Исследование цитопротекторной активности кислоты феруловой Назарова, Любовь Ефимовна

Введение к работе

Актуальность проблемы

Одной из наиболее важных проблем современной биологии и медицины является защита организма от повреждающих факторов различного происхождения. Природа повреждающих факторов, оказывающих цитотоксическое воздействие, многообразна: ионизирующая радиация, воздействие химиотерапевтических лекарственных средств, интоксикация продуктами химических производств, ишемия и др.

В связи с этим, важнейшей задачей является поиск универсальных механизмов протекции, позволяющих защитить клетку от гибели с целью сохранения ее структурной целостности и функциональной активности [Барабой В.А., 1996; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2001; Микуляк Н.И., 2011].

Клетки организма характеризуются индивидуальной реакцией на повреждающие агенты. Так, при облучении и воздействии цитостатиков быстрее всего поражаются лабильные клетки с высокой скоростью регенерации – клетки «критических» систем (красный костный мозг, кишечник, лимфоидные органы, гонады). Стабильные клетки, например, гепатоциты, подвергаются поражению при значительных химических интоксикациях. Клетки головного мозга (статические) наиболее устойчивы к повреждающим факторам, но могут поражаться при нарушении целостности гематоэнцефалического барьера, различных видах ишемии.

Одним из механизмов повреждения клеток является процесс образования активных форм кислорода, индуцирующих свободнорадикальное перекисное окисление липидов мембран клеток с развитием оксидантного стресса.

Антиоксидантная система клетки, ткани и организма в целом обеспечивает связывание и модификацию свободных радикалов, предупреждение разрушения биомолекул. Дефект в любом из звеньев системы антиоксидантной защиты приводит к активации перекисного окисления. Увеличение мощности антиоксидантной защиты, обусловленное введением естественных или синтетических антиоксидантов, создает определённую гарантию против активации перекисного окисления.

Лекарственных средств, обладающих высокой цитопротекторной активностью, низкой токсичностью и предохраняющих клетки организма от вредного воздействия вышеперечисленных факторов, в арсенале медицинской практики недостаточно. Поэтому актуальной проблемой является поиск новых цитопротекторов для их применения в комплексной терапии заболеваний различной этиологии.

В настоящее время большое внимание исследователей привлекают синтетические производные коричной кислоты, многие из которых обладают антиоксидантной активностью и низкой токсичностью [Симонян А.В., 1995].

Несмотря на это, до настоящего времени не была изучена зависимость между антоксидантной и цитопротекторной активностью синтетических производных коричной кислоты, не исследовано антиоксидантное и цитопротекторное действие наиболее активных соединений по отношению к клеткам с различной скоростью регенерации после воздействия адекватных повреждающих агентов. В связи с этим, поиск новых антиоксидантов, обладающих высокой цитопротекторной активностью и низкой токсичностью, и создание на их основе высокоэффективных полифункциональных лекарственных препаратов является одной из актуальных проблем современной медицины и фармации.

Цель работы

Выявить в ряду синтетических производных коричной кислоты соединение с наиболее выраженной антиоксидантной активностью и оценить его цитопротекторные свойства на различных моделях повреждения.

Задачи исследования

1. Провести первичный скрининг 27 синтетических производных коричной кислоты для выявления наиболее активного антиоксиданта; оценить цитопротекторную активность выбранного соединения на разных моделях (in vitro).

2. Изучить острую и хроническую токсичность выбранного соединения и некоторые параметры фармакокинетики.

3. Изучить влияние выбранного соединения на цитостатическую активность циклофосфамида и 5-фторурацила (in vitro).

4. Определить выбор эффективных доз соединения по оценке выживаемости животных при радиационном поражении, поражении цитостатиками, тетрахлорметаном и ишемии головного мозга.

5. Исследовать радиопротекторную активность выбранного соединения на клетки «критических» систем организма (костный мозг, кровь, тонкий кишечник, селезенка, семенники) при воздействии ионизирующей радиацией.

6. Исследовать цитопротекторные свойства выбранного соединения на клетки «критических» систем организма (костный мозг, кровь, тонкий кишечник, селезенка, тимус, семенники) для снижения побочных токсических эффектов цитостатиков.

7. Изучить гепатопротекторную активность выбранного соединения при экспериментальном токсическом поражении печени тетрахлорметаном.

8. Изучить нейропротекторную активность выбранного соединения при различных видах ишемии головного мозга.

