Взаимосвязь между структурой и общем профилем физиологической активности веществ которые действуют на сократимость гладких мышц тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

Мб Ой

г и

О ДьГ*. 'НАЦ10НАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ ИНСТИТУТ БЮОРГАН1ЧНОТ Х1МП ТА НАФТОХ1МП

На правах рукопису

ПРОКОПЕНКО Роман Андрмович

ВЗАеМОЗВ'ЯЗОК М1Ж СТРУКТУРОЮ ТА ЗАГАЛЬНИМ ПРОФ1ЛЕМ Ф13ЮЛ0Г1ЧН01 АКТИВНОСТ1 РЕЧОВИН, ЩО Д1ЮТЬ НА СКОРОЧУВАНЮТЬ ГЛАДЕНЬКИХ М'Я31В

02.00.10 - бюорганнна хшя, х1мю природних та ф1зюлопчно

активних речовин 03.00.13 - фЫолопя людини \ тварин

Автореферат

дисертацп на здобуття наукового ступеня кандидата бюлопчних наук

К и I в - 1 9 9 6

Дисертахцею е руколис.

Робота виконана в 1нституп 6ioopraHi4Hoi хшй та нафтохшп HAH Украши.

HayKOßi кер1вники: доктор медичних наук,

Л. М. Зайцев

кандидат бюлопчних наук, С. £. Могилевич

Офйнйш опоненти: доктор бюлопчних наук, професор Рибальченко В. К.

доктор медичних наук, Жирнов В. В.

Провщна оргашзащя - Ф1зико-х1м1чний шститут iM. О. В. Богатського HAH Украши.

Захист вщбудеться 20 грудня 1996 р. на засщант' спещхшзовано! вчено! ради Д 01.80.01 в 1нститут1 бюоргашчнсп xiMii та нафтсшми HAH Украши (253660, Кюв, вул. Мурманська, 1).

3 дисертащею можна ознайомитись у б!блютеш 1нститугу 6ioopraHi4Hoi xiMÜ" та нафтотш HAH Украши (253660, Кшв, вул. Мурманська, 1).

Автореферат розюланий 20 листопада 1996 р.

Вчений секретар

спец1ал!зовано1 вчено! ради

БАТАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыпсть.

В рамках нового наукового напрямку - xiMii б!орегулятор-них npoueciB - 4iльнэ Micue займав досл!дження законом!рноствй взаемозв'язку mik структурою ф1з1олопчно активних речовин (ФАР) та ix б1орегуляторною д!ею (В.П.Кухар, 0.1.Луйк, 1991). Одним з важливих гнтегральних прояв1в тако! дИ е б1орегулящя скорочувалънох функцП гладеньких м'яз1 в..

Б1орегулящя шптинних функвдй та кл1тинно1 активности в певних ф1з10Л0Г1чних межах зд3.йснюеться ФАР, як правило, за посереднщтва клхтинних сигнальнях систем. Б1олог1чною функ-щею останшх е сприйняття, трансмембранне проведения, транс-формащя та р8ал!зац1я зовшшього сигналу шппоюю. Серед цих систем найб!льш вакливими та ушверсальними (тобто основними) сигнальними системами юйтини (ОССК) е адезплатциклазний каскад (CI) та фосфолШдна, або, в б1льш прийняткому для даного досл1дження, дещо вужчому розум^нш, жшфосфо1нозитидна система (СИ), яка опосередковуе мобШзащю внутршньокл1 тинного калыдю (0.1.Луйк 3i ствавт., 1988; В.П.Кухар, 0.1 .Луйк, 1991). Найб1льш придатною для доогадження 6ioxiMi4raix та функ-щональних особливостей взаемодП Miк двома ОССК, на тканинно-му piBHi б1олог1чно! оргатзацП, ввазкаеться гладеньком'язова тканина (A.A.Abdel-Latii, 1991).

1нтегращя ОССК на piBHi вторинних посередншив, реци-прокний, як правило, характер ix взаемодП, а також та обста-вша, що ОССК s найб!льш загальною фармаколог!чною мшенню для ДП ФАР на piBHi КЛ1ТИНИ, ДОЗВОЛИЛИ В1ДОЛИТИ OCHOBHi типи 6io-регуляторно! ди ФАР, що в1дображають змщення динамхчного

- 1 -

балансу Mi» активностями двох ОССК в напрямку одцпе! з них (В.П.Кухар, ОЛЛуйк, 1991).

S теоретично! та практично! точок зору, актуальним е вив-чення як само! дН типових представншав двох клас!в ФАР з протилежниш бюрегуляторними стереотипами на гладеныи м'язи, так i зв'язку м1ж щею д1ею та структурою ФАР.

CryniHb досл1дженост1 тематики.

В ход1 щлесшрямованих дослхдаень найбглъш загальних залежностей Miж структурою та фармаколога чною актившстю ФАР (що ведуться з к1ндя 80-х poKiB на базх в!д1цлу медико-б1оло-шчних досл1даень 1Б0НХ HAH Укра!ни тд кергвництвом професора 0. I. Дуйка) була показана структурно-функщональна сшльтсть ФАР, жщбно вшшваючих на ОССК, i вид!лено два основних 61 о-регуляторних стереотипи дН ФАР: активащя адешлатциклазно! системи та/або хщчбування кальщймобШзуючо! пол1фосфэ1нози-тидно! системи (скорочено, +CI/-CII), i протилежний тип öiope-гуляторно! д1! —CI/+CII. Функщональна сшльшсть в д1 i ФАР цих двох icnaciB показана, головним чином, на субшп тинному та юптинному р1внях. Питания про ii прояв на б1лыд високих piB-нях б1олог1чно! оргатзацП, зокрема, на piBHi 1зольованого органу, вивчене недостатньо i становить значний iHTepec у контекст! проблеми поб!чно! д1! л1карських засоб1в. Зручною та простою моделлю хзольованого органу е 1зольоват препарата гладеньких M*H3iB, скорочувальна функщя котрих, у загальному випадку, реципрокно регулюеться CI (негативно) i СИ (позитивно).

