Научная статья на тему 'Синтез линолевой кислоты, меченной 13С и 14С, для проведения диагностических дыхательных тестов заболеваний гепатобилиарной системы'

Синтез линолевой кислоты, меченной 13С и 14С, для проведения диагностических дыхательных тестов заболеваний гепатобилиарной системы Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
182
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
дыхательный тест / линолевая кислота / 13С / 14С / гепатобилиарная система / заболевания печени / breath test / linoleic acid / 13С / 14С / hepatobiliary system / liver disease

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Ярослав Ярославович Тыньо, Г. В. Морозова, Ю. К. Бирюкова, Д. А. Сивохин, Н. В. Позднякова

В настоящее время для диагностики заболеваний печени и билиарной системы требуется разработка простого неинвазивного теста с высокой чувствительностью и специфичностью. Соединения, меченные изотопом углерода, уже имеют широкое применение в диагностике различных заболеваний методами дыхательных тестов, безопасны и способны достоверно выявлять метаболические нарушения или дефицит специфичных ферментов в органах. Целью работы было получить линолевую кислоту, меченную 13С и 14С, по степени очистки пригодную для проведения дыхательных тестов в целях диагностики заболеваний гепатобилиарной системы. В предложенном способе химический выход реакции синтеза 13С-линолевой кислоты по 1-бром-8,11-гептадекадиену составил 86,4%, по 13С-карбонату бария — 96,0%. Химический выход реакции синтеза 14С-линолевой кислоты по 1-бром8,11-гептадекадиену составил 87,39%, по 14С-карбонату бария — 97,1%. Удельная радиоактивность 14С-линолевой кислоты составила 45,36 ± 0,02 мКи/г. Радиохимический выход реакции — 96,0%. Способ удобен для серийного выпуска готового продукта.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Ярослав Ярославович Тыньо, Г. В. Морозова, Ю. К. Бирюкова, Д. А. Сивохин, Н. В. Позднякова

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SYNTHESIS OF 13С- AND 14С-LABELED LINOLEIC ACIDS FOR USE IN DIAGNOSTIC BREATH TESTS FOR HEPATOBILIARY SYSTEM DISORDERS

At present, there is a need for a simple, noninvasive, highly specific and sensitive diagnostic test for hepatobiliary system disorders. Compounds labeled with carbon isotopes are widely used in various diagnostic breath tests; they are safe and can reliably detect a metabolic disorder or enzyme deficiency. The aim of this study was to synthesize 13Сand 14С-labeled linoleic acids suitable for use in hepatobiliary breath tests in terms of purity. In the synthesis of 13С-labeled linoleic acid, the chemical yield for 1-bromo-8,11-heptadecadien was 86.4% and the chemical yield for barium carbonate-13С, 96.0%. In the synthesis of 14С-labeled linoleic acid, the chemical yield for 1-bromo-8,11-heptadecadien was 87.39%; for barium carbonate-14С it was 97.1%. The specific radioactivity of 14С-labeled linoleic acids was 45.36 ± 0.02 mCi/g. The radiochemical yield of the reaction was 96.0%. The proposed method is suitable for batch production.

Текст научной работы на тему «Синтез линолевой кислоты, меченной 13С и 14С, для проведения диагностических дыхательных тестов заболеваний гепатобилиарной системы»

СИНТЕЗ ЛИНОЛЕВОЙ КИСЛОТЫ, МЕЧЕННОЙ 13С И 14С, ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ТЕСТОВ ЗАБОЛЕВАНИЙ ГЕПАТОБИЛИАРНОЙ СИСТЕМЫ

Я. Я. Тыньо1 Г. В. Морозова2, Ю. К. Бирюкова3, Д. А. Сивохин4, Н. В. Позднякова5, М. В. Зылькова3, Е. С. Богданова3, М. С. Смирнова3, А. Б. Шевелёв3-6

1 Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма, Москва, Россия

2 Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К. И. Скрябина, Москва, Россия

3 Институт общей генетики имени Н. И. Вавилова, Москва, Россия

4 Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова, Москва, Россия

5 Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н. Н. Блохина, Москва, Россия

6 Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова, Москва, Россия

В настоящее время для диагностики заболеваний печени и билиарной системы требуется разработка простого неинвазивного теста с высокой чувствительностью и специфичностью. Соединения, меченные изотопом углерода, уже имеют широкое применение в диагностике различных заболеваний методами дыхательных тестов, безопасны и способны достоверно выявлять метаболические нарушения или дефицит специфичных ферментов в органах. Целью работы было получить линолевую кислоту, меченную 13С и 14С, по степени очистки пригодную для проведения дыхательных тестов в целях диагностики заболеваний гепатобилиарной системы. В предложенном способе химический выход реакции синтеза 13С-линолевой кислоты по 1-бром-8,11-гептадекадиену составил 86,4%, по 13С-карбонату бария — 96,0%. Химический выход реакции синтеза 14С-линолевой кислоты по 1-бром-8,11-гептадекадиену составил 87,39%, по 14С-карбонату бария — 97,1%. Удельная радиоактивность 14С-линолевой кислоты составила 45,36 ± 0,02 мКи/г Радиохимический выход реакции — 96,0%. Способ удобен для серийного выпуска готового продукта.

