НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ
УДК: 547.831: 577.175.5
Біологічна активність S-ЗАМІЩЕНИХ ПОХІДНИХ 2-МЕТИЛ-4-МЕРКАПТО-8-МЕТОКСИХІНОЛІНУ
02.00.10 – біоорганічна хімія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Київ– 2008
Дисертацією є рукопис
Робота виконана на кафедрі хімії Запорізького національного університету
Науковий керівник: доктор фармацевтичних наук, професор Омельянчик Людмила Олександрівна, Запорізький національний університет, завідувач кафедри хімії, декан біологічного факультету
Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Кібірєв Володимир Костянтинович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, завідувач відділу хімії білкаэ, кандидат біологічних наук Новосад Наталія Василівна, Запорізький національний університет, доцент кафедри імунології та біохімії
Захист відбудеться 20 червня 2008 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради в Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, 02094, м. Київ-94, вул. Мурманська, 1.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, 02094, м. Київ-94, вул. Мурманська, 1.
Автореферат розіслано 20 травня 2008 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д.М. Федоряк
Актуальність теми. Пошук доступних, ефективних та нетоксичних біорегуляторів є важливим завданням біоорганічної та медичної хімії. Для створення біоактивних молекул застосовуються не лише речовини природного походження, але й їх синтетичні аналоги. За останні два десятиріччя з’явилася значна кількість публікацій про різнобічну біологічну активність похідних хіноліну.
Існує багато ефективних лікарських засобів із групи 8-гідроксипохідних хіноліну (хінозол, ентеросептол, нітроксолін, інтестопан), фторхінолони тощо. Перш за все похідні хіноліну відомі як антимікробні та протипаразитарні препарати. Похідні цього азагетероциклу проявляють також протипухлинну, анальгетичну, фунгістатичну, нейротропну та інші види дії. Хінолінові сполуки використовуються як ветеринарні препарати, пестициди.
Зараз здебільшого досліджені аміно- та гідроксипохідні хіноліну. Скринінг деяких S-заміщених хіноліну показав, що ці гетероциклічні сполуки є перспективним класом з антиоксидантною, анальгетичною, нейротропною дією.
Дослідження останніх років свідчать про стрімке зростання антиоксидантної фармакопрофілактики та фармакотерапії. Отже пошук ефективних антиоксидантів важливий і актуальний.Поєднання природного L(-)-цистеїну та інших його аналогів (меркаптокарбонових кислот) із залишком 8-метоксизаміщених похідних хіноліну призводить до посилення біологічної дії і створення ефективних антиоксидантів.
Вивчення біологічної активності S-заміщених 2-метил-4-меркапто-8-метоксихінолінів не проводилось, а прогнозування біологічної активності за допомогою комп’ютерної програми PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) показало, що ці похідні хіноліну є перспективним класом сполук з антиоксидантною, нейропротекторною, гепатопротекторною та іншими видами дії.
Таким чином, усе зазначене свідчить про актуальність роботи зі створення нових біологічно активних субстанцій на основі S-заміщених 2-метил-4-меркапто-8-метоксихінолінів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в межах тематичних планів Запорізького національного університету (тема: “Пошук біологічно активних речовин на основі тіо- та гідразинопохідних азагетероциклів”, номер держреєстрації 0104U010164, “Синтез біологічно активних речовин на основі N- та S-заміщених сірковмісних амінокислот та їх аналогів”, номер держреєстрації 0106U000585), у виконанні якої автор брала безпосередню участь.
Мета та основні завдання дослідження. Основною метою роботи є пошук ефективних біорегуляторів широкого спектру дії в ряду S-заміщених 2-метил-4-меркапто-8-метоксихінолінів та встановлення залежності структура – біологічна дія.
Для реалізації поставленої мети були визначені такі завдання:
1. Синтезувати S-заміщені похідні 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну та вивчити їх фізико-хімічні властивості.
2. Здійснити прогноз можливих видів їх біологічної дії за допомогою комп’ютерної програми PASS.
3. Експериментально дослідити прогнозований спектр їх біологічної дії, що включає вивчення таких видів активності:
− гострої токсичності;
– антиоксидантної активності на моделях in vitro;
− мембраностабілізуючої дії сполук на моделі гострого токсичного гепатиту;
− антиоксидантної та нейропротекторної дії найбільш активних сполук в умовах in vivo (на моделі експериментальної ішемії головного мозку).
4. Вивчити залежність біологічної дії синтезованих сполук від їх хімічної структури.
5. Провести доклінічне дослідження найбільш активної сполуки – натрієвої солі 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропанової кислоти на специфічний вид активності.
Об’єкт дослідження. S-заміщені похідні 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну.
