Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

THE RESEARCHES OF RELATIONSHIP OF STRUCTURE WITH ANTI-INFLAMMATORY ACTIVITY OF N– ALKYLSUBSTITUTED DERIVATIVES OF ANTHRANILIC ACID WITH USE THE FACTOR OF DISTRIBUTION OCTANOL-WATER

Korkodinova L.M. 1 Andryukov K.V. 1 Veykhman G.A. 1 Endaltseva O.S. 1 Vizgunova O.L. 1
1 Perm state pharmaceutical academy
Определены значения коэффициента распределения октанол-вода (logP) 17 соединений ряда N- алкилзамещенных производных антраниловой кислоты спектрофотометрическим методом. Проведен регрессионный анализ и получено 3 корреляционных уравнения, связывающих logP с экспериментально определенной противовоспалительной активностью (ПВАэксп). С целью проверки пригодности составленных корреляционных уравнений для прогнозирования ПВА экспериментально определены константы липофильности 7 новых соединений. Рассчитаны значения прогнозируемого противовоспалительного действия с помощью полученных уравнений. Экспериментально определены значения ПВАэксп исследуемых 7 соединений, которые в результате проведенных биологических испытаний являются активными. Для проведения оценки прогнозирования ПВА в сравнении с экспериментально определенными значениями вычислены значения средней квадратичной ошибки прогноза. В результате проверки выявлено, что использование уравнений линейной и логарифмической зависимостей S = 9,90 и S = 9,44 соответственно приводит к более точным результатам прогнозирования ПВАэксп. По итогам оценки качества прогноза можно сделать вывод, что рассчитанные уравнения (1) и (2) могут быть использованы в дальнейших исследованиях для целенаправленного синтеза новых активных соединений с противовоспалительным действием в ряду N- алкилзамещенных производных антраниловой кислоты.
The values of factor of distribution octanol-water (logP) of 17 substances of N–alkylsubstituted derivatives of anthranilic acid by a spectrofotometric method are defined. It is transacted the analysis of regression and received 3 correlation equations connecting the logP with experimentally defined anti-inflammatory activity (AIAexp). For the purpose check of suitability of the made correlation equations for prediction of AIA, the values logP of 7 new substances are experimentally defined. Values of anti-inflammatory action with use of the made equations are calculated. It is experimentally defined AIAexp of investigated 7 substances which by results of biological tests are active. For carrying out of an estimation of prediction AIA in comparison with experimentally certain values of an average square-law error of the prediction are calculated. As a result of check it is revealed, that use of the equations of linear and logarithmic dependences S = 9,90 and S = 9,44, accordingly, leads to more exact results of prediction of AIA. Following the results of an estimation of quality of the prediction it is possible to draw a conclusion, that the calculated equations (1) and (2) can be used in the further researches for search of active substances with anti-inflammatory action among of N– alkylsubstituted derivatives of anthranilic acid.
N-alkylsubstituted derivatives of anthranilic acid
a lipophilicity constant (logP)
anti-inflammatory activity
structure-activity
1. Vukolov E.A. Osnovy statisticheskogo analiza. Praktikum po statisticheskim metodam i issledovaniyu operatsij s ispolzovaniem paketov statistica i excel: uchebnoe posobie. 2-e izd., ispr. i dop., Moskva. 2008. pp. 161–189.
2. Landau M.A. Molekulyarnyj mekhanizm dejstviya fiziologicheski aktivnykh soedinenij. M., 1981. pp. 153–158.
3. Matyushin A.A. Otsenka lipofilnosti nekotorykh antioksidantov novogo pokoleniya, Farmatsiya, 2008. no. 5. pp. 23–29.
4. Mardanova, L.G. Biologicheskaya aktivnost i vzaimosvyaz «struktura – dejstvie» nekotorykh metabolitov triptofana i ikh proizvodnykh: dis. …doktora farmats. nauk. Perm, Permsk. gos. farmats. akademiya, 2003. 338 p.
5. Raevskij, O.A. Deskriptory molekulyarnoj struktury v kompyuternom dizajne biologicheski aktivnykh veschestv, Uspekhi khimii, 1999. vol. 68. no. 6. pp. 555–575.
6. Avdeef, A. Absorption and Drug Development, Wiley-Interscience, Hobroken, NJ. 2003. 287 p.
7. Kubinyi. H. QSAR: Hansch Analisys and Related Approaches. Wiley-VCH, Weinheim. 1993. pp. 21–56.
8. Leo A. Some advantages of calculating octanol-water partition coefficients, J. Pharm. Sci., 1987. Vol. 76.pp. 166–168.

