CC BY
5РЕЗУЛЬТАТЫ ПОИСКА НОВЫХ ВЕЩЕСТВ С ПРОТИСТОЦИДНОЙ
АКТИВНОСТЬЮ В РЯДУ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ _ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ_
УДК 619:616.993.192
684137. Ветеринарная фармакология
Результаты поиска новых соединений с протистоцидной активностью в ряду азотсодержащих гетероциклических соединений
Results of the search for new compounds with protistocidal activity in a number of nitrogen_containing heterocyclic compounds_
Фетисов Леонид Николаевич, ведущий научный сотрудник Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт-филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр»,, кандидат ветеринарных
наук (346421, Ростовская область, город Новочеркасск, Ростовское шоссе, д.0), ОЯСГО: 00000002-2618-1079, 8РПЧ-код: 8809-2266, АиШогГО: 508873, [email protected]
Зубенко Александр Александрович, д.б.н., главный научный сотрудник Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт-филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный
Ростовский аграрный научный центр», г. Новочеркасск ОЯСГО: 0000-0001-7943-7667, БРШ-код: 7776-8122, АиШогГО: 180846, alexsandrzubenko @уаМех. ги
Святогорова Александра Евгеньевна, младший научный сотрудник Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт-филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр», (346421, Ростовская область, город Новочеркасск, Ростовское шоссе, д.0), ОЯСГО: 0000-0003-4233-1740, 8РПЧ-код: 23690027, АиШогГО: 719399, [email protected]
Кононенко Кристина Николаевна, научный сотрудник Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт-филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр», (346421, Ростовская область, город Новочеркасск, Ростовское шоссе, д.0), ОЯСГО: 0000-0002-9585-9189, 8РПЧ-код: 19926476, аш^гГО: 1035718, [email protected]
Fetisov Leonid Nikolaevich, Leading Researcher of North Caucasian Zonal Research Veterinary Institute -
branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Rostov Agrarian Scientific Center", Candidate of Veterinary Sciences (346421, Rostov region, Novocherkassk, Rostovskoe highway, 0), ORCID: 0000-0002-2618-1079, SPIN-Kog: 8809-2266, AuthorlD: 508873, [email protected]
Zubenko Alexandr Alexandrovich, Doctor of Biological Sciences, Chief Researcher of North Caucasian Zonal Research Veterinary Institute - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Rostov Agrarian Scientific Center", Novocherkassk, (346421, Rostov region, Novocherkassk, Rostovskoe highway, 0) ORCID: 00000001-7943-7667, SPIN-Kog: 7776-8122, AuthorID: 180846, [email protected]
Svyatogorova Alexandra Evgenyevna, Junior Researcher of North Caucasian Zonal Research Veterinary Institute - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Rostov Agrarian Scientific Center" (346421, Rostov Region, Novocherkassk, Rostovskoe highway, 0), ORCID: 0000-0003-4233-1740, SPIN-Kog: 2369-0027, AuthorID: 719399, [email protected]
Kononenko Kristina Nikolaevna, Researcher of North Caucasian Zonal Research Veterinary Institute - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Rostov Agrarian Scientific Center" (346421, Rostov Region, Novocherkassk, Rostovskoe highway, 0), ORCID: 0000-0002-9585-9189, SPIN-Kog: 19926476, AuthorID: 1035718, [email protected]
Аннотация. В лабораторных условиях ТК «Химического синтеза новых лекарственных соединений» СКЗНИВИ - филиал ФГБНУ ФРАНЦ были синтезированы новые вещества в ряду азотсодержащих гетероциклических соединений: бензимидазолы, индазолы, бензтиофены и имидазолы. Изучено их протистоцидное действие и установлен уровень антипротозойной активности новых веществ.
Дитиокислоты ряда бензимидазола получены нами при воздействии серы и карбоната калия на 2-меркаптометилбензимидазолы при использовании в качестве реакционной среды диметилформамида. Для получения тиоамидов в реакционную среду дополнительно вводили соответствующий первичный или вторичный амин. Синтез индазольных производных, содержащих арильный заместитель с 2-аминоэтильным фрагментом осуществлён нами путём рециклизации 1-(2-хлорарил)-3,4-дигидроиохинолинов под воздействием гидразина. Синтез бензтиофенов был осуществлён нами на основе 1-(2-хлорарил)-3,4-дигидроизохинолинов путём катализируемой основаниями нуклеофильной замены атома хлора на меркаптогруппу, содержащую электроноакцепторный заместитель с последующей впервые разработанной нами рециклизации в соответствующие бензтиофены.
