Експериментальне та квантово-хімічне обгрунтування створення комбінованого протизапального препарату

Abstract

The thesis is devoted to the development approaches to the creation of combined anti-inflammatory drugs based on quantum-pharmacological, quantum-chemical and experimental substantiation. Taking into account these approaches, a new domestic combined anti-inflammatory drug "Migrepine" containing the active ingredients (potassium 2,4-dihlorbenzoate – 12,5%, cоffeine – 5%, carbamazepine – 50%) and other ingredients (starch, calcium stearate, lactose, sodium croscarmellose) – 32,5% was created. Ratio of active ingredients and fillers was found empirically. Studies include quantum-pharmacological and experimental substantiation of rational combination of components in the proposed composition with regard to their pharmacodynamic and pharmacokinetic properties on the various models of inflammation, pain, fever, convulsions. Screening studies of anti-inflammatory, analgesic, antipyretic, antioxidant, antimigraine, antiallergic, and antiplatelet action of various doses of "Migrepine", comparative analysis of the newly proposed combination with individual components of "Migrepine", as well as with modern reference–drugs were carried out. Choice of studying methods of specific action of "Migrepine" depended on the pharmacological properties of its components. The acute and chronic toxicities of new combined drug are studied. The spectrum of pharmacological activity of potassium 2,4-dihlorbenzoate is predicted by means of computer modeling methods “Prediction of Activity Spectra for substances”. The quantum-chemical and quantum-pharmacological investigations of the molecules of 2,4-dihlorbenzoic acid, caffeine, and carbamazepine using “Quantitative Structure Activity Relationship” are carried out. It is established that these compounds are mild reagents which react with alkaline substances or with albumin. Sites of protonation of the compounds are as follows: for 2,4-dihlorbenzoic acid – oxygen atom of carboxyl group, for caffeine – atoms of oxygen and nitrogen atom N12, for carbamazepine – oxygen and nitrogen atoms of carbamoyl group. The compatibility of active ingredients of "Migrepine" is proved with account of their pharmacodynamic and pharmacokinetic characteristics. This fact served as the basis for creation of a new domestic combined anti-inflammatory drug. Significant anti-inflammatory, analgesic, antipyretic, antioxidant, anticonvulsant, anti-allergic, antiplatelet properties of "Migrepine" are discovered. As a result of screening studies the optimal therapeutic doses of "Migrepine" are established: 12.5 mg / kg – for rats and 17.65 mg / kg – for mice. It is established that the mechanism of anti-exudative action of "Migrepine" is based on two components: antilipoxygenase and anticyclooxygenase (selective inhibitor of cyclooxygenase-2). Active components of "Migrepine" provide a pharmacological effect of the drug: anti-exudative and antipyretic actions are due to the presence of potassium 2,4-dihlorbenzoate; analgesic effect is due to all active components which potentiate analgesic effect of each other. Other ingredients are pharmacologically inert. "Migrepine" inhibits the functional activity of neurons of trigeminy-cervical complex, slows down the transmission of pain information from the meninges to the higher-lying structures of the CNS. Direct dose-dependent antimigraine effect of "Migrepine" is established in the doses 12.5 mg / kg, 25 mg / kg, 37.5 mg / kg on a model of craniovascular pain (maximum at 37.5 mg / kg administered dose). "Migrepine" refers to low-toxic substances (IV class of toxicity according to K.K. Sidorov’s classification). DL50 is found for mice – 2,9 g / kg, for rats it is 6 g / kg. Coefficient of species sensitivity is 2.07, which allows extrapolation of the data on human. During the investigation of chronic toxicity "Migrepine" does not adversely affect the general health of rats, CNS function, heart function, cell composition, blood formula, kidneys and liver functions. Pathomorphological studies in acute and chronic experiments confirm the harmlessness of the drug. "Migrepine" does not cause local irritating and allergic action.

