Введение

Наиболее частой причиной сердечно-сосудистых заболеваний, являющихся одной из основных причин инвалидизации и смертности работоспособного населения, является атеросклероз [3].

Из данных литературы известно, что производные ксантина обладают периферическим вазодилаторным, антиагрегантным, кардионейропротекторным, гиполипидемическим действием [6]. Механизм их связан с ингибированием изоферментов 3′,5′-фосфодиэстеразы PDE1 – PDEпри активации А1- и А3-аденозиновых рецепторов. Такие свойства уже используют для создания лекарственных средств с комплексным антиишемическим и цитопротекторным действием, что может найти применение в патогенетической терапии ишемической болезни сердца, церебральном атеросклерозе, осложнениях гипертонической болезни. Ожидаемым механизмом действия является ограничение первичного очага повреждения и предупреждение вторичной альтерации при ишемически-постреперфузионных феноменах:

1) феномен «no-reflow» («невосстановленного кровотока») с активацией Ca2+-глутаматного каскада при ишемическом инсульте;

2) феноменах Браунвальда («оглушенный миокард»), «гибернирующего или спящего миокарда», Warm-up («разминки») при ишемической болезни сердца.

В патогенезе этих процессов решающая роль принадлежит образованию генераторов свободных радикалов – активных форм кислорода (супероксид-радикал, перекись водорода, синглетный кислород и гидроксид-радикал), азота (оксид азота (II), пероксинитрит-радикал, нитрозоний-катион) и углерода (оксид углерода (II), которые инициируют каскад реакций оксидативного стресса: реакции Фентона, Габера-Вейсса, Халливелла-Осипова [2]. Для торможения гипероксидации используют синтетические препараты (дибунол, эмоксипин и мексидол) и природные антиоксиданты (убихинон, аскорбаты), являющиеся «ловушками» свободных радикалов [1, 5]. Нами было сделано предположение о наличии антиоксидантной активности (АОА) среди фармакологически перспективных синтетических производных ксантина.

В последнее время существенная роль в прогрессировании атерогенеза отводится повышению активности перекисного окисления липидов (ПОЛ) [4]. Потому изучение АОА производных ксантина является перспективным не только в плане поиска соединений с цитопротекторным и метаболитотропным действием, но и в исследовании зависимости в системе «структура–эффект».

Постановка задачи 

Целью настоящего исследования явилось изучение влияния на активность процессов липопероксидации и комплексной антиоксидантной активности в ракурсе потенциального антиатеросклеротического действия некоторых впервые синтезированных 8-аминозамещенных производных 3-метилксантина, представленных формулой ниже:

где R – алкиламино-, ариламино-, 4-R/-пиперазинил-1

Материал и методы исследования 

В качестве препаратов сравнения использовались широко применяющиеся в лечебной практике антиатеросклеротические препараты: эмоксипин и α-токоферол.

Предварительно проводилось прогнозирование биологического действия производных 3-метилксантина. Химическая структура соединений вводились с помощью Java апплета сайта прогноза спектра биологической активности Prediction of Activity Spectra for Substances (PASS)

Из результатов компьютерного прогноза были изъяты данные тех веществ, проявления биологической активности которых представляли менее 70 % (Pa ≥ 0,700). Дополнительно проводился поиск молекул, которые влияют на обмен липидов с достоверностью выше 30 % (Pa ≥ 0,300). Результаты проведенного компьютерного прогнозирования проявлений возможных видов биологической активности указывают, что большинство анализируемых соединений способно влиять на разные cтороны обмена липидов.

Исследования проводились на крысах массой 260-280г. Экспериментальная гиперлипидемия воспроизводилась путем интрагастрального введения гиперлипидемогенной смеси (холестерол с эргокальциферолом  в масляном растворе: холестерол в дозе 40 мг/кг в подсолнечном масле и эргокальциферол в дозе 350 000 ЕД/кг) взрослым крысам-самцам. Исследуемые вещества вводились в виде водной суспензии тем же путем [6, 10]. В качестве контроля использовалась дистиллированная вода, эталонными препаратами были выбраны эмоксипин и α-токоферол, которые вводились перорально дважды в сутки в следующих дозах: α-токоферол 10 мг/кг; эмоксипин- 50 мг/кг.

