FINES Project: что будет сделано. Часть 1.

 

Have a dream? Run to it. Cannot run? Walk to it. Cannot walk? Crawl to it. Cannot crawl? Lay in the dream direction!
Do you have a dream?..

Слова народные в интерпретации balsara

Рождение идеи.
Оформление идеи.
Копнуть вглубь.
Зачем это надо.
    

   В свою очередь вы спрашиваете, что конкретно будет сделано в рамках проекта. Ответим. Сразу хочу заметить, что наши планы вполне чётко определены, как это в науке и бывает, для базового эксперимента и дополнительного эксперимента № 1. Мы точно знаем, чего хотим от дополнительных экспериментов № 2 и № 3, но их объём будет зависеть от того, какие результаты будут получены на первых стадиях. Напоминаю, что вы можете поддержать наш проект не только материально, перечислив деньги, но и просто перепостом. Мы с удовольствием рассмотрим ваши предложения по проведению экспериментов. Если вдруг кто-то из вас обладает экспериментальной базой и готов предоставить её для нашего проекта безвозмездно или за не очень большую плату, мы с радостью с вами посотрудничаем.
   Конечно, таким энтузиастам, как мы, хочется всего и сразу. Так, нас спрашивали о том, собираемся ли мы найти рецептор фенотропила, будем ли проводить испытания на людях и так далее. Но мы не только энтузиасты, но и достаточно бывалые люди, и представляем, что в краудфандинговом проекте нельзя объять необъятное. Именно поэтому в базовом эксперименте и в дополнительном эксперименте № 1 нами поставлены очень узкие задачи. Но тем не менее они смогут принести принципиально новое знание.
   

   До того, как начну. Очень большая часть программы испытаний составлена под руководством уважаемого drbernat, который защитил диссертацию по медицинской химии потому ему и отдуваться. А это вам не хухры-мухры!
   Наша узкая задача для базового эксперимента может быть сформулирована таким образом: обусловлена ли разница в ноотропных эффектах фенотропила и пирацетама фармакодинамическими факторами или же фармакокинетическими факторами. Если перефразировать: вызван ли больший ноотропный эффект фенотропила тем, что он быстрее и в больших количествах проникает в мозг, или же тем, что он действует на те мишени, на которые не действует пирацетам. Можно сформулировать иначе: обусловлена ли разница между фенотропилом и пирацетамом количественными отличиями или же эти отличия качественные? Если проще: является ли фенотропил "концентрированным пирацетамом" или это принципиально новая в фармакологическом отношении молекула, которая действует в другом месте? По ходу исследования можно будет сделать другие интересные предположения, о которых я расскажу.
   Факт того, что фенотропил проникает в мозг в бОльших количествах, чем пирацетам, установлен до нас, поэтому нам не нужно это подтверждать. Но действительно ли все различия сводятся только к разнице в концентрациях - это ещё нужно доказать.
   Итак, почему фенотропил лучше проникает в мозг, чем пирацетам? Потому что он менее полярный, т.е. питает к воде меньшее сродство чем пирацетам. Это помогает ему лучше проникать через гематоэнцефалический барьер. Меньшая полярность (большая липофильность) вызвана наличием у фенотропила фенильной группы.

Структуры пирацетама и фенотропила. Указаны липофильности (logP). Фенильная группа выделена.

   Мы предполагаем, что вне зависимоти от того, где в родительской молекуле пирацетама эта фенильная группа будет расположена, липофильность вещества всё равно будет высокой, сравнимой с липофильностью фенотропила, и оно по-прежнему будут хорошо проникать в мозг. Поэтому мы решили синтезировать 3 из 4 возможных изомеров фенотропила по фенильной группе (под это тоже нужны будут средства, которые заложены в базовую сумму) и проверить, сравним ли их ноотропный эффект с ноотропным эффектом фенотропила. Если их эффект сравним с ноотропным эффектом фенотропила, то гипотеза о том, что различия между фенотропилом и пирацетамом лишь количественные, получит подтверждение.

Экспериментальные вещества и их расчётные липофильности (logP).

