донор оксида азота, активирующий растворимую форму гуанилатциклазы, ингибирующий агрегацию тромбоцитов и обладающий спазмолитическим и сосудорасширяющим действием
Классы МПК: | A61K31/535 содержащие шестичленные кольца по крайней мере с одним атомом азота и по крайней мере с одним атомом кислорода в качестве гетероатомов, например 1,2-оксазины A61P7/02 антитромботические средства; антикоагулянты; ингибиторы аггрегации тромбоцитов A61P9/08 вазодилататоры для широких показаний |
Автор(ы): | Мельникова С.Ф., Коц А.Я., Пирогов С.В., Постников А.Б., Бетин В.Л., Пятакова Н.В., Графов М.А., Гаврилова С.А., Селиверстов В.О., Хропов Ю.В., Медведева Н.А., Северина И.С., Целинский И.В., Буларгина Т.В. |
Патентообладатель(и): | Биологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-12-24 публикация патента:
20.07.2003 |
Предложено: средство-донор оксида азота, активирующий растворимую форму гуанилатциклазы. Указанное средство ингибирует агрегацию тромбоцитов, также обладает спазмолитическим, сосудорасширяющим действием и представляет собой 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазин (БАФДОД) формулы (1). Изобретение может быть использовано в клинике в качестве средства со спазмолитическим и сосудорасширяющим действием и, в отличие от производных фуроксана, не оказывает заметного влияния на артериальное давление, что предполагает возможность его направленного локального применения. 1 ил.
Рисунок 1

Формула изобретения
Применение 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)1,4,2,5-диоксадиазина формулы I
в качестве донора оксида азота, активирующего растворимую форму гуанилатциклазы, ингибирующего агрегацию тромбоцитов и обладающего спазмолитическим и сосудорасширяющим действием.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к биохимии, физиологии и фармакологии, в частности к применению известного 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазина (БАФДОД) формулы I
в качестве донора оксида азота, активирующего растворимую форму гуанилатциклазы (рГЦ), ингибирующего агрегацию тромбоцитов и обладающего спазмолитическим и сосудорасширяющим действием. Данное изобретение может быть использовано в биохимии, физиологии и медицине. Оксид азота (NO), синтезируемый эндотелиальными клетками и другими типами клеток и тканей, играет одну из ключевых ролей в поддержании нормального тонуса гладких мышц сосудов, влияющего на системное давление крови. Кроме того, NO оказывает спазмолитическое действие на мышцы желудочно-кишечного тракта, желчных путей, мочеточников, матки, бронхов и других органов, а также ингибирует процессы агрегации и адгезии тромбоцитов и нейтрофилов (М.Д. Машковский "Лекарственные средства", т.1, "Торсинг", Харьков, 1998 г., стр. 385 [1] ). Механизм молекулярного действия эндогенного оксида азота, синтезируемого из аминокислоты L-аргинина, включает его диффузию через плазматические мембраны и связывание с гемовой группой рГЦ. Гуанилатциклаза /КФ 4.6.1.2; гуанозин-5"-трифосфат-пирофосфатлиаза (циклизующая)/ является ферментом, катализирующим биосинтез гуанозин-3",5"-циклофосфата (цГМФ) - вторичного мессенджера, выполняющего роль универсального регулятора внутриклеточного метаболизма (F. Murad "Regulation of cytosolic guanylyl cyclase by nitric oxide: The NO-cGMP signal transduction system" Adv. Pharmacol. 1994, v. 26, p. 19-33). ГЦ существует в двух формах - мембранной и растворимой. В настоящее время установлено, что в результате взаимодействия NO с атомом железа гема, входящего в состав фермента, и образования комплекса нитрозил-гем возникают конформационные изменения активного центра фермента, которые приводят к активации рГЦ и повышению синтеза цГМФ (см. чертеж). К настоящему времени доказано образование оксида азота в результате энзиматической биотрансформации тринитроглицерина и других нитратов, которые используются для лечения сердечно-сосудистых заболеваний в качестве антиишемических и антиангинальных препаратов ([1], стр. 385 - 392). Однако их существенным недостатком является слабая антиагрегантная активность, а также возникновение толерантности и других побочных эффектов при длительном применении. Кроме того, данные органические нитраты в составе различных лекарственных форм эффективно снижают артериальное давление, что существенно затрудняет их локальное применение (например, в случаях церебрального вазоспазма, легочной гипертонии, рестеноза после ангиографии и т.д.). Известны различные гетероциклические соединения, обладающие способностью генерировать NO, активировать рГЦ и проявляющие антиагрегантные, спазмолитические и/или сосудорасширяющие свойства. Так, известны производные 1,2,4-оксадиазол-5-она общей формулы II

