CC BY
31
УДК 615.2
DOI 10.21685/2072-3032-2018-3-3
М. А. Миронов, Е. В. Блинова
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОРИГИНАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ N-АЦЕТИЛ^-АМИНОГЕКСАНОВОЙ КИСЛОТЫ
Аннотация.
Актуальность и цели. Изучена острая токсичность производных N-ацетил-6-аминогексановой кислоты при различных путях введения
Материалы и методы. Исследование выполнено на 486 белых беспородных лабораторных мышах обоего пола весом 18-22 г. Компьютерный скрининг фармакологической активности проведен с использованием программы PASS. Острая токсичность кальциевой (ЛХТ-6-17) и серебряной (ЛХТ-7-17) солей ^ацетил-6-аминогексановой кислоты в виде фармацевтических субстанций изучена при внутривенном, внутрибрюшинном, подкожном и внут-рижелудочном введении с анализом результатов по Личфилду и Уилкоксону.
Результаты. При проведении программного прогноза активности по стимуляции регенерации солей ^ацетил-6-аминогексановой кислоты вероятность развития эффекта выше 50 % установлена для веществ ЛХТ-6-17 и ЛХТ-7-17. Исследование острой токсичности показало, что при парентеральных путях введения замещение катионного фрагмента в структуре ^ацетил-6-аминогексановой кислоты на двухвалентный металл снижает токсические свойства молекулы, при этом соединения относятся к классу малотоксичных веществ. При внутрижелудочном введении показатель LD50 солей был ниже, чем у ^ацетил-6-аминогексановой кислоты, что свидетельствует о большей их биодоступности из просвета кишечника. Результаты исследования могут быть использованы при создании лекарственного средства на основе солей ^ацетил-6-аминогексановой кислоты.
Выводы. Кальциевая и серебряная соли ^ацетил-6-аминогексановой кислоты обладают высоким прогностическим потенциалом для развития фармакологического эффекта по стимуляции регенерации тканей, являются малотоксичными веществами с высокой биодоступностью при приеме внутрь.
Ключевые слова: соединения ^ацетил-6-аминогексановой кислоты, острая токсичность, путь введения, прогноз фармакологической активности.
M. A. Mironov, E. V. Blinova
NOVEL N-ACETYL-6-AMINOHEXANOIC ACID COMPOUNDS TOXICOLOGY
Abstract.
Background. To study the acute toxicity of N-acetyl-6-aminohexanoic acid derivatives at different routes of introducing
Materials and methods. The study was conducted over 486 white Laboratory mice of both sexes weighing 18-22 g. Computer screening of pharmacological ac-
© 2018 Миронов М. А., Блинова Е. В. Данная статья доступна по условиям всемирной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая дает разрешение на неограниченное использование, копирование на любые носители при условии указания авторства, источника и ссылки на лицензию Creative Commons, а также изменений, если таковые имеют место.
tivity was carried out using licensed PASS software. Acute toxicity of calcium-containing (LHT-6-17) and silver-containing (LHT-7-17) salts of N-acetyl-6-aminohexanoic acid as pharmaceutical substances has been studied by intravenous, intraperitoneal, subcutaneous and intragastric administration. The results analysis has been proceeded by Litchfield and Wilcoxon.
Results. The probability above 50% of the regenerative effect development for LHT-6-17 and LHT-7-17 substances has been set by program forecast of activity. Acute toxicity studies have shown that for parenteral routes, the replacement of a cationic fragment in the structure of N-acetyl-6-aminohexanoic acid by a divalent metal reduces the toxic properties of the molecule, while the compounds are classified as low-toxic substances. With intragastric administration, the LD50 value of the salts was lower than that of N-acetyl-6-aminohexanoic acid, indicating greater bioa-vailability from the intestinal lumen. The results of the study can be used to create a drug based on the salts of N-acetyl-6-aminohexanoic acid.
Conclusions. Calcium and silver-containing salts of N-acetyl-6-aminohexanoic acid have a high prognostic potential for the development of pharmacological effect on stimulation of tissue regeneration, are low-toxic substances with high bioavaila-bility when taken orally.
Keywords: compounds of N-acetyl-6-aminohexanoic acid, acute toxicity, rout, pharmacological action forecast.
