Применение азопроизводных фенилсульфокислот в качестве ингибиторов образования конечных продуктов гликирования
Владельцы патента RU 2628605:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) (RU)
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России) (RU)
Изобретение относится к применению производных 4-((пиридин-2-ил)диазенил)фенилсульфокислот и их солевых форм общей формулы I:
,
где R1=R2=Н, или R1 и R2 вместе образуют заместитель вида CR3R4, где R3=Н, СН3, R4=Н, СН3, С2Н5, i-C3H7, С7Н15, C8H17, или R4 R5 вместе образуют спироциклоалкильную группу, где R3, R4 = цикло-C5H8, цикло-С6Н10; Х+=Н, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, такие как Na+, K+, Mg2+, Са2+ и др., NH4+ и другие фармацевтически приемлемые катионы органической и неорганической природы, в качестве ингибиторов образования конечных продуктов гликирования (далее КПГ). 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к применению производных 4-((пиридин-2-ил)диазенил)фенилсульфокислот и их солевых и сокристальных форм общей формулы I в качестве ингибиторов образования конечных продуктов гликирования (далее КПГ):
,
где R1=R2=Н; или R1 и R2 вместе образуют заместитель вида CR3R4, где R3=Н, СН3, R4=Н, СН3, С2Н5, i-С3Н7, С7Н15, C8H17, или R4 R5 вместе образуют спироциклоалкильную группу, где R3, R4 = цикло-C5H8, цикло-С6Н10;
Х+=Н, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, такие как Na+, K+, Mg2+, Са2+ и др., NH4+ и другие фармацевтически приемлемые катионы органической и неорганической природы.
Соединения формулы I являются эффективными ингибиторами образования конечных продуктов гликирования и могут найти широкое применение в медицине в области лечения социально-значимых заболеваний, а именно осложнения сахарного диабета, атеросклероз, ревматоидный артрит, остеоартрит, нейродегенеративные заболевания, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлено, что производные 4-((пиридин-2-ил)диазенил)фенилсульфокислот общей формулы I, в которых R1 и R2 вместе образуют заместитель вида CR3R4, где R3, R4 выбраны из группы: атом водорода, метил, линейный, разветвленный алкил, или R3 и R4 вместе образуют спироциклоалкильную группу, обладают антибактериальной активностью в отношении как грамотрицательных бактерий Proteus vulgaris, Pseudomonas aeroginosa, так и грамположительной бактерии Staphylococcus aureus ([1] Ю.Г. Штырлин, А.С. Петухов, А.Д. Стрельник, Е.В. Никитина, М.Р. Гарипов, Пат. РФ 2480471, опубл. 27.04.2013).
Также было выявлено, что производные 4-((пиридин-2-ил)диазенил)фенилсульфокислот общей формулы I, в которых R1 и R2 вместе образуют заместитель вида CR3R4, где R3 - атом водорода или метил, R4 - атом водорода, метил, изопропил, этил, гептил или октил обладают высокой антагонистической активностью по отношению к пуринорецепторам ([2] Ю.Г. Штырлин, А.Д. Стрельник, О.С. Калинина, А.У. Зиганшин, Пат. РФ 2554883, опубл. 27.06.2015; [3] Ю.Г. Штырлин, А.Д. Стрельник, О.С. Калинина, А.У. Зиганшин, Пат. РФ 2554885, опубл. 27.06.2015).
Общим недостатком известных технических решений [1], [2] и [3] является то, что они не содержат информации об антигликирующей активности соединений формулы I.
Таким образом, проведенный заявителем анализ уровня техники не выявил данных о возможности применения производных 4-((пиридин-2-ил)диазенил)фенилсульфокислот и их солевых и сокристальных форм общей формулы I в качестве ингибиторов образования конечных продуктов гликирования.
Как известно в целом из уровня техники, гликирование (неферментативное гликозилирование, реакция Майяра) - это химическая реакция, в которой карбонильные группы восстановленных сахаров связываются с аминогруппами долгоживущих белков, липидов или пептидов, с образованием конечных продуктов гликирования (КПГ) ([4] S. Khangholi, F.A. Abdul Majid, N.J.A. Berwary, F. Ahmad, R. Bin Abd Aziz, Planta Med., 2016; 82: 32-45; [5] V.P. Singh, A. Bali, N. Singh, A.S. Jaggi, Korean J. Physiol. Pharmacol., 2014, 18: 1-14).
При этом внутри- и внеклеточное накопление КПГ считают важным фактором патогенеза таких заболеваний, как атеросклероз ([6] М. Busch, S. Franke, С. Rtister, G. Wolf, European Journal of Clinical Investigation, 2010, 40(8): 742-755), сердечная недостаточность, воспаление, ревматоидный артрит и остеоартрит, нейродегенеративные заболевания, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона ([7] J. Li, D. Liu, L. Sun, Y. Lu, Z. Zhang, Journal of the Neurological Sciences, 2012, 317: 1-5).
