Автореферат и диссертация по медицине (14.04.02) на тему:Синтез и изучение гипогликемической активности производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот

двааччч

КРАСНОВА АНАСТАСИЯ ИВАНОВНА

СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ ГИПОГЛИКЕМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДНЫХ 4-АРИЛ-2-ГИДРОКСИ-4-ОКСО-2-БУТЕНОВЫХ КИСЛОТ

14.04.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

- 6 ОКТ 2011

ПЕРМЬ-2011

4855444

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (г. Пермь)

Научный руководитель: доктор фармацевтических наук, доцент

Пулина Наталья Алексеевна Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор

Юшкова Татьяна Александровна

Официальные оппоненты: доктор фармацевтических наук, профессор

Михайловский Александр Георгиевич

ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздравсоцразвития России

доктор медицинских наук, профессор Ларионов Леонид Петрович

ГБОУ ВПО «Уральская государственная медицинска! академия» Минздравсоцразвития России

Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Пятигорская государственна) фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения и социального разви тия Российской Федерации

Защита состоится « 18 » октября 2011 г. в 13.00 часов на заседании диссертацион ного совета Д 208.068.01 при ГБОУ ВПО ПГФА Минздравсоцразвития России ni адресу: 614990, г. Пермь, ул. Полевая, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО ПГФА Минздравсоц развития России по адресу: г. Пермь, ул. Крупской, 46.

Дата размещения объявления о защите диссертации на сайте Министерства образования и науки Российской Федерации http: // www.mon.gov.ru «15» сентября 2011 г. и на сайте ПГФА httEi/Zm^ßiMu. «14» сентября 2011 г.

Автореферат разослан «15» сентября 2011г. Ученый секретарь

диссертационного совета Д 208.068.01, я

кандидат фармацевтических наук, доцент И. х.И.А. Липатникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За последние 30^40 лет в мире отмечается значительный подъем заболеваемости сахарным диабетом (СД), что проявляется возрастанием в 2 раза числа больных каждые 12-15 лет. Многофакторность генеза СД приводит к тому, что проводимая фармакотерапия данного социально значимого заболевания не всегда обеспечивает достижение целевого эффекта и стойкой компенсации. Определенную проблему в лечении СД составляют осложнения, и не всегда лекарственная терапия обеспечивает снижение риска развития микро- и макроангиопатий, что служит основной причиной высокой летальности и инвалидизации. В связи с этим, поиск новых высокоэффективных антидиабетических препаратов, обеспечивающих целевые терапевтические и профилактические эффекты, весьма актуален. Одним из перспективных научных направлений в этой области является синтез и изучение новых органических соединений.

Среди продуктов химического синтеза особый интерес представляют ме-таллокомплексы, в частности соединения Zn2+ и V4+, ввиду их способности участвовать в обмене углеводов и потенцировать действие инсулина. Так, высокая сахароснижающая активность выявлена среди комплексных соединений V4+ с производными мальтола, яблочной кислоты, пиколинатов, бигуанидов, изонико-тиновой кислоты, ряда аминокислот и др. Однако, мало работ посвящено его взаимодействию с р-дикетонами.

Определенными преимуществами в реакциях комплексообразования обладают органические лиганды, являющиеся естественными метаболитами организма, в связи с их малой токсичностью и повышением биодоступности метал-локомплексов на их основе. К ним можно отнести производные 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых (ароилпировиноградных) кислот (АрПК), обладающие широким спектром биологической активности, в частности, антимикробным, противовоспалительным, анальгетическим, жаропонижающим, антиги-поксическим и др. действием. Недавно начатые исследования в Пермской государственной фармацевтической академии по изучению гипогликемической активности гетариламидов АрПК и некоторых продуктов их химических превращений показали целесообразность дальнейшего расширения фармакологического скрининга в ряду других производных АрПК, особенно в ряду бутеноатов гетариламмония и металлокомплексных соединений. При этом реакции эфиров, арил-, гетариламидов АрПК с ванадила сульфатом ранее не изучены.

Таким образом, изучение гипогликемического действия производных АрПК и целенаправленный синтез новых комплексных соединений ванадия (IV) на их основе с последующим многофакторным исследованием фармакологических эффектов наиболее активных веществ является актуальным.

Цель работы. Целью настоящего исследования является синтез и поиск высокоэффективных гипогликемических веществ в ряду производных 4-арил-2-

гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот с комплексным влиянием на различные звенья патогенеза СД и его осложнений.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Осуществить синтез и изучить особенности строения оксованадиевых комплексов на основе метиловых эфиров, ариламидов и гетариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот.

2. Изучить острую токсичность, провести скрининг гипогликемической активности 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетариламмония, метиловых эфиров, ариламидов, гетариламидов АрПК и их металлокомплексов.

3. Установить определенные зависимости «структура - гипогликемическая активность» в синтезированных рядах соединений.

4. Изучить с позиций современной диабетологии влияние перспективных веществ на центральную нервную и иммунную систему в сравнении с эталонными препаратами и выявить наиболее активное соединение для дальнейших фармакологических исследований.

Научная новизна. Установлено, что в реакции метиловых эфиров, ариламидов, гетариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот с ванадила сульфатом образуются соответствующие оксованадиевые металлокомплексы. Подтверждено, что исходные реагенты координируются металлом как бидентат-ные 0-0 лиганды.

Впервые проведен скрининг гипогликемической активности 56 ранее описанных и 28 новых производных АрПК, определена их низкая токсичность и установлена зависимость «структура-активность» в соответствующих рядах соединений. Выявлено и охарактеризовано комплексное влияние на некоторые звенья патогенеза сахарного диабета и его осложнений, в частности, на индивидуальное поведение и память экспериментальных животных, анальгетические и антигипоксические свойства у двух 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетариламмония и семи металлокомплексов на основе производных АрПК, при этом наибольший положительный эффект отмечен у четырех металлокомплексов цинка и ванадия, а также у 2-гидрокси-4-оксо-4-фенил-2-бутеноата 2-бензо-тиазолиламмония. Для сравнительной характеристики эти эффекты были исследованы в эксперименте у эталонного гипогликемического препарата — метфор-мина. С позиций современной диабетологии изучено иммунофармакологическое действие наиболее активного оксованадиевого металлокомплекса.

Научная новизна работы подтверждена 1 патентом и 1 решением о выдаче патента РФ на изобретение.

Практическая значимость. В ходе исследования разработаны или усовершенствованы удобные методы синтеза бис(3-арил-1-метоксикарбонил-1,3-пропандионато)оксованадия, бис[3-арил-1 -(4-метилфенил)-карбоксамидо-1,3-пропандионато]оксованадия, бис{3-арил-1-[2(3)-гетарил]карбоксамидо-1,3-про-

пандионато}оксованадия и 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетарилам-мония, которые просты по выполнению и могут быть использованы как препаративные при получении новых биологически активных веществ. В процессе работы синтезировано 84 соединения, из них 28 неописанных в литературе.

Оценены фармако-токсикологические свойства 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетариламмония, метиловых эфиров, ариламидов и гетариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот и их металлокомплексов. Выявлены некоторые закономерности проявления гипогликемической, антигипоксиче-ской активности, а также влияния на ЦНС от химической структуры изученных соединений, которые могут быть использованы в целенаправленном синтезе и поиске антидиабетических средств среди производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот.

Установлено, что по выраженности гипогликемических, антигипоксиче-ских и анальгетических свойств, восстановления индивидуального поведения и памятного следа у экспериментальных животных наиболее активным является бис[3-(4-хлорфенил)-1-(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3-пропандионато]оксо-ванадий. Выявленные эффекты определяют перспективность дальнейших фармакологических исследований данного вещества в качестве потенциального средства для лечения сахарного диабета и его осложнений.

