Акад. РАМН А.А.Спасов, доклад 28.09.2010

Стереохимические
основы создания
лекарственных средств
А.А. Спасов, В.А. Косолапов
ВолГМУ
Стереохимия
• Отрасль
химии,
исследующая
пространственное строение молекул
и его влияние на физические и
химические свойства веществ
2
Фундаментальные открытия в
области стереохимии
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Открытие оптической активности (Ж. Био,1815)
Первое разделение стереоизомеров (Л. Пастер, 1848)
Теория тетраэдрического строения атома углерода (Я. ВантГофф, Ж. Ле Бель, 1874)
Первый асимметрический синтез (В. Марквальд, 1904)
Исследование стереохимии реакций (Э. Хьюз, К. Ингольд, В.
Прелог, 1930-1950-е годы)
Ведение понятия хиральности; создание R-S-номенклатуры (Р.
Кан, К. Ингольд, В. Прелог, 1966)
Развитие конформационного анализа (О. Хассель, Д. Бартон,
Нобелевская премия 1969)
Разработка методов стереоселективного синтеза (В. Прелог,
Дж. Корнфорт, Нобелевская премия 1975)
Создание хиральных катализаторов (У. Ноулес, Б. Шарплесс, Р.
Нойори, Нобелевская премия 2001)
3
Динамика регистрации
стереоселективных средств
Ахиральные
препараты
Рацемические
препараты
Энантиомерные
препараты
Япония, 1988 – 2002 гг.
4
Термины стереофармакологии
•
•
•
Хиральность - свойство объекта (молекулы) быть несовместимым со
своим отображением в идеально плоском зеркале
Стереоизомерия (стереохимическая, пространственная изомерия) –
возникает в результате различий в стереохимической конфигурации
молекул; соответствующие изомеры называются стереоизомерами
Энантиомер - зеркальный стереоизомер; элементом хиральности в
этом случае является центр (как правило, асимметрический атом
углерода)
– Эвтомер – биоактивный энантиомер или энантиомер с повышенной
фармакологической активностью
– Дистомер – неактивный энантиомер
•
•
•
•
Рацемат – эквимолярная смесь двух энантиомеров
Энантиоселективность – процесс, при котором один энантиомер
экспрессируется исключительно или преимущественно через другой
Диастереоизомеры – стереоизомеры, которые не являются
зеркальными отображениями друг друга
Хиральная инверсия – явление, когда некоторые энантиомеры могут
переходить из одной энантиомерной конфигурации в другую
5
Методы разделения стереоизомеров
• Отбор кристаллов
• Самопроизвольная кристаллизация
• Использование оптически активных
растворителей
• Разделение через диастереомеры
• Адсорбционное (хроматографическое)
разделение
• Биохимическое расщепление
• Асимметрический синтез
6
Возможные причины стереофармакологических различий биологически активных
веществ
7
Типы стереоизомерии
•
•
•
•
•
•
•
Геометрическая (цис-транс)
Конформационная
Центральная (оптическая)
Аксиальная
Планарная
Спиральная
Топологическая
8
Основные задачи, решаемые при
создании стереоселективных средств
• Повышение эффективности
• Снижение токсичности
• «Обновление» патента
9
Стереоизомерия лекарственных
средств
Геометрическая (цис-транс)
O
O
ZH3C
ECH3
N
N
CH3
CH3
Z-Доксепин - эвтомер
E-Доксепин - дистомер
Конформационная
Стероиды
Тип андростана
(Стеролы)
Тип тестана
(Желчные кислоты)
10
Стереоизомерия лекарственных
средств
Оптическая
Энантиомеры
OH
HO
H
H
N
(R)
H
CH3
CH3
HO
(R(D))-Изадрин Эвтомер
