Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,936

COMPARATIVE RESEARCH OF BIOLOICAL ACTIVITY OF BENZO[D]THIAZOLE DERIVATIVES IN VIVO AND IN SILICO

1

• Authors
• Files
• Abstract
• Keywords
• References

Получение высокоэффективных и малотоксичных биологически активных органических соединений остается одним из приоритетных направлений развития фармацевтической науки в настоящее время. С учетом проводимой государственной политики импортозамещения к 2020 г. предполагается до 50% увеличить присутствие на фармацевтическом рынке отечественных инновационных лекарственных препаратов с оптимальным профилем безопасности. Одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений деятельности ученых из различных стран является использование метода in silico для поиска и целенаправленного синтеза новых биологически активных соединений с заданными видами фармакологического действия.

Обширные исследования в области синтеза и определения биологической активности 4-(гет)арил-2-гидрокси-4-оксобут-2-еновых кислот остаются актуальными за счет наличия в исходной матрице кислоты нескольких реакционных центров, позволяющих вводить в структуру различные биологически активные фрагменты. В ряду данных производных ранее были получены запатентованные соединения, содержащие в своей структуре бензо[d]тиазол, обладающие противомикробной, противовоспалительной и гипогликемической активностью [2-4]. Известно, что данный фармакофор содержится в таких лекарственных препаратах, как рилузол, прамипексол, тиарамид, этоксозоламид. Кроме того, установлено, что производные, содержащие этот гетероцикл, обладают противовоспалительным, антимикробным, противовирусным, антигельминтным, противоопухолевым, противосудорожным и другими видами биологического действия [6,8-10]. Таким образом, представляет интерес проведение анализа результатов испытаний in silico и in vivo, а также выявление некоторых закономерностей «структура - биологическая активность» в ряду производных 4-(гет)арил-2-гидрокси-4-оксобут-2-еновых кислот, содержащих фрагмент бензо[d]тиазола.

Целью работы является сравнительное исследование данных, полученных в программе PASS Online, с результатами фармакологического скрининга новых производных бензо[d]тиазола.

Материалы и методы исследования

На предварительном этапе компьютерный прогноз биологической активности был осуществлен для 89 запланированных к синтезу химических соединений, содержащих в структуре фрагмент бензо[d]тиазола. Критериями оценки степени активности в системе PASS Online служили вероятность проявления активности Pa, а также отношение вероятности проявления активности к вероятности ее отсутствия Pa/Pi [1]. Лишь соединения, предположительно обладающие одним из доступных к изучению видов активности (противовоспалительная, анальгетическая, гипогликемическая, противомикробная), были включены в работу. Таким образом, к синтезу было предложено 34 соединения, установлена их тонкая структура, определены физико-химические, а также спектральные характеристики методами ИК-, ЯМР¹Н-спектроскопии. Для проведения фармакологического скрининга полученным соединениям присвоены условные шифры от I до XXXIV.

Острая токсичность наиболее активных соединений изучали на белых нелинейных мышах обоего пола массой 18-22 г с определением LD₅₀ по методу Першина Г.Н. Каждое соединение испытывали на 6 животных. Соединения вводили перорально в виде взвеси в 2% крахмальном растворе однократно, после чего животные находились под наблюдением в течение 14 дней. Контрольным животным вводили эквиобъемное количество 2% крахмального раствора [5].

Противовоспалительная активность синтезированных соединений изучалась на модели острого воспалительного отека, вызванного субплантарным введением 0,1 мл 1% водного раствора каррагенина в заднюю лапу крыс. Вещества вводили перорально в дозе 50 мг/кг в виде взвеси в 2 % крахмальном растворе. О противовоспалительном действии судили по степени торможения отека (в %) в сравнении с контролем (2% крахмальная слизь). Препаратом сравнения являлся диклофенак, вводившийся в дозе 10 мг/кг [5].

Анальгетическую активность определяли на беспородных мышах обоего пола массой 16-22 г по методике термического раздражения «горячая пластинка». Исследуемые вещества вводили перорально в дозе 50 мг/кг в виде взвеси в 2% крахмальной слизи за 30 мин до помещения животных на горячую пластинку. Показателем болевой чувствительности служила длительность пребывания мышей на горячей пластинке до наступления первых признаков оборонительной реакции - облизывание или отдергивание задних лапок. Каждое соединение испытывали на 6 животных. В качестве препарата сравнения использовали метамизол натрия и диклофенак в дозе 50 мг/кг [5].