Результаты научных исследований внедрены в научно-исследовательский процесс кафедры фармацевтической химии о/ф ГБОУ ВПО ПГФА Минздрав-соцразвития России и кафедры фармакологии ГБОУ ВПО ПГМА им. ак. Е.А. Вагнера Минздравсоцразвития России.

Апробация работы. Результаты работы доложены на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГБОУ ВПО ПГФА Минздравсоцразвития России в 2008-2010 гг., Российской конференции «Фармакология и токсикология фосфорорганических соединений и других биологически активных веществ» (Казань, 2008), Китайско-Российской научной конференции по фармакологии (Харбин, 2008), региональной научной конференции «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск, 2009), XVI Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2009), региональной научно-практической молодежной школе-конференции «Химия поликарбонильных соединений» (Пермь, 2009), на межвузовской научной конференции студентов и молодых ученых «Фармация в XXI веке: эстафета поколений" (Санкт-Петербург, 2009), на VIII конференции иммунологов Урала «Актуальные вопросы фундаментальной, клинической иммунологии и аллергологии» (Сыктывкар, 2010), на конкурсе-конференции по органической химии для молодых ученых ИОС УрО РАН, УГТУ-УПИ и УрГУ (Екатеринбург, 2010), на международном симпозиуме «Advanced science in organic chemistry» (Крым, 2010).

Публикации. Основное содержание работы представлено в 19 публикаци-

ях, из них: 4 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК, получен 1 патент и 1 решение о выдаче патента РФ на изобретение.

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГБОУ ВПО ПГФА Минздравсоцразвития России (№ государственной регистрации 01.9.50.007419).

Конкретное участие автора в получении научных результатов. Изучены и обобщены литературные данные о направлениях поиска новых веществ с антидиабетической активностью. Автором осуществлен синтез 84 соединений, из них 28 неописанных в литературе. Разработан метод получения бис(3-арил-1-метоксикарбонил-1,3-пропандионато)оксованадия, бис{3-арил-1-арил[2(3)-гета-рил]карбоксамидо-1,3-пропандионато}оксованадия, усовершенствован синтез 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетариламмония. Осуществлена интерпретация полученных данных ИК-, ЯМР'Н -спектроскопии, атомно-абсорбционного анализа, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой для подтверждения структуры соединений. Автором проведен скрининг гипогликемического действия полученных веществ, выявлены некоторые закономерности взаимосвязи «структура-активность» и изучено влияние наиболее перспективных соединений на центральную нервную и иммунную системы.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста, содержит введение, обзор литературы, две главы результатов собственных исследований, экспериментальную часть, выводы, практические рекомендации по использованию результатов, приложение. Список литературы содержит 135 отечественных и 133 зарубежных источников. Иллюстрации представлены 19 таблицами и 17 рисунками.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Синтез и строение новых оксованадиевых комплексов метиловых эфи-ров, ариламидов, гетариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот.

2. Характеристика острой токсичности и гипогликемической активности 84 производных АрПК и установленные взаимосвязи «структура-активность» в синтезированных рядах соединений.

3. Характеристика влияния 9 наиболее активных соединений на центральную нервную и иммунную системы с позиций современной диабетологии.

4. Выбор бис[3-(4-хлорфенил)-1-(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3-пропан-дионато]оксованадия, который является малотоксичным веществом, обладает выраженным гипогликемическим и антигипоксическим действием, восстанавливает индивидуальное поведение и память, а также проявляет иммунофарма-кологические свойства у здоровых животных и крыс с экспериментальным сахарным диабетом, в качестве перспективного соединения для дальнейших фармакологических исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Перспективы поиска новых гипогликемических средств среди продуктов органического синтеза (обзор литературы).

Глава 2. Поиск химических соединеннй с гипогликемическим действием и их направленный синтез в ряду производных АрПК 2.1. Синтез производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот и скрининг их гипогликемической активности с оценкой острой токсичности

Проведенный литературный поиск показал отсутствие систематического изучения гипогликемической активности производных АрПК. Учитывая актуальность поиска новых эффективных и безопасных антидиабетических препаратов, представляло интерес впервые провести скрининг гипогликемической активности среди метиловых эфиров 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот (За-г), 4-метилфениламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот (4а-г), гетариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот (5а-я), 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетариламмония (ба-п), бис{3-арил-1-[2(3)-гетарил]карбоксамидо-1,3-пропандионато}цинка (7а,б), бис[3-арил-1-(2-гетарил)карбоксамидо-1,3-пропандионато]кадмия (7в,г).

Соединения 3-7 были получены и описаны ранее, однако для проведения фармакологических исследований автором воспроизведен синтез указанных веществ по известным методикам согласно нижеприведенной схемы. Для синтеза 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот (1) использована реакция конденсации Клайзена, а 5-арилфуран-2,3-дионы (2) получали циклизацией АрПК 1 с тионилхлоридом.

1,2,3,4: Я=Н (а), С1 (б), СН3 (в), СНэО (г);

5: Н1=2-С5Н4К (2-пиридил), 11=11 (а), С1 (б), СН3 (в), СН30 (г); Н1=3-С5Н4Н (3-пири-дил), Я=Н (д), С1 (е), СН3(ж), СН30 (з); Ш=С3Н4К8 (2-тиазолинил), К=Н (и), С1 (к),

СН3 (л), СН30 (м); №=С2Н,Ы28 [2-(1,3,4-тиадиазолил)], Я=Н (н), С1 (о), СН3 (п), СН30 (р); №=С3Н3К25 [2-(5-метил-1,3,4-тиадиазолил)], Я=Н (с), С1 (т), СН3 (у), СН30 (ф); №=С4Н5М28 [2-(5-этил-1,3,4-тиадиазолил)], Я=Н (х), С1 (ц), СН3 (ч), СН30 (ш); Ш=С7Н3С1МО [2-(5-хлоризоксазолил)], К=Н (щ), СН3 (ы); Н1=С7П4М8 (2-бензо-тиазолил), 11=11 (э), СН3 (ю), СН30 (я);

6: ННСзНО«, Я=Н (а), С1 (б), СН3 (в), СН30 (г); т=С2Н,Л28, Я=Н (д), т=С3Н3Ы28, К=Н (е), СН30 (ж); т=С4Н5К28, Ы=СН3 (з); т=С2Н,Н282 [2-(5-меркапто-1,3,4-тиа-диазолил)]Д=С1 (и); К=С7Н5Ы2 (2-бензимидазолил), Я=П (к); т=С7Н3СШО, Я=СН3 (л); Н1=С7ЩМ8, Я=П (м), С1 (н), СН3 (о), СН30 (п);

7: Ме=гп2+, №=С5Н3ВгЫ [2-(5-бромпиридил)], Я=С1 (а); №=3-С5Н4М, Я=Н (б); Ме=Са2+, Н[=2-С5114^ Я=Н (в); 1П=С7Н5Ы2, 11=Н (г).

Спектральные и физико-химические характеристики полученных производных АрПК 3-7 соответствовали литературным данным.

Изучение острой токсичности производных АрПК 3-7 по методу Г.Н. Першина на белых нелинейных мышах обоего пола при пероральном введении в виде взвеси в 2% крахмальном растворе из расчета 0,1 мл/Юг показало, что исследуемые вещества За-г,4а-г,5а-з,7б,7в с установленной среднесмертельной дозой (ОЬ5о) относятся к 4 классу опасности согласно ГОСТу Р 53856-2010, а бутеноаты 6в и 6м - к 5 классу опасности. Соединения 5и-я,6а,б,г-л,6н-п,7а,7г также могут быть отнесены к 4 классу опасности до проведения дальнейших токсикологических исследований.