где R - фенил, 4-хлорфенил или стирил, которые рассматривались в качестве предшественников (депо-форм) NO-генерирующих соединений (амидоксимов). Данные производные не обладали гипотензивным действием, но ингибировали агрегацию тромбоцитов под действием коллагена в моделях ex vivo и in vivo (K. Rehse, F.Brehme "New NO-donors with antithrombotic and vasodilating activities. Part 26: Amidoximes and their prodrugs" Arch. Pharm. Pharm. Med. Chem. 1998, v. 331, p. 375-379). Способность данных соединений генерировать NO в условиях in vivo не была установлена, их влияние на активность рГЦ, а также спазмолитические и сосудорасширяющие свойства не исследовались. Известны различные 3,4-дизамещенные фуроксаны (1,2,5-оксадиазол-2-оксиды) общей формулы III

где R1 и R2 - метил, фенил, фенилсульфонильная, нитрильная, метокси-, нитро- или аминогруппа, генерирующие NO, активирующие рГЦ, проявляющие антиагрегантные свойства и обладающие выраженным вазорелаксантным действием на изолированных кольцах торакальной аорты кролика, сокращенных под действием норадреналина (R. Ferioli, G.C. Folco et al. "A new class of furoxan derivatives as NO-donors: mechanism of action and biological activity" Brit. J. Pharmacol. 1995, v. 144, 3, p. 816-820; заявка РСТ 94/01422, C 07 D 271/08, А 61 К 31/41, 1993 г.). Способность производных фуроксанов, как и органических нитратов, эффективно снижать системное давление крови (на 25-85 мм рт. ст. при внутривенном введении животным в дозах 0,05-0,1 мг/кг) (например, европейские патенты 0054872, C 07 D 271/08, А 61 К 31/41, 1984 г.; 0054873, C 07 D 271/08, А 61 К 31/41, 1984 г.) существенно затрудняет их направленное локальное применение. Известен 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазин вышеуказанной формулы I в качестве продукта химического синтеза (В.Г. Андрианов, В.Г. Семенихина, А.В. Еремеев "Галогенангидриды 4-аминофуразан-3-карбогидроксимовой кислоты" Химия гетероцикл. соед. 1992, 5, с. 687-691 [12]). Биохимические, физиологические и фармакологические свойства данного соединения не изучены. Наиболее близким к соединению настоящего изобретения является 4,4"-дифенил-3,3",4",3""-трифуразан-2,2",2""-триоксид формулы III, где R1=R2=4-фенилфуроксанил-3(2-оксидо-4-фенил-1,2,5-оксадиазол-3-ил), являющийся донором NO, ингибирующий агрегацию тромбоцитов под действием коллагена и вызывающий вазодилятацию на изолированных кольцах торакальной аорты кролика, сокращенных под действием норадреналина (A.M.Gasco, A.Di Stilo et al. "Synthesis and structure of a trimer of the furoxan system with high vasodilator and platelet antiaggregatory activity" Liebigs Ann. Chem. 1993, p. 441-444 - прототип). Влияние данного соединения на активность рГЦ и его гипотензивная активность не изучены. Кроме того, оно обладало недостаточно эффективным спазмолитическим и сосудорасширяющим действием в условиях эксперимента. Целью изобретения является поиск в ряду производных 1,2,5-оксадиазола нового донора оксида азота и активатора рГЦ, обладающего улучшенным спазмолитическим и сосудорасширяющим действием. Указанная цель достигается применением известного химического соединения -3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазина вышеуказанной формулы I в качестве донора NO, активирующего рГЦ, ингибирующего агрегацию тромбоцитов и обладающего спазмолитическим и сосудорасширяющим действием. БАФДОД был синтезирован известным способом, основанным на реакции стереоселективной димеризации нитрилоксидов и заключающимся во взаимодействии хлорангидрида (4-аминофуразан-3-ил)гидроксамовой кислоты с триэтиламином в инертном органическом растворителе (ацетонитриле) при температуре 0-5oС [12] . Описание данного изобретения содержит 9 примеров, иллюстрирующих экспериментальный материал. Примеры 1-4 показывают химические основы молекулярного механизма действия 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазина, преимущественно заключающиеся в селективной генерации NO. Пример 5 иллюстрирует биохимический эффект БАФДОД, опосредованный генерацией оксида азота, - активацию частично очищенной рГЦ из легких быка. Примеры 6 и 7 иллюстрируют фармакологические свойства БАФДОД - способность ингибировать агрегацию тромбоцитов, а также спазмолитическую и сосудорасширяющую активность в условиях in vitro. Пример 8 демонстрирует отсутствие у БАФДОД при внутривенном введении в дозе 0,5 мг/кг гипотензивной активности в условиях in vivo. Пример 9 описывает изучение острой токсичности БАФДОД. Пример 1. Образование оксида азота из 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазина. Для определения оксида азота использовали известный способ, основанный