Ключевые слова: дыхательный тест, линолевая кислота, 13С, 14С, гепатобилиарная система, заболевания печени

Вклад авторов: Я. Я. Тыньо — идея, общее руководство; Г. В. Морозова — синтез конечных соединений путем карбоксилирования реактива Гриньяра диоксидом 13С и 14С, материальный баланс всей схемы синтеза; Ю. К. Бирюкова — ЯМР-анализ конечного продукта синтеза; Д. А. Сивохин — обзор литературы, подготовка рукописи к печати; Н. В. Позднякова — обзор литературы; М. В. Зылькова — определение уровня радиоактивности атомов углерода в исходных веществах, полупродуктах синтеза и конечных соединениях; Е. С. Богданова — расшифровка ЯМР-спектра конечных продуктов синтеза; М. С. Смирнова — определение температуры плавления конечного соединения; А. Б. Шевелёв — материально-техническое снабжение работы и обеспечение доступа к оборудованию, редактирование перевода рукописи.

Для корреспонденции: Ярослав Ярославович Тыньо Сиреневый бульвар, д. 4, г. Москва, 105122; yytynio@mail.ru

Статья получена: 31.03.2020 Статья принята к печати: 15.04.2020 Опубликована онлайн: 25.04.2020 DOI: 10.24075/угдти.2020.022

SYNTHESIS OF 13G- AND ^-LABELED LINOLEIC ACIDS FOR USE IN DIAGNOSTIC BREATH TESTS FOR HEPATOBILIARY SYSTEM DISORDERS

Tynio YY1 "s, Morozova GV2, Biryukova YuK3, Sivokhin DA4, Pozdniakova NV5, Zylkova MV3, Bogdanova ES3, Smirnova MS3, Shevelev AB3'6

1 Russian State University of Physical Education, Sport, Youth and Tourism, Moscow, Russia

2 Skryabin Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology, Moscow, Russia

3 Vavilov Institute of General Genetics, Moscow, Russia

4 Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow, Russia

5 Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Moscow, Russia

6 Plekhanov Russian University of Economics, Moscow, Russia

At present, there is a need for a simple, noninvasive, highly specific and sensitive diagnostic test for hepatobiliary system disorders. Compounds labeled with carbon isotopes are widely used in various diagnostic breath tests; they are safe and can reliably detect a metabolic disorder or enzyme deficiency. The aim of this study was to synthesize 13C- and 14C-labeled linoleic acids suitable for use in hepatobiliary breath tests in terms of purity. In the synthesis of 13C-labeled linoleic acid, the chemical yield for 1-bromo-8,11-heptadecadien was 86.4% and the chemical yield for barium carbonate-13C, 96.0%. In the synthesis of 14C-labeled linoleic acid, the chemical yield for 1-bromo-8,11-heptadecadien was 87.39%; for barium carbonate-14C it was 97.1%. The specific radioactivity of 14C-labeled linoleic acids was 45.36 ± 0.02 mCi/g. The radiochemical yield of the reaction was 96.0%. The proposed method is suitable for batch production.

Keywords: breath test, linoleic acid, 13C, 14C, hepatobiliary system, liver disease

Author contribution: Tynio YY conceived and supervised the study; Morozova GV synthesized the final product by carboxylation of the Grignard reagent with 13C and 14C dioxides, did preparative calculations; Biryukova YuK conducted NMR-analysis of the final product; Sivokhin DA analyzed the literature and wrote the manuscript; Pozdniakova NV analyzed the literature; Zylkova MV measured the radioactivity of carbon atoms in the reagents, intermediate and final products; Bogdanova ES analyzed the NMR spectra of the final products; Smirnova MS determined the melting point of the final products; Shevelev AB provided reagents and instrumentation and revised the manuscript.

[23 Correspondence should be addressed: Yaroslav Y. Tynio Sirenevyi bulvar, 4, Moscow, 105122; yytynio@mail.ru

Received: 31.03.2020 Accepted: 15.04.2020 Published online: 25.04.2020

DOI: 10.24075/brsmu.2020.022

METHOD I DIAGNOSTICS

Численность наблюдаемых пациентов с хроническими заболеваниями печени, приводящими к циррозу (вирусные гепатиты В и С, алкогольные и токсические гепатиты, первичный склерозирующий холангит и др.), непрерывно растет [1].

Биопсия печени остается золотым стандартом оценки состояния органа. Однако инвазивность процедуры и связанные с этим риски осложнений для пациента не позволяют использовать этот метод в качестве рутинного

[2]. Внедрение в практику методов неинвазивной диагностики, обладающих высокой достоверностью, простотой выполнения и безопасностью, как для самого пациента, так и для обслуживающего персонала

[3], позволит оценивать эффективность лечения в динамике, наличие функциональных резервов печени [2, 4]. Этим функциональные тесты выгодно отличаются от эластографии или расчета лабораторных индексов ДРЯ! [5] либо РОРЫБ [6].