Фармакологический скрининг гипогликемической активности осуществляли на белых нелинейных крысах обоего пола в условиях модели аллоксаново-го диабета. Экспериментальную гипергликемию моделировали внутрибрюшин-ным введением аллоксана тригидрата в дозе 170 мг/кг. Исследуемые производные 3-7, а также субстанцию препарата сравнения метформина вводили перо-рально в дозе 50 мг/кг в виде взвеси в 2% крахмальном растворе. Контрольным животным вводили эквиобъемное количество 2% крахмального раствора. Концентрацию глюкозы в крови животных определяли глюкозооксидазным методом до введения соединений, а также через 30 и 120 минут после него.

Установлено, что из 56 производных АрПК 36 веществ проявляют гипог-ликемическое действие различной степени выраженности. При этом пять соединений превосходят по эффективности метформин, из них четыре вещества бе,7а,76,7в - в 1,2-1,5 раза на протяжении всего эксперимента, а бутеноат 6м -в 1,2 раза на 2-м часе, действуя на 30 минутах опыта наравне с препаратом сравнения. Бутеноат 6в проявляет эффект на уровне эталона во все сроки наблюдения, а действие соединений 6д,6и,6к сопоставимо с активностью эталона только на 2-м часе опыта. У двадцати семи веществ (Зв,4г,5а-в,5д-и,5л-н,5р-т, 5ф,5х,5ш,5ы,5э,6б,6ж,6з,6л,6н,7г) гипогликемический эффект уступает активности метформина в 1,3-4,3 раза.

Сравнительный анализ показал, что частота выявления гипогликемическо-

го эффекта среди метиловых эфиров 3 и 4-метилфениламидов АрПК 4 составляет 25%, для ряда гетариламидов АрПК 5 - 66%, среди бутеноатов гетари-ламмония 6 - 73%, а для ряда металлокомплексных соединений на основе гетариламидов- 77% (рис. 1).

7 6 5 4 3

Рис. 1. Частота выявления гипогликемической активности среди производных АрПК.

При изучении взаимосвязи «структура - гипогликемическая активность» установлено, что эффект зависит от наличия и характера заместителей при С1, а также в пара-положении арильного фрагмента молекулы производных АрПК.

Выявлено, что наличие в структуре производных АрПК сложноэфирного или ариламидного фрагмента (соединений 3,4) не приводит к появлению значимого гипогликемического эффекта. В свою очередь, введение гетариламид-ного фрагмента в структуру молекулы АрПК, в большинстве случаев, способствует усилению специфической активности. Так, эффектом средней степени выраженности обладают соединения ряда 2(3)-пиридиламидов АрПК 5а-з, при этом введение электроноакцепторного заместителя в арильный радикал приводит к усилению гипогликемических свойств у веществ 56,5е. Для ряда производных 2-(5-К-1,3,4-тиадиазолил)амидов АрПК 5 н-ш, напротив, введение в арильный фрагмент любого заместителя, а в большей степени, электроноакцепторного характера, приводит к уменьшению гипогликемической активности. Эта же закономерность характерна для 2-тиазолиниламидов 5и-м и 2-бензо-тиазолиламидов 5э-я. Отмечено, что переход от гетариламидов АрПК 5 к соответствующим бутеноатам 6, как правило, сохраняет гипогликемический эффект или приводит к усилению действия. Кроме того, у гетариламмониевых солей, содержащих в составе 5-11-1,3,4-тиадиазол (веществ бд-и) или бензотиазол (соединений бм-п), аналогично производным АрПК 5, гипогликемический эффект наиболее выражен у веществ 6ц,бе,6м без заместителя в арильном фрагменте. Хелаты 7 проявляют выраженные сахароснижающие свойства, значительно превосходящие действие исходных лигандов, что свидетельствует о потенцировании эффекта при комплексообразовании.

Среди изученных рядов производных АрПК по критериям эффективности и

безопасности нами выявлено пять наиболее активных малотоксичных соединений, гипогликемический эффект которых превосходит или равен активности метформина во все сроки наблюдения (рис. 2). В эту группу вошли цинковые и кадмиевый хелаты на основе 2(3)-(5-Я)-пиридиламидов АрПК 7а,7б,7в, а также 2-гидрокси-4-оксо-4-фенил-2-бутеноат 2-[5-метил-(1,3,4-тиадиазолил)]аммония (бе) и 2-гидрокси-4-оксо-4-фенил-2-бутеноат 2-бензотиазолиламмония (6м).

V ,2 V,, V,! V V ™ »

41Щ Л1.и И

7в 7а "б бе 6м метформин

Ооторыоже!пиптергликемиичере^ 30 кии 1 □ %торможення шперглнкемнн через 120 ии

Рис. 2. Сравнительная характеристика гипогликемического действия наиболее активных производных АрПК и метформина.

На основании проведенных исследований показана перспективность дальнейшего изучения класса производных АрПК, в частности бутеноатов гетариламмония 6 и металлокомплексных соединений 7, с целью создания новых высокоэффективных гипогликемических средств.

2.2. Синтез, строение и оценка гипогликемической активности оксована-диевых комплексов на основе производных АрПК

2.2.1. Синтез и строение бис(3-арил-1-метоксикарбонил-1,3-пропандио-нато)оксованадия, бис{3-арил-1-арил[2(3)-гетарил]карбоксамидо-1,3-пропан-дионато}оксованадия

В продолжение изучения химического поведения производных АрПК в реакциях комплексообразования, а также с целью синтеза биологически активных соединений впервые исследовано взаимодействие метиловых эфиров 3, 4-метил-фениламидов 4, 2(3)-пиридиламидов и 2-(5-Я-1,3,4-тиадиазолил)амидов АрПК 5 с ванадила сульфатом (УОЗСЫ). Синтез осуществляли в водно-спиртовой среде при температуре 20-25 °С и соотношении реагентов 2:1, в результате чего получены соответственно бис(3-арил-1-метоксикарбонил-1,3-пропандионато)оксо-ванадий (8а-г), бис[3-арил-1-(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3-пропандиона-то]оксованадий (9а-г), бис{3-арил-1-[2(3)-пиридил]карбоксамидо-1,3-пропан-дионато}оксованадий и бис{3-арил-1-[2-(5-11-1,3,4-тиадиазолил)]карбоксамидо-1,3-пропандионато}оксованадий (10 а-ф):

3

•л ■20

1

-40

1 -60

5*

а- а

а -80

1

и2

8: И,=ОСН3, К2=П(а), С1(б), СН3(в), СН30 (г); 9: Я^ни-ф-сн,, К2=Н (а), С1 (б), СН3 (в), СНэО (г);

10: (а), С1 (б), СН3(в), СН30 (г); И.2=Н (д), С1 (е), СН3(ж),

СН30(з); 1^= Л,;" , К2=Н_(и), С1 (к), СН3(л), СН30 (м); ^АЛ™ • К2=Н (н), С1(о), СН3(п), СН30 (р); Я,=„ЛЛ,,„., (с), С1(т), СН3(у), СН30 (ф);

В ИК-спектрах соединений 8-10 присутствуют полосы поглощения валентных колебаний сложноэфирных групп (у хелатов 8) в области 1725-1735 см"1 или ЫН-групп и амидных карбонилов (у хелатов 9,10) в области 3240-3300 см"1 и 1680-1700 см"1 соответственно, а также групп С4=0 и С=С связей в области 1545-1610 см"1, группы У=0 в области 935-1030 см"1 и связей У-0 в области 750810 см"1. Сдвиг полосы поглощения групп С4=0 в область низших частот на 1025 см'1, по сравнению с таковой у исходных лигандов, свидетельствует об участии этих групп в образовании более прочной координационной связи с ванадием (IV).

