Исследование токсичности и противоопухолевой активности производных урацила на гетеротрансплантатах злокачественной глиомы человека

  • Авторы: Е.В. Вельчинская, Н.И. Шарыкина, И.Г. Кудрявцева, Н.Е. Чумак
  • УДК: 547.854.4 + 547.431.4 + 547.96
Скачать вложения:

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

РЕЗЮМЕ. Синтезирован и исследован ряд потенциальных преформированных аналогов пиримидинов — моно- и бис-производных 5-метилурацила, в молекулах которых один или два гетероциклических фрагмента связаны остатком молекулы фторотана. Показано, что токсичность (ЛД50) синтезированных соединений в 1,27-1,515 раз ниже, чем у препарата сравнения 5-фторурацила. Значения ЛД50 их находятся в пределах от 479 мг/кг до 568 мг/кг. Для синтезированного бис-производного 5-метилурацила отмечена значительная противоопухолевая активность относительно гетеротрансплантата глиомы человека (29,8%).
Ключевые слова: опухоль, 5-метилурацил, 5-фторурацил, фторотан, глиома.

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