Біологічна активність нових 4-тіопохідних хіноліну

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ НОВИХ 4-ТІОПОХІДНИХ ХІНОЛІНУ

Завгородній Михайло Петрович

02.00.10 - біоорганічна хімія

Київ - 2004

Анотація

Завгородній М.П. Біологічна активність нових 4-тіопохідних хіноліну.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 02.00.10- біоорганічна хімія. Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ, 2004.

Дисертацію присвячено вивченню впливу замісників у 6-му положенні хінолінового циклу та біля карбоксильної й аміногруп залишку L-цистеїну на антиоксидантну, токсичну, протиішемічну, гепатопротекторну й антимікробну активність сполук ряду 4-тіопохідних хіноліну.

Прогноз біологічної активності 4-тіопохідних хіноліну за допомогою комп'ютерної програми PASS показав, що похідні хіноліну є перспективним класом сполук з антиоксидантною, протиішемічною, гепатопротекторною та іншою дією.

Встановлено, що 4-тіопохідні хіноліну в дослідах in vitro мають властивості „пасток” супероксиданіону й гідроксилрадикалу у водному середовищі та ліпідній фазі.

Показано, що досліджувані сполуки є мало- або нетоксичними і мають виражену антиоксидантну, протиішемічну та гепатопротекторну активність, знижуючи в умовах in vivo показники окисного стресу при гіпоксії мозку і хронічній інтоксикації печінки, діючи, можливо, як молекули антиоксидантного захисту.

Наявність у 6-му положенні хінолінового циклу метоксигрупи збільшувала протиішемічну дію сполук, а етоксигрупи підвищувала гепатопротекторну активність.

Досліджена специфічна активність натрієвої солі в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти (препарат „М”), яка проявляє високу антиоксидантну, мембраностабілізуючу та гепатопротекторну дію і перевищує за ефективністю препарат порівняння силібор.

Ключові слова: 4-тіопохідні хіноліну, комп'ютерний прогноз біологічної активності, антиоксидантна активність, перекисне окислення ліпідів, окисний стрес, гепатопротекторна дія.

Аннотация

Завгородний М.П. Биологическая активность новых 4-тиопроизводных хинолина.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 02.00.10-биоорганическая химия. Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, Киев, 2004.

Диссертация посвящена изучению влияния заместителей 6-го положения хинолинового цикла и карбоксильной и аминогрупп остатка L-цистеина на антиоксидантную, токсическую, противоишемическую, гепатопротекторную и антимикробную активность в ряде 4-тиопроизводных хинолина.

Осуществлен прогноз биологической активности 4-тиопроизводных хинолина с помощью компьютерной программы PASS, который показал, что производные хинолина являются перспективным классом соединений для поиска биологически активных веществ с антиоксидантной, противоишемической, гепатопротекторной и другим действием. Сравнительный анализ данных программы и результатов экспериментального биологического исследования показал целесообразность компьютерного прогноза в практике поиска биологически активных соединений.

По результатам проведенных экспериментальных исследований было установлено, что синтезированные соединения в моделях генерации ПОЛ in vitro проявляют антиоксидантные свойства: снижают образование свободных радикалов, проявляя свойства „ловушек” супероксид-аниона в водной фазе, перехватывают гидроксилрадикалы в гетерогенной системе и являются протекторами меркаптогрупп протеинов, включая ферменты антиокисдантной защиты (СОД, каталаза, глутатионпероксидаза), снижают уровень образования МДА.

Степень проявления антиоксидантных и протекторных свойств определяется заместителями в 6-м положении хинолинового цикла и возле карбоксильной и аминогруппы остатка L-цистеина.

LD₅₀ 4-S-производных хинолина находится в пределах 140-1300 мг/кг, что позволяет их отнести к нетоксичным, малотоксичным и умеренно токсичным соединениям. Введение в 6-е положение хинолинового цикла заместителей (этокси-, метоксигрупы) уменьшает их токсичность. Этерификация кислот и замена эфирной группы на амино- или гидразиногруппу увеличивает токсичность соединений.

Показано, что исследуемые соединения имеют выраженную антиоксидантную, противоишемическую и гепатопротекторную активность, снижая в условиях in vivo показатели окислительного стресса при гипоксии мозга и хронической интоксикации печени, действуя, возможно, как молекулы антиоксидантной защиты и индукторы синтеза антиоксидантных ферментов.

На модели окислительного стресса при ишемии головного мозга введение нетоксичных натриевых солей в-(2-метилхинолин-4-илтио)-б-оксипропионовой кислоты в дозе 1/50 LD₅₀ (эталоны сравнения - б-токоферол та 2,6-дитретбутил-4-метилфенол) приближает к норме стабильность мембран клеток ткани мозга, уровень активности ферментов антиоксидантной защиты, уровень продуктов ПОЛ, показатели энергетического обмена. Исследованная активность в значительной мере зависит от заместителя в 6-м положении хинолинового цикла. Введение в 6-е положение хинолинового цикла метоксигруппы увеличивало антиоксидантное и противоишемическое действие.

