dejstvija pesticidov [Using bioparameters of Daphnia magna Straus to evaluate pesticide effects]. Diss. … kand. biol. nauk [PhD thesis of Cand. Sci. (Biol.)]. Ul'janovsk, 2011:164. (In Russian).Лудевиг Р., Лос К. Острые отравления. М.: Медицина, 1983:560.Ludevig R., Los K. Ostrye otravlenija [Acute poisonings]. Moscow: Medicina Publ., 1983:560. (In Russian).Мелехова А.С., Петров А.Н., Беспалов А.Я., Бельская А.В., Мельникова М.В., Зацепин Э.П., Шестова Г.В., Ганеев А.А. Экспериментальная фармакотерапия судорожного синдрома при моделировании тяжёлого отравления карбаматом. Medline.ru. Российский биомедицинский журнал. 2019;20(2):294–306.Melehova A.S., Petrov A.N., Bespalov A.Ja., Bel'skaja A.V., Mel'nikova M.V., Zacepin Je.P., Shestova G.V., Ganeev A.A. Jeksperimental'naja farmakoterapija sudorozhnogo sindroma pri modelirovanii tjazhjologo otravlenija karbamatom [Experimental pharmacotherapy of convulsive syndrome in the simulation of severe carbamate poisoning]. Medline.ru. Russian biomedicalНечипоренко С.П., Баринов В.А., Петров А.Н. Роль антидотов в лечении острых отравлений (прошлое и настоящее). Токсикологический вестник. 2011;111(6):38–42.Nechiporenko S.P., Barinov V.A., Petrov A.N. Rol' antidotov v lechenii ostryh otravlenij (proshloe i nastojashhee) [The role of antidotes in the treatment of acute poisoning (past and present)]. Toksikologicheskij vestnik [Toxicology Bulletin]. 2011;111(6):38–42. (In Russian).Нечипоренко С.П., Бонитенко Ю.Ю., Петров А.Н., Бонитенко Е.Ю. Фармакологическая профилактика и терапия поражений ФОС. Бюллетень восточно-сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2009;65(1):176–181.Nechiporenko S.P., Bonitenko Ju.Ju., Petrov A.N., Bonitenko E.Ju. Farmakologicheskaja profilaktika i terapija porazhenij FOS [Phosphororganic compaunds injury: pharmacological therapy and profilaxis]. Bjulleten' vostochno-sibirskogo otdelenija Rossijskoj akademii medicinskih nauk [Bulletin of the East Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences]. 2009;65(1):176–181. (In Russian).Подосиновикова Н.П., Александрова М.Л., Бондаренко А.А., Горчакова Т.Л., Беспалов А.Я., Ватаева А.А., Мастерова К.В., Журкович И.К. Скрининг холинергических фармакологических веществ на биологических тест-объектах — зоогидробионтах Daphnia magna Straus. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2022;85(5):3–9.Podosinovikova N.P., Aleksan-drova M.L., Bondarenko A.A., Gorchakova T.L., Bespalov A.Ja., Vataeva A.A., Masterova K.V., Zhurkovich I.K. Skrining holinergicheskih farmakologicheskih veshhestv na biologicheskih test-ob’ektah — zoogidrobiontah Daphnia magna Straus [Screening of cholinergic drugs using Daphnia magna Straus hydrobionts as biological test objects]. Experimental and Clinical Pharmacology. 2022;85(5):3–9. (In Russian).Подосиновикова Н.П., Горобец Л.Ф., Долго-Сабуров В.Б. Типовая принадлежность пресинаптических М-холинорецепторов различных отделов мозга крыс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1996;122(7):75.Podosinovikova N.P., Gorobec L.F., Dolgo-Saburov V.B. Tipovaja prinadlezhnost' presinapticheskih M-holinoreceptorov razlichnyh otdelov mozga krys [Typical affiliation of presynaptic M-cholinergic receptors in different parts of the rat brain]. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 1996;122(7):75. (In Russian).Подосиновикова Н.П., Космачев А.Б., ДолгоСабуров В.Б., Соловьева Н.Е. Использование радиолигандного анализа для оценки гетерогенности преи постсинаптических М-холинорецепторов некоторых отделов мозга крысы. Нейрохимия. 1999;16(4):269–272.Podosinovikova N.P., Kosmachev A.B., Dolgo-Saburov V.B., Solov'eva N.E. Ispol'zovanie radioligandnogo analiza dlja ocenki geterogennosti prei postsinapticheskih M-holinoreceptorov nekotoryh otdelov mozga krysy [The use of radioligand analysis to assess the heterogeneity of preand postsynaptic M-cholinergic receptors in some parts of the rat brain]. Nejrohimija [Neurochemistry]. 1999;16(4):269–272. (In Russian).Подосиновикова Н.П., Космачев А.Б., ДолгоСабуров В.Б., Соловьева Н.Е. Оценка типовой принадлежности и нейрональной локализации мускариновых рецепторов больших полушарий головного мозга крыс. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2000;5:7–9.Podosi-novikova N.P., Kosmachev A.B., Dolgo-Saburov V.B., Solov'eva N.E. Ocenka tipovoj prinadlezhnosti i nejronal'noj lokalizacii muskarinovyh receptorov bol'shih polusharij golovnogo mozga krys [Evaluation of type affiliation and neuronal localization of muscarinic receptors in the cerebral hemispheres of rats]. Experimental and clinical pharmacology. 2000;5:7–9. (In Russian).Подосиновикова Н.П., Космачев А.Б., Тонко-пий В.Д., Загребин А.О., Евдокимова Е.А., Малов А.М., Петров В.