Биологическая активность производных адамантана

1.3. Биологическая активность производных адамантана

Производные адамантана как физиологически активные вещества находят широкое применение с 70-х годов XX века [20]. Сам адамантан (трицикло[3.3.1.1.]декан, С₁₀Н₁₆) принадлежит к числу трициклических нафтенов мостикового типа (рис. 6).

Рис. 6. Структура молекулы адамантана.

Молекула его состоит из трёх конденсированных циклогексановых колец в конформации кресла. Пространственная модель молекулы адамантана – высокосимметричная конструкция с малой поверхностью и незначительными силами межмолекулярного взаимодействия в кристаллической решётке [23]. Из всех трициклических углеводородов адамантан наиболее устойчив, что объясняется тетраэдрической направленностью связей всех атомов углерода и их фиксированным положением.

Биологическая активность производных адамантана обусловлена симметрией и объёмностью пространственного строения, значительной
липофильностью жёсткого углеводородного каркаса адамантана, что позволяет им легко проникать через биологические мембраны [3]. Поэтому модификация органических соединений с помощью адамантильного радикала значительно изменяет их биологическую активность, нередко усиливая её. С помощью метода спиновых меток было показано, что адамантан, попадая в липидный бислой, способен разрушать гексагональную упаковку метиленовых группировок, характерную для двойного слоя фосфолипидов, и нарушать осевое расположение алкильных цепей фосфолипидов, модифицируя тем самым функциональные свойства клеточных мембран [18]. Принимая во внимание важность порядка расположения метиленовых групп липидов биологических мембран как фактора функционирования связанных с мембранами ферментов, можно отметить косвенное влияние адамантана на их активность.

На данный момент синтезировано более 1000 новых производных адамантана. Фармакологическое изучение показало наличие среди них веществ, обладающих выраженной психотропной, иммунотропной, противовирусной, курареподобной, антикаталептической, противоаллергической активностями, а также соединений, влияющих на ферментативную систему печени [37]. Амиды адамантанкарбоновых кислот проявляют антибактериальную активность [30].

Есть данные о результатах модификации молекулы энкефалина аминокислотами ряда адамантана. Введённый в положение 5 молекулы энкефалина (S)-адамантилаланин придаёт опиоидному пептиду резистентность по отношению к ферментам, легко разрушающим немодифицированный энкефалин (химотрипсин, проназа, нейтральная протеаза, термолизин) [24].

Показано, что физиологической активностью обладают азотсодержащие производные. Первым в медицинскую практику в 1966 г. вошёл гидрохлорид 1-аминоадамантана, обладающий противовирусной активностью в отношении штаммов вирусов типа А₂, его фирменные названия: мидантан, симметрел, амантадин. Эти препараты используются для профилактики респираторных заболеваний, т. к. обладают способностью блокировать проникновение вируса в клетку. Предполагают, что данные препараты способны работать на начальных этапах репродукции вируса, блокируя синтез вирусоспецифичных РНК [3]. Противовирусная активность некоторых аминопроизводных адамантана связана с их способностью ингибировать ПК С [39]. Ремантадин (полирем, флумадин), как липофильное слабое основание способен повышать рН эндосомального содержимого и препятствовать депротеинизации вируса [1].

 В клинической практике для лечения вирусных заболеваний применяются также такие препараты, как ацикловир (виролекс, герпесин, зовиракс, лизавир, суправиран), диданозин, фоскарнет (триаптен), ганцикловир (цимевен), ламивудин, рибавирин (виразол, рибамидил), ставудин, трифлуридин, видарабин, зальцитабин (хивид), зидовудин (азидотимидин, ретровир) [9]. Однако, у большинства этих препаратов относительно узкий спектр противовирусного действия, их недостатком является наличие разнообразных побочных реакций, появление резистентных штаммов вирусов и др. [25, 35].

Противовирусной активностью в отношении штаммов вирусов типа А₂ обладают и производные алкиладамантанов: 1-гидрокси-3,5диметил-7-этиладамантан, 1-метокси-3,5диметиладамантан, которые, в отличие от мидантана, показали высокую противовирусную активность и в отношении штаммов strains of rhino viruses и herpes simplex [3]. Ряд гидрокси-, галоген- и меркаптопроизводных амидов адамантана тоже обладают противовирусной активностью [7, 19].

