Б. Упрощение молекулы метотрексата.

Этот противораковый препарат обладает низкой токсичностью по отношению к боль­шинству бактерий и простейших [Wood, Ferone, Hitchings, 1961], поскольку он не способен проникать в одноклеточные организ­мы.

Было показано, что 2,4-диаминоптеридин эффективен не ме­нее, чем хинин, при малярии, возбудителем которой является Plasmodium gallinaceum. 2,4,7-Триамино-6-фенилптеридин (диуретик триамтерен) подавляет паразитемию у мышей и крыс, вызываемую Pl. berghei [Aviado, Brugler, Bellet, 1968]. 2,4-Ди- амино-6,7-диэтилптеридин, как оказалось, высоко активен против Vibro cholerai в лабораторных тестах [Collier, Waterhause, 1950], но не оказывает действия на многие другие виды бактерий. Ни один из этих результатов не привел к созданию новых эф­фективных лекарственных препаратов.

Наиболее успешными оказались попытки упрощения моле­кулы метотрексата, начатые Хитчингсом, который обнаружил, что удаление некоторых несущественных групп из молекулы (9.29) позволяет получить аналоги с большей проникающей способностью. Такие упрощенные производные метотрексата представляют собой 2,4-диамино-1,3,8-триазанафталины. Наибо­лее активен из них 6-бутил-2,4-диамино-5-метилпиридо[2,3-б]пи- римидин (9.30) [Robins, Hitchings, 1955]. Действие этого соеди­нения на грамположительные и грамотрицательные бактерии облегчается наличием липофильных заместителей в положениях 5 и 6, а также за счет повышения основности вследствие удале­ния из цикла атома азота с двойной связью. Было обнаружено,, что ингибирование ДГФР, выделенной из разных бактерий, про­изводными триазанафталина пропорционально их действию на интактные бактерии [Burchall, Hitchings, 1965; Hitchings,.

К сожалению, применение этих триазанафталинов привело’ к появлению новой формы токсичности, поскольку они ингиби­руют действие гистамин-Ы-метилтрансферазы и приводят к на­коплению у больных непереносимых концентраций гистамина. Таким образом, появилась необходимость модификации замести­теля в положении 6, что привело к созданию 2,4-диамино-6-(2,5- диметоксибензил) -5-метилпиридо[2,3-б]пиримидина, аналога соединения (9.30). Это вещество оказалось столь же эффектив­ным, как и метотрексат; оно ингибирует ДГФР лейкозных кле­ток человека и вызывает регрессию лейкоза и солидных опухо­лей у крыс и мышей [Grivsky et al., 1980; Duch et al., 1980]. Результаты клинических испытаний еще не получены. Известно, что некоторые производные хиназолина обладают антилейкозной активностью, однако о клиническом их применении до сих пор не сообщалось.

Дальнейшее упрощение молекулы метотрексата с целью получения противораковых препаратов не принесло успеха, но показало, что его аналоги могут быть полезны в борьбе с микроорганизмами. Как уже указывалось в разд. 4.0, Хитчингс, продолжая изучение биологической активности фрагментов мо­лекулы метотрексата, обнаружил, что простые производные

2,4- диаминопиримидина обладают мощной противомикробной активностью, выступая в роли антагонистов фолиевой кислоты. На основании этих данных он создал пириметамин — 2,4-диами- но-5- (4'-хлорфенил)-6-этилпиримидин (9.31) [Falco et al., 1951]— один из самых эффективных противомалярийных препаратов, в настоящее время широко применяемый в качестве профилак­тического средства. Пириметамин действует на преэритроцитные формы паразитов, особенно в печени. Его недельной дозы (25 мг) оказывается достаточно для высокоэффективного по­давления малярии, вызванной Pl. falciparum. Однако для лече­ния острой формы малярии этот препарат не подходит. Цикло­гуанил (3.35), дигидротриазиновый аналог пириметамина, об­суждается в разд.

Действие пириметамина на ДГФР, выделенную из разных организмов, представлено в табл. 4.1. Этот препарат не обла­дает высокой избирательностью действия по отношению к ма­лярийным паразитам; фермент плазмодиев ингибируется пири- метамином при концентрациях в 2000 раз более низких, чем необходимы для ингибирования аналогичных ферментов млеко­питающих. Избирательность действия пириметамина при маля­рии обусловлена необыкновенно высокой чувствительностью фермента паразита по сравнению с ферментом организма хо­зяина. Но не только этим ограничивается отличие ДГФР пара­зита: фермент, выделенный из Pl. berghei, имеет ОММ около 200 000, что в 10 раз больше, чем у аналогичных ферментов мле­копитающих и бактерий. Малярийный паразит, так же как бак­терия, не способен поглощать экзогенную фолиевую кислоту.