Диагностика с помощью дыхательных тестов основана на способности различных органов и систем метаболизировать 13С- и 14С-препараты с образованием 13СО2 [7] или 14СО2 [8], которые распределяются кровеносной системой по всем органам и тканям, и, выделяясь через легкие, могут быть достоверно обнаружены в выдыхаемом воздухе пациента с помощью масс-спектрометрии или ИК-спектрометрии в варианте ЫОИРБ (недиспергирующий инфракрасный анализатор) и лазерной абсорбции СЯОБ (спектральная техника для измерения поглощения, основанная на определении времени затухания излучения в ячейке с двумя высокоотражающими зеркалами при многократном прохождении света между ними) [3, 9]. Таким образом, появляется возможность постановки диагноза на основе анализа фармакокинетических показателей — изменения концентрации 14СО2 в выдыхаемом воздухе во времени и информации о путях и скоростях метаболических превращений препарата [10].

Уже разработаны и внедрены в практику дыхательные тесты для оценки функционального состояния печени на основе оценки скорости метаболизации 13С-метацетина [11-13], 13С-галактозы и 13С-аминофеназона [14] (оценивается активность цитохрома Р450), 13С-фенилаланина [15, 16], 13С-кофеина [17, 18], 13Сз- триоктаноина (тройного эфира глицерина и 13С-каприловой кислоты) для обнаружения дефицита ферментов поджелудочной железы [7, 19].

Одним из наиболее перспективных направлений в ядерной медицине является использование дыхательных тестов на основе различных фармацевтических препаратов с использованием меченых жирных кислот, в частности линолевой. Данное соединение играет существенную роль в энергетическом обмене клеток высших организмов и служит строительным блоком для липидов нескольких классов, таких как нейтральные жиры, фосфоглицериды и эфиры холестерина [20].

Линолевая кислота — длинноцепочечное нерастворимое в воде соединение. В организме под действием желчи, выделяемой из желчного пузыря, в тонком кишечнике происходит гидролиз жирной кислоты с образованием смешанных мицелл. В случае нарушения работы гепатобилиарной системы, приводящего к нехватке желчных солей в желчи, замедляется всасывание меченых жирных кислот, что может быть обнаружено по изотопному составу выделяющегося углекислого газа [20].

В литературе описан стереоспецифический синтез изомеров моно-непредельных жирных кислот с 14С-атомом в первом положении с использованием одиннадцати стадий

при помощи инверсии олефина [21]. Преимущество этого способа в возможности получения мононенасыщенных жирных кислот с различным расположением двойной связи. Однако изложенный в работе способ чрезвычайно трудоемок, требует препаративного разделения стереоизомеров по окончании стадии эпоксидирования, а также такого дорогостоящего и токсичного источника 14С, как цианид. Все это ограничивает промышленное применение описанной разработки.

Способы химического синтеза 13С- и 14С-производных наиболее распространенных в пищевых продуктах ненасыщенных жирных кислот: линолевой и линоленовой из наиболее доступного сырья — СО2 на базе изотопов углерода в литературе не описаны. Биологические способы с применением водорослей, простейших и грибов (например, Thraustochytrium или Mortierella alpina) имеют низкий радиохимический выход, не превышающий 60% [22, 23]. Остальную часть изотопа выбрасывают в виде отходов, что с учетом большой длительности распада 14С приводит к высокой экологической опасности схемы синтеза. Кроме того, к недостаткам известного из литературы биологического способа с точки зрения применимости 13С- и 14С-жирных кислот в дыхательных тестах является распределение меченых атомов по всей длине углеродной цепи ацила. Между тем, для достижения максимальной чувствительности, воспроизводимости и безопасности дыхательных тестов целесообразно использовать препараты жирных кислот, имеющих 100% меченого атома в позиции 1 (карбоксильная группа). Часто в результате биогенного синтеза образуется смесь жирных кислот различного состава. Например, показано, что биогенный синтез с использованием Thraustochytrium приводит к образованию 10 различных жирных кислот с выходами 0,72-21,82%. Кроме того, 1,9% изотопа включается в жирные кислоты неидентифицированной структуры [23].

Целью работы было представить способ синтеза линолевой кислоты с помощью 13С и 14С по положению 1 ацила с использованием CO2 в качестве источника аномального изотопа для последующего применения в диагностике гепатобилиарной системы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Оборудование

Чистоту полученных промежуточных и конечных продуктов контролировали тонкослойной хроматографией на силикагеле на пластинках Kieselgel 60 F254 (Merck; Германия) и sorbfil ПТСХ-АФ-В-УФ, в системе этилацетат : гексан (1 : 1). Визуализацию разделенных соединений проводили с помощью паров йода. Структуру целевого продукта подтверждали спектроскопией ядерного магнитного резонанса на приборах моделей AM-300, 300 МГц (Bruker; Германия) и DRX-500, 500 МГц (Bruker; Германия). В качестве растворителя для проведения анализа методом ЯМР-спектроскопии использовали 2Н-хлороформ, съемку проводили при частоте 300,1 мГц.

Для определения удельной активности меченых атомов углерода использовали жидкостный сцинтилляционный счетчик DPM 7001 (НТЦ Радэк; Россия), оснащенный двумя фотоэлектронными умножителями. Для определения активности смесей использовали микрокалориметр Кальве Setaram С80 (SETARAM Instrumentation; Франция). Значения рН водных растворов определяли потенциометрическим

методом с помощью рН-метра модели БагЬпиэ РВ-11 (8а|1опиз; Германия).

