CC BY
9■ ■
Токсикологический вестник №б (165)
УДК 615.27:615.9
ТОКСИЧНОСТЬ ПРИ ОДНОКРАТНОМ ВНУТРИЖЕЛУДОЧНОМ ВВЕДЕНИИ АКТИВНОГО КЛАТРАТНОГО КОМПЛЕКСА 3-(2-ФЕНИЛЭТИЛ)-2-ТИОКСО-1.Э-ТИАЗОЛИДИН-4-ОНА С b-ЦИКЛОДЕКСТРИНОМ
Разработан впервые активный клатрартный комплекс 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазо-лидин-4-она с ß-циклодекстрином в виде нанопорошка со средним размером частиц 40,5 нм, обладающий широким спектром фармакологических свойств. По результатам токсикометрии имеются все основания активный клатрартный комплекс 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-ти-азолидин-4-она с ß-циклодекстрином отнести к VI классу относительно безвредных лекарственных веществ по Hodge и к 5 классу токсичности, в соответствии с ГОСТ 32644-2014.
Ключевые слова:роданины, 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-он, ß-циклодекстрин, клатратные комплексы, фармацевтическая субстанция, острая токсичность, наночастицы.
Цит: К.Т. Еримбетов, Р.А. Земляной, Е.В. Бондаренко, А.Я. Гончарова. Токсичность при однократном внутрижелудочном введении активного клатратного комплекса 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-она с ß-циклодекстрином. Токсикологический вестник. 2020; 6:59-62
Р01: 10.36946/0869-7922-2020-6-59-62
К.Т. Еримбетов12, Р.А. Земляной1, Е.В. Бондаренко2, А.Я. Гончарова2
всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных - филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста», 249013, РФ, Калужская обл. г. Боровск, пос. Институт 2ООО «Научно-исследовательский центр «Парк активных молекул», РФ, Калужская обл., г. Обнинск
Введение. В настоящее время весьма перспективным является класс соединений, относящихся к роданинам, на основе которых можно создать средства медицинского и ветеринарного применения. Соединения роданинового ряда - это органические молекулы, содержащие остатки 4-ок-со-2-тиоксо-1,3-тиазолидина [1]. Роданины могут проявлять физиологические и фармакологические эффекты и в связи с этим они являются перспективными соединениями для разработки как лекарственных средств, так и биологически активных добавок к кормам. Одним из фармакологически активных соединений из выше упомянутого класса является 3-(2-фенилэтил)-2-тиок-со-1,3-тиазолидин-4-он. По данным литературы установлено его ингибирующее действие в отношении фермента киназы гликогенсинтазы 3р (ОБК3 р). Для соединения 3-(2-фенилэтил)-2-ти-оксо-1,3-тиазолидин-4-она ингибирующая актив-
ность, выраженная в виде 1С50, составляет 35 мкМ [2, 3]. ОБОр участвует в регуляции примерно 50 белков и локализован как в цитозоле, так и внутри ядра. ОБК3р играет ключевую роль в регуляции усвоения глюкозы и ее конверсии в гликоген, усиления синтеза мышечного белка, увеличения пула рецепторов стероидных гормонов, готовых к активации агонистами, что возможно получение анаболического эффекта при применении 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-она [4, 5, 6, 7].
В настоящее время 3-(2-фенилэтил)-2-тиок-со-1,3-тиазолидин-4-он относится к малоизученным молекулам и по физико-химическим свойствам - к нерастворимым в водной среде соединениям. В связи с этим актуальным является разработка на основе данного соединения кла-тратного комплекса с Р-циклодекстрином, позволяющего повысить показатели растворимости,
Еримбетов Кенес Тагаевич (Erimbetov Kenes Tagaevich) - доктор биологических наук, научный руководитель аспиранта Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных - филиал ФГБНУ Федеральный научный центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста, руководитель Службы доклинических и клинических исследований, ООО «Научно-исследовательский центр Парк Активных Молекул», [email protected]
Земляной Руслан Александрович (Zemlyanoy Ruslan Alexandrovich) - аспирант, ВНИИ физиологии, биохимии и питания животных - филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр животноводства - ВИЖ им. Л.К. Эрнста», г. Боровск, Калужская обл., [email protected]
Бондаренко Екатерина Валерьевна (Bondarenko Ekaterina Valer'evna) - кандидат биологических наук, кандидат биологических наук, зам. директора ИБМИ ООО «Научно-исследовательский центр Парк Активных Молекул», тел.: 89105228624, E-mail: [email protected]
Гончарова Анна Яковлевна (Goncharova Anna Yakovlevna) - кандидат биологических наук, директор ООО «Научно-исследовательский центр Парк Активных Молекул», [email protected]
59
НОЯБРЬ - ДЕКАБРЬ 2020
■ ■
биодоступности, и проведение токсикологических исследований. Клатраты - это супрамолеку-лярные соединения; образующиеся при включении молекул одного вида, называемых гостями, в полости кристаллического каркаса, построенного из молекул другого вида, называемых хозяевами (решетчатые клатраты), или в полость одной большой молекулы-хозяина (молекулярные клатраты). Предлагается для токсикологических исследований так называемый молекулярный активный клатрат 3-(2-фенилэтил)-2-тиок-со-1,3-тиазолидин-4-она с Р-циклодекстрином.