Введение
На протяжении последних 50 лет ^ацетил-6-аминогексановая кислота и содержащие ее лекарственные формы с успехом используются в различных областях клинической медицины. Неослабевающий интерес к лекарственному веществу обусловлен его уникальной способностью стимулировать процессы регенерации эпителиальной, костной ткани, тканей зубов, стимулировать ангиогенез, минерализацию костей [1-3]. Однако сложности создания оптимальных лекарственных форм, невысокая биодоступность при приеме внутрь обусловили необходимость создания более перспективных соединений на основе ^ацетил-6-аминогексановой кислоты, сочетающих высокий фармакологический потенциал предшественника по стимуляции тканевой репарации и оптимизирующих токсикологический и фармацевтический профиль вещества. Серия таких соединений, представляющих собой соли ^ацетил-6-аминогексановой кислоты, была синтезирована, и изучение острой токсичности наиболее перспективных солей при различных путях введения является целью настоящего исследования.
1. Материал и методы исследования
Исследование выполнено в соответствии с этическими требованиями к работе с экспериментальными животными - Федеральным законом «О защите животных от жестокого обращения» от 01.01.1997 и приказом Министерства здравоохранения Российской Федерации от 01.04.2016 № 199н «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики», ГОСТ 33216-2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила содержания и ухода за лабораторными грызунами и кроликами» (введен в действие 01.07.2016) и одобрены Локальным этическим комитетом при ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва». Работа выполнена на 486 белых беспородных лабораторных мышах обоего пола весом 18-22 г, полученных из филиала «Андреевка» ФГБУН НЦБМТ ФМБА России.
Прогноз наличия (Ра) или отсутствия (Pi) активности по стимуляции регенерации в ряду исследуемых производных N-ацетил-б-аминогексановой кислоты проводили с использованием пакета программ PASS (версия 10.2) [4]. Оценивали вероятность эффекта у следующих химических структур, ранее синтезированных в отделе химии и технологии синтетических лекарственных средств АО «ВНЦ БАВ» (Россия): ЛХТ-6-17 - кальциевая соль N-ацетил-б-аминогексановой кислоты, ЛХТ-7-17 - серебряная соль N-ацетил-б-аминогексановой кислоты, ЛХТ-14-03 - N-ацетил-цистеиновая соль N-ацетил-б-аминогексановой кислоты, ЛХТ-14-01 - 2-аминопропионовая соль N-ацетил-б-аминогексановой кислоты, ЛХТ-15-00 - 3-гидроксипиридиновая соль N-ацетил-б-аминогексановой кислоты, ЛХТ-15-01 - L-аргининовая соль N-ацетил-б-аминогексановой кислоты, ЛХТ-1б-00 - янтарная соль N-ацетил-б-аминогексановой кислоты и ЛХТ-1б-01 - ß-фенил-а-аминопропионовая соль N-ацетил-б-аминогексановой кислоты. Все вещества являются водорастворимыми соединениями. Острую токсичность исследовали только для веществ со значением Ра выше 0,500. В качестве вещества сравнения (прототипа) использовали структурный предшественник соединений - N-ацетил-б-аминогексановая кислота в виде субстанции, наработанной тем же производителем.
Острая токсичность соединений изучена при однократном подкожном, внутрибрюшинном, внутрижелудочном и внутривенном введении лабораторным мышам (по б особей в группе). В зависимости от пути введения водные растворы исследуемых веществ, а также прототипа, вводили подкожно в область бедра, в брюшинную полость в возрастающих дозах в диапазоне от 500,0 до 3000,0 мг/кг веса тела. При использовании внутрижелудочного пути соединения вводились животным через зонд G24 в 2 % крахмальном геле. При внутривенном введении водные растворы вводили в вену хвоста при помощи электронного программируемого инжектора-микродозатора Genie TouchTM Syringe Pump (Kent Scientific Corporation, США) до констатации летального исхода. Индивидуальный объем вводимой дозы для каждого животного рассчитывался исходя из значения массы тела, и корректировался после каждого взвешивания. Наблюдение за животными проводили в течение 14 сут после введения. О токсичности соединений судили по гибели животных и общей картине интоксикации. Расчет показателей LD100, LD50, а также доверительного интервала проводили методом Личфилда и Уилкоксона в соответствии с действующими методическими рекомендациями [5, б].
