УДК 615.9 547.288.4; 547.2

ГОСТРА ТОКСИЧНІСТЬ ДЕЯКИХ ПОХІДНИХ БІСПІРИДИНІЮ У ЗВ’ЯЗКУ З ТЕРАПІЄЮ УРАЖЕНЬ ФОСФОРОРГАНІЧНИМИ СПОЛУКАМИ

М.А. Мохорт, д.м.н., проф., Т.П. Притула, к.б.н.

Інститут фармакології та токсикології АМН України, м. Київ

Незважаючи на певні успіхи у з’ясуванні нових аспектів дії фосфорорганічних сполук (ФОС) на організм людини та тварин [1—3], антихоліестеразний механізм інтоксикації зазначеними ядами ще й досі вважається провідним.

Найбільш дійовим методом зниження концентрації ацетилхоліну (АХ) в нервових синапсах та тканинах є використання реактиваторів холіестерази (pХЕ), що відновлюють активність фосфорильованої ацетилхолінестерази (АХЕ) [4].

Ефективною групою pХЕ, початок розробки якої відноситься до середини 60-х років, є реактиватори I-го покоління, зокрема, пралідоксим (2-ПАМ-йодид, 2-ПАМ-хлорид), P2S, дипіроксим (ТМБ-4, тримедоксим), токсогонін (ІиН-6, обідоксим), ізонітрозин. Для цих реактиваторів запатентовано методи їх отримання [5], розроблено лікарські форми. Вони є табельними засобами медичного захисту при отруєннях ФОС нервово-паралітичної дії і впроваджені в широку медичну практику як антидотні препаратори для лікування інтоксикацій побутовими антихолінестеразними сполуками. Фармакологічні та антидотно-лікувальні властивості цих антидотів добре вивчені і описані в численних монографіях та наукових праця [6—8]. Головним недоліком реактиваторів I-го покоління є відсутність антидотного ефекту при отруєннях високотоксичними ФОС, які призводять до швидкого «старіння» фосфорильованого ферменту, та висока токсичність багатьох з них.

В останні два-три десятиліття проводяться дослідження з метою розробки універсальних ефективних засобів терапії уражень різними ФОС шляхом модифікації структури молекул реактиваторів I-го покоління. Ці дослідження закінчилися створенням реактиваторів другого покоління, що одержали назву Н-оксимів. За хімічною будовою це біспіридинова сіль з двома гетероциклами, з’єднаними диметиленефірним містком. Біля одного піридонового кільця розташована оксимна група, а біля другого — карбанільний замісник у структурі карбомоільного або кетонного фрагменту. Деякі їх аналоги під шифром «ВДВ» отримані пізніше в Югославії [9, 10]. Найбільш активними серед Н-оксимів є сполуки НІ-6, HS-6, HGG-12, HGG-42.

Згідно з [9] висока ефективність Н-оксимів обумовлена наявністю у їх структурі карбонільної, ефірної, амонійної груп, зокрема на відстанях, близьких до таких у холінергічних сполук — холінолітиків, холіноміметиків та деяких інгібіторів холінацетилтрансферази [11].

З’ясуванню залежності гострої токсичності оксимів від їх хімічної будови присвячено ряд оглядів, статей, монографій [12-14]. В першу чергу, токсичність Н-оксимів знаходиться в певній залежності від наявності та положення оксимної та карбамоільної груп в молекулі (табл. 1 [10, 15]).

Включення в молекулу біспіридинових моноксимів НІ-6 та HS-6 карбамоільної групи, особливо в 4-е положення, в 2, 5—4 рази знижує їх токсичність порівняно з базисною сполукою HS-14 [12]. Заміна водню карбамоільної групи на арильний радикал в молекулі оксимів HGG-12, HGG-42, ВДВ-26, ВДВ-27 призводить до підвищення їх середньотоксичних доз в 3-4 рази.

У найбільш активних Н-оксимів 2-е положення оксимної групи є оптимальним стосовно токсичності. За даними різних авторів середньо-летальні дози найефективніших сполук відрізняються мало і знаходяться у межах 495 — 720 мг/кг [10, 15, 16].

Токсичність Н-оксимів залежна від будови ланцюжка між гетероциклами [16]. Сполуки, що містять кисневий місток, менш токсичні [17], а дипіроксим, структурний місток якого позбавлений кисню і складається з одних метильних груп, більш, ніж у 8 разів токсичніший за оксим НІ-6 [16, 17].

