Антигипоксическая активность 6-Арил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4Н-1,3-оксазинов Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

КСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА - ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗДРАВООХРАНЕНИЮ

© С.С. Зыкова, 2014 УДК 547.867

АнтигипоксичЕскАя Активность 6-Арил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4н-1,3-оксАзинов

Светлана Сергеевна ЗЫКОВА, канд. фарм. наук, доцент кафедры зоотехнии ФКОУ ВПО «Пермский институт ФСИНРоссии», Пермь, Россия, тел. 8-909-731-09-74, e-mail:zykova.sv@rambler.ru

Реферат. Цель исследования — поиск соединений среди 6-арилзамещенных-4-бензоилацетил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4Н-1,3-оксазинов с антигипоксической активностью. Материал и методы. Исследована антигипокси-ческая активность семи 6-арилзамещенных-4-бензоилацетил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4Н -1,3-оксазинов, полученных реакцией 1,6-диарил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-диона с разнообразными основаниями Шиффа. На двух моделях гипоксии — нормобарической с гиперкапнией и гемической — изучена противогипоксическая активность синтезированных соединений. В качестве препарата сравнения использовался современный антиоксидант и антигипоксант «Мексидол». Результаты и их обсуждение. Оценку противогипоксического действия проводили по времени увеличения продолжительности жизни мышей в условиях острой гипоксии. Синтезированные соединения показали умеренную и высокую антигипоксантную активность.

Ключевые слова: оксазины, антигипоксическая активность, нормобарическая гипоксия, гемическая гипоксия, мексидол.

ANTIHYpoxic ACTiviTY oF

6-ARYL-4-HYDRoxY-5,6-DIHYDRo-4H-1,3-oxazINEs

SVETLANA S. ZYKOVA, PhD (Pharm), associate professor of chair zootechnology of the FSEIHPE «Federal Penitentiary Service Institute of Russia», Perm, Russia, tel. 8-909-731-09-74, e-mail: zykova.sv@rambler. ru

Abstract. The purpose of research — find connections among 6-arylsubstituted-benzoilatsetil-4-hydroxy-5,6-dihydro-4H-1,3-oxazines with antihypoxic activity. Materials and Methods.Antihypoxic activity studied seven 6-aryl-substituted-4-benzoilatsetil-4-hydroxy-5,6-dihydro-4H-1,3-oxazine, obtained by reacting 1,6-diaryl-3,4-dihydroxy-2,4-hexadiene-1,6-dione with multiple Schiff bases. On two models of hypoxia — hypercapnia with normobaric and hemic — studied antihypoxic synthesized compounds. As a comparison drug used modern antioxidant and antihypoxant «Meksidol». Results and discussion. Assessment antihypoxic actions performed over time to increase life expectancy of mice under conditions of acute hypoxia. The synthesized compounds showed moderate and high antihypoxic activity.

Key words: oxazines, antihypoxic activity, normobaric hypoxia, hemic hypoxia, mexidol.

Введение. Известно, что гетероциклические соединения обладают противомикробной, противовоспалительной, противосудорожной и другими видами биологической активности [1]. Синтез новых гетероциклических систем является одной из актуальных прикладных задач органической химии.

Источником для большого числа биологически активных гетероциклов являются реакции 1,3,4,6-тетракарбонильных систем с различными нуклеофильными агентами [2]. Среди тетракарбонилов особый интерес представляет 1,6-диарил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дион, в растворе имеющий смесь таутомерных форм (1х, 1у, ^) (рис. 1)

Структура его имеет сходство с природным поликарбонилом — халконом, обладающим широкой биологической активностью [3].

Реакция 1,6-диарил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-

1.6-диона с арилиденариламинами (основаниями Шиффа) в среде протофильных растворителей приводит к 6-арилзамещенным-4-бензоилацетил-4-гидрокси-

5.6-дигидро-4Н-1,3-оксазинам (рис. 2), которые представляют собой кристаллические вещества, нерас-

творимые в воде, растворимые в бензоле, толуоле, диметилсульфоксиде [4].

Спектральные данные полностью доказали структуру и наличие таутомерных форм 6-арилзамещенных-4-бензоилацетил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4Н-1,3-окса-зинов.

Целью настоящих исследований явился поиск среди полученных 6-арилзамещенных-1,3-оксазинов соединений с антигипоксической активностью.

