CC BY
121
УДК 616.152.21-08.001.6
АНТИГИПОКСИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 1-(ТИЕТАНИЛ-3)2-ПРОИЗВОДНЫХ
БЕНЗИМИДАЗОЛА
Рустем Фанисович Садыков
Кафедра детской хирургии и педиатрии ИПО (зав. — проф. Ф.Г. Садыков) Башкирского государственного медицинского университета, e-mail: Roustem@bk.ru
Реферат
Изучена антигипоксическая активность 7 вновь синтезированных производных 1-(тиетанил-3)2-заме-щенных бензимидазола на четырех моделях гипоксии и проведено их сравнение с активностью известных актопротекторов бемитила и этомерзола. Антигипок-сические свойства данного соединения при гипокси-ческой гипоксии были обусловлены окислением атома серы тиетанового цикла (82+) в диоксотиетановый (Б6+), тиетазол обладал наименьшей токсичностью из всех исследованных веществ.
Ключевые слова: производные 1-(тиетанил-3)2-за-мещенных бензимидазола, антигипоксическая активность.
В настоящее время для экстремальной, спортивной и военной медицины актуален поиск средств, повышающих устойчивость организма к неблагоприятным факторам среды, в частности к гипоксии. В этой связи интерес представляет одна из групп актопротекторов — производные бензимидазола, в частности бемитил и этомерзол. Показано защитное действие бемитила и этомерзола в условиях общей и изолированной экспериментальной гипоксии [2, 7, 8]. Противоишемическая и антигипоксическая активности обнаружены и у других производных имидазола и их конденсированных гетероциклических систем: эноксифола (производное N9
II JL v * 2НС1
N-
N^_О
Соединение 1
SCH2COO *К
Соединение 4
S
чо
^SCH2COO" *к+
имидазо (1,2-а) бензимидазола), афабазола (2-[2-(морфолино)этилтио]-5-этоксибензи-мидазола дигидрохлорида), кандесартана (1-(циклогексилкарбон) этил-2-этокси 1-{[2-(1Н-тетразол-5) бифенил-4]метил] бензими-дазол-7-карбоксилат) и др. [5, 11, 12, 14, 16]
Ранее нами были проведены исследования иммуномодулирующей, актопротек-торной и антиоксидантной активности 1-(тиетанил-3)2-замещенных бензимидазола [1, 3, 4, 6, 10, 15].
Целью настоящего исследования являлось изучение влияния 1-(тиетанил-3)2-производных бензимидазола на разные модели гипоксических состояний (ги-поксическая гипоксия, гипоксия с ги-перкапнией, гемическая гипоксия, гисто-токсическая гипоксия) и их сравнение с активностью известных актопротекторов бемитил и этомерзол.
В работе были использованы 7 новых производных бензимидазола сложной гетероциклической структуры и известные актопротекторы бемитил и этомерзол. Соединения, формулы которых представлены на рис. 1, синтезированы В.А. Катаевым [3, 4].
Влияние бензимидазолов на устойчивость организма при моделировании
: НС1
• 2НС1
N\
Соединение 2
н s . Н'
SCH2COO Соединение 5
;ls-c2H5,hbi
N^_NH
Соединение 3
О
N+
ч
О *НС1 Соединение 6
Н5С2— О
—N
S—С2Н5
•НС1
Тиетазол
Бемитил
Н
Этомерзол
Рис.1. Структурные формулы изучаемых фармакологических агентов.
различных гипоксических состояний изучалось на белых беспородных мышах-самцах массой 18-20 г. Все животные содержались в стандартных условиях вивария и получали обычный рацион питания. Работа с подопытными животными осуществлялась в соответствии с положениями Хельсинкской декларации по вопросам медицинской этики.