Показано, що стутнь структурно! сшльност1 значно бищий у ФАР класу +CI/-CII (до якого належать i досить поншрен! л1карсый засоби та iHini ФАР si спазмол!тичною д1ею). Так, за

допомогою електрошю-топологччного методу (ЕТМ) в 20 молекулах характерних представншйв б1орегулятор!в цього класу було виявлено стльний З-шрний фармакофор, який не зустрхчаетъся в ФАР другого класу (ГЛ. Пода 3i сшвавт., 19Э6). Проте загаль-ний структурний анал!з модулятор! в ОССК та скорочувально! фун-кщ! гладеньких м'яз!в (зокрема, на наявтсть визцеозначеного фармакофору), а також спещальне досупдаення найбыьш загаль-них залешостей Mi ж структурою та (Яорегуляторною д1ею ФАР на гладеныи м'язи до цього часу не проводилися.

Мета роботи.

Метою роботи було вивчення прояву двох головних 6iopery-ляторних стереотишв ФАР та встановлевня законом!рностей взае-мозз'язку Mis структурою та бшрегуляторною актившстю в дН ФАР на гладеныи м'язи.

Основн! завдання доол!Дження.

1) Провести пор1вняльне досл!даення in vitro дП на елек-тростимульоваш скорочення гладеньких м'яз1В сечоводу морсько! свинки та спонтанн1 скорочення матки щура ряду таких в1домих ендогенннх регулятор!в скорочувально! функц!! гладеньких м'я-31В, як 6ioreHHi aMimi (норадренал!н, ацетилхолш, истамхн, серототн) та ейкозано!ди (лейкотр!ен Сд та простациклш).

2) Доел! дата особливоста бгорегуляторжл д!л двох груп ксенобютшив - типових представший в двох основних клайв ФАР з протилежнимида бшрегуляторними стереотипами - на скорочу-вальну активы!сть !зольованих препарат!в гладеньких м'яз!в (у рамках зикористаних експериментальних моделей електростимульо-вано! та спонтанно! скорочуваност! сечоводу морсько! свинки та матки щура, в!дпов!дно).

3) Провести загальний пор1вняльний анал!з будови молекул

- 3 -

досл1днуваних ФАР та ].нших низькомолекулярних бгорегуляторгв, для яких встановлена здаттсть чинити виразну м1отропну спаз-мол1тичну дш (не опосередковану виключно специфичною блокадою цими речовинами зовшшньомембранних рецептор1в кл1тин 1зольо-ваних гладеньких м'яз1в).

Теоретична 1 практична щнн!сть роботи.

Отримат результата дозволявть розширити 1снукш уявлення про стереотипш мехатзми б!орегулящI, що сприяе подальшому розвитков! загально1 концепцП б1орегуляторних стереотшпв. Вони св1дчать про можлив1сть досить ч1ткого прояву б1орегуля-торних стереотшпв на р1вт 1зольованого органу та про 1сну-вання вакливо! загально! законом!рност1 взаемозв'язку м!ж структурою та бюрегуляторною актившстю ФАР класу +С1/-СП. Бона полягае в тому, що прояв виразно! спазикштичжя активности у ФАР, шштропно (як правило) дшчих на трансмембранн! рецептори, пов'язаний з наявнхстю в !х молекулах аильного З-шрного фармакофору.

0триман1 результата можуть бути використаш, головним чином, в двох актуальних практичних напрямках. По-перше, при розробщ принципово ново! стратеги конструювання лшарських засоб1в (та 1нших ФАР), яка враховуе 1снування стереотипних механ!зм1в 61 орегулящI. Ця стратетя е альтернативною до 1снуючо1, на сьогодшишй день малоефективнох методологи, спрямовано! на отршання (за поодинокими ознаками х1м1чнох будови) сполук з максимально специфичною фармакологхчною д1ею. I, по друге, результата роботи можуть бути корисними для таких важливих практичних щлей фармакотерашI, як анал!з особливос-тей кхячно! дП л1карських засоб1в, быьш ефективне викорис-тання в1домих препараив при лхкуванш хвороб, що мають бага- 4 -

тофакторне походженяя, га розробка нових схем терапП таких хвороб.

Отримащ результата також св!дчать про придатшсть 1зо-льованих препаратхв гладеньких м'яз1в для ефективного викорис-тання як TecT-oö'eKTiB при прогнозуванш загалъно! спрямовано-CTi дН х1м1чних сполук на ОССК, а отже, в значнхй Mipi, й при прогнозуванш загального проф!лю ф!з1олог1чно! активное^ цих речовин.

Наукова новизна роботи.

Вперше проведено комплексне та щлеспрямоване досл1дження особливостей б1орегуляторно! дП модулятор! в ОССК на скорочу-вальну функц!ю гладеньких м'яз1в In vitro, в результат! якого показано, що ФАР класу +CI/-CII чинять, як правило, спазмол!-тичну Д1ю, а ФАР класу -CI/+CII - спазмогенну. В1дм!нност1 дх! ргзних ФАР у двох використаних моделях гладеньком'язово! ско-рочуваност1 пов'язаш, головним чином, i3 р1зною роллю ß-адре-норедептор1в, потешцал-залезкних калыцевих канал1в та б1осин-тезу ейкозаноадв у регулящ! скорочуваност1 гладеньких м'яз!в

р1зних opraHiB.

