Усниновая кислота и ее окисленное производное в качестве ингибиторов репродукции вируса гриппа

Изобретение относится к области фармацевтики и касается ингибиторов репродукции вируса гриппа (штамм A/California/07/09 (H1N1)v) представляющих собой (R)-усниновую кислоту (1) и окисленное

производное (S)-усниновой кислоты (2):

Ингибиторы обладают высокой ингибирующей активностью. 4 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к медицине и фармацевтике, конкретно к биологически активным веществам, которые могут использоваться в качестве ингибиторов репродукции вируса гриппа.

Грипп представляет собой широко распространенную во всем мире респираторную инфекцию. Он вызывает ежегодные эпидемии, быстро распространяющиеся из страны в страну, вовлекая в тяжелых случаях (пандемии) значительную часть человеческой популяции земного шара. Он также является причиной 20000-40000 смертельных исходов в США в год [Ghendon Y // World Health Statistic 1992, Q 45, Р.ЗОб-311]. Несмотря на успехи, достигнутые в области химиотерапии, вакцинопрофилактики и иммунологии гриппа, он остается трудно контролируемой инфекцией вследствие высокой генетической изменчивости и различных долговременных осложнений после острой стадии, приводящих к "скрытой", или вторичной, смертности, вызванной не самим вирусом гриппа, но вирусиндуцированными вторичными процессами [Zambon М. // J.Antimicrob. Chemother. 1999, V.44В, Р.3-9].

Вакцинация против гриппа является эффективным противоэпидемическим средством, однако вследствие постоянной смены антигенных свойств возбудителя требуется постоянный мониторинг и разработка новых вакцинных штаммов, соответствующих циркулирующим в человеческой популяции в каждый конкретный эпидемический сезон.

Химиопрофилактика и химиотерапия гриппа применяются наряду с вакцинацией для предотвращения и лечения заболевания. В настоящее время для этих целей доступен широкий спектр патогенетических, иммуномодулирующих, общеукрепляющих препаратов наряду со средствами специфической противогриппозной терапии. Последние препараты представлены химическими соединениями двух групп, отличающихся по механизму действия и мишеням в жизненном цикле вируса гриппа. Препараты первой группы - римантадин (α-метил-1-адамантилметиламина гидрохлорид) и амантадин (1-аминоадамантан) - блокируют белок М2 вируса гриппа, играющий роль ионного канала в вирусной мембране, препятствуя тем самым процессу расщепления гемагглютинина и слияния мембран вируса и лизосомальной вакуоли [Scholtissek С., Quack G., Klenk H.D., Webster R.G. // Antiviral Res. 1998, V.37, P.83-95]. Препараты второй группы направлены на ингибирование вирусной нейраминидазы - фермента, необходимого для нормального почкования вирусных частиц и проявления инфекционных свойств вируса гриппа. К этой группе соединений относятся занамивир (5-(ацетиламино)-4-[(аминоиминометил)-амино]-2,6-ангидро-3,4,5-тридезокси-D-глицеро-D-галактонон-2-еноновая кислота), озелтамивир ((3R,4R,5S)-этил-4-ацетамидо-5-амино-3-(пентан-3-илокси)циклогекс-1-енкарбоксилат) [Woodhead M., Lavanchy D., Johnston S., Colman P., Fleming D. // Int. J. Clin. Pract. 2000 V.54(9), P.604-610] и перамивир ((1S,2S,3S,4R)-3-[(1S)-1-ацетамидо-2-этил-бутил]-4-(диаминометилиденамино)-2-гидрокси-циклопентан-1-карбоновая кислота) [O'Malley Р. // Clin. Nurse Spec. 2010, V.24(2), P.51-53]. Обе группы соединений имеют свои недостатки. В отношении группы производных адамантана можно отметить сравнительно высокую токсичность, узкий спектр действия (препараты активны против гриппа А, но не против гриппа В) и быстрое формирование устойчивости вируса к препаратам. Для ингибиторов нейраминидазы характерна несколько меньшая клиническая эффективность и высокая стоимость синтеза, что делает эти препараты менее доступными для широкого использования. Все вышесказанное свидетельствует о необходимости поиска и разработки эффективных и дешевых противогриппозных препаратов возможно более широкого спектра действия.