Все изучаемые химические вещества вводили однократно в трех дозах внут-рибрюшинно за 60 минут до тестирования. Дозы были определены исходя из данных острой токсичности, на основе опытов предыдущих исследований [1,3]: максимальные дозы — около 1/20 от ЛД50, минимальные — в пределах 1/70-1/200 от ЛД50 (у более токсичных соединений доза была выше), средние — средние промежуточные значения (1/30-1/50 от ЛД50). Химические названия и значения LD50 испытуемых соединений при внут-рибрюшинном введении представлены в табл. 1. Контрольная группа во всех экспериментах получала аналогичное количество растворителя. Актопротекторы вводили в эффективных дозах: бемитил в дозе 50 мг/кг, этомерзол — 40 мг/кг [7], что составляет 1/15-1/20 от значения ЛД50. В каждой группе было использовано по 9 животных. Исследовали спектр антиги-поксической активности производных бензимидазола [9]. Острую гипоксичес-кую гипоксию (синоним: острая гипо-барическая гипоксия) моделировали в проточной барокамере при внешней температуре +20ОС путем поднятия мышей со скоростью 50 м/с на высоту 11000 м. Острую гипоксию с гиперкапнией исследовали путем помещения мышей в стеклянный герметично закрывающийся сосуд объемом 200 мл, который помещали под воду с целью исключения подсоса воздуха. Острую гемическую гипоксию моделировали путем введения под кожу спины 4% раствора нитрита натрия в дозе 400 мг/кг, а острую гистотоксичес-кую гипоксию — 1% раствора нипрутона (нитропруссид натрия) внутрибрюшинно в дозе 20 мг/кг. Во всех экспериментах оценивали среднюю продолжительность жизни животных и выражали в процентах к контролю. Полученные результаты анализировали методами вариационной статистики с использованием t-критерия 54
Стьюдента для оценки достоверности различий, которые считали статистически значимыми при р < 0,05.
Результаты влияния изучаемых фармакологических агентов на выживаемость животных на различных моделях острой гипоксии представлены в табл. 2. В группе животных, получавших бемитил в дозе 50 мг/кг, значительно увеличивалась средняя продолжительность жизни на модели острой гипоксической гипоксии — на 55% по отношению к контролю (р< 0,01), что соответствует данным литературы [2, 7]. В то же время этомерзол при однократном введении в условиях данной модели не влиял на антигипоксическую устойчивость животных. В исследовании нами были обнаружены закономерности зависимости химической структуры и антигипоксической активности в условиях гипобарической гипоксии в ряду
1-(тиетанил-3)2-производных бензимида-зола. Соединения 1, 2, 3 и 6, имеющие во
2-м положении радикалы циклической структуры с атомом азота (морфолин, гексаметиленимин, пиперазин), ухудшали антигипоксическую устойчивость подопытных животных. Соединение 1 в дозе 25 мг/кг достоверно по отношению к контролю снижало среднюю продолжительность жизни на 40,8% (р < 0,05); соединение 6 в дозах 5, 10 и 30 мг/кг — соответственно на 50,96% (р < 0,05), 58,50% (р < 0,02) и 59,31% (р < 0,02). Оба химических соединения имеют во 2-м положении морфолин, причем важно отметить, что окисление атома серы тиетанового цикла (Б2+) соединения 1 в диоксотиетановый (Б6+) цикл соединения 6 при сохранении структуры бензимидазола, заместителей и катиона сопровождалось снижением антигипоксической активности.
Соединение 4 проявляло отчетливую тенденцию к увеличению продолжительности жизни животных в дозе 10 мг/кг на 36,09%. Соединение 5 не влияло на продолжительность жизни. Эффект, возможно, компенсировался за счет пипериди-ниевой соли, состоящей из циклической структуры с атомом азота.
Тиетазол в дозе 10 мг/кг увеличивал длительность жизни мышей на 64,44% (р<0,01), 100 мг/кг — на 48,67% (р<0,02), 50 мг/кг — на 40,21% (р < 0,05). В данной ситуации окисление атома серы тиетанового
Таблищ 1
Краткая химико-токсикологическая характеристика изучаемых производных бензимидазола
Соединения и препараты Химическое название Острая токсичность (мг/кг), мыши, внутрибрюшинно, ЛД 50
1 2-морфолино-1-(тиетанил-3) бензимидазола гидрохлорид 488 (427...555)
2 2-гексаметиленимино-1-(тиетанил-3) бензимидазола гидрохлорид 338 (279 .479)
3 2-пиперазино-1-(тиетанил-3) бензимидазола дигидрохлорид 270 (214.340)
4 Калиевая соль 2-[1-(тиета-нил-3) бензимидазолил-2-тио] уксусной кислоты 286 (220.372)
5 Пиперидиниевая соль 2-[1-(тиетанил-3) бензими-дазолил-2-тио]уксусной кислоты 216 (131.356)
6 1-(1,1-диоксотиетанил-3)-2-морфолинобензимидазола гидрохлорид 666 (441.1006)
Тиетазол Калиевая соль 2-[1-(1,1-диоксотиетанил-3) бенз-имидазолил-2-тио]уксусной кислоты 1988 (1684.2346)
Бемитил 2-этилтио-бензимидазола гидробромид моногидрат 650 (594.716)
Этомерзол 5-этокси-2-этилтиобензимидазола гидрохлорид 800 (714.898)
цикла (Б2+) соединения 4 в диоксотиетано-вый (Б6+) цикл тиетазола при сохранении структуры бензимидазола, заместителей и катиона сопровождалось повышением ан-тигипоксической активности и снижением острой токсичности (табл. 1).