Вперше, за допомогою ЕТМ, проведено загальний пор1вняль-ний анал1з будови молекул ФАР, що д!ють на скорочувальну функ-щю гладеньких м'яз!В. При цьому, сшльний фармакофор, характерна для ФАР класу +CI/-CII з пол!тропною та мембранотропною д!ев, було знайдено в молекулах тих досл1джених ксеноб!отик!в, яким, окр1м спазмол!тично!, також (як правило) притаманна бло-куюча д1я на мембрант рецептори ОССК (пов'язан!, головним чином, з активащею CII, або !нг1бувакням CI).

Рхвень реал!защ!.

Для проведения експериментальних дослхдзкень особливостей

- 5 -

м1отрошо! дИ, а також скришнгу на ф1з!олог1Чну актившсть велико! к!лькост! х!м!чних сполук на öa3i IBM PC AT 286 створено систему автоматичного проведения експерименпв на !зольо-ваних препаратах гладеньких м'яз!в.

Апробащя роботи.

OcroBHi результати роботи допов1далися на XII м!жнародно-му контресi з фармаколог!i (Монреаль, 1994), на I бвропейсько-му KOHrpeci з фармакологи далан, 1995) та на IX, X i XI нау-кових конференщях з 6ioopraHi4Hoi xiMii та нафтапмН 1Б0БХ HAH Укра!ни (Ки!в, 1994, 1995, 1996)..

Публ!кащ!.

По матер1алах дисертащ! опублгковано 5 poöiT у в!тчизня-них та в закордонних Miжнародних журналах.

Структура та обсяг роботи.

Дисертащя викладена на 120 cTopimcax машинописного тексту i складаеться i3 вступу, огляду л!тератури, розд!лу мате-р!ал!в i метод!в, трьох роздШв результате досл1джень та !х обговорення, заюнчення, висновк!в та списку цитовано! л!тера-тури, котрий нараховуе 155 першоджерел. Робота щшлюстрована 23 малюнками та 4 таблицами.

Конкретний осоОистий внесок дисертанта.

Bei 0CH0BHi результати роботи отримаш автором.

Методолог!я, метода досл!дження. Досл!джуваш ФАР.

OKpiM таких в!домих ендогенних регулятор1в скорочувально! функци гладеньких м'яз!в, як öioreHHi амхни - норадреналш, ацетилхол!н, ricTaMiH, cepoTOEiH, та ейкозано!да - лейкотрхен Сд та простащпшн, для досл!дження буж вiдiбpaнi ще flBi групп низькомолекулярних б!орегулятор1в - типових представник!в

- Б -

двох основних KnaciB ФАР з протилежнимиш бюрегуляторшши стереотипами: +CI/-CII та -CI/+CII.

У nopiBHflHHi 3i стандартними спазмолгтиками - папаверином та теофШном, а також блокаторами калыцевих каналгв - вера-пам1лом, форидоном та Hi тренд!niном, як ФАР класу +CI/-CII, також, вивчалися: активатор р-адренорецептор1в 1задрин та блокатори peueirropiB, що активують СИ та/або iHriöyioTb CI -димедрол, супрастин, ioxiMöiH, празозш, сулыприд та атрошн; типов! представники двох основних труп нейролептикхв (шшдних фежтазину та бутирофенону) - хлорпромазин, галоперидол та дроперидол; трвдиюйчш антидепресанти iMinpaMiH та фтораци-31н; психомоторной стимулятор кофе!н; флавошнд кверцетш; нестеро!дт протизапальш засоби вольтарен й 1ндометацин; та селективний iHTi6iTop лшооксигенази BW755C.

Як ФАР класу -CI/+CII, у nopiBHflHHi з в1домим активатором калыцевих канал!в (та скорочуваносп гладеньких м'язгв) Bay К 8644 та вищезгаданими ендогенними агошстами, вивчались ß-адреноблокатор обзидан, селективш сц- та а2-адреноагон1 сти мезатон та клотдш (в1дпов1дно), iHriöiTop ацетшишпнестера-зи прозерин, цукрознижуючий препарат толбутам!д, 1муностимуля-тор левамгзол, хемоатрактант iMLP та фторзагищена арах1донова кислота (синтезована, як i лейкотр!вн Сд, у Bi;m^i тонкого оргашчного синтезу 1Б0НХ RAH Украхни).

При дослшсент зв'язку структура-актившсть був проведений анал1з особливостей xiMi4H0i структури та загального профилю ф1з!олоПчно1 aKTHBHOCTi не т1льки вищезгаданих ФАР, але й ix в1домих близьких чи далеких аналогiв (х!м1чних або фарма-кологiчних), та гнших ксенобштшйв (головним чином вхдомих л!карських 3aco6iB), здатних бэзпосередньо впливати на скоро-

_ п _

чувальну функцш гладеньких м'яз1в.

Метода реестрацП скорочувально! активност! гладеньких м'яз!в.

Досл1да проводили на хзольованних препаратах сечоводу MopcbKoi свинки та матки щура. При цьому, були використат добре BifloMi метода реестрацп скорочувально! актатност! гладеньких м'яз1в (Л. М. Зайцев 3i сшвавт., 1989; А. P. Brading, P. Sneddon, 1980). .