Материалы

Использовали следующие материалы:

- 1-бром-8,11-гептадекадиен СН3(СН2)3-(СН2СН=СН)2(СН2)7Вг ДррПСИет (США) со следующими характеристиками: молярная масса — 315,332 г/моль; температура плавления — 23,4 °С; температура кипения — 112 °С [24];

- источник стабильного изотопа углерода: безводный 13С-карбонат бария (АО «Всерегиональное объединение «Изотоп»; Россия), со следующими характеристиками, указанными производителем: изотопная чистота — 99,32%; молекулярная масса — 198,3359 г/моль; температура плавления — 1558 °С;

- источник радиоактивного изотопа углерода: безводный 14С-карбонат бария (ПО «МАЯК» Госкорпорации «РОСАТОМ»; Россия) со следующими характеристиками, указанными производителем: изотопная чистота — 97,8%; молярная масса — 199,3359 г/моль; температура плавления — 1566 °С; удельная радиоактивность — 66,92 мКи/г.

- осушенные аргон и азот квалификации «высокая чистота» («М-газ»; Россия), а также этилацетат по ГОСТ 22300-76 изм.1-3 («Химмед»; Россия), гексан по ТУ 2631158-44493179-13 («ЛенРеактив»; Россия), магний (стружка) по ГОСТ 804-93 («Интерхим»; Россия), йод кристаллический чда («ЛенРеактив»; Россия), диэтиловый эфир по ТУ 2600001-45682126-13 («Химмед»; Россия), серную кислоту хч по ГОСТ 4204-77 («Химмед»; Россия), соляную кислоту хч по ГОСТ 3118-77 («Химмед»; Россия), гидроксид натрия 98% (Р!ика Швейцария; каталожный номер 71695), ацетонитрил по ТУ 6-09-3534-87 («Химсервис»; Россия).

Абсолютированный эфир получали по следующей схеме. Диэтиловый эфир по ТУ 2600-001-45682126-13 промывали насыщенным раствором хлорида кальция из расчета 50 мл на 1 л эфира и сушили над прокаленным в течение суток при +120 °С хлоридом кальция, используя 130 г сухого вещества для обработки 1 л эфира в течение 48 ч. Реагент фильтровали через бумажный складчатый фильтр в сухую колбу и добавляли металлический натрий из расчета 1 г на 1 л. Колбу плотно закрывали пробкой с установленной хлоркальциевой трубкой. Эфир использовали для карбоксилирования реактива Гриньяра при том условии, что при внесении новых порций натрия не наблюдалось выделения водорода.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Получение линолевой кислоты, меченной 13С и 14С в первом положении, проводили в две стадии: 1) получение реактива Гриньяра; 2) карбоксилирование реактива Гриньяра диоксидом 13С и 14С.

Получение реактива Гриньяра

Собирали установку из трехгорлой колбы на 250 мл, в боковые горловины колбы вставляли хорошо действующий обратный холодильник с хлоркальциевой трубкой и капельную воронку с трубкой, уравнивающей давление во время прикапывания эфирного раствора. В центральное отверстие через масляный затвор вводили мешалку с электрическим приводом. В колбу помещали 3,0 г магниевой стружки и кристаллик йода. Всю установку продували током аргона квалификации «высокая чистота» в

течение 20 мин. Через капельную воронку в колбу вводили 160 мл абсолютного эфира, включали мешалку и при слабом токе аргона добавляли 3,78 г (12 ммоль) 1-бром-8,11-гептадекадиена в виде раствора в диэтиловом эфире объемом 80 мл. Для начала реакции колбу нагревали на водяной бане до кипения эфира. После начала реакции водяную баню выключали и процесс перемешивания продолжали до полного растворения магния (рис. 1.; разрешения из [25]).

Карбоксилирование реактива Гриньяра диоксидом 13С и 14С

Установка, использованная для получения меченых кислот карбоксилированием реактивом Гриньяра, представляла собой высоковакуумную гребенку, снабженную шлифами для присоединения реакционной колбы, источника СО2 и ртутного манометра, а также трубками для входа и выхода азота. Коническая трехгорлая реакционная колба была изготовлена с таким расчетом, чтобы ее можно было замораживать, и снабжена магнитной мешалкой, позволяющей работать в вакууме при охлаждении (рис. 2; с разрешения из [25]).

Источник диоксида 13С и 14С представлял собой круглодонную колбу, содержащую 5,4 ммоль карбоната

Рис. 1. Прибор для получения реактива Гриньяра а атмосфере аргона

Рис. 2. Прибор для карбоксилирования реактивов Гриньяра. 1 — источник оксида углерода; 2 — трубка с драйеритом; 3 — высоковакуумная гребенка (диаметр трубки 13 мм); 4 — ртутный манометр; 5 — колба; 6 — магнитная мешалка (110 в, 3 фазы); 7 — баня для охлаждения; 8 — подача азота; 9 — шлиф 28/12; 10 — кран с отверстием 3 мм; 11 — кран с отверстием 2 — мм; 12 — шлиф 18/9; 13 — шлиф 14/35; 14 — шлиф 14/20

7

МЕН-ЮР I Р^ОМОЭТЮЭ

бария на базе изотопов: для изотопа 13С — навеска массой 1,071 г, для изотопа 14С — 1,076 г. Колбу соединили с заполненной концентрированной серной кислотой капельной воронкой, снабженной приспособлением для выравнивания давления. Эту часть установки соединили с вакуумной гребенкой через трубку, наполненную осушителем.