Показано, что амантадин способен препятствовать развитию очагов саркомы на зародышевой культуре, другие производные адамантана могут служить снотворными средствами, антималярийными препаратами, инсектицидами [37]. В экспериментах с использованием ВИЧ-инфицированных человеческих лимфобластоидных клеток показано, что некоторые производные адамантана обладают анти-ВИЧ-активностью [21]. Мидантан используется в неврологической клинике для лечения болезни Паркинсона и паркинсонического синдрома. Подобную активность проявляют хлорангидриды 3,5,7-алкилзамещённых 1-аминоадамантанов, некоторые из которых обладают антагонистическими дофамину свойствами. Некоторые четвертичные аммониевые основания с 2-адамантильным радикалом способны действовать как миорелаксанты периферического действия (курареподобная активность). Производные 1-аминоадамантана и 3,3-диамино-1,1-диадамантила противокаталептически активны, бактериостатическое влияние оказывают адамантанкарбоновые кислоты и фосфаты адамантантиолов и их производных. Диалкиламиновые эфиры адамантантиокарбоновой кислоты проявляют бактерицидную, фунгицидную, гербицидную активность [12]. Натриевая соль β-(1-адамантан)-пропионовой кислоты обладает желчегонным действием. 1-адамантиламмоний-β-хлорэтилоксаминоат и некоторые другие производные адамантана типа 1-AdCH₂OCH₂CH(OH)CH₂NRR΄ обладают анестезирующим действием [3].

Антибактериальное действие, сравнимое с антибактериальным препаратом 5-нитро-8-гидроксихинолином, оказывают N-(нитрофенил)-адамантил-карбоксамиды и адамантилзамещённые N-(1-метилпиридиний)йодиды [13].

Перфторированный адамантан применяется в качестве компонента искусственной крови [28]. Есть данные об антиагрегационной способности производных адамантана по отношению к различным путям агрегации тромбоцитов [55].

1.4. Производные адамантана, влияющие на агрегацию тромбоцитов

 

Ярко выраженная липофильная природа каркасного углеродного фрагмента адамантана обуславливает высокую биологическую активность его производных. Введение в молекулу производного высоколипофильного радикала усиливает его взаимодействие с гидрофобными областями рецепторных молекул [27].

Показано влияние модифицированных адамантильных и амидных фрагментов амидов N-[(адамантоил-1)-фенил]-антраниловой кислоты на 5-НТ₂ рецепторы тромбоцитов человека: снижение их АДФ- и серотонин-индуцированной агрегации [11]. Кроме того, известно, что сродство к данным рецепторам обусловлено наличием объёмного адамантильного заместителя [55, 56, 60, 83]. Была предположена биологическая активность ряда 1-адамантанкарбоксамидов в качестве антагонистов 5-НТ₂ рецепторов тромбоцитов. Высокоспецифическое сродство к изучаемым рецепторам и мощный антиагрегационный эффект был подтверждён и in vitro и in vivo для (S)-N-{1-[2-(4-флуорофенил)этил]пирролидин-3-ил}-1-адамантанкарбоксамид гидрохлорид гидрата (10-(S), Y-39241) [55].

Ряд синтезированных адамантильных производных гетерофункциональных соединений проявил свойства антагонистов и синергистов серотонина при исследовании их влияния на серотонин-индуцированную агрегацию тромбоцитов человека [13].

Глава 2. Материал и методы исследования

 

Проведено исследование влияния на индуцированную агрегацию тромбоцитов человека 19-ти производных адамантана с различающимися по структуре и свойствам заместителями (табл. 1).

Таблица 1.

Исследуемые соединения

№	Химическая формула вещества	Название вещества
1		N-(1-адамантил)-3-аминопиридина гидрохлорид
2		2-[N-(1-адамантоил)амино]-1-метилпиридиний иодид
3		4-[N-(1-адамантоил)амино]-1-метилпиридиний иодид
4		N-(1-метилпиридиний-3-ил)-адамантил-1-карбоксамид иодид
5		2-[N-(1-адамантоил)амино]-4-бром-1-метилпиридиний иодид
6		3‑(адамантил-1-карбонилокси)-2‑этил‑6-метилпиридин
7		2‑(адамантил‑1‑карбонилокси)-пиридин

Продолжение таблицы 1.