Статистическую обработку полученных результатов проводили методами вариационной статистики с использованием дисперсионного анализа и параметрического критерия Ньюмена-Кейлса при 5 % уровне значимости [7]. Использовали пакет программ по статистике SPSS.
2. Результаты и обсуждение
На начальном этапе исследования при проведении программного прогноза активности по стимуляции регенерации соединений N-ацетил-б-аминогексановой кислоты с металлами и остатками амино- и карбоновых кислот было протестировано 8 химических структур. Для каждого включенного в исследование вещества была установлена вероятность наличия (Ра) и вероятность отсутствия (Pi) в спектре фармакологической активности (рис. 1). Для вещества с шифром ЛХТ-б-17 Ра равнялась 0,бб9, для соедине-
ния ЛХТ-7-17 данный показатель был наиболее высоким, равным 0,801. Остальные производные не представляли перспективы для дельнейшего изучения, в связи с чем для исследования острой токсичности при энтеральном и парентеральных путей введения мы отобрали кальциевую и серебряную соли К-ацетил-б-аминогексановой кислоты.
Поскольку одним из важных практических вопросов является сопоставление широты терапевтического действия новых соединений со структурными аналогами и другими препаратами сравнения, была изучена острая токсичность новых солей К-ацетил-б-аминогексановой кислоты при парентеральных (подкожном, внутрибрюшинном и внутривенном) и внутрижелудоч-ном введении мышам. Кроме того, токсикологические исследования являются отправной точкой для решения вопроса дозирования потенциального лекарственного вещества.
1
Рис. 1. Прогностическая вероятность наличия (Ра) и отсутствия (Р1) активности по стимуляции регенерации у производных К-ацетил-б-аминогексановой кислоты
Помимо прочего, сопоставление результатов токсикологических исследований при различных путях введения лекарственных веществ позволяют с определенной вероятностью рассуждать о фармакокинетических особенностях субстанций: всасывании из ЖКТ, резорбции из места введения при подкожном и внутримышечном путях и т.д. Результаты исследования отражены на рис. 2. Исследование показало, что при парентеральных путях введения замещение катионного фрагмента в структуре К-ацетил-б-аминогексановой кислоты на двухвалентный металл снижает токсические свойства молекулы.
При этом при подкожном введении показатель ЬБ50 соединений изменялся в порядке возрастания следующим образом (рис. 2): К-ацетил-б-аминогексановая кислота (1795 ± 21 мг/кг), ее соль с кальцием (ЛХТ-б-17 -2243 ± 24 мг/кг) и серебром (ЛХТ-7-17 - 1843 ± 17 мг/кг). При внутрибрю-шинном введении токсикологический профиль веществ увеличивался: К-ацетил-б-аминогексановая кислота (1234 ± 15 мг/кг), ее соль с кальцием (ЛХТ-б-17 - 1775 ± 18 мг/кг) и серебром (ЛХТ-7-17 - 1313 ± 14 мг/кг). При внутривенном струйном введении исследуемых веществ белым мышам мы
получили следующие результаты (по показателю ЬБюо): К-ацетил-6-аминогексановая кислота (684 ± 11 мг/кг), кальциевая соль кислоты (ЛХТ-6-17 - 931 ± 15 мг/кг) и серебряная соль (ЛХТ-7-17 - 776 ± 12 мг/кг). В целом все изученные соединения относятся к 4 (малотоксичные) классу токсичности и опасности по ГОСТ 12.1.007-76 [8] при парентеральных путях введения и менее токсичны, чем прототип.
Рис. 2. Значения показателей острой токсичности солей К-ацетил-6-аминогексановой кислоты (М ± Ж) при различных путях введения
Примечание: в/в - внутривенно, в/ж - внутрижелудочно, п/к - подкожно; * - различия при сравнении с К-ацетил-6-аминогексановой кислотой достоверны при р < 0,05; а различия при сравнении с ЛХТ-6-17 достоверны прир < 0,05 (одномерный дисперсионный анализ, критерий Ньюмена-Кейлса).