Цель работы: Изучение токсичности при однократном внутрижелудочном введении нового активного клатрартного комплекса 3-(2-фенилэ-тил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-она с Р-цикло-декстрином в экспериментах на крысах Wistar.
Материалы и методы исследования. Активный клатратный комплекс 3-(2-фенилэтил)-2-ти-оксо-1,3-тиазолидин-4-она с Р-циклодекстрином был синтезирован твердофазным методом на шаровой мельнице Активатор 2S. Размеры полученных частиц были измерены на приборе Zetasizer Nano ZS. Анализировали наработанные клатрат-ные комплексы 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-ти-азолидин-4-она с Р-циклодекстрином при их разных соотношениях методами спектроскопий в УФ диапазоне.
В соответствии с методическими рекомендациями, приведенными в «Руководстве по проведению доклинических исследований лекарственных средств» [8] и монографии [9] исследована острая токсичность фармацевтической субстанции и клатратного комплекса 3-(2-фе-нилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-она с Р-циклодекстрином. Оценку острой токсичности фармацевтической субстанции и ее клатратного комплекса с -циклодекстрином проводили при их однократном внутрижелудочном введении крысам в возрастающих дозах с анализом причин наступления гибели и клинической картины интоксикации. Класс токсичности изучаемых веществ определяли в соответствии с ГОСТ 326442014 и классификацией Hodge et al. [10, 11].
Две серии экспериментов проведены на крысах Wistar обоего пола с массой тела 190-230 г, возраст 12-13 недель. В первом эксперименте проведена оценка острой токсичности фармацевтической субстанции 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазо-лидин-4-он. Во втором эксперименте - клатрат-ного комплекса 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-ти-азолидин-4-она с Р-циклодекстрином. В обоих экспериментах были сформированы 6 групп крыс по 5 животных обоего пола. Крыс содержали в клетках Т-4 по 5 особей в условиях искусственного освещения (12 часов светлого и темного времени) с принудительной 16-кратной в час вентиляцией, при температуре 20-22 °С и относительной
влажности 50-65% на подстилке из древесных стружек, простерилизованных в сухожаровом шкафу. Крысы имели свободный доступ к гранулированному корму и питьевой воде. Длительность наблюдения за подопытными животными после введения фармацевтической субстанции 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-он и ее клатратного комплекса с Р-циклодекстрином составила 14 суток. Крысы первые двое дней после их введения находились под непрерывным наблюдением. При этом регулярно фиксировалось общее состояние, особенности поведения и двигательной активности, регистрировались сроки развития интоксикации и гибели животных, изменения массы тела выживших особей.
Как указывалось, выше фармацевтическая субстанция 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-ти-азолидин-4-он не растворима в водной среде. В связи с этим для лучшего дозирования фармацевтической субстанции 3-(2-фенилэ-тил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-он и ее клатрат-ного комплекса с Р-циклодекстрином готовили однородную суспензию их в 3 % крахмальном геле. Для этого использовали картофельный крахмал (ГОСТ 7699-78). Свежеприготовленные суспензии фармацевтической субстанции и ее клатратного комплекса с Р-циклодекстри-ном вводили в желудок металлическим зондом крысам (самцам и самкам) в диапазоне доз от 2000 до 14000 мг/кг и от 6000-16000 мг/кг массы тела, соответственно. Исследование острой токсичности высоких доз препаратов осуществляли путем 3-х кратного с интервалом 1 час внутриже-лудочного введения крысам 1/3 указанных доз.
