Введение к работе
Актуальность проблемы. Широкое распространение, фармакоэкономическая доступность и высокая физиологическая активность сделали привлекательным практическое применение тритерпеноидов ряда лупана и урсана. Весьма ценным свойством является лёгкость химической модификации лупановых и урсановых структур, которая позволяет получать новые агенты с улучшенными фармакологическими свойствами. Поэтому в настоящее время проводится интенсивное изучение связи между структурой и активностью лупанов и урсанов. Скрининг фармакологической активности новых производных ряда лупана и урсана представляется весьма перспективным для поиска агентов с высокой активностью для дальнейшей разработки модификаторов метаболических реакций, которые можно будет применять в терапии различных заболеваний человека. Представляется актуальным направленный скрининг больших библиотек новых производных, который позволяет эффективно выявлять новые агенты с потенциально высокой активностью. Такой скрининг может быть выполнен с помощью виртуальных скрининговых систем поиска связи «структура – активность» и установления потенциального спектра фармакологической активности соединений.
В настоящее время существенное внимание исследователей уделяется изучению биологической активности природных тритерпенов, среди которых найдены соединения с высокой противовирусной, противоопухолевой, противовоспалительной, антиоксидантной и гепатопротекторной активностью (Толстикова и соавт., 2006; Baltina et al., 2003; Cichewicz et al., 2004; Ikeda et al., 2008; Fulda, 2009). Эти природные высокоактивные агенты обладают низкой токсичностью (Laszczyk, 2009), проявляют эффект в малых дозах и легко подвергаются химическим модификациям (Kessler et al., 2007). Наиболее полно на сегодняшний момент изучена биологическая активность тритерпенов ряда лупана – бетулиновой кислоты, бетулина, лупеола и их производных, а также производных глицирретовой, олеаноловой и, в меньшей степени, урсоловой кислоты. Особенно активно в последнее десятилетие изучаются фармакологические свойства, молекулярные механизмы бетулиновой, олеаноловой кислот и их производных (Liby, 2009). В настоящее время ряд исследованных производных прошли клинические испытания (Petronelli et al., 2009).
Однако относительно малоизученными остаются производные лупанового тритерпеноида бетулоновой кислоты и производные урсанового ряда, обладающие широким спектром биологической активности и представляющие большой интерес в качестве платформы для создания высокоэффективных противоопухолевых препаратов с антиметастатическими и онкопрофилактическими свойствами.
Фармакологическое действие бетулоновой кислоты и ряда её производных на протяжении 10 лет изучается в лаборатории фармакологических исследований НИОХ СО РАН (зав. лаб. д.б.н. Толстикова Т.Г.). Среди них обнаружены, исследованы и запатентованы высокоэффективные противоопухолевые агенты – аланинамидные производные бетулоновой кислоты, охарактеризованные как группа корректоров токсических эффектов цитостатиков (Сорокина и соавт., 2006; Толстикова и соавт., патент № 2353623, 27.04.2009).
В этой связи, несомненно, весьма перспективным и актуальным представляется продолжение изучения фармакологической активности новых производных бетулоновой и урсоловой кислоты с целью поиска высокоэффективных агентов, обладающих комплексным действием на механизмы возникновения опухолей, их роста и метастазирования. Обнаружение у этих соединений противовоспалительного, гепатопротекторного и антиоксидантного действия в сочетании с противоопухолевым эффектом может быть использовано для создания препаратов, способных потенциировать действие классических цитостатиков, а также снижать их побочное действие на здоровые органы и ткани.
Целью данного исследования является оценка влияния структурных модификаций новых производных бетулина, бетулоновой и урсоловой кислоты на их фармакологические свойства и выявление потенциально важных для медицины препаратов с комплексным действием.
Задачи исследования.
-
Провести компьютерный анализ спектра биологической активности новых производных бетулина, бетулоновой и урсоловой кислоты и оценить вероятность наличия основных фармакологических активностей для наиболее перспективных агентов.