Для проведения експериментальних досл1даень особливостей MioTponHoi дП, а також скришнгу на ф1з1олог1чну актившсть велико! к1лькост1 х1м!чних сполук було створено (на 6a3i IBM PC AT 286) систему автоматичного проведения експерименпв на 1зольованих препаратах гладеньких м'яз1в.

Д1ю речовин дослхджували в концентращях, що дор1внюють k-1Q~n моль/л, де к дор1внюе 1 або 3, an- натуральне число в1д 3 (лише для к = 1), i до 9 (для високоактивних сполук). За ефективт (серед концентращй, в яких речовини д1яли на скоро-чення гладеньких м'яз!в) приймали концентрацП найб1льш близь-Ki до ЕС50. При цьому, враховувалися результата дослшв отри-ман1 не менщ, Hiж на трьох тваринах.

Методи молекулярних розрахункхв та пошуку закономерностей зв'язку структура-активш сть.

Для проведения квантовох1м1чних розрахушив, використову-вали пакет програм МОРАС (верс!я 5.0) . з АМ1 гам1льтон1аном (J. Stewart, 1989). Попередтй конформащйний анал1з досл1джу-ваних сполук (опташзащю потенщально! енергП молекул) вико-нували методом молекулярно! мехатки в параметризащ! ММХ (U.Burkert, К.L.Allinger, 1982). Електронну структуру розрахо-вували методом молекулярних op6iталей (МО ЛКАО) до досягнення визначено! точност! обчислень електронно! енерП! при викорис-

- 8 -

тант хтеращйно! процедури самопогодження.

На основ1 отриманих конформащйних та квантовох1м1чшга. парамвтр1в, шляхом застосування електронно-тополог!чного методу (ЕТМ) (А..С.Д1могло, 1985), зд1йснювали пошук стльних структурних та електронних (електронно-тожшлпчних) фрагмен-т1в молекул досл1дкуваних ФАР. ЕТМ було використо в його нов1й, бхльш продуктивна модиф1кац11 (В.Ю. Танчук, 1996; Г.I.Пода з1 сщвавт., 1996). Сл!д також в1дм1тити, що окр1м конформащй молекул, як1 в!дпов!дають глобальному м1н1муму на поверхш потенщ ально! енергП, до розгляду бралися також кон-формаци молекул з енериею, що може В1др!знятися в!д глобального мШмуму на 4 ккал/моль. Це пов'язано з тим, що при взае-модП молекули з активним сайтом бгосубстрату може бути ком-пенсована р1зниця в енерги до 5-6 ккал/моль.

ОСНОВШ РЕЗУЛЬТАТ!« РОБОТИ

1. Д1я ФАР, здатних модулювати активн!сть ОССК, на скорочення сечоводу морсько! свинки та матки щура Як можна бачити з таблищ 1, б!льш!сть досупджених ксено-генних ФАР класу -С1/+СП, у в!дгов!дност! з !х бюрегулятор-ним стереотипом, достов!рно активують у д!ючих концентрациях 10~4 - 10~7 моль/л скорочувальну функщю гладенькоком'язових кл!тш. Виключення складае блокуюча д1я клон!дину на м1ометр1й та обз1дану на сечов!д. Лише у хемоатрактанта 1МЕ? не вдалося виявитк н1якого достов1рного впливу на скорочуван! сть гладеньких м'яз!в у обох вккористаних експерименталышх моделях. Про-те ратше пов!домлялося про незалежну в1д ендотел!ю скорочу-

- 9 -

вальну д1ю ГМЬР на коронарн1 артерП людини, що блокувалася !ндометацином та асшрином (S.M.Bode et al., 1990), а такок про скорочувальну реакщю гладеньком*язових кйтин судин щура на щуриний интерферон (Р.Andre et al., 1986). Встановлена також здатнЮть активувати гладенькоком'язову скорочувашсть у таких активатор!в CII в рхзних типах нем'язових юйтин, як тромбiH та фактор активащх тромбоцит!в, тромбоцитарний та ешдермалъний фактори росту.

Виразна спазмогенна д1я (в концентрацП Ю-4 моль/л) на електростимульован1 скорочення сечоводу морсько! ; свинки була виявлена в наших досл1дах i у Фторзамщено! арах1доново! кислота, яка не може бути утил!зована в б10синтез1 лейкотр1ешв.

Найб1лыв висока эгоистична актившсть була виявлена у лейкотр1ену при його ди на електростимульоващ скорочення гладеньких м'язхв сечоводу морсько! свинки, та у простацикл1-ну, ацетилкшну та серотон1ну, при дП на сдонтант скорочення матки щура (табл. 1). Три останн! ФАР, а також iHriöiTop хол!нестерази прозер1н, не впливали на скорочуващсть сечоводу, що св1дчить про BiflcyTHicTb в1дпов1дних функц!ональних peuenropiB у !зольованих препаратах сечоводу (взятих i3 дис-тально! частини цього органу).

Серед досл1дкешн; в наших экспериментах ендогенних регулятор! в скорочувально! функц!! гладеньких м'яз1в, лише у нор-адрвнал1ну, при його дИ на скорочення дйометрхю, була виявлена спазмол1тична активн1сть, що е характерною (як можна бачзхти з таблиц! 2) для ФАР класу +CI/-CII.

