Введение
Несмотря на успешное развитие хирургических методов лечения аритмий, фармакотерапия по-прежнему остается основой их профилактики и купирования. Поиск высокоэффективных и безопасных препаратов, обладающих антиаритмическими свойствами, является одним из перспективных направлений современной кардиологии.
Наличие высокой биологической активности у азотсодержащих соединений класса N-замещенных аминоэфиров [1, 2] привлекло наше внимание, определило научное направление и характер исследования.
Исследование проведено в лаборатории лекарственной токсикологии Центра доклинических исследований Научно-исследовательского института экспериментальной кардиологии им. академика В.Н. Смирнова ФГБУ «НМИЦК им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России под руководством доктора медицинских наук, проф. Е.В. Арзамасцева в рамках Гостемы №148 «Исследование и разработка потенциального лекарственного средства для лечения нарушений сердечного ритма на основе производных N-замещенных аминоамидов и аминоэфиров и подготовка материалов для получения разрешения на проведение клинических испытаний».
Материал и методы
Для проведения экспериментальных исследований получены соединения класса 2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилатов общей формулы, представленной на рис. 1. Методы синтеза разработаны на кафедре химии и технологии биологически активных соединений, медицинской и органической химии РТУ МИРЭА под руководством доктора химических наук, проф. Е.Я. Борисовой и защищены патентом на изобретения RU2775616 «2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилаты и их гидрохлориды, обладающие антиаритмической активностью, и фармацевтические композиции на их основе» [3].
Рис. 1. Общая формула соединений класса 2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилатов.
Где n=1, NR2 = NEt2, то R1 = Ph; PhCH2; PhOCH2; 2,4-Cl2C6H3OCH2;
*где NC4H8O — морфолино, NC5H10 — пиперидино.
Структуру всех исследуемых соединений идентифицировали и подтверждали методами химического и физико-химического анализа: инфракрасной, ядерно-магнитного резонанса спектроскопии. Все соединения были хорошо растворимы в воде и представляли собой порошки белого цвета.
Все процедуры по рутинному уходу за животными выполняли в соответствии с современными регуляторными требованиями по проведению доклинических исследований [4] и СОП Центра доклинических исследований и согласовывались с Комиссией по биоэтике ФГБУ «НМИЦК им. акад. Е.И. Чазова» Минздрава России. Условия содержания, ухода и питания животных и все проводимые экспериментальные исследования соответствовали правилам Европейской Конвенции по защите позвоночных животных, используемых для научных целей [5].
Изучение «острой» токсичности проведено методом Deichman, Le Blanc [6] на малом количестве животных с определением показателей ориентировочной летальной дозы у 50% животных (ЛД50). Затем ставили развернутый опыт с введением доз, равноудаленных от ЛД50. Точные показатели токсикометрии ЛД10, ЛД16, ЛД50±m, ЛД84 рассчитывали методом пробит-анализа по Литчфилду и Уилкоксону [7, 8]. Наблюдение за животными осуществляли на протяжении 14 дней после введения исследуемых веществ, регистрировали общее состояние, особенности поведения и двигательной активности, фиксировали сроки развития интоксикации и гибели животных.
Оценку антиаритмических свойств соединений проводили на моделях нарушения сердечного ритма, имеющих разные механизмы аритмогенного действия: аконитиновая (в/в введение аконитина гидробромида крысам Wistar в дозе 40 мкг/кг,), хлоридкальциевая (в/в введение CaCl2 в дозе 250 мг/кг,) и хлоридбариевая (в/в введение BaCl2 в дозе 25 мг/кг) модели аритмии. Данные аритмогены моделируют тяжелые и в большинстве случаев несовместимые с жизнью нарушения сердечного ритма и часто применяются при поиске и в скрининговых исследованиях новых антиаритмических препаратов [9].
