STUDIES OF ANTIPYRETIC PROPERTIES OF TETRAHYDROPYRIDO [2,1-b] [1,3,5] THIADIAZINE DERIVATIVES

Full Text

Актуальность. Лихорадка может проявляться в той или иной степени у больных любого возраста при различных нозологиях. В педиатрической практике, развитие лихорадки по статистике наблюдается в 8 из 10 обращений к участковому [1]. Являясь типическим патологическим процессом, выработанным эволюционно, лихорадка представляет собой организованный и координированный ответ организма на изменение реактивности внутренней среды или наличие патологического очага. При этом изменение температуры тела может происходить в широких пределах, как в цифровом значении, так и имея различную временную характеристику, выраженные динамические особенности, связанные со стадией и формой течения неспецифического патологического процесса. Являясь типической патологической реакцией организма, лихорадка тем не менее является фактором, влияющим на течение и исход заболевания [2]. Кроме этого данный типический процесс оказывает серьезное влияние на способность организма к адекватным иммунным ответам при развитии нозологий, связанных с присутствием в макроорганизме различных возбудителей, в том числе вирусной этиологии. Грипп и ОРВИ занимают первое место в мире по частоте, составляют 95% всех инфекционных заболеваний. В России ежегодно регистрируют от 27,3 до 41,2 млн. заболевших гриппом и другими ОРВИ, при этом ведущим клиническим синдромом является лихорадка [3]. Причиной развития денной реакции может бать ответ цетра терморегуляции на процессы, сопровождающие применение антибиотиков, сульфаниламидов, нитрофуранов, салицилатов, антигистаминных препаратов, барбитуратов и др. Злокачественный нейролептический синдром также характеризуется резко выраженной лихорадкой [4]. Отдельно выделяют лихорадку центрального ґенеза, обусловленную непосредственным раздражением интегрального теплового центра гіпоталамуса, что часто встречается при остром нарушении мозгового кровообращения, черепно-мозговой травме и опухолях мозга [5]. Среди существующих ныне ненаркотических анальгетиков-антипиретиков наиболее мощной жаропонижающей активностью обладает парацетамол (ацетоминафен). Селективно блокируя циклооксигеназу-3, локализующуюся в центральной нервной системе, он не вызывает гастропатий. Данный препарат отличается выраженным дозозависимым воздействием на ткань печени, что при неизбежном стечении дозовых и временних параметров применеия препарата, приводит к развитию токсических поражений печени. То есть само наличие парацетамола в курсе лечения, его дозировка и способ назначения настоящее время отражается на функционировании печени, приводя даже к смертельным исходам вследствие неполноценной биотрансформации больших доз последнего [6]. Именно поэтому на сегодняшний день остро стоит вопрос разработки, исследования и введения в клиническую практику новых эффективных, безопасных и экономически доступных антипиретических препаратов нового поколения. Области применения наиболее изученных производных 1,3,5-тиадиазина весьма широки и включают в себя антифибринолитический, противотуберкулезный, фунгицидный и бактерицидный, антигельминтный, противоопухолевый и антираковый, гипергликемический и другие виды активности [7]. Вопросы практического использования конденсированных производных 1,3,5-тиадиазина изучены в заметно меньшей степени. Недавно нами было показано, что пиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазины могут выступать эффективными ингибиторами репликации клещевых флавивирусов, при этом необходимо отметить, что в испытаниях in vivo (на мышах) они проявляют низкую общую токсичность [8]. Материал и методы исследования. Для исследований были отобраны (8R/8S)-3-R-8-арил-6-оксо-3,4,7,8-тетрагидро-2H,6H-пиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазин-9-карбонитрилы (1) - (10), синтезированные нами ранее по реакции замещенных тетрагидропиридин-2-тиолатов N-метилморфолиния с первичными аминами и избытком формальдегида [9, 10]: B= N-метилморфолин (1): Ar = 4-(2-ClC6H4CH2O)С6Н4, R = 2-EtOC6H4; (2): 3,4,5-(MeO)3C6H2, benzyl; (3): 3,4-(MeO)2C6H3, 2-Me-3-Cl-C6H3; (4): 2-MeOC6H4, 2-EtC6H4; (5): 3-MeO-4-EtOC6H3, 4-ClC6H4; (6): 3-MeO-4-EtOC6H3, 2-FC6H4; (7): 2,4,5-(MeO)3C6H2, 2-furfuryl; (8): 4-MeOC6H4, cyclohexyl; (9): 2-MeOC6H4, 3-Cl-4-MeC6H3; (10): 3-MeO-4-EtOC6H3, 4-FC6H4 Биологические исследования проводились на 