на реакции оксида азота с кислородом воздуха в водной среде с образованием нитрита, количество которого измеряли по интенсивности окрашивания пробы продуктом реакции азосочетания с помощью спектрофотометра. В качестве доказательства того, что данный способ дает возможность измерить именно оксид азота, выделяющийся из соединения в результате химической реакции, а не нитрит, реакцию проводят в присутствии оксигемоглобина, который количественно реагирует с оксидом азота (но не нитритом), образуя нитрат, который не вступает в реакцию азосочетания. Проба конечным объемом 1 мл содержала 50 мМ калий-фосфатный буфер (рН 7,4) или 20 мМ калий-цитратный буфер (рН 5,0), 0,5 мМ цистеин или глутатион, изучаемое соединение в концентрации 0,1 мМ и 0,2% диметилсульфоксид (ДМСО), а при инкубации с оксигемоглобином его концентрация составляла 0,1 мМ. В качестве отрицательного контроля использовали водный раствор ДМСО в концентрации 0,2%, а в качестве положительного контроля 0,1 мМ нитрит натрия, содержащий 0,2% ДМСО. Пробы инкубировали 60 мин при 37oС и добавляли последовательно 100 мкл 3 М ацетата натрия, 400 мкл 0,92% раствора сульфаниловой кислоты в 30% уксусной кислоте и 400 мкл 0,05% N-нафтилэтилендиамина. Пробы инкубировали 10 мин и измеряли оптическую плотность при длине волны 554 нм на спектрофотометре. В вышеуказанных условиях при рН 7,4 не наблюдалось образование заметного количества нитрита (<0,01 моль нитрита/моль исходного соединения (исх. соед. ) в отсутствие тиолов. В присутствии тиолов БАФДОД генерировал 0,182 моль нитрита на моль исх. соед. в присутствии цистеина и 0,154 моль нитрита на моль исх. соед. в присутствии глутатиона. Дальнейшая инкубация не приводила к дополнительному образованию нитрита. При инкубации БАФДОД в вышеуказанных условиях в присутствии оксигемоглобина и цистеина или глутатиона наблюдалось образование метгемоглобина (см. пример 4). Согласно известным данным NО-генерирующие свойства наиболее близкого известного аналога в условиях, близких к описанным (в присутствии тиолов), изучить не удалось вследствие его крайне низкой растворимости в условиях эксперимента. Пример 2. Образование S-нитрозотиолов (S-нитрозоглутатиона) 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазином. Для определения S-нитрозотиолов использовали известный способ, основанный на реакции с хлоридом ртути (II), в ходе которой происходит образование нитрита. Для учета образования нитрита в ходе реакции соединения настоящего изобретения с глутатионом реакцию проводили, как описано в примере 8, а затем определяли нитрит по способу, описанному в примере 8, в отсутствие и в присутствии хлорида ртути (II) в концентрации 0,1%. Разность полученных значений соответствует количеству S-нитрозоглутатиона. В вышеуказанных условиях не происходит образования S-нитрозоглутатиона из соединения формулы I. Возможность генерации известным аналогом S-нитрозотиолов не исследовалась. Пример 3. Образование восстановленной формы оксида азота из 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазина. Для определения восстановленной формы оксида азота (NO-/HNO) использовали известный способ, основанный на том, что образовавшийся в ходе реакции нитроксил реагирует с тиолами с образованием гидроксиламина (или происходит конкурентное образование N2O), который после окисления ионами I3 - дает нитрит, определяемый по реакции азосочетания (см. пример 8). Поскольку изучаемые соединения также генерируют и нитрит, который аналогичным образом вступает в реакцию азосочетания на заключительном этапе, в качестве положительного контроля использовали гидроксиламина гидрохлорид и нитрит натрия в концентрации 0,1 мМ, а инкубацию проводили так же, как описано в примере 1, при рН 7,4. После инкубации в пробы добавляли 100 мкл 3 М ацетата натрия, 400 мкл 0,92% раствора сульфаниловой кислоты в 30% уксусной кислоте, 100 мкл 1,25% I2 в 2% KI, 30 мкл 0,5 М 2-меркаптоэтанола и 400 мкл 0,05% N-нафтилэтилендиамина. Пробы инкубировали 15 мин и измеряли оптическую плотность при длине волны 554 нм на спектрофотометре. Параллельно с этим опытом проводили измерения образования нитрита, как описано в примере 1. Содержание гидроксиламина рассчитывали по формуле: Х=(А-Y






