CC BY
35
УДК 577.121:616-006.4 A.A. ТАКАНАЕВ
доктор биологических наук, профессор, кафедра общей, биологической, фармацевтической химии и фармакогнозии, Орловский государственный университет Е.И. ЮШКОВА
доктор биологических наук, профессор, кафедра
общей, биологической, фармацевтической химии
и фармакогнозии, Орловский государственный
университет
E-mail: kin1@oreI.ru
М.А. ЯРОВАТАЯ
кандидат биологических наук, доцент, кафедра общей, биологической, фармацевтической химии и фармакогнозии, Орловский государственный университет E-maiI:maya0330@maiI.ru
UDC 577.121:616-006.4 A.A. TAKANAEV
Dосtor of biological sciences, Professor, Department of General, Biological, Farmaceutical Chemistry and Farmacognosy, Orel State University EI. YUSHKOVA
Doctor of biological sciences, Professor, Department of General, Biological, Farmaceutical Chemistry and Farmacognosy, Orel State University E-mail:kin1@orel.ru M.A. YAROVATAYA Doctor of biological sciences, Associate Professor, Department of General, Biological, Farmaceutical Chemistry and Farmacognosy, Orel State University E-mail:maya0330@mail.ru
ИЗУЧЕНИЕ БИОТРАНСФОРМАЦИИ N-НИТРОЗАМИНОВ КАК ИНТЕРАКТИВНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ К ЛЕКЦИОННОМУ КУРСУ ПО БИОХИМИИ
THE STUDY OF N-NITROSAMINES BIOTRANSFORMATION AS AN INTERACTIVE PART OF THE LECTURE COURSE IN BIOCHEMISTRY
Лечащему врачу и провизору важно ознакомиться с принципами выявления связи между концентрацией лекарственного препарата в крови и его действием, влиянием различных физиологических и патологических факторов на распределение лекарственных средств в организме, их биологической доступности, а также прямого и побочного действия.
Ключевые слова: нитрозоамины, фармакокинетика, фармакодинамика, противоопухолевая активность, биотрансформация, органотропность, канцерогенная активность.
A consulting physician and a pharmaceutist should be aware of the methods to understand the correlation between the concentration of the pharmaceutical drug in blood and its effect, the influence of different physiological and pathological factors on the drugs distribution in the human body, their bioavailability as well as their direct and side effects.
Keywords: nitrosamines, pharmacokinetics, pharmacodynamics, antineoplastic activity, biotransformation, organotropy, carcinogenic activity.
После открытия канцерогенных свойств ^нитрозаминов было установлено, что соединения этого класса проявляют канцерогенный эффект только после предварительной метаболической активации. В последующих исследованиях было выявлено, что наряду с токсичностью и канцерогенностью эти соединения проявляют также тератогенные и мутагенные свойства, а некоторые оказались активными канцеролитиками [1]. Попытки дать объяснения этим биологическим и биохимическим эффектам, в основном, концентрировались на механизмах биотрансформации ^нитрозаминов и продуктах их расщепления и последующей их реакции с клеточными компонентами, особенно с макромолекулами. Однако все последующие события, связанные с воплощением химических реакций в биологические эффекты биотрансформаций остаются нераскрытыми. Не ясно пока, какие ступени, обусловленные мутация-
ми, вовлечены в трансформацию. Не были, бесспорно, идентифицированы какие-либо клеточные молекулы в качестве факторов, непосредственно участвующих в индукции клеточной трансформации [2].
С этой точки зрения более информативным представляется сравнительное изучение путей метаболизма ^нитрозаминов в интактных животных и животных-опухоленосителях, позволяющее по спектру метаболитов судить об изменении функциональной активности ключевых ферментов [4].
Для исследования этого вопроса нами был синтезирован радиоактивно меченый маркер-2,6-14С-нитрозопиперидин и последующее изучение его фармакокинетики и метаболизма в норме и патологии.