Перед началом проведения экспериментальных исследований у животных снимали фоновые данные и регистрировали электрокардиограмму во II стандартном отведении при калибровочном сигнале 10 мм/мВ и при скорости записи 25 мм/с на кардиографе CARDIOVIT AT-1 VET Schiller (Швейцария). Изучаемые соединения вводили за 2—3 мин до введения аритмогена в дозах 1/1—1/100 от ЛД50, установленные в исследованиях «острой» токсичности.
Эффективность антиаритмического действия соединений класса 2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилатов характеризовали способностью предотвращения развития аритмии и прекращения ее действия, восстановления нормального синусового ритма.
Антиаритмическую активность соединений оценивали по величине среднеэффективной дозы (ЭД50), предотвращающей или снимающей нарушения сердечного ритма, антиаритмическому индексу (АИ, ЛД50/ЭД50) и индексу Шнейдера—Брокка (ЛД10/ЭД90). Последний показатель равен диапазону доз между 10% токсичной дозы и 90% эффективной дозы и позволяет наиболее полно охарактеризовать широту терапевтического действия соединений [10].
Оценку антиаритмических свойств соединений класса 2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилатов проводили в сравнении с референс-препаратами, широко применяемыми в кардиологической практике лекарственными средствами — верапамилом («АЛКАЛОИД АД Скопье»), пропранололом (Анаприлин, АО «Татхимфармпрепараты»), новокаинамидом (АО «Органика»), амиодароном (Кордарон, «Санофи-Авентис Франс»).
Результаты и обсуждение
Проведенные исследования выявили, что показатели ЛД50 для аминоэфиров оксиэтиленового ряда находились в диапазонах значений 308—3900 мг/кг, что указывает на низкую токсичность соединений при однократном внутрибрюшинном введении мышам линии BALB/c. Результаты экспериментов представлены в табл. 1. В соответствии с Согласованной на глобальном уровне системой классификации и маркировки химических веществ (Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)) соединения класса 2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилатов можно отнести к III—IV классу токсичности и опасности химических веществ.
Таблица 1. Параметры эффективности антиаритмического действия и токсичности отобранных наиболее активных соединений класса 2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилатов и референс-препаратов на моделях аритмий
| Шифр соединений | Исследуемые соединения | ЛД10, в/б (мг/кг) | ЛД16, в/б (мг/кг) | ЛД50±m, (мг/кг) | ЛД84, в/б (мг/кг) | Модели аритмии | |||||||
| аконитина гидробромид, (40 мкг/кг) | CaCl2 (250 мкг/кг) | BaCl2 (25 мкг/кг) | |||||||||||
| R1 | n | NR2 | |||||||||||
| ЭД50 (мг/кг) | АИ | ЭД50 (мг/кг) | АИ | ЭД50 (мг/кг) | АИ | ||||||||
| Б-16 | C6H5 | 1 | NC4H8O | 2890 | 3415 | 3900±359 | 4635 | 3,3 | 80,6 | 11,5 | 23,13 | 99 | 2,7 |
| Б-26 | C6H5OCH2 | 1 | NC4H8O | 1170 | 1260 | 1610±203 | 2065 | 67,9 | 12,1 | 36 | 24,06 | 134 | 6,1 |
| Б-27 | C6H5OCH2 | 2 | NC4H8O | 1880 | 2080 | 2260±181 | 3245 | 4 | 35 | 5,8 | 24 | 5 | 28 |
| Б-28 | 2,4-Cl2C6H3OCH2 | 1 | NC4H8O | 332 | 341 | 379±22 | 428 | 0,32 | 718 | 1,0 | 230 | 0,5 | 460 |
| Б-29 | 2,4-Cl2C6H3OCH2 | 1 | NC5H10 | 196 | 239 | 308±36 | 384 | 0,06 | 5133 | 12,9 | 21,2 | 38 | 7,2 |
| Амиодарон | 430 | 6,5 | 66 | 4,2 | 102,4 | 5 | 86 | ||||||
| Верапамил | 97 | 1,9 | 51 | 1,6 | 28 | ||||||||
| Пропранолол | 85 | 3 | 28 | 4,5 | 19 | ||||||||
| Новокаинамид | 300 | 14 | 21 | 13,3 | 22,5 | ||||||||
Примечание. АИ — антиаритмический индекс, ЛД50/ЭД50.