78 белых беспородных половозрелых крысах обоего пола массой 230-270 г в осенне-зимний период в сертифицированной морфологической лаборатории ГУ ЛНР «Луганский государственный медицинский университет имени Святителя Луки». Животные в течение всего срока исследования содержались в условиях вивария, на стандартном рационе не более шести особей в клетке, в соответствии с правилами работы с лабораторными животными. Условия содержания животных и манипуляции, проводившиеся с ними, соответствовали требованиям, содержащимся в методических рекомендациях по этической экспертизе биомедицинских исследований [11]. Перед началом эксперимента все животные были тщательно осмотрены, учитывались их вес, возраст, двигательная активность и состояние шерстяного покрова. Крысы были распределены на интактную, контрольную («дрожжевая» лихорадка), две группы сравнения (анальгин и парацетамол) и 10 подопытных групп по количеству исследуемых оригинальных производных тетрагидропиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазина. Определение антипиретической активности проводилось на модели «дрожжевой» лихорадки, которую моделировали подкожным введением 20 % суспензии пекарских дрожжей [12]. Ректальную температуру измеряли электронным термометром до введения пиррогена и через 18 часов после него. После индукции лихорадки вводили исследуемые вещества внутрижелудочно в дозе 5 мг/кг. Животные контрольной группы в эквивалентном количестве получали 0,9 % раствор хлорида натрия. В качестве препарата сравнения использовали анальгин (группа сравнения 1) внутрижелудочно в дозе 5 мг/кг, а также парацетамол (группа сравнения 2) в аналогичной дозе. Антипиретический эффект оценивали через 2 часа после введения исследуемых веществ по изменению ректальной температуры тела животных. C целью выяснения возможного механизма действия исследуемых производных тетрагидропиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазина определяли время связывания с циклооксигеназой-2 (ЦОГ-2). Кроме этого, рассчитывали коэффициент распределения октанол/вода - log P для оценки выраженности адсорбционной способности исследуемых новых биологически активных соединений, определения возможности прогнозирования силы и длительности эффекта при их применении. Экспериментально полученные данные, характеризующие температуру тела исследуемых животных на разных этапах эксперимента, оценивались с применением одно- и многомерных методов статистической обработки. Первоначально определялась непрерывность выборок исследуемых значений и характеристика распределения в последних. В подавляющем большинстве случаев выборки являлись нормально распределенными или имели явную, математически выраженную тенденцию к нормальности распределения, что обусловлено небольшим числом экспериментальных животных в исследуемых группах. Вариативность выборок была достаточной для применения t-критерия при оценке достоверности различий признака. С целью повышения информативности экспериментальных данных применялся многомерный метод древовидной кластеризации, основанный на оценке евклидовых расстояний. Это позволило организовать наблюдаемые данные в наглядные структуры, т.е. развернуть таксономии по исследуемому признаку [13, 14]. Полученные результаты и их обсуждение. Введение 20% взвеси пекарских дрожжей способствовало тому, что через 18 часов ректальная температура подопытных животных контрольной группы составила 38,32±0,39ºС, что на 1,26 ºС выше первоначальной. Еще через 2 часа ректальная температура крыс этой группы незначительно возрастает (рис. 1). Как видно из полученных нами результатов, представленных в таблице 1, в группе сравнения 1 через 2 часа после введения анальгина отмечается снижение температуры на 0,48 ºС. В группе сравнения 2 через 2 часа после введения парацетамола зафиксировано снижение температуры на 0,7 ºС. Среди 10 исследуемых синтезированных нами производных тетрагидропиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазина максимальную отчетливо выраженную антипиретическую активность показало соединение (5). Так, через 2 часа после внутрижелучочного введения его в дозе 5 мг/кг у животных этой группы ректальная температура снизилась на 1,58 ºС и была на уровне первоначальных значений. Рис. 1. Результаты анализа численных значений данных температуры. Животные, получавшие соединения (1) и (2), через 2 часа после манифестации «дрожжевой» лихорадки, имели