ш
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2014, том 40, № 2, с. 217-225
УДК 547.824:542.91:548.737
СИНТЕЗ И ЦИТОТОКСИЧНОСТЬ ТРИТЕРПЕНОВЫХ СЕМИЧЛЕННЫХ ЦИКЛИЧЕСКИХ АМИНОВ
© 2014 г. О. Б. Казакова*, #, Г. В. Гиниятуллина*, Н. И. Медведева*, Т. В. Лопатина*, И. П. Байкова*, Г. А. Толстиков*, Г. Н. Апрышко**
*Институт органической химии Уфимского научного центра Российской академии наук,
450054, Уфа, пр. Октября, 71 **Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина, 115478, Москва, Каширское шоссе, 23 Поступила в редакцию 07.10.2013 г. Принята к печати 28.10.2013 г.
На основе бетулоновой и олеаноновой кислот осуществлен синтез 3-дезокси-3а-гомо-3а-аза-про-изводных бетулина и эритродиола. Наибольшую противоопухолевую активность in vitro широкого спектра действия показал 3-дезокси-3а-гомо-3а-аза-28-гидрокси-12(13)-олеанен, который по результатам углубленного изучения in vitro можно рекомендовать для испытаний in vivo. Его модификация по положению С28 введением метоксициннамоильного фрагмента привела к потере противоопухолевой активности. 3-Дезокси-3а-гомо-3а-аза-производные бетулина (3-(аминопропил)-, 28-(2-карбоксиэтил)карбокси- и 28-циннамоилокси-) в целом проявили умеренную противоопухолевую активность в отношении клеток рака толстой кишки, молочной железы и лейкоза.
Ключевые слова: тритерпеноиды, бетулоновая и олеаноновая кислоты, лактамы, перегруппировка Бек-мана, 3-дезокси-3а-гомо-3а-аза-производные бетулина и эритродиола, цитотоксичность, структура-активность.
DOI: 10.7868/S0132342314020067
ВВЕДЕНИЕ
Терпеноиды являются самым многочисленным химическим классом природных соединений, обладающих различными видами биологической активности. Из более 25000 известных терпеноидов тритерпеноиды наиболее изучены как потенциальные противоопухолевые соединения [1, 2]. Высокой цитотоксической активностью обладает бетулиновая кислота, избирательно действующая на клетки меланомы. В настоящее время она находится на II фазе клинических испытаний как препарат, активный при диспла-стических невусах. К настоящему времени получены несколько сотен полусинтетических производных бетулина, бетулиновой кислоты и пульса-тиловой кислоты, многие из которых обладают противоопухолевой активностью. Для этих соединений характерна большая по сравнению с бетулиновой кислотой гидрофильность, что улучшает их фармакокинетические свойства [3]. Для значительного числа синтетических олеанановых тритерпеноидов выявлена противоопухолевая активность in vitro и in vivo, обусловленная проапоп-тотическим и дифференцирующим действием на
#Автор для связи (факс: (347) 235-60-66, эл. почта: obf@anrb.ru).
клетки. I фазу клинических испытаний при солидных опухолях проходит препарат " Bardoxolo-ne methyl" (метиловый эфир 2-циано-3,12-ди-оксоолеан-1,9(11)-диен-28-овой кислоты) [4]. Экспериментально показана противоопухолевая активность многих синтетических урсано-вых тритерпеноидов [5], а также аминопропок-сипроизводных эритродиола [6].
Доступными, но фактически не исследованными с точки зрения фармакологической активности являются тритерпеновые семичленные циклические амины, получаемые в результате восстановления лактамов — продуктов перегруппировки Бекмана первого рода оксимов. В свою очередь, и изучение активности тритерпеновых лактамов не носит широкого масштаба. Известно, в частности, что лактамы олеаноловой кислоты и ее метилового эфира являются ингибиторами выработки NO в макрофагах мышей [7]. Лактам урсоло-вой кислоты ингибировал ароматазу — энзимный комплекс, влияющий на необратимое превращение андрогенов в эстрогены (IC50 > 500 ^M) [8]. Лактамы и тиолактамы олеаноловой кислоты обладают способностью промотировать чрескож-ный перенос активных субстанций, входящих в косметические и лечебные кремы и мази [9]. И только у циклического семичленного амина лупе-
ола изучалась противомалярийная активность (MIC > 50 |ig/mL) [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В настоящей работе мы представляем синтез и результаты изучения цитотоксической активности новой группы тритерпеновых производных — семичленных циклических аминов.
Лактамы (I), (II), полученные из бетулоновой и олеаноновой кислот, восстанавливали LiAlH4 с образованием 3-дезокси-3а-гомо-3а-аза-произ-
водных бетулина (III) и эритродиола (IV) с хорошими выходами (схема). Далее была проведена модификация по кольцу А и гидроксильной группе при С28. Цианэтилирование соединения (III) акрилонитрилом затронуло амино- и гидроксиль-ную группы с образованием 3-дезокси-3а-гомо-3а-аза- (2-цианоэтил)-28-(2-цианэтокси)-20(29)-лупе-на, при восстановлении которого LiAlH4 произошел ретро-михаэлевский распад по положению С28 с образованием 3-дезокси-3а-гомо-3а-аза-(амино-пропил)-28-гидрокси-20(29)-лупена (V) [11].
