Алкилирующие агенты

Все алкилирующие агенты токсичны для млекопитающих, например йодистый метил и диазометан. Однако существуют вещества, содержащие две алкилирующие группы и избиратель­но действующие на клетки опухолей млекопитающих.

Алкилирующие агенты способны этерифицировать анионы фосфорных и карбоновых кислот, присутствующих в живых клетках, а также анионы фенолов и меркаптанов. Наиболее активные из них алкилируют и нейтральные аминогруппы (пер­вичные, вторичные и даже третичные). Реакция обычно проте­кает по Sn 1-механизму (реакция нуклеофильного замещения первого порядка) [Ross, 1962]. По этому механизму катион лекарственного вещества, например (13.43), образующийся с относительно низкой скоростью, быстро атакует анион биополи­мера, и получается нейтральный (незаряженный) продукт. Аль­тернативой является быстрая атака катионом нейтрального ами­на с высвобождением иона Н+. Скорость реакции определяется наличием мест возможного алкилирования, а не концентрацией алкилирующего агента. Первым лекарственным веществом из класса азотистых ипритов, применявшимся в клинике, был змбихин. Его до сих пор используют для лечения болезни Ходж­кина и других видов лимфом. Эмбихин вводят внутривенно и применяют либо самостоятельно, либо чаще в системе комплекс­ной терапии (вместе с винкристином, прокарбазином, преднизо- ном). В присутствии воды эмбихин (4.25) медленно циклизуется в азиридиниевый катион (13.43), который и является истинным лекарственным веществом. Эмбихин оказывает мощное анти­пролиферирующее действие на опухолевые клетки, хотя в орга­низме большая часть введенного препарата гидролизуется или задерживается в «местах потерь». Токсический эффект азоти­стых ипритов проявляется в поражении костного мозга и влия­нии на гемо- и лимфопоэз [Ross, 1962].

Хлорбутин, [пара-бис- (2-хлорэтил) аминофенилмасляная кис­лота] (13.44), полученный в 1953 г. Everett, Roberts, Ross — один из «ароматических азотистых ипритов». Эти соединения — сла­бые основания (подобно анилину), вследствие чего образуют азиридиниевые соли крайне медленно. Это позволяет им дости­гать места действия прежде, чем они успевают вступить в какие- либо побочные реакции. Из всех азотистых ипритов, используе­мых в клинике, хлорбутин наименее токсичен и действует медленнее всех остальных. Его успешно применяют перорально для продолжения лечения хронического лимфоцитарного лейкоза амбулаторно после курса циклофосфана или эмбихина, прове­денного в клинике.

При создании родственного лекарственного вещества L-cap- колизина (13.45) (производного фенилаланина) предполагали, что благодаря аминокислотной природе он будет прони­кать через мембраны с помощью систем активного транспорта (разд. 3.2). О достижении поставленной цели свидетельствует неактивность D-изомера [Be'rgel, Stock, 1954]. По своей активности L-сарколизин занимает среднее место между эмбихином и хлорбутином. Анало­гичный подход использования систем активного транспорта природных веществ, в данном случае глюкозы, был применен при создании дегранола [ 1,6-бис-(2-хлорэтил) амино-1,6-дидезок- симаннитол] [Vargha et al., 1957]. Препарат эффективен, одна­ко особых преимуществ перед другими не имеет.

В клинике применяется также алкилирующий агент совер­шенно иного типа — миелосан (13.46), (бис.-метилсульфоновый эфир бутандиола-1,4), созданный G.

Если азотистые иприты в основном можно отнести к проле­карствам, то циклофосфан (3.38) представляет собой «пролекар­ство пролекарства», потому что он способен образовывать

азиридиниевый катион (подобно соединению (13.43) только пос­ле раскрытия фосфонолактонового цикла, происходящего в опухолевых клетках (см. разд. 3.6). Изучение этой реакции с применением ³¹Р показало, что алкилирующая способность азиридиниевого иона возрастает при падении pH от 7 до 5. Таким образом, избирательность направлена против злокачест­венных клеток с пониженным значением pH [Eagle, Zon, Egan, 1979].

Циклофосфан — пероральный препарат с относительно широ­ким противоопухолевым спектром действия; его применяют при болезни Ходжкина, лимфосаркоме, лимфоме Беркитта, остром лимфоцитарном лейкозе у детей, а также после хирургического лечения рака молочной железы в период пременопаузы [Fairley, Simistdr, 1965]. В химиотерапии рака этот препарат использует­ся чаще, чем все другие алкилирующие агенты.

