Print this page

Investigation of Toxicity and Antitumour Activity of Derivatives of Uracile on the Geterotransplantates of Malignant Gliome of Human

  • Authors: O.V. Velchinska, N.I. Sharikina, I.G. Kudryavtseva, N.E. Chumak
  • UDC: 547.854.4 + 547.431.4 + 547.96
Download attachments:

1О.В. Вельчинська, к.хім.н.; 2Н.І. Шарикіна, д.мед.н., професор; 3І.Г. Кудрявцева, д.фарм.н.; 4Н.Є. Чумак, ст.наук.с.

1Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, м. Київ
2Інститут фармакології та токсикології НАМН України, м. Київ
3Державний експертний центр МОЗ України, м. Київ
4Інститут екогігієни і токсикології ім. Л.І. Медведя, м. Київ

SUMMARY. A series of potential of preformed analogs of pyrimidines — mono- and bis-derivatives of 5-methyluracile, which molecules contains one or two heterocyclic's fragments, which connected by the remainder of molecule of ftorotan, were synthesized and investigated. It was showed the toxicity (LD50) of compounds, which synthesized, is in 1,27-1,515 times a lower then one of preparation of comparing 5-fluorouracile. Data of its LD50 are at the limit from 479 mg/kg to 568 mg/kg. Bis derivative of 5-methyluracile has a strong antitumour action on the geterotransplantate of gliome of man (29,8 %).
Кey words: tumor, 5-methyluracile, 5-fluorouracile, ftorotan, gliome.

Одним з перспективних шляхів пошуку засобів лікування пухлинної хвороби є створення нових антиметаболітів піримідинового обміну, здатних впливати на структуру та функції нуклеїнових кислот та малих активних молекул [1]. Наявність цих речовин в організмі людини й обумовила актуальність дослідження їхньої ролі у фізіології макроорганізму. Вивчається використання малих активних молекул для фармакопейних форм медичних біологічних препаратів з метою інгібіції пухлинного росту. Актуальність досліджень підтверджується чисельними роботами вітчизняної та світової літератури [1-3].

Пошуки шляхів елімінації пухлинних клітин із множинною лікарською стійкістю продовжуються. Розвивається сучасна концепція імунотерапії пухлин. Сучасні імунотерапевтичні агенти впливають як на пухлину, так і на різні регуляторні системи організму (в тому числі й на імунну систему) і справляють протипухлинний ефект.

Останнім часом значно зросла кількість досліджень щодо синтезу нових похідних 5-фторурацилу та його хімічних аналогів, вивчення їхньої біологічної активності. Оскільки ван-дер-ваальсові радіуси водню та фтору близькі, можна очікувати, що 5-фторурацил, або його похідні, виконуватимуть роль субстрату та/або інгібітору ферментів і переважно поглинатися тканинами пухлини.

Молекули 5(6)-фтор(галоген) заміщених урацилів та їх похідних здатні виконувати роль фтор(галоген) вмісних синтонів у органічному синтезі, тому їх активно використовують для створення оригінальних біологічно активних молекул. Крім того, введення фтор (галоген) вмісних фармакофорів у гетероциклічну молекулу призводить до підвищення розчинності сполук у ліпідах та робить лікарські засоби ефективнішими у зв'язку із легкістю їх транспортування в організмі [4, 5]. При цьому зазначена увага до фтормістких фрагментів у нових молекулах передбачає підсилення антиметаболічних властивостей сполук.

Метою даної роботи було створення нових похідних 5-метилурацилу, вивчення їх токсичності та протипухлинної активності.

Під час проведення хіміко-біологічних досліджень серед значної кількості синтезованих преформованих піримідинів нами були відібрані та досліджені сполуки із значущою протипухлинною дією [6].

Слід зазначити, що в молекулах більшості цих сполук гетероциклічні фрагменти пов'язані залишком молекули загального анестетика фторотану, який широко використовується в хірургічній онкологічній практиці [7, 8].