Ни одно из производных 1-(тиетанил-3)2-замещенных бензимидазола, за исключением соединения 5 в дозе 1 мг/кг (увеличение времени жизни на 22,55%; р<0,01), не обладало антигипоксической активностью на модели острой гипоксии с гиперкапни-ей (табл. 2). Препараты сравнения также не проявляли антигипоксических свойств в условиях данного вида гипоксии.
В условиях острой гемической гипоксии бемитил и этомерзол проявляли выраженные антигипоксические свойства, увеличивая среднюю продолжительность жизни подопытных животных соответственно на 42,4% (р < 0,02) и 39,7% (р< 0,01).
Соединение 4 и тиетазол ухудшали течение гемической гипоксии, причем в данном эксперименте окисление атома серы тиетанового цикла (Б2+) соединения 4 в ди-оксотиетановый (Б6+) цикл тиетазола при сохранении структуры бензимидазола, заместителей и катиона сопровождалось снижением антигипоксической активности. Соединение 4 в дозе 15 мг/кг уменьшало продолжительность жизни на 10,52% (р<0,05), тиетазол в дозах 10, 50 и 100 мг/кг дозозави-симо сокращал продолжительность жизни соответственно на 9,59%, 17,81% (р<0,05) и 20,74% (р<0,01). Соединение 3 в дозе 15 мг/кг усиливало антигипоксическую активность,
увеличивая длительность жизни мышей на 24,67% (р < 0,05). Остальные соединения не влияли на среднюю продолжительность жизни мышей в условиях острой гемичес-кой гипоксии.
В условиях острой гистотоксической гипоксии бемитил увеличивал длительность жизни мышей на 30,18% (р<0,05); этомерзол проявлял тенденцию к увеличению средней продолжительности жизни животных на 19,74% (табл. 2). При однократном введении соединения 1-(ти-етанил-3)2-замещенные бензимидазола не обладали существенной противогипокси-ческой активностью на данной модели.
Полученные результаты согласуются с данными литературы [5, 13], которые показывают, что наличие в формуле бензимида-зола тиомочевинного фрагмента обусловливает его антигипоксические свойства. Бемитил и этомерзол во втором положении бензимидазольного гетероцикла содержат тиоэтил-группу. В наших экспериментах показано, что антигипоксические свойства тиетазола при острой гипоксической гипоксии связаны с окислением атома серы тиетанового цикла (Б2+) в диоксоти-етановый (Б6+). Во всех случаях имеет значение присоединение атома серы к бензи-мидазолу во 2-ом положении, связанном с различными несложными химическими группами — мочевиной, этил-группой или уксусной кислотой.
Изученные препараты и соединения по-разному, а иногда и разнонаправленно влияли на противогипоксическую устой-
55
Таблица 2
Влияние производных тиетанилбензимидазола и препаратов сравнения на продолжительность жизни мышей (в % к контролю) при различных видах гипоксии
Острая гипо- Острая гипоксия с гиперкапнией Острая гемичес-кая гипоксия Острая гисто-
Группы Доза, мг/кг барическая гипоксия токсическая гипоксия
Контроль 100,0±15,23 100,0±5,00 100,0±8,32 100,0±9,71
Соединение 1 5 77,67±13,18 105,34±4,75 116,67±4,69 113,46±8,77
10 56,17±19,03 113,14±6,33 94,52±8,67 95,41±11,39
25 58,17±10,16* 121,89±16,1 103,77±5,38 97,61±2,87
Контроль 100,0±16,43 100,0±5,00 100,0±8,32 100,0±9,71
Соединение 2 5 76,83±5,14 112,47±7,25 104,08±5,44 104,04±5,37
10 61,58±10,24 103,8±9,27 113,24±9,17 97,25±11,39
15 72,14±20,07 100,28±10,77 106,37±4,25 85,63±16,58
Контроль 100,0±16,43 100,0±4,13 100,0±8,32 100,0±3,89
Соединение 3 5 79,85±23,30 118,77±15,09 100,85±11,02 109,9±7,63
10 62,94±12,23 103,86±6,32 109,8±10,631 92,08±4,54
15 63,5±20,46 103,86±6,13 124,67±6,96* 103,96±9,67
