Оксованадиевый комплекс с глицином, проявляющий гипогликемическую активность

Изобретение относится к созданию новых химических соединений, обладающих гипогликемическим эффектом, а именно нового комплексного соединения оксованадия (IV) с глицином. Описан способ получения и выделения в кристаллическом виде комплексного соединения оксованадия (IV) с глицином, обладающего гипогликемическим действием. Экспериментально доказан состав комплексного соединения ванадила с глицином, в котором соотношение ванадил:глицин:сульфат составляет 1:2:1. Изучение острой токсичности комплексного соединения ванадила с глицином показало, что полученный комплекс относится к умеренно токсичным соединениям и является менее токсичным, чем ванадила сульфат. На модели аллоксанового диабета у крыс выявлена высокая гипогликемическая активность полученного комплексного соединения ванадила с глицином. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к созданию новых химических соединений, обладающих гипогликемическим эффектом, а именно нового комплексного соединения оксованадия (IV) с глицином.

Для лечения сахарного диабета в настоящее время используются лекарственные препараты, регулирующие уровень глюкозы в крови: производные сульфонилмочевины, бигуаниды, инсулин. Все эти препараты различаются по механизму действия и применяются индивидуально или в различных сочетаниях. Однако длительное применение этих препаратов вызывает снижение функции β-клеток поджелудочной железы и усиление резистентности к инсулину.

Ванадийсодержащие соединения рассматриваются в настоящее время как потенциальные антидиабетические средства, имитирующие действие инсулина.

В последние годы установлено, что ванадий относится к биологически значимой группе переходных элементов. Хорошо изучена его биологическая роль и, в частности инсулиноподобный эффект (Tompson К.Н. (1999) BioFactors, 10, 43-51; Sekar N., Li J. and Shechter Y. (1996) Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol., 31, 339-359 и др.). Но в химическом отношении ванадий является достаточно сложным элементом. Он легко меняет степень окисления и может существовать как в анионной, так и в катионной формах. Однако биологическое действие оказывает пятивалентный ванадий, преимущественно в виде метаванадата четырехвалентный ванадий - в форме ванадила VO²⁺. По экспериментальным данным около 90% ванадия, введенного в организм животного в виде ванадилсульфата, находится в форме ванадила. При этом эндогенный ион ванадила связан с четырьмя кислородными лигандами (вода или остатки гидроксиаминокислот) (Sakurai H., Tsuchiya К., Nukatsuka M. et al. (1990a) J. Endocrinol., 126, 451-459).

Известно соединение оксованадия (IV) с гидразидом изоникотиновой кислоты (лекарственный препарат - изониазид), обладающее антидиабетическим действием (Патент РФ 2190618). Согласно этому изобретению комплекс ванадила с изониазидом получают путем взаимодействия калия гидроксида и ванадила сульфата с гидразидом изоникотиновой кислоты в водной среде в атмосфере аргона. Строение и состав комплексного соединения подверждены современными химическими и физико-химическими методами. Проверена его гипогликемическая активность, установлено, что данное вещество относится к умеренно токсичным соединениям. Однако известно, что изониазид обладает высокой гепатотоксичностью (Машковский М.Д. (2002) Лекарственные средства, Т.2, 306-308) и сочетание его с ванадилом только усугубляет данный отрицательный эффект.

Известен оксованадиевый комплекс L-яблочной кислоты, проявляющий гипогликемическую активность (Патент РФ 2101287). Методика получения комплексного соединения ванадила с яблочной кислотой сводится к взаимодействию гидроксида ванадила, полученного непосредственно перед добавлением его в реакционную смесь, и яблочной кислоты или ее натриевой соли. Реакцию ведут в водной среде; полученное соединение в кристаллическом виде получают после упаривания реакционной смеси. Состав и строение комплекса установлены физическими и физико-химическими методами. Исследование гипогликемической активности полученного комплексного соединения ванадила с яблочной кислотой показывает понижение концентрации глюкозы в крови в 2 раза по сравнению с нелеченными диабетическими крысами. Токсичность комплексного соединения оксованадия (IV) с L-яблочной кислотой значительно ниже, чем ванадат-иона.

За прототип принят метод получения комплексного соединения оксованадия (IV) с глицином (бисглицинотооксованадий (IV)), описанный Tomiyasu и Gordon (Tomiyasu H. & Gordon G., (1973) J. Coord. Chem., 3, 47-50).

В этой работе освещен процесс получения и изучения констант устойчивости комплексов ванадил-иона с глицином. В зависимости от значения рН среды концентрация комплексного соединения бисглицината ванадила (VO(Gly)₂) доминировало в растворе при рН=5,5, который изначально содержал 0,02 моль VO²⁺ и 1,332 моль глицина. Данный комплекс получен и описан только в растворе.

Недостатком данного прототипа является то, что данное комплексное соединение получено в растворе при большом избытке глицина и не может быть выделено из раствора в чистом виде. Таким образом невозможно применение его в медицине.

Технической задачей изобретения является получение и выделение в кристаллическом виде комплексного соединения оксованадия (IV) с глицином, обладающего гипогликемическим действием.

Для решения технической задачи спиртовой раствор ванадила сульфата смешивали с водным раствором глицина при нагревании при температуре 60°С в течение 5 минут с последующим трехкратным промыванием осадка спиртом этиловым 95° в количестве 5 мл.