снижение температуры на 0,9 ºС и 1,11 ºС, соответственно, в условиях проводимого эксперимента. Применение кластерного анализа показало наличие среди исследуемых веществ трех четко определяемых групп, имеющих взаимозависимые характеристики температурных реакций. В одну группу, наиболее близкую по свойствам к веществам сравнения вошли образцы (6) и (10), которые менее сходны с веществами сравнения (8) и (9), которые при этом входили в ту же группу. Вторую группу, значительно отличающихся по формируемой температурной реакции веществ образовали соединения (1) - (4) и (7). Наибольшие отличия по температурным свойствам на основании кластерного анализа определены у соединения (5). Данное вещество не вошло ни в одну из вышеперечисленных групп и сформировало собственный, отличающийся по свойствам кластер. Таблица 1 - Изменение температуры тела животных с «дрожжевой» лихорадкой на фоне фармакокоррекции потенциальными антипиретиками Группа животных Температура достоверность отличий до начала исследования через 18 часов после введения суспензии дрожжей через 2 часа после введения препарата pt3-k3 pt1-2 pt1-3 pt2-3 Контрольная 37,06±0,37 38,32±0,39 38,42±0,45 - <0,001 <0,001 <0,5 Сравнения 1 (Aнальгин) 37,98±0,23 38,93±0,22 38,45±0,25 <0,9 <0,001 <0,008 <0,006 Сравнения 2 (Парацетамол) 37,88±0,23 38,95±0,19 38,25±0,28 <0,3 <0,001 <0,04 <0,001 1 37,20±0,19 38,48±0,24 37,58±0,19 <0,001 <0,001 <0,006 <0,001 2 37,07±0,31 38,73±0,47 37,62±0,56 <0,002 <0,001 <0,07 <0,004 3 37,28±0,22 38,57±0,16 37,68±0,21 <0,003 <0,001 <0,01 <0,001 4 37,15±0,10 38,87±0,23 37,82±0,21 <0,007 <0,001 <0,001 <0,001 5 37,13±0,12 38,73±0,27 37,15±0,58 <0,002 <0,001 >0,9 <0,001 6 37,17±0,15 38,78±0,31 38,10±0,30 <0,09 <0,001 <0,001 <0,003 7 37,37±0,15 38,35±0,23 37,73±0,15 <0,003 <0,001 <0,002 <0,001 8 37,50±0,21 38,50±0,29 38,42±0,35 <0,7 <0,001 <0,001 <0,7 9 37,70±0,52 38,83±0,23 38,62±0,24 <0,7 <0,001 <0,003 <0,2 10 37,96±0,16 38,42±0,28 38,27±0,18 <0,3 <0,007 <0,02 <0,3 Примечания: pt-k - достоверность отличий по сравнению с контролем через 2 ч после введения препарата; pt1-2 - достоверность отличий между данными до начала исследований и результатами через 18 ч после введения суспензии дрожжей; pt1-3 - достоверность отличий между данными до начала исследований и результатами через 2 ч после введения препарата; pt2-3 - достоверность отличий результатов через 18 ч после введения суспензии дрожжей и результатами через 2 ч после введения препарата. Рис. 2. Результаты кластерного анализа данных температуры. Введение производных тетрагидропиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазина (3) и (4) в дозировке 5 мг/кг через 2 часа привело к снижению температуры тела на 0,89 ºС и 1,05ºС, соответственно. Соединение (7) показало аналогичную парацетамолу антипиретическую активность. Данные об антипиретической активности оставшихся двух соединений, представленные в таблице 1, указывают на низкий ее уровень. При анализе данных относительно способности изучаемых производных тетрагидропиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазина связываться с циклооксигеназой как с потенциальной мишенью, приведенных в таблице 2, видно, что соединения характеризуется максимальным общим временем связывания. При этом показатель среднего времени связывания с ЦОГ-2 тоже высок. Кроме того, соединение (5), характеризующееся средними значениями молярной массой среди других образцов и троекратно большими в сравнении с парацетамолом, при применении в нашем эксперименте в дозе 5 мг/кг показало очень высокую антипиретическую активность. Полученные данные свидетельствуют о том, что доза вещества может быть увеличена [15, 17] без проявления выраженных нежелательных побочных реакций с целью повышения эффективности купирования лихорадочного синдрома [15]. Как известно, одним из основных и необходимых условий взаимодействия биологически активного вещества с мишенью в механизме действия является его транспорт к сайту, который связан со способностью к проникновению веществ через клеточные мембраны. Наряду с электронными, стехиометрическими и другими характеристиками молекул большое значение для доставки соединения к месту действия имеет коэффициент распределения между жировой и водной фазами - Log P. Для соединения (5), как видно из полученных нами и приведенных в таблице 2 данных, Log P составляет 5,02. При этом, по данным различных источников