ОСТРЫЕ ТОКСИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ОТДЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ТЕТРАГИДРОПИРИДО[2,1-B][1,3,5]ТИАДИАЗИНА: СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРЕДИКТОРНОГО АНАЛИЗА И СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

АННОТАЦИЯ

Вопрос исследования токсических эффектов вновь синтезированных соединений – неотъемлемая часть доклинических исследований. Производные тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина представляют перспективный класс гетероциклических соединений с множеством биологических эффектов и потенциально низкой токсичностью. Исследуемые образцы соединений показали низкий уровень пероральной токсичности как по результатам предикторного анализа, так и в лабораторных экспериментах.

ABSTRACT

The problem of studying the toxic effects of newly synthesized compounds is an integral part of preclinical studies. Tetrahydropyrido[2,1-b][1,3,5]thiadiazine derivatives represent a promising class of heterocyclic compounds with multiple biological effects and potentially low toxicity. The studied samples of compounds showed a low level of oral toxicity both according to the results of predictor analysis and in laboratory experiments.

Ключевые слова: производные тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина; предикторный анализ; острая пероральная токсичность.

Keywords: tetrahydropyrido[2,1-b][1,3,5]thiadiazine derivatives; predictor analysis; acute oral toxicity.

Актуальность. Вопрос исследования токсических эффектов вновь синтезированных соединений – неотъемлемая часть доклинических исследований. Производные тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина представляют перспективный класс гетероциклических соединений с множеством биологических эффектов и потенциально низкой токсичностью.

Цель исследования. Определение острой оральной токсичности путем проведения виртуального биоскрининга и лабораторного эксперимента.

Материалы и методы. Для исследований использовались производные тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина с лабораторными шифрами TD-0164, TD-0348, TD-0479 и TD-0479.

Исследуемые соединения прошли предикторный анализ in silico. По его результатам были спрогнозированы параметры ADMET (Absorbtion, Distribution, Metabolism, Excretion, Toxicity). С целью проведения предикторного анализа применялись PASS Online [1] и Molinspiration Property Calculation Service [2]. OSIRIS Property Explorer [3] содержит в себе базу данных о свойствах 3300 лекарственных препаратов и 15000 коммерчески доступных соединениях (Fluka). Ее можно применять для расчета меры растворимости (logS). Помимо этого, проводилась оценка рисков побочных эффектов – мутагенных, онкогенных и репродуктивных.

Для исследований были отобраны 4 оригинальных соединения из группы (8R/8S)-3-R-8-арил-6-оксо-3,4,7,8-тетрагидро-2H,6H-пиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазин-9-карбонитрилы, синтезированные по некатализируемой реакции Манниха замещенных тетрагидропиридин-2-тиолатов N-метилморфолиния с первичными аминами и избытком формальдегида.

Биологические исследования проводились в фармакологической лаборатории ФГБОУ ВО «Луганский государственный медицинский университет им. Святителя Луки» МЗ РФ. Определение острой пероральной токсичности осуществляли на 75 белых. Исследование проводилось в соответствии с Межгосударственным стандартом ГОСТ 32644-2014 (OECD, Test №423:2001, IDT) [4].

Перед экспериментом в течение 5 дней производился ежедневный осмотр внешнего состояния животных. Лабораторные крысы были отобраны случайным образом. Животные распределялись на четыре опытные по количеству исследуемых производных тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина, и контрольную группы. Исследуемые соединения в виде взвеси в дистиллированной воде вводились однократно внутрижелудочно из расчета 50, 300 и 2000 мг/кг. Введение минимальной дозировки (5 мг/кг), предлагаемой в Стандарте, не проводили ввиду того, что ранее в проведенных исследованиях биологической активности этих соединений на крысах разного пола признаков токсичности обнаружено не было. Контрольная группа получала эквивалентное количество дистиллированной воды.

Первые сутки после введения препарата каждое животное находилось под клиническим наблюдением. В дальнейшем лабораторные крысы осматривались каждый день на протяжении последующих 14 дней. В первичной документации были зафиксированы и отражены следующие показатели: особенности поведения, общая активность, характер двигательной активности, наличие и характер судорог, координацию движений, тонус скелетных мышц, реакцию на тактильные, болевые, звуковые и световые раздражители, частоту и глубину дыхательных движений, состояние волосяного и кожного покрова, органов чувств, положение хвоста, количество и консистенцию фекальных масс, частоту мочеиспускания и окраску мочи.

Результаты. Результаты, полученные путем виртуального биоскрининга при помощи сервиса «AdmetSAR» (таблица 1) четырёх производных тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина, позволяют предположить наличие биологической активности у веществ с лабораторными шифрами TD-0348, TD-0479 и TD-0479. Все эти молекулы отвечают «правилу пяти» К. А. Липински, согласно которому биологически активный препарат имеет не более одного нарушения среди ряда критериев: коэффициент распределения октанол-вода (AlogP) не должен превышать 5, молекулярная масса (MW) не должна быть более 500 Да, не должно быть более 5 водородных связей доноров (H-Bond Donor) и 10 водородных связей акцепторов (H-Bond Acceptor). В связи со схожестью химического строения соединений TD-0348 и TD-0164 наличие биологической активности по остальным показателям виртуального скрининга, вещество TD-0164 также было решено включить в дальнейшие исследования, несмотря на его несоответствие «правилу пяти» К. А. Липински.

Параметр logS указывает на умеренную растворимость соединений. Количеством вращающихся связей (Rotatable Bonds) менее 10 также указывает на наличие пероральной биодоступности у всех исследуемых веществ.