Стосовяо спазмол1тично! дП норадренал1ну на матку щура сл!д сказати, що вона була найб1лыл сильною серед ycix досл!д-жених ФАР (ECj-q nie! дП знаходалася в д1апазот концентраций

- 10 -

Т а б л и ц я 1. Активуюча д1я ендогенних регулятор!в скорочувально! функцН гладеньких м'яз1в та препараив класу -С1/+СИ на скорочення свчоводу морсько! свинки та матки щура 1л У11;га

Препарат

Ефективн! концентращI, моль/л

Сечовгд

Матка

Ендогеши ФАР

Норадреналш МО'5 - 3-Ю-5 *

Г!стам!н 1-Ю'5 3-Ю-5 - 1- 10" -4

Серотон1н Н.д. 1-Ю"9 - 3- 10" -9

Ацетилхол!н н.д. 3-10"9 - 1- 10" -8

Лейкотр1ен Сд 1-Ю"8 МО-7

Простациклш н.д. 1-1 о-3

Ксеноб!отики

Вау К 8644 3-1 о-7 3-10-8

Прозер1н МО"'1 н.д. 3-10-5

Клофелш 1-10-4 ♦

Обзидан * 3-1 о-5

Толбутамхд 3-Ю'4 н.д. -4

Левам!зол 3-10-5 - 1-Ю'4 3-Ю"5 - 1- 10"

1МЬР Н.д. Н.д.

Прим1тка: н.д.

не чинить Д11; * - чинить антагошстичну Д1ю.

.3-10-8 - 1•10-7 моль/л) 1, безумовно, реал!зувалася, як 1 д1я виб!ркового агошсту р-адренорецепторхв !задрину (табл. 2), через активунт адешлатциклазу (тобто С1) |3-адренорецептори. Незначна спазмол1тична д1я норадреналшу спостер1галася в наших досл1дах 1 на сечовсдо морсько! свинки - за умови попе-редньо! обробки ¿зольованих препарайв цього органу селектив-ним а1-адреноблокатором празозином.

Результата наших досл!д!в з л1гандами |3-адренорецептор!в

- 11 -

(норадренал1ном, гзадрином та обз!даном) 1 блокаторами каль-щевих канал1в (вврапам1лом, форидоном 1 штрещцшном) св!д-чать про те, що для б!орегуляцП скорочувально! функцП сечо-воду в!дносно б1льше значения мае активтсть дшчдроМридин-чутливих калыЦевих канал1в Ь-типу, в той час як для б1орегу-ляцН скорочувально! функцН матки - актившсть р-адренорецеп-тор1в. У зв'язку з цим, спазмолхтична д!я обз1дану в концентрат ! 1•10~4-3»10-4 моль/л на гладеньк! м'язи сечоводу морсь-ко! свинки може бути обумовлена його несшцифчним впливом на ВХ1Д калыцю в гладенькоком'язов! кл!тини.

Серед досшдаених антагон!ст1в зовтшньомембранних рецеп-тор1в, що активують СИ та/або хншбують 01, сильна спазмол1-тична актившсть виявлена у супрастину на сечовод! морсько! свинки, димедролу та празозину на матщ щура й, б!лып слабка (але така, що перевищуе активтсть в!домого спазмол!тика тео-фШну), у димедролу на сечовод! морсько! свинки (табл. 2).

Аготстична д!я атрошну, а такок дхмедролу (див. прим. до табл. 2), очевидно, пояснюеться особливостями використаних моделей - мокливо пресинзптичною д1ею (А. Ваг1ю11п1 а!., 1988) - осюльки дан1 про спазмогенну активы!сть цих препаратов на !нших гладеньких м'язах в1дсутш. Безпосередая к спаз-мол1тична д1я димедролу та ряду структурно подхбних йому пре-парат!в (наприклад транквШзатора авдзилу, наркотичного анальгетика естощшу, спазшл!тшив та синтетичних хол!нол!ти-К1В, що е складними еф1рами карбонових кислот) добре в!дома (М.Д.Машковський, 1984). Пряма спазмолхтична д!я е також характерною для тако! структурно близько! атрошну сполуки, як протипармнсошчний препарат (М-холшоблокатор) тропацин (М.Д.Машковський, 1984).

Т а б л и ц я 2. СпазмсШ тична д1я препарат1в класу +С1/-СП на скорочення 1зольованих препарапв сечоводу морсько! свинки та матки щура

Препарат Ефективш концентрацП , моль/л

Сечов1д Матка

Форидон 1-10"7 3- 10" -7

Верапамы 1-Ю-5 10-4 * 3- 10" -7 ю-4

Димедрол 1-10~4 - 3- 3- Ю-5 1-

Празозин н.д. 1- 10" -5

Атротн н.д. Ю-4 *** **

Хлорпромазин 3-10*"5 - 1- 1- 10" -4

Галоперидол 3-1 о-5 1- 10" -4

1задрин 1-1СГ5 3- 10" -7

Пзпаверин 3-10"5 1 • 10" -4

ТеофШн 3-10-4 3- 10" -4

Кофе!н 1 *10_3 1- 10" -4

Кверцетин 3-1 о-5 **** 3- 10"s 1- ю-4

Вольтарен 3-10-4 1- 1СГ4 3- 1 о-4

1ндометацин 1-Ю"4 - 3- 10~4 1- 10" -4

ВЯ 755С 3-10"4 1 • 10" -4

Примгтка: н.д.- не чинить дН; *, *** - в концентрацП 3-10"5 та 1-10-5 моль/л, в!дпов1дно, препарати можуть чинити агошс-тичну д1ю; **, **** - в концентрацП 1 • 10-5 та 1-Ю-4 моль/л, в!дпов1дно, препарати чинять агон1стичну д1ю.

