Бронхорелаксирующая активность производных аминотиазола как перспектива эндоэкологической коррекции дисрегуляции бронхопульмональной системы Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

С целью расширения арсенала потенциальных эффективных бронхолитических средств проведен первичный скрининг новых оригинальных химических соединений в ряду производных 2-аминотиазола на моделях контрактуры гладких мышц изолированных препаратов трахеи морской свинки. В качестве спазмогена использовали классические брон-хоконстрикторные агенты (гистамин, ацетилхолин), референтные препараты — сальбутамол, теофил-лин. Показано, что в ряду новых оригинальных соединений производных аминотиазола имеются высокоэффективные в отношении профилактики и устранения бронхоспазма вещества, что служит предпосылкой для их дальнейшего изучения in vivo как потенциальных средств, корригирующих эндоэкологический дисбаланс бронхопульмональной системы организма.

Ключевые слова: новые производные аминотиазола, ацетилхолин-и гистамининдуцированная контрактура гладких мышц трахеи, антигениндуцированный бронхоспазм in vitro (реакция Шультца — Дейла).

УДК [616.233:616.248]-092.4:612.73:615.218

БРОНХОРЕЛАКСИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ АМИНОТИАЗОЛА КАК ПЕРСПЕКТИВА ЭНДОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ ДИСРЕГУЛЯЦИИ БРОНХОПУЛЬМОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

© 2005 г. И. А. Крылов, *В. Л. Ковалева, *Л. Н. Сернов,

**А. Geronikaki

Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск *ОАО «Всероссийский научный центр по безопасности биологически активных веществ», г. Старая Купавна "Аристотелевский университет, г. Салоники, Греция

Проблема широкого распространения бронхообструктивных заболеваний на Европейском Севере ставит их в ранг краевой патологии. Глобальный экологический прессинг неблагоприятных аэрогенных факторов окружающей среды приводит к дисбалансу и на эндоэкологичес-ком (макроорганизменном) уровне, что проявляется дестабилизацией процессов саногенеза, морфофункциональной реституции и абилитации дыхательной системы человека. Это диктует необходимость изыскания новых эффективных средств фармакологического контроля функционального состояния бронхолегочной системы и важнейшей ее составляющей — тонуса гладкомышечных клеток бронхов.

В патогенезе развития бронхиальной астмы как одной из форм аллергического воспаления важное значение имеет дисбаланс адренергической и холинергической систем, играющий важную роль в формировании аллергических патологических изменений бронхолегочной системы (бронхоспазм, отек слизистой оболочки бронхов). При этом велика роль пре-формированного медиатора аллергии гистамина, вызывающего сокращение гладких мышц бронхов у человека, морской свинки посредством взаимодействия с Н1 -гистаминовыми рецепторами [2], что проявляется острой формой бронхиальной обструкции. Эндогенный нейромедиатор ацетилхолин ответственен за рефлекторный спазм бронхов и гиперсекрецию слизи, вызванные вдыханием неспецифических аллергенов и поллютан-тов (пыль, двуокись серы и др.). Доля холинергического патогенетического варианта бронхиальной астмы составляет 10 %. Однако высокие уровни ацетилхолина в плазме крови часто отмечаются у больных бронхиальной астмой в период обострения заболевания. В этой связи одним из направлений фармакологического контроля сократительной реакции гладких мышц бронхов является использование лекарственных веществ, воздействующих на холинергическую и гистаминергическую составляющую патогенеза бронхиальной обструкции. Традиционные холинолитики атропинового ряда, метилксантины в силу неизбирательности своего действия имеют ограниченное применение [5]. Антихолинергические средства (ипратропиум бромид, тровентол), безусловно, имеют большие преимущества, но весьма скромную клиническую эффективность [1]. Исключением, пожалуй, остается длительнодействующий тиотропиум [8, 9]. В группе бронхорасширяющих средств, без сомнения, доминируют ингаляционные Р2-адреномиметики короткого (сальбутамол, тербуталин, фе-нотерол) и длительного (сальметерол, формотерол) действия [7, 9, 11]. Однако используемые лекарственные препараты не всегда эффективны и имеют серьезные побочные эффекты [3, 4]. Так, Р2-адреномиметики и метилксантины вызывают нарушения со стороны сердечно-сосудистой системы, вплоть до развития фатальных аритмий [6, 10]. Кроме того, Р2-адреномиметики при длительной терапии вызывают десенситизацию

Р2-адренорецепторов [2]. Эти данные стимулировали поиск бронходилятирующих веществ в новых химических рядах 2-аминотиазола, реализация эффекта которых осуществляется неадренергическими механизмами фармакологического ответа.