Для проведения реакции установку откачали с помощью масляного насоса до давления 0,1 мм рт. ст. и заполнили сухим азотом. Затем, при помощи предварительно промытой и заполненной азотом пипетки с поршневой подачей, быстро ввели в реакционную колбу раствор реактива Гриньяра, полученный из 6 ммоль 1 -бром-8,11 -гептадекадиена (половина общего полученного количества). Свободный боковой отвод реакционной колбы закрыли пробкой, колбу охладили жидким азотом и откачивали систему до давления 0,1 мм рт. ст. После этого дали содержимому реакционной колбы оттаять, нагревая его смесью сухого льда и ацетона до -77 °С, снова замораживали жидким азотом и опять откачали систему для удаления выделившегося азота.

Карбоксилирование реактива Гриньяра проводили при температуре -20 °С, постоянно перемешивая содержимое колбы. Для запуска выделения СО2 на базе изотопов углерода к карбонату бария из капельной воронки медленно прибавляли концентрированную серную кислоту, при этом следили за тем, чтобы давление в приборе не превышало 500 мм рт. ст. Для полного выделения меченого С02 в конце реакции осторожно нагревали реакционную колбу с карбонатом бария до окончательного его растворения. После полного истощения реактива Гриньяра давление С02 в приборе согласно показаниям манометра перестало снижаться. По этому показателю как в случае 13С02, так и в случае 14С02, реакция полностью завершилась в течение 15 мин.

Реакционную колбу с реактивом Гриньяра охладили жидким азотом, для того чтобы в нее перешел весь оставшийся в системе меченый С02, затем закрыли кран, соединяющий прибор с источником меченого С02, и для полного поглощения меченого С02 реакционную массу перемешивали в течение 15 мин при температуре -20 °С. После этого установку заполнили азотом и соединили

с атмосферой. Полученный комплекс разлагали разбавленной соляной кислотой. Подкисленную смесь экстрагировали эфиром. Эфирный экстракт обработали 100 мМ №0Н и подкислили полученный щелочной раствор до рН 7,0. Выделившуюся кислоту отфильтровали. Осадок собрали, промыли водой и перекристаллизовали из ацетонитрила при -20 °С (считали, что для линолевой кислоты ? = -11 °С).

замерз ;

Масса полученной 13С-линолевой кислоты составила 1459 мг (5,184 ммоль). Итоговый химический выход реакции по 1-бром-8,11-гептадекадиену составил 86,4%, по 13С02 — 96,0%. Экспериментально измеренная температура замерзания продукта составила -11,0 °С.

Масса полученной 14С-линолевой кислоты составила 1480 мг (5,243 ммоль). Итоговый химический выход реакции по 1-бром-8,11-гептадекадиену составил 87,39%, по 13С02 — 97,1%. Удельную активность 14С-линолевой кислоты определяли на сцинтилляционном счетчике: она составила 45,36 ± 0,02 мКи/г. Таким образом, общий радиохимический выход составил 96,0%. Препарат имел температуру замерзания -10,7 °С.

Анализ полученных образцов 13С- и 14С-линолевых кислот с помощью тонкослойной хроматографии на платинах Кюэе1де1 60 Р254 в системе этилацетат : гексан (1 : 1) (см. Материалы и методы) позволил обнаружить примеси. Определение массы основного вещества, элюированного из силикагеля после разделения методом ТСХ, показало, что в случае 13С-линолевой кислоты на него приходится 98,2% сухой массы готового препарата.

Сравнение спектра 1Н ЯМР 14С-линолевой кислоты с эталонным 1Б/С18Н3202/с1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18(19)20/И6-7, 9-10Н, 2-5, 8, 11-17Н2, 1Н3, (Н, 19, 20)/Ь7-6-, 10-9, описанным в литературе [26], показало полное соответствие структуры синтезированного вещества структуре линолевой кислоты (рис. 3).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Значимое преимущество предложенного способа синтеза линолевой кислоты, меченной изотопами 13С и 14С, состоит в ускорении процесса получения целевых продуктов, сокращении потерь меченого СО2, в повышении его

ОНц.0

12

Рис. 3. Спектр 1Н-ЯМР 14С-линолевой кислоты

т 6 РРМ

4

2

0

суммарного химического и радиационного выхода. Важным результатом является также исключение распределения изотопно-меченых атомов по всей длине углеродной цепи ацила: при использовании разработанного метода включение происходит только в первом положении.