Значна спазмол!тична активтстъ (1з ЕС50, яка при д11 на електростимульовану скорочувашсть сечоводу знаходилася в дос-татньо вузькому д1апазош концентращй - 2-10~5-5-10~5 моль/л) була також виявлена у вс!х дослХджених у наших експериментах психотропних препараив, окргм сулыпр1ду. Особливо! уваги заслуговуе те, що галоперндол не гоступався по активности

- 13 -

хлорпромазину (див. табл. 2). Ця активтсть не може бути пояснена антагош стичною д1вю на рецептори б1огенних ам!тв (як! е спещфчними фармаколог!чниш мшенями нейролептиков), оскгль-ки ацетштатн, серотсшн, сульшр1д та празозин не д!ят на скорочення сечоводу (див. табл. 1 та 2), а по в1дношенню до активуючих скорочуватсть гладеньких м'язгв Н1-г1стам1нових рецептор1в хлорпромазин е б1лып активним антаготстом, н1ж галоперидол (Р.Б.ЬаВеИа, 1991). Окр!м цього, хлорпромазин -б1льш активний блокатор проте!нкшази С, а також кальмодул!ну та кальщевих канал1в. Д1я на фосфод1естеразу цих речовин спостерхгаеться в 01льш високих конценгращях, шж т1, в яких вони чинять спазмол1тичну д1ю. Проте щ нейролептики можуть також впливати на пол1фосфо1нозитидний цикл та метабол1зм ара-х1доново! кислоти (.Г.Сйащ а!., 198?; Б.С.Рапйеу е1; а!., 1991; Й.Шза! et а!., 1995). Саме цим впливом може пояснзовати-ся пор!вняно висока спззмол1 тична активтсть галоперидолу.

Спазмолгтична активтсть е характерною 1 для всхх досл1д-жених нами 1нг1б1тор1в окиснювального метаболгзму арах1доново! кислоти (див. табл. 2). ЬИдщнною рисою м1отропно1 д!1 вольта-ре ну був його виразний агонхстичний вплив у концентрат I 1•10-4 моль/л на електростимульоваш фазнх скорочення сечоводу морсько! свинки. Даш про спазмогенну Д1Ю вольтарену на 1нших гладеньком'язових об'ектах вхдсутш. В той же час, ранше була показана здаттсть цього препарату чинити вазодилаторну д1ю (А.В.Гурковська з1 сшвавт., 1988).

Отже, ФАР, яш протилежно впливають на активтсть ОССК, чинять (у в1дпов1дност1 з притаманними 1м б1орегуляторними стереотипами) також протилежну (спецкф!чну або неслециф1чну, але досить значну) дхю на скорочуватсть гладеньких м'язхв.

- 14 -

3. Аналхз будови молекул низькомолекулярних б1орегулятор1в. що Д1ють на скорочувальну функцш гладеньких м'язхв

Аналхз будови молекул ФАР класу -CI/+CII, здатних вплива-ти на скорочуватсть гладеньких м'язхв, не виявив наявност! в них якихось стльних електронно-тополопчних фрагменив активность Певно, такий результат св!дчить про значт в1дм1нноот1 (В1дсутн1сть загальних особливостей) в структурно орган!заци активних сайт1в б!осубстрат1В, на як! дгють вказат ФАР. Про це ж св1дчить той факт, що серед досл1даених нами ФАР класу -CI/+CII, практично не зустр1чаються речовини, здатш mm-тропно д1яти на макромолекулярт компоненти ОССК.

В той же час, у спазмол1тично дйних ФАР класу +GI/-CII вдалося встановити значну стутнь структурно! сп!льност1. Най-б1льш загальною особлив!стю будови ix молекул s сшльний елек-тронно-тополог!чний фармакофор, ран!ше знайдений в 20 молекулах типових представник!в ФАР класу +CI/-CII з Biдомою пол!-тропною д!ею (ГЛ.Пода з! ствавт., 1S96). Вказаний фармакофор являе собою групу атом1в з в1дпов!дним розпод!ленням зарядгв на них та характерною тополог!ею ix розташування в простор!. Цю групу aTOMiB, як правило, складають: третинний (або, значно р!дше, вторинний) атом азоту з великим негативним зарядом (-0,35) та приеднаш до нього атоми вуглецю з невеликими пози-тивними зарядами (близько 0,1); зв'язана Miж собою пара атом!в вуглецю, яка наложить ароматичному шльцю, розташована на в!д-сташ в межах 6,9±0,6 д в1д вищевказаного атому азоту й несе невеликий негатнвний заряд; i ще одного атому вуглецю, також з невеликим негативним зарядом (до -0,1), розташованого на характернее в!дстанях у межах 6,1±0,5 а та 5,5±0,6 д в!д пари aTOMiB вуглецю та атому азоту, в!дпов!дно (мал. 1).

- 15 -

Наш встановлено, що вищеозначений 3-м1рний фармакофор зустр1чаеться, головним чином, в молекулах тих досл1дкених ФАР, в яких значна спазмол!тична активтсть спостер1гаеться поряд 1з здатшстю д1яти (як правило, пол1трошо та антагойс-тично) на 0-б1локзв'язан1 мембранщ рецептори ендогенних ФАР.