На модели барбитуратовой интоксикации печени введение нетоксичных натриевых солей производных в-(2-метилхинолин-4-илтио)-б-оксипропионовой кислоты в дозе 1/50 LD₅₀ (эталон сравнения - комплекс флаваноидов (селибор) приближает к норме стабильность мембран гепатоцитов, уровень активности ферментов антиоксидантной защиты, уровень продуктов ПОЛ.

Введение в 6-е положение хинолинового цикла этоксигруппы увеличивало гепатопротекторное действие.

Показано, что исследованные соединения не имеют выраженной антимикробной активности, что подтвердило данные компьютерного прогноза. Антимикробное действие выявлено лишь у гидразидов та илиденгидразидов 4-тиопроизводных хинолина.

Разработан препаративный метод получения и исследована специфическая активность натриевой соли в-(6-етокси-2-метилхинолин-4-илтио)-б-оксипропионовой кислоты.

По результатам исследования специфической активности натриевой соли в-(6-этокси-2-метилхинолин-4-илтио)-б-оксипропионовой кислоты установлено, что соединение снижает показатели окислительного стресса при хронической интоксикации печени четыреххлористым углеродом, имеет свойства молекулы антиоксидантной защиты и эффективно защищает мембраны клеток печени, превышая эффект селибора (комплекс флавоноидов Расторопши пятнистой) и может быть рекомендовано для углубленных исследований.

Ключевые слова: 4-тиопроизводные хинолина, компьютерный прогноз биологической активности, перекисное окисление липидов, антиоксидантная активность, окислительный стресс, гепатопротекторная активность.

Annotation

Zavgorodny M.P. Biological activity of new quinoline 4-thioderivatives.-Manuscript.

Thesis for the degree of candidate of biological sciences by speciality 02.00.10-bioorganic chemistry. The Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2004.

The thesis is dedicated to the study of the influence of the 6^th position quinoline substitutes both in carboxyl and aminogroup L-cysteine residue on the antioxidant, toxic, anti-ischemic, hepatoprotective and antimicrobic activity in quinoline 4-thioderivatives range.

We have performed the prognosis of quinoline 4-thioderivatives biological activity with the aid of computer program PASS which has shown that quinoline derivatives are perspective class of compounds for searching of biologically active substances with antioxidant, anti-ischemic, hepatoprotective and other actions.

It has been determined that quinoline 4-thioderivatives in vitro experiments has „trap” properties for superoxidanione and hydroxylradical in aqueous medium and lipid phase.

It has been shown that the compounds studied are little or nontoxic and have an expressed antioxidant, anti-ischemic and hepatoprotective activity in vivo reducing the indices of oxidizing stress in cerebral hypoxia and chronic hepatic intoxication, acting, perhaps, as antioxidant protection molecules. The existence of methoxygroup in the 6^th position of quinoline cycle has increased anti-ischemic action of the compounds synthesized and ethoxygroup has risen hepatoprotective activity.

Studied its specific activity of sodium salt в-(6-ethoxy-2-methylquinoline-4-iltio)-б-oxypropionic acid. It shows marked antioxidant, membranestabilizing and hepatoprotective activity and it exceeds in its effectiveness the comparison preparation selibor.

Key-words: quinoline 4-thioderivatives, computer prognosis biological activity, antioxidant activity, oxidizing stress, hepatoprotective activity.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Похідні хіноліну разом з антибіотиками і сульфаніламідними препаратами склали цілу епоху в хіміотерапії різноманітних захворювань та стали об'єктом досліджень з метою вирішення питань зв'язків між біологічною дією й хімічною будовою.

В арсеналі сучасної медицини існує багато ефективних лікарських засобів із групи похідних хіноліну (хінозол, нітроксолін, ентеросептол, хіноцид тощо). У першу чергу похідні хіноліну відомі як антимікробні та протипаразитні препарати. Похідні цього азогетероциклу також проявляють протипухлинну, анальгетичну, фунгістатичну, нейротропну, антиоксидантну, протиішемічну й інші види дії. Крім того, хінолінові сполуки відомі як ветеринарні препарати, пестициди, барвники, аналітичні реагенти тощо.

Однією з найважливіших проблем вітчизняної хіміотерапії є пошук нових препаратів з антимікробною активністю, що зумовлено резистентністю мікроорганізмів до антибіотиків та сульфаніламідних препаратів. Також треба відзначити, що похідні хіноліну здатні гальмувати виникнення резистентних штамів мікроорганізмів. Але здебільшого досліджені аміно- та гідроксипохідні, а тіопохідні хіноліну ще недостатньо вивчені.