Иначе выглядели результаты исследования острой токсичности изучаемых солей N-ацетил-б-аминогексановой кислоты при внутрижелудочном введении мышам. Показатель LD50 прототипа был равен 2558 ± 44 мг/кг. При замещении катионного фрагмента молекулы показатель LD50 уменьшался по сравнению с прототипом - для ЛХТ-6-17 он составил 2314 ± 24 мг/кг, а для ЛХТ-7-17 - 2009 ± 20 мг/кг. Однако необходимо подчеркнуть, что увеличение острой токсичности солей при приеме внутрь по сравнению с N-ацетил-б-аминогексановой кислотой свидетельствует о большей биодоступности ЛХТ-6-17 и ЛХТ-7-17 при данном пути введения.
Большой теоретический и практический интерес представляли для нас вопросы соотношения показателей острой токсичности при различных путях введения, поскольку это одна их важнейших токсикологических характеристик потенциального лекарственного вещества. Для изучения данных закономерностей мы воспользовались результатами наших исследований острой токсичности производных N-ацетил-б-аминогексановой кислоты при внутри-брюшинном, внутрижелудочном и внутривенном путях введения.
При этом в литературе описаны несколько подходов к определению такого соотношения и его трактовкам. Мы воспользовались описанием, предложенным профессором И. В. Березовской на базе анализа «The Toxic Sub-
stances List 1993 Edition» [8]. Автор в своей фундаментальной работе указала, что определение подобного соотношения лежит в основе прогнозирования фармакокинетических особенностей фармакологического агента. На основании подробных рекомендаций мы вычислили отношения показателей острой токсичности исследуемых солей N-ацетил-б-аминогексановой кислоты. Результаты наших вычислений представлены в табл. 1.
Таблица 1
Соотношения показателей LD50 при внутрижелудочном и некоторых парентеральных путях введения для кальциевой и серебряной солей N-ацетил-б-аминогексановой кислоты
Отношение показателя ЬБ50* Средние значения по [8] N-ацетил-б-амино-гексановая кислота ЛХТ-6-17 ЛХТ-7-17
В/ж / в/б 3,9 1,5 2,0 1,9
В/ж / в/в 6,4 5,0 5,6 5,5
В/ж / п/к 1,5 1,3 1,1 1,0
Примечание: * при расчете отношения для внутрижелудочного и внутривенного путей введения для последнего использовали показатель ЬБ100.
Таким образом, с точки зрения соответствия вычисленным показателям для солей N-ацетил-б-аминогексановой кислоты и значениям, полученным при анализе международных баз данных химических веществ, обладающих фармакологической активностью, оптимальными значениями показателей обладают соли кислоты ЛХТ-б-17 и ЛХТ-7-17. Для данных веществ можно ожидать хорошей всасываемости из желудочно-кишечного тракта наряду с резорбцией веществ из мест введения при подкожном пути.
Заключение
При проведении программного скрининга фармакологической активности по стимуляции регенерации тканей наибольшей вероятностью развития эффекта (выше 50%) обладают кальциевая (ЛХТ-б-17) и серебряная (ЛХТ-7-17) соли N-ацетил-б-аминогексановой кислоты.
При парентеральных путях введения (внутривенном, подкожном и вну-трибрюшинном) вещества ЛХТ-б-17 и ЛХТ-7-17 менее токсичны, чем прототип, при этом при подкожном введении серебряная соль более токсична, чем кальциевая.
При внутрижелудочном введении показатель LD50 солей ЛХТ-б-17 и ЛХТ-7-17 выше, чем у N-ацетил-б-аминогексановой кислоты, что с учетом результатов токсикологических исследований при внутривенном введении свидетельствует о большей биодоступности солей из желудочно-кишечного тракта при сравнении с прототипом.
Библиографический список
1. Bertelli, A. The anti-inflamatery effects of the aminokapron acid and acetyla-minokapron acid / A. Bertelli, M. Prato // Atti Accad. Med. Lombarda. - 19б2. -Vol. 17, № 1. - P. 204-208.
2. Fort, V. Action de l'acide acetyl-б- aminohexanoque dans les stades precoces de la reparation des fractures experimentales chez le lapin / V. Fort, J. P. Monnier, G. Antoine // Memoire original. Revue de patpologie comparee. - 19б8. - № 7. - P. 9-15.