Данные группы соединений проявили высокую биологическую активность в отношении тест-культуры Colpoda steinii, (от 500 мкг/мл до 0,24 мкг/мл). Полученные соединения могут быть использованы для расширенных токсикологических и фармакологических исследований с целью разработки способов лечения животных при протозойных заболеваниях.
Ключевые слова: бензимидазолы, индазолы, бензтиофены, имидазолы, протистоцидная активность
Annotation. In the laboratory conditions of the Creative Team of the "Chemical Synthesis of New Medicinal Compounds" of the NCZSRVI - branch of FSBSC FRASC, new substances were synthesized in a number of nitrogen-containing heterocyclic compounds: benzimidazoles, indazoles, benzthiophenes and imidazoles. Their protistocidal effect has been studied and the level of antiprotozoal activity of new substances has been established.
Dithioacids of the benzimidazole series were obtained by us when sulfur and potassium carbonate were exposed to 2-mercaptomethylbenzimidazoles when dimethylformamide was used as a reaction medium. To obtain thioamides, an
appropriate primary or secondary amine was additionally introduced into the reaction medium. The synthesis of indazole derivatives containing an aryl substituent with a 2-aminoethyl fragment was carried out by us by recycling 1-(2-chloraryl)-3,4-dihydroioquinolines under the influence of hydrazine. The synthesis of benzthyophenes was carried out by us on the basis of 1-(2-chloraryl)-3,4-dihydroisoquinolines by base-catalyzed nucleophilic replacement of the chlorine atom with a mercapto group containing an electron acceptor substituent, followed by recycling into the corresponding benzthyophenes, which we developed for the first time.
These groups of compounds showed high biological activity against the Colpoda steinii test culture (from 500 mcg/ml to 0.24 mcg/ml). The obtained compounds can be used for extended toxicological and pharmacological studies in order to develop methods of treating animals with protozoal diseases.
Keywords: benzimidazoles, indazoles, benzthiophenes, imidazoles, protistocidal activity
Введение. Ветеринарная протозоология изучает одноклеточные организмы, которые паразитируют у сельскохозяйственных, домашних животных, рыб, пчел, пушных зверей, вызываемые ими болезни (протозоозы), методы их диагностики, меры борьбы и профилактики [1].
Изучению одноклеточных организмов уделяется значительное внимание во всем мире. Их используют как модель эукариотной клетки для исследований в области молекулярной биологии, биохимии, биотехнологии, генетики, радиобиологии. В мире разработано огромное количество химиопрепаратов для борьбы с паразитами животных и растений. Однако одноклеточные организмы могут паразитировать в теле различных представителей животного царства, в том числе и в организме паразитов (гельминтов, членистоногих), что называется гиперпаразитизмом. Их изучение представляет интерес для разработки биологических методов борьбы с различными вредителями. В процессе эволюции у паразитических одноклеточных выработалась способность приспосабливаться к обитанию в
разных органах и тканях многоклеточного организма [3, 4]. Они могут паразитировать в плазме крови (трипаносомы), в эритроцитах (бабезии), лейкоцитах (возбудители лейкоцитозоозов), в мышцах, паренхиматозных органах, ретикулоэндотелиальной и нервной системах (саркоцисты, токсоплазмы), в просвете и стенке кишечника (эймерии, балантидии, гистомонады), на слизистых оболочках (трихомонады), на коже (инфузории у рыб) [6].
Снизить остроту проблемы распространения лекарственной устойчивости у паразитов сможет новое направление создания препаратов. Таким направлением синтеза и скрининга, по нашему мнению, станут соединения неантибиотического происхождения.
Цель исследования: синтезировать и определить уровень антипротозойной активности соединений ряда бензимидазола, индазола, бензтиофена и имидазола.
Материалы и методы. Работу по антипротозойной активности проводили по нашей методике (Фетисов Л.Н. и др. (2012 г.)) на простейших вида Colpoda steinii (полевой изолят, коллекция лаборатории паразитологии ФГБНУ СКЗНИВИ). Исследования проводили в микропланшетах для постановки ИФА. Для простейших использовали среду - кипяченая водопроводная вода и стерильная дистиллированная вода (1:1). Первоначальное разведение вещества готовили на дистиллированной воде в присутствии ДМСО. Препараты сравнения - толтразурил и хлорохин. Результат оценивали по величине минимальной ингибирующей концентрации в мкг/мл [5].
В 2021-2022 гг. синтезированы азотсодержащие ароматические гетероциклические соединения ряда бензимидазола [2]; гетероциклические соединения ряда индазола; производные серосодержащего ароматического органического соединения бензтиофена; органические соединения класса гетероциклов, где пятичленный цикл с двумя атомами азота и тремя атомами углерода в цикле, изомерен пиразолу, то есть производные имидазола. Эти
соединения, благодаря своим химическим структурам обладают значительной реакционной способностью. В рядах синтезированных веществ этих групп обнаружены соединения с антипротозойной активностью.
