Застосування 5-ацетил-4-гідрокси-2н-1,3-тіазан-2,6(3н)-діону для корекції функціонально-метаболічних порушень при цукровому діабеті 2 типу на тлі ожиріння

Реферат: Застосування 5-ацетил-4-гідрокси-2Н-1,3-тіазан-2,6(3Н)-діону для корекції функціональнометаболічних порушень при цукровому діабеті 2 типу на тлі ожиріння. UA 115904 U (12) UA 115904 U UA 115904 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до медицини, а саме до експериментальної фармакології, і може бути використана при розробці лікарських засобів для корекції функціонально-метаболічних порушень за умов цукрового діабету (ЦД) 2 типу на тлі ожиріння. ЦД є найбільш розповсюдженим ендокринним захворюванням, поширення якого набуває загрозливої динаміки з подвоєнням кількості хворих за 10-15 років. За оцінками Міжнародної діабетичної федерації кількість дорослих хворих на ЦД у 2015 році досягла 415 млн. (до 2040 р. прогнозується збільшення до 642 млн.), при цьому діабет та пов'язана з ним коморбідна патологія стали причиною загибелі 5 млн. осіб [1]. В Україні поширеність ЦД на кінець 2014 р. становила 2,8 % населення. ЦД 2 типу являє собою прогресуюче захворювання. Його патогенез має комплексний характер: генетична схильність поряд з метаболічними порушеннями, асоційованими з надлишковою вагою, дефектом секреції інсуліну та його дії, підвищеною ендогенною продукцією глюкози, обумовлюють порушення глюкозного гомеостазу [2, 3]. Натепер для нормалізації глікемії за умов ЦД 2 типу наявно декілька класів фармакологічних препаратів. Так, пероральні цукрознижуючі засоби (ПЦЗ), які підвищують секрецію інсуліну, представлені сульфоніл-сечовинами II покоління: гліпізид (1), глібенкламид (2), гліклазид (3), гліквідон (4) та III покоління - глімепірид (5). Похідні сульфонілсечовини є популярним класом ПЦЗ, ефективність яких обмежується, як правило, кількома роками (головним чином, прямо пропорційно збереженню залишкової функції β-клітин) та їх використання, в першу чергу у хворих з виразною нирковою недостатністю, пов'язано з важкими гіпоглікеміями [4]. Загальним недоліком застосування сульфонілсечовин є також виснаження β-клітин підшлункової залози. O O S O N S O N H O O O O O N H N H N H N H N H N Cl 1 O O S 2 O O O S O N H N N H O O N H N H N O 3 4 O O O O O O O OH S N N H N H N H N H O N 5 6 1 UA 115904 U O OH HCl N O 7 N NH NH NH H 8 H O O O S O S 15 20 25 30 35 N O 9 10 N NH HN O 5 NH2 N H 10 Інша група секретогенів інсуліну представлена похідними саліцилової кислоти (репаглінід, 6) та амінокислоти фенілаланіну (натеглінід, 7), але вони поряд з вищезазначеними недоліками потребують більш частого прийому. На відміну від цих препаратів N, N-диметилбігуанід (метформін, 8) не підвищує секрецію інсуліну, але знижує резистентність до нього за рахунок моделювання ряду метаболічних шляхів. На тепер метформін є наріжним каменем лікування ЦД 2 типу, в цілому він добре переноситься, але має деякі побічні ефекти (головним чином, з боку шлунково-кишкового тракту, дуже рідко викликає важкі гіпоглікемії та смертельно небезпечний лактацидоз) [5, 6]. Загальною рисою специфічнозаміщених тіазолідин-2,4-діонів (препарати піоглітазон 9, розиглітазон 10), які являють собою активатори PPAR-гамма - рецептора, що активує проліферацію пероксисом, є здатність підвищувати чутливість скелетних м'язів до інсуліну та знижувати продукцію глюкози печінкою [7]. Вони не підвищують ризик гіпоглікемії та здатні зберігати свій ефект довше, ніж сульфонілсечовина та метформін [8]. Однак розиглітазон натепер втратив свою привабливість внаслідок повідомлень про підвищення ризику розвитку інфаркту міокарду [9]. Нещодавно було виявлено зв'язок між піоглітазоном та збільшенням ризику розвитку раку сечового міхура [10]. Доведеними побічними ефектами тіазолідиндіонів є збільшення ваги, затримка рідини, що призводить до набряку та/бо серцевої