Согласно полученным спектральным характеристикам, данным атомно-абсорбционного анализа, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, количественного анализа, производные АрПК 8-10 в реакциях комплексообра-зования координируются ванадием (IV) как бидентатные О-О лиганды.

2.2.2. Скрининг гипогликемической активности оксованадиевых комплексов на основе производных АрПК с оценкой острой токсичности и выявление зависимости «структура-активность»

Изучение острой токсичности показало, что вещества 8а-г,9а,в,г,10а-ф могут быть отнесены к 4 классу, а хелат 96 - к 5 классу опасности согласно ГОСТу Р 53856-2010. При этом токсичность хелатов существенно меньше, чем у исходных лигандов 3-5, неорганического соединения ванадия (У0§04) и метформина,

что свидетельствует о высоком профиле безопасности синтезированных метал-локомплексов 8-10.

При изучении гипогликемической активности соединений 8-10 установлено, что из 28 изученных металлокомплексов 20 хелатов обладают гипогликемиче-скими свойствами различной степени выраженности (рис. 3). При этом соединения 96,9г в 1,1-1,3 раза превосходят по активности метформин на 2-м часе наблюдения и действуют наравне с эталоном на 30 минутах опыта. Специфический эффект металлокомплекса 8в сопоставим с таковым у эталона во все сроки наблюдения. Хелаты 86,10а, хотя и уступают метформину, активны на уровне ванадила сульфата. У остальных соединений гипогликемические свойства выражены либо слабее, чем у метформина, либо отсутствуют.

.V*4'

отсутствие .•нтэелакемаческо.-о эффекта

.•ааоеликемаческнпэффект слабее эффекта метформина и У0.*>04

тноелнкемнческии 1—,—' эффект слабее . .чпшми-

Эффекту, О^О, ттт ¡шеек эффект)' метфоцлтмн

□лЬторможешшпшеришкешш через 30 шш ■ "охорможешшпшергшжешш через 120 мин

:ипо:ликелшческинэффект сильнее эффекта метфорлтнаи1 ~0$04

Примечание: *=р<0,05, "=р<0,01, *"=р<0,001; 1 - по отношению к контролю (алл.д.), 2 - по отношению к метформину, 3 - по отношению к ванадила сульфату.

Рис. 3. Сравнительная характеристика гипогликемической активности оксованадие-вых комплексов производных АрПК 8-10, метформина и ванадила сульфата.

Сравнительные результаты гипогликемического действия наиболее активных соединений 8,9 представлены на рис. 4.

I -КО .....................................-...............-----------------------------------------------..........—................................................................................-.......-.....................

М 86 8в \'080_) метформнн 9г 96

щ% торможения гнперглакемпичереч 30 мин 0% торможения пшергликемнн через 120 мин

Рис. 4. Сравнительная характеристика гипогликемического действия наиболее активных оксованадиевых металлокомплексов, ванадила сульфата и метформина.

Таким образом, целенаправленная химическая модификация производных АрПК 3,4 путем введения ванадия (IV) приводит к существенному росту гипог-ликемической активности в рядах соответствующих хелатов 8,9 - отмечено значительное потенцирование эффекта, по сравнению с исходными лигандами (от 1,4 до 40 раз) (рис. 5).

V/. Т/> "¡7. У/.

о

-5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 -55 -60 -65 -70 -75

36 86 Зв 8в 46 96 4г 9г

Ь торможения гипергликемии через 30 мин ^ % торможения гипергликемии через 120 мин

Рис. 5. Сравнительная характеристика гипогликемического действия наиболее активных оксованадиевых комплексов и исходных производных АрПК.

Анализ связи «структура - гипогликемическое действие» соединений 8-10 показал, что наибольший эффект присущ оксованадиевым комплексам, не содержащим в структуре гетероциклического фрагмента (хелатам 8,9). Установлено, что на выраженность действия влияет наличие заместителя в пара-положении бензольного кольца фрагмента кислоты. В случае его присутствия наблюдается усиление гипогликемических свойств в ряду метиловых эфиров 8б-г и 4-метилфе-ниламидов АрПК 9б-г, при этом наиболее выраженную активность проявляет хелат 96 с электроноакцепторным заместителем. В ряду комплексов гетарилами-дов 10 больший эффект проявляют хелаты на основе незамещенных 2(3)-пири-диламидов АрПК 10а, 10д. Отмечено, что включение оксованадия в структуру ге-

тариламидов АрПК с 5-К-1,3,4-тиадиазольным фрагментом 10и-ф приводит к уменьшению гипогликемической активности, вплоть до ее исчезновения.

Для выявленных высокоэффективных и малотоксичных соединений бе,6м, 7а,7б,7в,8б,8в,9б,9г представляло интерес расширить спектр фармакологических исследований.

ГЛАВА 3. Расширенные фармакологические исследования комплексного влияния на некоторые звенья патогенеза сахарного диабета наиболее активных производных АрПК

Учитывая, что важным аспектом влияния антидиабетических препаратов является воздействие на центральную нервную систему (ЦНС), нами изучено влияние активных веществ, а также ванадила сульфата и метформина на ее функции с помощью стандартных психофармакологических тестов: «открытое поле (ОП)», «условная реакция пассивного избегания» (УРПИ), «горячая пластинка (ГП)», по которым судили, соответственно, о влиянии на индивидуальное поведение, сохранность и воспроизведение памятного следа и болевую чувствительность животных. Эксперименты проводились на интактных животных (ОП, УРПИ, ГП) и крысах с аллоксановым СД (ОП, УРПИ). Исследуемые соединения вводили перорально в дозе 50 мг/кг в виде взвеси в 2% крахмальном растворе за 1 час до проведения экспериментов. В контроле использовали эквиобъемное количество крахмальной слизи. В качестве препаратов сравнения использовали пирацетам (тест УРПИ) и метамизол натрия (тест ГП) в дозе 50 мг/кг.

Анализ влияния исследуемых веществ на ЦНС с выявлением взаимосвязи «структура-нейтропная активность» показал, что у бутеноатов 6 характер воздействия напрямую зависит от строения гетероцикла. Так, наличие в структуре бензотиазола у вещества 6м способствует нормализации поведенческих реакций у животных на фоне СД, улучшению способности к обучению здоровых крыс (рис. 6) без изменения индивидуального поведения и достоверному увеличению порога болевой чувствительности (рис. 7).

° о животных, не зашедших в темный отсек после обучения (тест УРПИ)

100 90 80 ■ 70 60 50 40 30 20 10 О

В............. 1 _ ¡1

1 т 1 1

Щ.... liii ■............. I К 1 1 I я

эффект равен контролю

ШШ эффект равен ® пнрацетаму

эффект слабее контроля

О*

Рис. 6. Влияние активных соединений, ванадила сульфата, метформина и пирацетама на сохранность УРПИ лабораторных животных.

Замена бензотиазола на 5-метил-1,3,4-тиадиазол нивелирует указанные эффекты у соединения бе (рис. 6,7) и способствует возникновению поведенческой депрессии у здоровых животных.

