Введение к работе
Актуальность проблемы. В организме человека существует сбалансирован-ная антиоксидантная система, состоящая из водо– и жирорасторимого пула перех-ватчиков первичных и вторичных радикалов, хелаторов ионов металлов переменной валентности. Сбой в активности системы эндогенных антиоксидантов (АО) на фоне усиления продукции радикалов-инициаторов приводит к возникновению и развитию «свободнорадикальных патологий» (Wolf D., 2002; Ланкин В.З. и др., 2004; Halliwell B. et al., 2005; Choudhari S.R. et al., 2007). К таким состояниям относятся заболевания, сопровождающиеся дефицитом кислорода (гипоксия, ишемия) (Биленко М.В. и др., 1988; Плотников М.Б. и др., 2005; Мирзоян Р.С., 2003; . et al., 2007), интоксикации химическими агентами (Лужников Е.А. и др., 1999; Сейдахметова З.Ж., 2005), заболевания печени (Warner D.S. et al., 2004; Ярошенко И.Ф., Каланчина Т.Ю., 2006), сахарный диабет и его осложнения (Дедов И.И., и др., 1995; Балаболкин М.И. и др., 2005), процессы биологического старения (. и др., 1997; 2007; Harman D, 1992; 2006; Гусев В.А., 1997) и т.д.
Антиоксиданты приобрели важное значение в медицине в связи с их способностью ингибировать перекисное окисление липидов мембран, стабилизировать структуру и функции мембран клеток и тем самым создавать оптимальные условия для гомеостаза организма при самых разнообразных чрезвычайных воздействиях патогенных факторов на организм (Рюбен К., 1998; Gutterjdge J.M.C., Halliwell B., 2000; Арзамасцева Н.Е, 2006). Поэтому они широко применяются для профилактики заболеваний и лечения больных с чрезмерной пероксидацией (Сторожок Н.М., 2002; Меньщикова Е.Б. и др., 2006; Pryor W.A. et al., 2006).
В настоящее время большинство препаратов для подавления свободно-радикального окисления имеют недостаточно выраженную силу антиоксидантной активности и проявляют ряд побочных эффектов. Кроме того, большинство антиоксидантных средств в определенных условиях может иметь прооксидантные свойства. Известно, что антиоксидантными свойствами обладают жирорастворимые, водорастворимые средства, тиоловые препараты, соединения с опосредованным механизмом действия, антиоксидантные ферменты и их активаторы (Воскресенский О.Н., 1982; Бобырев В.Н., 1994; Владимиров Ю.А., 2000; Зайцев В.Г., Островский О,В., 2003; Keyser J.D. et al., 1999; Loguercio C, 2003).
Известно, что конденсированные гетероциклические соединения со сложной p-электронноизбыточной системой, содержащие имидазольный цикл, как правило, обладают антиоксидантными свойствами (Анисимова В.А. и др., 1973; Спасов А.А. и др., 1983; 2001; Островский О.В., 1996; Косолапов В.А., 2005;). Особый интерес представляет введение в структуру таких веществ экранированной фенольной группы для усиления антиоксидантных свойств соединения (Харфуф М. и др., 1990; Rice-Evans C.A.; Diplock A.T., 1993; 1998; Силин М.А., 2005). Описанные факторы дают основание для поиска антиоксидантных веществ с p-избыточностью, содержащих в структуре пространственно-затрудненный фенольный заместитель.
Выше перечисленное делает актуальным поиск и изучение антиоксидантных свойств новых веществ в ряду конденсированных и неконденсированных производных бензимидазола, содержащих в структуре экранированный фенол.
Связь задач исследования с проблемами фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» (№ государственной регистрации 01200116045), является составной частью научно-исследовательской программы «Поиск, разработка и фармакологическое изучение веществ, проявляющих антиоксидантные свойства» (№ государственной регистрации 01200609434), включенной в план НИР Волгоградского государственного медицинского университета. Тема работы утверждена на заседании Учёного Совета ВолГМУ (протокол №9 от 31.10.2003 г.).
Цель исследования. Целью настоящего исследования является поиск и изучение действия экранированных фенолов производных бензимидазола на процессы пероксидации, выбор наиболее активных соединений и доклиническое изучение их специфической активности на моделях, сопровождающихся активацией свободнорадикальных процессов.
Задачи исследования.
-
Изучить антиоксидантные и антирадикальные свойства производных бензимидазола, содержащих в структуре пространственно-затрудненные фенольные заместители, их аналогов и препаратов сравнения на моделях in vitro.
-
Установить острую токсичность наиболее активных соединений, рассчитать для них терапевтический индекс и выбрать наиболее эффективные вещества для доклинического изучения их специфической активности.
-
Определить зависимость действия изучаемых соединений на свободнорадикальные процессы от их химических структур и физико-химических свойств.