Задача настоящего исследования — первичный скрининг новых производных аминотиазольного ряда на предмет их бронхолитической активности. Лабораторные шифры соединений: А23, C23, D25, F4, F22, F25, N1, N2, N3 и N4. Сравнительный анализ проводили с традиционными бронхолитиками (сальбута-мол, теофиллин).

Материалы и методы

Эксперименты выполнялись на интактных (неимму-низированных) и сенсибилизированных (иммунизированных) морских свинках-самцах массой (550 ± 50) г (животные вивария ОАО «Всероссийский научный центр по безопасности биологически активных веществ») с применением моделей бронхоспазма in vitro: гистамин-, ацетилхолин- и овальбумининдуцированно-го сокращения изолированных гладких мышц трахеи. Сенсибилизацию животных осуществляли по Andersson (1980) путем внутримышечного введения овальбумина (Sigma, grade III) (антиген) в дозе 20 мкг и 100 мг Al(OH)3 (адъювант) на свинку в 0,5 мл изотонического раствора натрия хлорида. Приготовление гладкомышечного препарата трахеи осуществляли по Blattner R. et al. (1980). У животных выделяли трахею, разрезали ее на отрезки по 2 хрящевых кольца в каждом. Отрезки трахеи сшивали, получали цепочку из 5 колец, затем хрящи разрезали. Приготовленный таким образом гладкомышечный препарат (ГМП) трахеи помещали в тер-мостатируемую камеру (+37 °С) с проточным аэрированным раствором Кребса — Хенсляйта. Электромеханическим датчиком (механотрон 6Мх2Б),

преобразующим механический сигнал в электрический, регистрировали сокращения гладких мышц трахеи. Исходная нагрузка на препарат трахеи составляла 0,5 г. Исследование релаксирующей способности изучаемых соединений проводили в изотоническом режиме. Контрактуру гладких мышц трахеи вызывали введением в инкубационную среду 0,1 мл гистамина или ацетилхо-лина в концентрации 10-5 М/л, овальбумина (в случае иммунизированных животных) 10 мкг/мл. Через 30— 60 сек. после введения спазмогена регистрировали максимальную амплитуду сокращения гладких мышц препарата трахеи при помощи самописца (КСП-4). Исследуемые вещества вносили в камеру кумулятивно на высоте контрактуры гладких мышц трахеи в концентрации 10-10—10-4 М/л в объеме 0,1 мл в тот момент, когда амплитуда сокращений достигала плато. В качестве препаратов сравнения были использованы субстанции сальбутамола сульфата и теофиллина («РоИа»)

— традиционных бронхолитиков, используемых для купирования бронхообструктивного синдрома.

Эффект изучаемых соединений оценивали по степени расслабления гладких мышц трахеи и выражали в процентах относительно амплитуды максимального сокращения гладких мышц. Среднеэффективную концентрацию (1С50) определяли графически по методу Литчфилда и Вилкоксона.

