Захисна дія S-заміщених 2-метил-4-меркапто-8-метоксихінолінів реалізується на початкових етапах розвитку вільнорадикального окиснення при ішемії за рахунок гальмування утворення активних форм кисню, реактивації антиоксидантного комплексу та позитивного впливу на порушення біоенергетичних процесів. Можливо, в механізмі антиоксидантної, мембраностабілізуючої і нейропротекторної дії найбільш активних сполук - натрієвих солей S-заміщених похідних 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну - бере участь атом сірки залишку тіогліколевої кислоти, 3-меркаптопропанової кислоти, як замісники з потенційно високими антиоксидантними властивостями, а також карбоксильна, гідроксильна група та ендогенний атом азоту (метильна група в 2-му положенні хіноліну підсилює основність азоту). Це свідчить про те, що вони приймають участь у хелатоутворенні і здатні зв'язувати метали змінної валентності - прооксиданти - гальмують процеси вільнорадикального окиснення в реакціях Фентона і Габера-Вейса.

Синтез та вивчення специфічної активності натрієвої солі 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропанової кислоти. На основі проведених досліджень нами встановлено, що натрієва сіль 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропанової кислоти (сполука 34) малотоксична, проявляє високу антирадикальну і антиоксидантну активність in vitro. Тому вона була обрана для поглибленого вивчення специфічної дії in vivo.

Для доклінічного дослідження натрієву сіль 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропанової кислоти синтезовано нами за схемою 3.

Гостра токсичність (ЛД50) цієї сполуки становить <1000 мг/кг.

За результатами дослідження її специфічної активності встановлено, що сполука 34 знижує показники окисного стресу при гострому порушенні мозкового кровообігу, проявляє антиоксидантну активність та ефективно захищає мембрани клітин печінки, перевищуючи ефект пірацетаму.

Кількість дієнових кон'югатів у тканинах головного мозку при введенні сполуки 34 зменшувалася на 55,5%, триєнкетонів - на 61,5%, малонового діальдегіду - на 53,7% відповідно (Р<0,05), що на 27,8%, 19,2% та 22,7% перевищувало дію еталона порівняння - пірацетаму (Р<0,05).

У тканинах головного мозку активність супероксиддисмутази підвищувалася на 120,3%, що на 81,4% більше показника пірацетаму. Зростала активність глутатіонпероксидази на 85,6%, що перевищує дію пірацетаму на 61% (Р<0,05).

При введенні сполуки 34 тваринам з експериментальною ішемією головного мозку спостерігалася нормалізація рівня каталази і вмісту -токоферолу. Рівень -токоферолу зростав на 100% порівняно з контролем. Це перевищувало дію препарату порівняння ? пірацетаму на 35,0% (Р<0,05).

Сполука 34 збільшує показники окисної продукції енергії - рівень лактату на 50,0%, пірувату на 111,1%, малату на 180,0% порівняно з контролем (Р<0,05). При цьому спостерігалося збільшення показників вуглеводного обміну порівняно з пірацетамом.

Пошкодження структурної цілісності клітинних мембран супроводжувалося збільшенням активності ВВ-ізоформи КФК. Наслідком антиоксидантного ефекту та позитивної реакції на порушення тонких ланок метаболізму була нейропротекторна дія щодо клітинних мембран мозкової тканини, про що свідчить зниження гіперферментації ВВ-КФК.

Порівнюючи антиоксидантну дію сполуки 34 з дією еталону порівняння ? пірацетамом при гострому порушенні мозкового кровообігу, встановлено, що вона реалізує свій ефект як на початкових етапах вільнорадикального окиснення, так і на вільнорадикальному етапі розвитку ВРО, а також на етапі пероксидації.

Дуже важливо, що на фоні використання сполуки 34 не спостерігалося загибелі експериментальних тварин на моделі гострого порушення мозкового кровообігу.

Таким чином, натрієва сіль 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропанової кислоти може бути використана в медичній та ветеринарній практиці як перспективний антиоксидант і нейропротектор.

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється у пошуку ефективних біорегуляторів серед S-заміщених похідних 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну, у результаті чого знайдені сполуки з антиоксидантними, мембраностабілізуючими, нейропротекторними властивостями.