   Ноотропный эффект есть сумма трёх основных слагаемых:
- улучшение памяти;
- улучшение обучаемости;
- адаптогенное действие, т.е. повышение устойчивости организма к неблагоприятным факторам (гипоксия, стресс и т.д.).
   Нас, равно как и вас, интересует первые 2 слагаемых, которые можно проверить в тесте УРПИ - условном рефлексе пассивного избегания. Суть опыта по изучению условного рефлекса пассивного избегания я опишу после небольшого лирического отступления на общефизиологические темы.
   Рефлекс - это реакция особи, её отклик на состояние или изменение внешней среды. Рефлексы бывают врождённые, которые передаются по наследству, и приобретённые, которые по наследству не передаются. Рефлекс избегания - это реакция, направленная то, чтобы прекратить взаимодействие с негативно влияющим фактором. Избегание бывает активным и пассивным. Пассивное избегание - это такое избегание, когда особь стремится не допустить наступления негативного воздействия. Например, у меня в детстве пытались выработать рефлекс пассивного избегания ремня, заставляя таким образом вовремя делать уроки. Активное избегание - это избегание в условиях уже наступившей негативной реакции. Было у меня и такое... :-).
   Тест УРПИ - это канонический (и самый дешёвый) способ проверки веществ на ноотропную активность. Проводят его обычно на грызунах в 2 так называемые сессии: обучающую (тренировочную) и опытную.
   Итак, сначала грызуна сажают в экспериментальную установку, которая грубо представляет собой поделённый на две половины (светлую и тёмную) ящик с дверцей посередине. Грызун изначально помещается в светлую часть установки. Мыши и крысы, которые чаще всего используются в подобного рода опытах, имеют врождённый норковый рефлекс - т.е. стремятся в узкие тёмные пространства, в нашем с вами случае - тёмную часть экспериментальной установки. После того, как норковый рефлекс сработает, животное попадает в тёмную камеру, через металлический пол которой получает небольшой, безопасный, но ощутимый электрический разряд по конечностям, который, естественно, заставляет её тёмную часть экспериментальной установки покинуть. Тем самым формируется рефлекс избегания тёмного узкого пространства экспериментальной установки, т.е. типичный рефлекс пассивного избегания. Описываемый опыт хорош тем, что позволяет добиться обучения с первого раза практически у 100 % экспериментальных животных.

Схема опыта по изучению УРПИ.

   Потом начинается экспериментальная сессия, которая подразумевает изучение сохранения этого рефлекса во времени под действием различного рода веществ. После обучения (или до - в зависимости от того, влияние вещества на какую стадию формирования памяти исследователь хочет изучить) животным вводятся изучаемые вещества и плацебо, после чего грызуны снова помещаются в установку. Чем дольше латентное время (т.е. время до захода в тёмный отсек), тем лучше грызун помнит свой негативный опыт и тем сильнее выражен ноотропный эффект у изучаемого вещества.

   Как правило, исследование повторяют через 24 часа, через 7 и 14 суток после введения. Т.е. изучают, как происходит угасание рефлекса (полученного путём запоминания в ходе обучения) во времени. У нас будет 7 экспериментальных групп по 7 животных в каждой (только самцы). Благодаря лучшим нейрофизиологам Республики Беларусь мы сможем изучить угасание УРПИ через 24 часа, 7 и 14 суток после введения веществ. Вещества будут вводиться за 45 минут до начала обучающей сессии в эквимолярных количествах, т.е. каждое животное на килограмм веса получит равное количество молекул изучаемых веществ.
   1 группе будет вводиться первый позитивный контроль (вещество сравнения, которое заведомо обладает исследуемым действием) - пирацетам,
   2 группе будет вводиться второй позитивный контроль - фенотропил,
   3 группе будет вводиться 1-ое экспериментальное вещество,
   4 группе будет вводиться 2-ое экспериментальное вещество,
   5 группе будет вводиться 3-е экспериментальное вещество,
   6 группе будет вводиться плацебо,
   7 группе вообще ничего не будет вводиться - такие животные называются интактные.
   Что, как мы считаем, можно будет понять из этого эксперимента.
   1. Если экспериментальные вещества будут сравнимы (или превосходить) по действию с фенотропилом, то весьма вероятно, что всю разницу между ноотропными эффектами фенотропила и пирацетама можно объяснить их различной проницаемостью через гематоэнцефалический барьер. Лично я уверен, что именно такую картину мы и будем наблюдать.
   2. Если фенотропил не сможет увеличить латентное время до времени, которое будут демонстрировать интактные животные, то это будет означать, что на память и обучаемость здорового человека он, скорее всего, будет оказывать малое влияние. Какой будет исход - я не знаю. Склоняюсь к тому, что фенотропил сможет повысить уровень памяти и обучаемости до уровня интактных животных. Принимаем ставки, господа!
   Тут требуются некоторые пояснения.
   Дело в том, что до самого эксперимента все животные, за исключением интактных, подвергаются дополнительному стрессу - введению экспериментального вещества и плацебо через желудочный зонд. Логично предположить, что такая манипуляция будет негативно влиять на поведение животных в тесте УРПИ. Таким образом, "уровень" памяти и обучаемости у животных в группе плацебо будет понижен. Поэтому при моделировании влияния фенотропила на память здорового человека логично сравнивать животных, которым вводят фенотропил, именно с группой интактных животных.