Контроль 100,0±10,60 100,0±4,13 100,0±4,03 100,0±8,80
Соединение 4 5 102,95±16,09 112,21±6,89 96,58±4,11 113,51±3,63
10 136,09±33,40 113,18±11,88 96,58±2,60 97,3±8,63
15 112,81±19,65 119,53±21,13 89,38±2,11* 97,3±6,62
Контроль 100,0±15,23 100,0±4,13 100,0±8,32 100,0±8,80
Соединение 5 1 98,50±7,06 122,55±4,36*** 100,65±5,51 97,3±5,54
5 90,33±11,30 102,89±6,63 94,93±2,76 82,7±10,06
10 81,83±10,88 94,92±5,82 100,69±3,05 95,26±15,95
Контроль 100,0±16,43 100,0±5,00 100,0±4,30 100,00+9,71
Соединение 6 5 49,04±8,17* 103,92±8,2 90,48±4,57 95,26±10,29
10 41,50±13,40** 91,95±3,81 100,0±4,83 114,68±9,40
30 40,69±12,41** 107,65±5,32 107,62±2,69 96,33±20,31
Контроль 100,0±10,6 100,0±4,13 100,0±4,031 100,0±8,80
Тиетазол 10 164,44±20,53*** 113,03±5,04 90,41±4,41 101,35±3,47
50 140,21±27,97* 112,39±10,04 82,19±6,50* 100,0±9,05
100 148,61±15,71** 111,2±7,49 79,26±5,11*** 102,16±9,10
Контроль 100,0±12,47 100,0±5,02 100,0±8,63 100,0±7,18
Бемитил 50 155,12±13,42*** 104,7±4,14 142,4±13,06** 130,18±10,71*
Этомерзол 40 98,67±10,13 104,36±6,37 139,68±9,29*** 119,74±13,80
* р<0,05; ** р<0,02; *** р<0,01 в сравнении с контролем.
чивость подопытных животных в зависимости от вида гипоксических состояний. Это можно объяснить тем, что каждый вид гипоксии имеет свой индивидуальный патогенетический механизм. Так, острая гипоксическая гипоксия обусловлена уменьшением количества кислорода во вдыхаемом воздухе при сохранении компенсаторных возможностей сердечно-сосудистой системы и эритроцитар-ного звена. При острой гипоксии с ги-перкапнией присоединяется избыточное парциальное давление углекислого газа, которое дополнительно вызывает перевозбудимость дыхательного центра с более значительными изменениями кислотно-основного состояния крови. Острая 56
гемическая гипоксия связана с уменьшением кислородной емкости крови. Острая гистотоксическая гипоксия вызвана взаимодействием ядов с цитохромокси-дазой — ферментом терминального участка дыхательной цепи, приводящим к уменьшению усвоения кислорода тканями [7]. Безусловно, в условиях гипоксии на выживаемость животных оказывает влияние и антиоксидантная активность бензимидазолов [6, 10].
С практической точки зрения, целесообразным представляется примененный физиологический подход к использованию известных актопротекторов, а также заслуживают внимание перспективы внедрения новых препаратов для защиты
от гипоксии. Важно, что активность изучаемых фармакологических агентов проявлялась в «жестких» условиях использования, максимально приближенных к экстремальным, — однократно за 60 минут до тестирования.
ВЫВОДЫ
1. Однократное введение вновь синтезированного производного 1-(тиетанил-3)2-замещенного бензимидазола тиетазола увеличивает антигипоксическую устойчивость подопытных животных в дозах 10-100 мг/кг на модели острой гипокси-ческой гипоксии, превосходя эффект это-мерзола, и сопоставимо по активности с бемитилом в дозе 50 мг/кг. Антигипокси-ческие свойства тиетазола при острой ги-поксической гипоксии обусловлены окислением атома серы тиетанового цикла (Б2+) в диоксотиетановый (Б6+). При этом из всех исследованных веществ тиетазол обладал наименьшей токсичностью.
2. На модели острой гипоксии с гипер-капнией антигипоксическую активность проявило только соединение 5 в дозе 1 мг/кг, препараты сравнения оказались неэффективны.
3. На модели острой гемической гипоксии, наряду с бемитилом и этомерзолом, противогипоксические свойства были обнаружены у соединения 3 в дозе 15 мг/кг.
