Одним из приоритетных направлений современной нейропсихофармакологии является направленный поиск эффективных нейротропных соединений, не вызывающих выраженных побочных эффектов. Ранее нами была изучена психотропная активность ряда незамещенных гидразидов фосфорилуксусной кислоты ABP(O)CH2C(O)NHNH2 (I-VI), различающихся природой заместителя при атоме фосфора [3]. Сравнительный анализ центральных эффектов двух наиболее активных гидразидов - фосеназида (I, A = B = Ph) и КАПАХ (V, A = Me2NC6H4, B = OC2H4Cl) показал, что КАПАХ, содержащий алкоксильный заместитель при атоме фосфора, обладает более широким спектром психотропной активности [4].
Цель настоящей работы - обобщающий анализ зависимости «химическая структура-нейротропная активность» ранее изученных веществ, синтез, фармакологическое изучение и установление зависимости в ряду новых производных гидразидов фосфорилуксусной кислоты с выявлением фармакофоров для определения направлений синтеза и изучения наиболее перспективных соединений.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования явились соединения ряда незамещенных фосфорилацетогидразидов. Синтез гидразидов с двумя одинаковыми заместителями при атоме фосфора (I, II) проводился аналогично описанному ранее синтезу фосеназида [2]. Гидразиды, содержащие хлорэтоксильную группу (III-V), получены по методу, ранее разработанному для синтеза КАПАХ [5]. Синтез гидразидов арилгидроксифосфорилуксусной кислоты (VII, VIII) и их солей (IX, X, XII-XVII, XIX-XXIII (табл. 2)) проводился по приведенной ниже схеме на основе реакций соответствующих гидразиниевых солей, получение и биологическая активность которых нами описаны ранее [7].
Помимо хлористого водорода для перевода гидразиниевых солей в соответствующие кислоты использовался также ацетон.
Фармакологическое изучение. Фармакологические исследования проведены на 410 беспородных взрослых мышах-самцах массой 20-25 г. До начала экспериментов все животные содержались в стандартных условиях вивария с соблюдением Международных рекомендаций Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых при экспериментальных исследованиях (1997), а также правил лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ З 51000.3-96 и 51000.4-96). «Острую» токсичность определяли на мышах при внутрибрюшинном введении свежеприготовленных растворов. Результаты экспериментов обрабатывали методом «накопления частот» с построением кривых по Беренсу [1]. Влияние на процессы обучения и памяти было изучено на поведенческой модели «условная реакция пассивного избегания» (УРПИ). Определяли длительность латентного периода захода в темный отсек экспериментальной камеры на второй день после обучения. Для оценки антидепрессивного эффекта использовали модель «поведенческое отчаяние» [Porsolt R.D. et al.,1977, 1993] [6]. Соединения вводили однократно внутрибрюшинно в дозах, составляющих 1/100 от ЛД50, за 30 мин до начала экспериментов. Статистическую обработку результатов проводили с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
Все исследуемые соединения являются малотоксичными, ЛД50 находится в диапазоне от 315 ± 24 до 7430 ± 25,2 мг/кг (табл. 1, 2). В ряду незамещенных фосфорилацетогидразидов наименее токсичное - соединение II (A = B = Et), а наиболее токсичное - фосеназид (I) c двумя фенильными заместителями при атоме фосфора (А = B = Ph). Замена арильной группы на алкоксильную снижает токсичность незамещенных фосфорилацетогидразидов (III-VI). Значительное уменьшение острой токсичности отмечено у арил, гидроксифосфорилацетогидразидов (VII, VIII) (табл. 2). Таким образом, в зависимости от природы заместителей при атоме фосфора токсичность фосфорилацетогидразидов снижается в ряду: A = B = Ph > A = Ar; B = OC2H4Cl > A = Ar; B = OH > A = B = E
Соли (IX-XXIII) в целом несколько токсичнее исходных кислот (VII, VIII), при этом токсичность зависит и от структуры катиона. Наиболее токсичными являются гидразиниевые соли (XI, XVIII), наименее - натриевая соль (X).