недостатності у осіб зі схильністю до цього, та перелом кісток, в першу чергу, у жінок [11, 12]. Такі класи інсулін-стимулюючих препаратів, як агоністи глюкагоноподібного пептиду-1 (ГПП1), що вводяться ін'єкційно, та пероральні інгібітори дипептидилпептидази-4, впливають на інкретинову систему та є унікальними за механізмом дії (глюкозо-залежна активація секреції інсуліну та гальмування секреції глюкагону, уповільнення спорожнення шлунку та зниження апетиту), а в зв'язку з контролем апетиту агоністи ГПП-1 призводять також до зниження маси тіла [13, 14]. Разом з тим, їх довгострокова безпека залишається предметом досліджень. Останнім часом з'явився новий клас цукрознижуючих препаратів - інгібітори натрійглюкозного котранспортеру-2, ефективність яких не залежить від інсуліну, у зв'язку з чим їх можна використовувати на будь-якій стадії розвитку ЦД 2 типу. Механізм дії цих препаратів пов'язаний зі зниженням реабсорбції глюкози у проксимальних канальцях нефрону та, відповідно, зі збільшенням її екскреції із сечею. Останнє призводить до таких побічних ефектів, як збільшення ризику грибкових інфекцій сечостатевої системи та деяке підвищення загального рівня інфікованості сечовивідних шляхів [15-17]. Структури найбільш вживаних ПЦЗ містять гетероциклічні фрагменти, представлені піролідиновими, тіазолідиновими, піридиновими, піперазиновими ядрами. Антидіабетичних препаратів тіазинового ряду невідомо. Однак, конденсоване тетрагідрофуранове похідне амінодигідротіазину 11 заявлене як субстанція для виготовлення лікарських засобів, у тому числі, для лікування ЦД 2 типу [18]. Повідомлялось про антидіабетичні властивості сполуки 12, яка містить як сульфонілтіосечовинний, так і тіазиновий фрагменти [19]. Дані щодо інших видів біологічної активності 1,3-тіазинів містяться в оглядах [20, 21]. 40 2 UA 115904 U X F O O R N H N H F 10 O N H N Br OMe NH2 CH3 11 5 S Ph N S S N F N O O F 12 В основу корисної моделі поставлено задачу винайти низькотоксичну сполуку з тіазинового ряду, яка здатна гальмувати метаболічні порушення, притаманні цукровому діабету 2 типу з ожирінням. Поставлена задача вирішується тим, що використовують 5-ацетил-4-гідрокси-2Н-1,3-тіазин2,6(3Н)-діон для корекції функціонально-метаболічних порушень при цукровому діабеті 2 типу на тлі ожиріння. Технічний результат - розширення арсеналу ефективних та низькотоксичних засобів з комплексними антидіабетичними властивостями. 5-Ацетил-4-гідрокси-2Н-1,3-тіазин-2,6(3Н)-діон (сполука 13, лабораторний шифр AD 1408) є відомою сполукою, СAS Index [91114-97-5], і використовується як напівпродукт синтезу речовин з протимікробною [22] та протипухлинною [23] дією. Дані, щодо анти діабетичних властивостей тіазинового похідного 13 відсутні. OH O S O HN O 15 20 25 30 13 Існує декілька методів синтезу сполуки 13 [23-25]. Нами використано найбільш простий з них, виходячи з доступних малонової та оцтової кислот і калію тіоціанату [25]. Одержана сполука має наступні характеристики: т. пл. від 184 до 192 °C, в інтервалі 2-3 °C (літ т. пл. 184 °C [24], 198-200 °C [25]). ПМР спектр розчинів у CDCl3 має два однопротонні сигнали у слабопольній області при 17,7 м.ч. (ОН) та 8.43 м.ч. (NH), які зникають при дейтерообміні з CH3OD. У розчинах ДМСО-d6 у присутності Н2О спостерігається лише сигнал від метилу в СОМе при 2,56 м.ч. (у CDCl 3-2,69 -1 -1 -1 м.