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

«6 Ой

пги

5 НАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ 1НСТИТУТ БЮОРГАН1ЧНО! Х1М11 ТА НАФТОХ1М11

На правах рукопису

ПРОКОПЕНКО Роман Андршович

ВЗАбМОЗВ'ЯЗОК М1Ж СТРУКТУРОЮ ТА ЗАГАЛЬНИМ ПРОФ1ЛЕМ Ф13ЮЛ0ПЧН01 АКТИВНОСТ1 РЕЧОВИН, ЩО ДЮТЬ НА СКОРОЧУВАНЮТЬ ГЛАДЕНЬКИХ М'Я31В

02.00.10 - бюорганмна х1м1я, х1м1я природних та фЫолопчно

активних речовин 03.00.13 - ф1зюлопя люди ни \ тварин

Автореферат

дисертаци на здобуття наукового ступеня кандидата бюлопчних наук

К и Т в - 1 9 9 б

Дисертащоо е руколис.

Робота виконана в 1нституп бюоргашчно! хшй та нафтоими HAH Украши.

Науков! керЬники: доктор медичних наук,

JI. М. Зайцев

кандидат бюлопчних наук, С. G. Могилевич

Оф1Щйш опоненти: доктор бюлопчних наук, професор Рибальченко В. К.

доктор медичних наук, Жирнов В. В.

Провадна оргашзащя - Ф1зико-х1м1чний шститут ¡м. О. В. Богатського HAH Украши.

Захист вщбудеться 20 грудня 1996 р. на засщант спещашзовано! вчено! ради Д 01.80.01 в 1нституп бюоргашчно! xiMii та нафтсммп HAH Украши (253660, Khüb, вул. Мурманська, 1).

3 дисертащею можна ознайомитись у б1блютеш Шститугу бюоргашчно"1 х1мй та нафтохшп HAH Украши (253660, Кшв, вул. Мурманська, 1).

Автореферат решеланий 20 листопада 1996 р.

Вчений секретар

спешалхзовано! вчено! ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальтсть.

В рамках нового наукового напрямку - xlMii б!орегулятор-них npoiieciB - ч1льне мгсце займав дослхдження законогирностей взаемозв'язку mik структурою ф1з1олог1чно активних речовин (ФАР) та ix б1орегуляторною д1ею (В.П.Кухар, ОЛ.Луйк, 1991). Одним з ва&ливих !нтегралъних ярояв1в тако! ды е б1орегулящя скорочувально! функцП гладеньких м'яз1в..

Б1орегулящя кл1тинних функщй та шитшно! активное?! в певних ф1з1олог1чшп; межах зд1йснюеться ФАР, як правило, за посередшщтва кл^инних сигнальних систем. Б1олог1чною функ-щею ocT3HHix е еггрийнятгя, трансмембранне проведения, транс-формащя та реал1защя зовшшнього сигналу кл!тиною. Серед цих систем найб1льш вакливими та ун1версальними (тобто основними) сигнальнкми системами кл!тиш (ОССК) е адещлатциклазний каскад (CI) та фосфолгхпдна, або, в б1льш прийнятному для даного досл1дження, дещо вукчому розумхнт, пол1фосфо1нозитидна система (СИ), яка опосередковуе мобШзащю внутршньокл! тинного кальщю (ОЛ.Луйк 3i ствавт., 1988; В.П.Кухар, ОЛ.Луйк, 1991 ). Найб1льш придатною для досл1дження 6ioxiMi4raix та функ-щональних особливостей взаемодП Mi к двома ОССК, на тканинно-му piBHi 61олог1чно1 оргатзацП, вважаеться гладеньком'язова тканина (A.A.AMel-Latii, 1991).

1нтегращя ОССК на piBHi вторинних посередншйв, реци-прокний, як правило, характер ix взаемодП, а також та обста-вша, що ОССК е найбхльш загальною фармаколог! чною мхшеыш для дП ФАР на piBHi ШйТИНЙ, дозволили вщцлити ОСНОВШ тини 6io-регуляторжн дП ФАР, що вхдображають змщення динам!чного

- 1 -

балансу Mis: активностями двох ОССК в напрямку ojjiier з них. (В.П.Кухар, ОЛ.Луйк, 1ЭЭ1).

3 теоретичноi та практично! точок зору, актуальним е вив-чення як само! дН типових представши:iE двох клас!в ФАР з протилежними б1орегуляторними стереотипами на гладенькх м'язи, так i зв'язку Mi ж щею дхею та структурою ФАР.

Стушнь досл!дженост1 тематики.