2. Комп'ютерний прогноз біологічної активності за допомогою програми “PASS” показав доцільність пошуку серед похідних хіноліну речовин з різнобічною біологічною активністю та дав можливість поповнити банк даних комп'ютерних програм новими дескрипторними центрами.

3. Синтезовано 35 нових S-заміщених похідних 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну та вивчено їх фізико-хімічні властивості й біологічну активність в модельних дослідах in vitro та in vivo.

4. Встановлено, що ЛД50 отриманих похідних знаходиться в межах 566 ? 2000 мг/кг, тобто вони відносяться до мало- та нетоксичних сполук. Наявність N-ацетильних залишків в 4-му положенні хінолінового циклу або гідроксигрупи в карбоновому ланцюзі зменшує токсичність. Етерифікація карбоксильної групи залишку оцтової кислоти збільшує гостру токсичність сполук, а пропанової ? зменшує її.

5. У дослідах in vitro виявлена властивість S-заміщених 2-метил-4-меркапто-8-метоксихінолінів виконувати функцію “пасток” супероксиданіона у водній фазі, “пасток” гідроксилрадикала у гетерогенних системах та захист антиоксидантних ферментів. Усі досліджені сполуки гальмують утворення активних форм оксиду азоту. Ступінь прояву антиоксидантних властивостей залежить від природи залишків карбонових кислот у 4-му положенні хінолінового циклу.

6. Встановлено, що найбільш виражена мембранозахисна дія in vivo властива 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропановій кислоті, наближає до норми рівень ферментативної активності та білоксинтезуючу функцію печінки.

7. Показано, що S-заміщені похідні 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну in vivo (модель двосторонньої перев'язки загальної сонної артерії) проявляють властивості ефективних біорегуляторів з антиоксидантною, нейропротекторною дією і переважають еталон порівняння - пірацетам.

8. Розроблено зручний метод синтезу та проведені доклінічні дослідження натрієвої солі 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропанової кислоти. Встановлено, що сполука має виражену антиоксидантну та нейропротекторну активність. Зокрема, вона знижує активність вільнорадикальних процесів, нормалізує енергетичні процеси і відновлює ферментну систему антиоксидантного захисту.

АННОТАЦИЯ

Генчева В.И. Биологическая активность S-замещенных производных 2-метил-4-меркапто-8-метоксихинолина. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 02.00.10 - биоорганическая химия. Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, Киев, 2008.

Диссертация посвящена изучению антирадикальной, антиоксидантной, мембраностабилизирующей, нейропротекторной активностей S-замещенных производных 2-метил-4-меркапто-8-метоксихинолина и установлению зависимости “химическая структура ? биологическое действие”.

Синтезированы S-замещенные производные 2-метил-4-меркапто-8-метоксихинолина - потенциальные биорегуляторы.

Осуществлен прогноз биологической активности S-замещенных 2-метил-4-меркапто-8-метоксихинолинов с помощью компьютерной программы PASS, который показал целесообразность поиска среди исследуемых соединений антиоксидантной, гепатопротекторной, нейропротекторной и других видов активности.

S-замещенные 2-метил-4-меркапто-8-метоксихинолины относятся к мало- и нетоксическим соединениям (ЛД50 находится в пределах 566 ? 2000 мг/кг).

В опытах in vitro на модели аутоокисления адреналина изучалась их антирадикальная активность. Установлено, что увеличение карбоновой цепи на метиленовую группу в 4-м положении хинолинового цикла влияет на уменьшение антирадикальной активности, наличие гидроксильной группы в карбоновой цепи ? ее увеличивает. Натриевые соли (8-метокси-2-метилхинолин-4-илтио)уксусной кислоты и 2-гидрокси-3-(8-метокси-2-метилхинолин-4-илтио)пропановой кислоты проявляют наибольшую антирадикальную активность.

По результатам проведенных экспериментальных исследований установлено, что S-замещенные 2-метил-4-меркапто-8-метоксихинолины на моделях генерации свободнорадикального окисления in vitro проявляют антиоксидантные свойства: снижают образование свободных радикалов, проявляя свойства “ловушек” супероксиданиона в водной фазе, перехватывают гидроксилрадикал в гетерогенных системах, тормозят образование активных форм оксида азота; снижают уровень образования малонового диальдегида и являются протекторами меркаптогрупп протеинов, включая ферменты антиоксидантной защиты (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы).