Упрощение и снижение стоимости процесса получения целевых продуктов обусловлены уменьшением длительности реакции за счет подбора оптимальных соотношений реагентов и использования теста на окончание реакции карбоксилирования реактива Гриньяра с помощью измерения давления СО2 в системе. Разработанный метод обеспечивает существенное повышение радиационного и химического выхода продукта по источнику изотопа по сравнению с известными способами [21-23]. Включение меченого изотопа в целевой продукт приближается к количественному, в результате практически полностью исключается выброс радиоактивных отходов во внешнюю среду. С учетом затратности и сложности утилизации радиоактивных отходов с длительным периодом полураспада это играет существенную роль с точки зрения экономической эффективности способа.

Полученные в ходе работы образцы 13С- и 14С-линолевой кислот по своей чистоте и количеству

пригодны для проведения доклинических испытаний острой, субхронической, хронической и других типов токсичности в соответствии с требованиями [27]. После подтверждения безопасности соединения, изготавливаемые предлагаемым способом, могут быть рекомендованы для испытаний в клинических условиях в качестве диагностических дыхательных тестов в целях диагностики заболеваний гепатобилиарной системы.

ВЫВОДЫ

Предложен метод получения линолевой кислоты, содержащей атомы углерода 13С или 14С в первом положении. От известных аналогов он отличается простотой и включает две вместо 11 стадий. При работе с 14С способ дает радиохимический выход, близкий к количественному (96%), что полностью исключает проблему утилизации опасных радиоактивных отходов, возникающих при работе с 14С-содержащими исходными веществами. Для синтеза кислот предложенным способом не требуется использования сложного аналитического и препаративного оборудования, что удобно для серийного выпуска готового продукта.

Литература

1. Liou IW. Management of end-stage liver disease. Med Clin North Am. 2014; 98 (1): 119-52. DOI: 10.1016/j.mcna.2013.09.006.

2. Musialik J, Jonderko K, Kasicka-Jonderko A, Buschhaus M. 13CO2 breath tests in non-invasive hepatological diagnosis. Prz Gast2oenterol. 2015; 10 (1): 1-6.

3. Modak AS. Stable isotope breath tests in clinical medicine: A review. J Breath Res. 2007; 1 (1): R1-R13. DOI: 10.1088/17527155/1/1/014003.

4. Razlan H, Marzuki NM, Tai M-L S, Shamsul Tze-Zen Ong A-S, Mahadeva S. Diagnostic value of the 13C-methacetin breath test in various stages of chronic liver disease. Gastroenterol Res Pract. 2011; 2011 (1): 1-6. DOI: 10.1155/2011/235796.

5. Forns X, Ampurdanés S, Llovet JM, Aponte J, Quintó L, MartinezBauer E, et al. Identification of chronic hepatitis C patients without hepatic fibrosis by a simple predictive model. Hepatology, 2002; 36 (4I): 986-92. DOI: 10.1053/jhep.2002.36128.

6. Wai CT, Greenson KJ, Fontana RJ, Kalbfleisch JD, Jorge AM, Hari SC, et al. A simple noninvasive index can predict both significant fibrosis and cirrhosis in patients with chronic hepatitis C. Hepatology. 2003; 38 (2): 518-26. DOI: 10.1053/ jhep.2003.50346.

7. Эльман А. Р., Рапопорт С. И. Стабильно-изотопная диагностика в России: итоги и перспективы. 13С-препараты, приборы, методы. Клин. мед. 2014; 92 (7): 5-11.

8. Balan H, Gold CA, Dworkin HJ, McCormick VA, Freitas JE. Procedure Guideline for Carbon-14-Urea Breath Test. J Nucl Med. 2016; 39 (11): 2012-14.

9. Плавник Р. Г. 13С-Уреазный дыхательный тест на Helicobacter pylori (клинические и организационные аспекты). М.: МЕДПРАКТИКА-М, 2017; 36 с.

10. Grattagliano I, Lauterburg BH, Palasciano G, and Portincasa P. 13C-breath tests for clinical investigation of liver mitochondrial function. Eur J Clin Invest. 2010; 40 (9): 843-50. DOI: 10.1111/j.1365-2362.2010.02331.x.

11. Gorowska-Kowolik K, Chobot A, and Kwiecien J. 13C-Methacetin Breath Test for Assessment of Microsomal Liver Function: Methodology and Clinical Application. Gastroenterol Res Pract. 2017; 2017 (1): 1-5.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12. Moran S, Mina A, Duque X, Ortiz-Olvera N, Rodriguez-Leal G, Sierra-Ramirez JA, et al. The utility of the 13C-methacetin breath test in predicting the long-term survival of patients with decompensated

cirrhosis. J Breath Res. 2017; 11 (3): 1-28. DOI: 10.1088/1752-7163/aa7b99.

13. Эльман А. Р., Корнеева Г А, Носков Ю. Г Хан В. Н., Шишкина Е. Ю., Негримовски В. М. и др. Синтез продуктов, меченных изотопом 13С, для медицинской диагностики. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева). 2013; LVII (5): 3-24.

14. Giannini EG, Alberto F, Paolo B, Federica B, Federica M, et al. 13C-galactose breath test and 13C-aminopyrine breath test for the study of liver function in chronic liver disease. Clin Gastroenterol Hepatol. 2005; 3 (3): 279-85. DOI: 10.1016/S1542-3565(04)00720-7.