Результаты и обсуждение

Проведен первичный отбор новых химических соединений, производных аминотиазола, на модели ги-стамининдуцированной контрактуры гладких мышц трахеи при кумулятивном введении веществ. Все использованные соединения обладают способностью в той или иной степени расслаблять гладкие мышцы трахеи (таблица, рис. 1). Максимальный бронхоре-лаксирующий эффект показали соединения А23, F4,

Влияние тестируемых химических соединений на различные варианты контрактуры гладкомышечного

препарата трахеи морской свинки

Гистамининдуцированная контрактура гладких мышц трехеи интактной морской свинки Ацетилхолининдуцирован-ная контрактура ГМП трахеи интактной морской свинки Овальбумининдуцированная контрактура ГМП трахеи сенсибилизированной морской свинки

Тестируемое соединение Кумулятивное введение, ED50 Торможение при одно- Торможение при превен- Торможение контрактуры Торможение контрактуры

кратном введении в дозе, равной ЕЭ50, % тивном введении в дозе, равной ЕЭ50, % при однократном введении в дозе, равной Ю50, % IC50, М/л при однократном введении в дозе, равной Ю50, % IC50, М/л

F25 10-6 50,9±2,9* 62,7±4,3* 60,0±2,5* 8 • 10-4 63,6±0,9* 2 • 10-6

А23 8 • 10'7 100,0±0,0* 31,5±0,7* 100,0±0,0* 8 • 10-5 100,0±0,0* >10-7

F4 10'7 100,0±0,0* 100,0±0,0* 100,0±0,0* 3 • 10-6 100,0±0,0* 8 • 10-5

N2 10'4 54,0±0,9* 45,4±1,2* 100,0±0,0* 3 • 10-6 54,5±0,9* 10-4

N4 8 • 10'5 100,0±0,0* 48,6±0,7* 100,0±0,0* 3 • 10-7 82,1 ±1,8* >10-4

F22 2 • 10'6 86,0±0,0* 98,0±2,5* 100,0±0,0* 3 • 10-6 100,0±0,0* 2 • 10-4

D25 >10'4 24,36±1,3* 34,9±2,7* 100,0±0,0* 3 • 10-6 100,0±0,0* 2 • 10-4

C23 >10'4 42,0 ±3,0* 95,0±1,7* 100,0±0,0* 3 • 10-5 76,4±0,8* 8 • 10-5

N1 >10'4 40,0±0,5* 97,0±0,9* 61,5±1,5* 3 • 10-7 20,05±1,2* 10-4

Примечание. * — р < 0,005.

F22 и N4, среднеэффективная концентрация которых составила (в М/л) 8 • 10-7, 1 • 10-7, 2 • 10-6, 8 • 10-5 соответственно. У препаратов сравнения сальбутамо-ла сульфата и теофиллина 5 • 10-10 и 1 • 10-4 М/л соответственно. Торможение развития контрактуры при однократном введении данных веществ в дозе, равной 1С50, составило (100,0 ± 0,0) % (у F22 — (86,0 ± 0,0) %). При превентивном введении соединений (до индукции сокращения гладких мышц трахеи) в среднеэффективной концентрации наибольшую активность проявило соединение F4, полностью тормозившее сокращение ГМП трахеи — (100,0 ± 0,0) %. Значимый профилактический эффект оказали также соединения F22, N1, С23 и F25, значения данного параметра которых составили (в %) 98,0 ± 2,5, 97,0 ± 0,9, 95,0 ±1,7 и 62,7 ± 4,3 соответственно. Анализируя полученные данные, можно отметить, что тестируемые соединения на модели ги-стамининдуцированной контрактуры гладких мышц изолированного препарата трахеи интактной морской свинки при различных режимах введения работали неодинаково. Некоторые вещества ^4, А23, N4, F22) показали четко выраженную активность, превышающую таковую у препаратов сравнения, в отношении устранения спазма гладких мышц трахеи (введение веществ на высоте контрактуры ГМП трахеи). Ряд соединений ^4, F22, N1, С23, F25) проявили выраженную активность в плане профилактики развития бронхоспазма (введение веществ в превентивном режиме). Важно отметить, что соединение F4 оказалось высокоактивным как в отношении устранения спазма гладких мышц трахеи, так и в его профилактике, занимая лидирующие позиции по эффективности в обоих аспектах действия.

