Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Кожухарь В.Ю. 1 Пулина Н.А. 1 Юшкова Т.А. 1 Рубцов А.Е. 2 Краснова А.И. 1

---

1 ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации

2 ФГБОУ ВПО «Пермский Государственный национальный исследовательский университет»

Проведено теоретическое прогнозирование (виртуальный скрининг) биологической активности новых производных 2,4-диоксобутановых кислот с помощью программы PASS-Online с целью оптимизации фармакологического поиска биологически активных структур, а также сокращения затрат на химический синтез и лабораторных животных. Полученные результаты позволили отобрать перспективные с точки зрения фармакологической активности молекулы в виртуальную библиотеку соединений. Осуществлен синтез новых производных N-замещенных 5-арил-3-арилимино-3Н-фуран-2-онов – амидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот. Исследованы острая токсичность полученных веществ, а также гипогликемическое действие на модели аллоксанового сахарного диабета в сравнении с метформина гидрохлоридом. Результаты обработаны статистически с использованием t-критерия Стьюдента. Выделены соединения, обладающие сахароснижающим действием. Выявлены некоторые закономерности связи структура – биологическая активность. Таким образом, работа в данном направлении является перспективной.

Статья в формате PDF

187 KB

4-диксобутановые кислоты

2

амиды 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот

5-арил-3-ариламино-3Н-фуран-2-оны

виртуальный скрининг

гипогликемическая активность

аллоксановый сахарный диабет

1. Внедрение в Российской Федерации современной модели классификации химической продукции // А.А. Юрасова, А.С. Макарова, Д.О. Скобелев / Токсикологич. вестник. — 2011. — № 1. — С. 2–10.

2. Клиническая эндокринология. Руководство / Н. Т. Старкова. — Изд. 3-е, перераб. и доп. — СПб.: Питер, 2002. — С. 221–223.

3. Лекарственные средства. / Под ред. М.Д. Машковского. Изд. 16-е, перераб., испр. и доп. М.: Новая волна: Издатель Умеренков. — 2010. — С. 557.

4. Пат. 2549572 РФ. 2-(5-Этил-1,3,4-тиадиазолил)амид 2-(4-бромфениламино)-4-оксо-4-фенил-2-бутеновой кислоты, обладающий анальгетической активностью / Н.А. Пулина, В.Ю. Кожухарь, А.И. Краснова [и др.] (РФ). – №2013134779/04; заявл. 23.07.2013; опубл. 27.04.2015, Бюл. № 12.

5. Рубцов А.Е. Химия иминофуранов. I. Дециклизация N-замещенных 5-арил-3-имино-3Н-фуран-2-онов под действием ОН- и NH-нуклеофилов // А.Е.Рубцов, В.В. Залесов / Журн. органич. хим. – 2007. – Т. 43. – № 5. – С. 739–744.

6. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Ч. 1. Под ред. А.Н. Миронова. — М.: Гриф и К, 2012. — С. 13–24, 685–699.

7. Саидов Н.Б. Поиск биологически активных веществ среди производных 3-меркапто-4-амино-5-алкил-(арил, гетерил)-1,2,4-триазола (4Н) // Н.Б. Саидов, В.А. Георгиянц / Фармация. – 2014. — № 2. — C. 12–14.

8. Фильц О.А. Конструирование молекул с заданными свойствами с использованием библиотек структурных фрагментов // О.А. Фильц, В.В. Поройков / Успехи химии. – 2012. — № 81(2). – С. 158–174.

9. Gonzalez J.S. Depression // Type 1 Diabetes Sourcebook / Peters A, Laffel L, eds. — Alexandria, VA: American Diabetes Association, 2013. — С. 169–179.

10. World Health Organization. Global Health Estimates: Deaths by Cause, Age, Sex and Country, 2000-2012. Geneva, WHO, 2014.