15. Moran S, Gallardo-Wong I, Rodriguez-Leal G, McCollough P, Mendez J, Castañeda B, et al. L-[1-13C]phenylalanine breath test in patients with chronic liver disease of different etiologies. Isotopes Environ Health Stud. 2009; 45 (3): 192-7. DOI: 10.1080/10256010903083995.

16. Zhang GS, Bao ZJ, Zou J, Yin SM, Huang YQ, Huang H, et al. Clinical research on liver reserve function by 13C-phenylalanine breath test in aged patients with chronic liver diseases. BMC Geriatr. 2010; 10 (23): 1-8 . DOI: 10.1186/1471-2318-10-23.

17. Schmilovitz-Weiss H, Niv Y, Pappo O, Halpern M, Sulkes J, Braun M, et al. The 13C-caffeine breath test detects significant fibrosis in patients with nonalcoholic steatohepatitis. J Clin Gastroenterol. 2008; 42 (4): 408-12, 2008. DOI: 10.1097/ MCG.0b013e318046ea65.

18. Gordon J, Park H, Wiseman E, George J, Katelaris PH, Seow F, et al. Non-invasive estimation of liver fibrosis in non-alcoholic fatty liver disease using the 13C-caffeine breath test. J Gastroenterol Hepatol. 2011; 26 (9): 1411-6. DOI: 10.1111/j.1440-1746.2011.06760.x.

19. Braden B. 13C breath tests for the assessment of exocrine pancreatic function. Pancreas. 2010; 39 (7): 955-9. DOI: 10.1097/ MPA.0b013e3181dbf330.

20. Титов В. Н. Клиническая бихимия жирных кислот, липидов и липопротеинов. Гиполипидемическая терапия и профилактика атеросклероза. Клинико-лабораторный консилиум. 2014; 1: 4-29.

21. Georgin D, Taran F, Mioskowski C. A divergent synthesis of [1-14C]-mono-E isomers of fatty acids. Chem Phys Lipids. 2003; 125 (1): 83-91.

22. Kawashima H, Akimoto K, Tsuyoshi F, Hideo N, Kyoko K, Sakayu S. Preparation of 13C-labeled polyunsaturated fatty acids by an

METHOD I DIAGNOSTICS

arachidonic acid-producing fungus Mortierella alpina 1S-4. Analytical Biochemistry. 1995; 229 (2): 317-22. DOI: 10.1006/ abio.1995.1419.

23. Zhao X, Qiu X. Analysis of the biosynthetic process of fatty acids in Thraustochytrium. Biochimie. 2018; 144 (1): 108-14.

24. Lide DR. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th ed. CRC Press. 2006; p. 3-320.

25. Поздеев В. В., Тыньо Я. Я., Морозова Г. В., Быченко А. Б., Бирюкова Ю. К., Шевелев А. Б., авторы; ООО «ГК Наш

References

1. Liou IW. Management of end-stage liver disease. Med Clin North Am. 2014; 98 (1): 119-52. DOI: 10.1016/j.mcna.2013.09.006.

2. Musialik J, Jonderko K, Kasicka-Jonderko A, Buschhaus M. 13CO2 breath tests in non-invasive hepatological diagnosis. Prz Gast2oenterol. 2015; 10 (1): 1-6.

3. Modak AS. Stable isotope breath tests in clinical medicine: A review. J Breath Res. 2007; 1 (1): R1-R13. DOI: 10.1088/17527155/1/1/014003.

4. Razlan H, Marzuki NM, Tai M-L S, Shamsul Tze-Zen Ong A-S, Mahadeva S. Diagnostic value of the 13C-methacetin breath test in various stages of chronic liver disease. Gastroenterol Res Pract. 2011; 2011 (1): 1-6. DOI: 10.1155/2011/235796.

5. Forns X, Ampurdanés S, Llovet JM, Aponte J, Quintó L, MartinezBauer E, et al. Identification of chronic hepatitis C patients without hepatic fibrosis by a simple predictive model. Hepatology, 2002; 36 (4I): 986-92. DOI: 10.1053/jhep.2002.36128.

6. Wai CT, Greenson KJ, Fontana RJ, Kalbfleisch JD, Jorge AM, Hari SC, et al. A simple noninvasive index can predict both significant fibrosis and cirrhosis in patients with chronic hepatitis C. Hepatology. 2003; 38 (2): 518-26. DOI: 10.1053/ jhep.2003.50346.

7. Elman AR, Rapoport SI. Stabil'no-izotopnaja diagnostika v Rossii: itogi i perspektivy. 13C-preparaty, pribory, metody. Klin med. 2014; 92 (7): 5-11. Russian.

8. Balän H, Gold CA, Dworkin HJ, McCormick VA, Freitas JE. Procedure Guideline for Carbon-14-Urea Breath Test. J Nucl Med. 2016; 39 (11): 2012-14.

9. Plavnik RG. 13S-Ureaznyj dyhatel'nyj test na Helicobacter pylori (klinicheskie i organizacionnye aspekty). M.: MEDPRAKTIKA-M, 2017; 36 s.

10. Grattagliano I, Lauterburg BH, Palasciano G, and Portincasa P. 13C-breath tests for clinical investigation of liver mitochondrial function. Eur J Clin Invest. 2010; 40 (9): 843-50. DOI: 10.1111/j.1365-2362.2010.02331.x.