В случае металлокомплексных соединений 7,8,9, на поведение, память, порог болевой чувствительности экспериментальных животных значимое влияние оказывает характер металла, и наибольшую активность проявляют оксованадиевые хелаты 8,9. Так, кадмиевый хелат 7в оказывает негативное влияние на когнитивные функции (рис. 6) и ориентировочно-исследовательскую активность здоровых животных, слабо увеличивая порог болевой чувствительности (рис. 7).

■ эффект равен действию ' ме-тамизола натрия

эффект преаышаег 1#И действие метамизола

эффект слабее действия метамизола натрия

Примечание: *=р<0,05, " = р <0,01, *" = р< 0,001; 1 - по отношению к контролю; 2 - к метамизолу натрия.

Рис. 7. Сравнительная характеристика анальгетической активности изученных соединений и метамизола натрия

Комплексные соединения цинка 7, независимо от строения лиганда, устраняют поведенческую депрессию животных на фоне экспериментального СД, при этом не изменяя индивидуальное поведение здоровых животных, а также проявляют анальгетический эффект на уровне метамизола натрия (рис. 7). При этом хелат 76 способствует улучшению процессов обучения экспериментальных животных на уровне пирацетама (рис. 6).

Для оксованадиевых хелатов 8,9 отмечено, что влияние на ЦНС напрямую зависит от структуры лиганда, и по совокупности свойств наиболее активны производные ариламидов АрПК 9. Так, хелаты 86,8в на основе метиловых эфи-ров АрПК, независимо от характера заместителя в арильном фрагменте угнетают поведенческие реакции как у крыс с СД, так и у здоровых животных, что, возможно, способствует увеличению порога болевой чувствительности (рис. 7). При этом исследуемые хелаты не оказывают негативного влияния на когнитивные функции экспериментальных животных (рис. 6). В свою очередь, оксованадиевые комплексы на основе 4-метилфениламидов АрПК 96,9г также, независимо от характера заместителя арильного фрагмента кислоты, устраняют депрессивно-подобное поведение у крыс с СД, не влияя при этом на индивидуальное поведение здоровых животных. Они способствуют усвоению и сохранению ус-

ловного навыка у экспериментальных животных (рис. 6) и проявляют обезболивающее действие средней степени выраженности (рис. 7).

Следует отметить, что ванадила сульфат и метформин не улучшают поведенческие реакции у животных с СД, не способствуют улучшению когнитивных функций у здоровых животных (рис. 6), кроме того гипогликемический препарат вызывает у них расстройства мотивированного поведения, что указывает на определенные преимущества соединений 6м,7а,76,96,9г по изученным эффектам.

Антигипоксическую активность активных соединений, ванадила сульфата и метформина изучали на модели нормобарической гипоксии с гиперкапнией на белых нелинейных мышах. Исследуемые вещества и пирацетам вводили перо-рально в дозе 50 мг/кг в виде взвеси в 2% крахмальном растворе.

Установлено, что наибольшую активность проявляют оксованадиевые комплексы 8в,9б, которые уступают по силе действия пирацетаму, однако значительно превышают эффект ванадила сульфата и метформина (рис. 8). На выраженность действия не оказывает значимого влияния характер заместителя при С1, при этом увеличение активности среди металлокомплексов 8 наблюдается при наличии в арильном фрагменте электронодонорного радикала, а для хелатов 9 - элек-троноакцепторного заместителя. Цинковые хелаты 7а,76 и бутеноат 6м уступают по выраженности эффекта препарату сравнения и соединениям ванадия, но значительно превосходят действие метформина.

Примечание: *= р < 0,05; " = р < 0,01; "* = р < 0,001; 1- по отношению к контролю; 2 - по отношению к пирацетаму; 3- по отношению к метформину, 4- по отношению к У0Б04. Рис. 8. Сравнительная характеристика антигипоксического действия активных соединений, ванадила сульфата, метформина и пирацетама.

Сравнительный анализ результатов показал, что наиболее перспективными для дальнейших исследований являются комплексные соединения оксованадия 96,9г и цинка 7а,76, а также бутеноат гетариламмония 6м, в связи с выявлением у них комбинированного типа действия, что проявляется выраженной гипогли-кемической активностью и устранением расстройств мотивированного поведения у крыс с СД, отсутствием негативного влияния на поведенческие реакции и

память здоровых животных, а также наличием антигипоксических и анальгети-ческих свойств (табл.1).

Таблица 1

Сравнительная характеристика комплексного влияния исследуемых соединений на патогенетические звенья СД

N ЛЛо Доза от ЛД.Ю Торможение гипергликемии, % Влияние на функции центральной нервной системы Антиги-поксиче-ская активность

индивидуальное поведение (ОП) Влияние на память (УРПИ) Увеличение порога болевой чувствительности

контроль алл. диабет

30 мин 2 часа ДА ЗИА ТЖ ДА ЭИА ТЖ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

бе >1500 0,033 54,3 63,8 1 1 - - - - - + -

6м >500 0,100 39,8 63,7 - - - - t - т +++ +

7а >1500 0,033 66,5 68,6 - - - Г т - - +++ +

76 2000 0,025 52,7 63,2 - - - Í т - т +++ +

7в 2000 0,025 58,8 67,4 - 1 - - - - 1 + -

86 >1300 0,038 22,7 42,0 1 - - 1 - Т т ++++ +

8в >1300 0,038 34,9 45,8 1 1 - 1 - - г I I i i ++

96 2820 0,018 48,8 69,0 - - - Г т - Т ++ ++

9г >2000 0,025 38,4 62,2 Г - - т т - т ++ +

ВС 98 0,510 19,0 43,4 - - - - - - - +

МФ 1266 0,039 43,7 54,5 1 i - - - - - -

Примечание: + - эффект слабой степени выраженности; ++ - эффект средней степени выраженности; +++ - эффект на уровне эталона; lili - эффект превосходит эталон; f- стимулирующий эффект; ¿ - угнетающий эффект; «-» - отсутствие значимого эффекта; ... - исследования не проводились; ДА — двигательная активность; ОИА - ориентировочно-исследовательская активность; ТЖ — тревожность животных; ВС - ванадила сульфат; МФ - метформин.

Определенные преимущества по выраженности изученных эффектов отмечены у оксованадиевого комплекса 96, который был выбран для дальнейших исследований на иммунную систему, с учетом большого значения иммунопатологических реакций в развитии СД и его осложнений.

О реакции иммунной системы на воздействие хелата 96, ванадила сульфата и метформина судили по изменению уровня Т-, В-лимфоцитов, числа лимфоцитов, участвующих в реакции аутологичного розеткообразования, количества циркулирующих иммунных комплексов, а также показателей фагоцитоза в крови интактных животных и крыс с аллоксановым диабетом. Исследуемые соединения вводили в дозе 50 мг/кг в виде взвеси в 2% крахмальном растворе за час до проведения экспериментов.

Установлено, что хелат 96, ванадила сульфат и метформин проявляют имму-номодулирующие свойства, однако металлокомплекс имеет перед ними ряд преимуществ. Исследуемые вещества характеризуются в равной степени нормализацией количества Т- и В-лимфоцитов (рис. 9). У них отмечено фагоцитозстимули-рующее действие, при этом наиболее выраженный эффект по показателям поглотительной способности нейтрофилов наблюдается при введении комплекса 96.

55 ■ 50 в 45

40

£ 35

С 50 ■ ■><

В 20 § 15

и 10

0

«в«*0'

Примечание: '= р <0,05, " = р<0,01, "' = р <0,001; 1 - по отношению к контролю (интакт), 2 - к контролю (алл.д.). Рис. 9. Влияние соединения 96, ванадила сульфата и метформина на количество Т-лим-фоцитов и В-лимфоцитов.

