Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Норбормид
Norbormide.png
Имена
Предпочтительное название IUPAC
5- (α-Гидрокси-α-2-пиридилбензил) -7- (α-2-пиридилбензилиден) -5-норборнен-2,3-дикарбоксимид
Систематическое название ИЮПАК
(10 E ) -8- [гидрокси (фенил) пиридин-2-илметил] -10- [фенил (пиридин-2-ил) метилиден] -4-азатрицикло [5.2.1.0 2,6 ] дец-8-ен- 3,5-дион
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.012.354 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 213-589-6
КЕГГ
UNII
Характеристики
C 33 H 25 N 3 O 3
Молярная масса511,570
Опасности
Основные опасностиТоксичный
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Норбормид ( Ратикат , Шоксин ) - токсичное соединение, используемое в качестве родентицида . Он имеет несколько механизмов действия, действуя в качестве сосудосуживающего и блокатора кальциевых каналов , [1] , но избирательно токсично для крыс и имеет относительно низкую токсичности по отношению к другим видам, из - за одного вида специфического действия открытия перехода проницаемости поры в крысиных митохондриях . [2]

Он классифицируется как чрезвычайно опасное вещество в Соединенных Штатах, как определено в Разделе 302 Закона США о чрезвычайном планировании и праве на информацию (42 USC 11002), и подлежит строгим требованиям отчетности со стороны предприятий, которые производят, хранят, или использовать его в значительных количествах. [3]

История [ править ]

В начале 1960-х годов был разработан норбормид в качестве неантикоагулянтного крысиного яда. Однако в течение 1970-х годов использование этого родентицида снизилось, поскольку антикоагулянтные токсины оказались более эффективными против более широкого круга грызунов. [4] NRB убивает только грызунов из рода Rattus (R. norvegicus, R. exulans и R. rattus) и оказывается умеренно безвредным для других грызунов и млекопитающих. [5] Хотя многие считают его селективную особенность недостатком, ученые Landcare Research в Новой Зеландии ищут способы улучшить этот родентицид и разрабатывают несколько аналогов. [6] [7] [8]

Структура и реакционная способность [ править ]

Норбормид представляет собой органическое соединение со следующим систематическим названием: 5- (α-гидрокси-α-2-пиридилбензил) -7- (α-2-пиридилбензилиден) -5-норборнен-2,3-дикарбоксимид. Структура состоит из норборненового кольца, которое слито с имидным кольцом напротив двойной связи. Один из углеродных атомов этой двойной связи связан с другим углеродным атомом, который связан с гидроксильной, пиридильной и фенильной группами. Мостиковый углерод норборненового кольца связан двойной связью с атомом углерода, к которому присоединены пиридильная и фенильная группы. [9] Существует восемь возможных стереоизомеров норбормида. По экзоциклической двойной связи существует цис / транс-изомерия. Имидное кольцо может иметь эндо- или экзо-ориентацию, а для гидроксильной группы возможны эритро- и трео-изомеры. [10]Сосудосуживающие свойства норбормида оказались очень зависимыми от стереохимии. Только эндо-изомеры токсичны для крыс, а трео-изомеры в десять раз сильнее, чем эритро-изомеры. [11] Было обнаружено, что цис-эндо-трео-изомер является изомером с наиболее сильными вазоконстрикторными свойствами. [12] В этой структуре существует водородная связь между гидроксильной группой и соседним пиридиновым кольцом. [5] Исследования показывают, что токсичность норбормида чувствительна к структурным изменениям, почти во всех случаях токсичность снижается из-за структурных изменений. Только замена протона NH имида определенными группами может дать токсическую активность, сравнимую с самим норбормидом. [13]

Синтез [ править ]

Поскольку NRB вызывает у крыс и крыс робость приманки, поэтому часто принимают только сублетальные дозы, были проведены исследования по поиску производных NRB, которые более токсичны, чем сам NRB. В этом случае замены произошли только в имидной группе NRB. Общая структура для каждой из этих производных показана на рисунке 4.1, где R - изменяемая группа.