Еще одним препаратом, используемым иногда при терапии гриппа, является рибавирин. Являясь аналогом нуклеозидов, рибавирин эффективен в субтоксических концентрациях, и системное его применение вызывает побочные реакции, в частности, анемию и тератогенный эффект при употреблении во время беременности. Преимущественно рибавирин в комбинации с интерфероном применяется при лечении гепатита, однако эффект его показан при местном (ингаляционном) применении в случае РС-вирусной и ранних стадий гриппозной инфекции.

Тем не менее, при появлении случаев заболевания человека атипичной пневмонией (SARS), а позднее - гриппом птиц подтипа H5N1 рибавирин использовался внутривенно при терапии тяжелых случаев заболевания. После использования рибавирина были отмечены случаи облегчения болезни и полного выздоровления пациентов.

Рибавирин является препаратом комплексного механизма действия. Он влияет на репликацию вируса гриппа двумя путями - прямо, вмешиваясь в полимеразные процессы при транскрипции и репликации вирусного генома, и опосредованно - угнетая клеточный фермент инозинмонофосфатдегидрогеназу и истощая тем самым клеточный пул ГТФ, необходимого для построения вирусных РНК. Поскольку основная мишень препарата не вирусный, а клеточный фермент, то устойчивые к рибавирину штаммы вируса гриппа отмечаются крайне редко или не обнаруживаются вообще. В то же время существенные побочные эффекты и невысокая активность позволяют рекомендовать его только при тяжелых состояниях больных гриппом (De Clercq E. // Nat Rev Dmg Discov. 2006; 5:1015-25; Beigel J, Bray M. // Antiviral Research 2008; 78:91-102).

Задачей изобретения является расширение ассортимента ингибиторов репродукции вируса гриппа.

Задача решается применением (R)-усниновой кислоты формулы 1 и окисленного производного (S)-усниновой кислоты формулы 2:

в качестве ингибиторов репродукции вируса гриппа.

Усниновая кислота является уникальным и доступным отечественным растительным метаболитом. Из лишайников различных видов в достаточных количествах выделяется оптически активная усниновая кислота с противоположными по знаку углами вращения и высокой оптической чистотой. Оба энантиомера обладают целым спектром биоактивных свойств. Наиболее широко изучены антибактериальные, инсектицидные и фунгицидные свойства усниновой кислоты, но известны также данные о ее противовирусной активности. Так, коммерчески доступная (S)-усниновая кислота ингибирует цитопатический эффект вируса герпеса 1 типа [Perry N.B., Benn M.H., Brennan N.J., Burgess E.J., Ellis G., Galloway D.J., Lorimer S.D., Tangney R.S. // Lichenologist 1999, V.31, P.627-636]. Комплексный препарат Zn-усниновая кислота тестировался против папилломавируса и проявил эффект предотвращения размножения вируса в период до 6 месяцев после терапии [Scirpa P., Scambia G., Masciullo V., Battaglia F., Foti E., Lopez R., Villa P., Malecore M., Mancuso S. // Minerva Ginecol. 1999, V.51, P.255-260]. (S)-Усниновая кислота в концентрациях 1.0 µg/ml проявила ингибирующий эффект в отношении репликации вируса Эпштейна-Барра, при этом (R)-усниновая кислота оказалась менее активной, ее эффективная концентрация составила 5.0 µg/ml [Yamamoto Y., Miura Y., Kimoshita Y., Higuchi M., Yamada Y., Murakami A., Ohigashi H., Koshimizu K. // Chem. Pharm. Bull. 1995, V.43, P.1388-1390]. Биологическая активность усниновой кислоты и ее производных в отношении вируса гриппа не описана в литературе.