3. Зорькин, М. В. Сравнительное исследование гастропротекторного действия этоксидола и производных аминогексановой и ацетилглютаминовой кислот / М. В. Зорькин, О. А. Аткарская, А. В. Зорькина // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 2. - URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=12796 (дата обращения : 07.06.2018).
4. Robustness of biological activity spectra predicting by computer program PASS for non-congeneric sets of chemical compounds / V. V. Poroikov, D. A. Filimonov, Yu. V. Borodina, A. A. Lagunin, A. Kos // Journal of Chemical Information and Computer Sciences. - 2000. - Vol. 40, № 6. - Р. 1349-1355.
5. Методические рекомендации по изучению общетоксического действия лекарственных средств / Е. В. Арзамасцев, И. В. Березовская, О. Л. Верстакова, Т. А. Гуськова, А. Д. Дурнев // Руководство по доклиническому изучению лекарственных средств / под ред. А. Н. Миронова. - М. : Гриф и Ко., 2012. - С. 13-51.
6. Animal models in toxicology / ed. by S. C. Gad. Second ed. - N. Y. : Taylor and Francis, 2007. - 950 p.
7. Гланц, С. Медико-биологическая статистика / С. Гланц. - М. : Практика, 1999. -467 с.
8. Березовская, И. В. Классификация химических веществ по параметрам острой токсичности при парентеральных способах введения / И. В. Березовская // Химико-фармацевтический журнал. - 2003. - Т. 37, № 3. - С. 32-34.
References
1. Bertelli A., Prato M. Atti Accad. Med. Lombarda. 1962, vol. 17, no. 1, pp. 204-208.
2. Fort V., Monnier J. P., Antoine G. Memoire original. Revue de patpologie compare [Original memory. A comparative review of pathologies]. 1968, no. 7, pp. 9-15.
3. Zor'kin M. V., Atkarskaya O. A., Zor'kina A. V. Sovremennye problemy nauki i obra-zovaniya [Modern problems of science and education]. 2014, no. 2. Available at: http://science-education.ru/ru/article/view?id=12796 (accessed Jun. 07, 2018).
4. Poroikov V. V., Filimonov D. A., Borodina Yu. V., Lagunin A. A., Kos A. Journal of Chemical Information and Computer Sciences. 2000, vol. 40, no. 6, pp. 1349-1355.
5. Arzamastsev E. V., Berezovskaya I. V., Verstakova O. L., Gus'kova T. A., Durnev A. D. Rukovodstvo po doklinicheskomu izucheniyu lekarstvenykh sredstv [Guidelines on pre-clinical examination of drugs]. Moscow: Grif i Ko., 2012, pp. 13-51.
6. Animal models in toxicology. Ed. by S. C. Gad. Second ed. New York: Taylor and Francis, 2007, 950 p.
7. Glants S. Mediko-biologicheskaya statistika [Biomedical statistics]. Moscow: Praktika, 1999, 467 p.
8. Berezovskaya I. V. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal [Chemical and pharmaceutical journal]. 2003, vol. 37, no. 3, pp. 32-34.
Миронов Михаил Анатольевич
заведующий отделением урологии, Пензенская областная клиническая больница имени Н. Н. Бурденко (Россия, г. Пенза, ул. Лермонтова, 28)
E-mail: [email protected]
Mironov Mikhail Anatol'evich Head of urological unit, Penza Regional Clinical Hospital named after N. N. Burdenko (28 Lermontova street, Penza, Russia)
Блинова Екатерина Валериевна доктор медицинских наук, профессор, кафедра факультетской хирургии, заведующий лабораторией специфической фармакологической активности Центра перспективных исследований инновационных лекарственных средств, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева (Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)
E-mail: [email protected]
Blinova Ekaterina Valerievna Doctor of medical sciences, professor, sub-department of faculty surgery, head of the laborary of specific pharmacological activity of the center of Advanced Research of Innovation Drugs, National Research Ogarev Mordovia State University (68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)
УДК б15.2 Миронов, М. А.
Токсикологическая характеристика оригинальных производных ^ацетил-6-аминогексановой кислоты / М. А. Миронов, Е. В. Блинова // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. - 2018. - № 3 (47). - С. 25-32. - БОТ 10.21б85/2072-3032-2018-3-3.
