Результат интеллектуальной деятельности: СРЕДСТВО, ОБЛАДАЮЩЕЕ ПРОТИВОГИПОКСИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ

Изобретение относится к медицине, а именно к созданию средства на основе соединения 1, обладающего выраженной противогипоксической активностью, в частности, для профилактики и лечения гипоксических нарушений различного генеза.

Соединение 1 представляет собой 2-N-(3,4,5-триметоксибензоил)-амино-L-пентандиоат магния:

Уровень техники

Известно, что при гипоксии наблюдается абсолютная или относительная недостаточность энергообеспечения органов и тканей (из-за нарушения снабжения кислородом или его утилизации при биологическом окислении) для их оптимального функционирования и интенсивности процессов в них, приводящая к расстройству жизнедеятельности организма в целом, в том числе и у человека [6, 7, 16, 17, 19]. Она играет важную роль не только при большинстве экстремальных воздействий, но и в развитии многих заболеваний, в частности ишемического поражения головного мозга, сердца и других органов и тканей, а также отмечается даже у людей во время длительного космического полета [2, 6, 14, 15, 18, 21]. Недавно в экспериментах на крысах установлено, что при хронической прерывистой гипоксии, возникающей при моделировании обструктивного апноэ во сне, развивается поражение гиппокампа, играющего важную роль у человека и животных в процессах памяти и когнитивных нарушениях [23]. Наконец, о высокой значимости проблемы гипоксии также свидетельствует факт вручения трем ученым Нобелевской премии в области физиологии и медицины в 2019 г., а именно «за открытие механизмов, посредством которых клетки воспринимают доступность кислорода и адаптируются к ней» [22].

В настоящее время существенно расширились представления о патогенезе кислородной недостаточности, возможностях ее фармакологической коррекции и др. Однако проблема создания эффективных и безопасных антигипоксантов является весьма актуальной.

Для поиска фармакологических веществ, обладающих противогипоксической активностью, наше внимание привлекло новое соединение 2-N-(3,4,5-триметоксибензоил)-амино-L-пентандиоат магния (соединение 1).

Ближайший аналог заявляемого средства по химическому строению - лекарственное средство триметазидин (1-[(2,3,4-триметоксифенил)метил]пиперазин), применяемое при сердечно-сосудистых заболеваниях (ишемическая болезнь сердца, стенокардия, ишемическая кардиомиопатия, хроническая сердечная недостаточность), болезни Меньера и др. [1, 5, 8, 20]. Однако триметазидин не обладает выраженными противогипоксическими свойствами; более того, при некоторых видах острой гипоксии вообще их не проявляя [4].

Раскрытие сущности изобретения

Целью изобретения является синтез соединения 1, обладающего выраженной противогипоксической активностью.

Техническое решение предлагаемого изобретения достигается получением нового соединения 1 и применением его в эффективных количествах в качестве нового средства, обладающего выраженным противогипоксическим действием.

Изобретение иллюстрируется следующими ниже примерами. При этом пример 2 иллюстрирует эффективность соединения 1 в качестве противогипоксического средства в сравнении с известным отечественным лекарственным препаратом мексикором, относящимся к фармакологической группе антигипоксантов, обладающим уникальным спектром фармакологической активности и успешно применяемым в различных областях медицины, в том числе при цереброваскулярной патологии и других сердечно-сосудистых заболеваниях [2, 3, 9, 10, 12, 13].

Синтез нового соединения 1 осуществляли в три стадии путем взаимодействия хлорангидрида 3,4,5-триметоксибензойной кислоты с 2-амино-L-пентандиовой кислотой, после получения амида синтезировали комплекс с магнием. Хлорангидрид 3,4,5-триметоксибензойной кислоты получали известным способом - кипячением в избытке тионилхлорида с последующей его отгонкой в вакууме.