Дослідження останніх років свідчать про стрімке зростання антиоксидантної фармакопрофілактики та фармакотерапії. Тому пошук ефективних антиоксидантів є важливим і актуальним.

Оскільки природний L(-)-цистеїн не тільки входить до складу білків, а й бере участь у багатьох важливих біохімічних процесах, то поєднання його із залишком хіноліну, можливо, є перспективним щодо посилення біологічної дії і створення ефективних антиоксидантів.

Прогнозування біологічної активності серед S-заміщених хіноліну за допомогою комп'ютерної програми PASS (Prediction of Activity spectra for Substances) показало, що ці похідні хіноліну є перспективним класом сполук з антиоксидантною, антивиразковою, протиішемічною, радіопротекторною, гепатопротекторною, нейротропною та іншою дією. Усе вищезазначене свідчить про актуальність роботи по створенню нових лікарських препаратів на основі похідних хіноліну.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася в межах тематичних планів Запорізького державного університету (теми: „Створення біологічно активних речовин на основі 2- і 4-N-, S-похідних хіноліну, 9-похідних акридину”, номер держреєстрації 0197U012789 і „Створення біологічно активних речовин на основі S-карбоксиалкілпохідних 2-тіопіридину, 2- і 4-тіохінолінів, 9-тіоакридинів, N-іліденпохідних оксикислот, 2-гідразинопіридину, 2- і 4-гідразинохінолінів, 9-гідразиноакридинів”, номер держреєстрації 0100U001731).

Мета і завдання дослідження. Мета дисертаційної роботи полягала у вивченні найбільш імовірних видів біологічної активності, прогнозованих комп'ютерною програмою PASS у ряді 4-S-похідних хіноліну і встановлення деяких закономірностей залежності між біологічною дією та хімічною будовою у вказаному ряді для проведення цілеспрямованого синтезу і пошуку перспективних сполук із вираженою біологічною дією.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі завдання:

1. Вивчити фізико-хімічні властивості нових синтезованих сполук.

2. Провести прогноз біологічної активності серед 4-тіопохідних хіноліну за допомогою комп'ютерної програми PASS.

3. Експериментально дослідити прогнозований спектр біологічної дії 4-тіопохідних хіноліну, що включає вивчення таких видів активності:

- антиоксидантної активності на моделях in vitro;

- гострої токсичності;

- антиоксидантної та протиішемічної дії найбільш активних сполук в умовах in vivo ( на моделі експериментальної ішемії головного мозку);

- антиоксидантної та гепатопротекторної дії найбільш активних сполук в умовах in vivo (на моделі експериментальної інтоксикації);

- антимікробної дії.

4. Вивчити залежність біологічної дії від хімічної структури 4-тіопохідних хіноліну.

5. Провести доклінічне вивчення специфічної дії найбільш активної сполуки - натрієвої солі в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти з антиоксидантним і гепатопротекторним ефектом.

Об'єкт дослідження - 4-тіопохідні хіноліну.

Предмет дослідження - пошук нових високоефективних і малотоксичних сполук з антиоксидантною, протиішемічною, гепатопротекторною та протимікробною активністю серед похідних S-(хінальдин-4-іл)-L-цистеїну.

Методи дослідження - фізико-хімічні (тонкошарова хроматографія, ІЧ-, УФ-спектроскопія, ПМР-, мас-спектрометрія), біологічні та біохімічні (дослідження антиоксидантної активності in vitro, токсичної та протимікробної дії, енергетичного стану міокарду білих щурів і стану антиоксидантної системи захисту клітин міокарду та печінки білих щурів) методи.

Статистична обробка отриманих результатів проводилася за допомогою пакету комп'ютерних програм SPSS для Windows (версія 10.0).

Наукова новизна одержаних результатів. Встановлена будова, вивчені фізико-хімічні властивості 55 нових 4-тіопохідних хіноліну. Прогноз біологічної активності за допомогою комп'ютерної програми PASS показав, що 4-тіопохідні хіноліну є перспективним класом сполук для пошуку біологічно активних речовин з антиоксидантною, гепатопротекторною та іншою дією.

На моделях in vitro виявлена антиоксидантна активність ряду досліджених сполук як „пасток” супероксиданіону і гідроксилрадикалу у водній та ліпідній фазах. Встановлено, що активність 4-тіопохідних хіноліну значною мірою залежить від природи замісників у 6-му положенні хінолінового циклу та біля карбоксильної й аміногруп залишку L-цистеїну.