Научная новизна

В работе впервые:

- сформулировано положение о том, что при различных поражениях организма (облучение, интоксикация химическими веществами, ишемия) в составе комбинированной терапии должны применяться антиоксидантные соединения, обладающие цитопротекторным и мембраностабилизирующим действием, защищающие генетический аппарат клеток и улучшающие внутриклеточный метаболизм;

- проведено сравнительное изучение 27 синтетических производных коричной кислоты по видам действия и выявлена корреляционная взаимосвязь между их структурой, антиоксидантной и цитопротекторной активностью;

- установлено, что наиболее выраженные антиоксидантные и цитопротекторные свойства проявляет соединение, имеющее в положении 4 бензольного ядра группу НО^- , а в положении 3 группу СН₃О^-: транс – 4-гидрокси-3-метоксифенилпропеновая кислота – кислота феруловая (ФК);

- определена зависимость «доза-эффект» ФК на четырех моделях повреждения: -облучении, введении цитостатиков, тетрахлорметана и ишемии мозга;

- установлено, что ФК относится к практически нетоксичным веществам;

- изучена хроническая токсичность ФК и установлено, что она не вызывает нарушений физиологической нормы клинических и биохимических показателей крови;

- выявлено, что ФК не снижает цитостатическую активность циклофосфамида и 5-фторурацила по отношению к культуре опухолевых клеток линий лимфосаркомы Плисса и карциномы шейки матки, сублинии Hela (in vitro);

- установлено, что ФК при однократном общем -облучении животных защищает клетки тканей «критических» систем и усиливает компенсаторно-приспособительные реакции клеток организма облученных животных;

- выявлено, что ФК снижает побочные токсические эффекты циклофосфамида и 5-фторурацила в отношении клеток тканей «критических» систем;

- экспериментально установлено, что при облучении и поражении цитостатиками ФК способствует регенерации красного костного мозга, тимуса, селезенки, тонкого кишечника, семенников, нормализации гематологических, биохимических, цитогенетических показателей;

- установлено, что ФК в условиях экспериментального тетрахлорметанового поражения печени способствует нормализации её функционального состояния и гистологической картины;

- доказана способность ФК ускорять восстановление функционального состояния мозга на двух моделях ишемии, вызванной билатеральной окклюзией общих сонных артерий и гравитационными перегрузками в кранио-каудальном направлении;

- установлено, что ФК уменьшает отек, подавляет интенсивность перекисного окисления и активирует каталазу в ткани мозга при реперфузионном повреждении;

- экспериментально доказано, что ФК увеличивает потребление глюкозы мозгом, активируя окисление молочной кислоты на модели фокальной ишемии, вызванной окклюзией средней мозговой артерии;

- доказано, что при фокальной ишемии мозга ФК уменьшает зону некроза в 3 раза по сравнению с контролем.

Теоретическая и практическая значимость работы

Проведенные исследования позволяют систематизировать знания о наличии прямой зависимости между антиоксидантной и антигемолитической активностью в ряду производных коричной кислоты с различными заместителями в ароматическом ядре. Методологически обосновано использование ФК в качестве цитопротекторного средства на органы-мишени и образующие их клетки. Установлена зависимость антиоксидантного и цитопротекторного действия от дозы ФК и степени моделируемого повреждения. Неизбирательность действия ФК свидетельствует о единстве механизма развития повреждения при различных моделях цитотоксического воздействия, следствием которого является индукция свободнорадикального перекисного окисления мембран клеток.

Экспериментальные исследования подтвердили перспективность дальнейшего доклинического углубленного изучения ФК при радиационных и химических поражениях организма, нарушениях мозгового кровообращения.

Учитывая то, что многие радиопротекторы обладают значительной токсичностью, ФК (практически нетоксичное вещество) может быть рекомендована в качестве радиопротекторного средства при лучевых поражениях. ФК можно рекомендовать при поражениях печени, сопровождающихся воспалением и цитолизом, для снижения побочных токсических эффектов при химиотерапии цитостатическими лекарственными препаратами циклофосфамидом и 5-фторурацилом, в качестве нейропротекторного средства при различных ишемических повреждениях головного мозга.

В результате проведенных исследований теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность создания различных лекарственных форм на основе ФК и их более глубокое доклиническое и клиническое тестирование.

Уровень внедрения результатов исследования

По результатам фармакологических исследований составлены и утверждены в ГБОУ ВПО Пятигорской ГФА Минздравсоцразвития России информационные письма: «Исследование цитопротекторной активности кислоты феруловой при радиационном поражении», «Фармакологическая коррекция побочных токсических эффектов циклофосфамида и 5-фторурацила с помощью кислоты феруловой», «Исследование церебропротекторной активности кислоты феруловой в условиях ишемии мозга».

На основании информационных писем ГБОУ ВПО ВолГМУ Минздравсоцразвития России и НИИ фармакологии при ГБОУ ВПО ВолГМУ Минздравсоцразвития России дали заключение о большой теоретической и практической ценности представленного материала и необходимости создания лекарственных препаратов на основе кислоты феруловой на базе Российских фармацевтических предприятий с целью расширения ассортимента отечественных оригинальных лекарственных средств.

На основании материалов информационного письма «Фармакологическая коррекция побочных токсических эффектов циклофосфамида и 5-фторурацила с помощью кислоты феруловой» в лаборатории биологических испытаний филиала ИБХ РАН г. Пущино проводятся доклинические исследования при изучении влияния кислоты феруловой на развитие токсических эффектов противоопухолевых лекарственных препаратов на животных с моделированными опухолями.