Гиперлипидемию воспроизводили в течение 5 суток [10]. На 6 день эксперимента животных наркотизировали диэтиловым эфиром, производили забор крови из аорты. Состояние процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивалось путем определения в сыворотке крови крыс уровня промежуточных продуктов: первичных продуктов ПОЛ (диеновые (ДК), триеновые конъюгаты (ТК)) [3] и конечного дериватов ПОЛ – активных продуктов тиобарбитуровой кислоты – (ТБК-АП) [5]. Состояние антиоксидантных систем оценивалось по содержание α-токоферола [5], а также по активности глутатионпероксидазы (ГП)[9] и глютатионредуктазы (ГР)[9]. Определяли общую пероксидазную активность крови (ПАК) по методу А.В. Попова, активности каталазы – по М.А. Королюку и супероксидисмутазы (СОД) [5].

Объектами исследования являлись сыворотка крови и ткани аорты, которые забирались у наркотизированных диэтиловым наркозом животных на 5-е сутки эксперимента.

Результаты сравнивали с аналогичными для интактных крыс контроля и эталонных препаратов, определяли достоверность с учетом t-критерия Стьюдента.

Результаты исследования и их обсуждение

Нами выявлено, что изученные производные ксантина различным образом влияют на состояние процессов липопероксидации и антиоксидантной системы организма. 8-диалкиламинопроизводные снижают содержание как первичных, так и вторичных продуктов ПОЛ. Соединения с разветвленными алкильными радикалами оказывают гипероксидантный эффект. Ненасыщенные алкильные производные не оказывают антиоксидантной активности. Такие осцилляции, по нашему мнению, зависит от радикала в 8-положении молекулы ксантина, что определяет направленность и выраженность изучаемого биологического эффекта. Выявлены 8-арилиденгидразинопроизводные которые по показателям комплексной антиоксидантной активности сравнимы с аналогичными эталонными препаратами, и это определяет перспективность дальнейшего поиска соединений с антиоксидантной активностью среди производных ксантина с расширением базы исследуемых субстанций.

Были получены следующие результаты, представленные в таблицах 1-3.

Комплексную антиоксидантную активность ряда 8-N-алкиламинозамещенных 3-метил-7-γ-гидрокси-изопропоксипропилксантина приведено в таблице 1.

Таблица 1 - Cодержание показателей «антиоксидантного зеркала» и их изменение (в %) в сыворотке крови крыс при введении 8-[4-алкил-(-арил)-пиперазинил-1]-7-β-гидрокси-γ-изопропилоксипропил-3-метилксантинов относительно контрольних значений (M±m)

№ в-ва

Радикал, R

ТБК - АП

ТК

ДК

мкмол/л

%

мМ

%

мМ

%

I

Н

6,68±0,356

–30,49*

0,473±0,061

–15,5*

10,41±0,276

–23,8*

II

СН3

5,15±0,272

–46,41*

0,500±0,0091

–10,7*

11,34±0,277

–17,0*

IІІ

С2Н5

6,56±0,375

–31,74*

0,472±0,0060

–15,7*

12,42±0,198

–9,1*

ІV

—(CH2)3—CH3

2,81±0,277

–70,76*

0,382±0,0081

–31,8*

8,05±0,234

– 41,1*

Контроль (n=8)

9,61±0,286

100

0,560±0,007

100

13,67±0,267

100

№ в-ва

Радикал, R

ГР

α - токоферол

мкМ/ч

%

мМ

%

I

Н

16,6±3,32

23

4,54±0,071

178,5

II

СН3

29,9±4,69

121,5

1,54±0,083

–5,5

IІІ

С2Н5

18,5±5,16

37,01

2,09±0,127

28,2

ІV

—(CH2)3—CH3

51,4±4,49

280,7

4,83±0,097

196,3

Контроль (n=8)

13,5±2,85

100

1,63±0,07

100

№ в-ва

Радикал, R

ГП

ВГ

мкмол/(мин·кг)

%

мМ/кг

%

I

Н

0,314±0,036

28,1*

4,56±0,11

9,6*

II

СН3

0,376±0,022

53,4*

5,12±0,009

23,0*

IІІ

С2Н5

0,344±0,005

40,4*

4,72±0,006

13,4*

ІV

—(CH2)3—CH3

0,426±0,007

73,9*

6,24±0,0081

50,0*

Контроль (n=8)