На моделях окисного стресу показано, що досліджені сполуки мають протекторну дію щодо ферментів антиоксидантного захисту в тканинах головного мозку, зменшують вміст продуктів вільнорадикального окиснення та за показниками активності деякі з них перевищують відомий антиоксидант дибунол. При хронічній інтоксикації печінки виявлена гепатопротекторна дія ряду сполук, яка обумовлювалася їх захисною дією стосовно ферментів антиоксидантного захисту в тканинах печінки, зменшенням вмісту продуктів перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) та стабілізацією мембран.

Введення в 6-те положення хінолінового циклу метоксигрупи збільшує антиоксидантну та протиішемічну дію, а етоксигрупи підвищує гепатопротекторну активність.

Показано значну антиоксидантну та гепатопротекторну дію натрієвої солі в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти та розроблено препаративний метод її синтезу.

Практичне значення одержаних результатів. Виявлені нові перспективні біологічно активні сполуки для створення нових лікарських і ветеринарних засобів з антиоксидантною, протиішемічною та гепатопротекторною дією.

Порівняльний аналіз даних комп'ютерної програми „PASS” та результатів експериментальних біологічних досліджень дав можливість поповнити банк пам'яті ЕОМ новими дескрипторними центрами.

Проведено доклінічне вивчення специфічної активності натрієвої солі в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти.

Особистий внесок здобувача полягає у виконанні всього обсягу експериментальної частини роботи (дослідження антиоксидантної активності in vivo здійснювалося спільно з д.б.н. І.Ф. Бєленічевим), у статистичній обробці матеріалів, аналізі й узагальненні отриманих даних. Методологія та схема дослідження були відпрацьовані разом з науковим керівником. Результати робіт, що опубліковані у співавторстві та увійшли до дисертації, одержані особисто здобувачем.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідалися й обговорювалися на науковій конференції викладачів і студентів Запорізького державного університету (Запоріжжя, 1997, 1999, 2000, 2001), на V Міжнародній конференції ”Франція та Україна: науково-практичний досвід у контексті діалогу національних культур” (Дніпропетровськ, 1998), V Національному з'їзді фармацевтів України ”Досягнення сучасної фармакології та перспективи її розвитку у новому тисячолітті” (Харків, 1999), Міжнародній конференції “Хімія азотовмісних гетероциклів” (Харків, 2000), ІІІ Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії” (Київ, 2002), Міжнародній науковій конференції молодих учених, аспірантів та студентів ”Сучасні методи створення нових технологій та обладнання в харчовій промисловості” (Київ, 2002), III Міжнародній науково-практичній конференції „Наука і соціальні проблеми суспільства: медицина, фармація, біотехнологія” (Харків, 2003), IV Всеукраїнській науковій конференції студентів та аспірантів „Сучасні проблеми хімії” (Київ, 2003).

2. Основний зміст роботи

Огляд літератури. В огляді літератури на основі сучасних даних про біологічну активність похідних хіноліну та L-цистеїну обґрунтована перспективність пошуку біологічно активних речовин серед S-похідних хіноліну.

Матеріали та методи досліджень. Як об'єкт дослідження використовували нові 4-тіопохідні хіноліну, які було синтезовано на кафедрі біохімії та імунології з курсом хімії Запорізького державного університету (табл. 1, табл. 2).

Будову сполук доведено за допомогою даних елементного аналізу, ІЧ- та ПМР-спектроскопії, а чистота - за допомогою тонкошарової хроматографії.

Таблиця 1 (S-хінальдин-4-іл)-цистеїн та його похідні

(сполуки 2.1-2.35)

№ сполуки	R	R1	X
2.1	H	H	ОH
2.2	OCH3	-„-	ОH
2.3	OC2H5	-„-	ОH
2.4	H	-„-	О? Na+
2.5	OCH3	-„-	О? Na+
2.6	OC2H5	-„-	О? Na+
2.7	H	-„-	О? K+
2.8	OCH3	-„-	О? K+
2.9	OC2H5	-„-	О? K+
2.10	H	-„-	О? NH4+
2.11*	H	-„-	ОH
2.12	H	-„-
2.13	H	-„-
2.14	H	-„-	ОC2H5
2.15	OCH3	-„-	ОCH3
2.16	OCH3	-„-	ОC2H5
2.17	OCH3	-„-	ОC4H9
2.18	OC2H5	-„-	ОC2H5
2.19**	H		ОH
2.20**	OCH3	-„-	ОH
2.21**	OC2H5	-„-	ОH
2.22**	H	-„-	О? Na+
2.23**	H	-„-	ОC2H5
2.24	H	H	NH-NH2
2.25	OCH3	-„-	NH-NH2
2.26	ОC2H5	-„-	NH-NH2
2.27	H	-„-
2.28	OCH3	-„-	-„-
2.29	OC2H5	-„-	-„-
2.30	H	-„-	NH-N=CH-C6H4-2-NO2
2.31	H	-„-	NH-N=CH-C6H4-3-NO2
2.32	OCH3	-„-	NH-N=CH-C6H4-3-NO2
2.33	OCH3	-„-	NH-N=CH-C6H5
2.34	H	-„-	NH-N=CH-C6H3-2-OH-5-Br
2.35	H	-„-