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс (лекции и практические занятия) ряда кафедр Московского государственного медико-стоматологического университета, Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии, Ижевской государственной медицинской академии, Оренбургской государственной медицинской академия, Северного государственного медицинского университета (г. Архангельск).

Личный вклад автора

Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследования, анализе и обобщении полученных результатов. В работах, выполненных в соавторстве, автором лично проведено планирование исследований, анализ и статистическая обработка, обобщение полученных результатов, принято участие в экспериментальных исследованиях. Вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии на всех этапах исследования: от постановки задач и их реализации до обсуждения результатов в научных публикациях и их внедрения в практику.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Научные положения диссертации соответствуют формуле специальности 14.03.06 – фармакология, клиническая фармакология, конкретно пунктам 1, 2 и 3 паспорта специальности фармакология, клиническая фармакология.

Апробация полученных результатов

Основные результаты работы доложены на 56-66 региональных конференциях по фармации, фармакологии и подготовке кадров Пятигорской ГФА (Пятигорск, 2001-2011 гг.), XIX съезде физиологического общества им. И.П.Павлова (М., 2004 г.), 1-м (Сочи, 2005 г.) съезде физиологов СНГ, международной научной конференции, посвященной 75-летию Ереванского гос.мед.ун-та (Ереван, Армения, 2005 г.).

Положения, выдвигаемые на защиту

1. Сравнительная оценка антиоксидантной активности и цитопротекторного действия 27 синтетических производных коричной кислоты выявила корреляционную зависимость между этими двумя видами фармакологических эффектов.

2. Анализ взаимосвязи «структура-активность» показал, что антиоксидантная и цитопротекторная активность изучаемых веществ зависят от характера и местоположения заместителей в ароматическом ядре.

3. Наиболее выраженные антиоксидантные и цитопротекторные свойства проявила кислота феруловая (ФК): 4-гидрокси-3-метокси-фенилпропеновая кислота.

4. ФК не изменяет цитостатической активности циклофосфамида и 5-фторурацила в отношении опухолевых клеток лимфосаркомы Плисса и карциномы шейки матки, сублинии HeLa (in vitro).

5. ФК проявляет радиопротекторное действие по отношению к «критическим» системам в условиях поражения -лучами.

6. ФК проявляет цитопротекторное действие по отношению к «критическим» системам, снижая побочные токсические эффекты циклофосфамида и 5-фторурацила.

7. ФК оказывает гепатопротекторное действие в условиях экспериментального поражения гепатоцитов тетрахлорметаном.

8. ФК обладает нейропротекторной активностью на моделях глобальной (постоянной и преходящей) и фокальной ишемий мозга.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 79 научных работ; из них монография – 1, статей в журналах, рекомендованных ВАК, 15. Общий объем научных работ - 12,415 п.л. (авторских – 9,335 п.л.).

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа изложена на 300 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы (1-2 главы), описания материалов и методов исследования (3 глава), результатов собственных исследований (4-9 главы), заключения, общих выводов и списка цитируемой литературы. Работа иллюстрирована 27 таблицами и 82 рисунками. Библиографический список включает 370 источников, из которых 198 отечественных и 172 зарубежных авторов.

Похожие диссертации на Исследование цитопротекторной активности кислоты феруловой

Исследование фармакологической активности композиции дигидрокверцетина и липоевой кислотыСидехменова, Анастасия Витальевна

Исследование биологической активности ампассе, кальциевой соли N-(5-гидроксиникотиноил)-L-глутаминовой кислотыКиселев Алексей Витальевич

Новые подходы к оценке взаимосвязи электронного строения и специфической активности лекарственных веществ на примере производных сульфонилбензойной кислотыСмирнов, Иван Владимирович

Исследование эффективности некоторых производных фосфорилуксусной кислоты и гидроксипиридина при эрозивно-язвенных гастродуоденопатиях (экспериментальное исследование)тазина, юлия андреевна

Разработка состава, технологические исследования и определение норм качества для композитных суппозиториев с кислотой ацетилсалициловой и дипиридамоломГлижова, Тамара Николаевна

Исследование фармакологической активности композиций дигидрокверцетина и арабиногалактана (экспериментальное исследование)Шаманаев Александр Юрьевич

Исследование антиаритмической активности производного 4-нитро-n-[1-фенил-5-(диэтиламино) пентил] бензамида (экспериментальное исследование)Сингх Лариса Николаевна

Исследование цереброваскулярной активности новых ГАМК-миметиков на основе нейроактивных липидовГнездилова, Анна Викторовна

Исследование антиаритмической активности 2-аминоэтансульфоната магния на фоне экспериментального сахарного диабетаЯрмина Эльвира Рафиковна

Экспериментальное исследование фармакологической активности скипофитов при курсовых чрезкожных воздействияхАрсенин Сергей Владимирович