0,245±0,006

100

4,16±0,037

100

№ в-ва

Радикал, R

СОД

КТ

у.е./л

%

мккат/л

%

I

Н

1,56±0,016

23,8*

0,17±0,001

–24,0*

II

СН3

2,15±0,022

70,6*

0,15±0,0011

–28,6*

IІІ

С2Н5

1,84±0,035

46,0*

0,14±0,0060

–33,3*

ІV

—(CH2)3—CH3

1,91±0,027

51,6*

0,13±0,0081

–38,0*

Контроль (n=8)

1,26±0,003

100

0,21±0,002

100

Примечание: *– результаты достоверны (р<0,05)

 

Активность процессов липопероксидации и комплексной антиоксидантной активности 8-N-алкоксипропиламино-7-β-гидрокси-γ-(п-хлорфенокси)пропил-3-метилксантинов приведено в таблице 2.

 

Таблица 2 — Изменение содержания показателей «липидного зеркала» в  сыворотке крови крыс при введении 8-N-алиламинозамещенного и 8-N,N-диметиламинозамещенного 3-метил-7-γ-гидрокси-изопропоксипропилксантина 

№ в-ва

Радикалы, R1 та R2

ТБК – АП

ТК

ДК

мкмол/л

%

ммоль

%

ммоль

%

V

R1, R2 = CH3

4,12±0,424

–57,13*

0,381±0,0064

–32,0*

9.40±0,332

-31,23

VI

R1 = H,

2,36±0,0291

–75,44*

0,313±0,0086

–44,1*

7,12±0,296

-48,03

R2 = СН2- CH=CH2

Контроль (n=8)

9,61±0,286

100

0,560±0,0070

100

13,67±0,267

100

№ в-ва

Радикалы, R1 та R2

ГР

α - токоферол

мкМ/ч

%

мМ

%

V

R1, R2 = CH3

29,9±4,69

121,5

4,89±0,095

+200

VI

R1 = H,

38,2±4,96

183

5,38±0,110

+230

R2 = СН2-CH=CH2

Контроль (n=8)

13,5±2,85

100

1,63±0,07

100

№ в-ва

Радикалы, R1 та R2

ГП

ВГ

мкмоль/(мин·кг)

%

ммоль/кг

%

V

R1, R2 = CH3

0,387±0,024

58,00*

6,86±0,006

65,0*

VI

R1 = H,

0,364±0,029

48,60*

6,54±0,008

57,2*

R2 = СН2- CH=CH2

Контроль (n=8)

0,245±0,006

100

4,16±0,037

100

№ в-ва

Радикалы, R1 та R2

СОД

КТ

у.е./л

%

мккат/л

%

V

R1, R2 = CH3

1,92±0,024

52,4*

0,13±0,006

–38,0*

VI

R1 = H,

1,76±0,0029

35,0*

0,14±0,0086

–33,3*

R2 = СН2- CH=CH2

Контроль (n=8)

1,26±0,003

100

0,21±0,002

100

Примечание: * – результаты достоверные (р<0,05)

 

Активность процессов липопероксидации и комплексная антиоксидантная активность эталонных препаратов приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 — Изменения показателей «антиоксидантного зеркала» сыворотки крови крыс при введении эталонных препаратов

Эталонный препарат

Доза для животных, мг/кг

ТБК - АП

ТК

ДК

Эмоксипин

50

+87,35*

–69,0*

–64,6*

α – токоферола ацетат

10

+77,44*

–31,4*

–45,3*

Контроль (n=8)

100,0

100,0

100,0

 

 

ГП

ВГ

СОД

Эмоксипин

50

60,25*

74,2*

69,2*

α – токоферола ацетат

10

47,45*

42,2*

40,3*

Контроль (n=8)

100,0

100,0

100,0

 

 

ГР

α – токоферол

КТ

Эмоксипин

50

+490,3

+235,6

–57,1*

α – токоферола ацетат

10

+343,0*

+327,6*

–47,6*

Контроль

100,0

100,0

100,0

Примечание: *- результаты достоверны (р<0,05)