В настоящее время во всем мире насчитывается около 347 млн больных сахарным диабетом, при этом около 50% всех больных диабетом приходится на наиболее активный, трудоспособный и репродуктивный возраст 30–59 лет. Еще 20 лет назад численность больных диабетом не превышала 30 млн человек. В 2012 г. около 1,5 млн смертей были непосредственно вызваны сахарным диабетом, которым охвачено более 85% стран. Учитывая темпы роста этого заболевания, эксперты ВОЗ прогнозируют, что количество больных сахарным диабетом к 2030 г. увеличится в 1,5 раза, а сахарный диабет займет 7-е место среди ведущих причин смертности населения [10]. Пациенты с сахарным диабетом часто подвержены таким острым осложнениям, как диабетический кетоацидоз, вызванный накоплением в крови продуктов промежуточного метаболизма жиров (кетоновые тела); гипогликемия, вызванная передозировкой сахароснижающих препаратов и приводящая к гипогликемической коме; гиперосмолярная кома, связанная с сильным обезвоживанием вследствие полиурии; лактацидотическая кома, обусловленная накоплением в крови молочной кислоты. Кроме того, наблюдаются и поздние осложнения: диабетическая ретинопатия, ангиопатия, полинейропатия, нефропатия, артропатия, энцефалопатия и диабетическая стопа. При диабете повышен риск развития психических расстройств, таких как депрессии, тревожные расстройства, расстройства приема пищи [2, 9].

Таким образом, актуальной задачей современной фармацевтической науки остается поиск новых биологически активных соединений с перспективой создания оригинальных отечественных лекарственных препаратов, а также реализации программы импортозамещения. Определенный интерес для данных исследований представляют производные 2,4-диоксобутановых кислот – 5-арил-3-ариламино-3Н-фуран-2-оны, так как способны вступать в реакции дециклизации с NH-нуклеофилами различного строения. Кроме того, возможность введения разного рода заместителей-фармакофоров в фурановый цикл имеет практическое значение в плане дальнейших биологических испытаний.

Для оптимизации фармакологического скрининга и сокращения затрат на лабораторных животных используются различные компьютерные программы, способные прогнозировать возможную биологическую активность. Также широко используются докинговые исследования для оценки возможного взаимодействия химических субстанций с активными сайтами белков рецепторов в сравнении с лекарственными препаратами [7], что позволяет производить целенаправленный синтез биологически активных соединений более эффективно и с минимальными затратами.

Целями настоящего исследования являются анализ потенциальной биологической активности с использованием программы PASS-Online [8], а также практическое изучение гипогликемической активности N-замещенных 5-арил-3-ариламино-3Н-фуран-2-онов (1) и продуктов их взаимодействия (2) с рядом аминов на модели аллоксанового сахарного диабета.

Материалы и методы

Ранее среди производных 2,4-диоксобутановых кислот были обнаружены вещества, обладающие высокой анальгетической, гипогликемической, противовоспалительной, антикоагулянтной и антигипоксической активностью [4, 5]. Для расширения ряда биологически активных соединений решено воспользоваться предварительным планированием их синтеза в ряду N-замещенных амидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот (2). Виртуальная библиотека сформирована из соединений, содержащих различные заместители в арильном, ариламинном и гетероциклическом фрагментах:

1: R=H (а), Cl (б).

2: X=NH, R¹=C₆H₅, R²=4-BrC₆H₄ (а), 4-ClC₆H₄ (б), 4-NO₂C₆H₄ (в), 4-CH₃OC₆H₄ (г), R¹=4-ClC₆H₄, R²=4-BrC₆H₄ (д), 4-ClC₆H₄ (е), 4-NO₂C₆H₄ (ж), 4-CH₃OC₆H₄ (з); X=O, R¹=C₆H₅, R²=4-BrC₆H₄ (и), 4-ClC₆H₄ (к), 4-NO₂C₆H₄ (л), 4-CH₃OC₆H₄ (м), R¹=4-ClC₆H₄, R²=4-BrC₆H₄ (н), 4-ClC₆H₄ (о), 4-NO₂C₆H₄ (п), 4-CH₃OC₆H₄ (р).

В каждую группу включались соединения, доступные для синтеза известными методами [5]. Результаты исследования приведены в таблице 1.

Острую токсичность определяли на белых нелинейных мышах обоего пола массой 20–22 г с определением LD50 по методу Г.Н. Першина. Соединения вводили перорально в виде взвеси в 2%-ном крахмальном растворе из расчета 0,1 мл/10 г веса однократно. Контрольным животным вводили эквиобъемное количество 2%-ного крахмального раствора. За животными вели наблюдение в течение 14 дней, фиксируя поведение, интенсивность и характер двигательной активности, наличие и характер судорог, координацию движений, тонус скелетной мускулатуры, реакции на тактильные, звуковые и световые раздражители, частоту и глубину дыхательных движений, ритм сердечных сокращений, состояние волосяного и кожного покрова, окраску видимых слизистых оболочек, потребление воды и пищи, изменение массы тела [6].