Активнее в 1600 раз
HO
H
N
OH
CH3
CH3
HO
(S(L))-Изадрин Дистомер
NH2 O
H
HO
O
HO
(S)
HO
(S)
OH
H
S(L)-ДОФА (Леводопа) - активен
(R)
HO
OH
NH2
R(D)-ДОФА - токсичен
Стереоизомерия лекарственных
средств
Оптическая
Диастереомеры
H
OH
O
O
H
H
N
(S)
(R)
H2N
(R)
OH
H
HO
HO
CH3
S,R-Лабеталол
OH
OH
Cl
H
Cl
H
N
(R)
Cl
O
H
H
N
(R)
(R)
N
-
CH3
R,R-Лабеталол (Дилевалол)
OH
+
H
N
H2N
(R)
O
H
O
+
N
OH
O
R,R-Левомицетин - активен
Cl
(S)
O
H
H
OR,S-Левомицетин - неактивен
Хиральная инверсия
O
O
HO
HO
(R)
H
OH
(S)
O
H
OH
O
Оксинданак
CH3
CH3
N
N
OH
H
O
(S)
OH
O
L-(-)-Гиосциамин
O
(R)
H
O
Атропин
D-(+)-Гиосциамин
13
Аспаркам-L
NH3+
NH3+
O
( S)
-
O
O
K+
NH3+
(S)
O- Mg+2
O-
-
O
H
H
O
O
( S)
-
O-
O
O
H
O
калия, магния L-аспарагинат
14
Экспериментальные
исследования
ВолГМУ
Влияние калий магниевых солей L-, D- и DL-стереоизомеров
аспарагиновой кислоты (100 мг/кг) на изменение содержания
магния в эритроцитах при двухнедельной интоксикации
дигоксином
Изменения в дельта % от
контроля
20
Дигоксин
К,Mg аспарагинаты
10
**
*, **,#,§
0
-10
-20
*
*
-30
*
,§
*
-40
*
*
-50
* *
*
-60
-70
Исход
1 неделя
2 недели
*
*
** **
*
* *
* *
*
*
интактные
* животные
дигоксин
дигоксин + K,Mg D-аспарагинат
дигоксин + K,Mg DL-аспарагинат
дигоксин + K,Mg L-аспарагинат
2 недели, 2 недели,
3 часа
6 часов
2 недели, 3 недели,
24 часа
1 неделя
Периодичность измерения
16
Влияние калий магниевых солей L-, D- и DL-стереоизомеров
аспарагиновой кислоты (100 мг/кг) на изменение содержания
магния в эритроцитах при двухнедельной интоксикации
фуросемидом
Фуросемид
K,Mg аспарагинаты
*,**
** **
10
**,§,#
0
**,§,#
Изменения в дельта % от
контроля
20
-10
-20
* *
-30
* **
*
-40
* *
*
-60
-70
Исход
1 неделя
*
*
*
-50
*
2 недели
*
*
* **
интактные животные
фуросемид
*
фуросемид + K,Mg D-аспарагинат
фуросемид + K,Mg DL-аспарагинат
фуросемид + K,Mg L-аспарагинат
2 недели, 2 недели, 2 недели, 3 недели,
3 часа
6 часов
24 часа
1 неделя
Периодичность измерений
17
Влияние калий магниевых солей L-, D- и DL-стереоизомеров
аспарагиновой кислоты (100 мг/кг) на изменение содержания
магния в эритроцитах при алиментарной гипомагнезиемии
1,5
****
*
**
*
*,**,§,#
**
*
1
**
**,§
*,**
**
*,**,§,#
,
,* **
* **
2
*,**
Концентрация магния в
эритроцитах (ммоль/л)
2,5
интактные животные
безмагниевая диета
безмагниевая диета-K,Mg L-аспарагинат
безмагниевая диета-K,Mg DL-аспарагинат
безмагниевая диета-K,Mg D-аспарагинат
*
0,5
0
Исход
9 недель
9 недель
(3 часа)
9 недель
(6 часов)
9 недель 10 недель
(24 часа) (1 неделя)
Периодичность измерений
18
контроль
K,Mg L-аспарагинат
K,Mg D-аспарагинат
K,Mg DL-аспарагинат
Аминный азот (мкг)
60
50
*,§
*,§
40
*,§
Содержание аспарагиновой
кислоты в моче (мг)
Влияние калий магниевых солей L-, D- и DL-стереоизомеров
аспарагиновой кислоты (100 мг/кг) на скорость экскреции
аминного азота и содержание аспарагиновой кислоты в моче
6
*,§,#
5
4
*,§
3
2
1
0
контроль
30
K,Mg LK,Mg DLK,Mg Dаспарагинат аспарагинат аспарагинат
20
10
0
4
8
12
16
20
Периодичность измерения (часы)
24
19
Влияние калий магниевых солей L- ,DL- и D- стереоизомеров
аспарагиновой кислоты (50 мг/кг) на модели строфантиновой
аритмии у морских свинок (Mm)
Изучаемый
препарат
n
Начало
нарушения ритма
(мин.)
