Антиоксидантные свойства производных пиримидина и их молекулярных комплексов с биологически активными веществами в различных окислительных системах

ЛИТЕРАТУРА

1. Влияние тетрахлорметана, мексидола и соединения оксиметилурацила с янтарной кислотой на устойчивость взрослых и старых крыс к гипоксической гипоксии / Чернов В.Н., Еникеев Д.А., Мышкин

B. А. // Family Health in the XXI century. Oncology - XXI century (Materials of XI International Scientific Oncological Conference. 24.04-02.05.2007) Netherlands - Germany - France. - Пермь: Изд-во “ПОНИЦАА”, 2007. - С. 293-294.

2. Ибатуллина Р.Б., Мышкин В.А., Сергеева С.А. и др. Профилактическая эффективность тиетазола и оксиметилурацила при воздействии хлорфенолов // Медицина труда и промышленная экология. 2002. -№5. - С. 16-19.

3. Ибатуллина Р.Б., Мышкин В.А. Защитно-восстановительный эффект антиоксидантов при экспериментальной интоксикации хлорфенолами // Медицина труда и промышленная экология.- 2008. - №5. -

C. 28-31.

4. Мышкин В.А., Бакиров А.Б. Оксиметилурацил. Очерки экспериментальной фармакологии. - Уфа, 2001. - 218 с.

5. Мышкин В. А., Бакиров А.Б. Экспериментальная коррекция химических поражений печени производными пиримидина. Эффективность и механизм действия. - Уфа, 2002. - 150 с.

6. Мышкин В.А., Ибатуллина Р.Б., Савлуков А.И. и др. Способ моделирования токсической гепатопа-тии: Патент на изобретение №2188457 от 27.08.2002 г.

7. Мышкин В.А., Ибатуллина Р.Б., Савлуков А.И. и др. Способ моделирования цирроза печени. Патент на изобретение №2197018 от 20.01.2003 г.

8. Мышкин В.А., Савлуков А.И., Ибатуллина Р.Б. и др. Токсическая гепатопатия (экспериментальная разработка моделей и методов коррекции). Уфа, 2004. - 119 с.

9. Мышкин В.А., Еникеев Д.А. Коррекция постинтоксикационных нарушений. - Уфа, 2005. - 349 с.

10. Мышкин В.А., Ибатуллина Р.Б., Бакиров А.Б. Поражение печени химическими веществами. Функционально-метаболические нарушения, фармакологическая коррекция.- Уфа: Гилем, 2007. - 177 с.

11. Мышкин В. А., Савлуков А.И., Гуляева И.Л. и др. Коррекция прооксидантно-антиоксидантного равновесия после тяжелых острых отравлений // Общая реаниматология. - 2007. - Т.3, № 5-6. - С. 69-74.

12. Мышкин В. А., Еникеев Д. А., Ибатуллина Р.Б. Полихлорированные бифенилы: моделирование и патогенез гепатотоксического действия. // Вестник Российской академии естественных наук.- 2007. - Т. 7, №2. - С. 46-51.

13. Чернов В.Н., Мышкин В.А., Ибатуллина Р.Б. и др. Влияние оксиметилурацила на перекисное окисление липидов и функционально-метаболические показатели печени при интоксикации старых крыс тет-рахлорметаном //Патологическая физиология и экспериментальная терапия.- 2007. - №4. - С. 29-30.

УДК 615.015.3:547.853:577.15

© В.А. Мышкин, Д.В. Срубилин, Д.А. Еникеев, 2009

В.А. Мышкин1, Д.В. Срубилин2, Д.А. Еникеев2 АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ПРОИЗВОДНЫХ ПИРИМИДИНА И ИХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПЛЕКСОВ С БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ В РАЗЛИЧНЫХ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

1ФГУН Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека федеральной службы по надзору в среде защиты прав и благополучия человека, г. Уфа 2 ГОУ ВПО Башкирский государственный медицинский университет Росздрава, г. Уфа

Изучено влияние пиримидиновых производных (ПП), их молекулярных комплексов с глицирризиновой кислотой и сукцинатом на окислительные процессы в молекулярных системах различной сложности (системы окисления этилбензола, феназинметасульфата, а также системы природного происхождения - изолированные митохондрии печени крыс, гомогенат печени крыс и мышей, модельные мембраны «тени» эритроцитов, окисление оксигемоглобина нитритом натрия). Установлено, что исследуемые соединения существенно различаются по способности влиять на процессы свободнорадикального окисления (СРО). Совокупность полученных данных дает основание предположить, что в основе их терапевтической эффективности при патологических состояниях, сопровождающихся активацией процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), лежит прямое действие препаратов на СРО и липиды мембран при активации ПОЛ различными факторами (катионами железа, изодибутиронитрилом, тетрахлорметаном и др.), а модифицирующее действие ПП на ПОЛ мышей объясняется непосредственным их влиянием на радикальные процессы окисления.