В ход1 щлеспрямованих дослхдкень найбхлыд загальних залежностей мхж структурою та фармаколоичною актившетю ФАР (що ведуться з юнця 80-х рокхв на баз! вхдалу медико-сЯоло-г1чних досл!даень 1Б0БХ HAH Укра!ни тд кер1вництвом професора О. I. Луйка) була показана структурно-функцхоналъна стльшсть ФАР, подхбно впливаючих на ОССК, i вщцлено два основних бхо-регуляторних стереотипи дН ФАР: активащя адетлатциклазнох системы та/або 1шйбування кальцхймобШзуючо! полхфосфошози-тидно! системи (скорочено, +CI/-CII), i протилежний тип 6iope-гуляторно! дП —CI/+CII. Функщональна спхльнхсть в д!1 ФАР цше двох luiaciB показана, головним чином, на субюптинному та Mi тинному рхвнях. Питания про i! прояв на б1лып високих рхв-нях б1олог!чно! оргатзацх!, зокрема, на piBHi !зольованого органу, вивчене недостатньо i становить значний 1нтерес у контекст! проблеми побхчно! дх! л1карських засобхв. Зручною та простою моделлю хзольованого органу е хзольоват препарата гладеньких м'яз!в, скорочувальна функц1я котрих, у загальному вшадку, рехщпрокно регулюеться CI (негативно) i СИ (позитивно).

Показано, що с.тупхнь структурно! сшльност! значно биций у ФАР класу +CI/-CII (до якого належать i досить поширен! лхкарськх засоби та !ншх ФАР si спазмол1тичною дхею). Так, за

- 2 -

допомогою електронно-тополоичного методу (ЕТМ) в 20 молекулах характерних представншйв б1орегулятор!в цього класу було виявлено спхльний З-мхрний фармакофор, який не зустр!чаеться в ФАР другого класу (ГЛ. Пода 3i ствавт., 1996). Проте загаль-ний структурний анал1з модулятор1в ОССК та скорочувальнох фун-кцП гладеньких м'яз1в (зокрема, на наявтсть ввдеозначеного фармакофору), а також спещальне доойдження найб1льш загаль-них залекностей м!ж структурою та б1орегуляторною д1ею ФАР на гладеный м'язи до цього часу не проводилися.

Мета роботи.

Метою роботи було вивчекня прояву даох головних Öiopery-ляторних стереотип! в ФАР та встановлеяня законом! рностей взае-мозв'язку Mis структурою та бюрегуляторною активнхстю в дП ФАР на гладеный м'язи.

Основы! завдання досл!джбння.

1) Провести пор!вняльне досл!дження In yitro д! i на елек-тростимульованх скорочення гладеньких м'яз1в сечоводу морсько! свинки та спонтанш скорочення матки щура ряду таких вхдомих ендогенних регулятор!в скорочувальнох функцП гладеньких м'я-3iB, як öioreHHi ам!ни (норадренал!н, ацетилхол!н, ricTaMiH, cepoTOHiH) та ейкозано!ди (лейкотрхен Сд та простацшшн).

2) Дослхдити особливостх бшрегуляторно! дП двох груп ксенобхотикхв - типових представник!в двох основних KnaciB ФАР з протилекшмими б!орегуляторними стереотипами - на скорочу-вальну активн!сть !зольованих препаратхв гладеньких м'яз1в (у рамках використаних ексторименталъних моделей електростимульо-вано! та спонтанно! скорочуваностх сечоводу морсько! свинки та матки щура, в!дпов!дно).

3) Провести загальний пор!вняльний аналхз будови молекул

- 3 -

досждкуваних ФАР та гншх низькомолекулярних б1орегулятор1в, для яких встановлена здаттсть чинити виразну м1отропну спаз-мол1ТИЧцу д!ю (не опосередковану виключно специф1Чною блокадою цими речовинами зовшшньомембранних рецептор!в юптин !зольо-ваних гладеньких м'яз1в).

Теоретична 1 практична щнн!сть роботи.

Отримат результата дозволяють розширити !снукш уявлення про стереотипт механ!зми б!орегулящ1, що сприяе подальшому розвитков1 загально! концепцп б1орегуляторних стереотшпв. Бош св1дчать про могадтасть досить ч1ткого прояву бхорегуля-торних стереотип!в на р!вн! !зольованого органу та про 1сну-вання вазоиво! загально! законом!рносп взаемозв'язку м!ж структурою та б!орегуляторною активтстю ФАР класу +С1/-СП. Бона полягае в тому, що прояв виразно! спазмол1тично! активно-ст1 у ФАР, шштропно (як правило) дхючих на трансмембранн1 рецептори, пов'язаний з наявтстю в 1х молекулах стльного 3-м1рного фармакофору.

Огримаш результата можуть бути використаш, головним чином, в двох актуальных практичних напрямках. По-перше, при розробщ принципово ново! стратег!I конструювання л1карських засобхв (та !ншх ФАР), яка враховуе !снування стереотипних механ!зм1В бюрегуляц!!. Ця стратег!я е альтернативною до !снуючо!, на сьогодн!ш!й день малоефективно! методолог!I, спрямовано! на отршання (за поодинокими ознаками х!м1чно1 будови) сполук з максимально специф!чною фармаколог!чною д!ею. I, по друге, результата роботи можуть бути корисндаи для таких важливих практичних ц!лей фармакотерашх, як анал13 особливос-тей поб1чно! д!! л!карських засоб1в, б!льш ефективне викорис-тання в1домих препарат!в при л!куванн! хвороб, що мають бага- 4 -

тофакторне походження, га розробка нових схем терапН таких хвороб.

Отримат результата такок св1дчать про придатисть 1зо-льованих препаратхв гладеньких м'яз1В для ефективного викорис-тання як тесг-06'eKTiB при прогнозуванш загально! спрямовано-CTi дН х1м1чних сполук на ОССК, а отже, в значтй Mipi, й при прогнозуванш загального проф1лю ф1310Л0Г1чго1 активносй цих речовин.

