БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2014, том 40, № 5, с. 608-617
УДК 547.824.057:542.91:548.737
СИНТЕЗ И ЦИТОТОКСИЧНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ АЛЛОБЕТУЛИНА
© 2014 г. О. Б. Казакова*, #, И. Е. Смирнова*, Э. Ф. Хуснутдинова*, О. С. Жукова**, Л. В. Фетисова**, Г. Н. Апрышко**, Н. И. Медведева*, Э. Ю. Ямансаров*, И. П. Байкова*,
Тханх Тра Нгуен***, Х. До Тхи Тху***
*Институт органической химии УНЦ РАН, 450054, Россия Уфа, пр. Октября, д. 71 **Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина, Москва ***Институт химии Вьетнамской академии наук и технологий, ул. Хоанг Кьуок Вьет, д. 18, район Кау Джиау, Ханой, Вьетнам Поступила в редакцию 17.02.2014 г. Принята к печати 2.04.2014 г.
Осуществлен синтез и скрининг противоопухолевой активности in vitro (цитотоксичности) разнообразных кислород-, азот-, серо- и платиносодержащих производных аллобетулина, в том числе — с различным расположением двойных связей в кольцах А и В, пента- и гексациклическим кольцом А, 21-ацетил-20,28-эпокси-18а,19рН-урсано-изомерным циклом Е. Значимую цитотоксическую активность проявили (3^,5Д)-19Р,28-эпокси-4,5-секо-18а-олеан-3(5)-озонид в культуре клеток ме-ланомы MeWo и 2,3-индоло-21р-ацетил-20р,28-эпокси-18а,19рН-урсан в культуре клеток лейкоза SR. 3^,5^-Диастереоизомер первого из них цитотоксичности не проявил.
Ключевые слова: тритерпеноиды, аллобетулин, синтез, цитотоксичность.
DOI: 10.7868/S013234231405008X
ВВЕДЕНИЕ
Аллобетулин (3р-гидрокси-19р,28-эпокси-18а-олеан) (I) и его производные относятся к группе тритерпеноидов ряда германикана, достаточно редкому классу природных соединений [1, 2]. Синтетически аллобетулин и родственные соединения (например, 28-оксоаллобетулон [3], 3р-ацетокси-18а-олеанан-28,19Р-лактам [4]) могут быть получены из широко распространенных в природе лупа-новых тритерпеноидов (например, бетулина) с использованием перегруппировки Вагнера-Ме-ервейна в присутствии кислот [5—8].
Синтезы различных производных аллобетулина достаточно хорошо представлены в литературе [2, 3, 6, 9—20], в то же время их фармакологической активности стали уделять внимание только в последние годы [21—31]. Установлено, что производные аллобетулина обладают противовоспалительной, противоязвенной [22], противовирусной [26, 27] и иммунорегуляторной [30] активностями. Показана антифидантная и инсектицидная активность аллобетулина и его ацилата с перметриновой кислотой [32]. Имеются сообщения о цитотоксиче-ском действии 3р-0-Р-^-глюко- и галактопи-ранозидов аллобетулина на клетки рака легкого
# Автор для связи (факс: (347) 2356066, эл. почта: obf@anrb.ru).
A-549, колоректальной аденокарциномы DLD-1 и нормальные фибробласты кожи WSI (с 50%-й эффективной концентрацией от 30 до 40 мкМ) [23], а также 4,5-секо-3,5-диола аллобетулина и 1,2:4,5-дисеко-3,5-цикло-3(5)-ен-1,2-диола аллобетулина на клетки Т-лимфобластного лейкоза CEM и эритромиелобластоидного лейкоза К562 (с 50%-й эффективной концентрацией от 4 до 9 мкМ) без влияния на нормальные фибробласты человека линии BJ [28].