Пример 1. В химический стакан, содержащий 15 мл спирта этилового 95°, добавляют 1,0 г ванадила сульфата пентагидрата марки «чистый для анализа». Отдельно готовят водный раствор глицина, причем двукратное в молярном отношении количество глицина (0,6 г) растворяют в минимальном количестве воды очищенной (2 мл) при нагревании до 80°С (в выпарительной чашке). Затем к водному раствору глицина приливают спиртовый раствор ванадила сульфата, перемешивают при нагревании 60°С. В течение 5 минут образуется осадок, который трижды промывают спиртом этиловым 95° по 5 мл. Полученное таким образом вещество высушивают. Оно представляет собой кристаллический порошок синего цвета, хорошо растворимый в воде, малорастворимый в спирте и ацетоне.

Состав полученного комплексного соединения (КС) доказан на основе следующих экспериментальных данных:

1) образование комплексного соединения подтверждается методом ИК-спектроскопии. Изучение ИК-спектра исходной аминокислоты и КС ванадила с глицином показывает изменение характера полосы поглощения симметричного валентного колебания карбоксила с минимумом в области 1600 см^-1. Изменение характера полосы поглощения деформационного колебания аминогруппы, находящуюся в ионизированном состоянии с минимумом в области 1520 см^-1. В КС ванадила с глицином сохраняется полоса поглощения деформационного колебания метиленовой группы с минимумом в области 1328 см^-1. Также появляются характерные полосы поглощения колебаний связей в молекуле ванадила сульфата (минимумы в области 1120 см^-1, 1032 см^-1, 964 см^-1).

2) для определения содержания ванадила проводят перманганатометрическое титрование;

3) глицин определяют спектрофотометрически по реакции с нингидрином;

4) сульфаты определяют алкалиметрическим титрованиием раствора комплексного соединения, пропущенного через катионит.

Результаты определения состава полученного комплексного соединения приведены в таблице 1.

Теоретически рассчитанное соотношение ванадил:глицин:сульфат 1:2:1 подтверждается экспериментально полученными данными.

Пример 2. Острую токсичность комплексного соединения ванадила с глицином определяют при однократном пероральном введении водных растворов на 72 мышах обоего пола линии «cba» средней массой 25 г. Растворы готовят ex tempore. Наблюдение за животными ведут в течение двух недель. Среднесмертельную дозу (ЛД50) устанавливают методом Беренса, ее стандартную ошибку - по формуле Геддама (Беленький М.А. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. - Л.: Медицина, 1963. - 116 с.).

Токсико-летальные дозы ванадила сульфата и комплексного соединения ванадила с глицином вызывают сходную картину интоксикации у мышей. Наблюдается снижение двигательной активности, гипотермия. Гибель наступает в течение первых двух суток. У выживших животных выраженность симптомов острого отравления менее интенсивная и редуцируется через 3-4 дня.

В таблице 2 представлены параметры острой токсичности ванадила сульфата и оксованадиевого комплекса с глицином.

Таким образом, полученное комплексное соединение относится к умеренно токсичным соединениям.

Пример 3. Гипогликемическое действие комплексного соединения оксованадила с глицином оценивают на 60 белых крысах самцах на модели аллоксанового диабета, вызванного однократным интраперитонеальным введением аллоксана гидрата в дозе 130 мг/кг (Баранов В.Г. и др. Экспериментальный сахарный диабет.- Л.: Наука, 1983. - 240 с.). Диабет у животных подтверждают измерением уровня глюкозы крови с помощью глюкометра Акку-Чек^® Актив (Roche) через 2 недели после инъекции аллоксана. Гипогликемизирующую активность оценивали по снижению уровня глюкозы в крови после перорального введения водного раствора ванадила сульфата в дозе 63 мг/кг (0,25 ммоль/кг ванадия) и водного раствора оксованадиевого комплекса в дозе 78 мг/кг (0,25 ммоль/кг ванадия).

Введение животным аллоксана приводит к развитию гипергликемии. Однократное введение ванадила сульфата и оксованадиевого комплекса с глицином снижает уровень глюкозы в крови у крыс на 80%.

Данные представлены в таблице 3.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить оксованадиевый комплекс с глицином в кристаллическом виде. Это является преимуществом перед прототипом. Оксованадиевый комплекс имеет состав (VO)(Gly)₂(SO₄) и обладает гипогликемическим действием.

Таблица 1 Экспериментальные и теоретически рассчитанные данные о составе комплексного соединения ванадила сульфата и глицина
	Рассчитано, %	Найдено, %
Ванадил	21,47	22,0
Глицин	48,08	46,2
Сульфат	30,77	30,8

Таблица 2 Среднелетальные дозы оксованадиевого комплекса с глицином и ванадила сульфата для мышей при однократном пероральном введении
	ЛД50 (мг/кг по ванадию)	ЛД50 (мг/кг)
Ванадила сульфат пентагидрат	60	298
Оксованадиевый комплекс с глицином	176	1085

Таблица 3 Влияние оксованадиевого комплекса с глицином и ванадила сульфата на уровень глюкозы в крови (М±m, ммоль/л) у крыс с аллоксановым диабетом
	Интактные	Аллоксановый диабет	Диабет + препарат
Ванадила сульфат пентагидрат	7,8±0,432	24,17±2,613#	11,3±0,414*
Оксованадиевый комплекс с глицином	11,23±1,027*
# - р<0,001 по сравнению с интактными * - р<0,01 по сравнению с аллоксановым диабетом

1. Способ получения комплексного соединения ванадила с глицином в соотношении ванадил:глицин 1:2, отличающийся тем, что комплексное соединение получают путем смешения спиртового раствора ванадила сульфата с водным раствором глицина при нагревании до температуры 60°С в течение 5 мин с последующим трехкратным промыванием осадка спиртом этиловым 95° по 5 мл.

2. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что водный раствор глицина получают путем растворения двукратного в молярном соотношении количество глицина в минимальном (2 мл) количестве воды при нагревании до 80°С.