Кроме того, изучаемый хелат и ванадила сульфат уменьшают выраженность аутоиммунных процессов, что характеризуется уменьшением количества аутоло-гичных розеткообразующих клеток и уровня циркулирующих иммунных комплексов (рис. 10), в то время как метформин не оказывает значимого влияния на

аутореактивность Т-лимфоцитов.

* 120

100

X

в 80 И" «0

I 40

I 20 о

Примечание: '= р < 0,05, " = р < 0,01, "' = р < 0,001: 1 - по отношению к контролю (интакт), 2 - к контролю (алл.д.)

Рис. 10. Влияние соединения 96, ванадила сульфата и метформина на количество циркулирующих иммунных комплексов.

Таким образом, проведенное исследование показало перспективность синтеза и поиска новых высокоэффективных и безопасных гипогликемических средств с комплексным спектром действия среди производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот и, в частности, их металлокомплексных соединений и гетариламмониевых солей. Выявлены малотоксичные вещества, об-

ладающие выраженной гипогликемической активностью, а также антигипокси-ческим, анальгетическим действием, восстанавливающие индивидуальное поведение и память экспериментальных животных, при этом у метформина данных эффектов не отмечено. У соединения с наиболее выраженным комплексным антидиабетическим действием показано наличие иммунофармакологической активности. Тем самым, расширено представление о фармакологических свойствах производных АрПК, дана их сравнительная характеристика с препаратами, применяемыми в качестве гипогликемических, ноотропных и анальгетических средств. Полученные данные научно обосновывают проведение углубленных фармакологических исследований для наиболее активного бис[3-(4-хлорфенил)-1-(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3-пропандионато]оксованадия (96).

ГЛАВА 4. Экспериментальная часть

4.1. Экспериментальная химическая часть

В разделе приведены методики получения соединений, описанных в работе.

4.2. Экспериментальная биологическая часть

Фармакологические эксперименты проведены на 576 белых нелинейных мышах массой 18-25 г и 938 белых нелинейных крысах массой 180-280 г обоего пола по стандартным методикам, в соответствии с требованиями Фармакологического комитета.

Статистическая обработка результатов осуществлена при помощи статистических программ Windows ХР (Excel) с использованием параметрического t-критерия Стьюдента. Различия считали достоверными при уровне р < 0,05.

ВЫВОДЫ

1. Реакцией комплексообразования на основе производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот с ванадила сульфатом впервые получены соответствующие оксованадиевые комплексы и подтверждено, что исходные реагенты координируются металлом как бидентатные 0-0 лиганды.

2. Среди 84-х изученных производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот достоверный гипогликемический эффект различной степени выраженности отмечен у 56 малотоксичных соединений. Для расширенных фармакологических исследований выбраны 9 наиболее активных веществ среди 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетариламмония, комплексных соединений цинка и кадмия на основе гетариламидов АрПК и хелатов оксова-надия на основе метиловых эфиров и ариламидов АрПК.

3. Четыре металлокомплекса цинка и оксованадия (бис[3-(4-хлорфенил)-1-(5-бром-2-пиридил)карбоксамидо-1,3-пропандионато]цинк, бис[3-фенил-1-(3-пиридил)карбоксамидо-1,3-пропандионато]цинк, бис[3-(4-хлорфенил)-1-(4-

метилфенил)-карбоксамидо-1,3-пропандионато]оксованадий, бис[3-(4-ме-токсифенил)-1-(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3-пропандионато]оксована-дий) и 2-гидрокси-4-оксо-4-фенил-2-бутеноат 2-бензотиазолиламмония оказывают положительное влияние на функции ЦНС, что проявляется устранением депрессивно-подобного поведения у крыс с экспериментальным диабетом, отсутствием негативного влияния на поведенческие реакции и условно-рефлекторную деятельность здоровых животных, увеличением порога болевой чувствительности, а также обладают антигипоксической активностью, в то время как гипогликемический препарат сравнения — метформин указанных эффектов не проявляет.

4. Определены некоторые зависимости гипогликемической, антигипоксической активности, влияния на ЦНС от химической структуры изученных соединений, которые могут быть использованы в дальнейшем синтезе и поиске антидиабетических веществ среди производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот. Установлено, что введение оксованадия в структуру метиловых эфиров и ариламидов АрПК потенцирует гипогликемический эффект соединений.

5. Бис[3-(4-хлорфенил)-1-(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3-пропандионато]ок-сованадий проявляет иммунофармакологическую активность, что характеризуется восстановлением соотношения субпопуляций Т-, В-лимфоцитов, стимуляцией фагоцитоза, а также уменьшением выраженности аутоиммунных нарушений у животных с экспериментальным диабетом. Это позволяет рекомендовать его к дальнейшему углубленному изучению в качестве потенциального антидиабетического средства с комплексным влиянием на различные звенья патогенеза сахарного диабета и его осложнений.

Основное содержание работы представлено в публикациях:

1. Патент 2412177 РФ. МПК: C07D 277/82, А61К 31/428. 2-Гидрокси-4-оксо-4-фенил-2-бутеноат бензотиазолиламмония, обладающий гипогликемической активностью / H.A. Пулина, В.В. Юшков, Т.А. Юшкова, Ф.В. Собин, А.И. Краснова [и др.]. - № 2009100631/04; - заявл. 11.01.2009; опубл. 20.02.2011, Бюл. №5.

2. Положительное решение о выдаче патента по заявке № 2010100531/04(000636) МПК C07F 9/00, А61К 31/28, А61Р 3/10. Бис[3-(4-хлорфенил)-1 -(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3-пропандионато]оксованадий, обладающий гипогликемической и антигипоксической активностью / H.A. Пулина, Т.А. Юшкова, А.И. Краснова, В.В. Юшков (РФ). - заявлено 11.01. 2010.

3. Синтез, гипогликемическая и противовоспалительная активность комплексных

соединений на основе N-гетариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот / H.A. Пулина, Ф.В. Собин, А.И. Краснова [и др.] // Хим.-фарм. журн. -2011.-Т. 45, №5.-С. 124-127.

4. Юшкова, Т.А. Об иммунофармакологической активности органических соединений ванадия у крыс с экспериментальным диабетом / Т.А. Юшкова, А.И. Краснова // Вестник Урал, медиц. академ. науки. - 2010. - №2/1(29). - С. 237-238.

5. Направленный поиск гипогликемических соединений в ряду производных аро-илпировиноградных кислот/H.A. Пулина, Т.А. Юшкова, А.И. Краснова [и др.] // Вестник РУДН. Сер. Медицина. - 2010. - № 4. - С. 423-425.

6. Гипогликемическая активность производных ароилпировиноградных кислот / H.A. Пулина, Т.А. Юшкова, А.И. Краснова [и др.] // Фармация. - 2009. - № 7. - С. 37-38.

7. Hypoglycemic activity at derivatives of 4-aril-2-hydroxy-4-oxo-2-butenoic acids / T.A. Yushkova, N.A. Pulina, V.V. Yushkov, A.I. Krasnova // Abstracts of paper the 3rd China-Russia International Symp. on Pharmacology. - Harbin, 2008. - P. 21-22.

8. Hypoglycemic activity at derivatives of 4-aryI-2-hydroxy-4-oxo-butenoic acids / V.V. Yushkov, N.A. Pulina, A.I. Krasnova // Asian J. Pharmacodynam. Pharmakoki-net. - 2008. - Vol. 8, №3,-P. 169.