Продолжительност
ь аритмии у
животных (мин.)
Продолжительность жизни от
начала аритмии
до смерти (мин.)
Контроль
(глюкоза 5%)
14
2,230,1
15,111,99
15,111,99
K,Mg Lаспарагинат
11
3,50,52
20,284,92
46,56,69*,**
K,Mg DLаспарагинат
(Asparkam)
11
2,990,33
17,772,58
36,146,31*
K,Mg Dаспарагинат
7
2,230,75
15,065,06
20,636,08
20
Частота возникновения фибрилляций у крыс на модели
хлоридкальциевой аритмии при профилактическом
введении стереоизомеров K,Mg аспарагината (50 мг/кг)
100
100
87,5
Процент возникновения
фибрилляций
90
80
70
*
60
57,14
70
50
40
30
20
10
0
5% Глюкоза
K,Mg Lаспарагинат
K,Mg DLаспарагинат
K,Mg Dаспарагинат
21
Выживаемость животных на модели хлоридкальциевой
аритмии при профилактическом введении стереоизомеров
K,Mg аспарагината (50 мг/кг)
Процент выживших животных
*
57,14
60
50
40
25
30
20
10
0
0
0
5% Глюкоза
K,Mg Lаспарагинат
K,Mg DLаспарагинат
K,Mg Dаспарагинат
22
Параметры острой токсичности (LD50), эффективная антиаритмическая
доза (ED50) и антиаритмический индекс калий магниевых солей L- ,DLи D- стереоизомеров аспарагиновой кислоты на модели аконитиновой
аритмии
Изучаемый
препарат
ED50 (мг/кг)
Антиаритмический индекс
(LD50/ED50)
K,Mg L437,076
аспарагинат (396,18 483,084)
85,53
(69,61 105,08)
5,11
K,Mg DLаспарагинат
(Asparkam)
398,74
(374,88 423,44)
94,16
(70,96 124,96)
4,23
K,Mg Dаспарагинат
351,876
(302,46 408,96)
291,94
(188,63 451,84)
1,21
LD50 (мг/кг)
23
Аспаркам-L раствор для инъекций и
инфузий
Аспаркам-L раствор для инъекций в ампулах 5мл или во флаконах 10 мл в
упаковке № 5 и № 10
Состав: 1 мл раствора для инъекций содержит калия L-аспарагината 45 мг,
магния L-аспарагината - 40 мг, сорбита - 50 мг.
Рег. номер: 05/02/1143 от 22.02.2005
Производитель: ОАО «Биосинтез» (г.Пенза) http://www.biosintez.com/
ЗАО Биоамид (Россия) http://bioamid.ru/products/pharmaceutical/14/
24
Клинические
исследования
ВолГМУ
Динамика биохимических показателей у больных
инфарктом миокарда после 10 дней лечения
36
40
27
30
20
13
10
0
-3
-10
триглицериды
магний эритр
магний
плазма
холестерин
-16
-20
калий
%
Аспаркам-L
26
Динамика нарушений ритма у больных инфарктом
миокарда после 10 дней лечения
Среднее количество экстрасистол
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Суправентрикулярные
экстрасистолы
Исходно
Желудочковые
экстрасистолы
После лечения
27
Динамика показателей ишемии у больных
инфарктом миокарда после 10 дней терапии
0,7
ср. количество
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
приступы стенокардии
Аспаркам-L исходно
депрессия ST
Аспаркам-L после лечения
28
Динамика качества жизни у больных инфарктом
миокарда после 10 дней терапии
% от исхода
20
Аспаркам-L
12*
8*
Панангин
10
0
-10
-17
-20
-25*
-30
SF-36
Миннесотский
опросник
* - изменения относительно исходного значения
статистически достоверны (р<0,05)
29
Авторы работы:
Петров В.И.
Спасов А.А.
Иежица И.Н.
Воронин С.П.
Синолицкий М.К.
Соловьева Н.В.
Харитонова М.В.
Кравченко М.С.
Бугаева Л.И.
Васильев П.М.
Бакумов П.А.
Косолапов В.А.
30