На модели острого токсического гепатита in vivo исследован их мембраностабилизирующий эффект. Установлено, что наиболее выраженное мембраностабилизирующее действие характерно для 2-гидрокси-3-(8-метокси-2-метилхинолин-4-илтио)пропановой кислоты.

Установлено, что изученные вещества на моделях окислительного стресса in vivo проявляют протекторную активность по отношению к ферментам антирадикальной и антиоксидантной защиты в тканях головного мозга, уменьшают содержание продуктов свободнорадикального окисления, нормализуют основные звенья углеводного и энергетического обмена, защищают структурно-функциональную целостность клеток при ишемии.

На модели окислительного стресса in vivo (ишемия головного мозга) введение нетоксических натриевых солей S-замещенных 2-метил-4-меркапто-8-метоксихинолинов в дозе 1/50 ЛД50 (препарат сравнения ? пирацетам) влияет на уровень показателей свободнорадикального окисления (уровень триенкетонов) и углеводного обмена, защищает активность антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы и содержание б-токоферола). Установлено, что увеличение на метиленовую группу в остатке меркаптокарбоновой кислоты и введение гидроксигруппы в карбоновую цепь в 4-м положении гетероцикла усиливало антиоксидантную и нейропротекторную активность.

Разработан удобный метод синтеза натриевой соли 2-гидрокси-3-(8-метокси-2-метилхинолин-4-илтио)пропановой кислоты. По результатам исследования специфической активности установлено, что она проявляет выраженную антиоксидантную и нейропротекторную активность, превышающую эффективность эталона сравнения - пирацетама. В частности она снижает активность свободнорадикальных процессов, нормализует энергетические процессы и восстанавливает ферментную систему антиоксидантной защиты.

Ключевые слова: S-замещенные производные 2-метил-4-меркапто-8-метоксихинолина, компьютерный прогноз биологической активности, антиоксидантная активность, перекисное окисление липидов, окислительный стресс, мембраностабилизирующее действие, нейропротекторное действие.

ANNOTATION

Gencheva V.I. Biological activity of S-substituted 2-methyl-4-mercapto-8-methoxyquinoline. - Manuscript.

Thesis for a Candidate of Biological Science Degree on specialty 02.00.10 - Bioorganic Chemistry. - Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2008.

The goal of the thesis is to study antiradical, antioxidative, membrane-stabilizing, neuroprotective activity of S-substituted derivatives of 2-methyl-4-mercapto-8-methoxyquinoline and also to establish the dependency “chemical structure - biological action”.

S-substituted derivatives of 2-methyl-4-mercapto-8-methoxyquinoline were synthesized and were considered as low-toxic and nontoxic compounds (LD50- is within 566-2000 mg/kg).

Basing on the model of oxidative stress in vivo (brain cerebrum ischemia) it was demonstrated that the injection of nontoxic sodium salts of S-substituted derivatives of 2-methyl-4-mercapto-8-methoxyquinoline in dose 1/50 LD50 (comparative compound - piracetam) affects the value of free radical oxidation and carbohydrate metabolism, as well as protects antioxidative enzyme activities (superoxiddismutase, catalase, glutationperoxidase, and the amount of б-tocopherol). It was shown that the extension of carbonic chain in 4-position of the heterocycle and the presence of hydroxy-group induce antioxidative and neuroprotective activity.

Convenient method of synthesis of sodium salt of 2-hydroxy-3-(8-methoxy-2-methylquinolin-4-ylthio)propionic acid has been developed and its pre-clinical research was conducted. Using the model of oxidative stress in vivo (brain cerebrum ischemia) this compound proved to have apparent antioxidative and neuroprotective activity which exceeds the efficacy of the comparative standard - piracetam.

Key words: S-substituted derivatives of 2-methyl-4-mercapto-8-methoxyquinoline, computational prediction of the biological effects, antioxidative activity, lipid peroxidation, oxidative stress, membrane-protective action, neuroprotective action.

Страницы: 1, 2, 3