9. Краснова, А.И. Влияние метформина на индивидуальное поведение у крыс с аллоксановым диабетом / А.И. Краснова, C.B. Шмыкова // Современное состояние и пути оптимизации лекарственного обеспечения населения: материалы Рос. науч.-практ. конф. ПГФА. - Пермь, 2008. - С. 300-302.

10. О гипогликемической активности производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот / А.И. Краснова, Т.А. Юшкова, H.A. Пулина [и др.] // Фармакология и токсикология фосфорорганических соединений и других биологически активных веществ: материалы Росс, конф., поев. 75-летию проф. И.А. Студенцо-вой. -Казань, 2008.-С. 43.

И. Синтез и гипогликемическая активность в ряду новых производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот / H.A. Пулина, В.В. Юшков, Ф.В. Собин, Т.А. Юшкова, А.И. Краснова [и др.] // Современное состояние и пути оптимизации лекарственного обеспечения населения: материалы Росс, науч.-практ. конф. ПГФА. - Пермь, 2008. - С. 341-343.

12. Гипогликемическая активность новых производных а-оксокарбоновых кислот / А.И. Краснова, Т.А. Юшкова, В.В. Юшков [и др.] // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. Пятигор. гос. фарм. акад. - Пятигорск, 2009. - Вып. 64. - С. 455-456.

13. О фармакологической активности метформина / C.B. Шмыкова, Д.Ю. Кол-ташев, Б.А. Тарасов, А.И. Краснова // Вестник Перм. гос. фарм. акад. — Пермь, 2009. -№ 5. - С. 128-129.

14. Краснова, А.И. О фармакологической активности производных а-оксокар-боновых кислот / А.И. Краснова, К.В. Яценко // Фармация в XXI веке: эстафета

поколений: тез. докл. межвуз. науч. конф. - СПб, 2009. - С.100-101.

15. Поиск новых антидиабетических веществ среди производных ароилпирови-ноградных кислот / А.И. Краснова, Т.А. Юшкова, В.В. Юшков [и др.] // Человек и лекарство: тез. докл. XVI Рос. Нац. Конгр.: М., 2009. — С. 680-681.

16. Синтез биологически активных органических соединений ванадия / А.И. Краснова, Н.А. Пулина, Т.А. Юшкова [и др.] // Химия поликарбонильных соединений: материалы регион, науч.-практ. молодеж. школы-конф. — Пермь: Изд-во ПГУ, 2009.-С. 40-41.

17. Синтез и фармакологическая активность оксованадиевых комплексов производных ароилпировиноградных кислот / Н.А. Пулина, Т.А. Юшкова, А.И. Краснова [и др.] // Вестник Перм. гос. фарм. акад. - Пермь, 2010. - №6. - С. 138-141.

18. Синтез биологически активных комплексов ванадия (IV) на основе N-(гет)ариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот / А.И. Краснова, Н.А. Пулина, Ф.В. Собин [и др.] // Актуальные проблемы органического синтеза и анализа. - 2010. - Екатеринбург: НИСО УрО РАН. - С. 23-28.

19. Krasnova, A.I. Synthesis of biologically active zinc and vanadium complexes based on N-heterylamides of 4-aryl-2-hydroxy-4-oxo-2-butenoic acids / A.I. Krasnova, N.A. Pulina, F.V. Sobin // International symposium "Advanced science in organic chemistry", Miskhor, 2010. - Book of Abstracts. - P. 112.

Автор выражает благодарность зав. кафедрой аналитической химии ПГУ, д.х.н., проф. М.И. Дегтеву за помощь в проведении количественного анализа, научному сотруднику РИЦ «Фарматест» Е.Б. Бабушкиной за запись ИК-спектров, к.х.н., доценту кафедры токсикологической химии ПГФА Л.Н. Карповой за запись масс-спектров синтезированных соединений, а также за консультативную помощь д.м.н., проф. каф. фармакологии ПГФА В.В. Юшкову, к.х.н., доценту кафедры природных и биологически активных соединений ПГУ А.Е. Рубцову и старшему преподавателю каф. фармацевтической технологии ПГФА Ф.В. Собину.

Подписано в печать 13.09.2011 Формат 60*84/16. Набор компьютерный. Бумага ВХИ. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1,37. Заказ № 144/2011.

Отпечатано на ризографе в типографии ГОУ ВПО ПГФА 614070, г. Пермь, ул. Крупской, 46, тел./факс 8-901-266-59-37, (342) 282-57-92

Актуальность проблемы. За последние 30-40 лет в мире отмечается значительный подъем заболеваемости сахарным диабетом (СД), что проявляется возрастанием в 2 раза числа больных каждые 12-15 лет. Многофакторность генеза СД приводит к тому, что проводимая фармакотерапия данного социально значимого заболевания не всегда обеспечивает достижение целевого эффекта и стойкой компенсации. Определенную проблему в лечении СД составляют осложнения, и не всегда лекарственная терапия обеспечивает снижение риска развития микро- и макроангиопатий, что служит основной причиной высокой летальности и инвалидизации. В связи с этим, поиск новых высокоэффективных антидиабетических препаратов, обеспечивающих целевые терапевтические и профилактические эффекты, весьма актуален. Одним из перспективных научных направлений в этой области является синтез и изучение новых органических соединений.

Среди продуктов химического синтеза особый интерес представляют металлокомплексы, в частности соединения и У4+, ввиду их способности участвовать в обмене углеводов и потенцировать действие инсулина. Так, высокая сахароснижающая активность выявлена среди комплексных соединений У4+ с производными мальтола, яблочной кислоты, пиколинатов, би-гуанидов, изоникотиновой кислоты, ряда аминокислот и др. Однако, мало работ посвящено его взаимодействию с р-дикетонами.

Определенными преимуществами в реакциях комплексообразования обладают органические лиганды, являющиеся естественными метаболитами организма, в связи с их малой токсичностью и повышением биодоступности металлокомплексов на их основе. К ним можно отнести производные 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых (ароилпировиноградных) кислот (АрПК), обладающие широким спектром биологической активности, в частности, антимикробным, противовоспалительным, анальгетическим, жаропонижающим, антигипоксическим и др. действием. Недавно начатые исследования в Пермской государственной фармацевтической академии по изучению гипогликемической активности гетариламидов АрПК и некоторых продуктов их химических превращений показали целесообразность дальнейшего расширения фармакологического скрининга в ряду других производных АрПК, особенно в ряду бутеноатов гетариламмония и металлокомплексных соединений. При этом реакции эфиров, арил-, гетариламидов АрПК с ванадила сульфатом ранее не изучены.

Таким образом, изучение гипогликемического действия производных АрПК и целенаправленный синтез новых комплексных соединений ванадия (IV) на их основе с последующим многофакторным исследованием фармакологических эффектов наиболее активных веществ является актуальным.

Цель работы. Целью настоящего исследования является синтез и поиск высокоэффективных гипогликемических веществ в ряду производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот с комплексным влиянием на различные звенья патогенеза сахарного диабета и его осложнений.

Задачи- исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Осуществить синтез и изучить особенности строения оксованадиевых комплексов на основе метиловых эфиров, ариламидов и гетариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот.

2. Изучить острую токсичность, провести скрининг гипогликемической активности 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетариламмония, метиловых эфиров, ариламидов, гетариламидов АрПК и их металлокомплексов.

3. Установить определенные зависимости «структура - гипогликемическая активность» в синтезированных рядах соединений.

4. Изучить с позиций современной диабетологии влияние перспективных веществ на центральную нервную и иммунную систему в сравнении с эталонными препаратами и выявить наиболее активное соединение для дальнейших фармакологических исследований.