4. В условиях острой гистотоксической гипоксии вновь синтезированные производные тиетанилбензимидазола не оказывали эффекта на противогипоксическую устойчивость животных.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алехин Е.К., Сибиряк С.В., Халиуллин Ф.А. и др. Им-мунотропная активность производных тиетанилбензи-мидазола// Иммунология. — 1994. — № 6. — С.24-27.
2. Зарубина И.В., Нурманбетова Ф.Н., Шабанов П.Д. Потенцирование бемитилом антиоксидантных эффектов импульсной гипоксической тренировки //Бюлл. эк-спер. биол. и мед. — 2005. — №8 (140). — С.156-160.
3. Катаев В.А., Садыков Р.Ф., Халиуллин Ф.А.,. Сибиряк С.В. Синтез и иммуномодулирующая активность 1-(тиетанил-3)бензимидазолов //Хим.-фарм.ж. — 1996. — №7. — С.22—24.
4. Катаев В.А., Сибиряк С.В., Халиуллин Ф.А и др. Калиевая соль 2-[1-(1,1-диоксотиетанил-3)бензимида-золил-2-тио]уксусной кислоты, проявляющая иммуно-тропную активность./ Заявка №96121472/04 от 01.11.96. Патент № 2115652. Опубл. 20.07.98, Бюлл. № 20.
5. Марышева В.В., Шабанов П.Д. Исследование антигипоксических свойств в гомологическом ряду 2-аминотиазола // Экспер. и клин. фармакол. — 2005. — № 6. — С 67-70.
6. Мышкин В.А., Гуляева И.А., Ибатуллина Р.Б. и др. Влияние актопротекторов на перекисное окисление липидов и состояние мембран эритроцитов у крыс при отравлении карбофосом //Патол.физиол. и экспер. терапия. — 2004. — № 3. — С.10-12.
7. Новиков В.С., Шустов Е.Б., Горанчук В.В. Коррекция функциональных состояний при экстремальных воздействиях. — СПб: Наука, 1998. — 542 с.
8. Новиков В.Е., Понамарева Н.С. Влияние амино-тиоловых антигипоксантов на процессы гидратации и пероксидации при черепно-мозговой травме // Экспер. и клин. фармакол. -- 2007. — № 3. — С 46-49.
9. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. — М., 2000. — С.153-158.
10. Садыков Р.Ф., Катаев В.А., Сибиряк С.В. и др. Влияние тиетазола на устойчивость организма при воздействии различных экстремальных факторов // Мед. вестник МВД. — 2006. — № 1. — С.32-37.
11. Силикина И.В., Александрин В.В., Ганьшина Т.С. Усиление кровоснабжения ишемизированного мозга под влиянием афобазола // Экспер. и клин. фармакол. — 2004. — № 5. — С 9-12.
12. Спасов А.А., Косолапов В.А., Островский О.В. и др. Противоишемические свойства нового антиоксидант-ного средства эноксифола // Экспер. и клин. фарма-кол. — 2005. — № 6. — С 67-70.
13. Томчин А.Б., Марышева В.В. Производные тио-мочевины и тиосемикарбазида в качестве атигипо-ксантов и актопротекторов. / Мат. научн. конф. «Антигипоксанты и актопротекторы». — СПб, 1994. — Вып.2. — С.99.
14. Groth W, Blume A., Gohlke P. et al. Chronic pretreatment with candesartan improves recovery from focal cerebral ischaemia in rats // J. Hypertens. — 2003. — № 21. — Vol.11. — P.2175-2182.
15. Sadykov R. F, Sibiryak S.V., Kataev V.A. et al. Thiethazole as a new immunomodulator / ХШ International Congress of Pharmacology: Abstracts. — Munchen, 1998. — P. 52.27.
16. Sorrenti V., Salerno L, Giacomo C.D. et al. Imidazole derivatives as antioxidants and selective inhibitors of nNOS // Nitric Oxide. — 2006. — № 14. — P.45-50.
Поступила 15.05.08.
ANTIHYPOXIC ACTIVITY OF 1-(TIETANYL-3)-2-BENZIMIDAZOLE DERIVATIVES
R.F. Sadykov
Summary
Antihypoxic activity of seven new derivatives of 1-(tietanyl-3)-2-benzimidazole was studied on four experimental models of hypoxia. It was found that one of the derivatives has low toxicity and high efficacy on the model of hypoxic hypoxia which is probably due to oxidation of sulfur in thietan cycle (S2+) in dioxothietan (S6+).