Наукова новизна роботи.

Вперше проведено комплексне та д1леспрямоване досл1даення особливостей б1орегуляторно! дП модулятор1в ОССК на скорочу-вальну функц1ю гладеньких м'яз1в In vitro, в результат! якого показано, що ФАР класу +CI/-OII чинять, як правило, епазтжш-тичну д1ю, а ФАР класу -CI/+CII - спазмогенну. В1дшнност1 дП р1зних ФАР у двох використаних моделях гладеньком'язово! ско-рочуваност! пов'язаш, головним чином, i3 pi зною роллю ß-адре-норецепторхв, потенщ ал-залезкних калыцевих канал1В та öiocraa-тезу ейкозано1д1в у регуляцП скорочуваносп гладеньких м'яз!в ртзних opraHiB.

Вперше, за допомогою ЕТМ, проведено загальний пор1вняль-ний анал1з будови молекул ФАР, що д1ють на скорочувальну функ-щю гладеньких м'язгв. При цьому, сшльний фармакофор, харак-терний для ФАР класу +CI/-CII з жштропною та мембранотронною Mi ею, було знайдено в молекулах тих досл1джених ксенобхотикхв, яким, окр1м сдазмкштично!, також (як правило) притаманна бло-куюча fliH на мембранш рецептори ОССК (пов'язаш, головним чином, з актнващею CII, або 1нпбуванням CI).

Р1вень реалгзацП.

Для проведения експериментальних досл!дзкень особливостей

- 5 -

MioTpomoi дП, а також скришнгу на ф!з!олог!чну активы! сть велико! к!лькостх х!м1чних сполук на баз! IBM PC AT 286 створено систему автоматичного проведения експерименйв на 1зольо-ваних препаратах гладеньких м'яз!в.

Апробащя роботи.

0сновн1 результати роботи допов1далися на XII шжнародно-му контресi з фармакологи (Монреаль, 1994), на I бвропейсько-му KOHrpeci з фармаколог!! (MiJiaH, 1995) та на IX, X i XI нау-кових конференщях.з 6ioopraHi4Ho! xiMii та нафтоххмП 1Б0НХ КАН Укра!ни (Ки!в, 1994, 1995, 1996)..

ДусШкацП.

По матергалах дисертац!! опубл!ковано 5 po6iT у в!тчизня-них та в закордонних Miжнародних журналах.

Структура та обсяг роботи.

Дисертац!я викладена на 12Q сторонках машинописного тексту i складаеться 13 вступу, огляду л1тератури, розд!лу мате-р!ал!в i метод!в, трьох роздШв результатов досл!джень та !х обговорення, зак1нчення, висновюв та списку цитовано! л!тера-тури, котрий нараховуе 155 першоджерел. Робота про!люстрована 23 малинками та 4 таблицями.

Конкретний особистий внесок дисертанта.

Bei основн! результати роботи отримат автором.

Методолог!я, метода досл1дження. Досл!джуваш ФАР.

0кр1м таких BiflOMHX ендогенних регулятор1в скорочувальнох функщ! гладеньких м'яз!в, HK.öioreHHi ам!ни - норадреналгн, ацетилхол!н, ricTaMiH, серотон!н, та ейкозашлди - лейкотрген Сд та простациюпн, для досл!даення були вшбраш ще дв! групп низькомолекулярних öioperyjmTopiB - типових представник!в

- 6 -

двох основних класхв ФАР з протилежнимими бхорегуляторними стереотипами: +CI/-CII та -CI/+CII.

У nopiBHAHHi 3i стандартними спазмол!тиками - папаверином та теофШном, а також блокаторами калыцевих канал!в - вера-памхлом, форидоном та нхтрендхпхном, як ФАР класу +GI/-CII, такох, вивчалися: активатор р-адренорецептор1в !задрин та блокатори рецептор1в, що активують CII та/або iHri6yxoTb CI -димедрол, супрастин, ioxiM6iH, празозш, сулъпхрид та атропхн; типовх представники двох основних груп нейролептик!в (пох1дних фенотхазину та бутирофенону) - хлорпромазин, галоперидол та дроперидол; трициклхчт антидепресанти iMinpaMiH та фтораци-зхн; психомоторний стимулятор кофе!н; флавонохд кверцетин; нестеро1Дн! протизапальш засоби вольтарен й хндсметацин; та селективний !нгхб!тор лшооксигенази BW755C.

Як ФАР класу -CI/+CII, у nopiBHHHHi з вломим активатором кальцхевих канал!в (та скорочуваносп гладеньких м'язхв) Bay К 8644 та вищезгаданими ендогенними агонхстами, вивчались ß-адреноблокатор обзидан, селективш СЦ- та а2-адреноагон1 сти мззатон та клон!д1н (в1дпов1дно), iHriöiTop ацетилхол1нестера-зи прозерин, цукрознижуючий препарат толбутамхд, !муностимулятор левамхзол, хемоатрактант ГМЬР та фторзамщена арах!донова кислота (синтезована, як i лейкотр1вн С^, у в1дд1Л1 тонкого орган!чного синтезу 1Б0НХ HAH Укра!ни).