На основании полученных нами данных можно предположить следующее:

1) как видно из таблицы, где представлена АОА 8-моно - и 8-диалкиламино-, 8-гидроксиалкиламинопроизводных,:

а) при удлинении алкильного радикала отмечается снижение АОА;

б) соединения с разветвленными алкильными радикалами, в том числе и изоамильный радикал, обладают меньшей АОА по сравнению с неразветвленными аналогами или прооксидантным действием;

в) ненасыщенные алкильные радикалы и оксиалкилзамещенные среди 8- аминопроизводных дают определенное повышение АОА в области низких концентраций по сравнению с таковыми 8-моноалкилзамещенными;

г) среди 8-диалкиламинопроизводных АОА повышается по сравнению с 8-моноалкиламинопроизводными;

2) как видно из таблицы, где представлена АОА гетероциклических 8-аминозамещенных, их АОА превышает таковую алкильных аналогов, но несколько ниже АОА 8-арилиденгидразинозамещенных. С увеличением размеров радикала в 4-ом положении остатка пиперазина отмечается уменьшение АОА;

3) как видно из таблицы, где представлена активность процессов липопероксидации и АОА 8-арилиденгидразинопроизводных, их активность наиболее высокая в изученных рядах 7,8-дизамещенных ксантина. Надо отметить, что с введением электронакцепторного заместителя в пара-положение бензольного кольца 8-арилиденгидразинопроизводных отмечается увеличение АОА. Но расположенные рядом пара- и мета-заместители способствуют достоверному снижению АОА.

         Последним звеном защиты клеток от переокисления является глутатионовая антиоксидантная система, которую образуют глутатион и ферменты – глутатионпероксидаза, глутатионтрансфераза, глутатионредуктаза и НАДФ Н. Под влиянием производных 3-метилксантина активность ГП нарастала относительно контрольных животных, также наблюдалось повышение ГР и ВГ на протяжении всего эксперимента. Анализируя полученные данные можно сделать вывод, что при действии производных изменения компонентов антиоксидантной защиты носят компенсаторный характер и направлены на уничтожение продуктов свободнорадикального окисления.

Активность СОД при введении 8-моноалкиламинопроизводных увеличивалась до 70,6 %, что превышало активацию этого фермента при введении эталонных препаратов. Увеличение активности СОД при введении большинства производных является признаком стимуляции синтеза фермента.

У подопытных крыс наблюдалось достоверное снижение активности каталазы в сыворотке крови относительно контрольной группы крыс от 24 % до 38 % во всех группах.

Для повышения АОА необходимо, по нашему мнению, введение в молекулу ксантина ароматических и трет-бутильных радикалов.

В заключение можно сказать, что поиск антиоксидантных соединений в ряду ксантина является весьма перспективным направлением для создания оригинальных отечественных фармакологических препаратов с антиоксидантным действием.

Выводы

1. Изучение антиоксидантной активности и изменения процессов липопероксидации при введении разных производных 3-метилксантина показало, что 8-арилиденгидразинопроизводные соединения имеют выраженные антиоксидантные эффекты.

2. Работа по поиску антиоксидантных средств в ряду производных пурина имеет не только теоретическую, но и практическую значимость, что обуславливает необходимость ее продолжения.