На графических изображениях (рис. 2—4) в качестве иллюстраций представлены электрокардиограммы крыс с нарушениями сердечной деятельности, вызванные аритмогенами: аконитином гидробромидом, хлористым кальцием и хлористым барием. Полученные в экспериментах данные показывают наличие выраженных антиаритмических свойств и заметных преимуществ соединений класса 2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилатов. Данные соединения, по сравнению с референс-препаратами, обладают меньшими показателями токсикометрии и высокими значениями терапевтических индексов (ЛД50/ЭД50). Эти показатели необходимы для оценки целесообразности дальнейших исследований, более подробного изучения фармакологических свойств данного класса соединений, перспективности клинических испытаний и введения в клиническую практику в качестве лекарственных средств для лечения нарушений ритма сердца (табл. 2).
Рис. 2.
а — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения аконитина гидробромида в дозе 40 мкг/кг; б — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения аконитина гидробромида в дозе 40 мкг/кг и соединения Б-27 в дозе 100 мг/кг; в — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения аконитина гидробромида в дозе 40 мкг/кг и соединения Б-29 в дозе 0,2 мг/кг; г — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения аконитина гидробромида в дозе 40 мкг/кг и Амиодарона в дозе 4 мг/кг.
Рис. 3.
а — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения BaCl2 в дозе 25 мг/кг; б — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения BaCl2 в дозе 25 мг/кг и Амиодарона в дозе 4 мг/кг; в — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения BaCl2 в дозе 25 мг/кг и соединения Б-29 в дозе 0,4 мг/кг; г — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения BaCl2 в дозе 25 мг/кг и соединения Б-28 в дозе 20 мг/кг.
Рис. 4.
а — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения CaCl2 в дозе 250 мкг/кг; б — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения CaCl2 в дозе 250 мкг/кг и соединения Б-29 в дозе 1 мг/кг; в — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения CaCl2 в дозе 250 мкг/кг и Верапамила в дозе 3 мг/кг; г — изменения параметров ЭКГ у крысы Wistar после в/в введения CaCl2 в дозе 250 мкг/кг и соединения Б-16 в дозе 2 мг/кг.
Таблица 2. Антиаритмические свойства гидрохлоридов аминоэфиров оксиэтиленового ряда и референс-препаратов на аконитиновой модели аритмии у крыс Wistar
| Шифр соединения | Токсичность, мг/кг | Условия эксперимента | Результаты исследований | ||||||||
| ЛД50 | ЭД50 | ЭД90 | ЛД50/ЭД50 | ЛД10/ЭД90 | доза, мг/кг | кол-во животных в группе | % снятия аритмий | % предотвращения аритмии | продолжительность аритмии (%) | выжившие животные (%) | |
| Б-16 | 3900 | 93,5 | 41,7 | 21 | 4 | 25 | 0 | 95,2±1,3 | 50 | ||
| Б-26 | 1610 | 45,0 | 35,0 | 160 | 2 | 0 | 0 | 38,6±11,3 | 0 | ||
| 85 | 1 | 0 | 0 | 42,0±13,8 | 0 | ||||||
| 42 | 5 | 60 | 0 | 83,3±6,6 | 80 | ||||||
| 21 | 5 | 80 | 0 | 80,4±7,5 | 100 | ||||||