-
Провести фармакологический скрининг новых производных бетулина, бетулоновой и урсоловой кислоты in vivo на:
противовоспалительную активность;
гепатопротекторную и антиоксидантную активность;
противоопухолевую активность;
-
Установить влияние модификации химической структуры на степень проявления противовоспалительной, гепатопротекторной, антиоксидантной и противоопухолевой активности новых производных бетулина, бетулоновой и урсоловой кислоты на основе данных компьютерного прогнозирования и экспериментальных данных.
-
На основании экспериментальных данных выбрать перспективный агент и провести более детальные исследования по выявлению корректорных свойств в условиях опухолевой модели на фоне введения препаратов экспериментальной полихимиотерапии.
Научная новизна работы. В настоящей работе впервые проведен подробный сравнительный анализ связи «структура - активность» 21 нового производного лупанового и 13 производных урсанового ряда на основе компьютерного прогнозирования и экспериментальных данных. Установлено влияние модификации химической структуры на степень проявления противовоспалительной, гепатопротекторной, антиоксидантной и противоопухолевой активности. Выявлены перспективные соединения с выраженной противовоспалительной, гепатопротекторной и противоопухолевой активностью, которые могут быть использованы для создания нового класса препаратов – корректоров побочного действия цитостатиков.
Научно-практическая ценность работы. Производное лупанового ряда 3-оксо-28-(N-метилпиперазин)-карбонил-луп-20(29)-ен (агент Of 41) предложен как перспективный корректор побочных эффектов экспериментальной полихимиотерпаии с цитопротекторным и антиоксидантным действием, обладающий собственной противоопухолевой активностью. Обнаружен целый класс новых высокоэффективных агентов тритерпеновой природы, способных повышать эффективность противоопухолевой терапии, снижать её токсичность, а, следовательно, повышать качество жизни пациентов с онкологическими заболеваниями, получающих высокотоксичные препараты ПХТ.
Положения, выносимые на защиту.
-
На основании анализа данных компьютерного прогнозирования и экспериментальных исследований установлено влияние химической модификации новых производных бетулина, бетулоновой и урсоловой кислоты на их фармакологические свойства.
-
Выявлены перспективные пентациклические тритерпеноиды, обладающие противовоспалительной, гепатопротекторной, антиоксидантной и перотивоопухолевой активностью.
-
Выбрано наиболее активное производное бетулоновой кислоты 3-оксо-28-(N-метилпиперазин)-карбонил-луп-20(29)-ен (агент Of 41), проявляющее цитопротективное и антиоксидантное действие в условиях опухолевой модели на фоне введения препаратов экспериментальной полихимиотерапии.
-
Показано, что производное Of 41, проявляющее противоопухолевый, цитопротективный и антиоксидантный эффект, не обладает токсическим воздействием на организм животных и может быть предложено в качестве перспективного полифункционального препарата-корректора побочного действия цитостатиков для расширенного доклинического исследования.
Апробация результатов. Основные результаты работы были представлены на конференциях: II международной конференции «Химия, технология и медицинские аспекты природных соединений» (Алматы, Республика Казахстан, 10 - 13 октября 2007 года), III всероссийской конференции с международным участием «Новые информационные технологии в медицине» (Волгоград, 2008), VII ежегодном конгрессе международных исследований и технологий в области разработки лекарственных препаратов (Шанхай, КНР, 24 – 28 октября 2009 года), VIII ежегодном конгрессе международных исследований и технологий в области разработки лекарственных препаратов (Пекин, КНР, 22 – 27 октября 2010 года).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи в журналах, рекомендованных перечнем ВАК, получено 4 патента.
Работа выполнена при поддержке программ Президиума РАН: «Фундаментальные науки – медицине», Междисциплинарных проектов СО РАН: № 54 - «Научные основы разработки новых лекарственных препаратов. Перспективы использования возобновляемого сырья»; № 93 - «Развитие исследований в области медицинской химии и фармакологии как научной основы разработки отечественных лекарственных препаратов», №104 «Поиск и создание новых препаратов для противоопухолевой терапии на основе модифицированных природных соединений».
Структура и объем работы.
Диссертация включает введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты исследований и обсуждение, заключение, выводы и список литературы, включающий 270 ссылки. Работа изложена на 146 страницах, содержит 48 таблиц.