Пример 1. Синтез 2-N-(3,4,5-триметоксибензоил)-амино-L-пентандиоата магния (соединение 1)

В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 40 мл пиридина и 10 мл ацетонитрила. Затем при перемешивании постепенно добавляют 2,94 г (0,02 гм) 2-амино-Ь-пентандиовой кислоты, массу охлаждают до +3-5°С, при перемешивании порционно, не повышая температуру, добавляют 4,6 г (0,02 гм) хлорангидрида 3,4,5-триметоксибензойной кислоты. Реакционную массу перемешивают в течение 2 часов, затем температуру поднимают до 20°С и выдерживают при таких условиях в течение 4 часов. К полученной массе приливают 50 мл охлажденной воды дистиллированной, тщательно перемешивают, осадок отфильтровывают, тщательно промывают охлажденной водой до отсутствия хлорид иона. Осадок сушат.Получают 5,8 г почти белого кристаллического порошка.

В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 40 мл дистиллированной воды и 3,39 г (0,01 гм) полученного амида (2-N-(3,4,5-триметоксибензоил)-амино-L-пентандиовой кислоты). Затем при перемешивании постепенно добавляют 0,4 г (0,01 гм) магния оксида. Реакционную массу нагревают до 80°С, перемешивают при этой температуре 3 часа, охлаждают. Осадок отфильтровывают, сушат и перекристаллизовывают из 50% этилового спирта. Получают 2,76 г (71,3%) белого кристаллического порошка с Т_плав.=203°С.

Найдено, %: С 49,52; Н 4,73; N 3,83; Mg 6,64 C₁₅H₁₇NO₈Mg м.м. 363,61

Вычислено, %: С 49,55; Н 4,71; N 3,85; О 35,21; Mg 6,63

ИК, v, см^-1: 3166, 3082 (NH); 1623 (С=С); 1560 (СОО); 1540 (NHCO).

ТСХ: система бензолгацетон (2:3) на пластине Силикагель 60 F₂₅₄ в зоне адсорбции наблюдается одно пятно.

При выполнении экспериментальной части работы (опыты на животных - пример 2) в соответствии с Российскими национальными правилами исследований (Приказ Министерства здравоохранения РФ от 1 апреля 2016 г. №199н «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики» и др.) и международными требованиями были использованы модели и методы, рекомендованные для проведения подобных исследований, утвержденные Министерством здравоохранения РФ и соответствующие рекомендациям ВОЗ, касающимся правил надлежащей лабораторной практики (GLP -"Good Laboratory Practice") [11]. Животных получали из филиала «Андреевка» Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Научный центр биомедицинских технологий» Федерального медико-биологического агентства (р/п Андреевка, Солнечногорский район, Московская область). Содержание животных соответствовало правилам GLP и осуществлялось в соответствии с нормативным документом «Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию вивариев», утвержденным Главным государственным санитарным врачом 06.04.1973 г. №1045-73, и приказом МЗ РФ №199н от 01.04.2016 г.

Пример 2. Противогипоксическое действие 2-N-(3,4,5-триметоксибеюоил)-амино-L-пентандиоата магния (соединение 1) на разных моделях острой гипоксии у мышей (табл. 1-3)

Противогипоксическую активность соединения 1 исследовали на 94 белых мышах-самцах линии BALB/c массой 20-24 г. Острую нормобарическую гипоксическую гипоксию с гиперкапнией воспроизводили по общепринятой методике, описанной в «Руководстве по проведению доклинических исследований лекарственных средств» [11], помещая мышей (поодиночке) в термокамеру (стеклянные банки одинакового объема (200 см³), которые герметично закрывали). За счет потребления кислорода его концентрация в воздухе сосуда и в организме снижалась, а количество углекислого газа, наоборот, возрастало - у мышей развивалась гипоксическая гипоксия с гиперкапнией. Острую гемическую гипоксию вызывали введением подкожно (п/к) метгемоглобинообразователя натрия нитрита в дозе 300 мг/кг, а гистотоксическую - п/к ингибитора цитохромоксидазы (за счет цианогруппы) натрия нитропруссида (20 мг/кг) [11]. Регистрировали (с помощью секундомера) продолжительность жизни животных (в термокамере, при острой гемической и гистотоксической гипоксии - до остановки дыхания) в минутах (точность - 0,1 минута), по увеличению которой судили о противогипоксическом эффекте веществ.