Так, для вс1х досл!даених в наших експериментах на !зо-льованих препаратах гладеньких м'яз!в нейролептиков та трицик-л1чних антидепресант1в, окр1м сулыпрш, е характерною значна спазмол!тична активйсть, а також пол!тропна антагошстична

Мал.1. Реалхзащя сп!льного електронно-тополог!чного фармако-фору (вказано лише найб1льш суттев! в!дстащ, що його характеризуют^ на приклад1 спазмол!тично (та пол1трошо) д!ючих пси-хотропних речовин галоперидолу (а) та 1м1прам1ну (б), а також блокатора калыцввих каналхв верапам!лу (в); 1 в!дсутшсть цього фармакофору в молекул! нейролептика сулыпрзду (г), в якого не було виявлено спазмол1тично! активност! (1 дан! про пол1троптсть д11 якого в!дсутн1).

а)

о

Е1

Г)

д!я на р!зномаштт мембрант фармаколог! чн1 рецептори. При цьому, особливо ефективно щ ФАР взаемсдають з трансмембранни-ми рецепторами, що активують СИ 'або ¿нгхбують 01 (1."7.Найс1гег!ко е1; а1., 1993). В молекулах ус1х вказаних психо-тропних речовин, окргм, знову ж таки, селективного антагон!сту В2-дофам1нових рецепторгв сультр1ду, було виявлено сшльний електронно-тополог1чний фармакофор (див. мал. 1).

Аналои чнвд чином, повна або часткова в1дсутшсть цього фармакофору спостер!гавться й у молекулах !нпшх досл!джених селективних блокатор1в рецептор!в б!огенних ам!н1в - атроп!ну, !ох!мб!ну та празозину - ФАР класу +С1/-СП, у яких не виявлено здатност1 Ч1шити спазмол!тичну дш, ! даШ про можлив!сть шштропно! д! I яких обмежен!.

Взагал!, головним результатом проведеного, за допомогою ЕТМ, загального пор!вняльного анал1зу лросторово! та електрон-но! будови молекул досл!джуваних ФАР е те, що можлив!сть реа-л!зацП, з досить високою точности, сильного 3-М1рного фармакофору була виявлена в молекулах ус!х, за винятком пох!дних 1,4-д!г!дрошридину, розглянутих ФАР !з сильною спазмол!тичною активн!стю, яким, окр!м останньо!, також притаманна д!я на зовтшньомембранш рецептори ОССК. Встановлено, що такими спазмол! тично дшчими ФАР е деякг психотротп та нейротропнх речовини (головним чином, нейролептики, трищпшчт антидецре-санти та наркотичт анальгетики); деяю блокатори рецептор!в бхогенних ам!н!в (головним чином, синтетичн! хол!нол!тики та спазмол!тики, що е складними еф1рами карбонових кислот, а також антиг!стам!нш. препарати); деяк! антианг!нальн! препара-ти та блокатори кальщевих канал!в.

В!дносно результатов пор!вняльного анал!зу х1м!чних

- 17 -

структур спазмол!тично д!ючих ФАР класу +С1/-СП, в молекулах яких сшльний Знкцрний фармакофор В1дсутн1й, сл!д сказати сл1-дуюче. Остантм часом, в структурах ФАР, що д1ють на ОССК (загалом було досл1даено Олизько 200 речовин) виявлено 22 тополопчних фармакофорних фрагмента, як!, разом з розглянутим вще З-мгрним фармакофором, щлком задов1льно описують належ-Н1сть молекул до одного з двох протилекних клас!в цих ФАР (В.Ю.Танчук, 1996). ВвдДлет фрагмента часто зустр!чаються 1 серед ФАР, що дшть на скорочувальну фуншию гладеньких м'я-з1в. Зокрема, наш встановлено, що поеднання двох, яайбхльш поширешх серед молекул класу +С1/-СИ, тополог!чних фармакофорних фрагмент1в може зумовлювати спазмол1тичну активШсть !ндометацину та сильну спазмол!тичну д!ю деяких, тестованих нами, циклопрошлетилвм!сних амшв (мал. 2).

О о

Мал. 2. Сп1льна реалхзащя (А) двох, найб!льш поширених серед молекул класу +С1/-СП, тополог!чних фармакофорних фрагмент!в (В, В) на приклад! спазмол!тично дХючих нестеро!дного протиза-палъного засобу !ндбметацину та деяких циклопроп!летилвм!сних ам!д1в. Аналоги цих амшв, позбавлен! фрагменту А, е ггар!вня-но малоактивниш (под!бно до бьтаиост! м^сцевих анестетик1в).

Отже, зобракене на мал. 2 поеднання двох, найб!льш поши-рених, ознак належност! молекули до класу +CI/-CII, може слу-жити ознакою спазмол!тично! активност! речовини. А зображений на мал. 1 фармакофор, окр1м цього, еще й ознакою здатност! xiMi4Hoi сполуки пол1трошо та аятагонхстично д1яти на pi3Ho-MaHiTHi мембранозв'язан! фармаколог!4Hi рецептори ОССК. I, зокрема, блокувати й-б!локзв'язаш трансмембранш рецептори ендогенних ФАР, а такок кальц!ев1 канали, кальмодулш, каль-вдй i кальмодулшзалежн! проте!шйнази, фосфодхестеразу, про-те!нк!назу С (В.П.Кухар, ОЛ.Луйк 3i ствавт., 1991; ГЛ.Пода 3i ствавт., 1996). При цьому, д1я на кальщев! канали може реал!зуватися через д1лянки зв'язування антагон1ст!в кальц!ю бензот1азетново! та/або арилалк!лам1нно! труп, оскыыси елек-тронно-тополог!чний фармакофор було виявлено в молекулах эрилалкхламШв (див. мал. 1) та Д1лт!азему.