При дослШгеннх зв'язку структура-активнхсть був проведений анал1з особливостей xiMi4H0i структури та загального про-ф!лю ф1з1олопчно! aKTHBHOCTi не тоьки вхщезгаданих ФАР, але й ix вхдомих близьких чи далеких аналог1в (ххмхчш-хх або фарма-кологхчних), та хнших ксеноб1отшив (головним чином вхдомих лхкарських засоб!в), здатних безпосередньо впливати на скоро-

_ п _

чувальну функщю гладеньких м'яз1В.

Метода реестрацН скорочувально! активност! гладеньких м'яз1в.

Досуйди проводили на !зольованних препаратах сечоводу морсько! свинки та матки щура. При цьому, були використаш добре в1дом1 метода ревстрацП скорочувально! активност! гладеньких м'яз!в (Л. М. Зайцев 3i ствавт., 1989; А. P. Brading, P. Sneddon, 1980).

Для проведения експериментальних досл1джень особливостей MioTponHOi д!I, а також скришнгу на ф!з!олог1чну актившсть велико! кхлькост! xiMi4HHx сполук було створено (на 6a3i IBM PC AT 286) систему автоматичного проведения експеримент1в на !зольованих препаратах гладеньких м'яз1в.

Д1ю речовин дослдаували в концентращях, що дор1внюють k-10~n моль/л, де к дор!внюе 1 або 3, an- натуральне число В1д 3 (лише для к = 1), i до 9 (для високоактивних сполук). За ефективт (серед концентраций, в яких речовини д1яли на скоро-чення гладеньких м'яз1в) приймали концентрацП найб!льш близь-Ki до ЕС50. При цьому, враховувалися результата дослшв отри-ман! не менш, Hiж на трьох тваринах.

Метода молекулярних розрахушйв та пошуку законом!рностей зв'язку структура-активн1сть.

Для проведения квантовох!м!чних розрахунк!в, використову-вали пакет програм МОР АС (вере! я 5.0) . з АМ1 гам!льтон!аном (J. Stewart, 1989). Попередн!й конформац!йний аналхз досл!дку-ваних сполук (оптишзащю потенц1ально! енерг!! молекул) вико-нували методом молекулярно! механ!ки в параметризацИ MHiX (U.Burkert, N.b.Allinger, 1982). Електронну структуру розрахо-вували методом молекулярних opöi талей (МО ЛКАО) до досягнення визначено! точност! обчислень елэктронно! енергИ при викорис-

- 8 -

ташй 5.твращйно1 процедура самопогодження.

На основ! отриманих конформац!йних та квантовох1м!чних параметр1в, шляхом застосування електронно-тополог!чного методу (ЕТМ) (А.С.Д!могло, 1985), зд!йснювали пощук сшльних структурних та електроняих (електронно-тополог!чних) фрагмен-т1в молекул досл1дауваних ФАР. ЕТМ було використо в його нов1й, б1льш продуктивна модафшацН (В.Ю. Танчук, 1996; Г Л .Пода з1 ствавт., 1996). Сл1д також в1дштити, що окргм конфэрмэщй молекул, як1 в!дпов!дають глобальному мгшмуму на поверхн! потенциально! енерг!!, до розгляду бралися такок кон-формацН молекул з енерг!ею, що може В1др!знятися в1д глобального мШмуму на 4 ккал/моль. Це пов'язано з тш, що при взае-мод!! молекули з активним сайтом б!осубстрату може бути ком-пенсована р1зниця в енерг!! до 5-6 ккал/моль.

ОСНОВШ РЕЗУЛЬТАТА РОБОТИ

1. Д!я ФАР, здатних модулювати активн!сть ОССК, на скорочення сечоводу морсько! свинки та матки щура Як модна бачити з таблиц! 1, йлыйсть доел! дкених ксено-генних ФАР класу -С1/+СП, у в!дпов!дност! з !х бюрегулятор-ним стереотипом, достоверно активують у д!зочих концентращях Ю-4 - 10~7 моль/л скорочувальну функц!ю гладенькоком'язозих клтш. Виключення складае блокуюча Д1Я клон!дину на м10метр!й та обз!дану на сечоз].д. Лише у хемоатрактанта 1М1? не вдалося виявити н1якого достов!рного впливу на скорочуващсть гладеньких м'яз!в у обох використаних експерименталышх. моделях. Про-те ран!ше пов!домлялося про незалежну в!д ендотел1И скорочу-

- 9 -

вальну д1ю ПНР на коронарш артерН людини, що блокувалася 1ЫДОметацином та астрином (S.M.Bode et al., 1990), а такок про скорочувальну реакщю гладеньком'язових клхтин судин щура на щуршшй штерферон (Р.Andre et al., 1986). Встановлена також здаттсть активувати гладенькоком'язову скорочуван1сть у таких активатор!в CII в pisHiix типах нем'язових юйтин, як TpoMÖiH та фактор активаци тромбоцит1в, тромбовдтарний та етдермальний фактори росту.