№	Химическая формула вещества	Название вещества
8		N-(1-адамантилацетил)-2-аминопиридин
9		N-(1-адамантилацетил)-4-аминопиридин
10		N-(1-адамантилацетил)-3-аминопиридин
11		N-(1-адамантоил)-D,L-триптофан
12		3-(1-адамантанкарбоксамидо-этил)индол
13		N-(1-адамантоил)-D,L-гистидин
14		4-адамантанкарбоксамидо-этилбензоат
15		4-адамантанкарбоксамидо-N-[2-(диэтиламино)этил]-бензоат
16		4-адамантанкарбоксамидо-N-[2-(диэтиламино)этил]-бензамид

Продолжение таблицы 1.

№	Химическая формула вещества	Название вещества
17		4-адамантанкарбоксамидо-5-хлор-N-[2-(диэтиламино)этил]-2-метоксибензамид
18		N-(1-адамантоил)этилендиамина гидрохлорид
19		N,N'-ди-(1-адамантоил)этилендиамин

Эти вещества синтезированы в лаборатории кафедры органической химии СамГУ научным сотрудником кандидатом химических наук Ермохиным В. А. [13, 14, 15, 16]. Строение вновь синтезированных соединений доказано данными ЯМР ¹Н и ИК спектроскопии (Приложение, табл. 1-4). ИК спектры соединений снимали на спектрофотометре ИКС-29 в таблетках из KBr. Спектры ЯМР получены на приборе Bruker WP-200 SY (рабочая частота 200,13 МГц). В качестве растворителя применяли ДМСО-d₆, CD₃CN, CDCl₃. Отсчёт химических сдвигов проводили относительно сигнала ТМС. Для подтверждения индивидуальности всех полученных соединений проводили тонкослойную хроматографию на пластинках Silufol UV в этилацетате. Соединения № 18 и № 19 были синтезированы ранее [12].

Агрегация тромбоцитов исследована фотометрическим методом Борна [4]. Принцип метода основан на регистрации снижения оптической плотности исследуемой плазмы после введения в неё тромбоцитагрегирующего агента. Происходит «склеивание» тромбоцитов, образующиеся агрегаты постепенно оседают и проба плазмы становится более прозрачной.

Биологический материал предоставлен самарской областной станцией переливания крови. Кровь, взятую из локтевой вены, стабилизировали 3,8 % раствором цитрата натрия (9:1). Богатую тромбоцитами плазму получали центрифугированием цитратной крови при 1000 об/мин в течение 10 минут. Плазму разбавляли 0,154 М раствором хлорида натрия, рН 7,2 до достижения оптической плотности пробы 0,4-0,6 ед. (стандартизация плазмы). Плазму разливали в кюветы по 2 мл. Изучаемые соединения растворяли в 96 % этиловом спирте. В качестве агрегирующих агентов использовали растворённый в 0,154 М физ. растворе рН 7,2 5-гидрокситриптамин креатин сульфат (серотонин) и АДФ в конечной концентрации 1*10^-5 М. В эксперименте в качестве агреганта использовался также адреналина гидрохлорид в концентрации 0,1 %. Конечные концентрации всех соединений составляли 0,099 мг/мл. Оптическую плотность измеряли против контроля на СФ-46 при длине волны 600 нм, кювета 10 мм (в контрольную пробу добавляли спирт вместо раствора вещества) в течение 30 минут. Об интенсивности агрегации судили по изменению оптической плотности относительно контроля, которое выражали в условных единицах: ∆ А₃₀ (изменение оптической плотности за 30 минут)´1000=х у. е.

Полученные данные анализировали для установления значений их достоверности согласно критерию Стьюдента. Данные считали достоверными при уровне значимости р<0,05 [41].

Глава 3. Результаты и обсуждение

 

Биологическая активность любого химического соединения определяется его структурой, конформацией его молекулы. В данном эксперименте сначала были выявлены некоторые производные адамантана, влияющие на серотонин-индуцируемую агрегацию тромбоцитов человека in vitro. Затем были исследованы механизмы влияния этих соединений на агрегацию тромбоцитов человека.