Ключевые слова: антиоксиданты, производные пиримидина, модельные системы, антирадикальная активность, гли-цирризиновые комплексы, сукцинатпиримидиновые комплексы.

V.A. Myshkin, D.V. Srubilin, D.A. Enikeyev ANTIOXIDANT PROPERTIES OF PYRIMIDINE COMPOUNDS AND THEIR MOLECULAR COMPLEXES WITH BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES IN A VARIETY

OF OXIDATIVE MEDIA

The effects of pyrimidine compounds, their molecular complexes with glycyrrhizic acid and succinate on oxidative processes in the molecular systems of different complexity (oxidation systems of ethylbenzene, phenazinmetasulfate as well as systems of natural origin - isolated mitochondria of the rat liver, homogenate of the rat and mouse liver, model membranes of erythrocytes "shadows", oxidation of oxyhemoglobin by sodium nitrate) have been studied. It has been established that the present agents significantly differ in the way they make effects on free radical oxidation processes. The data obtained allow to suppose that therapeutic efficiency under pathologic conditions combined by activation of lipid peroxidation processes are based on direct effects of the agents on free radical oxidation and membrane lipids with lipid peroxidation activation by different factors (iron cations, isodibutironitril, tetrachlormetan, etc.). Modifying effects of pyrimidine compounds on mice lipid peroxidation is explained by their direct effects on oxidation radical processes.

Key words: antioxidants, pyrimidine compounds, model systems, antiradical activity, glycyrrhizic complexes, succinatepyrimi-dine complexes.

Впервые способность производных пиримидина, а именно оксиметилурацила (5-гидрокси-6-метилурацила) ингибировать процессы свободнорадикального окисления была установлена В. А. Мышкиным в 1982 году [9].

Последующие экспериментальные исследования показали, что оксиметилурацил и его ближайшие аналоги, а также молекулярные комплексы с глицирризиновой кислотой и сукцинатом обладают выраженной антиоксической и антиокси-дантной, мембраностабилизирующей и гепатопро-текторной активностью [8,10,11,12,13].

Указанное действие таких соединений может быть обусловлено изменением физикохимических и функциональных свойств мембран эритроцитов, гепатоцитов вследствие их благоприятного влияния на процессы ПОЛ.

В модельной системе инициированного окисления этилбензолом было установлено, что высокой антирадикальной активностью - способностью ингибировать свободнорадикальное окисление посредством взаимодействия с перекисными радикалами Я0'2 - обладают также метил-, тио-, и аминопроизводные пиримидина, которые превосходят действие фенольного антиоксиданта ионола (дибунола, тонарола) [1,3,6,10,11,12].

Целью настоящей работы явилась сравнительная оценка относительной антиоксидантной активности производных пиримидина, глицирри-зиновых, сукцинатпиримидиновых комплексов и референтного антиоксиданта ионола в окислительных системах различной сложности.

Материал и методы

Использованные в работе сукцинатпирими-диновые комплексы были синтезированы в ИОХ Уфимского научного центра РАН под руководством д.х.н., профессора А.Г. Мустафина [14]. Окси-, метил-, тио-, аминопроизводные, а также глицирризинатпиримидиновые комплексы были синтезированы ранее под руководством академика РАН Г. А. Толстикова [1,2,3,6,10,11,12].

Антирадикальную активность препаратов изучали на хемилюминесцентной установке, состоящей из светонепроницаемой камеры, фотоумножителя ФЭУ-140, стабилизирующего источника питания ТВ-2, предварительного усилителя на базе ЛПУ-01, регистрирующего самописца КСП-4. Пробу помещали в термостатируемую, продувае-

мую воздухом кювету. Система состояла из смеси этилбензола 3:2, в которой содержался активатор 9,10-дибромантрацен (5х10-4 М), инициатор азо-диизобутиронитрил (10-2 м) и изучаемое соединение (ингибитор) [5].

Антирадикальную активность соединений оценивали по величине константы К7 - скорости реакции между молекулами изучаемого соединения (ингибитор) и перекисными радикалами этил-бензола.