Практически все незамещенные фосфорилацетогидразиды оказывали стимулирующее влияние на процессы обучения и памяти, что проявлялось в увеличении длительности латентного периода захода животного в темный отсек камеры (табл. 1). Это действие наиболее выражено у соединения IV (А = ClC2H4O; В = 4-ClPh), при введении которого этот показатель увеличивался в 2,6 раза (p < 0,05). Среди солей арил,гид- роксифосфорилацетогидразидов (табл. 2) в тесте УРПИ наиболее активно соединение XVIII, при введении которого латентный период захода в темный отсек камеры увеличился в 2,6 раза (p < 0,05). Замена группы NH3+NH2 в катионной части молекулы соединения XVIII на NH3+CH(CH3)CH(OH)Ph (XVII) привела к некоторому ослаблению мнемотропной активности, время захода в темный отсек камеры по сравнению с контролем увеличилось в 2,1 раза (p < 0,05). Соли арил, гидроксифосфорилацетогидразидов (см. табл. 2) с общей формулой 4-XPhP(O)(O-)CH2C(O)NHNH2•[Z+] можно подразделить на 2 ряда:
-
- с общей формулой 4-ClPhP(O)(O-)CH2C(O)NHNH2 ∙ NH3+R с неизменной структурой аниона;
-
- с общей формулой 4-XPhP(O)(OH)CH2C(O)NHNH2 ∙ NH3+ CH(CH3)Ph с неизменной структурой катиона.
Практически все соединения 1-го ряда обладают способностью улучшать память. Наибольшей активностью в тесте УРПИ обладало соединение Х (натриевая соль 4-хлорфенил, гидроксифосфорилацетогидразида), в 5,2 раза удлинившее латентный период захода животных в темный отсек экспериментальной камеры (р < 0,05). Соответствующая аммониевая соль (IX) также проявила значительную мнемотропную активность, в 3,9 раза (р < 0,05) увеличив латентный период захода в темный отсек. Следует отметить, что исходные кислоты арил, гидроксифосфорилацетогидразиды (VII, VIII) в данном тесте не активны. Во 2-м ряду лишь соединения XXI и XXII проявили активность в тесте УРПИ. Замена радикалов солей XVI и XXIII соответственно на (A = F) (A = Me2N) не привела к способности улучшать память на данной поведенческой модели.
Таблица 1
Физико-химические характеристики, острая токсичность и нейротропная активность гидразидов фосфорилуксусной кислоты ABP(O)CH2C(O)NHNH2
|
Номер соединения |
А |
В |
Выход, % |
Т пл., °C |
Элементный анализ,% Найдено/вычислено |
Спектры ЯМР31P, |
ЛД50, |
Латентный период захода в темный отсек камеры на модели УРПИ, с |
Длительность зависания на модели «поведенческое отчаяние», с |
Доза, мг/кг |
|
|
P |
N |
||||||||||
|
I |
Ph |
Ph |
70 |
160‒161 |
11,54; 11,62/11,31 |
10,25; 10,31/10,22 |
30,49 (этанол) |
315 ± 24 |
35,9 ± 10,9 89,0 ± 22,9* |
223,5 ± 19,1 203,5 ± 20,2 |
3 |
|
II |
Et |
Et |
93 |
89‒90 |
17,33; 17,47/17,40 |
15,81; 15,64/15,70 |
28,65 (этанол) |
5400 ± 235 |
98 ± 35,9 163,3 ± 13,1 |
229,3 ± 13,6 196,4 ± 31,5 |
50 |
|
III |
ClC2H4O |
MePh |
25 |
Смола |
10,45; 10,50/10,67 |
9,75; 9,65/9,63***** |
38,64 (хлф) |
910 ± 76 |
46,1 ± 17,3 113,9 ± 15,2* |
206,8 ± 11,5 150,0 ± 23,4* |
10 |
|
IV |
ClC2H4O |
4-ClPh |
50 |
Смола |
9,91; 9,71/9,97 |
8,21; 8,53/9,00**** |
37,33 (хлф) |
1560 ± 42 |
46,1 ± 17,3 118,4 ± 16,9* |