При помощи сервиса «SwissTargetPrediction» были определены предположительные мишени исследуемых соединений.

Таблица 1.

Физико-химические свойства производных тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина по результатам виртуального биоскрининга

Согласно результатам предикторного анализа (таблица 2) все исследуемые вещества абсорбируются в желудочно-кишечном тракте человека в достаточном количестве. Со 100% вероятностью они связываются с белками крови. Все соединения проникают через гематоэнцефалический барьер.

Метаболизм происходит через цитохром Р450. Соединения TD-0164, TD-0348 и TD-0470 задействуют CYP2C9, что делает возможным их взаимодействие с нестероидными противовоспалительными препаратами, варфарином.

Изоформа CYP2C19 задействуется веществами с лабораторным шифром TD-0348, TD-0470 и TD-0479. Этим же путем метаболизируются отдельные трициклические антидепрессанты (амитриптилин, сломипрамин, имипрамин) и селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (циталопрам, эсциталопрам), моклобемид, бупропион, диазепам, фенобарбитал, ингибиторы протонной помпы, антиагрегант клопидогрел, β-блокатор пропранолол, цитостатическое средство циклофосфамид, антагонист витамина К фарфарин и множество других лекарственных средств.

Соединения TD-0470 и TD-0479 предположительно взаимодействуют с CYP1A2. Это создает риск взаимодействия с ТЦА, дулоксетином, клозапином, флувоксамином, галоперидолом, кофеин-бензоатом натрия, теофиллином, парацетамолом, варфарином, пропранололом, ондансетроном, верапамилом и рядом других препаратов.

Через CYP3A4 может метаболизироваться TD-0348, что делает возможным его лекарственные взаимодействия со многими препаратами, в т.ч. парацетамолом и аминогликозидными антибиотиками.

Ни одно из исследуемых производных 1,3,5-тиадиазина не взаимодействует с CYP2D6 изоформой цитохрома Р450. 

Таблица 2.

Характеристика прогнозируемых фармакокинетических параметров

Согласно данным предикторного анализа (таблица 3) ни одно из соединений не обладает канцерогенными и местнораздражающими эффектами. Ни одно из веществ не вызывает эрозии или раздражения слизистой глаза.

По результатам предикторного анализа все вещества относятся к III классу токсичности (низкотоксичные соединения).

Все изучаемые вещества взаимодействуют с эстрогенными, андрогенными, тириоидными и глюкокортикоидными рецепторами. Данные свойства могут обуславливать их адаптогенный эффект.

Таблица 3.

Прогнозируемые параметры токсичности и побочных эффектов.

О токсическом эффекте препаратов судили по поведению и общему состоянию животных, их выживаемости. За 14-дневный период наблюдения после затравки препаратами ни на одной из используемых дозировок нами не было зафиксировано ни одного летального исхода.

Все лабораторные крысы контрольной и опытных групп проявляли активность, исследовательский инстинкт, сохранялся аппетит и потребность в воде, присутствовали адекватные реакции на внешние звуковые, тактильные, световые раздражители. Даже введение максимальной (2000 мг/кг) дозировки производных тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина TD-0479, TD-0348, TD-0470 и TD-0164 летальные исходы не наблюдались (таблица 4). Нами не были выявлены видимые признаки нейротоксичности, ульцерогенности, гепатотоксичности. Ввиду отсутствия у лабораторных животных каких-либо нежелательных реакций и побочных эффектов увеличение дозировки свыше 2000 мг/кг с целью оценки острой пероральной токсичности видится нецелесообразным.

Таким образом, все исследуемых производные тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина TD-0479, TD-0348, TD-0470 и TD-0164 относятся к малотоксичным соединениям (5 класс токсичности, LD₅₀≥5000мг/кг).

Таблица 4.

Данные, характеризующие токсичность производные тетрагидропиридо[2,1-b][1,3,5]тиадиазина в острых опытах на лабораторных крысах (внутрижелудочно)

Выводы. Исследуемые производные тиадиазина с лабораторными шифрами TD-0164, TD0348, TD-0470 и TD-0479 продемонстрировали низкие показатели всех видов токсичности по результатам предикторного анализа, несмотря на потенциально широкий спектр биологических эффектов. Низкая токсичность соединений (5 класс токсичности согласно ГОСТ 32644-2014) была подтверждена на модели острой оральной токсичности. Перспективным направлением будущих исследований видится дальнейшее изучение различных видов побочных и токсических эффектов производных 1,3,5-тиадиазина.

Список литературы:

1. PASS Online / Department for Bioinformatics, Laboratory for Structure-Function Based Drug Design, Institute of Biomedical Chemistry (IBMC). – Moscow, Russia, 2022. – URL: http://way2drug.com/PassOnline/index.php (date of the application: 09.01.2022).
2. Molinspiration Property Calculation Service : website / Bratislava University. – Bratislava, Slovak Republic, 2002. – URL: www.molinspiration.com
3. OSIRIS Property Explorer / T. Sander, Idorsia Pharmaceuticals Ltd. – Allschwil, Switzerland, 2022. – URL: http://www.organic-chemistry.org/prog/peo (date of the application: 05.01.2022).
4. ГОСТ 32644-2014. Методы испытания по воздействию химической продукции на организм человека. Острая пероральная токсичность – метод определения класса острой токсичности : национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 сент. 2014 г. № 1214-ст : введен впервые : дата введения 2015-06-01 / подготовлен Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ» (ФГУП «ВНИЦСМВ»). – Москва : Стандартинформ, 2015. – IV, 12 с.