В положение R были помещены различные углеводородные группы. Ни один из них не был токсичнее NRB, поэтому была опробована другая стратегия. Во втором исследовании были изучены различные кольцевые аналоги NRB. Ни один из этих аналогов кольца не оказался более токсичным, чем NRB. [13]Другой тип реакции, который был изучен, - это производство пролекарств. Эти пролекарства были синтезированы с целью преодоления «застенчивости» приманки. Целью исследования было создание пролекарства, которое на вкус лучше, чем NRB, и после попадания в организм метаболизируется до NRB. Были использованы три различные стартовые конструкции, показанные на рисунках 4.2, 4.3 и 4.4. На рисунках 4.5 и 4.6 показано, как исходные структуры были синтезированы из NRB. Только соединение 19 (рис. 4.7) было многообещающим, потому что оно задерживало появление симптомов и более приемлемо для крыс (показано на рис. 4.8), но необходимо провести дополнительные исследования этого соединения, прежде чем его можно будет использовать. [13]

Доступные формы [ править ]

Различные стереоизомеры [ править ]

Во время синтеза норбормида пять из восьми возможных стереоизомеров образуются в значительном количестве, а именно все эндостереоизомеры и цис-экзо-стереоизомер. Большая часть эффективности норбормида обусловлена ​​транс-эндо-трео (LD50 = 0,50 мг / кг (крыса)) и цис-эндо-трео-изомерами (LD50 = 0,15 мг / кг (крыса)). Эти два изомера составляют примерно половину коммерческой смеси. [13]

Производные [ править ]

Были проведены исследования, в которых проводился поиск более токсичных производных соединений норбормида. Добавление или замена разных групп никогда не приводило к получению значительно более токсичных соединений. В большинстве случаев были получены соединения, которые были значительно менее токсичны. [13] Проблемой использования норбормида в качестве родентицида является застенчивость приманки, это означает, что после того, как крыса съест немного, крыса заболеет и затем избегает токсина, а также предполагается, что вкус будет плохим. Недавние исследования были направлены на поиск пролекарств норбормида, которые медленно высвобождают токсикант и тем самым замедляют токсические эффекты. Были обнаружены пролекарства, которые, по-видимому, обладают этими свойствами. Последующие исследования необходимо провести для уточнения, прежде чем в конечном итоге станет возможным использование. [11]

Механизм действия [ править ]

Предполагается, что механизм сосудосуживающего эффекта опосредуется модуляцией притока кальция. Этот приток кальция может привести к сокращению миоцитов. Вероятно, приток кальция опосредуется рецепторами, связанными с фосфолипазой C (PLC), в миоцитах периферических артерий крыс. [14] [15]

Другое исследование Серджио Бова и др. показал, что в гладких мышцах дыхательных путей, мочевыводящих путей и желудочно-кишечного тракта не было сокращения норбормидом. Симптомы норбормида были очень похожи на симптомы более известных блокаторов входа Ca2 +. Следовательно, норбормид является не только видоспецифичным, но и тканеспецифичным. [16]

Норбормид оказывает сильное влияние на митохондрии в клетке. Следовательно, норбормид переносится через внешнюю митохондриальную мембрану (OMM) во внутреннее митохондриальное пространство. В этом месте или в матрице он вызывает поры перехода проницаемости (PTP). Этот PTP представляет собой канал внутренней митохондриальной мембраны (IMM), открытие которого приводит к увеличению проницаемости для ионов с размером исключения около 1500 Да. [17]Транспорт норборимида происходит за счет белка транслокации (TSPO), также известного как периферический бензодиазепиновый рецептор. TSPO является селективным в отношении транспорта норбормида у крыс. На рисунке 6.1 показано ключевое выравнивание LPSO крысы, мыши и морской свинки. Есть несколько различий в аминокислотах, но позиция 113 очень похожа между видами и другими видами, такими как собаки, люди и куры. Если крыса имеет в положении 113 метионин (M), у других видов есть аминокислота лейцин. Вероятно, это происходит из-за различного количества транспорта между крысами и другими видами. [17]