Материал и методы. Объектами изучения биологической активности стали семь соединений. В табл. 1 приведены структурные формулы радикалов в составе 6-арилзамещенных 1,3-оксазинов.

Современные исследования доказали, что особая роль в развитии патологических процессов различного генеза принадлежит свободным радикалам (СР) и свободно-радикальному окислению (СРО) [5].

Исследования свободно-радикального окисления доказали, что пул свободных радикалов возникает в состоянии гипоксии и последующей реперфузии, что приводит к дефициту антиоксидантной системы.

Рис. 1. Схема образования таутомерных форм 1,6-диарил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-диона (Ix, Iy, Iz)

IIx

iiy

Рис. 2. Общие формулы кетонной (IIx) и енольной (IIy) таутомерных форм 6-арилзамещенных-4-бензоилацетил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4Н-1,3-оксазинов

Т а б л и ц а 1 Структурные формулы радикалов в составе 6-арилзамещенных-4-бензоилацетил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4Н-1,3-оксазинов

Уединения Радикалы

R1 R2

IIa C6H5 C6H5

Иб P-CH3C6H4 C6H5

Ив P-CH3C6H4 P-CH3C6H4

IIr P-NO2C6H4 C6H5

Ид P-CH3OC6H4 P-NO2C6H4

Не P-NO2C6H4 p-B^H,

Мж P-NO2C6H4 P-CH3C6H4

Одним из значимых механизмов антиоксидантов является их антигипоксическая активность. Значительная часть антиоксидантов повышает устойчивость клеток и тканей к гипоксии, что делает поиск антиоксидантов и антигипоксантов актуальным.

Известным препаратом — антиоксидантом с анти-гипоксическими активностью является мексидол [6].

Действующим веществом в препарате «Mексидол» (производство «Фармасофт») выступает этилметил-гидроксипиридинасукцинат. Mексидол является со-

временным высокоэффективным антиоксидантом и антигипоксантом прямого действия. Он ингибирует свободно-радикальные процессы и перекисное окисление липидов, мембраностабилизирующее действие, повышает содержание полярных фракций липидов, оказывает гиполипидемическое действие, уменьшая уровень общего холестерина, липопротеидов низкой плотности, снижает соотношение холестерин/фосфолипиды.

Мексидол улучшает энергосинтезирующую функцию митохондрий, тем самым стабилизируя энергообмен клетки и стимулируя прямое окисление глюкозы по пентозофосфатному шунту, повышая уровень восстановленных нуклеотидов (НАДФН) и тем самым усиливает антиоксидантную защиту клетки, стабилизируя уровень эндогенных антиоксидантов.

Мексидол ингибирует синтез тромбоксанов, лейко-триенов и улучшает реологические свойства крови. Являясь «ловушкой» для свободных радикалов, мексидол способствует повышению активности антиоксидантных ферментов, в частности супероксиддисмутазы [6].

Мексидол оказывает выраженное антигипокси-ческое и противоишемическое действие. Активация сукцинатоксигеназного пути окисления при гипоксии

способствует повышению резистентности клеток к дефициту кислорода и определяет механизм его анти-гипоксического действия.

Таким образом, механизм действия мексидола определяют, прежде всего, его антиоксидантные и антигипоксантные свойства.

Терапевтические эффекты мексидола составляют при применении от 10 до 300 мг/кг Время достижения максимальной концентрации в плазме крови приблизительно составляет 30 мин.

В настоящее время мексидол широко используют при острых нарушениях мозгового кровообращения, черепно-мозговых травмах, эпилепсии, алкогольном абстинентном синдромом, острых интоксикациях нейролептиками и др.

Антигипоксическая активность изучалась на модели гемической, а также на модели нормобарической гипоксии с гиперкапнией [7].

Исследование антигипоксической активности проводили на белых мышах — самцах массой 18—20 г содержащихся в стандартных условиях вивария.

Острую гемическую гипоксию вызывали внутри-брюшинным введением метгемоглобинообразователя нитрита натрия в дозе 100 мг/кг. Исследуемые соединения и эталон сравнения в дозе 100 мг/кг вводили внутрибрюшинно в виде суспензии с изотоническим раствором хлорида натрия за 30 мин до начала эксперимента. В качестве эталона сравнения использовали лекарственный препарат мексидол в дозе 100 мг/кг Считали время жизни мышей (в минутах). Результаты исследований приведены в табл. 2.