Предмет дослідження. Пошук нових високоефективних і малотоксичних сполук з антиоксидантною, мембраностабілізуючою, нейропротекторною активністю в ряду S-заміщених 2-метил-4-меркапто-8-метоксихінолінів.
Методи дослідження. Хімічний синтез, біологічні та біохімічні методи (дослідження токсичної дії, антиоксидантної активності in vitro, енергетичного стану міокарда білих щурів і стану антиоксидантної системи захисту клітин міокарда щурів), фізико-хімічні методи (елементний аналіз, тонкошарова хроматографія, ІЧ-, ПМР-, УФ-спектроскопія, хромато-мас-спектрометрія). Статистична обробка отриманих результатів проводилася за допомогою блоку комп’ютерних програм SPSS для Windows (версія 10.0).
Наукова новизна отриманих результатів. Вперше синтезовано 35 S-заміщених похідних 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну, встановлена будова й вивчені їх фізико-хімічні властивості. Здійснено прогноз біологічної активності нових похідних хіноліну за допомогою комп’ютерної програми PASS.
У дослідах in vitro на моделі аутоокиснення адреналіну встановлено, що натрієві солі (8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)оцтової кислоти і 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропанової кислоти проявляють найбільшу антирадикальну активність.
Механізм антиоксидантної дії вивчених сполук обумовлений їх здатністю реагувати з активними формами кисню – вони виявляють властивості “пасток” супероксиданіону у водній фазі, перехоплюють гідроксилрадикал в гетерогенних системах; гальмують утворення активних форм оксиду азоту. Встановлено, що антиоксидантна активність сполук знижується за наявності розгалуженого карбонового ланцюга, аміногрупи, ацетильного залишку в карбоновому ланцюзі.
На моделі гострого токсичного гепатиту in vivoвстановлено, що найбільш виражена мембранозахисна дія властива 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропановій кислоті.
На моделі окисного стресу in vivo (ішемія головного мозку) показано, що похідні S-заміщених 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну мають антиоксидантну і нейропротекторну дію щодо ферментів антиоксидантного захисту в тканинах головного мозку. Досліджені сполуки зменшують вміст продуктів вільнорадикального окиснення (рівень триєнкетонів), показники вуглеводного обміну; впливають на рівень антиоксидантних ферментів (супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази та вміст α-токоферолу), а за показниками активності перевищують препарат порівняння – пірацетам і наближають показники до рівня інтактних тварин.
Практичне значення одержаних результатів. Встановлена залежність між хімічною будовою та біологічною активністю S-заміщених 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну дозволяє вести цілеспрямоване конструювання нових біологічно активних сполук у цьому ряду.
Виявлені перспективні біологічно активні сполуки для створення нових лікарських та ветеринарних засобів з антиоксидантною, нейропротекторною та мембраностабілізуючою дією.
Порівняльний аналіз даних комп’ютерної програми “PASS” та результатів експериментальних біологічних досліджень дав можливість поповнити банк пам’яті комп’ютерних програм новими дескрипторними центрами.
Проведено доклінічне вивчення специфічної активності натрієвої солі 2-гідрокси-3-(8-метокси-2-метилхінолін-4-ілтіо)пропанової кислоти, якій властиві виражені антиоксидантна та нейропротекторна дії.
Особистий внесок здобувача полягає у самостійному виконанні всього обсягу експериментальної частини, у статистичній обробці матеріалів, аналізі й узагальненні отриманих даних. Дисертант брала участь у синтезі S-заміщених похідних 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліну під керівництвом д.б.н., проф. О.А. Бражка та д.фарм.н., проф. Л.О. Омельянчик. Дослідження антиоксидантної і нейропротекторної активності in vivo здійснювалося спільно з д.б.н., проф. І.Ф. Бєленічевим.
Методологія та схема дослідження були відпрацьовані разом з науковим керівником.
Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на наукових конференціях викладачів і студентів Запорізького національного університету (Запоріжжя, 2005, 2006, 2007), на II Міжнародній науково-технічній конференції студентів і аспірантів та молодих учених “Хімія і сучасні технології” (Дніпропетровськ, 2005), 6 Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії” (Київ, 2005), 10 науковій конференції “Львівські хімічні читання” (Львів, 2005), XXI науковій конференції з біоорганічної хімії та нафтохімії (Київ, 2006), Всеукраїнській науково-практичній конференції “Сучасні досягнення фармацевтичної науки та практики” (Запоріжжя, 2006), Міжнародній конференції “Сучасні проблеми біології, екології та хімії” (Запоріжжя, 2007), на XXI Українській конференції з органічної хімії (Чернігів, 2007).