210 ± 18,1 125,0 ± 29,2* |
10 |
|
V |
ClC2H4O |
4-Me2NPh |
55 |
155-156 |
9,85; 9.75/9,70 |
13,35; 13,05/13,15*** |
40,94 (этанол) |
960 ± 35 |
35,9 ± 10,0 84,5 ± 17,7* |
146,8 ± 15,6 101,3 ± 14,4* |
10 |
|
VI |
EtO |
4-Me2NPh |
68 |
129-130 |
10,80; 10,85/10,88 |
15,20; 15,25/14,74 |
40,5 (хлф) |
1040 ± 64 |
35,9 ± 10,0 53,2 ± 11,4 |
166,3 ± 23,2 116,9 ± 17,1 |
10 |
Таблица 2
Физико-химические характеристики, острая токсичность и нейротропная активность гидразидов арил,гидроксифосфорилуксусной кислоты и их солей 4-XPhP(O)(O-)CH2C(O)NHNH2•[Z+]
|
Номер соединения |
Х |
[Z+] |
Выход, % |
Т.пл., °С |
Найдено/вычислено |
ЯМР31Р, δ, м.д. растворитель - вода |
ЛД50, мг/кг |
Латентный период захода в темный отсек камеры на модели УРПИ, с |
Длительность зависания на модели «поведенческое отчаяние», с |
Доза, Мг/кг |
|
|
P |
N |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
VII |
F |
H+ |
90 |
279‒280 |
13,45; |
12,45; |
- |
2970 ± 126 |
56,9 ± 3,2 90,5 ± 4,1 |
223,3 ± 29,1 241,4 ± 17,2 |
30 |
|
VIII |
Cl |
H+ |
95 |
278 |
12,35; 12,65/12,47 |
11,45; Cl
14,55; |
- |
5000 ± 15 |
15,3 ± 5.7 10,2 ± 3,2 |
223,3 ± 29,1 216,5 ± 21,4 |
50 |
|
IX |
Cl |
NH4+ |
** |
** |
** |
** |
- |
3480 ± 35,7 |
20,8 ± 4,7 81 ± 21,6* |
250,1 ± 10,5 195,7 ± 10,6* |
30 |
|
X |
Cl |
Na+ |
87 |
< 320 |
11,05, 11,23/11,46 |
13,51/13,12 Cl 13,44 |
22.68 |
7430 ± 25,2 |
20,8 ± 4,7 108,8 ± 25,5* |
250,1 ± 10,5 216,4 ± 8,3* |
75 |
|
XI |
Cl |
NH3+NH2 |
68 |
257 |
11,00; 10,85/11,05 |
20,41; 20,05 19,96 |
23.8 |
666,0 ± 27,1 |
82,7 ± 38,2 142,2 ± 26,0 |
260,5 ± 33,1 253,8 ± 15,4 |
7 |
|
XII |
Cl |
(dl) NH3+CH(CH3)CH(OH)Ph |
90 |
220 |
7,75, 7,45/7,76 |
11,30, 11,35/10,51 |
22.53 |
980±35 |
151,5 ± 16,6 141,1 ± 22,7 |
100,0 ± 19,0 142,0 ± 25,3 |
10 |
|
XIII |
Cl |
NH3+CH2CH2CH2NC4H8O |
60 |
190 |
8,01, 8,15/7,88 |
15,15, 14,95/14,25 |
22.60 |
710 ± 45,2 |
79,3 ± 12,8 121,0 ± 44,3 |
288,0 ± 16,2 277,5 ± 32,7 |
7 |
|
XIV |
Cl |
NH3+CH2CH2COOEt |
78 |
145 |
8,75, 8,65/9,09 |
13,00, 13,00/12,72 |
22.64 |
5045 ± 21,8 |
79,3 ± 12,8 172,0 ± 5,8* |
32,75 ± 2,3 74,75 ± 1,62* |
30 |
|
XV |
Cl |
(dl) NH3+CH(CH3)Ph |
70 |
216-217 |
8,85, 8,71/8,40 |
11,40, 11,61/11,38 |
22.60 |
980 ± 33,8 |
88,1 ± 27,0 170,8 ± 68,0* |
279,3 ± 11,4 202,8 ± 26,8* |
7 |
|
XVI |
F |
(dl) NH3+CH(CH3)Ph |
85 |
248-250 |
8,85, 8,75/8,78 |
12,60, 12,45/11,93 |
25.06 |
1010 ± 37,0 |
131,8 ± 24,8 96,0 ± 33,3 |
176,3 ± 12,7 140,0 ± 20,4 |
7 |
|
XVII |
F |
(dl) NH3+CH(CH3)CH(OH)Ph |
91 |
202 |
8,51; 8,35/8,09 |
11,35; 11,15/10,97 |
24.78 |
2490 ± 45 |
84,2 ± 4,7 179,4 ± ,2 * |
282,9+ 9,4 195,7+14,1* |
20 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
XVIII |
F |
NH3+NH2 |
75 |
259 |
11,80; 11,84 11,74 |
21,00; 21,60 21,21 |
24.0 |
531,0 ± 39,3 |
35,9 ± 9,9 133,3 ± 24,6* |
240,4 ± 32,8 121,4 ± 30,1* |
5 |
|
XIX |
H |
(d) NH3+CH(CH3)CH(OH)Ph |
55 |
Смола |
9,45; 9,55/10,72 |
14,45; 14,35/14,50 |
24.93 |
960 ± 45 |
100,7 ± 2,2 172,3 ± 1,9 |
202,1 ± 30,8 176,6 ± 27,5 |
10 |
|
XX |
H |
(dl) NH3+CH(CH3)CH(OH)Ph |