При синтезе новых веществ применяли известные методы синтеза органических соединений, а также разработанные нами методики синтеза РФ №2513993 (2014 г.) и РФ №2514007 (2012 г.), в наших статьях и тезисах: Материалы международной конференции «Синтез и биологическая активность азотсодержащих гетероциклов», Москва (2006 г), Тезисы IV международной конференции «Новые направления в химии гетероциклов», Санкт-Петербург (2010 г.).
Результаты. Результаты исследования представлены в таблице 1. Производные бензимидазола. При оценке уровня антипротозойной активности производных бензимидазола установили значительное отличие в активности по отношению к Со1ро1а steinii свободной дитиокислоты (одно соединение >500 мкг/мл) и её солей (два соединения - 7,8 и 15,6 мкг/мл). Полагаем, что соли дитиокислот легко окисляются и именно продукты окисления исходных солей обладают высокой протистоцидной активностью. Дитиокислоты обладают высокой протистоцидной активностью, превышающую активность препарата сравнения толтразурила в 8 раз (одно соединение) и в 4 раза (одно соединение).
Таблица 1. Протистоцидная активность азотсодержащих гетероциклических соединений в отношении простейших Colpoda 8(втИ
Группы соединений Со1ро1а steinii, мкг/мл
Бензимидазолы
п=13 7,8 - 500
Индазолы
п=14 1,9 - 500
Бензтиофены
п=15 7,8 - 500
Имидазолы
п=18 0,24 - 500
Препараты сравнения Толтразурил 62,5
Хлорохин 7,8 - 15,6
Значимый уровень протистоцидной активности установлен у тиоамидов бензимидазола (четыре соединения) и составлял 31,25 - 62,5 мкг/мл. Сочетанная антимикробная активность в отношении Colpoda 81епи обнаружена у четырёх соединений тиоамидов.
Соединения ряда индазолов. Исходные структуры для синтеза трёх соединений обладают незначительной активностью в отношении Colpoda 8(етИ. Реакцией рециклизации, приводящей к индазольным структурам, удалось повысить активность значительного числа соединений (11 веществ). Выраженной антипротозойной активностью обладают соединения, включающие первичную аминогруппу (три соединения). Наиболее высокий уровень активности определён у соединения, не содержащего диметоксигруппы в бензольном кольце (15,6 мкг/мл). Увеличить антипротозойную активность позволяет также ацетилирование аминогруппы. Напротив, ацилирование липофильной бензоильной группой нивелирует антипротозойное действие. Установлено, что перевод первичной аминогруппы соединений в третичную аминогруппу позволяют резко увеличить активность в отношении реснитчатых простейших в пределах от 31,25 до 3,9 мкг/мл.
Соединения ряда бензтиофенов. Эффективным антипротозойным действием в диапазоне 31,25-7,8 мкг/мл обладали три вещества ряда бензтиофена, в диапазоне 125-62,5 мкг/мл - пять соединений. Гидразид 5 и препарат сравнения хлорохин одинаково действуют на реснитчатых простейших вида Со1ро1а steinii (15,6-7,8 мкг/мл). Соединения с бензтиофеновым кольцом показали уровень протистоцидной активности превосходящий в два раза активность хлорохина. Например, производное азабензтиофена.
Соединение ряда имидазолов. Исходный 4,5-дихлоримидазол, который применялся в синтезе большинства соединений этого ряда обладал слабой активностью (500 мкг/мл). Два производных ряда имидазолов обладают уровнем протистоцидной активности, равным и превосходящим уровень активности хлорохина (15,6 мкг/мл и 0,48 мкг/мл). Восемь соединений этой группы обладали средним уровнем активности, составляющим 62,5-31,25 мкг/мл. У остальных соединений активность была низкая. Три соединения, при синтезе которых провели алкилирование по атому азота показали результаты, превышающие в два раза выше, уровень активности толтразурила. Производное имидазола 2-имино-1-ф-фенокси)этил-3-(3,4-дихлорбензил) бензимидозолин в виде гидробромида обладает наилучшей активностью из всех изученных, составляющей 0,24 мкг/мл.
В заключение следует отметить, что все исследованные соединения достаточно активны в отношении простейших вида Со1ро1а steinii, часть из них может быть использована в качестве активно-действующих субстанций при разработке антипротозойных препаратов.
Литература
1. Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Андрос Н. О., Святогорова А.Е., Кононенко К.Н. Новые антиэймериозные препараты / А. А. Зубенко, Л. Н. Фетисов, Н. О. Андрос, А. Е. Святогорова, К. Н. Кононенко // Ветеринария Северного Кавказа. - 2021. - № 2. - С. 26-31. - БЭК БКХКО/.