Картина, которая может быть получена в опыте по изучению УРПИ.

   Обратите, пожалуйста, внимание на структуру наших экспериментальных веществ. Все они являются структурными изомерами фенотропила (поэтому наш метод можно назвать "метод изомерных химических зондов"). Но мы специально подобрали их таким образом, чтобы они в разной степени были подобны на дофамин, что позволит нам с их помощью в дополнительных экспериментах проверить гипотезу о том, действует ли фенотропил через дофаминергические пути. Если вы помните, уважаемый stelazin высказал предположение, что фенотропил может действовать на психику подобно aмфeтaминy, который блокирует обратный захват дофамина из синаптической щели. Так вот, если очень мало похожие на дофамин вещества обладают таким же ноотропным и/или психостимулирующим эффектом, как и фенотропил (который чуть более чем остальные похож на дофамин), то весьма вероятно, что дофаминергические пути в психотропных эффектах фенотропила не задействованы и/или их вклад невелик.
   Теперь вторая часть базового опыта. Она называется анитиамнестический тест, или испытание в условиях амнезии.
   Достаточно стандартным ходом в нейрофизиологических исследованиях является эксперимент, в ходе которого блокируется определённый рецептор или их группа. Если на фоне блокады рецепторов тот или иной физиологический ответ всё же возникает, то исследуемое воздействие происходит не через блокируемый рецептор. Иными словами, это как в анекдоте про орган слуха у паука. Он у него, оказывается, в ногах. А проверяли это так. Паук убегал от крика, а когда ему оторвали ноги, то убегать он перестал - нечем стало слышать.:-D.
   Эта часть базового эксперимента позволит узнать, задействованы ли NMDA-рецепторы в опосредовании ноотропного эффекта фенотропила. Эксперимент также будет проводиться с участием изомерных химических зондов.
   Итак, как я ранее писал, ноотропный эффект фенотропила логичнее всего связать с его модулирующим влиянием на AMPA-рецепторы, активация которых, в свою очередь, запускают NMDA-рецепторы и договременную потенциацию, разновидность синаптической пластичности, которая, как полагают, обеспечивает определённые виды памяти и обучаемость. Поэтому если NMDA-рецепторы работать не будут, то возникновение долговременной потенциации будет невозможно.
   Для проверки того, что фенотропил может действовать посредством модуляции AMPA-рецепторов мы будем использовать модель кетаминовой амнезии, поскольку кетамин - это блокатор NMDA-рецепторов, вызывающий нарушения памяти, т.е. амнезию.
   Дизайн этого эксперимента также предполагает проведение двух сессий теста УРПИ с той только разницей, что помимо экспериментальных веществ или плацебо животным назадолго до обучения будет вводится кетамин.

   Какие выводы можно будет сделать из этого эксперимента:
   1. Если фенотропил не сможет устранить амнезию, вызванную кетамином, то это будет означать, что по крайней мере часть его ноотропного эффекта реализуется через модулирование AMPA-рецепторов.
   2. Мы проследим корреляцию устранения кетаминовой амнезии со сходством с дофамином. Если степень устранения кетаминовой амнезии будет коррелировать со сходством веществ с дофамином, то это означает, что воздействие на дофаминергические пути может играть определённую роль в реализации ноотропного эффекта.
   Вот и всё, что мы можем себе позволить за 17 500 $. Кстати, о финансовом аспекте проблемы будет сообщено отдельно. В следующих постах - о планах на дополнительные эксперименты.