Научная новизна. Установлено, что в реакции метиловых эфиров, ариламидов, гетариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот с ванадила сульфатом образуются соответствующие оксованадиевые металло-комплексы. Подтверждено, что исходные реагенты координируются металлом как бидентатные О-О лиганды.

Впервые проведен скрининг гипогликемической активности 56 ранее описанных и 28 новых производных АрПК, определена их низкая токсичность и установлена зависимость «структура-активность» в соответствующих рядах соединений. Выявлено и охарактеризовано комплексное влияние на некоторые звенья патогенеза сахарного диабета и его осложнений, в частности, на индивидуальное поведение и память экспериментальных животных, анальгетические и антигипоксические свойства у двух 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетариламмония и семи металлокомплексов на основе производных АрПК, при этом наибольший положительный эффект отмечен у четырех металлокомплексов цинка и ванадия, а также у 2-гидрокси-4-оксо-4-фенил-2-бутеноата 2-бензотиазолиламмония. Для сравнительной характеристики эти эффекты были исследованы в эксперименте у эталонного гипог-ликемического препарата — метформина. С позиций современной диабетоло-гии изучено иммунофармакологическое действие наиболее активного оксо-ванадиевого металлокомплекса.

Научная новизна работы подтверждена 1 патентом и 1 решением о выдаче патента РФ на изобретение.

Практическая значимость. В ходе исследования разработаны или усовершенствованы удобные методы синтеза бис(3-арил-1-метоксикарбонил-1,3-пропандионато)оксованадия, бис[3-арил-1 -(4-метилфенил)-карбоксами-до-1,3-пропандионато]оксованадия, бис{3-арил-1-[2(3)-гетарил]карбоксами-до-1,3-пропандионато} оксованадия и 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноа-тов гетариламмония, которые просты по выполнению и могут быть использованы как препаративные при синтезе новых биологически активных веществ. В процессе работы синтезировано 84 соединения, из них 28 неописанных в литературе.

Оценены фармако-токсикологические свойства 4-арил-2-гидрокси-4оксо-2-бутеноатов гетариламмония, метиловых эфиров, ариламидов и гета-риламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот и их металлоком-плексов. Выявлены некоторые закономерности проявления гипогликемиче-ской, антигипоксической активности, а также влияния на ЦНС от химической структуры изученных соединений, которые могут быть использованы в целенаправленном синтезе и поиске антидиабетических средств среди производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот.

Установлено, что по выраженности гипогликемических, антигипокси-ческих и анальгетических свойств, восстановления' индивидуального поведения и памятного следа у экспериментальных животных наиболее активным является бис[3-(4-хлорфенил)-1-(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3-пропан-дионато]оксованадий. Выявленные эффекты определяют перспективность дальнейших фармакологических исследований данного* вещества, в качестве потенциального средства для лечения сахарного диабета и его осложнений.

Результаты научных исследований внедрены в научно-исследовательский процесс кафедры фармацевтической химии о/ф ГБОУ ВПО ПГФА Мин-здравсоцразвития России и кафедры фармакологии ГБОУ ВПО ПГМА им. ак. Е.А. Вагнера Минздравсоцразвития^России.

Апробация работы. Результаты работы доложены на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГБОУ ВПО ПГФА Минздравсоцразвития России в 2008-2010 гг., Российской конференции «Фармакология и токсикология фосфорорганических соединений и других биологически активных веществ» (Казань, 2008), Китайско-Российской научной конференции по фармакологии (Харбин, 2008), региональной научной конференции «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск, 2009), XVI Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2009), региональной научно-практической молодежной школе-конференции «Химия поликарбонильных соединений» (Пермь, 2009), на межвузовской научной конференции студентов и молодых ученых «Фармация в XXI веке: эстафета поколений" (Санкт-Петербург,

2009), на IV съезде физиологов Урала с международным участием (Екатеринбург, 2009), на VIII конференции иммунологов Урала «Актуальные вопросы фундаментальной, клинической иммунологии и аллергологии» (Сыктывкар, 2010), на конкурсе-конференции по органической химии для. молодых ученых ИОС УрО РАН, УГТУ-УПИ и УрГУ (Екатеринбург, 2010), на международном симпозиуме «Advanced science in organic chemistry» (Крым,

2010).

Публикации. Основное содержание работы представлено в ^"публикациях, из них: 4 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК, получены 1 патент и 1 решение о выдаче патента РФ на изобретение.

Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа1 выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГБОУ ВПО ПГФА Минздравсоцразвития России (№ государственной регистрации 01.9:50.007419).

120 ВЫВОДЫ h Реакцией комплексообразования на основе производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот с ванадила сульфатом впервые получены соответствующие оксованадиевые комплексы и подтверждено, что исходные реагенты координируются металлом как бидентатные О-О лиганды:

2. Среди 84-х изученных производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот; достоверный! гипогликемический эффект различной-степени» выраженности отмечен у 56 малотоксичных соединений. Для расширенных фармакологических исследований выбраны 9 наиболее активных вещества среди 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетари-ламмония, комплексных соединений цинка и кадмия на основе гетари-ламидовАрПК ш хелатов< оксованадия на основе^ метиловых эфирови? ариламидов Api IK.

3: Четыре металлокомплекса цинка и оксованадия (бис[3-(4-хлорфенил)-1-(5-бром-2-пиридил)карбоксамидо-1,3-пропандионато]цинк, бис|3-фенил-1 -(З-пиридил)карбоксамидо-1,3-пропандиоиато]цинк, бис[3-(4-хлорф'е-нил)г 1-(4-метилфенил)-карбоксамидо-1,3-пропандионато]оксованадий, бис[3-(4-метоксифенил)-1-(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3-пропандио-нато]оксованадий) и 2-гидрокси-4-оксог4-фенил-2-бутеноат 2-бензотиа-золиламмония оказывают положительное влияние; на функции ЦНС, что проявляется устранением: депрессивно-подобного поведения у крыс с; экспериментальным диабетом, отсутствием; негативного» влияния« на поведенческие реакции и условно-рефлекторную деятельность здоровых животных, увеличением порога болевой чувствительности, а также обладают антигипоксической активностью, в то время как гипогликемический препарат сравнения* — метформин. указанных эффектов не; проявляет.

4. Определены некоторые зависимости гипогликемической, антигипокси-ческой активности, влияния на ЦНС от химической структуры изученных соединений, которые могут быть использованы в дальнейшем синтезе и поиске антидиабетических веществ среди производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот. Установлено, что введение оксо-ванадия в структуру метиловых эфиров и ариламидов АрПК потенцирует гипогликемический эффект соединений.

5. Бис [3 -(4-хлорфенил)-1 -(4-метилфенил)карбоксамидо-1,3 -пропандиона-то]оксованадий проявляет иммунофармакологическую активность, что характеризуется восстановлением соотношения субпопуляций Т-, В-лимфоцитов, стимуляцией фагоцитоза, а также уменьшением выраженности аутоиммунных нарушений у животных с экспериментальным диабетом.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Целесообразен дальнейший синтез и фармакологическое изучение производных 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеновых кислот, в частности их металлокомплексных соединений и 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-2-бутеноатов гетариламмония, как потенциальных средств с гипогли-кемической активностью.

2/ Приведенные результаты исследования позволяют рекомендовать к дальнейшему углубленному фармакологическому изучению бис[3-(4-хлорфенил)-1 -(метилфенил)карбоксамидо-1,3 -пропандионато] оксова-надий в качестве потенциального антидиабетического средства с комплексным влиянием на различные звенья патогенеза СД и его осложнений.