Примітки: 1. * - гідрохлорид 2. **- в аміногрупі заміщені два атоми водню на залишок N,N^ґ-диметил-п-бензальдегіду

Таблиця 2 в-(метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонова кислота та її похідні (сполуки 2.35-2.55)

№ сполуки	R	X
2.36	H	ОH
2.37	OCH3	ОH
2.38	OC2H5	ОH
2.39	H	О? Na+
2.40	OCH3	О? Na+
2.41	OC2H5	О? Na+
2.42	H	О? K+
2.43	OCH3	О? K+
2.44	OC2H5	О? K+
2.45*	H	ОН
2.46	H
2.47	H
2.48	H	ОC2H5
2.49	OCH3	ОC2H5
2.50	OCH3	ОC4H9
2.51	H	NH-NH2
2.52	OCH3	NH-NH2
2.53	OCH3
2.54	OCH3
2.55	OCH3

Примітка: * - гідрохлорид

Антиоксидантна активність (АОА) синтезованих сполук in vitro вивчалася на трьох моделях ініціації утворення вільних радикалів кисню та їх біологічної дії: інгібування супероксидрадикала, ферментативне ініціювання ПОЛ, неферментативне ініціювання ПОЛ (Ю.І. Губський, В.В. Дунаєв і співавт., 2002).

Оцінку біологічної ефективності in vivo 4-тіопохідних хіноліну вивчали на моделі окисного стресу, який спричиняли перев'язкою загальної сонної артерії головного мозку (В.В.Дунаєв, І.Ф.Бєленічев і співавт., 1998).

Інтенсивність процесів ВРО в тканинах головного мозку оцінювали за накопиченням початкових, проміжних і кінцевих продуктів - дієнових кон'югатів (ДК), триєнкетонів (ТК) і малонового діальдегіду (МДА).

Стан антиоксидантної системи оцінювали за активністю супероксиддисмутази (СОД, КФ 1.15.1.1), каталази (КФ 1.11.1.6), глутатіонпероксидази (ГПР, КФ 1.11.1.9) та вмістом - токоферолу.

Стан вуглеводно-енергетичного обміну визначали за рівнем аденілових нуклеотидів, лактату, пірувату й малату. З цією метою використовували уніфіковані методи (В.В. Меншиков, 1987).

Оцінку гепатопротекторної активності 4-тіопохідних хіноліну проводили в умовах інтоксикації барбітуратом натрію (С. Олійник і співавт., 2000).

Система антиоксидантного захисту оцінювалася за активністю ферментів: СОД, глутатіонредуктази (ГР, КФ.1.6.4.2) та ГПР, а також за рівнем кінцевого продукту ВРО - МДА (Ю.І. Губський і співавт., 1995).

У значенні біохімічних маркерів пошкодження гепатоцитів використовувалася активність амінотрансфераз - АлТ (К.Ф.2.6.1.1) та АсТ (К.Ф.2.6.1.2) у сироватці крові (В.В. Меншиков, 1987)

Комп'ютерний прогноз біологічної активності серед 4-тіопохідних хіноліну та аналіз даних літератури показав, що 4-тіопохідні хіноліну є перспективним класом хімічних сполук для пошуку ефективних антиоксидантів, протиішемічних, гепатопротекторних лікарських засобів. На підставі цього та з метою вивчення залежності біологічної активності від хімічної будови була проведена первинна оцінка біологічної дії сполук.

Залежність між хімічною будовою й біологічною активністю в рядах 4-тіопохідних хіноліну. За результатами проведених досліджень було виявлено, що синтезовані сполуки в моделях генерації ПОЛ in vitro виявляють антиоксидантні властивості: знижують утворення вільних радикалів, виявляючи властивості „пасток” супероксид-аніону у водній фазі, перехоплюють гідроксилрадикали в гетерогенній системі і є протекторами меркаптогруп протеїнів, включаючи ферменти антиоксидантного захисту (СОД, каталаза, глутатіонпероксидаза) (таблиця 3), знижують рівень утворення МДА.