В данной работе, являющейся частью наших исследований в области химии и фармакологии высших терпеноидов [33—39], поставлена задача провести оценку противоопухолевой активности in vitro группы кислород-, азот-, серо- и платиносодержащих производных аллобетулина, как полученных нами ранее, так и новых, синтез которых описан ниже.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На схеме 1 представлен синтез новых С(3)-аци-латов аллобетулина. Известно, что значительной цитотоксической активностью в отношении клеток колоректального рака человека HT-29 обладают аналоги применяемого в клинике противоопухолевого препарата оксалиплатина, содержащие
HÖ
nh2
/Чу 2
er ci
(IV)
Схема 1. Условия: i — трет-бутоксикарбонил-Х-метионин, DCC, DMAP, бензол, 12 ч, 20°С, 92%; ii - CF3COOH, CH2Cl2, 1 ч, 20°С, 87%; iii - K2[PtCl4], DMF-H2O (1 : 1), 72 ч, 20°С, 53%.
2ß,3a-диаминоурсоловую и глицирретовую кислоты. В ряде случаев активность производных превышала активность оксалиплатины [40]. Сообщалось также о цитотоксической активности платиновых комплексов стероидных эфи-ров с L-метионином и L-гистидином по отношению к злокачественным клеткам различного гистогенеза (CEM, RPMI 8226, A562, MCF7) при отсутствии действия на нормальные фиб-робласты BJ [41]. Все эти факты послужили основанием для синтеза производных аналогичного типа на основе аллобетулина.
Этерификацией аллобетулина (I) ^-Boc-L-ме-тионином в присутствии дициклогексилкарбоди-имида получили эфир (II), снятие Boc-защиты привело к соединению (III) со свободной аминогруппой. В результате взаимодействия эфира (III) с тетрахлорплатинатом(П) калия в водном диме-тилформамиде синтезировали комплекс плати-ны(11) и эфира аллобетулина с L-метионином (IV), об образовании которого судили по данным ИК-и ЯМР-спектроскопии. В ИК-спектре наблюдали значительный сдвиг полосы колебаний связи NH2 до 3250 см-1 и присутствие сигнала колебаний эфирной группы в области 1730 см-1, сигналы фрагментов Pt-N и Pt-Cl при 320, 542 и 315 см-1. В спектрах ЯМР наблюдалось смещение в слабое
поле сигналов отдельных атомов, находящихся в непосредственной близости к атому платины. Например, сигналы протонов SCH'3-группы обнаруживались при 8 2.65 м.д. в виде уширенного синглета, в то время как в спектре предшественника соединения (III) сигналы указанных протонов резонировали при 8 1.71 м.д. Кроме того, сигнал углеродного атома SCH3-группы соединения (IV) проявлялся при 8 35.7 м.д., а в спектре исходного соединения (III) - при 8 15.9 м.д. Полученные спектральные характеристики производного (IV) аналогичны данным, подтверждающим образование комплексов платины c конъюгатами стероидов (холестерола, тестостерона и др.) с L-аминокисло-тами [41].
На схеме 2 представлен синтез азотсодержащих производных аллобетулина. Тритерпеновый 2,3-пиразол (VI) синтезировали в две стадии из 28-оксоаллобетулона (V). На основе 5ßH-норке-тона аллобетулина (VII) и 3ß-ацетокси-21ß-аце-тил-20ß,28-эпокси-18a,19ßН-урсана (IX), имеющего изомерный аллобетулину цикл Е и метилке-тонный заместитель в положении С21 [33], по реакции Фишера получили 2,3-индолы (VIII), (X).
Ранее нами синтезированы соединения (XI)-(XIX), которые в данной работе использовались наряду с новыми для изучения цитотоксичности.
O
O
H
(VII)
O
O
N
-N H H
(VIII)
O
AcO
Схема 2. Условия: г - №ОМе, НСО2Б1, бензол, 4 ч, 20°С, 79%; н - NH2NH2 • Н20, диоксан, 4 ч, А, 85%; ггг - PhNHNH2, АсОН, 7 ч, А, 87% (для VIII), 89% (для X); Ы- КОН/БЮН, 1 ч, А, 87%; V — реактив Джонса, ацетон, 0 °С, 2 ч, 85%.