ч.). ІЧ спектр у КВr містить смуги νOH 3450-3500 см ; νNH 3182, 3018 см ; νMeC=O 1710 см ; νS-1 C=O 1668 і 1630 см . УФ спектр (етанол): λmax 276 нм, ε 14200; λmin 240 нм; плече 217 нм. Одержані спектральні дані узгоджуються з наведеними в роботах [23, 25]. Гостру токсичність сполуки AD-1408 вивчали на 6 білих безпородних мишах-самцях масою тіла 23-30 г при пероральному (через зонд) одноразовому введенні в дозі 1 000 мг/кг і дворазовому введенні в дозі 2000 мг/кг маси тіла. Сполуку вводили на соняшниковій олії. Контрольні тварини одержували соняшникову олію. Спостереження за тваринами проводили протягом 14 днів. При цьому у тварин реєстрували стан шкіряного покриву, очей, вушних раковин, поведінку, зовнішній вигляд, відношення до їжі та води, зміну маси тіла (табл. 1). Таблиця 1 Динаміка маси тіла (г) білих мишей в гострому досліді Групи тварин Контроль Сполука AD-1408 Вихідні дані 24,1±0,8 24,8±0,6 5 24,2±0,8 25,0±0,5 3 Строки дослідження, доба 10 14 25,9±0,7 27,2±0,7 26,1±0,6 26,9±0,5 UA 115904 U 5 10 15 20 25 30 35 40 В результаті досліджень встановлено, що одноразове пероральне введення сполуки AD1408 в дозі 1000 мг/кг і дворазове в дозі 2000 мг/кг маси тіла не викликало загибелі тварин протягом всього періоду спостереження. Отримані дані свідчать, що миші, яким введена дана речовина в дозі 2000 мг/кг маси тіла, в перший день досліду насторожені, вони більш охайні і активні у порівнянні з контрольними тваринами. На другий день експерименту у цих тварин знижена рухова активність. Споживання їжі та води, маса тіла, зовнішній вигляд, колір вушних раковин, стан очей, тонус тіла у піддослідних тварин в порівнянні з контрольною групою не змінювались. На третій день досліду різниці між піддослідними і контрольними тваринами не спостерігалося. Таким чином, сполука AD-1408 за критерієм смертності відноситься до практично нетоксичних [26]. Моделювання ЦД 2 типу у статевозрілих (6-місячних) самців-щурів популяції Вістар (n=18) проводили шляхом введення низької дози стрептозотоцину (30 мг/кг внутрішньочеревно) після 80-добового утримання тварин на комбінованій дієті, яка являє собою сполучення високожирового раціону харчування (дієта з надмірним вмістом насичених жирів: білки - 20,0 %, жири - 60,0 %, вуглеводи - 20,0 % від загального калоражу з доданням жовчних кислот у кількості 1 % від маси корму) та надмірного споживання вуглеводів (вільний доступ до розчину фруктози в концентрації 200 г/л) [27], з природною зміною режиму освітлення, температура та вологість повітря - за стандартами віварію. Контрольна група тварин відповідної статі та віку (n=6) споживала стандартне харчування (білки - 15,0 %, жири - 5,0 %, вуглеводи - 80,0 % від загального калоражу), мала вільний доступ до води та утримувалася в аналогічних умовах [28]. Сполуку AD-1408 застосовували перорально в дозі 50 мг/кг за допомогою зонду у вигляді водної суспензії з Твіном-80 щоденно протягом 15 діб, починаючи з 85-ї доби експерименту. Препарат порівняння метформін надавали за аналогічною схемою в дозі 50 мг/кг. Контрольна група за аналогічною схемою отримувала плацебо. Тваринам проводили внутрішньочеревний тест толерантності до глюкози (ВЧТТГ, 3 г/кг; 0, 30, 60 та 120 хв.) та ТТІ (тест толерантності до інсуліну, 0,1 Од/кг підшкірно; 0, 15, 30 та 60 хв.) з використанням аналізатору глюкози "Ексан-Г" (Литва) та обчисленням площі під глікемічними кривими (ПГК). Кров'яний тиск вимірювали неінвазивно за допомогою апарату LE5002 (Panlab, Harvard Apparatus, Іспанія). Після знеживлення експериментальних тварин шляхом транслокації шийних хребців визначали вагу фракцій жирової тканини (епідидимальний, мезентеріальний, ретроперитонеальний та загальний абдомінальний жир). Експериментальні дослідження проводили згідно з національними "Загальними етичними принципами експериментів на тваринах", що узгоджуються з положеннями "Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей" [29]. Отриманий цифровий матеріал проаналізували методами варіаційної статистики із застосуванням параметричних та непараметричних критеріїв [30]. Для перевірки нормальності розподілу у вибірках менше 30 дат використовували тест Шапіро-Уїлка [31] Для оцінки різниці арифметичних середніх був використаний парний та непарний t-критерій Стьюдента. Перевірку нульових гіпотез проведено з використанням t критерію [32] нарівні значущості Р