O
COOCH3
CH2OR
с:
(IV) R = H
(VIII) R = C(=O)CH=CH(C6H4)-^-OMe
Схема. Условия: i - LiAlH4, THF, 66°С; ii - С4Н4О3, пиридин, DMAP, 4 ч, A; iii - Cl(O=)CCH=CH(C6H5), пиридин, DMAP, 4 ч, A; iv - CH2=CH-CN, 1,4-диоксан; LiAlH4, THF, A; v - Cl(O=)C=CH(C6H4)-^-OMe, пиридин, DMAP, 4 ч, A.
Решение о введении циннамоильных заместителей основывалось на литературных данных о влиянии остатков коричных кислот на проявление противотуберкулезной [12], гепатопротек-торной [13], антибактериальной [14, 15] и противоопухолевой активности [16]. Ангидридным и хлорангидридным методами на основе соединений (III) и (IV) синтезированы гемисукцинат (VI), циннамат (VII) и метоксициннамат (VIII). В спектрах ЯМР полученных соединений наблюдались сигналы сложноэфирных связей и новых
фрагментов, введенных в структуру тритерпенои-дов. Отметим, что в отличие от данных работы [17], согласно которым ацилирование циклического амина лупеола происходило по аминогруппе (в присутствии DCC, DMAP в среде CH2Cl2), в наших опытах наблюдалось селективное ацили-рование гидроксигруппы при С28.
В Национальном институте рака США в соответствии с соглашением между NCI и ИОХ УНЦ РАН для соединений (IV), (V), (VI), (VII), (VIII) проведено экспериментальное исследование про-
тивоопухолевой активности in vitro, или цитоток-сичности по отношению к клеткам 60 линий 9 различных опухолей человека (легкого, толстой кишки, центральной нервной системы, яичника, почки, простаты, головного мозга, лейкоза, мела-номы) в соответствии с системой скрининга противоопухолевых веществ, описанной в работах [18-21].
При первичном тестировании клетки культивировали в присутствии 10-5 М испытуемых соединений в течение 48 часов. После этого оценивали рост обработанных клеток по сравнению с необработанными контрольными клетками колориметрическим методом, окрашивая жизнеспособные клетки сульфородамином В. В 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. Для соединений, проявивших цитотоксическую активность при первичном тестировании, проводили углубленное исследование в 5 различных концентрациях (10-4 М-10-8 М).
Из результатов первичного тестирования соединений (IV), (V), (VI), (VII), (VIII), представленных в табл. 1, видно, что наиболее активное соединение (IV) проявило высокую цитотоксич-ность по отношению к клеткам 30 из 60 использованных линий всех 9 типов опухолей человека. К соединению (IV) были чувствительны все 7 использованных линий клеток рака толстой кишки,
8 из 9 линий клеток меланомы, 4 из 6 линий клеток лейкозов, 3 из 5 линий клеток рака молочной железы, 1 из 2 линий клеток рака простаты, 2 из 6 линий клеток рака центральной нервной системы, 2 из 8 линий клеток рака почки, 2 из
9 линий клеток рака легкого, 1 из 7 линий клеток рака яичника.
Спектр цитотоксической активности соединений (V), (VI) и (VII) при первичном тестировании был более узким. К соединениям (VII), (VI) и (V) были чувствительны клетки 5, 4 и 2 опухолей человека, соответственно.
Соединение (VIII) при первичном тестировании цитотоксической активности не проявило.
На основании выявленной при первичном изучении значимой цитотоксической активно -сти соединения (IV), (VI), (VII) протестированы в пяти различных концентрациях. По результатам этого тестирования рассчитаны значения логарифмов молярных концентраций, вызывающих 50% снижения роста клеток (lgGI50), полное торможение роста клеток (lgTGI), гибель 50% клеток (lgLC50). Результаты расширенного изучения соединений (IV), (VI), (VII) представлены в табл. 2. Меньшие значения lgGI50, lgTGI и lgLC50 указывают на способность соединения оказывать цитотоксическое действие в меньших концентра-
циях, то есть на его более высокую цитотоксиче-скую активность.
В табл. 1 и 2 приведены данные, полученные в единичных экспериментах.
Наибольшую противоопухолевую активность in vitro и широкий спектр действия показал 3-дез-окси-3а-гомо-3а-аза-28-гидрокси-12(13)-олеанен (производное эритродиола) (IV), модификация которого по положению С28 введением метокси-циннамоильного фрагмента (соединение (VIII)) привела к потере противоопухолевой активности. По результатам углубленного изучения соединение (IV) можно классифицировать как обладающее значимой противоопухолевой активностью по отношению к широкому спектру опухолевых клеток человека in vitro и рекомендовать его для изучения in vivo. Учитывая низкую растворимость соединения (IV) в воде, можно предположить также, что его химические модификации в направлении увеличения растворимости могут привести к получению более активных производных.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Спектры 1Н- и 13С-ЯМР регистрировали на спектрометре Bruker AM-300 (Германия), 300 и 75.5 МГц соответственно (8, м.д., КССВ, Гц) в CDCl3, внутренний стандарт — тетраметилсилан. Температуры плавления определяли на микростолике "Boetius". Оптическое поглощение измеряли на поляриметре Perkin-Elmer 241 MC в трубке длиной 1 дм. ТСХ-анализ проводили на пластинках Сорбфил (ЗАО Сорбполимер, Россия) в системе хлороформ—этилацетат, 40 : 1; обнаружение 10% H2SO4 (2-3 мин при 100—120°С). Элементный анализ осуществляли на СHNS-анали-заторе EuruEA-3000, основной стандарт ацетани-лид. Колоночную хроматографию проводили на нейтральной Al2O3 (Реа
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.