Особенно интенсивно данный процесс протекает при сахарном диабете, при этом скорость образования КПГ зависит от уровня и длительности экспозиции глюкозы ([8] R. Ramasamy, S.F. Yan, A.M. Schmidt, Ann. N.Y. Acad ScL, 2011, 1243: 88-102; [9] М.И. Балаболкин, Сахарный Диабет, 2002, 4: 8-16).
Эффекты КПГ могут быть классифицированы как рецептор-независимые или - зависимые, и КПГ могут действовать внутриклеточно или циркулировать и действовать на рецепторы клеточной поверхности, такие как рецептор для КПГ (РКПГ). Поскольку гликирование происходит в течение длительного периода времени, КПГ влияют на долгоживущие белки. Например, главными мишенями для них являются структурные компоненты соединительной ткани, в частности коллаген типа IV, а также другие долгоживущие белки, в том числе миелин, тубулин, кристаллин, активатор плазминогена 1, фибриноген, которые могут также подвергаться гликированию ([10] S.-Y. Goh, М.Е. Cooper. J Clin Endocrinol Metab, 2008, 93 (4): 1143-1152).
Связываясь с мембранными РКПГ, конечные продукты гликирования активируют некоторые внутриклеточные сигнальные пути. Например, усиливают транскрипцию ядерного фактора NF-κВ и его генов-мишеней, активируют протеинкиназу С и NADPH-оксидазу, что приводит к увеличению образования провоспалительных цитокинов, свободных радикалов, хемоаттрактантов ([4]; [11] S.C. Но, P.W. Chang, Am. J. Plant. Sci., 2012, 3: 995-1002).
Все вышеперечисленное лежит в основе патогенеза таких последствий сахарного диабета, как диабетические атеросклероз, нефро-, нейро-, ретино-, кардио-, ангиопатии, которые являются причиной высокого риска инвалидизации и смертности среди пациентов с сахарным диабетом.
Применение соединений, обладающих высокой антигликирующей активностью, позволит уменьшить образование КПГ в организме, тем самым улучшая качество жизни пациентов, снижая риск возникновения атеросклероза, ревматоидного артрита, остеоартрита, нейродегенеративных заболеваний, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также таких осложнений сахарного диабета, как диабетические атеросклероз, нефро-, нейро-, ретино-, кардио-, ангиопатии, которые являются причиной высокого риска инвалидизации и смертности среди пациентов с сахарным диабетом.
Все вышеперечисленное обусловливает повышенный интерес в мире к поиску ингибиторов образования конечных продуктов гликирования, поскольку препаратов, специфически угнетающих образование КПГ и разрешенных для клинического применения, в мире на дату представления настоящей заявки не существует.
Проведенный заявителем анализ российских и зарубежных патентных баз данных, научной литературы и Интернет-ресурсов показал, что существуют аналоги заявленного технического решения по назначению, способные ингибировать образование КПГ, которые, однако, обладают значительными недостатками, а именно недостаточно высокой эффективностью и/или существенными побочными эффектами, например обладают высокой токсичность и т.д.
Далее заявителем приведена информация о выявленных препаратах, вышедших на стадию клинических испытаний. Первым и наиболее изученным веществом, ингибирующим гликирование белков, является аминогуанидин (АГ) ([12] A. Cerami, Р.С. Ulrich, М. Brownlee, Pat US 4758583 A, опубл. 19.07.1988). Он предназначен для предотвращения формирования КПГ и глюкозо-производных поперечносшитых молекул коллагена. Механизм антигликирующего действия аминогуанидина связывают с его способностью захватывать реактивные дикарбонильные интермедиаты. Однако клинические испытания данного препарата были остановлены в связи с его недостаточной эффективностью и наличием побочных эффектов.
В настоящее время проводятся клинические испытания пиридоксамина ([13] R. Khalifah, B.G. Hudson, Pat US 6716858 B1, опубл. 06.04.2004), также обладающего антигликирующими свойствами, но он тоже проявляет невысокую активность, сопоставимую с аминогуанидином, снятым с клинических испытаний. Других аналогов заявленного технического решения, используемых по назначению и вошедших на стадию клинических исследований, на дату предоставления настоящей заявки заявителем не выявлено.
Таким образом, на дату представления заявочных материалов, проблема создания высокоактивных ингибиторов образования КПГ, разрешенных к клиническому применению, остается нерешенной не только в РФ, но и за рубежом.
Заявленное техническое решение иллюстрируют следующие материалы:
- схемы 1, 2, на которых представлены схемы синтеза целевых веществ;
- таблица 1, на которой представлена антигликирующая активность наиболее активных соединений по сравнению с прототипом (аминогуанидином);
- таблица 2, на которой представлен показатель IC50 наиболее активных соединений по сравнению с прототипом (аминогуанидином).
