83 Е. А. Саватеева1, В. В. Емельянов1, А. В. Мусальникова1, Л. П. Сидорова1, Н. Е. Максимова1, Н. Н. Мочульская1, В. А. Черешнев1, 2 1Уральский федеральный университет, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 28. E-mail: evvd@list.ru 2Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, 620049, Екатеринбург, ул. Первомайская, 106. Серосодержащие гетероциклические соединения с потенциальной противодиабетической активностью* Существенным звеном патогенеза сахарного диабета и его осложнений является неферментативное гликозилирование белков (НГБ). Однако сов- ременная эндокринология испытывает нехватку клинически эффективных лекарственных средств для его коррекции. Проведен скрининг 23 производ- ных 1,3,4-тиадиазина на способность ингибировать реакцию НГБ in vitro, исследована взаимосвязь «структура – активность». Среди 23 соединений, подвергнутых скринингу, мы выделили 11 наиболее активных веществ, по- давлявших накопление ФА на 20–70 %, против контроля. Лидерами среди этих веществ были соединения L-17, 2-Г-5-Ф и Н-10, снижавшие накопление ФА в 2–2,5 раза, по сравнению с контролем, и превосходившие по инги- бирующей способности вещество сравнения G-SH. Таким образом, в про- веденном исследовании впервые продемонстрирована способность ряда серосодержащих гетероциклических соединений класса 1,3,4-тиадиазинов ингибировать накопление начального продукта НГБ фруктозамина при ин- кубации бычьего сывороточного альбумина с глюкозой, проведена оценка взаимосвязи между структурой соединений и противогликозилирующей ак- тивностью. Выявленный биохимический механизм может иметь значение в реализации противодиабетической активности производных 1,3,4-тиадиа- зина. * Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 12-04-31852-мол_а и средств Программы развития УрФУ на 2010–2020 гг. У Д К 6 61 .1 2. 01 +6 15 .2 72 © Саватеева Е. А., Емельянов В. В., Мусальникова А. В., Сидорова Л. П., Максимова Н. Е., Мочульская Н. Н., Черешнев В. А., 2014 84 CTA | № 3 | 2014 Введение Возрастающая распространенность сахарного диабета (СД) в современном мире определяет высокую актуаль- ность поиска новых противодиабети- ческих средств с различными механиз- мами действия. Существенным звеном патогенеза СД и его осложнений явля- ется неферментативное гликозилиро- вание белков спонтанная химическая реакция между карбонильными груп- пами моносахаридов и аминогруп- пами белков. Нашими предыдущими исследованиями показана способность веществ, имеющих тиольную группу, ингибировать накопление начального продукта НГБ фруктозамина. В связи с этим представляет интерес исследо- вать противогликозилирующую актив- ность веществ, способных трансфор- мироваться в тиольные производные. К таким соединениям относятся 1,3,4-ти- адиазины – шестичленные гетероци- клические соединения, содержащие два атома азота и один атом серы [1]. Представители класса 1,3,4-тиади- азинов обладают различными видами фармакологической активности: анти- агрегантной, антикоагулянтной, ане- стезирующей, гипометаболический, противовоспалительной, радиопротек- торной [2, 3]. Результаты и обсуждение В модельной системе в течение 7 недель инкубации происходит на- копление фруктозамина (ФА), наибо- лее интенсивное – в первые 2 недели. Ингибиторы процесса снижают мак- симальный уровень накопления ФА и замедляют его достижение. Так, вос- становленный глутатион (G-SH) сни- жал накопление ФА в 1,5–2 раза в пер- вые 4 недели эксперимента. Однако к окончанию инкубации G-SH утрачивал ингибирующую активность, что, воз- можно, связано с окислением его ти- ольных групп [4]. Исследованные производные 1,3,4-тиадиазина обладали различной способностью блокировать накопле- ние ФА в модельной системе (рис. 1). Среди 23 соединений, подвергнутых скринингу, мы выделили 11 наиболее активных веществ, подавлявших нако- пление ФА на 20–70 %, против контр- оля. Лидерами среди этих веществ были соединения L-17, 2-Г-5-Ф и Н-10, снижавшие накопление ФА в 2–2,5 раза, по сравнению с контролем, и пре- восходившие по ингибирующей спо- собности вещество сравнения G-SH. Ингибирование реакции НГБ тио- лами мы связываем с их способностью к образованию полутиоацеталей и тио- ацеталей при взаимодействии с глюко- Рис. 1. Накопление фруктозамина при инкубации бычьего сывороточного альбумина с глюкозой и производными 1,3,4-тиадиазина, в процентах к уровню контрольного опыта