Список литературы  

  1. Авалиани В. М. Новые взгляды намеханизм развития атеросклероза / В. М. Авалиани, А. В. Попов, С. И. Мартюшов // Экология человека. – 2005. – № 4.–С.24–30.
  2. Биохимия человека / Р. Марри, Д Греннер, П. Мейес [и др.]. – Мир, 2003. – 206 с.
  3. Гаврилов В. Б. Измерение диеновых коньюгатов в плазме крови по УФ – поглощению гептановых и изопропанольных экстрактов / В. Б. Гаврилов, А. Р. Гаврилова 
    // Лаб. дело. –  988. – № 2. – С. 60–63.
  4. Климов А. Н., Никульчева Н. Г. Липиды, липопротеиды и атеросклероз. – СПб: ПитерПресс, 1995. – 318 с.
  5. Колесова О. Е. Перекисное окисление липидов и методы определения  продуктов липопероксидации в биологических средах / О. Е. Колесова, А. А. Маркин, Т. Н. Федорова // Лаб.дело. – 1984. - № 9. – С.540-546.
  6. Н. И. Романенко, Б. А. Применко, В. С. Якушев и др. Синтез и  гиполипидемическая активность 7,8-дизамещенных 3-метилксантина // Запорож. мед. журн. – 2004. – №3 (24). – с. 127-129.
  7. Gutteridge J. M. C. Lipid peroxidation and antioxidation as biomarkers of tissues damage / J. M. C. Gutteridge //
     Clinikal Chemistry, 2005. – Vol. 41. – № 12. – P. 1819–1828.
  8. Imidazo[2,1-i]purin-5-ones and related tricyclic water – soluble purine derivatives: potent A2– and A- adenosine receptor antagonists  / Ch. E. Muller, M. Thorand, R. Qurishi [et al.] // J. Med. Chem. – 2002. – Vol. 45 (16). – P. 3440–3450.
  9. Tateishi N. // Glutsthione metabolism and physiological / Ed. J. Vina. – Boston GRG Press. 1990 / - P. 341-351.
  10. Yousufzai S. Y. K. 3-Hydroxy-3-Methylglutaric Acid and Experimental Atherosclerosis in Rats / S. Y. K. Yousufzai, M. Siddiqi // Experietia. – 1976. – Vol. 32, № 8. – P. 1033–1034.

Spisok literatury 

  1. Avaliani V. M. Novye vzglyady na mexanizm razvitiya ateroskleroza / V. M. Avaliani, A. V. Popov, S. I. Martyushov // E'kologiya cheloveka. – 2005. – № 4. – S. 24–30.
  2. Bioximiya cheloveka / R. Marri, D. Grenner, P. Mejes [i dr.]. – M.: Mir, 2003. – 206 s.
  3. Gavrilov V. B. Izmerenie dienovyx kon'yugatov v plazme krovi po UF – pogloshheniyu geptanovyx izopropanol'nyx e'kstraktov / V. B. Gavrilov, A. R.  Gavrilova // Lab. delo. – 1988. – № 2. – S. 60–63.
  4. Klimov A. N., Nikul'cheva N. G. Lipidy, lipoproteidy i ateroskleroz – SPb: PiterPress, 1995. –318 s.
  5. Kolesova O. E. Perekisnoe okislenie lipidov i metody opredeleniya produktov  lipoperoksidacii v biologicheskix sredax / O. E. Kolesova, A. A. Markin, T. N.  Fedorova // Lab. delo. – 1984. - № 9. – S. 540-546.
  6. N. I. Romanenko, B. A. Primenko, V. S. Yakushev i dr. Sintez i Gipolipidemicheskaya aktivnost' 7,8-dizameshhennyx 3-metilksantina // Zaporozh. med. zhurn. – 2004. – № 3 (24). – s. 127-129.
  7. Gutteridge J. M. C. Lipid peroxidation and antioxidation as biomarkers of tissues damage / J.M.C. Gutteridge //
     Clinikal Chemistry, 2005. – Vol. 41. – № 12. – P. 1819–1828.
  8. Imidazo[2,1-i]purin-5-ones and related tricyclic water – soluble purine derivatives: potent A2A – and A3 – adenosine receptor antagonists /
     Ch. E. Muller, M. Thorand, R. Qurishi [et al.] // J. Med. Chem. – 2002. – Vol. 45 (16). – P. 3440–3450.
  9. Tateishi N. // Glutsthione metabolism and physiological / Ed. J. Vina. – Boston GRGPress. 1990. - P. 341-351.
  10. Yousufzai S.Y.K. 3-Hydroxy-3-Methylglutaric Acid and Experimental Atherosclerosis in Rats / S.Y.K. Yousufzai, M. Siddiqi // Experietia. – 1976. – Vol. 32, № 8. – P. 1033–1034.

Библиографическая ссылка

Остапенко А. А., Белай И. М., Романенко Н. И., Влияние некоторых 8-аминозамещенных производных 3-метилксантина на активность процессов липопероксидации  и состояние антиоксидантной системы при экспериментальной гиперлипидемии // «Живые и биокосные системы». – 2015. – № 13; URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-13/article-2.