Задачей заявленного технического решения является поиск соединений, обладающих высокой антигликирующей активностью, которые обеспечивают возможность вывода на рынок новых лекарственных средств, не имеющих аналогов в мире.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является применение в качестве ингибиторов образования КПГ соединений, обладающих значительно более высокой антигликирующей активностью по сравнению с веществами, вышедшими на стадию клинических исследований.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в качестве ингибиторов образования КПГ используют производные 4-(пиридин-2-илдиазенил)фенилсульфокислот общей формулы I, обладающие более высокой (до 20 раз и боле) антигликирующей активностью по сравнению с аминогуанидином по прототипу.
,
где R1=R2=Н, или R1 и R2 вместе образуют заместитель вида CR3R4, где R3=Н, СН3, R4=Н, СН3, С2Н5, i-С3Н7, С7Н15, C8H17, или R3 R4 вместе образуют спироциклоалкильную группу, где R3, R4 = никло-С5Н8, цикло-С6Н10;
Х+=Н, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, такие как Na+, K+, Mg2+, Са2+ и др., NH4+ и другие фармацевтически приемлемые катионы органической и неорганической природы.
Заявленные соединения синтезируют по реакции азосочетания пиридоксина гидрохлорида (1) или семичленных ацеталей пиридоксина 2(а-и) с диазониевыми солями, полученными из сульфаниловой кислоты при температуре 0-5°С ([1], [3]) согласно нижеприведенным схемам 1 и 2.
Примеры конкретного выполнения заявленного технического решения
Пример 1. Определение антигликирующей активности.
Реакцию гликирования воспроизводят по методу A. Jedsadayanmata ([14] А. Jedsadayanmata, Naresuan University Journal, 2005, 13 (2): 35-41). Реакционная смесь содержит растворы бычьего сывороточного альбумина (1 мг/мл) и глюкозы (500 мМ) в фосфатном буфере (рН 7.4). Для предупреждения бактериального роста в буферный раствор вносят азид натрия в конечной концентрации 0.02%. Все вещества растворяют в диметилсульфоксиде (ДМСО). В экспериментальные образцы добавляют 30 мкл раствора изучаемых веществ в различных концентрациях, в контрольные образцы добавляют ДМСО в аналогичном объеме. Все экспериментальные образцы инкубируют в течение 24 часов при 60°С. По истечении срока инкубации проводят определение специфической флуоресценции гликированного бычьего сывороточного альбумина (БСА) на спектрофлуориметре F-7000 (Hitachi, Япония) при длине волны возбуждения 370 нм и испускания 440 нм. В качестве вещества сравнения используют известный ингибитор гликирования аминогуанидин (таблица 1) ([15] P.J. Thornalley, Archives of Biochemistry and Biophysics, 2003, 419: 31-40).
Статистическую обработку результатов проводят с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни, табличного редактора Microsoft Excel 2007 и программы GraphPad Prism 5.0. Расчет показателя IC50 проводят методом регрессионного анализа (таблица 2).
Анализ данных, приведенных в таблице 1 и таблице 2, позволяет сделать вывод, что вещества проявляют высокий уровень антигликирующей активности (таблица 1), что позволяет определить зависимость их эффекта от концентрации и рассчитать показатель IC50 (таблица 2).
Таким образом, полученные заявителем результаты свидетельствуют о том, что все вещества по активности превосходят аминогуанидин в 6.8-22 раза, что позволяет применять их в качестве ингибиторов образования конечных продуктов гликирования.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что заявленное техническое решение позволяет создать новые высокоэффективные и безопасные лекарственные средства для профилактики и лечения микро- и макрососудистых осложнений сахарного диабета, атеросклероза, нейродегенеративных заболеваний, тем самым улучшая качество жизни пациентов.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как из исследованного уровня техники не выявлены технические решения, обладающие заявленной совокупностью отличительных признаков, обеспечивающих достижение заявленных результатов.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как не является очевидным для специалиста в данной области науки и техники.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», т.к. может быть реализовано на любом специализированном предприятии с использованием стандартного оборудования, известных отечественных материалов и технологий.
Применение в качестве ингибиторов образования конечных продуктов гликирования 4-((пиридин-2-ил)диазенил)фенилсульфокислот и их солевых форм общей формулы I:
,
где R1=R2=Н, или R1 и R2 вместе образуют заместитель вида CR3R4, где R3=Н, СН3, R4=Н, СН3, С2Н5, i-С3Н7, С7Н15, C8H17, или R4 R5 вместе образуют спироциклоалкильную группу, где R3, R4 = цикло- C5H8, цикло-С6Н10;
Х+=Н, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, такие как Na+, K+, Mg2+, Са2+ и др., NH4+ и другие фармацевтически приемлемые катионы органической и неорганической природы.