Гистамин 10-10 10-8 10-7

пн

Введение соединения, М/л

Рис. 1. Влияние соединения F4 на гистамининдуцирован-ную контрактуру гладкомышечного препарата трахеи (кумулятивный режим введения вещества)

Для дальнейшего изучения потенциальной бронхо-литической активности соединений использована модель ацетилхолининдуцированной контрактуры гладких мышц трахеи неиммунизированной морской свинки. Наибольшая активность выявлена у N4 и N1, среднеэффективная доза которых, вызывающая полное торможение контрактуры гладких мышц трахеи, составила 3 • 10-7 М/л (для N1 торможение в данной концентрации (61,5 ± 1,5) %) (рис. 2). Это вполне сопоставимо с препаратами сравнения: 1С50 сальбута-мола сульфата 6 • 10-8 М/л, теофиллина 10-4 М/л. Несколько меньшая активность у F4 и N2, для которых 1С50 была 3 • 10-7 М/л при полном торможении сокращения гладких мышц трахеи. Вещества С23 и А23 вызывали полное расслабление контрактуры гладких мышц в концентрации 3 • 10-5 и 8 • 10-5 М/л соответственно. Соединения N4 и F4 дополнительно были протестированы на ГМП трахеи иммунизированных морских свинок, и также были получены сопоставимые данные: среднеэфективная концентрация обоих веществ составляла 3 • 10-5 М/л. Таким образом, на модели ацетилхолининдуцированной контрактуры ГМП трахеи тестируемые химические соединения обнаружили относительно однородную активность в отношении релаксации гладких мышц, сопоставимую с препаратами сравнения.

Ацетилхолин 10-4

■ 10-10 10-8 10-6 10-5 МП!

Введение соединения, М/л

Рис. 2. Влияние соединения N1 на ацетилхолининдуциро-ванную контрактуру гладкомышечного препарата трахеи (кумулятивный режим введения вещества)

Дальнейшее изучение релаксирующей способности химических соединений проводили на модели оваль-бумининдуцированной контрактуры гладких мышц трахеи иммунизированной морской свинки. На данной модели способность устранять спастическую реакцию гладких мышц была максимальной у соединения А23:

среднеэффективная концентрация > 10-7 М/л с полным устранением контрактуры. Соединения F4 и F25 оказывали релаксирующее действие на контрактуру препарата трахеи в концентрациях 8 • 10-5М/л (с полным расслаблением) и 2 • 10-6 М/л (релаксация на (63,6 ± 0,9) %). Оставшиеся вещества (N1, N2, N4, F22) по способности устранять контрактуру гладких мышц трахеи оказались равноценными: их IC50 составляла в среднем 10-4 М/л. У препаратов сравнения аналогичные параметры таковы: IC50 сальбутамо-ла сульфата 1,3 • 10-12 М/л при торможении на (40,2 ± 3,4) %, теофиллина — 8 • 10-6 М/л при торможении на (45,3 ± 4,4) %.

Обобщая представленные данные, следует отметить, что все тестируемые соединения проявили себя как потенциальные эффективные бронхолитические средства. Соединения на разных моделях бронхоспазма in vitro оказывали фармакологический эффект разной степени выраженности. Так, вещества N4 и N1 показали высокую активность (эквивалентную препаратам сравнения) на модели ацетилхолининдуциро-ванной контрактуры ГМП трахеи. Соединения F4, F22, C23 и N1 эффективно предотвращали и тормозили уже развившуюся контрактуру ГМП трахеи, вызванную введением гистамина. Ценные данные получены и при изучении соединений на модели антигениндуци-рованного бронхоспазма in vitro (реакция Шультца — Дейла). В этом эксперименте выраженная активность обнаружена у веществ A23 и F4. Несмотря на некоторые отличия в выраженности релаксирующего эффекта на разных моделях бронхоспазма in vitro и при разных режимах введения тестируемых соединений, привлекают внимание вещества F4 и A23, обнаружившие высокую активность на всех использованных экспериментальных моделях. Представленные данные свидетельствуют о наличии у тестируемых веществ значимых бронхорелаксирующих свойств (при спазме аллергического и неаллергического генеза), что служит аргументом в пользу дальнейшего исследования новых соединений аминотиазольного ряда на моделях бронхоспазма in vivo как перспективное направление фармакологической коррекции эндоэкологической дис-регуляции бронхо-легочной системы.