Изучение гипогликемического действия проводили на модели аллоксанового диабета. Опыты осуществлялись на белых нелинейных крысах обоего пола. Животных лишали пищи за 16 часов до опыта и на время его проведения. Экспериментальную гипергликемию моделировали внутрибрюшинным введением аллоксана тригидрата («Alfa Aesar^®») в дозе 170 мг/кг. Концентрацию глюкозы в крови животных определяли глюкозооксидазным методом до введения исследуемых соединений, а также через 120 мин. после него. Степень гипогликемической активности соединений сравнивали с активностью метформина в дозе 50 мг/кг [5].

Противомикробную активность синтезированных соединений устанавливали методом двукратных серийных разведений в жидкой питательной среде по отношению к тест-культурам микроорганизмов St. aureus АТСС 6538-Р и E. coli АТСС 25922. Микробная нагрузка составила 2,5 × 10⁵ микробных тел/мл. Учет результатов проводили через 18-20 часов термостатирования при температуре 37ºС. Для всех исследуемых соединений определяли минимальные ингибирующие концентрации (МИК) в мкг/мл. В качестве растворителя соединений использовали ДМФА, препаратами сравнения служили хлоргексидин и диоксидин [5].

Результаты исследования и их обсуждение

В результате изучения острой токсичности производных бензо[d]тиазола установлено, что LD₅₀ соединений IV, VII и XII составляет 5800, 3800, 4300 мг/кг соответственно и, согласно классификации опасности химической продукции, эти вещества можно отнести к 5 классу опасности [7].

Противовоспалительная активность была изучена у шести производных бензо[d]тиазола. Результаты in silico и in vivo приведены в таблице 1. Выявлено, что синтезированные соединения в экспериментальном опыте проявляют противовоспалительное действие различной степени выраженности. Обнаружены соединения I, IV и XVIII, обладающие активностью на уровне препарата сравнения диклофенака, что подтвердило результаты, полученные в программе PASS Online, но была предсказана лишь низкая вероятность нахождения данного фармакологического эффекта. При этом для соединения XX соотношение Pa/Pi было меньше 10. Однако, биологическое действие соединения на первом часу наблюдения сопоставимо с препаратом сравнения.

Таблица 1

Противовоспалительная активность производных бензо[d]тиазола

Шифр соединения	Экспериментальное значение (торможение каррагенинового отека, %)			Прогноз PASS
	1 час	3 часа	5 часов
I	53,5±2,9	38,2±2,0	38,5±2,8	+
IV	38,8±3,2	62,4±3,8	55,7±3,1	+
XVII	9,49 ± 10,64	21,53 ± 13,01	27,3 ± 11,44	+
XVIII	21,4±1,8	56,98 ± 6,35	68,96 ± 13,53	+
XIX	23,29 ± 4,92	51,6 ± 5,75	32,7 ± 7,84	+
XX	64,3±2,3	41,4±3,1	30,5±2,3	-
диклофенак	40,7±4,5	66,2±4,7	60,6±4,3	+++

+++ - Pa/Pi≥100; ++ - 10 ≤ Pa/Pi< 100; + - 1 < Pa/Pi< 10.

Наличие анальгетической активности было исследовано у шести соединений. Полученные данные представлены в таблице 2. Компьютерным прогнозом установлено, что анальгетическое действие могут оказать только три изученных соединения. Тем не менее, выявлены экспериментальные данные о том, что все синтезированные производные бензо[d]тиазола обладают обезболивающим действием. Обнаружены соединения, сопоставимые по силе действия с препаратами сравнения.

Таблица 2

Анальгетическая активность производных бензо[d]тиазола

Шифр соединения	Увеличение латентного периода оборонительного рефлекса через 30 мин / %	Увеличение латентного периода оборонительного рефлекса через 60 мин / %	Прогноз PASS
I	126,6	166,6	-
II	161,1	92,2	+
III	111,9	128,8	-
IV	101,1	202,2	-
V	106,7	140,0	+
VII	28,6	137,5	+
метамизол натрия	145,5	180,0	+++
диклофенак	133,3	153,3	+++

+++ - Pa/Pi≥100; ++ - 10 ≤ Pa/Pi< 100; + - 1 < Pa/Pi< 10.

Определение гипогликемической активности экспериментально осуществляли у 17 соединений. Результаты приведены в таблице 3. Нами обнаружено, что хелат XX оказывает выраженное гипогликемическое действие, а бромированные производные V-VII сопоставимы по силе действия с эффектом метформина. При этом in silico вероятность данной активности показана у всех изученных соединений, что может свидетельствовать о перспективности поиска данного вида биологического действия в ряду производных бензо[d]тиазола.