Відомо, що не тільки показники токсичності мають значення для впровадження тієї чи іншої сполуки у медичну практику, значне місце відводиться їх антидотно-лікувальним та фізико-хімічним властивостям.

Одним із чинників, що став на заваді впровадження Н-оксимів як антидотний засіб у медичну практику є їх нестабільність [18]. Швидкість гідролізу в них на порядок вища, ніж у токсогоніна [19]. Особливо низька стабільність піридинальдоксимів у лужному середовищі [20], в кислих та нейтральних процес розкладання значно уповільнений [20].

Все вище наведене свідчить про те, що проблема пошуку універсальних антидотних засобів уражень ФОС належить до актуальних.

В Інституті фармакології та токсикології АМН України останніми роками проводяться пошуки потенціальних реактиваторів холінестерази на основі Н-оксимів з карбамоільними та кетонними групами в N-алкільному радикалі. Загальною властивістю сполук (синтезовано їх більше п’ятдесяти), є низька токсичність, простота та доступність синтезу, наявність вітчизняної сировини, добра розчинність у воді, достатня стабільність і висока антидотно-лікувальна дія при отруєннях високотоксичними ФОС [21—23].

Встановлення параметрів токсичності є одним з перших завдань характеристики фармакологічно активних хімічних речовин [24, 25]. В першу чергу вирішується питання гострої токсичності при різних шляхах надходження фізіологічно активних речовин в організм. Для визначення показника гострої токсичності речовин, що вивчаються, доцільним вважається той шлях введення, який буде рекомендовано при застосуванні останніх в медичній практиці.

У зв’язку з цим, гостру токсичність оксимів вивчали при внутрішньом’язовому введенні їх водних розчинів мишам масою 18—22 г за методом В.Б. Прозоровського (26). Тварин тримали в однакових умовах віварію на повноцінному раціоні харчування відповідно до встановлених норм [27].

Токсичність нових речовин вивчена порівняно з реактиватором дипіроксимом і найбільш ефективними реактиваторами 2-го покоління HGG-12, HGG-42, HGG-52.

В даній роботі представлені показники середньосмертельних доз похідних N, N'-(1'', 4''-бутен-2'') дипіридиній диброміду, оксимна група яких знаходиться біля 2-го та 4-го атому вуглецю в піридинієвому кільці (табл. 2).

З табличних даних видно, що радикалами цих сполук є метилкарбамоільні (сполуки 11, 12), алілкарбамоільні (сполука 7), норборнілкарбамоільні (сполука 8), фенілкарбамоільні (сполуки 5, 6, 10), бензилкарбамоільні (сполуки 9, 15) групи. Діетилкарбамоільні похідні, що містять похідну молекулу кордіаміну (сполуки 13, 14), оксим за четвертим номером — з фенокси- та метоксикарбонільною групою.

Сполуки з ненасичними ароматичними радикалами містять оксифенілпропенову (сполука 19), метоксифенілпропенову (сполуки 20, 21), амінофенілпропенову (сполука 18) та диметиламінофенілпропенову (сполуки 16, 17) групи.

Ряд сполук відрізнялися лише положенням тієї чи іншої групи.

Серед сполук, що вивчалися, була група несемитричних оксимів з незаміщеним карбамоільним угрупованням (сполуки 1—3).

З’ясовано, що більшість досліджених сполук значно менш токсична (200—380 мг/кг), ніж дипіроксим (89,9 мг/кг), і близька за цим показником до Н-оксимів (290 — 560 мг/кг). Всім дослідженим оксимам, що містили у 2-му піридиновому кільці незаміщену карбамоільне угруповання, притаманна низька токсичність: ЛД₅₀=224 — 380 мг/кг (сполуки 1—3). Це підтверджує раніше висловлену думку про те, що введення карбамоільних угруповань до молекули значно понижує токсичність реактиваторів холінестерази [28].

Для сполук, замісники яких в карбамоільних групах мають метильні, етильні, алильні, бензильні, норборнильні та фенильні радикали (сполуки 15, 5, 6, 15, 9, 13, 14, відповідно), показники токсичності знаходяться у межах від 90 до 240 мг/кг. При цьому можна відзначити, що на ЛД₅₀ не впливає кількість замісників (один чи два) в карбамоільному радикалі, їх об’єм, аліфатична чи ароматична природа останніх.