где R соответствует релаксации сосуда при концентрации соединения с, Rmax соответствует максимальной релаксации под действием этого же соединения, а n представляет собой виртуальный коэффициент кооперативности, варьировавший в пределах от 1,1 до 1,8. Достоверность подбора параметров (n и IC50), которую контролировали по методу наименьших квадратов, составляла не менее 95-97%. Статистическую обработку результатов проводили по тесту Стьюдента (t). В вышеописанных условиях БАФДОД вызывал уменьшение изометрического сокращения сосуда с интактным эндотелием в присутствии фенилэфрина (IC50=22 нМ). Согласно данным прототипа, известное соединение в условиях in vitro, близких к вышеописанным, обладало спазмолитическим и сосудорасширяющим действием; при этом значение IC50 составляло 120 нМ. Для базового фармпрепарата (глицерилтринитрата), использованного в качестве эталона сравнения в вышеописанных условиях, данный параметр имел значение, равное 5,3 нМ. Пример 8. Гипотензивная активность 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазина. Гипотензивную активность соединений настоящего изобретения общей формулы I определяли в условиях in vivo у бодрствующих крыс линии Вистар средней массой 280 г известным способом. Для измерения среднего артериального давления и частоты сердечных сокращений и для введения препарата в кровоток за сутки до эксперимента животным имплантировали полиэтиленовые катетеры (марки РЕ-10, РЕ-50) в бедренную артерию и бедренную вену. Свободные концы катетеров выводили и закрепляли на голове. Операция проводилась под гексеналовым наркозом (150 мг/кг). Через сутки крысу брали в опыт. В ходе эксперимента регистрировали артериальное давление датчиком фирмы Stadham (США) с последующей регистрацией данных с помощью компьютера (программа Bioshell, Факультет Фундаментальной Медицины, МГУ им. Ломоносова, Россия). Соединения вводили болюсно внутривенно в дозе 2,5 мг/кг в объеме 0,2 мл в 5% ДМСО. Во время всего эксперимента животные находились в состоянии бодрствования и могли свободно перемещаться по клетке. В течение часа животные свободно адаптировались к условиям эксперимента, а затем начинали регистрацию гемодинамических показателей, которая велась непрерывно в течение всего опыта. Исходные значения среднего артериального давления и частоты сердечных сокращений составляли 98,3 мм рт. ст. и 315,6 ударов/мин соответственно. Болюсное введение БАФДОД в дозе 0,5 мг/кг не влияло на артериальное давление в течение 5 мин. При этом наблюдалось кратковременное незначительное повышение частоты сердечных сокращений с последующим снижением до исходного уровня. Таким образом, БАФДОД не проявляет гипотензивного действия при внутривенном введении крысам в дозах до 0,5 мг/кг. Влияние известного аналога на артериальное давление в условиях in vivo не изучалось. Пример 9. Острая токсичность 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазина. Острую токсичность соединения настоящего изобретения определяли известным способом по ЛД50 с использованием беспородных мышей обоего пола средней массой 21 г при комнатной температуре; стандартное питание и воду давали ad libitum в течение всего эксперимента; подвижность животных не ограничивали. Растворы соединений в ДМСО вводили с помощью стерильного шприца внутрибрюшинно. После инъекции за животными вели наблюдение в течение 48 часов; по истечении этого времени за мышами наблюдали дополнительно в течение 72 часов (ни одно из животных не погибло в течение дополнительного промежутка времени). Полученные результаты свидетельствуют о том, что значение ЛД50 для 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазина составляет ~ 150-300 мг/кг. Острая токсичность известного аналога не изучена. Согласно известным данным, аналогичный показатель для базового фармпрепарата - глицерилтринитрата в близких условиях соответствует 7-9 мг/кг (патент РФ 2086534 (С 07 С 203/04) 1994 г., табл.2). Вышеприведенные примеры 1 - 5 показывают, что 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазин является эффективным донором оксида азота и активатором рГЦ. Из примера 7 следует вывод о том, что данное соединение обладает выраженным спазмолитическим и сосудорасширяющим действием, превосходящим соответствующий фармакологический эффект в условиях in vitro известного структурного аналога. При этом, в отличие от известных производных фуроксана, БАФДОД не оказывал заметного влияния на артериальное давление при внутривенном введении в дозе 0,5 мг/кг, что предполагает возможность его направленного локального применения. Таким образом, 3,6-бис(4-аминофуразан-3-ил)-1,4,2,5-диоксадиазин вышеуказанной формулы I является представителем нового класса доноров NO, активаторов рГЦ, ингибиторов агрегации тромбоцитов, спазмолитических и сосудорасширяющих средств.
Класс A61K31/535 содержащие шестичленные кольца по крайней мере с одним атомом азота и по крайней мере с одним атомом кислорода в качестве гетероатомов, например 1,2-оксазины
Класс A61P7/02 антитромботические средства; антикоагулянты; ингибиторы аггрегации тромбоцитов
Класс A61P9/08 вазодилататоры для широких показаний