Гипогликемическую активность изучали на модели аллоксанового сахарного диабета, который моделировали внутрибрюшинным введением аллоксана тригидрата («Alfa Aesar®») в дозе 170 мг/кг [6]. Опыты выполнены на белых нелинейных крысах обоего пола массой 220–260 г. Животных лишали пищи за 16 ч до опыта и на время его проведения. Эксперименту подвергали животных, у которых развивалась острая гипергликемия через 72 ч после введения диабетогена. Исследуемые соединения 1а,б; 2в,г,и-н и субстанцию препарата сравнения – метформина гидрохлорид (ОАО «Фармакон») [3] вводили перорально крысам с аллоксановым сахарным диабетом в дозе 50 мг/кг в виде взвеси в 2%-ном крахмальном растворе. Концентрацию глюкозы в крови животных определяли с помощью глюкометра Сателлит® экспресс (ООО «Компания «ЭЛТА») до введения исследуемых веществ и через 120 мин после начала эксперимента. Результаты представлены в таблице 2 и рисунке 1.

Эксперименты проводились в соответствии с международными этическими и научными стандартами проведения исследований на животных [6]. Достоверность различий между группами оценивали с помощью методов параметрической статистики (t-критерий Стьюдента). Различия между выборками считали значимыми при p ≤ 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Согласно полученным результатам (см. табл. 1) в спектре фармакологической активности изучаемых соединений с наибольшей вероятностью соединения 1а,б будут обладать сахароснижающей, противовирусной и антигельминтной активностью. У соединений 2а-р вероятно проявление противовирусной, антидиабетической активности, а также возможное использование при нарушениях психической деятельности и для лечения диабетической нефропатии. Из побочных эффектов наиболее вероятно проявление судорог и психических расстройств.

Таблица 1

Результаты анализа соединений в системе PASS

Нами установлено, что изученные соединения обладают высоким профилем безопасности (LD50 > 1350 мг/кг) и ориентировочно могут быть отнесены к четвертому классу опасности (ГОСТ Р 53856-2010) [1]. Общее состояние, внешний вид, реакция на внешние раздражители экспериментальных мышей в течение всего наблюдения являются удовлетворительными и не отличаются от контрольной группы животных. Следует отметить, что токсичность полученных соединений ниже, чем у препарата сравнения – метформина (LD50 = 1250 мг/кг).

Исследование гипогликемической активности показало, что сахароснижающим действием обладает соединение 1б, а вещества 1а, 2г, 2и достоверно повышают уровень сахара в крови экспериментальных животных, что может быть вызвано стимулированием выработки инсулиназы (см. табл. 2 и рис. 1). Выявлено, что в ряду 3-иминофуранонов (1а,б) при введении электроноакцепторного радикала в ароильный заместитель у соединения 1б происходит усиление гипогликемических свойств. Среди продуктов раскрытия 2в,г,и-н отмечено незначительное снижение уровня глюкозы в крови лабораторных животных.

Таблица 2

Гипогликемическая активность соединений  

Примечание: *=p<0,05, **=p<0,01, ***=p<0,001; 1 – по сравнению с контролем (аллоксановый сахарный диабет); 2 – по сравнению с метформином

Рис. 1. Гипогликемическая активность исследуемых соединений

Выводы

1. У исследованных производных 2,4-диоксобутановых кислот отмечена более низкая токсичность, чем у препарата сравнения метформина.

2. У продуктов раскрытия 3-иминофуранонов выраженной гипогликемической активности не выявлено.

3. Введение электроноакцепторного заместителя в ароильный фрагмент 3-иминофуранонов приводит к усилению гипогликемических свойств, что делает перспективным их дальнейшее изучение.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 14-03-96016 р_урал_а).

Рецензенты:

Вихарева Е.В., д.фарм.н., профессор, заведующая кафедрой аналитической химии ГБОУ ВПО «Пермской государственной фармацевтической академии», г. Пермь;

Ярыгина Т.И., д.фарм.н., профессор, профессор кафедры фармацевтической химии ФОО ГБОУ ВПО «Пермской государственной фармацевтической академии», г. Пермь.

Библиографическая ссылка