литературы [17], для парацетамола он составляет от 0,11 до 0,51, а для ибупрофена от 1,27 до 1,37. Таблица 2 - Общее и среднее время связывания производных тетрагидропиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазина с циклооксигеназой-2 Номер производного тиадиазина Молярная масса Общее время связывания, нс Среднее время связывания, нс Log P 1 532,05 184,77 164,97 6,80 2 451,54 39,11 111,09 3,53 3 455,96 169,22 155,53 5,15 4 425,93 229,60 175,00 5,28 5 455,96 260,06 225,75 5,02 6 439,50 252,93 239,52 4,65 7 441,50 205,47 321,05 2,48 8 383,51 211,04 235,54 3,85 9 425,93 263,20 391,67 5,40 10 439,50 256,38 242,79 4,65 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) Рис. 3. Структурные формулы производных производного тиадиазина, упомянутых в таблице 2. Анализируя полученные результаты относительно длительности связывания с ЦОГ-2 соединений (1)-(4), антипиретический эффект которых в нашем экспериментальном исследовании значительно превзошел препараты сравнения, следует отметить, что среди них соединение (4) характеризуется высокими показателями общего времени связывания с ЦОГ-2 при значении Log P 5,28. Кроме того, именно это производное тетрагидропиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазина в проведенных ранее нами исследованиях по изучению противовоспалительной и антиэкссудативной активности, а также анальгетической активности оказалось абсолютным лидером соединение. При этом его молярная масса незначительно превосходит таковую индаметацина. Безусловно, функция, выражающая зависимость между коэффициентом распределения между жировой и водной фазами и биологическим действием может носить параболический характер, и, следовательно, после достижения оптимума липофильности дальнейшее повышение последней, может приводить к снижению биологической активности. Так, значения log P для соединений (1) и (2) существенно отличаются (6,80 и 3,53, соответственно). Этим может быть обусловлена не столь высокая их антипиретическая активность. Но, возможно, соединение (2) имеет другой механизм действия, поскольку характеризуется самым малым временем связывания с ЦОГ-2. Важно подчеркнуть, что именно соединение (2) в проведенных нами экспериментальных исследованиях на модели «уксуснокислых корчей» показало максимальную (100%) анальгетическую активность, значительно превышающую таковую у анальгина. Как видно из таблицы 2, соединение (9) обладает самым длительным средним временем связывания с ЦОГ-2, превышающим таковое для соединения (5) в 1,74 раза. Однако антипиретическая активность ему не присуща (таблица 1). В серии ранее проведенных нами экспериментов на модели «формалинового отека лапы крыс» именно соединение (9) показало антиэкссудативную активность, превышающую таковую у диклофенака натрия в 3,55 раза. Есть основания полагать, что это производное тетрагидропиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазина не проникает через гематоэнцефалический барьер. Также оно обладает высокой (97,5%) анальгетической активностью на модели «уксуснокислых корчей». Это соединение можно рассматривать как новое перспективное нестероидное противовоспалительное средство, не обладающее свойствами антипиретика. Выводы. Проведенные исследования по изучению фармакологической активности 10 образцов различных производных тетрагидропиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазина показали наличие максимально выраженной антипиретической активности у 8-(3-метокси-4-этоксифенил)-6-оксо-3-(4-хлорфенил)-3,4,7,8-тетрагидро-2Н,6Н-пиридо[2, 1-b][1, 3, 5]тиадиазин-9-карбонитрила (5), значительно превосходящую таковую у парацетамола. Четыре соединения показали высокую антипиретическую активность, а один образец обладает аналогичной парацетамолу активностью анальгетика-антипиретика. Отчетливо выраженный высокий жаропонижающий эффект связан со способностью ингибирования ЦОГ-2 после проникновения через гематоэнцефалический барьер.

About the authors

E. Yu Bibik

Lugan State Medical University named after St. Luke

I. Yu Nikulina

Belgorod Regional State Budgetary Institution "Skin and Venereological Dispensary"

A. V Demenko

Lugan State Medical University named after St. Luke

K. A Frolov

Lugan State University named after Vladimir Dahl, NIL "Himex"

V. V Dotsenko

Kuban State University

S. G Krivokolysko

Lugan State University named after Vladimir Dahl, NIL "Himex"

References