Для позвоночных наиболее эффективными противомалярий­ными средствами являются 2,4-диаминопиримидины, содержа­щие заместитель с выраженными липофильными свойствами, например фенильную группу в положении 5 и алкильную груп* пу в положении 6. Способность соединений ингибировать изоли­рованную дегидрофолатгидрогеназу незначительно изменяется при замене фенильной группы в положении 5 пириметамина бутильной или 4-фенилбутильной группой, однако укорочение бутильной группы приводит к заметному снижению сродства к этому ферменту [Baker, Shapiro, 1966].

Для повышения антибактериальной активности 2,4-ди- аминопиримидинов у позвоночных необходимо, чтобы в объем­ный липофильный заместитель входила гидрофильная группа. Лучшим соединением такого типа оказался триметоприм (9.32) [Roth, Falco, Hitchings, 1962]. Триметоприм обладает такой же избирательностью действия по отношению к бактериальным ферментам, как пириметамин по отношению к ферментам маля­рийных паразитов.

Высокая степень избирательности триметоприма по отноше­нию к бактериальным ферментам (в сравнении с ферментами млекопитающих) не свойственна его аналогам; для повышения избирательности действия необходимо, чтобы все три положе­ния в бензольном кольце (3-, 4-, 5-) таких соединений были за­няты. Так, для 3,5-диметоксипроизводного (9.32) отношение способности ингибировать ДГФР бычьей печени и Е. coli (кон­центрации, необходимые для ингибирования чистой ДГФР) со­ставляет 116 по сравнению с 1840 для триметоприма [Roth,. Cheng, 1982]. Аналог с незамещенным бензольным кольцомі избирательностью практически не обладает. Тем не менее

3.5- диалкоксипроизводные, содержащие в положении 4 изопро- пенильную, ацетильную или метоксикарбонильную группу, об­ладают высокой активностью и избирательностью действия. По-видимому, лучшими конкурентами триметоприма являются

3.5- диэтил-4-метокси- и 3,5-диметокси-4-метилтиопроизводные триметоприма. Однако эти соединения еще не прошли такой длительной клинической проверки, как триметоприм. Обычно в этой серии аналогов триметоприма повышение липофильности молекулы усиливает действие соединения на грамположитель- ные микроорганизмы и ослабляет на грамотрицательные. Поми­мо необходимости достижения нужного соотношения гидрофиль­ных и липофильных свойств бензильного заместителя в пирими­диновом цикле, следует учитывать и строгие стерические требования [Roth, Cheng, 1982].

При кокцидиозе, протозойном заболевании домашней птицы,, сходном с малярией, применение ингибиторов ДГФР типа три­метоприма предпочтительнее, чем аналогов пириметамина, но наиболее широко используют диаверидин (9.33).

До сих пор отсутствуют данные рентгеноструктурного ана­лиза ДГФР, связанной с каким-либо ингибитором диаминопи­римидинового ряда. Результаты получены для 2,4-диамино-5,6- дигидро-6,6-диметил-5-(4'-метоксифенил)-1,3,5-триазина при раз­решении 0,29 нм. Это соединение — близкий аналог антималя- рийного препарата циклогуанила (3.35) и отличается от него тем, что атом хлора замещен метоксигруппой [Volz et al., 1982]. Этот сильный ингибитор связывается с ДГФР малярийных па­разитов и позвоночных (в данном случае — ферментом из пече­ни цыпленка) и практически не реагирует с бактериальным фер­ментом.

Было обнаружено, что триазиновый и фенильный циклы занимают те же положения, что и соответственно пиримидино­вый и пиразиновый циклы метотрексата в бактериальных фер­ментах. Важную роль в связывании этого ингибитора играют Clu-ЗО и Туг-31, каждый из которых сдвигается на 0,3 нм при связывании ингибитора с апоферментом. Кофермент NADPH полностью вытянут и располагается в длинной неглубокой впа­дине на поверхности наружной стороны апофермента [Volz et al., 1982].

Кроме незначительной степени связывания триметоприма с ДГФР печени цыпленка, рентгеноструктурный анализ показал, что при образовании связей с этим ферментом он находится в_: конформации бабочки, энергетически менее выгодной, чем та, в которой он взаимодействует с ферментом Е. coli, когда два . цикла расположены почти перпендикулярно друг к другу [Mat­thews, 1981].

Открытие этих эффективных лекарственных веществ, произ­водных 2,4-диаминопиримидина, явилось результатом научного предвидения. Установлено, что максимальную биологическую активность они проявляют при рКа между 7 и 8 [Roth, Strelitz, 1969]. Это указывает на их способность проникать через клеточ-. ные мембраны (разд. 10.5).

В медицинской практике триметоприм чаще всего применяют в комбинации со стрептоцидом с целью достижения последова­тельного блокирования (разд. 9.6). При беременности антаго-^ нисты фолиевой кислоты следует использовать осторожно, так как существует опасность повреждения плода. 1

Подробнее о биохимии фолиевой кислоты см. Blakley (1969);] обзоры Roth, Cheng (1982) и Roth, Bliss, Beddell (1983) посвя-і

щены рассмотрению связи структура — активность 2,4-диамин- пиримидинов, -птеридинов и -хиназолинов в качестве антибак­териальных, противораковых и противомалярийных препаратов.

9.4.