(R)-Усниновую кислоту 1 выделяли из лишайника Cladonia stellaris, (S)-усниновую кислоту 3 из смеси лишайников рода Usnea по методике [Н.Ф.Салахутдинов, М.П.Половинка, М.Ю.Панченко, Пат. РФ №2317076 С1; Бюл. Изобр. 2008, №5]. Соединения 2 и 4 могут быть получены окислением соответственно соединений 3 и 1 различными органическими надкислотами по ранее предложенной методике [Sokolov, D.N.; Luzina, О.A.; Polovinka, M.P.; Korchagina, D.V.; Gatilov, Yu.V.; Salakhutdinov, N.F. Chemistry of Natural Compounds, 2010, 46, 616] в соответствии со схемой:

Исследования биологической активности соединений 1-4, проведенные в отношении вируса гриппа, показали их высокую эффективность как ингибиторов репродукции этого вируса. В результате исследований выявлено, что соединения 1 и 2 более активно влияют на репродукцию вируса гриппа, что подтверждается приведенными ниже данными. Заметим, что при модификациях изомеров усниновой кислоты происходит обращение биологической активности. (R)-Усниновая кислота 1 проявляет большую противовирусную активность, чем ее (S)-энантиомер 3, тогда как из пары энантиомерных производных 2 и 4 существенно большей активностью обладает (S)-энантиомер - соединение 2.

Полученные количественные показатели ингибирования подтверждают высокую степень подавления репликации вируса гриппа в культуре клеток MDCK соединениями 1 и 2, превышающую, например, тот же показатель у эталона сравнения - рибавирина в 2-3 раза.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Синтез (1аR,4аS,4bS,9аS)-1а,6-диацетил-4,4а,7-тригидрокси-3,4b-диметил-1аН-бензо[b]оксирено[2,3-h]бензофуран-2,5(4аН,4bН)-диона 2

К раствору соединения 3 (1 ммоль) в 5 мл прибавляют 3 мл раствора надуксусной кислоты (1 ммоль/мл) в хлороформе и оставляют при перемешивании и комнатной температуре на сутки. По истечении суток реакционную смесь промывают водой, сушат над MgSO₄, удаляют растворитель и хроматографируют на колонке с силикагелем, элюент - хлороформ. Выделяют соединение 2 с выходом 41%.

(1аR,4аS,4bS,9аS)-1а,6-диацетил-4,4а,7-тригидрокси-3,4b-диметил-1аН-бензо[b]оксирено[2,3-h]бензофуран-2,5(4аН,4bН)-дион 2. т.пл. 145°С (из СНСl₃). [α]_D+36,8° (с 0.199; СНСl₃). ЯМР ¹Н (СDСl₃, δ м.д.): 1.47 (3Н, с, Н-13), 1.78 (3Н, с, Н-12), 2.40 (3Н, с, Н-11), 2.63 (3Н, с, Н-15), 3.51 (1Н, с, ОН-4а), 5.85 (1Н, с, Н-8), 11.28 (1Н, с, ОН-4), 18.81 (1Н, с, ОН-7). ЯМР ¹³С (СDСl₃, δ м.д.): 7.70 (С-12), 24.22 (С-13), 27.95 (С-15), 28.49 (C-11), 59.88 (C-4b), 65.67 (C-1a), 75.49 (C-4a), 95.26 (C-9a), 99.21 (C-8), 106.53 (C-6), 114.95 (C-3), 162.09 (C-4), 173.97 (C-8a), 185.81 (C-2), 191.53 (C-7), 194.46 (C-5), 198.00 (C-10), 202.15 (C-14). ИК-спектр (KBr, ν, см^-1): 841, 1115, 1123, 1465, 1646, 1688, 1719, 2708, 3311. Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 376.1 (M⁺ 36.27), 182.1 (43.78), 167.1 (100.00), 43.0 (48.46).

Пример 2

Синтез (1аS,4аR,4bR,9аR)-1а,6-диацетил-4,4а,7-тригидрокси-3,4b-диметил-1аН-бензо[b]оксирено[2,3-h]бензофуран-2,5(4аН,4bН)-диона4.

К раствору соединения 1 (1 ммоль) в 5 мл прибавляют 3 мл раствора надуксусной кислоты (1 ммоль/мл) в хлороформе и оставляют при перемешивании и комнатной температуре на сутки. По истечении суток реакционную смесь промывают водой, сушат над MgSO₄, удаляют растворитель и хроматографируют на колонке с силикагелем, элюент - хлороформ. Выделяют соединение 4 с выходом 41%.

(1аS,4аR,4bR,9аR)-1а,6-диацетил-4,4а,7-тригидрокси-3,4b-диметил-1аН-бензо[b]оксирено[2,3-h]бензофуран-2,5(4аН,4bН)-дион 4. Спектральные данные те же, что и для соединения 2, [α]_D-36,2° (с 0.199; СНСl₃).