Таблиця 3 Біологічна активність 4-тіопохідних хіноліну на моделях ініціації ПОЛ in vitro

Модель вивчення ПОЛ	Кіл-ть вивчених сполук	Кількість сполук, що перевищують еталон	Еталон порівняння
1. Інгібування супероксидрадикала	13	2	Сечова кислота
2. Ферментативне ініціювання ПОЛ	23	4	Метіонін Унітіол
3. Неферментативне ініціювання ПОЛ	23	5	Дибунол б-токоферолацетат

Встановлено, що ступінь прояву антиоксидантних і протекторних властивостей визначається замісниками у 6-му положенні хінолінового циклу та біля карбоксильної й аміногруп залишку L-цистеїну.

Найбільшу антиоксидантну активність на моделі гальмування окислення адреналіну виявили: натрієва сіль в-(6-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти (сполука 2.39), та N-(4,4'-диметиламінобензиліден)-S-(6-метокси-2-метилхінолін-4)-L-цистеїну (сполука 2.20). Їх АОА перевищує АОА еталону порівняння - сечової кислоти на 21% та 35,7% відповідно. Заміна NH₂ групи на ОН і перехід до N-похідних, а також введення в 6-те положення ОСН₃ збільшувало антиоксидантну активність 4-тіопохідних хіноліну як „пасток” супероксид-аніону.

Найбільшу АОА на моделі ферментативного ініціювання ПОЛ проявляє S-(2-метилхінолін-4-іл)-L-цистеїн (2.1). АОА цієї сполуки перевищує еталони порівняння - метіонін та унітіол. Введення в 6-е положення хінолінового циклу метокси (-ОСН₃) та етокси (-ОС₂Н₅) груп дещо знижує АОА. Так, АОА S-(6-метокси-2-метилхінолін-4-іл)-L-цистеїну (2.2) на 27% нижча (р<0,05).

Перехід від кислот до гідразидів знижує АОА на цій моделі. АОА гідразиду S-(6-метокси-2-метилхінолін-4-іл)-L-цистеїну на 29 % менша ніж у відповідної кислоти (р<0,05).

Аналіз отриманих результатів на моделі неферментативного ініціювання ПОЛ показав, що досліджені сполуки є ефективними „пастками” активних радикалів у ліпідній фазі, чотири з яких (2.5, 2.20, 2.25, 2.40) перевищують ефект препаратів порівняння б-токоферолу та дибунолу..

Найбільшу активність показали N-похідні: N-(4,4'-диметиламінобензиліден)-S-(6-етокси-2-метилхінолін-4)-L(-)-цистеїн (2.21), АОА якого перевищує активність дибунолу на 44%, а -токоферолу - на 63% (р<0,05). Введення в 6-те положення ОС₂Н₅-групи збільшує АОА на даній моделі. Активні сполуки - натрієва сіль в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-пропіонової кислоти (2.41) та гідразид S-(6-етокси-2-метилхінолін-4-іл)-L-цистеїну (2.25) мають АОА 69,5 % та 69,6% відповідно.

Встановлено, що більшість досліджених сполук мають низьку токсичність (LD₅₀ лежить у межах 140-1300 мг/кг), що дозволяє віднести їх до груп нетоксичних, малотоксичних і помірно токсичних. Введення в 6-те положення хінолінового циклу замісників (етокси-, метоксигрупи) зменшує токсичність. Етерифікація кислот та заміна ефірної групи на аміно- чи гідразиногрупу збільшує токсичність сполук.

На моделі окисного стресу при ішемії головного мозку введення нетоксичних натрієвих солей в-(2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти у дозі 1/50 LD₅₀ (еталони порівняння - б-токоферол та 2,6-дитретбутил-4-метилфенол) наближає до норми стабільність мембран клітин тканини мозку, рівень активності ферментів антиоксидантного захисту, рівень продуктів ПОЛ, показники енергетичного обміну. Досліджена активність у значній мірі залежить від природи замісника в 6-му положенні хінолінового циклу. Введення в 6-те положення хінолінового циклу метоксигрупи збільшувало антиоксидантну та протиішемічну дію.

Натрієва сіль в-(6-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти (сполука 2.39) наближала співвідношення СОД/МДА до норми (рис. 1).

На моделі барбітуратової інтоксикації печінки введення нетоксичних натрієвих солей похідних в-(2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти в дозі 1/50 LD₅₀ (еталон порівняння - комплекс флавоноїдів (силібор) наближає до норми стабільність мембран гепатоцитів, рівень активності ферментів антиоксидантного захисту, рівень продуктів ПОЛ.

Введення в 6-те положення хінолінового циклу етоксигрупи збільшувало гепатопротекторну дію.



Рис. 1. Співвідношення між активністю СОД та рівнем МДА при гострому порушенні мозкового кровообігу

У сполуки 2.40 співвідношення СОД/МДА найбільш наближалося до норми (рис. 1).