Эти соединения представлены производными аллобетулина: Sß-0-циннамат (XI), 1-оксо-2-ен (XII), 5ß-метил-25-нор-9-ен (XIII), (3R,5R)- и (3S,5S)-1,2,4-триоксоланы (XIV) и (XV), 3а,5а-эпоксид (XVI), [3,2-йГ][1,2,3]тиадиазол (XVII), 3-ок-сим (XVIII) и 3-семикарбазон (XIX).
Таким образом, для скрининга противоопухолевой активности in vitro использованы разнообразные кислород-, азот-, серо- и платиносодер-жащие производные аллобетулина, в том числе с различным расположением двойных связей в кольцах А и В, пента- и гексациклическим кольцом А, 21-ацетил-20,28-эпокси-18а,19ßН-урса-но-изомерным циклом Е.
Экспериментальное исследование противоопухолевой активности in vitro, или цитотоксично-сти, производных аллобетулина проведено в Национальном институте рака (США) в рамках соглашения между ИОХ УНЦ РАН и NCI, в Российском Онкологическом Научном Центре им. Н.Н. Блохи-
на РАМН (Москва) и в Институте химии Вьетнамской академии наук и технологий (ВАНТ) (Ханой, Вьетнам) в соответствии с выполнением совместных грантов РФФИ.
Из предложенных для тестирования Национальным институтом рака были отобраны соединения (VI), (VIII), (Х)-(ХШ), (Х^)-(ХК), их ци-тотоксичность изучена по отношению к клеткам 60 линий 9 различных опухолей человека (легкого, толстой кишки, центральной нервной системы, яичника, почки, простаты, головного мозга, лейкоза, меланомы) в соответствии с системой скрининга противоопухолевых веществ, описанной в работах [42-45]. При первичном тестировании клетки культивировали в присутствии 100 мкМ испытуемых соединений в течение 48 ч. После этого оценивали рост обработанных клеток по сравнению с необработанными контрольными клетками колориметрическим методом, окрашивая жизнеспособные клетки сульфородамином В. В
(XI)
(XII)
(XIII)
S ^
H
(XIV)
(XV)
(XVI)
(XVII)
HON
h2nochnn
(XVIII)
(XIX)
Формулы (XI)-(XIX).
соответствии с критерием, принятым в Национальном институте рака, вещества считаются активными в случае, если они ингибируют рост клеток до 32% от контроля или вызывают их гибель. Результаты первичного тестирования этих соединений представлены в таблице. Единственным соединением, показавшим значимую цитоток-сичность, был индол (X), ингибировавший в концентрации 100 мкМ выживаемость клеток лейкоза SR до 27.68% и клеток лейкоза К-652 до 35.62%, что соответствует значениям ИК50 < 100 мкМ. В таблице приведены данные, полученные в единичных экспериментах. Углубленного исследования цитотоксической активности соединения (X) в пяти различных концентрациях в Национальном институте рака не проводилось.
В РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН изучена ци-тотоксическая активность соединений (IV), (XIV) и (XV) на клетках меланомы человека линии Ме^О с использованием МТТ-теста. В соответствии с принятым в РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН критерием
цитотоксической активности (ИК50 < 100 мкМ), только (3^,5^)-19Р,28-эпокси-4,5-секо-18а-оле-ан-3(5)-озонид (XIV) проявил цитотоксичность, или противоопухолевую активность in vitro, со значением ИК50 = 87 мкМ. Его (3^,5^)-диастерео-изомер (XV) и комплекс платины(11) на основе эфира аллобетулина с Z-метионином (соединение (IV)) цитотоксической активности на клетках меланомы MeWo не показали.
В Институте химии ВАНТ активность соединения (XIV) тестировали на опухолевых клетках человека трех линий: эпидермального рака KB, адено-карциномы легкого SK-LU-1, гепатоклеточного рака HepG2. В соответствии с избранным критерием активности (ИК50 < 4 мкг/мл) [46]) соединение (XIV) проявило пограничную цитотоксическую активность в культуре клеток KB (ИК50 =
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.