2. Клименко А. И., Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Кононенко К.Н., Святогорова А.Е. Биологическая активность дитиокислот и тиоамидов ряда бензимидазола / А. И. Клименко, А. А. Зубенко, Л. Н. Фетисов, К.Н. Кононенко, А.Е. Святогорова // Ветеринария и кормление. - 2022. - № 2. - С. 4-6. - ЭО1 10.30917/АТТ-УК-1814-9588-2022-2-1. - БЭК ТТУБИВ.
3. Святогорова А. Е., Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Кононенко К. Н. Новое направление поиска антипротозойных средств / А. Е. Святогорова, А.
А. Зубенко, Л. Н. Фетисов, К. Н. Кононенко // Ветеринария Северного Кавказа. - 2021. - № 2. - С. 2-9. - EDN DKXKGZ.
4. Чекрышева В. В., Фетисов Л. Н., Святогорова А. Е., Кононенко К. Н. Токсичность катионо-активного соединения амида миристиновой кислоты для аквариумных рыб / В. В. Чекрышева, Л. Н. Фетисов, А. Е. Святогорова, К. Н. Кононенко // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2021. - № 3(63). - С. 254-262. - DOI 10.32786/2071-9485-2021-03-26. - EDN QGFMOT.
5. Burlov A.S., Complexes of zinc(ii) with n-[2-(hydroxyalkyliminomethyl)phenyl] -4-methylbenzenesulfonamides: synthesis, structure, photoluminescence properties and biological activity / A.S. Burlov, Y.V. Koshchienko, N.I. Makarova, G.S. Borodkin, A.V. Metelitsa, V.G. Vlasenko, A.A. Zubenko, Y.D. Drobin, Y.V. Zubavichus, D.A. Garnovskii // Polyhedron. 2018. Т. 144. С. 249-258. DOI: 10.1016/j.poly.2018.01.020
6. https://www.activestudy.info/obshhie-svedeniya-o-veterinarnoj -protozoologii/ © Зооинженерный факультет МСХА
References
1. Zubenko A. A., Fetisov L. N., Andros N. O., Svyatogorova A.E., Kononenko K.N. New anti-inflammatory drugs / A. A. Zubenko, L. N. Fetisov, N. O. Andros, A. E. Svyatogorova, K. N. Kononenko // Veterinary Medicine of the North Caucasus. - 2021. - No. 2. - pp. 26-31. - EDN DKXKGZ.
2. Klimenko A. I., Zubenko A. A., Fetisov L. N., Kononenko K.N., Svyatogorova A.E. Biological activity of dithioacids and thioamides of a number of benzimidazole / A. I. Klimenko, A. A. Zubenko, L. N. Fetisov, K.N. Kononenko, A.E. Svyatogorova // Veterinary medicine and feeding. - 2022. - No. 2. - PP. 4-6. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-2-1. - EDN TJYDRB.
3. Svyatogorova A. E., Zubenko A. A., Fetisov L. N., Kononenko K. N. A new direction in the search for antiprotozoal agents / A. E. Svyatogorova, A. A. Zubenko, L. N. Fetisov, K. N. Kononenko // Veterinary Medicine of the North Caucasus. - 2021. - No. 2. - pp. 2-9. - EDN DKXKGZ.
4. Chekrysheva V. V., Fetisov L. N., Svyatogorova A. E., Kononenko K. N. Toxicity of the cation-active compound of myristic acid amide for aquarium fish / V. V. Chekrysheva, L. N. Fetisov, A. E. Svyatogorova, K. N. Kononenko // Proceedings of the Nizhnevolzhsky agrouniversitetskiy complex: Science and Higher professional education. - 2021. - № 3(63). - Pp. 254-262. - DOI 10.32786/2071-9485-2021-03-26. - EDN QGFMOT.
5. Burlov A.S., Complexes of zinc(ii) with n-[2-(hydroxyalkyliminomethyl)phenyl] -4-methylbenzenesulfonamides : synthesis, structure, photoluminescence properties and biological activity / A.S. Burlov, Y.V. Koshchienko, N.I. Makarova, G.S. Borodkin, A.V. Metelitsa, V.G. Vlasenko, A.A. Zubenko, Y.D. Drobin, Y.V. Zubavichus, D.A. Garnovskii // Polyhedron. 2018. Vol. 144. pp. 249-258. DOI: 10.1016/j.poly.2018.01.020
6. https://www. activestudy.info/obshhie-svedeniya-o-veterinarnoj -protozoologii/ © Zooengineering Faculty of the Ministry of Agriculture