Липофильность – физико-химический параметр, вызывающий большой интерес в QSAR исследованиях благодаря значительной роли в описании динамических и фармакокинетических аспектов действия биологически активных соединений [5]. Многие из процессов распределения веществ зависят от способности их пересечь мембраны, которая измеряется количественно константой распределения в системе 1 – октанол-вода (logP) [7]. Вещества с большим значением logP высоколипофильны и легко проникают через клеточную мембрану, а с низкой – не способны к проникновению в клетку [2, 3].

Цель данной работы заключается в установлении количественной зависимости между экспериментально определенными значениями коэффициента распределения октанол – вода (logPэксп) и величиной противовоспалительной активности (ПВА). Объектом исследования являются производные антраниловой кислоты, при атоме азота которых содержатся ацильные, аллильный или 3-хлорбутен-2-ильный заместители, под общим названием N–алкилзамещенные производные антраниловой кислоты (17 соединений).

pic_92.wmf

X = H, R1 = NHCH2CH = CH2, R2 = H, R3 = COCH2Cl (I); X = H,R1 = NHCH2CH = CH2, R2 = H, R3 = COCH2CH2CH3 (II); X = H, R1 = OH, R2 = H,R3 = COCH2Cl (III); X = Br, R1 = NH2, R2 = H, R3 = COCH2Cl (IV); X = Br, R1 = NH2,R2 = H, R3 = COCH2CH2CH2Cl (V); X = Br, R1 = NHCH2CH = CH2, R2 = H, R3 = COCH2CH2Cl (VI); X = H, R1 = OH, R2 = H, R3 = COCONHCH2CH = CH2 (VII); X = H, R1 = OH, R2 = H, R3 = COCH3 (VIII); X = H, R1 = OH, R2 = H, R3 = CH2CH = CH2 (IX); X = H, R1 = OH, R2 = H, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (X); X = H, R1 = NHC6H4(4-Br), R2 = H, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XI); X = H, R1 = NHC6H4(2-CH3), R2 = H, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XII); X = H, R1 = NHC6H4(4-Br), R2 = COCH3, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XIII); X = H, R1 = NHC6H5, R2 = H, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XIV); X = H, R1 = NHC6H4(2-CH3), R2 = COCH3, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XV); X = H, R1 = NHC6H4(4-ОCH3), R2 = COCH3, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XVI); X = H, R1 = NHCH2CH2OH, R2 = H, R3 = COCONHCH2CH = CH2 (XVII).

Для изучения количественной зависимости фармакологического действия от физико-химических свойств соединений экспериментально определены величины коэффициента распределения октанол–вода (log Pэксп) спектрофотометрическим методом [6, 8]. Полученные результаты и их метрологические характеристики (S – стандартное отклонение среднего результата, ±∆log P средний и – значение относительной погрешности среднего результата при уровне значимости (α = 0,05)) для 17 соединений этого ряда (I–XVII), приведены в табл. 1. Значения log Pэксп лежат в интервале от 0,56 до 3,20.

Для исследования связи структура – противовоспалительная активность использовали значения ПВАэксп ( %), определенные через 4 часа, а для соединений ПВАэксп, которых определено через 3 и 5 часов, среднее значение (табл. 1).

С целью установления корреляционной зависимости между константой липофильности и ПВАэксп был проведен регрессионный анализ с использованием программы Statistica 6. В результате составлены три однопараметровых уравнения линейной, логарифмической и квадратичной регрессии (табл. 2), значимость которых была доказана с помощью вычисленного значения р, при α = 0,05, критериев Фишера и Стьюдента.