Виразна спазмогенна д!я (в концентрацп 10~л моль/л) на електростимульоваш скорочення сечоводу морсько! : свинки була виявлена в наших досл1дах i у Фторзамщено! арах1доново! кис-лоти, яка не мозке бути утил1зована в б1осинтез1 лейкотр1ешв.

Найб1льш висока агошстична активтсть була виявлена у лейкотр1ену при його дП на електростимульоваш. скорочення гладеньких м'яз1в сечоводу морсько! свинки, та у простацшип-ну, ацетшшшну та серотон1ну, при ди на спонтанщ скорочення матки щура (табл. 1). Три ocTaHHi ФАР, а також iHriöiTop холшестерази прозерш, не вшивали на скорочуваш сть сечоводу, що св1дчить про в1дсутн1сть в1дпов1дних функщональних рецептор!в у 1зольованих препаратах сечоводу (взятих i3 дис-талъно! частини цього органу).

Серед досл1джених в наших експержентах ендогенних регу-лятор1в скорочувально! функцП гладеньких м'яз1в, лише у нор-адренал!ну, при його дП на скорочення м!ометр1ю, була виявлена спазмол!тична активн!сть, що е характерною (як можна бачити з таблиц! 2) для ФАР класу +CI/-CII.

Стосовно спазмол!тично1 дхI норадреналшу на матку щура сл!Д сказати, що вона Оула найб!льш сильною серед ycix досл!д-жених ФАР (EC^q uiei дП знаходилася в дхапазот концентращй

- 10 -

Т а б л и ц я 1. Активуюча д1я ендогенних регулятор!в скорочувально! функщ! гладеньких м'яз1в та препарат!в класу -CI/+CII на скорочення сечоводу морсько! свинки та матки щура in vitrei

Препарат

Ефективш концентрац! i, моль/л

Сечов1д

Матка

Ендогенн! ФАР

Норадреналш 1-Ю"5 - 3-1СГ5 *

TiCTaMiH МО-5 3-Ю"5 - МО"4

CepoTOHiH н.д. 1 - Ю-9 - 3-Ю"9

Ацетилхол!н н.д. 3-10"9 - МО""8

JleihcoTpieH Сд 1•10-8 1•10"7

Простацикл!н Н.Д. 1-Ю-8

Ксеноб1отики

Bay К 8644 3-10"7 3-1 о-8

Прозерш 1•10_д н.д. 3-10"5

Клофелш МО-4 *

Обзидан * 3-1 о-5

Толбутам!д 3-10"4 н.д.

Левамгзол 3-Ю"5 - 1-10'4 3-Ю"5 - 1-10"4

IMLP н.д. Н.д.

Прим!ткас н.д. - не чинить д!I; * - чинить антагощетичну д1ю.

3-10-8 - 1•10"7 моль/л) 1, безумовно, реал!зувалася, як 1 д!я виб1ркового аготсту р-адренорецептор!в !задрину (табл. 2), через активукт адешлатциклазу (тобто С1) р-адренорецептори. Незначна спазмол1тична дхя норадренал1ну спостер1галася в наших досл1дах 1 на сечовод! морсько! свинки - за умови попе-редньо! обробки 1зольованих препараив цього органу селектив-ним а -адреноблокатором празозином.

Результата наших дослШв з л1гандами р-адренорецептор!в

- 11 -

(норадреналшом, !задрином та обз1даном) 1 блокаторами каль-щевих каналхв (верапам1лом, форидоном 1 штрендШном) св1д-чать про те, що для бгорегуляцН скорочувально! функцП сечо-воду в1дносно б1льше значения мае актившсть диг1дротридин-чутливих кальщевих канал!в Ъ-типу, в той час як для б!орегу-ляцП скорочувально! функцН матки - актившсть р-адренорецеп-тор1в. У зв'язку з цим, спазмол1тична д1я обз1дану в концент-рацН 1'1СГ4-3*1СГ4 моль/л на гладеный м'язи сечоводу морсь-ко1 свинки може бути обумовлена його неспециф!чшш впливом на вх1д калыцю в гладенькоком'язов1 юитини.

Серед досл1даених антагон1ст1в зовшшньомембранних рецеп-тор1в, що активують СП та/або хшчбують С1, сильна спазмол!-тична актившсть виявлена у супрастину на сечовод1 морсько! свинки, димедролу та празозину на матщ щура й, б1льш слабка (але така, що перевищуе актившсть в1домого спазмолхтика тео-фШну), у димедролу на сечовод! морсько! свинки (табл. 2).

Агошстична д1я атротну, а також д1медролу (див. прим. до табл. 2), очевидно, пояснюеться особливостями використаних моделей - мозкливо пресинаптичною д1ею (А. Ва^оИп! а!., 1988) - оск!льки даш про спазмогенну актившсть цих препара-т!в на 1нших гладеньких м'язах в!дс.утш. Безпосередня к спаз-мол!тична д!я димедролу та ряду структурно шдобних йому пре-парат1в (наприклад транкв1л!затора ам!зилу, наркотичного анальгетика естоцину, спазмол!тик1в та синтетичних хол1нол!ти-шв, що е складними еф1рами карбонових кислот) добре в1дома (М.Д.Машковський, 1984). Пряма спазмол!тична д1я е також характерною для тако! структурно близько! атротну сполуки, як протипарюнсотчний препарат (М-хол!ноблокатор) тропацин (М.Д.Машковський, 1984).