-
Исследовать фармакологические свойства наиболее активных антиоксидантных веществ и препаратов сравнения на различных патологических моделях с активацией процессов пероксидации (радиационные поражения, острая гипоксия, ишемические состояния, системная пероксидация, вызванная интоксикацией аллоксаном, синдромом повышенной вязкости крови).
-
Изучить влияние наиболее активных соединений и препаратов сравнения на перекисное окисление липидов у крыс с аллоксановой интоксикацией.
Научная новизна. Впервые были получены данные о влиянии оригинальных производных бензимидазола, содержащих в структуре пространственно-затруднен-ный фенол и ряда их аналогов, на свободнорадикальные процессы. Впервые была установлена взаимосвязь между структурой новых соединений и их антиоксидант-ной активностью. Впервые установлено, что соединения, содержащие в структуре экранированный фенольный заместитель, активно перехватывают липопероксиль-ный и гидроксильный радикал, обрывая цепи свободно-радикальных реакций.
Установлено, что анитиоксидантная и антирадикальная активность изученных соединений зависит от их физико-химических свойств. Было выведено уравнение Хенча, на основании которого определено, что антиоксидантная активность производных бензимидазола, в основном, определяется липофильными и электронными параметрами молекулы, а антирадикальная активность – также и стерическими характеристиками.
Впервые были получены данные о влиянии соединений бензимидазола, содержащих экранированный фенол, и препаратов сравнения на процессы пероксидации и реологические параметры крови при аллоксановой интоксикации.
Научно-практическая значимость работы. Полученные данные свидетельствуют о целесообразности поиска ингибиторов перекисного окисления липидов, проявляющих антиоксидантные и антирадикальные свойства, среди производных конденсированных бензимидазольных систем, содержащих в структуре экранированную фенольную группу.
На основании выведенного уравнения Хенча с высокой степенью достоверности можно прогнозировать антиоксидантную и антирадикальную активность новых веществ. Отработана методология поиска и изучения новых антиоксидантных веществ с использованием современных методов исследования, даны рекомендации по направленному синтезу гетероциклических соединений.
Были получены данные о наличии у соединения РУ-1249 противогипокси- ческих, противоишемических, радиопротекторных свойств, а также обнаружена спо-собность улучшать гемореологический статус крови, снижать образование продук-тов перекисного окисления липидов и повышать активность антиоксидантных фер-ментов крови при интоксикации аллоксаном.
Выявленные эффекты соединения РУ-1249, превосходящие по величине активности препараты сравнения, определяют перспективность проведения дальнейших фармакологических и токсикологических исследований данного вещества с целью создания на его основе нового лекарственного препарата, обладающего антиоксидантными свойствами.
Реализация результатов исследования. Выявленные закономерности между химической структурой и способностью ингибировать процессы перекисного окисления липидов у конденсированных производных бензимидазола учитываются при синтезе новых веществ в НИИ физической и органической химии Южного федерального университета, в экспериментальной работе лаборатории фармакологии антиоксидантных веществ НИИ фармакологии ВолГМУ. Результаты работы используются в лекционных курсах на кафедрах фармакологии, фармацевтической химии, фармакологии и биофармации ФУВ Волгоградского государственного медицинского университета, на кафедре фармакологии Кубанского государственного медицинского университета.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
N9-замещенные имидазо[1,2-]бензимидазолы – наиболее перспективный класс соединений в плане поиска новых веществ, способных ингибировать процессы перекисного окисления липидов.
-
Наиболее выраженную антиоксидантную и антирадикальную активность среди конденсированных и неконденсированных производных бензимидазола проявили вещества, содержащие в структуре пространственно-затрудненную фенольную группу, в частности вещество под лабораторным шифром РУ-1249, которое превосходило по активности все исследуемые препараты сравнения.
-
Соединение РУ-1249 по эффективности при острой гипобарической гипоксии, двухсосудистой ишемии головного мозга, радиационных поражениях органов и при интоксикации аллоксаном превосходит препараты сравнения дибунол, мексидол и мексамин, что является предпосылкой для дальнейших расширенных фармакологических исследований данного вещества.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на: X и XI Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области, (Волгоград, 2004 – 2005гг); Всероссийской конференции молодых ученых «Вченi майнбутнего» (Одесса, 2004); 63-й и 64-й итоговых научных конференциях студентов и молодых ученых Волгоградского государственного медицинского университета, (Волгоград, 2005 – 2006гг); Всероссийской научной конференции молодых ученых «Окисление, окислительный стресс, антиоксиданты» (Москва, 2006г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ (из них 2 в центральной печати).
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 193 страницах машинописного текста, иллюстрирована 10 рисунками, 36 таблицами. Состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части (главы 2 – 4), обсуждения результатов, выводов, списка литературы, включающего 130 отечественных и 115 зарубежных источника и приложения.