Метаболизм [ править ]

Токсикологические свойства соединения связаны с метаболическими путями, которые часто различаются у разных видов. По этой причине наблюдалась корреляция между токсичностью и метаболизмом, чтобы получить четкое представление о клеточном метаболизме как в условиях in vitro, так и in vivo. [18] [19] [20]

Эксперимент in vitro [ править ]

Исследования in vitro препаратов печени крыс и других грызунов показали, что гидроксилирование является основным процессом метаболизма NRB. Более того, метаболиты у крыс разных полов, по-видимому, отличались друг от друга. [5] Прежде всего, когда NRB инкубировали с фракцией S9 печени, было обнаружено несколько продуктов метаболизма. Фракция S9 была определена как «фракция супернатанта, полученная из гомогената органа (обычно печени) центрифугированием при 9000 g в течение 20 минут в подходящей среде; эта фракция содержит цитозоль и микросомы». [21] Фракция S9 состоит из двух компонентов: микросомного компонента, который включает изоформы цитохрома P450 (фаза метаболизма I) [22]и цитозольный компонент, содержащий трансферазы (метаболизм фазы II). [23] Смесь четырех активных эндо-изомеров NRB (U, V, W en Y) образовала четыре основных метаболита в S9 печени крысы и цитозольных препаратах после инкубации. Изомеры по отдельности не являются чистыми соединениями, но исследования с чистым изомером V и смесью изомеров U и V показали, что каждый изомер подвергается метаболизму с образованием у крысы одного продукта. Масс-спектрометрия подтвердила, что все метаболиты имеют массу, соответствующую гидроксилированному метаболиту NRB. Поскольку самки крыс более чувствительны к NRB, чем самцы, уровень метаболитов у самок выше, чем у самцов. [5]Те же метаболиты были обнаружены у морских свинок, хотя уровни метаболизма у этих грызунов значительно ниже, чем у крыс. У мышей были обнаружены два метаболита: один метаболит V-изомера (V1), который также был обнаружен в препаратах крыс, и другой, новый метаболит V-изомера (V2). (Рисунок 7.1) Эти данные подтверждают связь между чувствительностью к NRB и производством различных типов и различных уровней метаболитов.

Эксперимент in vivo [ править ]

После сбора крови у крыс через 10 и 30 минут после перорального введения фракции плазмы и эритроцитов анализировали в поисках либо исходных соединений, либо гидроксилированных метаболитов. Однако ни того, ни другого не было обнаружено, что либо означает, что абсорбция не происходит, либо соединения быстро выводятся из организма. Образцы цельной крови определенно показали следы исходного соединения и метаболита (M3) с молекулярной массой 226 в образцах как самок, так и самцов крыс. Уровень, в котором присутствует этот метаболит, оказался снова выше у самок крыс, чем у самцов. M3 не был обнаружен ни в одной другой ткани крысы или мыши. Это говорит о том, что M3 может образовываться микрофлорой кишечника у крыс. [24]После перорального введения NRB исследование печени крысы и мыши выявило следы исходного соединения. Сравнивая уровни метаболитов у обоих полов и видов, у самок крыс было обнаружено значительно большее количество, чем у самцов крыс или мышей. Хроматограммы ВЭЖХ препаратов печени самок и самцов крыс показывают обнаружение четырех метаболитов (U1, V1, M1, M2). (Рисунок 7.2) Для их идентификации использовалась масс-спектрометрия, и это было легко, потому что гидроксилированные метаболиты были на +16 а.е.м. выше, чем NRB. Эти исследования подтвердили, что метаболиты идентичны тем, которые обнаруживаются в препаратах in vitro. [5] [24]В препаратах печени мышей метаболиты не обнаружены. Более того, ни исходное соединение NRB, ни его метаболиты не были обнаружены в сердце после перорального введения крысам, а также мышам. Отсутствие обнаруживаемых метаболитов означает, что NRB способен вызывать летальный эффект при чрезвычайно низких уровнях. [24]