Виключенням в цьому ряду є дві сполуки. Одна з них, менш токсична, містить алільну групу в карбамоільному радикалі (сполука 7, ЛД₅₀=379 мг/кг), а друга, більш токсична серед бісчетвертинних солей з монокарбамоільною групою, містить норборнільний замісник (сполука 8, ЛД₅₀=22 мг/кг). Така велика різниця між токсичністю моноксимів в ряду N, N'-(1'', 4''-бутен-2'') дипіридиній дибромідів з монозаміщеними карбамоільними угрупуваннями дає підставу для висновку про те, що в деяких випадках природа замісника в цьому фрагменті молекули реактиватора може впливати, певним чином, на показник токсичності. Біспіридинієвий реактиватор, у другому гетероциклі якого не карбамоільне, а складноефірне угруповання (сполука 4, ЛД₅₀ = 212 мг/кг), має низьку токсичність.

Встановлено, що найбільш значний вплив на показник токсичності досліджених сполук має алкенове угруповання у другому піридинієвому кільці. Так, усі сполуки, що містять заміщені пропенові замісники (сполуки 16—19, 21), високотоксичні: ЛД₅₀ у межах 0,9—2,8 мг/кг. Така висока токсичність зазначених сполук, мабуть, пов’язана з наявністю алкенових угруповань безпосередньо біля біспіридинієвого кільця, тому, що від’єднання останньої від гетероциклу карбонільним фрагментом знижує токсичність реактиваторів у 20—50 разів (сполука 20, ЛД₅₀=56,4 мг/кг).

Отримані результати свідчать про перспективність синтезу на основі Н-оксимів ефективних реактиваторів холінестерази, похідних N, N'-(1'', 4''-бутен-2'') дипіридинію диброміду, що одержуються у 2—3 стадії синтезу, добре розчинні у водному середовищі, достатньо стабільні, здатні протидіяти ураженням високотоксичними антихолінестеразними речовинами і мають відносно низьку токсичність.