97 |
203-205 |
8,51; 8,75/8,49 |
12,00; 12,21/11,50 |
25.05 |
945 ± 24 |
67,8 ± 5,4 70,5 ± 3,1 |
202,1 ± 30,8 166,8 ± 28,9 |
10 |
|
XXI |
Н |
(dl) NH3+CH(CH3)Ph |
75 |
253-254 |
9,21, 9,10/9,25 |
12,35, 12,45/12,54 |
24.79 |
950 ± 34,2 1015 ± 86,8 |
105,6 ± 29,4 124,8 ± 18,4* |
245,0 ± 11,3 163,0 ± 26,5* |
7 |
|
XXII |
CH3 |
(dl) NH3+CH(CH3)Ph |
58 |
190 |
8,85, 8,75/8,94 |
12,30, 12,13/12,03 |
24.42 |
990 ± 72,3 |
150,0 ± 12,7 180,0 ± 0* |
193,0 ± 22,0 128,7 ± 12,5* |
7 |
|
XXIII |
Me2N |
(dl) NH3+CH(CH3)Ph |
63 |
200 |
8,25, 8,19/8,20 |
15,10, 15,05/14,81 |
24.96 |
975 ± 29,9 |
131,0 ± 28,8 173,3 ± 5,2 |
226,6 ± 30,8 122,8 ± 26,1* |
7 |
Примечание:
* разница достоверна относительно контроля при p < 0,05;
** использовался аммиачный раствор кислоты VIII.
Антидепрессивная активность в тесте «поведенческое отчаяние» в ряду исследованных незамещенных фосфорилацетогидразидов выявлена у соединений III (А = ClC2H4O,В = MePh), IV (А = ClC2H4O, В = 4-ClPh) и V (A = ClC2H4O; В = 4-Me2NPh), которые уменьшали длительность периодов зависания мышей в 1,3 (р < 0,05); 1,4 (р < 0,05) и 1,3 (р < 0,05) раз соответственно. Соединения II, I в данном тесте были неэффективны.
Анализ антидепрессивной активности солей арил,гидроксифосфорилацетогидразидов показал, что наиболее активным соединением в тесте «поведенческое отчаяние» являлась гидразиниевая соль (XVIII) с радикалами (A = F, В = NH3+NH2) при введении которой длительность зависания уменьшалась в 1,5 раза (p < 0,05) по сравнению с контролем. Замена катиона на NH3+CH(CH3)CH(OH)Ph (dl) (соединение XVII) привела к некоторому ослаблению антидепрессивной активности, время зависания у животных уменьшилось в 1,3 раза (p < 0,05).
В ряду солей 1-го ряда наиболее активно соединение XV (R = CH(CH3)Ph(dl)), при введении которого длительность зависания уменьшилась в 1,3 раза (р < 0,05). Замена радикала в катионе соединения IX на B = NH4+, а в дальнейшем на Na+ (соединение X) привело к незначительному ослаблению антидепрессивной активности. Введение радикала Me2N в структуру аниона соли (соединение XXIII) в ряду 2 привело к усилению антидепрессивного действия, длительность периодов зависания уменьшилась в 1,5 раза (р < 0,05). Антидепрессивная активность соединений XXI (А = Н) и (XXII (А = СН3) выражена приблизительно одинаково: длительность зависания уменьшалась в 1,4 раза (р < 0,05).
Выводы
-
В ряду незамещенных фосфорилацетогидразидов наиболее выраженной мнемотропной и антидепрессивной активностью обладает соединение IV (А = ClC2H4O; В = 4-ClPh).
-
Среди изученных фосфорилацетогидразидов перспективны для дальнейшего изучения соединения - производные 4-хлорфенилфосфорилуксусной кислоты как потенциальные препараты с нейротропной активностью.
Рецензенты:
-
Зиганшин А.У., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой фармакологии с курсами фармакогнозии и ботаники ГБОУ ВПО КазГМУ, г. Казань;
-
Залялютдинова Л.Н., д.м.н., профессор кафедры фармакологии ГБОУ ВПО КазГМУ, г. Казань.
Работа поступила в редакцию 09.08.2012.