Рис. 2. Співвідношення між активністю СОД та рівнем МДА при експериментальній барбітуратовій інтоксикації

Таким чином, в результаті проведеного первинного біологічного скринінгу були виявлені сполуки зі значним біологічним ефектом (сполуки 2.40, 2.41).

Синтез та специфічна активність натрієвої солі в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти. На основі результатів комп'ютерного прогнозу та проведеного дослідження біологічної активності було встановлено, що натрієва сіль в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти (2.41) має високу антиоксидантну й гепатопротекторну активність.

Для доклінічного дослідження її синтезовано нами за схемою:

6-етокси-2-метил-4-хлорхінолін S-(6-етокси-2-метилхінолін-4-іл)

-L-цистеїн

в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонова кислота

натрієва сіль в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти

Рис. 3. препарат „М”

За результатами дослідження специфічної активності натрієвої солі в-(6-етокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти встановлено, що сполука знижує показники окисного стресу при хронічній інтоксикації печінки СCI₄, має властивості молекули антиоксидантного захисту та ефективно захищає мембрани клітин печінки, перевищуючи ефект силібору (комплекс флавоноїдів розторопші плямистої).

Найбільш вираженого зниження рівня МДА та ДК на 85,2% та 84,6% досягнуто введенням препарату „М” (доза 25,0 мг/кг), що на 32% та 28% відповідно перевищувало дію силібору (р<0,05).

Паралельно відмічено підвищення активності СОД на 61%, що на 34,6% більше показника силібору. Зростала активність ГР - на 85,5% та ГПР на 84%. Це також на 65,9% та 57,7% відповідно, перевищувало дію силібору (р<0,05).

Поєднання гепатопротекторних властивостей з тим, що ця сполука нетоксична, робить її перспективним антиоксидантом.

антиоксидантний хінолін протиішемічний

Висновки

1. У дисертаційній роботі проаналізовано вплив замісників 6-го положення хінолінового циклу та біля карбоксильної й аміногрупи залишку L-цистеїну на антиоксидантну, токсичну, протиішемічну, гепатопротекторну й антимікробну активність сполук ряду 4-тіопохідних хіноліну. Вивчено фізико-хімічні властивості й біологічна активність 55 нових 4-тіопохідних хіноліну в модельних дослідах in vitro і in vivo.

2. У дослідах in vitro виявлена властивість 4-S-похідних хіноліну виконувати функцію „пасток” супероксид-аніону у водному середовищі (еталон порівняння - сечова кислота); ”пасток” гідроксилрадикалу в ліпідній фазі (еталони порівняння - б-токоферол і 2,6-дитретбутил-4-метилфенол); протектора меркаптогруп протеїнів (еталони порівняння - метіонін і 2,3-димеркаптопропан-сульфонат натрію) та захист антиоксидантних ферментів (СОД, каталаза, глутатіонпероксидаза). Ступінь прояву антиоксидантних і протекторних властивостей залежить від природи замісників в 6-му положенні хінолінового циклу та біля карбоксильної й аміногруп залишку L-цистеїну.

3. LD50 4-S-похідних хіноліну лежить у межах 140-1300 мг/кг, що дозволяє віднести їх до груп нетоксичних, малотоксичних і помірнотоксичних сполук. Введення в 6-те положення хінолінового циклу замісників (етокси-, метоксигрупи ) зменшує їх токсичність. Етерифікація кислот та заміна ефірної групи на аміно- чи гідразиногрупу збільшує токсичність сполук.

4. На моделі окисного стресу (ішемія головного мозку) і на моделі барбітурової інтоксикації печінки введення нетоксичних натрієвих солей похідних в-(2-метилхінолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти у дозі 1/50 LD₅₀ (еталони порівняння - б-токоферол, 2,6-дитретбутил-4-метилфенол та силібор) наближає до норми стабільність мембран клітин тканини мозку й гепатоцитів, рівень активності ферментів антиоксидантного захисту, рівень продуктів ПОЛ, показники енергетичного обміну. Введення в 6-те положення хінолінового циклу метоксигрупи збільшувало антиоксидантну та протиішемічну дію, а етоксигрупи - підвищувало гепатопротекторну активність.

5. Антимікробна активність виявлена в гідразидів та іліденгідразидів 4-тіопохідних хіноліну.

6. Розроблено препаративний метод отримання натрієвої солі в-(6-етокси-2-метилхолін-4-ілтіо)-б-оксипропіонової кислоти (препарат „М”), проведено доклінічне дослідження специфічної активності. На моделі інтоксикації печінки чотирьоххлористим вуглецем встановлено, що введення препарату „М” наближає до норми рівень активності ферментів антиоксидантного захисту, стабільність мембран гепатоцитів, рівень продуктів ПОЛ; захисна дія препарату „М” перевищує ефективність еталону порівняння силібору.