Кроме того, антирадикальную активность препаратов оценивали также по степени ингибирования реакции образования супероксидного

анион-радикала (ОС-2) в системе феназинмета-сульфата - НАДФН [7], а также в системе окисления оксигемоглобина нитритом натрия [15]. Антиоксидантную активность соединений исследовали методом хемилюминесценции на хемилюмино-метре. Изучали влияние препаратов на сверхслабое свечение суспензии митохондрий печени крыс. Соединения вводили в инкубационную смесь в количестве 1 мг. Продукты ПОЛ определяли в гомогенате печени крыс и мышей по методикам, описанным И.А. Волчегорским [4]. Для оценки протекторного действия препаратов в системе мембран эритроцитов, поврежденных малатионом, использовали мембранный зонд АНС (1-анилинонафталин-8-сульфонат). Мембраны эритроцитов выделяли по Доджу [16].

Результаты и обсуждение

Получены количественные характеристики антирадикальной и антиоксидантной активности восьми производных пиримидина, шести глицир-ризиновых комплексов, что позволило провести сравнительную оценку их относительной ингибирующей защитной эффективности (см. таблицу).

Установлено, что высокой антирадикальной активностью - способностью ингибировать свободнорадикальное окисление посредством взаимодействия с радикалами ЯО'2 - обладают пиримидиновые производные: 5-окси-6-метилурацил (оксиметилурацил), 6-метил-2-тиоурацил, 2-

тиоурацил, 5-аминоцрацил, 6-амино-2-тиоурацил,

4-амино -2 -тиоурацил, 1,3,6 -триметил-5 -гидроксиурацил и 5-окси-4-метилизоцитозин (К7 указанных соединений равна 104 ^ 105 моль/лс). Средней антирадикальной активностью обладает

5-окси-6-метилурацил литий (К7 =103 моль/лс),

низкой активностью 5-метилурацил и 5-окси-6-метилурацил натрий (К7 =102 моль/лс).

Соединения 4-оксипиримидин, 2-амино-4,6-диоксипиримидин не активны (К7=0). Соединение

6-метилурацил усиливает свободнорадикальное окисление (К7 имеет отрицательное значение).

Комплексные соединения 5-окси-6-метилурацила, 5-аминоурацила, 6-амино-2-тиоурацила, 4-амино-2-тиоурацила, 6-метил-2-тиоурацила с глицирри-зиновой кислотой в 2,3-3,4 раза активнее исходных фармакофоров (К7 ~105 моль/лс).

Таблица.

Антиоксидантные свойства производных пиримидина и их молекулярных комплексов с биологическими активными веществами в различных окислительных системах

Экспериментальная система Исследованные соединения и их относительная ингибирующая или защитная эффективность

Инициированное изодиизобутиронитрилом окисление этилбензола Глицирризинат (ГТ) 4-амино-2-тиоурацила ~ ГТ6-амино-2-тиоурацила > ГТ6-метил-2-тиоурацила > ГТ5-аминоурацил ~ 5-аминоурацил > 4-амино-2-тиоурацил ~ 6-амино-2-тиоурацил > ГТ 5-окси-6-метилурацил > 5-гидрокси-6-метил-урацил > ионол

Образование О*2 в системе «феназинмето-сульфат-НАФН» ГТ4-амино-2-тиоурацила ~ ГТ 6амино-2-тио-урацила > ГТ6-метил-2-тиоурацила > ГТ5-аминоурацила ~ 5-аминоурацил > 4-амино-2-тиоурацил ~ 6-амино-2-тиоурацил > ГТ5-окси-6-метилурацил > 5-гидрокси-6-метилурацил > ионол

ССІ4 - индуцированное ПОЛ в гомогенате печени Литиевая соль 5-гидрокси-6-метилурацила > 5-гидрокси-6-метилурацил > дибунол

Индуцированное Бе2+-аскорбатом ПОЛ в гомогенате печени крыс Ионол > литиевая соль 5-гидрокси-6-метил-урацила > 5-окси-4-метилизоцитозин > 1,3,6-триметил-5-оксиметилурацил > 4-метил-изоцитозин > 5-гидрокси-6-метилурацил > 6-метилурацил

НАДФ-индуцированное ПОЛ в гомогенате печени крыс Ионол > 5-окси-4-метилизоцитозин ~ литиевая соль 5-гидрокси-6-метилурацила > 1,3,6-триметил-5-оксиметилурацил > 5-гидрокси-6-метилурацил > 4-метил-изоцитозин

Спонтанное ПОЛ (аутоокисление) в гомогенате печени крыс Ионол > 5-окси-4-метилизоцитозин > 5-окси-6-метилурацил > 1,3,6 - триметил - 5-гидрокси-урацил > литиевая соль 5-гидрокси-6-метилурацил > 4-метилизоцитозин