Т а б л и ц а 2 Антигипоксическая активность 6-арилзамещенных-4-бензоилацетил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4Н-1,3-оксазинов на модели гемической гипоксии (Ma-ж)

*Изменения показателей статистически значимы (p<0,05) относительно контрольной группы.

Исследование антигипоксической активности проводили на модели экзогенной нормобарической гипоксии с последующей гиперкапнией.

Острую экзогенную нормобарическую гипоксию вызывали методом размещения лабораторных животных в банки равного объема и формы с герметично закрывающимися крышками и объемом 200 мл. Отсчет времени проводили с момента герметизации банок.

Результаты и их обсуждение. Механизмы развития гемической и нормобарической гипоксии разные, при этом гипоксические воздействия различного генеза приводят к активации механизмов «глубокого резерва», которые связаны с пулом стволовых клеток [8]. Не менее важным фактором, влияющим на устойчивость клеток к гипоксии, является активация сукцинатде-

гидрогеназного окислительного пути и восстановление активности цитохромоксидазы [9]. Данный механизм характерен для янтарной кислоты и ее солей — сук-цинатов. Возможным механизмом, проявляющимся у антигипоксантов, является мембраностабилизирующее действие, которое связно с антиоксидантным действием синтезированных соединений.

Антигипоксический эффект определялся по продолжительности жизни мышей в эксперименте по сравнению с контролем (табл. 3) [7].

Т а б л и ц а 3

Результаты исследований 6-арилзамещенных-4-бензоилацетил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4Н-1,3-оксазинов при нормобарической гипоксии (IIa-ж)

Исследуемые объекты Время жизни, t, мин Прирост времени жизни, %

Контроль (0,9% NaCl) 20,3±0,92 —

На 20,7±1,10* 1,97

Нб 22,3±0,60 9,85

Ив 20,8±1,41 2,46

Иг 30,6±4,64* 50,73

ид 25,7±1,98* 16,76

Не 23,5±0,75 15,70

Мж 22,7±1,14* 11,82

Mексидол 100 мгМг 21,5±0,49 5,93

*Показатели статистически значимы (p<0,05) относительно контроля.

В результате исследований на моделях гемической и нормобарической гипоксии было отмечено значительное увеличение времени жизни. На модели гемической гипоксии наиболее активным является соединение Ив. Увеличение продолжительности жизни мышей в условиях гемической гипоксии составило 117,8% по отношению к контролю. Наиболее активным на модели нормобарической гипоксии явилось соединение Иг Увеличение времени жизни составило 50,73%.

Заключение. В присутствии синтезированных 6-арилзамещенных-1,3-оксазинов значительно увеличивается время жизни мышей на моделях гемической и нормобарической гипоксии и превышает данный показатель у препарата сравнения.

В модели гемической гипоксии соединение Ив увеличивало время жизни мышей на 117,8%. Исследования антигипоксической активности на модели нормобарической гипоксии показали, что наиболее эффективным было соединение Иг, которое увеличивало продолжительность жизни мышей на 50,73%.

Исследования показали, что среди 6-арил-замещенных-4-бензоилацетил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4Н-1,3-оксазинов поиск соединений с антигипоксиче-ской активностью является актуальным и перспективным.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пидэмский, Е.Л. Скрининг и изучение механизма действия флоголитиков, нейротропных и противомикробных средств I Е.Л. Пидэмский, РР Mахмудов. — Пермь: Перм. ун-т, 2008. — 116 с.

2. Ширинкина, С.С. Взаимодействие 1,3,4,6-тетракарбо-нильных соединений с арилиденариламинами I С.С. Ширинкина, KM. Игидов, В.О. Козьминых I Mатериалы Юбилейной межвуз. науч.-практ. конф. проф.-преп. состава, посвящ. 275-летию города Перми и 80-летию фарм. образования на Урале. — Пермь, 1998. — С.62—63.