ВИСНОВКИ

1. При досл1дкенн! впливу типових представили в двох основних кламв ФАР з протилежнимими бюрегуляторяими стереотипами, а також ряду ендогенних ФАР (6ioreHHnx aMiHiB та ейкозаноШв) на скорочувальну функщю гладеньких м'яз!в сечоводу морськох свинки та матки щура встановлено, що речовини класу +CI/-CII чинять, як правило, спазмолхтичну д1ю, а речовини класу -CI/+CII - спазмогенну.

2. Найб!льш висока актившсть (в концентрац!ях, що не переви-щують 1 • Ю-8 моль/л) була виявлена у ендогенних регулятор!в скорочувальнох функц!! гладеньких м'яз!в: активуюча - при дП лейкотр!ену Сд на сечов!д та при дН простащшЦну, ацетилхо-лшу та cepoTOHiHy на матку, i спазмол!тична - при д!i норад-

- 19 -

реналшу на матку.

3. Виявлен! в1дм1нност! бюрегуляторно! дП ксенобштшав у двох використаних моделях гладеньком*язово! скорочуваност1 пов'язаш, головним чином, !з р1зною роллю р-адренорецепторгв, потенц1 ал-залежних кальщевих канал1в та б1осинтезу ейкозано!-д1в у регуляцП скорочувально! функц!! гладеньких м'яз1в сечо-воду морсько! свинки та матки щура.

4. У результат! проведеного за допомогою ЕТМ загального анализу просторово! та електронно! будови молекул модулятор!в ОССК та скорочувально! функц!1 гладеньких м'язхв (головним чином, в1домих л!карських засоб1в) показана можлив1сть реал!защ1 сШльного електронно-тополог!чного фармакофору для молекул ус!х, за винятком пох1дних 1 Д-дтдротридину, досл1джевих ФАР, у яких виразна спазмол!тична активн!сть спостерхгаеться даряд 13 д1вю на 0-б!локзв'язаш трансмембраиш рецептори ОССК.

5. ОтримаШ результат тдтверджують !снування об'ективних законом!рностей взаемозв'язку м1ж структурою ФАР та характером хх впливу на ОССК. Саме цей влив у вирШальнхй м1р1 може виз-начати як д1ю ФАР на скорочувальну функщю гладеньких м'яз!в, так ! загальний профхль фхзюлогхчно! активност! речовин.

СПИСОК Р0Б1Т, 0ПУБЛ1К0ВАШХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦН

1. Прокопенко Р. А., Мошлевич С. С. Адренорецепторна регуляцХя скорочувально! функц!! сечоводу морсько! свинки // Физиологический журнал. - 1992. - т. 38, N 4. - С. 62-66.

2. Прокопенко Р. А., Зайцев I. М., Могилевич С. Е., Луйк А. И. Действие модуляторов аденилатциклазной и полифосфо-инозитидной клеточных сигнальных систем на гладкомышечную

- 20 -

сократимость // ДАН Украины. - 1993. - N 4. - С. 165-168.

3. Prokopenko R. A., ifogilevich S. Б., Luik А. I., Naydenova I. Yu., Batrak G. N.. Hawryluk В. R., Degtiar V. Ye. Effects of haloperidol and chlorpromazine on smooth muscle contractility, platelet aggregation and neuronal calcium current // Gen. Physiol. Biophys. - 1995. - V. 14. - p. 349-357.

4. Prokopenko R., ZaitsevL., Mogilevich. S., Tetko I. Non-specific actions of various drugs on smooth muscle // Can. J. Physiol. Pharmacol. - 1994. - v. 72, Suppl. 1, Abstr. Xllth Intern. Congress Pharmacol., 24-29 Juli, 1994, Montreal (Canada). - p. 581.

5. Prokopenko R., Zaitsev I., Mogilevich S., Poda G., Kaydyenova I., Batrak G., Degtyar V., Luik A.. Inhibition of calcium-dependent cellular reactions toy antagonist drugs which possess common pharmacophore // Pharmacol. Res. - 1995. -v. 31, Suppl., Abstr. First Europ. Congress Pharmacol., June 16-19, 1995, Milan (Italia), - p. 207.

АННОТАЦИЯ

Прокопенко P. А. Взаимосвязь между структурой и общим профилем физиологической активности веществ, которые действуют на сократимость гладких мышц. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 02.00.10 - биоорганичвская химия, химия природных и физиологически активных веществ. Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, Киев, 1996.

Защищается 5 научных работ, которые содержат результаты

- 21 -

структурно-функционального исследования особенностей биорегу-ляторного действия на гладкие мышцы двух групп ФАВ, оказывающих сходное действие на клеточные сигнальные системы. В работе прослежены наиболее общие зависимости структура-активность для ФАВ, воздействующих на сократимость гладких мышц.

Prokopenko R. A. The relationship between chemical structure and. physiological profile of compounds which affect smooth muscle contractility. Manuscript.

Ph. D. thesis in speciality 02.00.10 - Bioorganic chemistry, chemistry of natural and physiologically active compounds. Institute of Bioorganic and Petroleum Chemistry, National Akademy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1996.

The structure-function investigation of the peculiarities of actions of physiologically active compounds on smooth muscle are represented in 5 scientific publications offered for defending. Most common structure-activity relationships for compounds, which affect smooth muscle contractility as well as the main cellular signalling systems, are discussed.

Kmo4QBi слова: ф1з1олог1чно активн]. речовини, структура-актившсть, гладеньщ м'язи, юптишй сигкальш систеш.

SUMMARY