Т а б л и ц я 2. Спазмол1тична д!я препарапв класу +С1/-СИ на скорочення хзольованих препарат!в сечоводу морсько! свинки та матки щура

Ефективт концеятрац!I, моль/л

препарат Сечовхд Матка

Форидон 1 •10-7 3- 1СГ7

Верапам1л 1-Ю-5 3-1 сг7

Димедрол 1-Ю"4 - 3-10-4 * 3- 10~5 - 1- ю-4

Празозин н.д. 1-1СГ5

Атротн н.д. *#

Хлорпромазин 3-Ю"5 - 1-Ю"4 *** 1-1СГ4

Галоперидол 3-Ю-5 ыо-4

Гзадрин 1-Ю-5 3-1 о-7

Папаверин 3-10~5 1-Ю-4

ТеофШн 3- ю-4 3-1 о-4

Кофегн МО-3 1-1 о-4

Кверцэтин 3-1 о-5 3- 10~5 - 1- 1СГ4

Вольтарен 3*10"4 **** 1- Ю-4 - 3- 10~4

1ндометащш 1-Ю"4 - 3-Ю""4 1-1СГ4

ВТ? 7550 3-10"4 ью-4

Прим1тка: н.д.- не чинить дП; *, *** - в концентрацы 3-Ю-5 та 1-1СГ5 моль/л, в1дпов1дно, препарата можуть чинити агошс-тичну д1ю; **, **** - в концентрацП 1-Ю"5 та Ы0~4 моль/л, в!дпов1дно, препарати чинять агон!стичну дИо.

Значна спазмол!тична активя!сть (1з ЕС50, яка при дП на електростимульовану скорочувашсть сечоводу знаходилася в дос-татньо вузькому диапазон! концентрац!й - 2-1СГ5-5-1СГ5 моль/л) була також виявлена у вс1х досл1джених у наших экспериментах психотропних препарат1в, окр!м сультр!ду. Особливо! уваги заслуговуе те, що галоперидол не поступався по активност1

- 13 -

хлорпромазину (див. табл. 2). Ця активтстъ не моке бути пояснена антаготстичною д1ею на рецептори бюгенних aMiHiB (як! е специф1чними фармаколог!чними мШенями нейролептиков), оск1ль-ки ацетшшшн, серотон1н, сультр1д та празозин не д1яли на скорочення сечоводу (див. табл. 1 та 2), а по в!дношенню до активуючих скорочувашсть гладеньких м'язхв Н -г1стам1нових peueirropiB хлорпромазин е б1льш активним антагошстом, н!к галоперидол (P.S.LaBella, 1991). 0кр1м цього, хлорпромазин -б1льш активний блокатор протеИшнази С, а також кальмодулшу та кальщевих каналхв. Д1я на фосфод1естеразу цих речовин спостер1гаеться в б1лып високих концентравдях, нгж Ti, в яких вони чинять спазмол^тичну дш. Проте щ нейролептики можуть також впливати на шшфосфо1нозитидний цикл та метаболизм ара-Х1доновог кислоти (J.Chang et al., 1987; S.C.Pandey et al., 1991; R.Nosal et al., 1995). Саме цим впливом може пояснювати-ся пор!вняно висока спазмол:тична активность галоперидолу.

Спазмол1тична актившсть е характерною i для Bcix досл!д-жених наш iHri6iTopiB окиснювального метабол1зму арах:доновох кислоти (див. табл. 2). Вгдайнною рисою MioTponHoi ди вольта-рену був його виразний агаистичний вплив у концентращi 1•10~4 моль/л на електростимульоваш фазн1 скорочення сечоводу морсько! свинки, дат про спазмогенну Д1И вольтарену на хнжих гладеньком'язових об' ектах вгдсутт. В той же час, ранше була показана здаттсть цього препарату чияити вазодилаторну д1ю (А.В.Гурковська 3i ствавт., 1988).

Отже, ФАР, HKi хтротилекно впливають на актившсть ОССК, чинять (у Bi®i0BiflH0CTi з притаманними im бюрегуляторними стереотипами) також протилежну (специф!чну або неспецкф1чну, але досить значну) Д1Ю на скорочувашсть гладеньких м'язхв.

- 14 -

3. Анал1з будови молекул низькомоденулярних б1орегудятор1в. що д1ють на скорочувальну функщю гладеньких м'язхв

Анал!з будови молекул ФАР класу -С1/+С11, здатних вплива-ти на скарочуватсть гладеньких м'яз!в, не виявив нзявшсп в них якихось стльних електронно-тополопчних фрагменив активности Певно, такий результат св!дчить про значт в1дм1нност! (в1дсутшсть загальних особливостей) в структуртй оргашзацП активних сайт1в б1осубстрат1в, на ят д1ють вказаш ФАР. Про це ж св!дчить той факт, що серед досл!джених нами ФАР класу -С1/+СП, практично не зустр1чаються речовини, здатш. пол1-тропно д!яти на макромолекулярш компоненти ОССК.