2.6-' 'С'-пиперидин а) 1,5-14С2-динитрил глутаровой кислоты. 1,3г (0,02М) меченого К14СN с общей активностью 1200 МБк
© А.А. Таканаев, Е.И. Юшкова, М.А. Яроватая © A.A. Takanaev, E.I. Yushkova, M.A. Yarovataya
и 0,05г (0,0003М) растворяли в 10 мл 75%-ного этанола. Затем к раствору добавляли 2,02г (0,01М) свежепе-регнанного 1,3-дибромпропана и смесь нагревали при перемешивании в течение 3-х часов. Выпавший осадок КВг отфильтровывали, этанол отгоняли, к остатку прибавляли 25 мл воды и промывали 3 раза порциями эфира по 25 мл для удаления остатка дибромэтана.Водный раствор подкисляли серной кислотой до рН 2-3 и экстрагировали хлороформом. Экстракт промывали водой, высушивали прокаленным сульфатом натрия, хлороформ отгоняли. Выход 1,5-14С2-динитрила глутаровой кислоты 0,8г (85%), т.кип.131,4°/10мм рт.ст., молярная активность 115,15 МБк/мМ, общая радиоактивность -980 МБк, РХЧ>95%.
б) Дигидрохлорид1,5-14С2-пентаметилендиамина. 0,75г (0,008М) 1,5-14С2-динитрила глутаровой кислоты растворяли в смеси 23 мл метанола и 2 мл концентрированной соляной кислоты и гидрировали в присутствии катализатора Адамса (200 мг Р О2). Окончание гидрирования отмечали по прекращению поглощения водорода и коагуляции катализатора. После отделения катализатора растворитель отгоняли, остаток перекристалли-зовывали из смеси абсолютного этанола и эфира (1:1). Выход: 1,5-14С2-пентаметилендиамина 0,65г (82%), де-гидрохлорида - 1,12г (82%), т.пл. 225°, удельная активность 125 МБк/мМ, общая радиоактивность - 803МБк, РХЧ>95%.
в) Гидрохлорид 2,6-14С2-пиперидина. 1,05 г (0,006М) 1,5-14С2-пентаметилендиамина дигидрохлорида возгоняли в колбе объемом 50 мл. После охлаждения продукты возгонки растворяли в воде, подщелачивали до рН=9-10 и перегоняли с паром, дистиллят подщелачивали рН 10 и экстрагировали эфиром. Высушенный экстракт насыщали газообразным хлористым водородом. Выпавшие при охлаждении кристаллы отфильтровывали, сушили, перекристаллизовавыли из абсолютного этанола. Выход: 2,6-14С2-пиперидина гидрохлорида 0,20г (28%), т.пл. 244-245°С, молярная активность 126МБк/мМ, общая радиоактивность - 208МБк, РХЧ>95%.
Далее изучалось распределение препарата по органам и системам: в сыворотке крови, печени, головном мозге, почках, слизистой кишечника, селезенке, легких, асцитной жидкости, асцитных клетках. Исследовались также кумулятивное выведение метки с мочой.
На рисунке 1 и 2 приведены графические кривые распределения 2,6-14С-нитрозопиперидина у интактных и опухолевых животных.
Анализ графиков показывает, что у нормальных животных и у мышей с асцитной саркомой 8-180препарат почти синхронно выводится из сыворотки крови, мозга и асцитной жидкости. Концентрация метки в мозге составляет в среднем 0,6-0,7 от концентрации в сыворотке крови как у опухолевых так и у интактных животных.
Можно допустить, что в мозг проникает преимущественно неизменный препарат, так как его метаболиты, будучи более популярными, должны испытывать затруднения при переходе через ГЭБ. Концентрация метки в асцитной жидкости мало отличается от концентрации в плазме крови. Опухолевые клетки мало накапливают и длительно удерживают метку, коэффициент распределения (клетка: асцитная жидкость) возрастает от 0,6 впервые моменты до 1,8-2,0 к концу опыта (рисунок 2). Наличие максимумов и минимумов на кривых изменения концентрации метки в органах связано, скорее всего, с образованием и перераспределением метаболитов препарата.
Характерно, что максимумы в печени соответствуют минимумам в остальных органах и наоборот. Это связано, по-видимому, с ведущей ролью печени в метаболизме, поскольку за образованием метаболита в печени должно следовать его накопление в остальных органах. Судя по количеству пиков, препарат должен иметь не менее 2-3 основных метаболитов.