11. Gorowska-Kowolik K, Chobot A, and Kwiecien J. 13C-Methacetin Breath Test for Assessment of Microsomal Liver Function: Methodology and Clinical Application. Gastroenterol Res Pract. 2017; 2017 (1): 1-5.

12. Moran S, Mina A, Duque X, Ortiz-Olvera N, Rodriguez-Leal G, Sierra-Ramirez JA, et al. The utility of the 13C-methacetin breath test in predicting the long-term survival of patients with decompensated cirrhosis. J Breath Res. 2017; 11 (3): 1-28. DOI: 10.1088/1752-7163/aa7b99.

13. Elman AR, Korneeva GA, Noskov YuG, Khan VN, Shishkina EYu, Negrimovski VM, Syntheses of products labeled with 13C isotope for medicine diagnosis. Russian Chemical Journal. 2013; LVII (5): 3-24.

14. Giannini EG, Alberto F, Paolo B, Federica B, Federica M, et al. 13C-galactose breath test and 13C-aminopyrine breath test for the

Мир», патентообладатель. Способ синтеза линолевой и линоленовой кислот, меченных изотопами углерода 13С и 14С. Патент РФ № 2630691. 12.09.2017.

26. Shaaban M,Abd-Alla HI, Hassan AZ, Aly HF, Ghani MA. Chemical characterization, antioxidant and inhibitory effects of some marine sponges against carbohydrate metabolizing enzymes. Org Med Chem Lett. 2012; 2 (1): 30.

27. Миронов А. Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. М.: Гриф и К, 2012; 994 с.

study of liver function in chronic liver disease. Clin Gastroenterol Hepatol. 2005; 3 (3): 279-85. DOI: 10.1016/S1542-3565(04)00720-7.

15. Moran S, Gallardo-Wong I, Rodriguez-Leal G, McCollough P, Mendez J, Castañeda B, et al. L-[1-13C]phenylalanine breath test in patients with chronic liver disease of different etiologies. Isotopes Environ Health Stud. 2009; 45 (3): 192-7. DOI: 10.1080/10256010903083995.

16. Zhang GS, Bao ZJ, Zou J, Yin SM, Huang YQ, Huang H, et al. Clinical research on liver reserve function by 13C-phenylalanine breath test in aged patients with chronic liver diseases. BMC Geriatr. 2010; 10 (23): 1-8 . DOI: 10.1186/1471-2318-10-23.

17. Schmilovitz-Weiss H, Niv Y, Pappo O, Halpern M, Sulkes J, Braun M, et al. The 13C-caffeine breath test detects significant fibrosis in patients with nonalcoholic steatohepatitis. J Clin Gastroenterol. 2008; 42 (4): 408-12, 2008. DOI: 10.1097/ MCG.0b013e318046ea65.

18. Gordon J, Park H, Wiseman E, George J, Katelaris PH, Seow F, et al. Non-invasive estimation of liver fibrosis in non-alcoholic fatty liver disease using the 13C-caffeine breath test. J Gastroenterol Hepatol. 2011; 26 (9): 1411-6. DOI: 10.1111/j.1440-1746.2011.06760.x.

19. Braden B. 13C breath tests for the assessment of exocrine pancreatic function. Pancreas. 2010; 39 (7): 955-9. DOI: 10.1097/ MPA.0b013e3181dbf330.

20. Titov VN. Klinicheskaja biohimija zhirnyh kislot, lipidov i lipoproteinov. Gipolipidemicheskaja terapija i profilaktika ateroskleroza. Kliniko-laboratornyj konsilium. 2014; 1: 4-29. Russian.

21. Georgin D, Taran F, Mioskowski C. A divergent synthesis of [1-14C]-mono-E isomers of fatty acids. Chem Phys Lipids. 2003; 125 (1): 83-91.

22. Kawashima H, Akimoto K, Tsuyoshi F, Hideo N, Kyoko K, Sakayu S. Preparation of 13C-labeled polyunsaturated fatty acids by an arachidonic acid-producing fungus Mortierella alpina 1S-4. Analytical Biochemistry. 1995; 229 (2): 317-22. DOI: 10.1006/ abio.1995.1419.

23. Zhao X, Qiu X. Analysis of the biosynthetic process of fatty acids in Thraustochytrium. Biochimie. 2018; 144 (1): 108-14.

24. Lide DR. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th ed. CRC Press. 2006; p. 3-320.

25. Pozdeev VV Tyño YJ, Morozova GV, Bychenko AB, Biryukova YK, Shevelev AB; LLC "GK Our World". Method of Synthesis of Linoleic and Linolenic Acids Labeled with Carbon Isotopes 13C and 14C. RF Patent # 2630691. 12.09.2017.

26. Shaaban M, Abd-Alla HI, Hassan AZ, Aly HF, Ghani MA. Chemical characterization, antioxidant and inhibitory effects of some marine sponges against carbohydrate metabolizing enzymes. Org Med Chem Lett. 2012; 2 (1): 30.

27. Mironov AN. Rukovodstvo po provedeniju doklinicheskih issledovanij lekarstvennyh sredstv. M.: Grif i K, 2012; 994 s.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.