Пример 3

Изучение токсичности препаратов

Токсичность продуктов была предварительно изучена в отношении клеток MDCK. Клетки MDCK сеяли в 96-луночные планшеты и культивировали при 37°С в среде MEM с добавлением 10% сыворотки крупного рогатого скота в атмосфере 5% СО₂ (в газопроточном инкубаторе Sanyo-175) до состояния монослоя. Из исследуемых препаратов готовили маточный раствор концентрации 10 мг/мл в диметилсульфоксиде, после чего готовили серию двукратных разведений препаратов в среде MEM от 1000 до 3,75 µg/ml. Растворенные препараты вносили в лунки планшетов и инкубировали 2 суток при 37°С. По истечении этого срока клетки промывали 2 раза по 5 минут фосфатно-солевым буфером, и количество живых клеток оценивали при помощи микротетразолиевого теста (МТТ). С этой целью в лунки планшетов добавляли по 100 мкл раствора (5 мг/мл) 3-(4,5-диметилтиазолил-2) 2,5-дифенилтетразолия бромида (ICN Biochemicals Inc., Aurora, Ohio) на физиологическом растворе. Клетки инкубировали при 37°С в атмосфере 5% СО₂ в течение 2 часов и промывали 5 минут фосфатно-солевым буфером. Осадок растворяли в 100 мкл на лунку ДМСО, после чего оптическую плотность в лунках планшетов измеряли на многофункциональном ридере Victor 1420 (Perkin Elmer, Finland) при длине волны 535 нм. По результатам теста для каждого продукта определяли 50% цитотоксическую дозу (CTD₅₀), т.е. концентрацию препарата, вызывающую гибель 50% клеток в культуре.

Пример 4

Противовирусная активность препаратов

Определение противовирусной активности препаратов проводили на клетках MDCK в 96-луночных планшетах для клеточных культур. Соединения растворяли в поддерживающей среде для клеток, вносили в лунки панелей с клеточным монослоем и инкубировали в течение 1 часа при 36°С в атмосфере 5% СO₂.

Из вируссодержащей жидкости (штамм A/California/07/09 (H1N1)v) готовили серию десятикратных разведений от 10^-1 до 10^-7, добавляли в лунки с препаратами и инкубировали при 36°С в течение 48 часов в атмосфере 5% СО₂. По окончании срока инкубации аликвоту культуральной жидкости смешивали с равным объемом 1% куриных эритроцитов в отдельных планшетах с круглым дном. Учет результатов проводили через 60 минут инкубации при 20°С. За титр вируса в контроле и опыте принимали величину, обратную десятичному логарифму наибольшего разведения исходного вируса, способного вызвать положительную реакцию гемагглютинации в лунке и выражали в количестве 50% инфекционных доз (ID₅₀). Вирусингибирующее действие исследуемых соединений оценивали по снижению титра вируса в опыте по сравнению с контролем. На основании полученных данных рассчитывали 50% ингибирующую дозу ED₅₀, т.е. концентрацию препарата, снижающую уровень вирусной репликации вдвое (на 0,3 lg ID₅₀), и индекс селективности, или химиотерапевтический индекс (SI), представляющий собой отношение CTD₅₀ к ED₅₀.

В процессе исследования ингибирования репродукции вируса гриппа соединениями 1-4 и эталоном сравнения (рибавирином) мы получили следующие результаты:

Соединение	Формула	CTD50, мкг/мл	ED50, мкг/мл	SI
1		82,4	2,3	36
2		125	3,3	38
3		133	15,2	9
4		58	11	5.3
5	Рибавирин	>1000	6.8	>147

Таким образом, соединения 1 и 2 имеют высокую биологическую активность, которая проявляется в том, что они эффективно ингибируют репликацию вируса гриппа в клетках, и могут использоваться в чистом виде или в качестве основы для новых высокоэффективных лекарственных форм для лечения гриппа.

Применение (R-) - усниновой кислоты формулы 1:

и окисленного производного (S)-усниновой кислоты формулы 2:

в качестве ингибиторов репродукции вируса гриппа (штамм A/California/07/09 (H1N1)v).