Параметры острой токсичности фармацевтической субстанции 3-(2-фенилэтил)-2-ти-оксо-1,3-тиазолидин-4-он и ее клатратного комплекса с Р-циклодекстрином при внутриже-лудочном введении крысам обоего пола оценивали по методу пробит-анализа Литчфилда-Уи-лкоксона [12, 13].
С полученными данными была проведена статистическая обработка с применением параметрических и непараметрических методов. Различия между группами считались статистически значимыми при Р < 0,05 [12].
Результаты и обсуждение. В процессе разработки впервые синтезированы новые клатрат-ные комплексы 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-ти-азолидин-4-она с Р-циклодекстрином при масс. соотношении от 1:5 до 1:10. Новые клатратные комплексы представляют собой порошок со средним размером частиц 40,5 нм. Для дальнейших исследований был выбран клатратный комплекс 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-она с Р-циклодекстрином при масс. соотношении 1:5.
Проведенные исследования показали, что вну-трижелудочное однократное введение крысам
■ ■
Токсикологический вестник №б (165)
Таблица
Результаты исследования токсичности при однократном внутрижелудочном введении крысам клатратного комплекса 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-она с (3-циклодекстрином
Дозы, мг/кг Общее количество крыс Количество павших животных Клиника интоксикации
2000 5J+5? 0 повышенная двигательная и исследовательская активность -увеличилось количество вертикальных стоек и изученных отверстий в клетке.
4000 5J+5? 0 признаки умеренной возбудимости - биение хвостом, индивидуальный и взаимный груминг, принюхивание
6000 5J+5? 0 повышенная двигательная и исследовательская активность -увеличилось количество вертикальных стоек и изученных отверстий в клетке, признаки умеренной возбудимости - биение хвостом, индивидуальный и взаимный груминг, принюхивание
8000 5J+5? 0 умеренная угнетенность, заторможенность, скученность
12000 5?+5? 0 умеренная угнетенность, заторможенность, скученность, сниженная двигательная активность,
16000 5?+5? 0 умеренная угнетенность, связанное с введением больших объемов жидкостей, сниженная двигательная активность, заторможенность, скученность, затрудненное дыхание
фармацевтической субстанции 3-(2-фенилэ-тил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-он в виде суспензий в 3% крахмальном геле в диапазоне испытанных доз от 2000 до 14000 мг/кг не вызывает гибели животных за 14-суточный период наблюдения. В первые 15-20 минут после ее введения отмечено повышение двигательной и исследовательской активности - увеличилось количество вертикальных стоек и изученных отверстий в клетке, наблюдались также признаки умеренной возбудимости - биение хвостом, индивидуальный и взаимный груминг, принюхивание. Этот период затем сменялся угнетением, заторможенностью, скученностью. В течение последующих двух недель наблюдения не выявлено каких-либо отклонений в состоянии и поведении животных. Они активны, подвижны, хорошо поедают корм, шерсть гладкая, блестящая.
В таблице представлены результаты оценки острой токсичности клатратного комплекса 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-она с Р-циклодекстрином. Из данных таблицы следует, что внутрижелудочное однократное его введение в дозах 2000-16000 мг/кг массы тела не вызывало гибели животных. За период наблюдения не отмечено заметных изменений во внешнем виде, в поведении крыс, подвижность и поедание корма сохраняются на прежнем уровне. Клинические признаки интоксикации носили транзи-торный характер. Введение в желудок крысам фармацевтической субстанции и ее клатрат-ного комплекса с Р-циклодекстрином в макси-
мальной из испытанных дозах 14000-16000 мг/кг наблюдалось умеренное угнетение животных, связанным с введением больших объемов жидкостей. При этом гибели крыс не было отмечено. Не обнаружено различий между самками и самцами в чувствительности к токсическому действию как фармацевтической субстанции, так ее клатратного комплекса с Р-циклодекстрином при их внутрижелудочном введении крысам.
В связи с отсутствием гибели животных при назначении высоких доз фармацевтической субстанции и ее клатратного комплекса с Р-цикло-декстрином и ограничениями по максимально допустимому объему введения жидкостей в желудок для крыс - 5,0-6,0 мл не было возможности установить их ЛД50.
По результатам токсикометрии можно заключить, что оригинальный клатратный комплекс 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-о-на с Р-циклодекстрином, обладающий широким фармакологическим действием относится в соответствии с классификацией Hodge et al. к VI классу относительно безвредных лекарственных веществ, а согласно ГОСТу 32644-2014 к 5 классу токсичности.