Неблагоприятные эффекты и воздействие на животных [ править ]

Побочные эффекты [ править ]

Эффекты норбормида вызваны эндо-изомерами, но экзо-изомеры R, T и X не показали сократительного действия на гладкие мышцы артериального клапана крысы. Было только расслабляющее действие на мышцы. [5] В исследованиях Розковски на животных он показал, что эффекты, вызываемые NRB, необратимы. [25] Другое исследование показало, что у крыс, получавших норбормид in vivo, наблюдались угнетения дыхания после сердечно-сосудистых эффектов. [26]

Воздействие на животных [ править ]

NRB особенно токсичен для крыс, но относительно безвреден для других грызунов и млекопитающих. У всех протестированных животных, а также в аорте крысы и внесосудистой гладкой мышечной ткани NRB проявляет сосудорасширяющие свойства в артериях. [14] Другой эффект NRB - стимуляция выработки кортикостерона и альдостерона в надпочечниках крыс и мышей за счет усиления поздних стадий синтеза стероидных гормонов. [15]

Токсичность [ править ]

Уникальная токсичность NRB была определена путем проведения экспериментов на животных с использованием нескольких видов грызунов. Токсическая доза вводилась перорально. [27] В таблице определенные данные LD50 иллюстрируют специфическую токсичность соединения. Крысы, особенно самки, даже после введения небольшого количества NRB испытывают действие токсина. NRB токсичен также для морских свинок и мышей, но в меньшей степени. Достоверной информации о значениях LD50 у человека нет. Хотя NRB является родентицидом и особенно токсичен для коричневых крыс, люди могут подвергаться воздействию NRB при вдыхании и контакте с кожей.

Воздействие Уровень острой токсичности Оральный LD50 (мг / кг)

  • Крыса (самец) 15
  • Крыса (самка) 5
  • Морская свинка 620
  • Мышь 2250

Исследования острой токсичности на крысах [ править ]

Смертельная доза NRB для крыс вызывает изменения в поведении, которые очень похожи на признаки, связанные с токсичностью цианида. Первые признаки токсичности NRB проявляются примерно через десять минут после приема. Сначала у крыс появляются признаки повышенной двигательной активности и нарушения координации движений. В дальнейшем задние конечности крыс ослабевают и становятся пепельными. Их дыхание становится затрудненным, и через короткий промежуток времени крысы начинают страдать от серии судорожных движений. За спазмом следует смерть, которая наступает в течение 30 минут у лабораторных крыс-альбиносов и в течение двух часов у диких животных. [25] После исследования изолированных сердец крыс в препаратах Лангендорфа, часто применяемом in vitro методе, NRB также оказывал сильное токсическое воздействие на сердце крысы, избирательно влияющее на вид.[25] 2-10 мкг NRB были введены в коронарный сосуд, что привело к уменьшению кровотока, сопровождавшемуся уменьшением сердечных сокращений и уменьшением частоты сердечных сокращений. Крысиные сердца начали биться нерегулярно. Эти необратимые эффекты были отмечены не в сердечной мышце (миокарде), как, возможно, ожидалось, а в коронарных артериях. [25] Кроме того, было подтверждено, что крысы, подвергшиеся лечению NRB, страдали гипервентиляцией с последующими сердечно-сосудистыми эффектами. [26]Недавние исследования показывают способность NRB активировать поры перехода митохондриальной проницаемости (MPTP) в изолированных препаратах крыс. Апоптоз и некроз клеток (среди прочего) регулируются порами MPT. Понятно, что такая аномалия митохондриальных мембран вызывает проблемы в клеточном метаболизме отравленного животного. [8]

Исследования токсичности у млекопитающих и птиц [ править ]