В., Долго-Сабуров В.Б. Daphnia magna Straus как объект при исследовании препаратов холинергического типа действия. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2002;65(1):73–74.Podosinovikova N.P., Kosmachev A.B., Tonkopij V.D., Zagrebin A.O., Evdokimova E.A., Malov A.M., Petrov V.V., Dolgo-Saburov V.B. Daphnia magna Straus kak ob’ekt pri issledovanii preparatov holinergicheskogo tipa dejstvija [Daphnia magna Straus as an object in the study of drugs with a cholinergic type of action]. Experimental and clinical pharmacology. 2002;65(1):73– 74. (In Russian).Прозоровский В.Б. Статистическая обработка результатов фармакологических исследований. Психофармакол. биол. наркол. 2007;7(3–4):2090– 2120.Prozorovskij V.B. Statisticheskaja obrabotka rezul'tatov farmakologicheskih issledovanij [Statistic processing of data of pharmacological investigations]. Psychopharmacology and biological narcology. 2007;7(3–4):2090–2120. (In Russian).Тонкопий В.Д., Загребин А.О. Обоснование разработки новых методов биоидентификации антихолинестеразных соединений в водной среде. Журнал экол. химии. 1993;2:133–137.Tonkopij V.D., Zagrebin A.O. Obosnovanie razrabotki novyh metodov bioidentifikacii antiholinesteraznyh soedinenij v vodnoj srede [Substantiation of the development of new methods for the bioidentification of anticholinesterase compounds in the aquatic environment]. Zhurnal jekol. himii [Journal of Environmental Chemistry]. 1993;2:133–137. (In Russian).Тонкопий В.Д., Космачев А.П., Загребин А.О. Сравнительный фармакологический анализ М-холинорецепторов у дафний и крыс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1994;102(5):497–499.Tonkopij V.D., Kosmachev A.P., Zagrebin A.O. Sravnitel'nyj farmakologicheskij analiz M-holinoreceptorov u dafnij i krys [Comparative pharmacological analysis of M-cholinoreceptors in Daphnia and rats]. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 1994;102(5):497–499. (In Russian).Филько О.А., Космачев А.Б., Загребин А.О., Тонкопий В.Д. Возможность использования Daphnia magna в качестве альтернативного тест-объекта для оценки рецепторной избирательности холинотропных веществ. Экспериментальная и клиническая фармакология. 1999;62(6):23–25.Fil'ko O.A., Kosmachev A.B., Zagrebin A.O., Tonkopij V.D. Vozmozhnost' ispol'zovanija Daphnia magna v kachestve al'ternativnogo test-ob’ekta dlja ocenki receptornoj izbiratel'nosti holinotropnyh veshhestv [The possibility of using Daphnia magna as an alternative test object for evaluating the receptor selectivity of cholinotropic substances]. Experimental and clinical pharmacology. 1999;62(6):23–25. (In Russian).АTLA Alternatives to laboratory Animals. Third World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences. Bologna, Italy, 1999. Urecht, Programme and Abstracts: 442.АTLA Alternatives to laboratory Animals. Third World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences. Bologna, Italy, 1999. Urecht, Programme and Abstracts: 442.Dionísio R., Daniel D., de Alkimin G.D., Nunes B. Multi-parametric analysis of ciprofloxacin toxicity at Ecologically relevant levels: Shortand long-term effects on Daphnia magna. Environmental toxicology and pharmacology. 2020;74:1–8.Dionísio R., Daniel D., de Alkimin G.D., Nunes B. Multi-parametric analysis of ciprofloxacin toxicity at Ecologically relevant levels: Shortand long-term effects on Daphnia magna. Environmental toxicology and pharmacology. 2020;74:1–8.Jeong T.Y., Yoon D., Kim S., Kim H.Y., Kim S.D. Mode of action characterization for adverse effect of propranolol in Daphnia magna based on behavior and physiology monitoring and metabolite profiling. Environmental Pollution. 2018;233:99–108.Jeong T.Y., Yoon D., Kim S., Kim H.Y., Kim S.D. Mode of action characterization for adverse effect of propranolol in Daphnia magna based on behavior and physiology monitoring and metabolite profiling. Environmental Pollution. 2018;233:99–108.Ren Z., Zhang X., Wang X., Qi P., Zhang B., Zeng Y., Fu R., Miao M. AChE inhibition: One dominant factor for swimming behavior changes of Daphnia magna under DDVP exposure. Chemosphere. 2015:252–257.Ren Z., Zhang X., Wang X., Qi P., Zhang B., Zeng Y., Fu R., Miao M. AChE inhibition: One dominant factor for swimming behavior changes of Daphnia magna under DDVP exposure. Chemosphere. 2015:252–257.Tkaczyk A., Bownik A., Dudka J., Kowal K., Ślaska B. Daphnia magna model in the toxicity assessment of pharmaceuticals: A review. Science of the Total Environment. 2021;763:1–18.Tkaczyk A., Bownik A., Dudka J., Kowal K., Ślaska B. Daphnia magna model in the toxicity assessment of pharmaceuticals: A review. Science of the Total Environment. 2021;763:1–18.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.