Выводы:
На основе твердофазного метода синтеза впервые получен и изучен активный клатратный комплекс 3-(2-фенилэтил)-2-тиоксо-1,3-тиазоли-дин-4-она с Р-циклодекстрином, имеющий нано-размерную форму со средним размером частиц 40,5 нм.
61
■ ■
НОЯБРЬ - ДЕКАБРЬ 2020
По результатам исследований острой токсичности клатратный комплекс 3-(2-фенилэтил)-2-ти-оксо-1,3-тиазолидин-4-она с Р-циклодекстрином можно отнести к VI классу относительно без-
вредных лекарственных веществ по Hodge и к 5 классу токсичности, в соответствии с ГОСТ 32644-2014.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ravinder Singh Bhatti. Recent Pharmacological Developments on Rhodanines and 2,4-Thiazolidinediones / Ravinder Singh Bhatti, Sakshi
Shah, Suresh, Pawan Krishan, Jagir S. Sandhu //Int. J. Med. Chem. 2013; 2013: 16 pages. http://dx.doi. org/10.1155/2013/793260.
2. Martinez A., Alonso M., Castro A., Dorronsoro I., GelpíJ. L., Luque F. J., Pérez C, Moreno F. J. SAR and 3D-QSAR Studies on Thiadiazolidinone Derivatives: Exploration of Structural Requirements for Glycogen Synthase Kinase 3 Inhibitors. J Med Chem. 2005; 48:7103-7112.
3. Martinez A., Alonso M., Castro A., Pérez C., Moreno F. J. First Non-ATP Competitive Glycogen Synthase Kinase 3 a (GSK-3a) Inhibitors:Thiadiazolidinones (TDZD)
as Potential Drugs for the Treatment of
REFERENCES
1. Ravinder Singh Bhatti. Recent Pharmacological Developments on Rhodanines and 2,4-Thiazolidinediones / Ravinder Singh Bhatti, Sakshi
Shah, Suresh, Pawan Krishan, Jagir S. Sandhu //Int. J. Med. Chem. 2013; 2013: 16 pages. http://dx.doi. org/10.1155/2013/793260.
2. Martinez A., Alonso M., Castro A., Dorronsoro I., Gelpí J. L., Luque F. J., Pérez C, Moreno F. J. SAR and 3D-QSAR Studies on Thiadiazolidinone Derivatives: Exploration of Structural Requirements for Glycogen Synthase Kinase 3 Inhibitors. J Med Chem. 2005; 48:7103-7112.
3. Martinez A., Alonso M., Castro A., Pérez C., Moreno F. J. First Non-ATP Competitive Glycogen Synthase Kinase 3 ä (GSK-3ä)
Alzheimer's. J Med Chem. 2002; 45:12921299.
4. Земляной Р.А. Еримбетов К.Т., Бондаренко Е.В., Гончарова А.Я., Фрог Е.С Создание клатратного комплекса p-циклодекстрина с производным роданина // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2018; 81:91.
5. Розиев Р.А., Гончарова А.Я., Еримбетов К.Т., Подгородниченко В.К., Хомиченок В.В., Новожилова Н.Е. Производное роданина и средство для профилактики опухолевых заболеваний// Патент на изобретение РФ № 2521390. 27.06.2014 Бюл. № 18.
6. Розиев Р.А., Гончарова А.Я., Еримбетов К.Т., Подгородниченко В.К., Хомиченок В.В. Средство, обладающее антипролиферативным и антиметастатическим действием, для
Inhibitors:Thiadiazolidinones (TDZD) as Potential Drugs for the Treatment of Alzheimer's. J Med Chem. 2002; 45:12921299.
4. Zemlyanoy R.A., Erimbetov K.T., Bondarenko E.V., GoncharovaA.Ya., Frog E.S. Development of a clathrate complex of -cyclodextrin with a derivative of rhodanine // Russian Journal of Experimental and Clinical Pharmacology. 2018; 81: 91. (In Russian)
5. Roziev R.A. et al. A derivative of rhodanine and a means for the prevention of tumor diseases // Patent RF, N 2521390; 2014. (In Russian)
6. Roziev R.A. et al. An agent with antiproliferative and antimetastatic action for the treatment of tumor diseases //
лечения опухолевых заболеваний// Патент на изобретение РФ № 2522449. 10.07.2014 Бюл. № 19.