Гостру токсичність (ЛД50) вивчено у порівнянні з препаратом 5-фторурацил. Протипухлинну активність нових сполук N(1),N(1')-(2"-бром-2"-хлоретеніл)-біс-(5-метилурацил) (І), N(1)-(1',1'-дифтор-2'-бром-2'-хлоретил)-5-метилурацил (ІІ), N(1)-(2'-бром-1'-гідрокси-2'-хлоретеніл)-5-метилурацил (ІІІ), 1,1-діетилкарбокси-2-трифторметил-2-(5'-метилуридил-N(1')-)-етилен (IV) наступної формули:

досліджено з використанням операційного та біопсійного матеріалу з пухлини мозку людини.

Дослідження параметрів гострої токсичності та протипухлинної активності моно- і біс-похідних 5-метилурацилу виконано в Інституті фармакології та токсикології АМН України. Вивчення гострої токсичності (ЛД50) проведено на білих нелінійних мишах-самцях з масою тіла 22+2 г при підшкірному шляху введення. Результати досліду обраховано в альтернативній формі на 14 добу після введення. Статистична обробка проведена за [9]. Оскільки структурних аналогів синтезованих сполук в літературі не описано, препаратом порівняння був відомий протипухлинний лікарський засіб 5-фторурацил. Доза речовини при підшкірному шляху введення становила від 450 до 600 мг/кг. У піддослідних тварин спостерігалися тонічні судоми впродовж 1-2 годин, блювання.

Дослідження гострої токсичності синтезованих сполук І-IV (табл. 1) показало, що монопохідні 5-метилурацилу ІІ-IV та біс-похідне 5-метилурацилу І менш токсичні (у 1,27-1,515 раза), ніж 5-фторурацил. Значення їх ЛД50 знаходяться в межах від 479 мг/кг до 568 мг/кг.

Таблиця 1

Параметри токсичності сполук I-IV у порівнянні з 5-фторурацилом

Протипухлинна дія синтезованих сполук I-IV досліджена в експериментах з використанням пухлини головного мозку людини (операційний та біопсійний матеріал) в підкапсульному тесті за методом Богдана. При лікуванні гліобластоми людини критерієм значущості був відсоток гальмування росту гетеротрансплантату гліоми людини понад 25%. Курс лікувальних вливань становив 6 введень через добу при внутрішньоочеревинному шляху введення, в інтервалі доз 1/4-1/5 ЛД50. Результати обраховано через 24 години після закінчення лікування 10.

Виявлено, що протипухлинна активність біс-похідного 5-метилурацилу І значно перевищує прийнятий критерій значущості (>25,0% гальмування пухлинного росту). Маса гетеротрансплантату злоякісної гліоми після дії біс-похідного 5-метилурацилу І зменшилася до 1,85+0,091 мг, що відповідає за результатами морфологічного контролю 29,8% гальмування росту пухлини. Це в 1,2 раза більше прийнятого критерію активності при лікуванні гліобластоми 25%, що підтверджено при проведенні морфологічного контролю.

При порівняльному гістологічному дослідженні клітинно-тканевих реакцій пухлини при лікуванні потенційною протипухлинною сполукою — біс-похідним 5-метилурацилом І в умовах субклітинного тестування встановлено залежність між вираженими регресивними змінами пухлин та рівнем гальмування їх росту. Зазначений ефект вважається вираженим щодо подальшого вивчення біс-похідного 5-метилурацилу І при пухлинах головного мозку.

Висновок. Визначення одного з головних фармакологічних індексів моно- та біс-похідних 5-метилурацилу I-IV — гострої токсичності показало, що синтезовані сполуки відносяться до малотоксичних: значення ЛД50 їх знаходяться в межах від 479 мг/кг до 568 мг/кг. Вони у 1,27-1,515 раза менш токсичні, ніж препарат порівняння 5-фторурацил.

Виявлено, що біс-похідне 5-метилурацилу І має значну протипухлинну дію відносно гетеротрансплантату гліоми людини (29,8%), що у 1,2 раза більше прийнятого критерію активності при лікуванні гліобластоми 25%.

 

ЛІТЕРАТУРА

1. Noordhuis P. 5-fluorouracil incorporation info RNA and DNA in relation to thymidilate synthetase inhibition human colorectal cancer / P. Noordhuis, U. Holwerda // Annals. of oncol. — 2004. — Vol. 15. — P. 1025-1032.

2. Adjei A. A review of pharmacology and clinical activity of new chemotherapy agents for the treatment of colorectal cancer / A. Adjei // Clin. Pharmacol. — 1999. — Vol. 48. — P. 265-277.