Для того чтобы проверить прогнозирующую способность составленных регрессионных уравнений, определены значения log Pэксп семи новых соединений из ряда N-алкилзамещенных производных антраниловой кислоты (XVIII–XXIV) (табл. 3).

pic_93.wmf

X = H, R1 = NH2, R2 = H, R3 = CH2CH = CH2 (XVIII); X = H, R1 = NHC6H4(3-CH3), R2 = H, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XIX); X = H, R1 = NHC6H4(4-CH3), R2 = H, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XX); X = H, R1 = NHC6H5, R2 = COCH3, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XXI); X = H, R1 = NHC6H4(3-CH3), R2 = COCH3, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XXII); X = H, R1 = NHC6H4(4-CH3), R2 = COCH3, R3 = CH2CH = C(Cl)CH3 (XXIII); X = H, R1 = NHC6H4(4-Cl), R2 = COCH3, R3 = CH2CH = CH2 (XXIV).

Таблица 1

Противовоспалительная активность и константы липофильности N–алкилзамещенных производных антраниловой кислоты (I–XVII)

Соединение

Метрологические характеристики log Pэксп

ПВАэксп, %

log Pэксп средний

S

±∆log Pэксп средний

Eqn1.wmf

I

1,48

0,0176

0,08

2,97

39,85

II

1,82

0,0167

0,07

2,27

25,00

III

0,78

0,0120

0,05

3,84

33,50

IV

2,05

0,0120

0,05

1,45

44,95

V

2,08

0,0176

0,08

2,11

38,75

VI

2,73

0,0153

0,07

1,39

47,50

VII

0,99

0,0120

0,05

3,03

14,50

VIII

0,56

0,0100

0,04

4,44

24,90

IX

1,87

0,0176

0,08

2,35

37,00

X

1,47

0,0153

0,07

2,58

48,50

XI

1,47

0,0219

0,09

3,70

18,90

XII

3,20

0,0120

0,05

0,93

59,00

XIII

2,35

0,0153

0,07

1,61

40,40

XIV

2,70

0,0186

0,08

1,71

62,00

XV

2,70

0,0318

0,14

2,92

50,10

XVI

2,27

0,0233

0,10

2,56

42,40

XVII

1,14

0,0176

0,08

3,85

39,00

Таблица 2

Корреляционные уравнения взаимосвязи значений констант липофильности с ПВАэксп

№ п/п

Корреляционное уравнение

N

R

F

t

p

1

ПВАэксп = 15,305 + 12,825∙log P

17

0,742

18,42

2,56

0,00064

2

ПВАэксп = 29,402 + 42,773∙log (log P)

17

0,686

13,37

8,23

0,00234

3

ПВАэксп = 25,293 + 3,474∙log P2

17

0,758

20,33

6,76

0,00042

Таблица 3

Константы липофильности N–алкилзамещенных производных антраниловой кислоты (XVIII–XXIV)

Соединение

Метрологические характеристики log Pэксп

log Pэксп средний

S

±∆log Pэксп средний

Eqn1.wmf

XVIII

1,73

0,0186

0,08

2,66

XIX

2,82

0,0203

0,09

1,79

XX

2,71

0,0203

0,09

1,85

XXI

2,30

0,0219

0,09

2,36

XXII

2,80

0,0208

0,09

1,85

XXIII

2,62

0,0120

0,05

1,14

XXIV

2,84

0,0145

0,06

1,27

Полученные результаты ПВАрассч и доверительные интервалы индивидуального предсказанного значения (ΔПВАрассч) приведены в табл. 4. Доверительный интервал индивидуального предсказанного значения рассчитывали по формуле (1) [1]:

Eqn2.wmf (1)

где t0,05 – коэффициент Стьюдента при уровне значимости (α = 0,05); n – число наблюдений в уравнении (n = 17); k – число оцениваемых параметров регрессионной модели (k = 2); m – независимая переменная, используемая в уравнении регрессии (log P); S – среднее квадратичное отклонение ошибок наблюдений; Eqn3.wmf – значение независимой переменной (log P), используемой в расчётах; Eqn4.wmf – среднее значение независимой переменной (log P), входящей в расчётную модель; Eqn5.wmf – сумма квадратов отклонений независимой переменной (log P), используемой в расчётной модели.