Таблица 3

Гипогликемическая активность производных бензо[d]тиазола

Шифр соединения	% торможения гипергликемии через 120 мин	Прогноз PASS
I	42,5±2,3	+
II	11,7±2,8	+
III	22,4±1,6	+
IV	29,7±3,7	+
V	49,3±1,3	+
VI	48,8±2,0	+
VII	57,6±2,6	+
VIII	26,7±5,8	+
IX	43,8±7,4	+
X	41,5±2,3	+
XI	37,7±4,4	+
XII	48,3±3,8	+
XIII	13,4±2,8	+
XIV	25,3±1,7	+
XV	20,4±3,6	+
XVI	8,8±2,3	+
XX	41,5±2,3	+
метформин	54,5±2,9	+++

+++ - Pa/Pi≥100; ++ - 10 ≤ Pa/Pi< 100; + - 1 < Pa/Pi< 10.

В выборку для изучения антибактериального действия попало 31 производное. Установлено, что по программе PASS Online большинство соединений оказывают низкий антимикробный эффект. Однако в ходе эксперимента было выявлено, что производное IV, содержащее электроноакцепторный заместитель в арильном фрагменте, превышает по активности диоксидин в 31 и 16 раз соответственно для St. aureus и E. coli. При переходе к незамещенным, метил- и метоксизамещенным производным I, II, III происходит снижение противомикробного действия до уровня диоксидина. У бензо[d]тиазолиламидов V, VI наблюдается уменьшение противомикробной активности по сравнению с соединениями I, II, IV. В то же время, у амидов VII, VIII выявлена активность выше диоксидина. При этом установлено, что для всех соединений с соотношением Pa/Pi меньше 10 отмечается крайне низкая антибактериальная активность, что подтверждает эффективность использования программы PASS Online для предсказания данного вида активности.

Таблица 4

Противомикробная активность производных бензо[d]тиазола

Шифр соединения	МИК, мкг/мл	Прогноз PASS
	St. aureus / E/ coli
I	62,0/62,0	+
II	62,0/500	+
III	31,0/31,0	+
IV	2,9/4,2	+
V	125/125	++
VI	250/250	++
VII	31,0/31,0	++
VIII	7,8/31,0	++
IX	500/500	-
X	1000/1000	-
XI	1000/1000	-
XII	1000/1000	-
XIII	500/1000	-
XIV	1000/1000	-
XV	1000/1000	-
XVI	1000/1000	-
XX	500/1000	-
XXI	500/1000	-
XXIII	500/1000	-
XXIII	125/125	+
XXIV	250/250	+
XXV	250/250	+
XXVI	125/1000	+
XXVII	500/500	+
XXVIII	500/500	+
XXIX	500/1000	+
XXX	250/250	+
XXXI	1000/1000	+
XXXII	1000/1000	+
XXXIII	500/1000	+
XXXIV	1000/1000	+
диоксидин	62,0/62,0	++
хлоргексидин	125/125	++

+++ - Pa/Pi≥100; ++ - 10 ≤ Pa/Pi< 100; + - 1 < Pa/Pi< 10.

Выводы

1. Исследована биологическая активность тридцати четырех производных бензо[d]тиазола в сравнении in vivo и in silico.

2. Выявлены экспериментально вещества I и IV, обладающие противовоспалительной, анальгетической и противомикробной активностью на уровне или выше препаратов сравнения.

3. В результате опытных исследований обнаружено соединение VII с гипогликемическим эффектом на уровне препарата сравнения. Вещество VIII проявляет противомикробную активность in vivo выше эффекта препаратов сравнения.

Рецензенты:

Молохова Е.И., д.ф.н., профессор, профессор кафедры промышленной технологии с курсом биотехнологии Пермской государственной фармацевтической академии, г. Пермь;

Яковлев И.Б., д.ф.н., профессор, заведующий кафедрой фармакологии Пермской государственной фармацевтической академии, г. Пермь.

---

Библиографическая ссылка

Липатников К.В., Собин Ф.В., Пулина Н.А., Юшкова Т.А., Краснова А.И., Дозморова Н.В. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗО[D]ТИАЗОЛА IN VIVO И IN SILICO // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 5. ;
URL: https://science-education.ru/en/article/view?id=22113 (дата обращения: 12.05.2026).