3.   Longley D.B. Mechanisms of action of 5-fluorouracil / D.B. Longley, D.P. Harkin // Nature Rev. Cancer. — 2004. —Vol. 4. — P. 230-238.

4. Барлоу Р. Введение в химическую фармакологию / Р. Барлоу — М.: Изд. ин. лит., 1959. — С. 107.

5. Ягупольский Л.М. Ароматические и гетероциклические соединения с фторсодержащими заместителями /Л.М. Ягупольский — Киев: Наукова думка, 1988. — С. 90-105.

6. Welchinska Hel.V. Biological activity of bacterial lectins and their molecular complexes with heterocyclic bis-adducts / Hel.V. Welchinska, B. Piecuszak, E.A. Kovalenko, N.I. Sharykina [et al.] // Мікробіол. журн. — 2003. — Т.65, №6. — C. 20-25.

7. Brody G.L. Halothane anesthesia as a possible cause of massive hepatic necrosis / G.L. Brody, R.B. Sweet // Anesthesiology. — 1963. — Vol. 24. — P. 29-37.

8. Brown B.R. Biotransformation and hepatotoxicity of halothane // B.R. Brown, I.G. Sipes — Biochem. Pharmacol. — 1977. — Vol. 26. — P. 2091-2094.

9. Прозоровский В.Б. Экспресс метод определения средней эффективности дозы и ее ошибки / В.Б. Прозоровский, В.П. Прозоровский , В.М. Демченко // Фармакол. и токсикол. — 1978. — Т. 41, № 4. — С. 407-509.

10.  Экспериментальная оценка противоопухолевых препаратов в СССР и США / [под ред. З.П. Софьиной, А.Б. Сыркина, А. Голдина, А. Кляйна]. — М.: Медицина, 1979. — 296 с.

 

REFERENCES

1. Noordhuis P. 5-fluorouracil incorporation info RNA and DNA in relation to thymidilate synthetase inhibition human colorectal cancer / P. Noordhuis, U. Holwerda // Annals. of oncol. — 2004. — Vol. 15. — P. 1025-1032.

2. Adjei A. A review of pharmacology and clinical activity of new chemotherapy agents for the treatment of colorectal cancer / A. Adjei // Clin. Pharmacol. — 1999. — Vol. 48. — P. 265-277.

3. Longley D.B. Mechanisms of action of 5-fluorouracil / D.B. Longley, D.P. Harkin // Nature Rev. Cancer. — 2004. — Vol. 4. — P. 230-238.

4. Barlou R. Vvedenie v khimicheskuyu farmakologiyu / R. Barlou — M.: Izd. in. lit., 1959. — S. 107.

5. Yagupol'skij L.M. Aromaticheskie i geterociklicheskie soedineniya s ftorsoderzhaschimi zamestitelyami /L.M. Yagupol'skij — Kiev: Naukova dumka, 1988. — S. 90-105.

6. Welchinska Hel.V. Biological activity of bacterial lectins and their molecular complexes with heterocyclic bis-adducts / Hel.V. Welchinska, B. Piecuszak, E.A. Kovalenko, N.I. Sharykina [et al.] // Мікробіол. журн. — 2003. — Т.65, №6. — C. 20-25.

7. Brody G.L. Halothane anesthesia as a possible cause of massive hepatic necrosis / G.L. Brody, R.B. Sweet // Anesthesiology. — 1963. — Vol. 24. — P. 29-37.

8. Brown B.R. Biotransformation and hepatotoxicity of halothane // B.R. Brown, I.G. Sipes — Biochem. Pharmacol. — 1977. — Vol. 26. — P. 2091-2094.

9. Prozorovskij V.B. Ekspress metod opredeleniya srednej effektivnosti dozy i ee oshibki / V.B. Prozorovskij, V.P. Prozorovskij , V.M. Demchenko // Farmakol. i toksikol. — 1978. — T. 41, № 4. — S. 407-509.

10.  Eksperimental'naya ocenka protivoopukholevykh preparatov v SSSR i SShA / [pod red. Z.P. Sof'inoj, A.B. Syrkina, A. Goldina, A. Klyajna]. — M.: Medicina, 1979. — 296 s.

Надійшла до редакції: 1.03.2011

Related items

FaLang translation system by Faboba