Соединение 1, препарат сравнения мексикор и 0,9% раствор натрия хлорида (NaCl, контроль) вводили однократно внутрибрюшинно за 60 минут до моделирования у мышей острой гипоксии.

Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием программы BioStat Pro.

Установлено, что соединение 1 в дозе 50 мг/кг значимо (р<0,001) увеличивало продолжительность жизни мышей в термокамере на 107% (табл. 1).

Препарат сравнения мексикор в дозе 50 мг/кг статистически достоверно не влиял на указанный показатель (табл. 1).

По выраженности противогипоксического действия при острой нормобарической гипоксической гипоксии с гиперкапнией соединение 1 значимо (р<0,001) превосходило мексикор в 1,9 раза.

На модели острой гемической гипоксии соединение 1 (50 мг/кг) значимо (р<0,001) увеличивало продолжительность жизни животных на 47% (табл. 2).

Мексикор в аналогичной дозе оказался неэффективен (табл. 2).

При этом по выраженности действия на данной модели острой гипоксии соединение 1 значимо (р<0,001) превосходило мексикор в 1,4 раза.

На модели острой гистотоксической гипоксии соединение 1 в дозе 50 мг/кг значимо (р<0,001) увеличивало продолжительность жизни мышей на 70% (табл. 3).

Мексикор (50 мг/кг) существенно не изменял данный показатель (табл. 3).

Необходимо отметить, что по выраженности действия при указанном виде острой гипоксии соединение 1 значимо (р<0,001) превосходило мексикор в 1,6 раза.

Таким образом, можно заключить, что соединение 1 (доза 50 мг/кг) обладает выраженной противогипоксической активностью на разных моделях острой гипоксии у мышей в отличие от препарата сравнения мексикора (50 мг/кг), превосходя его по выраженности действия в 1,4-1,9 раза.

Краткое описание таблиц.

Табл. 1. Влияние 2-N-(3,4,5-триметоксибензоил)-амино-L-пентандиоата магния (соединение 1) и препарата сравнения мексикора на продолжительность жизни мышей при острой нормобарической гипоксической гипоксии с гиперкапнией (в термокамере) (М±m)

Примечание. Здесь и далее в табл. 2-3 различия статистически значимы по сравнению с контролем и мексикором соответственно: *** и ^### - р<0,001 (критерий Стьюдента).

Табл. 2. Влияние 2-N-(3,4,5-триметоксибензоил)-амино-L-пентандиоата магния (соединение 1) и препарата сравнения мексикора на продолжительность жизни мышей при острой гемической гипоксии (М±m)

Табл. 3.

Влияние 2-N-(3,4,5-триметоксибензоил)-амино-L-пентандиоата магния (соединение 1) и препарата сравнения мексикора на продолжительность жизни мышей при острой гистотоксической гипоксии (М±m)

Литература

1. Акатова Е.В. Триметазидин (обзор последних зарубежных публикаций) // Consilium Medicum. - 2018. - Т. 20, №10. - С. 53-58.

2. Воронина Т.А. Антиоксиданты/антигипоксанты - недостающий пазл эффективной патогенетической терапии пациентов с COVID-19 // Инфекционные болезни. - 2020. - Т. 18, №2. - С.9 7-102.

3. Гаврилюк Е.В., Конопля А.И., Михин В.П. Иммунокорригирующая эффективность антигипертензивной фармакотерапии в сочетании с цитопротектором у пациентов с артериальной гипертонией // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. - 2019. - Т. 42, №2. - С. 141-150.

4. Киселева А.А. Кардиопротекторные свойства комбинации янтарной и яблочной кислот в сравнении с триметазидином при острой ишемии миокарда: Автореф. дис.… канд. мед. наук. - Томск, 2008. - 17 с.