Е. А. Саватеева, В. В. Емельянов, А. В. Мусальникова, Л. П. Сидорова, Н. Е. Максимова, Н. Н. Мочульская, В. А. Черешнев 85 2014 | № 3 | CTA Серосодержащие гетероциклические соединения с потенциальной противодиабетической активностью зой и промежуточными карбонильны- ми продуктами НГБ [4, 5]. Окисление тиольной группы с обра- зованием дисульфида является конку- рирующим процессом, выводит тиолы из реакции с карбонильными соедине- ниями и лишает их противогликозили- рующей способности. В этих условиях преобладает образование ФА по ами- ногруппе G-SH, в связи с чем уровень ФА в модельной системе на поздних сроках инкубации повышался. Механизм противогликозилиру- ющего действия соединений класса 1,3,4-тиадиазина возможно связан с их способностью трансформироваться в SH-замещенные пиразолы, как это на- блюдается при нагревании некоторых 1,3,4-тиадиазинов в кислых и щелоч- ных средах [2, 3], или присоединять глюкозу к фрагменту тиадиазинового кольца после его раскрытия (рис. 2). При анализе взаимосвязи «структу- ра – противогликозилирующая актив- ность» производных 1,3,4-тиадиазина установлено, что среди активных инги- биторов НГБ преобладали производные 5-арил-1,3,4-тиадиазина, содержащие амины и циклоалкиламины в положе- нии 2 тиадиазинового кольца. Напро- тив, среди веществ со слабой ингиби- рующей способностью преобладали 5-гетерил-1,3,4-тиадиазины. Таким образом, в проведенном ис- следовании впервые продемонстриро- вана способность ряда серосодержа- щих гетероциклических соединений класса 1,3,4-тиадиазинов ингибиро- вать накопление начального продукта НГБ фруктозамина при инкубации бы- чьего сывороточного альбумина с глю- козой, проведена оценка взаимосвязи между структурой соединений и про- тивогликозилирующей активностью. Выявленный биохимический меха- низм может иметь значение в реализа- ции противодиабетической активности производных 1,3,4-тиадиазина. Экспериментальная часть В данной работе впервые иссле- дована способность 23 серосодержа- щих гетероциклических соединений класса 1,3,4-тиадиазинов блокировать реакцию НГБ. В модельной системе, включавшей бычий сывороточный альбумин (Sigma, США) в концентра- ции 5 г/л, D-глюкозу и исследуемое ве- щество в эквимолярной концентрации 20 ммоль/л, определяли концентрацию первичного продукта НГБ фруктоза- мина (ФА) спектрофотометрическим методом по реакции с тиобарбитуро- вой кислотой через 1, 2, 4 и 7 недель инкубации. В качестве вещества срав- нения, содержащего тиольную группу, в тех же условиях использовали вос- становленный глутатион (Merck, Гер- мания). В контрольном опыте бычий сывороточный альбумин инкубирова- ли с D-глюкозой без ингибиторов НГБ. Рис. 2. Возможный механизм блокады НГБ производными 1,3,4-тиадиазниа 86 CTA | № 1 | 2014 E. A. Savateeva1, V. V. Emelyanov1, A. V. Musalnikova1, L. P. Sidorova1, N. E. Maksimova1, N. N. Mochulskaya1, V. A. Chereshnev1,2 1Ural Federal University, 28, Mira street, 620002, Ekaterinburg. E-mail: evvd@list.ru 2Institute of Immunology and Physiology UBRAS, 106, Pervomaiskaya street, 620049, Eekaterinburg Sulfur-containing heterocyclic compounds with potential antidiabetic activity The essential link in the pathogenesis of diabetes mellitus and its complications is a non-enzymatic glycosylation of proteins. However, modern endocrinology lacks of clinically effective pharmaceuticals for its correction. The screening of 23 derivatives of 1,3,4-thiadiazine the ability to inhibit the reaction of non-enzymatic glycosylation of proteins in vitro was held, and 11 the most active compounds of them were selected, also the relationship «structure – activity» was investigated. An essential part of the pathogenesis of diabetes mellitus and its complications is non-enzymatic glycosylation of proteins. However, modern endocrinology lacks clinically effective medicines for its correction. 1. Pfeiffer W.-D. Comprehensive Heterocyclic Chemistry III, 2010, 9, 401. 2. Patent RU2157210. 3. Patent RU2379306. 4. Emeliyanov V. V., Savateeva E. A., Maksimova N. E., Mochulskaya N. N. Chershnev V. A. Materials of the annual conference “Pharmacy and public health”, 25 Feb 2010, Ekaterinburg, 27. 5. Emeliyanov V. V., Maksimova N. E., Mochulskaya N. N., Chereshnev V. A. Voprosy Boil. medic. Pharm. khimii, 2010, (1), 3. Е. А. Саватеева, В. В. Емельянов, А. В. Мусальникова, Л. П. Сидорова, Н. Е. Максимова, Н. Н. Мочульская, В. А. Черешнев