Индуцированное Бе2+-аскорбатом ПОЛ в гомогенате печени мышей Сукцинат 3-этокси-6-метилурацила > сукцинат 1,3 бис-(2-гидроксиэтил)-5-гидрокси-6-метил-урацила > 1,3 бис-(2-гидроксиэтил)-6-метил-урацила

НАДФ-индуцированное ПОЛ в гомогенате печени мышей Сукцинат 3-этоксиэтил-6-метилурацила > сукцинат 1,3-бис- (2-гидроксиэтил)-6-метил-урацила ~ сукцинат 1,3-бис-(2-гидроксиэтил)-5-гидрокси-6-метилурацила

Хемилюминесценция митохондрий печени крыс, индуцированная катионами Бе2 ГТ 5-окси-6-метилурацила > ГТ4-амино-2-тиоурацила > ГТ 6-амино-2-тиоурацила > ГТ 5 амино-урацила > ГТ 2-тиоурацила > 5-окси-6-метилурацил > 5-аминоурацила > ГТ ионола

Протекторное действие в отношении мембран эритроцитов поврежденных малатионом Оксиметилурацил ~ бемитил ~ тиетазол > тонарол > атропин

Окисление НвО2 нитритом натрия Цистамин > глицирризинат 5-аминоурацил > 5-аминоурацил > 5-окси-6-метилурацил ~ ГТ 5-окси-6-метилурацила > 6-метилурацил > 6-метил-2-тиоурацил > ГТ 6-метил-2-тиоурацил > ГТ 2-тиоурацила ~ ГК > 2-тиоурацил > ионол

В экспериментальной системе, генерирующей супероксидный анион-радикал, среди 9 исследованных соединений наиболее активными оказались глицирризинатпиримидиновые комплексы 4-амино-2-тиоурацила, 5-аминоурацила, 5-окси-6 -метилурацила, 6-метил-2-тиоурацила.

В системах спонтанного и инициированного ПОЛ наиболее высокая антиоксидантная активность обнаружена у литиевой соли 5-окси-6-метилурацила. Это соединение значительно ограничивает ПОЛ, индуцированное тетрахлормета-ном в гомогенате печени крыс. Активными ингибиторами ПОЛ в условиях его активации Бе2+-аскорбатом и НАДФН являются 5-окси-6-метилурацил, 1,3,6-триметил-5-гидроксиурацил, 4-метилурацил и 5-окси-4-метилизоцитозин. Соединение 6-метилурацил в системе аскорбатзависимо-го ПОЛ обладает прооксидантной активностью.

Наиболее активными антиоксидантами среди комплексных соединений с глицирризиновой кислотой являются 5-окси-6-метилурацил и 5-аминоурацил, превосходящие по активности исходные фармакофоры в системе аскорбатзависи-мого ПОЛ.

Высокой антиоксидантной активностью обладают комплексные соединения сукцината с 3-этоксиэтил-6-метилурацилом, 1,3-бис-(2-

гидроксиэтил)-5-гидрокси-6-метилурацилом, 1,3-

бис-(2-гидроксиэтил)-6-метилурацилом.

Методом хемилюминесценции в суспензии митохондрий исследована антиоксидантная активность 13 производных пиримидина глицирризи-натпиримидиновых комплексов. Такие комплексы

5-окси-6-метилурацила, 5-аминоурацила, 6-амино-2-тиоурацила, 4-амино-2-тиоурацила, 6-метил-2-

тиоурацила, 2-тиоурацила в 1,7-3,5 раза более активны, чем исходные фармакофоры.

Производные пиримидина, а также глицир-ризинат и сукцинатпиримидиновые комплексы являются «ловушками радикалов» в липидной и в водной фазах мембран, ингибируют процессы ПОЛ как на стадии инициации, взаимодействуя с супероксидным анионрадикалом, так и на стадии продолжения цепи свободнорадикального окисления взаимодействуя с перекисными радикалами типа RO'2. Более активными являются метилпро-изводные, содержащие оксигруппу в положении С5, а также тиопроизводные, содержащие аминогруппу в положениях С4, С5 и С6 пиримидинового кольца. Глицирризинатпиримидиновые комплексы активнее соответствующих пиримидинов более чем в 3 раза.

Важным механизмом протекторного эффекта пиримидинов (оксиметилурацила), как показывают эксперименты с мембранами эритроцитов, является благоприятное действие антиоксидантов на звено ПОЛ: изменение микровязкости, проницаемости и заряда мембран, поврежденных мала-тионом.