7. Порівняльний аналіз даних комп'ютерного прогнозу, виконаного програмою PASS, та результатів експериментального біологічного дослідження дав можливість поповнити банк даних ЕОМ новими дескрипторними центрами, показав доцільність використання комп'ютерного прогнозу в практиці пошуку біологічно активних сполук із заданою біологічною активністю.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Омельянчик Л.О., Бражко О.А., Рильський О.Ф., Новосад Н.В., Завгородній М.П. Пошук біологічно активних речовин на основі S-(хінальдиніл-4)-L(-)-цистеїну // Вісник Запорізького державного університету.-1999.-№ 1.- С. 190-193.

2. Омельянчик Л.О., Бражко О.А., Бєленічев І.Ф., Завгородній М.П., Варламов С.Н., Івчук В.В. Біологічна активність S-гетерилпохідних L(-)-цистеїну // Питання біоіндикації та екології.-2000.- Вип.5.-№ 3.- С. 153-158.

3. Бражко О.А., Омельянчик Л.О., Бєленічев І.Ф., Шестакова І.С., Завгородній М.П. Дослідження біологічної дії 4-тіопохідних хіноліну // Медична хімія.-2001.-Т 3.- № 1.- С. 20-23.

4. Бражко О.А., Рильський О.Ф., Завгородній М.П., Коваленко Д.С., Біленький А.П., Работягова О.С. Пошук біологічно активних речовин з антимікробною активністю серед 4-N- і S-похідних хіноліну // Питання біоіндикації та екології.-2002.- Вип.7.-№ 1.- С. 122-127.

5. Завгородній М.П. Дослідження антиоксидантної та протиішемічної активності натрієвих солей в-(2-метилхінолін-4-ілтіо)-молочних кислот в умовах експериментальної ішемії головного мозку // Вісник Запорізького державного університету.-2002.-№ 3.- С. 100-104.

6. Бражко О.А., Омельянчик Л.О., Федоряк Д.М., Бєленічев І.Ф., Завгородній М.П. Пошук антиоксидантів серед S-(хінальдиніл-4)-L-цистеїну // Біополімери і клітина.-2003.-Т. 19.- №4.- С. 374-377.

7. Etude de l'effet immunostimulant et antibacterien des derives de quinoleine et d'acridine / Omeliantchik L., Brajko O., Novossad N., Zavgorodnij M. // Матеріали V Міжнародної конференції ”Франція та Україна: науково-практичний досвід у контексті діалогу національних культур”.- Дніпропетровськ, 1998.-Т. 3.- С. 100-101.

8. Синтез та властивості S-гетерилпохідних тіокарбонових кислот / Омельянчик Л.О., Бражко О.А., Завгородній М.П., Новосад Н.В. // Матеріали V Національного з'їзду фармацевтів України ”Досягнення сучасної фармакології та перспективи її розвитку у новому тисячолітті”.- Харків, 1999 .-С.436-437.

9. Пошук антиоксидантів серед похідних хіноліну та акридину / Омельянчик Л.О., Бражко О.А., Бєленічев І.Ф., Завгородній М.П., Новосад Н.В., Шестакова І.С. // Матеріали міжнародної конференції “Хімія азотовмісних гетероциклів”.-Харків, 2000.- С. -249.

10. Синтез та біологічні властивості 2-,4-гідразинохінолінів / Бражко О.А., Завгородній М.П., Біленький А.П., Коваленко Д.С. // Матеріали ІІІ Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”. - Київ, 2002. - С. 99-100.

11. Вивчення антиоксидантної дії похідних хіноліну / Бражко О.А., Бєленічев І.Ф., Завгородній М.П., Работягова О.С. // Матеріали міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів та студентів ”Сучасні методи створення нових технологій та обладнання в харчовій промисловості”. - Київ, 2002.- Ч. 2.- С.83-84.

12 Пошук біологічно активних речовин серед 6-галогензаміщених 4-тіохінальдину / Бражко О.А., Завгородній М.П., Омельянчик Л.О., Работягова О.С., Коваленко Д.С. // Матеріали III Міжнародної науково-практичної конференції „Наука і соціальні проблеми суспільства: медицина, фармація, біотехнологія”. - Харків, 2003.- Ч. 1. - С. 55.

13. Синтез та біологічні властивості 6-галогенпохідних 4-гідразинохінолінів / Завгородній М.П., Работягова О.С., Бражко О.А., Коваленко Д.С. // Матеріали IV Всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів „Сучасні проблеми хімії”. - Київ, 2003.- С.134.

Размещено на Allbest.ru

...