В той же час, у спазмолХтично д!ычих ФАР класу +С1/-СП вдалося встановити значну стушнь структурно! стльност1. Най-б!льш загальною особлив!стю будови !х молекул е сшльний елек-тронно-тополошчний фармакофор, ранше знайдений в 20 молекулах типових представник!в ФАР класу +С1/-СП з В1домою пол!-тропною д!ею (ГЛ.Пода з! ствавт., 1996). Вказаний фармакофор являе собою трупу атом1в з в1дпов!дним розпод!ленням зарядгв на них та характерною тополог!ею !х розташування в простор!. Цю групу атом1в, як правило, складають: третинний (або, значяо р!дше, Еторинний) атом азоту з великим негативним зарядом (-0,35) та приеднат до нього атоми вуглецю з невелики™ пози-тивними зарядами (близько 0,1); зв'язана м1ж собою пара атсшв вуглецю, яка належить ароматичному К1льцю, розташована на в1д-стат в межах 6,9±0,6 д вхд вицевказаного атому азоту й не се невеликий негативний заряд; ! ще одного атому вуглецю, також з невеликим негативним зарядом (до -0,1), розташованого на характерных в!дстанях у межах 6,1 ±0,5 л та 5,5±0,6 & в1д пари атом1в вуглецю та атому азоту, в1дпов!дно (мал. 1).

- 15 -

Нами встановлено, що вищеозначений 3-м1рний фармакофор зустр1чаеться, головним чином, в молекулах тих досл1джених ФАР, в яких значна спазмол1тична актившсть спостер1гаеться поряд 1з здатшстю д1яти (як правило, псштропно та антагошс-тично) на 0-б1локзв'язан1 мембраны рецептори ендогенних ФАР.

Так, для вс1х досл!даених в наших експериментах на 1зо-льованих препаратах гладеньких м'яз!в нейролептикгв та трицик-лхчних антидепресант1в, окр1м сульп1р1ду, е характерною значна спазмол!тична активность, а також гол1тропна антагошстична

Мал.1. Реал!зац1я спального електронно-тополог!чного фармако-фору (вказано лише найбхлып суттев! вметан!., що його характеризуют) на приклад1 спазмол1тично (та пол!трошо) д!ючих пси-хотропних речовин галоперидолу (а) та хмгпрамхну (б), а також блокатора калъщевих канал!в верапам!лу (в); 1 в!дсутш.сть цього фармакофору в молекул! нейролептика сулыприду (г), в якого не було виявлено спазмол!тично1 активност! (1 даш про пол!тропн1 сть д1! якого в1дсутт).

«.62 А

В1

Г)

Л1Я на р13номаттш мамбранн! фармаколог 1чн1 рецептори. При цьому, особливо ефективно щ ФАР взаемодшть з трансмембранни-ми рецепторами, що активують СП або ¿нгхбують С1 (1."7.11ас1сЬепко е! а1., 1993). В молекулах усхх вказаних психо-тропних речовин, окр1м, знову ж таки, селективного антагон1сту Б2-дофам1нових рецептор1в сультр!ду, було виявлено сшльний електронно-тополог1чяий фармакофзр (див. мал. 1).

Аналойчним чином, повна або часткова вхдсутшсть цього фармакофору спостер1гаеться й у молекулах !ншх досл!дкених селективних блокатор1в рецептор1в б1огенних амШв - атроп!ну, юх1мб1ну та празозину - ФАР класу +С1/-С11, у яких не виявлено здатност! чинити спазмол!тичну д1ю, 1 даш про мошшв!сть пол1тропно! дП яких обмежен!.

Взагал1, головним результатом проведеного, за допомогою ЕТМ, загального порхвняльного анализу просторово! та электронно! будови молекул дослхджуваних ФАР е те, що можлишсть реа-л!зацП, з досить високою точшстю, стльного 3-м1рного фармакофору була виявлена в молекулах уих, за винятком жтдних 1,4-д!г!дрошридину, розглянутих ФАР !з сильною спазмол!тичною активтстю, яким, окр!м останньо!, також притаманна д!я на зовшшньомембранн! рецептори ОССК. Встановлено, що такими спазмол1тнчно д1ючими ФАР е деяк! психотропн! та нейротропн! речовини (головним чином, нейролептики, трицшшчщ антидепре-санти та наркотичн! анальгетики); деяк1 блокатори рецептор!в б!огенких амШв (головним чином, синтетичт хол!нол!тики та спазмол!тики, що е складними еф!рамк карбонових кислот, а також антш^стамхнт препарата); деяк! антианг!нальн! препарата та блокатори кальшевих канал!в.

В!дносно результат!в пор!вняльного анал1зу х!м1чних

- 17 -

структур спазмол!тично д!ючих ФАР класу +С1/-СП, в молекулах яких сшльний З-лирний фармакофор вхдсутшй, сл!д сказати сл1-дуюче. 0станн1м часом, в структурах ФАР, що д!вть на ОССК (загалом було дослЗджено блкзько 200 речовш) виявлено 22 тополог 1 чних фармакофэрних фрагмента, як!, разом з розглянутим вще 3-м1рним фармакофором, щлком задов1льно описують налек-Шсть молекул до одного з двох протилежних клас!в цих ФАР (В.Ю.Танчук, 1996). Вщцлеш фрагменти часто зустр1чаються 1 серед ФАР, що дшть на скорочувальну функцию гладеньких м'я-31 в. Зокрема, ваш встановлено, що ноеднання двох, яайШлыа поширених серед молекул класу +С1/-С11, тополойчних фармако-форних фрагмент!в може зумовлювати спазмол1тичну актившсть !ндометацину та сильну сяазмол1тичну Д1ю деяких, тестованих нами, Цйклопротлетилвм1сних амшв (мал. 2).