Ранее отмечалось [3], что биологическая активность М-нитрозаминов в первую очередь определяется присутствием в их структуре М-нитрозогруппы, которая стабилизирует связь между нитрозированным азотом и смежным атомом углерода, связанным двойной связью с гетероатомом таким образом, что в водной среде происходит спонтанное разложение, скорость которого зависит от структуры и рН среды. Разрыв этой связи приводит к образованию диазония, способного при физиологических значениях рН, ионной силы и температуры алкилировать молекулы ДНК. К-С0-1ЧН-К'^К-С0-МК]\Ю)-К'^К-С+0 + -0-М=МТ-К'
Кроме того, за счет электронного и пространственного влияния М-М=О-группы происходит существенное изменение электронного состояния атома углерода в циклах, особенно а-положении, что делает их более реакционно способными в реакциях гидроксилирования и последующих превращениях.
Обнаруженные в моче интактных и опухолевых животных наряду с исходным препаратом меченые метаболиты: у-гидроксинитропиперидин, лактамы, ок-сиальдегиды, глутаровая кислота указывают на то, что первым этапом трансформации гетероциклических ни-трозаминов является образование гидроксиформ. При этом а-гидроксиформы из-за высокой реакционной способности а-углеродного атома трансформируются далее в альдоспирты, лактоны, дикарбоновые кислоты.
Полученные нами результаты позволяют предположить, что опухоль не местный процесс, а заболевание всего организма. Дальнейшие исследования взаимоотношения организма и опухоли открывает широкие перспективы для изучения механизмов канцерогенеза и химиотерапии рака.
Рис. 1. Распределение и выведение радиоактивности у интактных мышей (Б) и животных с асцитной (А) и внутримозговой (В) саркомой 8-180 после однократного п/к введения 2,6-14С2-НП: 1 - печень, 2 - почки, 3 - легкие, 4 - селезенка, 5 - сыворотка крови, 6 -мозг, 7 - кумулятивное выведение метки с мочой (% от дозы); С - концентрация метки в имп/мин./г ткани, Т - время в часах.
Рис. 2. Выведение радиоактивности из плазмы асцита опухолевых клеток и сыворотки крови мышей с асцитной саркомой 8-180 после однократного п/к введения 2,6-14С-НП.
Библиографический список
1. Таканаев А.А., Юшкова Е.И., Яроватая М.А. Исследование биологической активности гетероциклических нитрозаминов // Научный журнал «Ученые записки Орловского государственного университета». №3 (59) 2014. C.129-130.
2. Таканаев А.А., Юшкова Е.И., Яроватая М.А. Исследование биотрансформации N-нитрозаминов и их производных// Научный журнал «Ученые записки Орловского государственного университета». №7 (63)2014. C.305.
3. Таканаев А.А., Халилов М.А.., Юшкова Е.И., Яроватая М.А. Некоторые аспекты биотрансформации N-нитрозосоединений// Научный журнал «Ученые записки Орловского государственного университета». № 4 (67) 2015. C.405-406.
4. ЯроватаяМ.А., ТаканаевА.А., ЮшковаЕ.И. Метаболизм гетероциклических N-нитрозаминов// Научный журнал «Ученые записки Орловского государственного университета». № 4 (67) 2015. C.424-425.
5. http://www.oncolog.su/carcinogen/nitrate/
6. http://www.medfrance.ru/onco/nitrate/nitrozamines/
References
1. TakanaevA.A., YushkovaE.I., YarovatayaM.A. Biological activity geterocyclic nitrosamines studies//Scientific notes of Orel State University. № 3(59) 2014. Pp.129-130.
2. Takanaev A.A., Yushkova E.I., Yarovataya M.A. Biotransformation studies of nitrosamines-N and their derivatives// Scientific notes of Orel State University. № 7 (63) 2014. P.305.
3. Takanaev A.A., Khalilov M.A.., Yushkova E.I., Yarovataya M.A. Some aspects ofN-nitrosocompounds biotransformation //Scientific notes of Orel State University № 4 (67) 2015. Pp.405-406.
4. Yarovataya M.A., Takanaev A.A.,Yushkova E.I. Metabolism of geterocyclic N-nitrosamines //Scientific notes of Orel State University. № 4 (67) 2015. Pp. 424-425
5. http://www.oncolog.su/carcinogen/nitrate/
6. http://www.medfrance.ru/onco/nitrate/nitrozamines/