7. ErimbetovK.T., Obvintseva O.V., Fedorova A.V., Zemlyanoy R.A., Solovieva A.G. Phenotypic regulation of animal skeletal muscle protein metabolism // Ukrainian Journal of Ecology. 2019; 9 (4):651-656.
8. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. Под редакцией Миронов А.Н. - М.: Гриф и К, 2012 - 944 с.
9. Безопасность лекарств: отдоклиники к клинике: монография. Под редакцией А.Л. Хохлова. Москва-Ярославль: ООО «Фотолайф», 2018, - 275 с.
10. Г0СТ-32644-2014 Методы испытания по воздействию химической продукции
Patent RF, N 2522449; 2014. (In Russian)
7. ErimbetovK.T., Obvintseva O.V., Fedorova A.V., Zemlyanoy R.A., Solovieva A.G. Phenotypic regulation of animal skeletal muscle protein metabolism // Ukrainian Journal of Ecology. 2019; 9 (4):651-656.
8. Guidelines for preclinical studies of drugs. Part one. Edited by A. Mironov - M.: Grif and K, 2012 - 944 p. (In Russian)
9. Drug safety: from preclinic to clinic: monograph. Edited by A.L. Khokhlova. Moscow-Yaroslavl: LLC Photolife, 2018, -275 p. (In Russian)
10. G0ST-32644-2014 Test methods for the effects of chemical products on the human body. Acute oral toxicity is a method for determining the class of acute toxicity.
на организм человека. Острая перораль-ная токсичность - метод определения класса острой токсичности. 2015.
11. Hodge H.C., Gosselin R.E., Smith R.P., Gleason M.N. Clinical Toxicology of Commercial Products // Acute Poisoning. 4th ed., Williams & Wilkins, Baltimore. 1975; 427.
12. ЖаворонковЛ.П. Основы прикладной медико-биологической статистики. Методическое пособие. Обнинск: ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России. 2012. - 60 с.
13. Прозоровский В.Б. Статистическая обработка результатов фармакологических исследований. Психофармакология и биологическая наркология. 2007; 7 (3):2090-2120.
2015. (In Russian)
11. Hodge H.C., Gosselin R.E., Smith R.P., Gleason M.N. Clinical Toxicology of Commercial Products // Acute Poisoning. 4th ed., Williams & Wilkins, Baltimore. 1975; 427.
12. ZhavoronkovL.P. Fundamentals of applied biomedical statistics. Toolkit. Obninsk: Federal State Budgetary Institution MRRC of the Ministry of Health and Social Development of Russia. 2012. -60 p. (In Russian)
13. Prozorovsky V.B. Statistical processing of pharmacological research results. Psychopharmacology and biological narcology. 2007; 7 (3): 2090-2120. (In Russian)
K.T. Erimbetov1-2, R.A. Zemlyanoy1, E.K. Bondarenko2, A.Ya. Goncharova2
TOXICITY UNDER A SINGLE INTRAGASTRIC ADMINISTRATION OF THE ACTIVE CLATHRATE COMPLEX OF p-CYCLODEXTRIN WITH 3 - (2-PHENYLETHYL) -2-THIOXO -1,3-
THIAZOLIDIN-4-ONE
1All-Russian Research Institute of Physiology, Biochemistry and Animal Nutrition - a branch of the Federal Science Center of Animal Husbandry named after academician L.K. Ernst, 249013, Kaluga Region, Russian Federation 2Research Center «Park of Active Molecules», Obninsk, Kaluga region, Russian Federation
The clathrate complex of 3-(2-phenylethyl)-2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one with p-cyclodextrin in the form of a nanopowder with an average particle size of 40.5 nm, with a wide range of pharmacological properties, was developed for the first time. It belongs to class VI of relatively harmless drugs according to Hodge and to class 5 in accordance with GOST 32644-2014.
Keywords: rodanins, 3-(2-phenylethyl)-2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one, fi-cyclodextrin, clathrate complexes, pharmaceutical substance, acute toxicity, nanoparticles.
Quote: K.T. Erimbetov, R.A. Zemlyanoy, E.K. Bondarenko, A.Ya. Goncharova. Toxicity under a single intragastric administration of the active clathrate complex of p-cyclodextrin with 3-(2-phenylethyl)-2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one. Toxicological Review. 2020; 6:59-62
Переработанный материал поступил в редакцию 04.07.2020 г.