Таким образом, среди изученных производных пиримидина, их комплексных соединения с глицирризиновой кислотой и сукцинатом обнаружены препараты с высокой антиоксидантной активностью. Проведенные исследования дают важную информацию для отбора эффективных корректоров ПОЛ in vivo и обсуждения механизмов их действия.

Проведенная сравнительная оценка относительной ингибирующей активности и протекторного действия исследованных соединений с синте-

тическим антиоксидантом ионолом, а также с биметилом и атропином, на наш взгляд, позволит выявить условия реализации антиоксидантных свойств производных пиримидина и их молекулярных комплексов с глицирризиновой кислотой и

сукцинатом, определить или уточнить перспективы их доклинического и клинического изучения при патологиях, обусловленных нарушением активности процессов ПОЛ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Балтина Л.А., Мышкин В.А., Миронов Ю.И. и др. Комплексное соединение глицирризиновой кислоты с 5-аминоурацилом, проявляющее антидотную и антирадикальную активность. Ах.1587873 СССР,

1990.

2. Балтина Л.А., Мышкин В.А., Миронов Ю.И. и др. Комплексное соединение 5-гидрокси-6-метилурацила с глицирризиновой кислотой, обладающее мембраностабилизирующей активностью. Ах.1573835 СССР, 1991.

3. Балтина Л.А., Мышкин В.А., Миронов Ю.И. и др. Комплексное соединение глицирризиновой кислоты с 6-амино-2-тиоурацилом, проявляющее антидотную и антирадикальную активность. Ах. 1706179. СССР, 1991.

4. Волчегорский И.А., Долгушин И.И., Колесников О.А. и др. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма. - Челябинск, 2000. - 167 с.

5. Исследование синтетических и природных антиоксидантов in vivo и in vitro I Сборник научных статей. - М.Лаука, 1992.- 112 с.

6. Кривоногов В.П., Мышкин В.А., Хайбуллина З.Г. и др. 5-гидрокси-1,3,6-триметилурацил, проявляющий мембраностабилизирующую и антирадикальную активность Ах. 1823445 СССР, 1992.

7. Милютина К.П., Аманян К.А., Шугалей С.С. Антирадикальный и антиоксидантный эффект аргинина и его влияние на активность ПОЛ при гипоксии ИБюлл. эксперим. биол. и медицины. - 1990.-№ 9. -

С.263-265.

8. Мышкин В.А., Хайбуллина З.Г., Башкатов С.А. и др. Влияние метилурацила и оксиметилурацила на свободнорадикальное окисление в модельных системах II Бюлл. эксперим. биол. и медицины. - 1995.- №

8.- с. 142-145.

9. Мышкин В.А. Антиоксидантное действие и фармакологические свойства производных пиримидина

II Перспективы биоорганической химии в создании новых лекарственных препаратов. Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума.- Рига, 1982.

10. Мышкин В.А., Балтина Л.А., Миронов Ю.И. и др. Комплексное соединение глицирризиновой кислоты с 2-тиоурацилом, проявляющее антидотную и антирадикальную активность. Ах. 1706180 СССР,

1991.

11. Мышкин В. А., Балтина Л.А., Толстиков Г.А. и др. Комплексное соединение глицирризиновой кислоты с 6-метил-2-тиоурацилом, проявляющее антидотную и антирадикальную активность. Ах. 1706181 СССР, 1991.

12. Мышкин В.А., Балтина Л.А., Миронов Ю.И. Комплексное соединение глицирризиновой кислоты с 4-амино-2-тиоурацилом, проявляющее антидотную и антирадикальную активность. Ах. 1707963 СССР, 1991.

13. Мышкин В.А., Ибатуллина Р.Б., Бакиров А.Б. Повреждение печени химическими веществами: функционально-метаболические нарушения, фармакологическая коррекция.- Уфа, 2007. - 177 с.

14. Чернышенко ЮЛ. Синтез новых производных 6-метилурацила, обладающих фармакологической активностью. Автореф. дисс. канд. химич. наук, Уфа - 2008.- 22 с.

15. Шугалей И.В., Лопатина H.fr, Целинский И.В. Влияние ингибиторов цепных радикальных реакций на кинетику окисления оксигемоглобина нитрит-ионом II Журнал общая химия. - 1986. - №1. - С.188-192.

16. Dodge J.I., Mitchel C., Hanahan D.J., The preparation and clinical characteristics of hemoglobin - free ghosts of human erythrocytesII Arch’s. Biochem.Biophys.-1963.-Vol. 100.-p. 19-130.