Исследуемые объекты Время жизни, t, мин Прирост времени жизни, %

На 19,0±0,74 * 61,0

Нб 18,3±0,91 55,2

Ив 25,7±1,22" 117,8

Иг 18,7±1,36 58,4

ид 19,5±1,14 * 65,2

Не 17,3±0,98 46,6

Мж 16,8±0,94 42,3

Mексидол 100 мгМг 12,7±0,34 * 7,6

Контроль (0,9% хлорид натрия) 11,8±0,55

3. Кулинский, В.И. Активные формы кислорода и оксида-тивная модификация макромолекул: польза, вред и защита / В.И. Кулинский // Соросовский образовательный журнал. — 1999. — № 1. — С.2—7.

4. Miranda, C.L. Cytotoxic and antiproliferative effects of prenylatetchalcones in human cancer cell lines and in cultured ret hepatocytes / C.L. Miranda, J.F. Stevens, A. Helmrich // Food Chem.Toxicol. — 1999. — № 37 (9). — P271—285.

5. Мексидол: рекомендации по применению. — М., 2005. — 20 с.

6. Чеснокова, Н.П. Общая характеристика источников образования свободных радикалов и антиоксидантных систем / Н.П. Чеснокова, Е.В. Понукалин, М.Н. Бизенкова // Успехи современного естествознания (мед. науки). — 2006. — № 7. — С.37—41.

7. Хабриев, Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / РУ Хабриев. — М., 2000. — 155 с.

8. Зюзьков, Г.Н. Роль стволовых клеток в адаптации к гипоксии и механизмы нейропротективного действия гранулоци-тарного колониестимулирующего фактора / Г.Н. Зюзьков, Н.И. Суслов, А.М. Дыгай [и др.] // Клеточные технологии в биологии и медицине. — 2005. — № 4. — С.202—208.

9. Маевский, Е.И. Коррекция метаболического ацидоза путем поддержания функций митохондрий / Е.И. Маевский. — Пущино: ИТЭБФ РАН, 2001. — 155 с.

REFERENCES

1. Pidemskii, E.L. Skrining i izuchenie mehanizma deistviya flogolitikov, neirotropnyh i protivomikrobnyh sredstv / E.L. Pidemskii, R.R. Mahmudov. — Perm': Perm. un-t, 2008. — 116 s.

2. Shirinkina, S.S. Vzaimodeistvie 1,3,4,6-tetrakarbonil'nyh soedinenii s arilidenarilaminami / S.S. Shirinkina, N.M. Igidov, V.O. Koz'minyh / Materialy YUbileinoi mezhvuz. nauch.-prakt. konf. prof.-prep. sostava, posvyasch. 275-letiyu goroda Permi i 80-letiyu farm. obrazovaniya na Urale. — Perm', 1998. — S.62—63.

3. Kulinskii, V.I. Aktivnye formy kisloroda i oksidativnaya modifikaciya makromolekul: pol'za, vred i zaschita / V.I. Kulinskii // Sorosovskii obrazovatel'nyi zhurnal. — 1999. — № 1. — S.2—7.

4. Miranda, C.L. Cytotoxic and antiproliferative effects of prenylatetchalcones in human cancer cell lines and in cultured ret hepatocytes / C.L. Miranda, J.F. Stevens, A. Helmrich // Food Chem.Toxicol. — 1999. — № 37 (9). — P271—285.

5. Meksidol: rekomendacii po primeneniyu. — M., 2005. — 20 s.

6. Chesnokova, N.P. Obschaya harakteristika istochnikov obrazovaniya svobodnyh radikalov i antioksidantnyh sistem / N.P. Chesnokova, E.V. Ponukalin, M.N. Bizenkova // Uspehi sovremennogo estestvoznaniya (med. nauki). — 2006. — № 7. — S.37—41.

7. Habriev, R.U. Rukovodstvo po eksperimental'nomu (doklini-cheskomu) izucheniyu novyh farmakologicheskih veschestv / R.U. Habriev. — M., 2000. — 155 s.

8. Zyuz'kov, G.N. Rol' stvolovyh kletok v adaptacii k gipoksii i mehanizmy neiroprotektivnogo deistviya granulocitarnogo koloniestimuliruyuschego faktora / G.N. Zyuz'kov, N.I. Suslov, A.M. Dygai [i dr.] // Kletochnye tehnologii v biologii i medicine. — 2005. — № 4. — S.202—208.

9. Maevskii, E.I. Korrekciya metabolicheskogo acidoza putem podderzhaniya funkcii mitohondrii / E.I. Maevskii. — Puschino: ITEBF RAN, 2001. — 155 s.