Дисертація присвячена розробці основ для створення і обгрунтуванню складу нового вітчизняного комбінованого лікарського засобу з умовною назвою «Мігрепін», що містить діючі речовини (калієву сіль 2,4 – дихлорбензойної кислоти 12,5%, кофеїн – 5%, карбамазепін – 50%) та допоміжні компоненти (картопляний крохмаль, кальцію стеарат, лактоза, натрію кроскармелоза) – 32,5%, з урахуванням квантово-хімічних, квантово-фармакологічних та експериментальних підходів. Співвідношення діючих і допоміжних речовин знайдено емпіричним шляхом. Дослідження включають квантово-фармакологічне та експериментальне обґрунтування раціональності поєднання компонентів у запропонованій композиції за їх фармакодинамічними і фармакокінетичними властивостями на різних моделях запалення, больового синдрому, лихоманки. Проведено скринінгові дослідження протизапальної, протибольової, жарознижувальної, антиоксидантної, антиагрегантної, протиалергічної, антимігренозної дії різних доз «Мігрепіну», а також порівняльний аналіз нової запропонованої комбінації з монопрепаратами – компонентами «Мігрепіну» та із сучасними референс-препаратами. Вибір методик вивчення специфічної дії «Мігрепіну» залежав від фармакологічних властивостей його компонентів. Вивчено гостру і хронічну токсичність нового комбінованого засобу. Прогнозовано спектр фармакологічної активності калієвої солі 2,4 – дихлорбензойної кислоти методами компʼютерного моделювання Prediction of Activity Spectra for substances. Здійснено квантово-хімічні та квантово-фармакологічні дослідження молекул 2,4-дихлорбензойної кислоти, кофеїну і карбамазепіну за допомогою Quantative Structure Activity Relationship. Встановлено, що дані сполуки є м’якими реагентами, які взаємодіють з речовинами лужного характеру або з альбуміном. Центрами протонування досліджених сполук є: для кофеїну – атоми оксигену та атом нітрогену N12; для карбамазепіну – атоми оксигену та нітрогену карбамоїльної групи, для 2,4-дихлорбензойної кислоти – атом оксигену карбоксильної групи. За допомогою квантово-хімічних розрахунків встановлено, що не відбувається взаємодії між карбамазепіном, 2,4-дихлорбензойною кислотою та кофеїном; в біологічних рідинах компоненти суміші транспортуються окремо: 2,4-дихлорбензойна кислота та кофеїн – в розчиненому стані, а карбамазепін – в комплексі з сироватковим альбуміном. Компоненти суміші не конкурують один з одним за звʼязування з кофеїном, отже, не знижують біодоступність один одного. Обґрунтовано сумісність діючих компонентів «Мігрепіну» за фармакодинамічними і фармакокінетичними властивостями, що послужило основою для створення нового вітчизняного комбінованого протизапального лікарського засобу. Встановлено значні протизапальні, анальгетичні, жарознижувальні, антиоксидантні, антиагрегантні, антиалергічні властивості «Мігрепіну». В результаті скринінгових досліджень встановлено оптимальну терапевтичну дозу «Мігрепіну»: 12,5 мг/кг – щурам та 17,65 мг/кг – мишам. Встановлено, що в механізмі антиексудативної дії «Мігрепіну» мають місто два компоненти: антициклооксигенозний (селективний інгібітор ЦОГ-2) та антиліпоксигеназний. Експериментально обґрунтовано, що діючі компоненти «Мігрепіну» забезпечують фармакологічний ефект препарату: антиексудативну і жарознижувальну дію – калієва сіль 2,4–дихлорбензойної кислоти; протибольову – кожен діючий компонент, потенціюючий анальгетичний ефект один одного. Допоміжні речовини фармакологічно індиферентні. Встановлено, що «Мігрепін» пригнічує функціональну активність нейронів тригеміно-цервікального комплексу, гальмує проведення больової інформації від мозкових оболонок до вищерозташованих структур ЦНС. Встановлено прямий дозозалежний антимігренозний ефект «Мігрепіну» у дозах 12,5 мг/кг, 25 мг/кг, 37,5 мг/кг на моделі краніоваскулярного головного болю з максимумом при введенні дози 37,5 мг/кг. «Мігрепін» належить до малотоксичних речовин (IV клас токсичності за класифікацією К.К. Сидорова). ДЛ50 для мишей – 2,9 г/кг, для щурів – 6 г/кг. Коефіцієнт видової чутливості становить 2,07, що дає можливість екстраполяції одержаних даних на людину. При вивченні хронічної токсичності «Мігрепін» не впливає негативно на загальний стан щурів, функцію ЦНС, роботу серця, клітинний склад, формулу крові, функції нирок і печінки. Патоморфологічні дослідження, проведені в гострому і хронічному дослідах, підтверджують нешкідливість препарату. «Мігрепін» не зумовлює місцевоподразнювальної та алергізувальної дії.