Теоретически рассчитанные величины ПВА соединений (XVIII–XXIV) подтверждены экспериментальными данными, которые представлены в табл. 4.

Таблица 4

Теоретически рассчитанные и экспериментальные значения ПВА N-алкилзамещенных производных антраниловой кислоты (XVIII–XXIV)

Соединение

ПВАрассч, %

ПВАэксп, %

уравнение (1)

уравнение (2)

уравнение (3)

ПВАрассч

ΔПВАрассч

ПВАрассч

ΔПВАрассч

ПВАрассч

ΔПВАрассч

XVIII

37,49

17,01–57,98

39,58

17,35–61,82

35,69

15,77–55,62

51,6

XIX

51,47

30,11–72,83

48,66

25,48–71,84

52,92

32,15–73,69

53,6

XX

50,06

28,89–71,23

47,92

24,95–70,90

50,81

30,22–71,40

40,6

XXI

44,80

24,15–65,46

44,87

22,45–67,30

43,67

23,58–63,76

57,3

XXII

51,22

29,89–72,54

48,53

25,39–71,67

52,53

31,79–73,27

49,7

XXIII

48,91

27,88–69,94

47,29

24,47–70,12

49,14

28,69–69,59

45,4

XXIV

51,73

30,33–73,12

48,79

25,57–72,01

53,31

32,50–74,12

56,8

При сопоставлении значений противовоспалительной активности ПВАрассч с ПВАэксп, выявлено, что все значения ПВАэксп входят в доверительный интервал индивидуального предсказанного значения.

Для проведения сравнительной оценки качества прогнозирования ПВАрассч, с помощью полученных уравнений (1)–(3) (табл. 2) вычислены значения средней квадратичной ошибки прогноза: S1 = 9,90, S2 = 9,44 и S3 = 10,75. Величина средней квадратичной ошибки свидетельствует о том, что использование уравнений (1) и (2) (S1 = 9,90 и S2 = 9,44) приводит к более точным результатам прогнозирования ПВАэксп в сравнении с уравнением (3).

По расчётам процент торможения каррегинового отёка составил свыше 30 %. Экспериментально определенные значения ПВА для соединений XVIII–XXIV находятся в интервале 40,60–57,30 %.

Таким образом, можно сделать вывод, что составленные уравнения (1) и (2) могут быть использованы в дальнейших исследованиях для целенаправленного синтеза новых активных соединений с противовоспалительным действием в ряду N-алкилзамещенных производных антраниловой кислоты.

Экспериментальная часть

Экспериментальное определение величин коэффициента распределения октанол – вода N-алкилзамещенных производных антраниловой кислоты проводилось спектрофотометрическим методом в системе «октанол – вода» [6, 8]. Полученные результаты и их метрологические характеристики (S – стандартное отклонение среднего результата, ±∆log P средний и – значение относительной погрешности среднего результата при уровне значимости (α = 0,05)) для 24 соединений этого ряда (I–XXIV), приведены в табл. 1 и 3.

Противовоспалительное действие соединений (I–XXIV) (табл. 1 и 4) исследовали на белых нелинейных крысах массой 200–220 г на модели каррагенинового отёка. Изучаемые вещества вводили внутрибрюшинно в дозе 50 мг/кг в виде водной суспензии, стабилизированной твином–80, за 1 ч до инъекции флогогена. Крысам контрольной серии вводили эквивалентное количество раствора твина. В качестве препарата сравнения использовали ортофен, который вводили из расчёта 10 мг/кг в условиях, аналогичных описанным для тестируемых соединений. Объем лап животных измеряли онкометрически до и через 3, 4 и 5 ч после инициации воспаления [4]. Эффект оценивали по уменьшению прироста отека лап в сравнении с контрольной группой крыс.

Рецензенты:

Игидов Н.М., д.фарм.н., профессор кафедры органической химии, ГБОУ ВПО ПГФА Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Пермь;

Вихарева Е.В., д.фарм.н., профессор, зав. кафедрой аналитической химии, ГБОУ ВПО ПГФА Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Пермь.

Работа поступила в редакцию 03.06.2013.