5. Кочетков А.И., Переверзев А.П., Остроумова О.Д. и др. Выбор антиангинальной терапии у полиморбидных пациентов с ишемической болезнью сердца и сахарным диабетом 2 типа: преимущества триметазидина// Фарматека. - 2021. - Т. 28, №3. - С. 124-131.

6. Ларина И.М., Буравкова Л.Б., Григорьев А.И. Кислород-зависимые адаптационные процессы в организме человека в обычных условиях жизнедеятельности и в космическом полете // Авиакосмическая и экологическая медицина. - 2021. - Т. 55, №1. - С. 5-19.

7. Лукьянова Л.Д. Сигнальные механизмы гипоксии. М.: РАН, 2019. - 215 с.

8. Лупанов В.П. Антиишемический метаболический модулятор триметазидин в лечении ишемической болезни сердца // Российский кардиологический журнал. - 2017. - Т. 22, №2. - С. 119-124.

9. Машковский М.Д. Лекарственные средства. 16-е изд., перераб., испр. и доп. М.: Новая волна: Издатель Умеренков, 2019. - 1216 с.

10. Новиков В.Е., Левченкова О.С, Иванцова Е.Н. Перспективы применения антигипоксантов в лечении митохондриальных дисфункций // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. - 2020. - Т. 19, №1. - С. 41-55.

11. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. - М.: Гриф и К, 2012. - 944 с.

12. Щекина С.А., Усанова Т.А. Реабилитационные мероприятия в остром периоде ишемического инсульта // Norwegian Journal of Development of the International Science. - 2019.- №3-1 (28).-C. 26-28.

13. Яснецов В.В., Карсанова С.К., Иванов Ю.В. и др. Исследование противогипоксического и антиамнестического действия мексикора у животных // Авиакосмическая и экологическая медицина. - 2009. - Т. 43, №6. - С. 31-36.

14. Abdo Qaid E.Y., Zulkipli N.N., Zakaria R. et al. The role of mTOR signalling pathway in hypoxia-induced cognitive impairment // Int. J. Neurosci. - 2021. - Vol.131, No 5. - P. 482-488.

15. Burtscher J., Mallet R.T., Burtscher M., Millet G.P. Hypoxia and brain aging: neurodegeneration or neuroprotection? // Ageing Res. Rev. - 2021. - Vol. 68: 101343.

16. Cho H.Y., Loreti E., Shih M.C., Perata P. Energy and sugar signaling during hypoxia // New Phytol.-2021.-Vol. 229, No l. - P. 57-63.

17. Kierans S.J., Taylor C.T. Regulation of glycolysis by the hypoxia-inducible factor (HIF): implications for cellular physiology // J. Physiol. - 2021. - Vol. 599, No 1. - P. 23-37.

18. Pluta R., Furmaga-Jablonska W., Januszewski S., Czuczwar S.J. Post-ischemic brain neurodegeneration in the form of Alzheimer's disease proteinopathy: possible therapeutic role of curcumin // Nutrients. - 2022. - Vol. 14, No 2: 248.

19. Samaja M., Milano G. Adaptation to hypoxia: a chimera? // Int. J. Mol. Sci. - 2020. - Vol.21, No 4: 1527.

20. Shu H., Peng Y., Hang W. et al. Trimetazidine in heart failure // Front Pharmacol. - 2021. - Vol. 11: 569132.

21. Sun X.J., Liu N.F. Diabetic mellitus, vascular calcification and hypoxia: a complex and neglected tripartite relationship // Cell Signal. - 2022. - Vol. 91: 110219.

22. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2019. NobelPrize.org. Nobel Media AB 2020. Tue. 21 Jan 2020. URL: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/summary/.

23. Xu L., Li Q., Ke Y., Yung W.H. Chronic intermittent hypoxia-induced aberrant neural activities in the hippocampus of male rats revealed by long-term in vivo recording // Front. Cell Neurosci. - 2022. - Vol. 15: 784045.