В терапевтических дозах эмбихин и циклофосфан ингибиру­ют синтез ДНК [Wheeler, Alexander, 1969]. Предполагают, что действие бифункциональных алкилирующих агентов состоит в образовании поперечных сшивок между цепями ДНК, что пре­пятствует ее репликации. По-видимому, этими поперечными сшивками соединяются атомы азота двух остатков гуанина в положении 7, о чем свидетельствует наличие большого количе­ства ди (гуанин-7-илэтил) сульфида в гидролизате после взаимо­действия ди(2-хлорэтил) сульфида с ДНК.

Долгое время считали, что, для того чтобы лекарственный препарат обладал противоопухолевым действием, в его молеку-

лу должны входить две алкилирующие группы (например, —С1), разделенные примерно пятью атомами, как в соединени­ях (4.25) и (13.45) [Haddow et al., 1948]. Необходимо, чтобы реакционная способность этих алкилирующих групп была не настолько велика, чтобы соединение легко гидролизовалось в присутствии воды, однако они должны сохранять способность к взаимодействию с биологическими рецепторами. Предположение об образовании бифункциональными агентами поперечных сши­вок в хромосомах подтверждается существованием критическо­го расстояния между функциональными группами в молекулах таких соединений и аномалиями митоза, часто наблюдаемыми в микроскоп [Goldaere, Loveless, Ross, 1949]. Такой механизм действия не может обеспечить высокую избирательность, и у азотистых ипритов она не велика.

Митомицин С (4.26)—антибиотик фиолетового цвета, кото­рый метаболизирует в организме млекопитающих с образовани­ем бифункционального алкилирующего агента, необратимо свя­зывающего две цепочки ДНК [Iyer, Szybalski, 1964]. Его при­менение (при раке желудка и кишечника) довольно ограничено из-за высокой токсичности.

Действие бифункциональных алкилирующих агентов подоб­но радиации, так как оно неспецифично для отдельных стадий клеточного цикла и проявляется сильнее при использовании больших однократных доз.

Поиски новых алкилирующих агентов привели к открытию нитрозомочевин [Johnston, McCaleb, Montgomery, 1963], эффек­тивных при лечении целого ряда опухолей. Известно, что эти соединения действуют на некоторые виды опухолей мозга, так как благодаря способности растворяться в липидах нитрозомо­чевины легко проникают через ГЭБ. К сожалению, нельзя при­менять высокие дозы нитрозомочевин из-за выраженной способ­ности этих препаратов подавлять миелопоэз.

Вероятно, действие нитрозомочевин направлено преимущест­венно на ДНК, которая алкилируется продуктом неэнзимати­ческого расщепления 2-хлорэтилкарбениевым ионом (С1СН₂СН₂+) [Cheng et al., 1972; Connors, Hare, 1974; Carter, Sakurai, Umezawa, 1981]. При спонтанной деградации образует­ся второй продукт циклогексилизоцианат (СбНц = С = О), спо­собный карбамоилировать белки (т. е. образовывать производ­ные мочевины). Однако он обладает слабым терапевтическим действием.

Другим пролекарством, высвобождающим алкилирующий агент (образующийся под влиянием ЭР печени), является де-

карбазин (13.48), 5- (3-диметил- 1-триазено) имидазолы-карбокса­мид [Shealy, Krauth, 1966]. С помощью масс-спектрометрии бы­ло показано, что при внутривенном введении он в организме дважды деметилируется с образованием 5-аминоимидазол-4-кар- боксамида (природного метаболита) и метильного радикала. Этот радикал — истинное активное начало; он метилирует оста­ток гуанина РНК (в положении 7) и белки, но почти не дейст­вует на ДНК [Bono, 1976]. Его применение в 20% случаев приводит к регрессии злокачественной меланомы — заболевания, при лечении которого не удавалось получить таких результа­тов с помощью других препаратов. Действие дакарбазина на миелопоэз не позволяет увеличивать дозу [Carter, Friedman, 1972].

В разд. 6.4.2 обсуждаются некоторые фунгициды, например каптан (6.58) и хлорталонил (6.59), алкилирующие меркапто­группы в жизненно важных ферментах.

Более подробно об алкилирующих агентах см. Wilman, Con­nors, (1983). Канцерогенное действие алкилирующих агентов обсуждается в разд. 13,5.

13.5.