ЛІТЕРАТУРА
1. Alcondo M., Rao K.S.A. Albuqeur E.X. Acethylcholinesterase reactivators modify the functional propertions of the nicotinic acetylcholine receptor ion channel.//J. pharmacol. Exp. Ther., 1988. —245, 2, 543—556.
2. Socolovsky M., Mechanism of interaction of oximes with the muscarinic cholinergic complex in the central nervous system.//Dovt. Repts. Anno-unc. —1988. —88, N 8. —P. 128, ref. 819670.
3. Wacker L. Relationship between organophosphate toxicity and choline metabolism //Ann. Index. —1988. —88, N 16. —P. 171.
4. Eldefrawi M.E. Mechanism of Action of Anticholinesterases and oxymes on Acetlcholine receptors //Ann. Rept. —1987. —P. 49.
5. Пат. 3045025 Bisquaternary oximes/B.E. Hackley, Ir., E.J. Poziomek G.S. Steinberg. —Опубл. 11.10.61 6. Голиков С.Н. Профилактика и терапия отравлений фосфорорганическими инсектицидами. —М.: Медицина, 1968. —С. 168.
7. Голиков С.Н., Заугольников С.Д. Реактиваторы холинэстераз. —Л.: Медицина, 197. —168 с.
8. Gray A.P. Design and structure —activity relation ships of antidotes to organophosphorus anticholinesterase agents // Drug. Metab. Res. —1984. —15, N 3. —P. 557—589.
9. Z. Beninfeld, V. Deljac, B. Kamenar, I. Vickivic. Structure — activity relationship in bispyridinium monoxime antidotes againg soman poisoning ///Acta pharm. Jugosl. —1984. —Vol. 34, n 4. —P. 195—199.
10. M. Maksimovic, B. Boscovic, L. Radovic et al. Antidotal effects of bispyridinium-2-monoxime carbonil derivatives in intoxication with highly toxic organophosphorus compounds/// Acta pharm. Jugosl. —1980. —30, N 3. —P. 151—160.
11. Тропша А., Нижний С.В., Ягужинский Л.С. Взаимосвязь структуры и активности антагонистов мускаринового ацетилхолинового рецептора: четыре способа связывания атагонистов с рецептором//Биоорганическая химия. —1985. —II, N 10. —С. 1402—1416.
12. Clement I.W. Lockwood P.A. HI-6: an oxime which is effective antidote of soman poisoning: structure — activity study//Toxicol. Appl. Pharmacol. —1982. —64, N 1. —P. 140—146.
13. Gray A.P. Design and structure — activity relationships of antidotes to organophosphorus anticholinesterase agents.//Drug. Metab. Res. —1984.—15, N 3. —P. 557—589.
14. Klimmek R., Eyer P. Pharmacokinetics and toxicity of the oxime HGG-12 in dogs //Arch. Toxicol. —1985. —57, N 4. —P. 237—242.
15. K. Schoene, D. Hochrainer, H. Oldiges et al. The protectives effect of oxime pretreatment upon the inhalative toxicity of sarin and soman in rats //Fundam. Appl. Toxicol. —1985. —5, N 6. —P. 84—88.
16. Clement I.W. Lockwood P.A., Thompson A.G. The acetylcholinesterase reactivator HI-6 (1-[[[4(amonocarbonil) pyridiniolmetoxylmethyl]-2-1 (hydroxyimino) methyl]- pyridinium dichloride): A comparative study of HI-6 samples from various sources //Arch. Toxicol. —1988. —62, N 2/3. —P. 220—223.
17. E. Dirks, A. Scherer, M. Schmidt, G. Zimmer Beziehung zwischen chemicher structur und cholinesterase — reactivierender wirkung beiqeiner reihe neur unsymmet —rischer Pyridiniumsalze///Arzneim. —Forsch. —1970. —20, N 1. —S. 53—62.
18. Brown N.D., Stermer-Cox M.G., Doctor B.P. et al. Separation of HI-6 I14-carbamoyl-2-hydroxyiminomethyl-1,1'-oxydimethhylpyridinium chloride) I and its degradation products by ionparl high-performance liquid chromatography //J. Chromatogr —1984. —292. —P. 444—450.
19. Markov V., Rakin D., Binenfeld Z. Kinetika i mechanism reakcije hidrolize 1-(2-hidroksiiminometil-1-pyridijium)-3-(4-karbamoi)-2-oksa-propan dichlorida (HI-6) // Hauchotech. Pregl. —1984. —34, N 4. —P. 14—16.
20. Eyer P., Hagedorn I., landstetter B. Study of the stability of the oxime HI-6 in aqueous so-lution//Arch. Toxicol. —1988. —62, N 2—3. —P. 224—226.
21. Лобода Ю.И., Портнягина В.А., Мохорт Н.А., Пантелеймонов А.Г. и др.Обоснование рекомендаций по целенаправленному изысканию и экспериментальной оценке реактиваторов холинэстеразы.//Отчет КНИИФТ, 1982. —N 4292. —88 с.
22. Мохорт Н.А., Лобода Ю.И., Портнягина В.А., Пантелеймонов А.Г. и др.Синтез, отбор и изучение реактиваторов холинэстеразы. // Отчет КНИИФТ. К., 1987. —N 4999. —49 с.
23. Н.А. Мохорт, Ю.И. Лобода, В.А. Портнягина, А.Г. Пантелеймонов и др.Синтез, отбор и изучение реактиваторов холинэстеразы //Отчет КНИИФТ. Киев, 1990. —N 5347. —136 с.
24. В.А. Шаповалова, В.П. Черных, В.А. Заболотный, Л.В. Яковлева, В.И. Ведяева . Оценка хронической токсичности нового препарата для детей Валькофен. // Эксперим. клин. фарм.—1996. —N 4. —С. 47—50.
25. Антонов Г., Халкова Ж., Михайлова А., Зайков Х., Буркова Т. Токсикологическая характеристика глициризината аммония (Глицирама). Исследование острой и подострой токсичности // Експер. клин. фарм.—1997.—N 2. —С. 65—67.
26. Прозоровский В.Б., Прозоровская М.П., Демченко В.М. Экспресс-метод определения эффективности дозы и ее ошибки. // Фармакология и токсикология. —1978, N 4. —С. 497—502.
27. Западнюк М.П., Западнюк В.И., Захария Е.А. Лабораторные животные, использование в эксперименте. —Киев, 1983.
28. Gray A.P. Design and structure — activity relationships of antidotes to organophosphorus anticholinesterase agents // Drug. Metab. Res. —1984. —15, 3. —P. 557—589.