Список литературы

1. Белоусов Ю. Б. Клиническая фармакология болезней органов дыхания: Справочное руководство / Ю. Б. Белоусов, В. В. Омельяновский. — М.: Универсум Паблишинг, 1996. — С. 105—107.

2. Сергеев П. В. Рецепторы физиологически активных веществ / П. В. Сергеев, Н. Л. Шимановский, В. И. Петров. — Волгоград: Изд-во «Семь ветров», 1999. — 231 с.

3. Федин А. Н. Влияние дексаметазона на ацетилхоли-новые и гистаминовые реакции гладкой мышцы трахеи и бронхов крысы / А. Н. Федин, М. М. Нур, А. И. Кривчен-ко, К. Г. Сурков // Пульмонология. — 2003. — № 6. — С. 11 — 16.

4. Цой А. Н. Эффективность и небезопасность применения антиастматических лекарственных средств / А. Н. Цой // Тер. архив. — 1998. — № 3. — С. 81—84.

5. Basyigit I. Effects of different anti-asthmatic agents on induced sputum and eosinophil cationic protein in mild asthmatics / I. Basyigit, F. Yildiz, S. Kacar Ozkara et al. // Respirology. — 2004. — Vol. 9, N 4. — P. 514 — 520.

6. Castro A. Latent long QT syndrome: discription of a clinical case / A. Castro, C. Pandozi, L. Bianconi et al. // G. Ital. Cardiol. — 1997. — Vol. 27, N 4 — P. 374—379.

7. Ceylan E., Gencer M., Aksoy S. Addition of formoterol or montelukast to low-dose budesonide: an efficacy comparison in short- and long-term asthma control / E. Ceylan, M. Gencer, S. Aksoy // Respiration. — 2004. — Vol. 71, N 6. — P. 594 — 601.

8. Donahue J. F. A 6-month, placebo-controlled study comparing lung function and health status changes in patients treated with tiotropium or salmeterol / J. F. Donahue, J.A. van Noord, E. D. Bateman et al. // Chest. — 2002.

— Vol. 122, N 1. — P. 47—55.

9. Paterson J.W. Bronchodilators / J. W Paterson // Asthma. Physiology, Immunopharmacology and Treatment.

— N.Y.: Acad. Press, 1998. — P. 251—271.

10. Peters S. P. Asthma Treatment in the 21st Century: What’s Next? / S. P. Peters // Clin. Rev. Allergy Immunol.

— 2004. — Vol. 27, N 3. — P. 197—206.

11. Sivori M.L. Survey of chest physicians regarding COPD diagnosis and treatment / M. L. Sivori, G. A. Raimondi // Medicina (B Aires). — 2004. — Vol. 64, N 2. — P. 113—119.

BRONCHORELAXING ACTIVITY OF AMONOTIAZOLE DERIVATIVES AS A PERSPECTIVE OF ENDOECOLOGICAL CORRECTION OF BRONCHOPULMONARY SYSTEM DYSREGULATION

I. А. Krylov, *V. L. Kovaleva, *L. N. Sernov, **А. Geronikaki

Northern State medical University, Arkhangelsk *All-Russian Scientific Center for Safety of Biologically Active Substances, Staraya Kupavna ** Aristotelian University, Saloniki, Greece

With the aim of widening of the arsenal of potential effective broncholithic drugs, there was carried out a primary screening of new original chemical compounds in a series of derivatives of 2-aminotiazole at the model of contracture of smooth muscles of isolated preparations of a guinea-pig trachea. The classical bronchoconstrictive agents were used as spasmogenes (histamine, acetylcholine), referent preparations — salbutamol, theophylline. It was shown that in the series of new original compounds of aminotiazole derivatives there are highly effective substances for bronchospasm prevention and removal what is a precondition for their further study in vivo as potential substances correcting endoecological unbalance of the organism bronchopulmonary system.

Key words: new aminotiazole derivatives, acetylcholine -and histamine-induced contracture of trachea smooth muscles, antigene-induced bronchospasm in vitro (Schultz

— Dale reaction).