| 10 | 5 | 100 | 20 | 77,2±16,8 | 80 | ||||||
| 1 | 5 | 100 | 20 | 62,2±8,6 | 100 | ||||||
| Б-27 | 2260 | 142,0 | 15,9 | 175 | 5 | 100 | 0 | 86,8±3,9 | 100 | ||
| 110 | 8 | 100 | 0 | 82,7±9,9 | 100 | ||||||
| 1 | 2 | 100 | 0 | 100,3±1,3 | 100 | ||||||
| 0,5 | 4 | 50 | 0 | 80,0±10,0 | 100 | ||||||
| 0,25 | 4 | 50 | 0 | 88,6±12,4 | 50 | ||||||
| Б-28 | 379 | 50,0 | 7,6 | 35 | 20 | 60 | 0 | 98,5±12,6 | 80 | ||
| 20 | 8 | 100 | 0 | 105,6±1,4 | 100 | ||||||
| Б-29 | 308 | 0,06 | 0,45 | 5133,0 | 428,9 | 31 | 2 | 0 | 0 | 36,7±11,6 | 0 |
| 20 | 4 | 100 | 0 | 79,7±10,9 | 100 | ||||||
| 10 | 4 | 25 | 0 | 103,5±4,0 | 100 | ||||||
| 5 | 6 | 66,6 | 17 | 117,4±6,7 | 100 | ||||||
| 2,5 | 5 | 00 | 60 | 33,5±8,5 | 100 | ||||||
| 1 | 3 | 100 | 0 | 61,0±2,0 | 100 | ||||||
| 0,5 | 2 | 100 | 0 | 47,0±12,0 | 100 | ||||||
| 0,25 | 2 | 100 | 0 | 69,0±6,0 | 100 | ||||||
| 0,125 | 5 | 100 | 40 | 72,7±5,5 | 100 | ||||||
| 0,06 | 7 | 100 | 14 | 87,2±15,1 | 100 | ||||||
| Амиодарон | 430 | 6,5 | 13,4 | 66,0 | 21 | 4 | 4 | 75 | 0 | 48,0±7,8 | 100 |
| 5 | 5 | 100 | 60 | 31,0±5,9 | 100 | ||||||
| 7 | 5 | 100 | 40 | 53,0±14,4 | 100 | ||||||
| Лидокаин | 145 | 5,0 | 9,0 | 29,0 | 11,5 | 5 | 4 | 50 | 25 | 24,0±12,5 | 100 |
| 10 | 5 | 60 | 80 | 35,0±9,8 | 100 | ||||||
| Пропранолол | 85 | 3,0 | 7,2 | 28,0 | 7,8 | 2 | 6 | 66,6 | 50 | 36,0±8,4 | 100 |
| 6 | 5 | 80 | 40 | 47,0±15,2 | 100 | ||||||
| Контроль | — | — | — | — | — | — | 10 | — | — | — | 20 |
Особенности антиаритмического действия соединений класса 2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилатов заключаются в том, что они одновременно обладают рядом специфических свойств, свойственных лекарственным средствам для профилактики и лечения нарушений сердечного ритма различных групп. Так, отобранное при скрининге на аконитиновой модели нарушений сердечного ритма наиболее активное соединение Б-29 проявило выраженные антиаритмические свойства на модели как хлоридкальциевой, так и хлоридбариевой аритмии и превосходило по показателям антиаритмического индекса референс-препараты, широко используемые в клинической практике.
Исследование антиаритмического действия при в/ж введении на модели аконитиновой аритмии у крыс Wistar показало, что при данном способе введения сохраняются антиаритмические свойства соединений. Отмечаются более легкое течение аритмии, сокращение ее продолжительности и увеличение выживаемости животных.
Заключение
Проведенные исследования по поиску активных веществ среди соединений класса 2-(2-(диалкиламинополиэтокси))этилкарбоксилатов показали низкую токсичность соединений данного класса и выраженные антиаритмические свойства, сравнимые по эффективности действия с применяемыми в настоящее время известными лекарственными препаратами. Выявленные антиаритмическая активность и низкая токсичность свидетельствуют о важности, перспективности и целесообразности проведения дальнейших исследований и разработки на основе выявленного наиболее активного соединения Б-29.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.