О о

Мал. 2. Сшльна реалгзащя (А) двох, найб!льш поширених серед молекул класу +С1/-СП, тополог!чних фармакофорних фрагмент!в (В, В) на приклад! спазмол!тично д1ючих нестеро!дного протиза-пального засобу !ндшетацину та деяких циклопротлетилвм^них амШв. Аналоги цих ам!д!в, позбавлек! фрагменту А, е яорхвня-но малоактивными (под!бно до 0!льшост1 м1сцевих анестетшав).

Отже, зобракене на мал. 2 поеднання двох, найб!льш поши-рених, ознак належност1 молекули до класу +С1/-СП, може слу-кити ознакою спазмол1тично! активност! речовини. А зобракений на мал. 1 фармакофор, окргм цього, е ще й ознакою здатност1 х1м1чно! сполуки щштропно та аятагонхстично д1яти на рхзно-манхтш мембранозв'язаш фармаколог!чт рецептора ОССК. I, зокрема, блокувати йчНлокзв'язат трансмембранн! рецептори ендогенних ФАР, а також кальц!ев1 каналш, кальмодул!н, каль-ц!й 1 кальмодулшзалежнх проте!нк!нази, фосфод!естеразу, про-те!нк!назу С (В.П.Кухар, ОЛ.Луйк з1 япвавт., 1991; ГЛ.Пода з! сп!вавт., 1996). При цьому, д!я на кальщевх канали може реал!зуватися через д!лянки зв'язування антаготст1в кальц!ю бензот!азеп!ново! та/або арилалиламхннох груп, оойльки елек-тронно-топологхчний фармакофор було виявлено в молекулах арилалмламШв (див. мал. 1) та д1лт1азему.

ВИСНОВКИ

1. При дослхджент впливу типових представнша в двох основних клас1в ФАР з протилежнимими 61 орегуляторними стереотипами, а також ряду ендогенних ФАР (бхогенних амхн!в та ейкозаноШв) на скорочувальну функцхю гладеньких м'яз!в сечоводу морськох свинки та матки щура встановлено, що речовини класу +С1/-СП чинять, як правило, спазмол1тичну дхю, а речовини класу -С1/+СП - спазмогенну.

2. Найб1лыи висока активн!сть (в концентрац1ях, що не переви-¡цують 1-Ю-8 моль/л) була виявлена у ендогенних регуляторхв скорочувально! функци гладеньких м'язхв: активуюча - при дП лейкотр1ену Сд на сечовхд га при дх! простациклхну, ацетилхо-л!ну та серотонхну на матку, ! сиазмол!тична - при д!х норад-

- 19 -

реналшу на матку.

3. Виявлеш в1дм1нност1 бюрегуляторно! дп ксеноб1 отшив у двох використаних моделях гладеньком'язовоI скорочуваност1 пов'язам, головним чином, !з р1зною роллю р-адренорецепторхв, потенц1ал-залежних кальщевих канал1в та б1оскнтезу ейкозано!-д1в у регуляцИ скорочувально! функцП гладеньких м'яз1в сечоводу морсько! свинки та матки щура.

4. У результат! проведеного за допомогою ЕТМ загального анал!-зу просторово! та електронно! будови молекул модулятор!в ОССК та скорочувально! функц!! гладеньких м'яз1в (головним чином, в!домих лшарських засоб1в) показана можливхсть реалхзацП стлыюго електронно-тополог1чного фармакофору для молекул успх, за винятком пох!дних 1,4-д1г1дрошридину, досл1джених ФАР, у яких виразна спазмол1тична акт!шн1сть спостер!гаеться поряд 1з дхею на С-б1локзв'язаш трансмембранш рецептори ОССК.

5. Отримаш результата тдтверджують 1снування об'ективних законом!рностей взаемозв'язку м1ж структурою ФАР та характером 1х впливу на ОССК. Саме цей влив у виршалыйй м:р1 може виз-начати як дш ФАР на скорочувальну функщю гладеньких м'яз1в, так 1 загальний профхль ф1з!олог!чно! активносп речовин.

СПИСОК Р0Б1Т, 0ПУБЛ1КОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦИ

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

2. Прокопенко Р. А., Зайцев Л. 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., Mogilevich S. Е., bulk 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., Zaitsev L., 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 L., Mogilevich S., Poda G., Haydyenova I., Batrak G., Degtyar V., bulk A.. Inhibition of calcium-dependent cellular reactions by 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 медцу 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 - биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных веществ. Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, Киев, ¡996.

Защищается 5 научных работ, которые содержат результаты

- 21 -

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

Prokopenko E. 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.

Ключов! слова: ф!з1олог1чно активн! речовини, структура-актившсть, гладеньк! м'язи, кл:тинн1 сигнальн: системи.

SUMMARY