Представители рода Rattus очень чувствительны к NRB, но другие животные не испытывают токсических эффектов. При более близком рассмотрении доза норбормида 1000 мг / кг не вызвала каких-либо токсических признаков при пероральном введении кошкам, цыплятам, собакам, обезьянам, мышам, свиньям или птицам. Это подтверждено в таблице ниже. Таким образом, можно с уверенностью сказать, что NRB относительно безвреден для видов, не являющихся крысами. [25]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Реннисон D, Бова S, M Cavalli, Ricchelli F, Зульский A, B Hopkins, Brimble MA (апрель 2007). «Синтез и изучение активности аналогов селективного токсиканта норбормида крыс». Биоорганическая и медицинская химия . 15 (8): 2963–74. DOI : 10.1016 / j.bmc.2007.02.012 . PMID  17321141 .
  2. ^ Зулиан А., Петронилли В., Бова С., Даббени-Сала Ф, Карнелли Г., Кавалли М. и др. (Июль 2007 г.). «Оценка молекулярной основы для крыс-селективной индукции перехода митохондриальной проницаемости норбормидом». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1767 (7): 980–8. DOI : 10.1016 / j.bbabio.2007.04.002 . PMID 17509521 . 
  3. ^ "40 CFR: Приложение A к Части 355 - Список чрезвычайно опасных веществ и их планируемые пороговые количества" (PDF) (1 июля 2008 г.). Государственная типография . Архивировано из оригинального (PDF) 25 февраля 2012 года . Проверено 29 октября 2011 года .
  4. ^ Telle HJ (1967). «Некоторые полевые наблюдения по наблюдениям за приемлемостью и эффективностью норбормида для Rattus norvegicus». Кто / VBC . 67 (39): 10.
  5. ^ Б с д е е Ravindran S, Hopkins B, Bova S, D, Реннисон Бримбл М, М Tingle (январь 2009). «Метаболизм норбормида in vitro в препаратах печени крыс, мышей и морских свинок». Экологическая токсикология и фармакология . 27 (1): 144–8. DOI : 10.1016 / j.etap.2008.09.007 . PMID 21783932 . 
  6. ^ Бова S, Trevisi л, Сима л, Лучиани S, Головина В, Cargnelli G (февраль 2001 г.). «Сигнальные механизмы селективного сосудосуживающего действия норбормида на мелкие артерии крыс». Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 296 (2): 458–63. PMID 11160631 . 
  7. ^ Cavalli M, L Omiciuolo, Cargnelli G, L Cima, Хопкинс B, Бова S (сентябрь 2004). «Распределение сосудосуживающего и сосудорасширяющего действия норбормида вдоль сосудистого дерева крысы». Науки о жизни . 75 (18): 2157–65. DOI : 10.1016 / j.lfs.2004.04.022 . PMID 15325842 . 
  8. ^ a b Ricchelli F, Dabbeni-Sala F, Petronilli V, Bernardi P, Hopkins B, Bova S (июнь 2005 г.). «Видоспецифическая модуляция перехода митохондриальной проницаемости норбормидом». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1708 (2): 178–86. DOI : 10.1016 / j.bbabio.2005.03.002 . PMID 15953474 . 
  9. ^ Нильссон, Б., Стерохимия неактивного рацемата норбормида - селективного токсиканта для крыс. Acta Chemica Scandinavica, 1968. 22 (2).
  10. ^ Steel PJ, Brimble MA, Хопкинс B, Реннисон D (май 2004). «Два стереоизомера крысиного токсиканта норбормида». Acta Crystallographica Раздел C . 60 (Часть 5): o374-6. DOI : 10.1107 / S0108270104006845 . ЛВП : 10092/365 . PMID 15131397 . 
  11. ^ a b Реннисон Д., Бова С., Кавалли М., Ричелли Ф., Зулиан А., Хопкинс Б., Бримл М.А. (апрель 2007 г.). «Синтез и изучение активности аналогов селективного токсиканта норбормида крыс». Биоорганическая и медицинская химия . 15 (8): 2963–74. DOI : 10.1016 / j.bmc.2007.02.012 . PMID 17321141 . 
  12. ^ Brimble М.А., еа, 2004.
  13. ^ a b c d e Поос Г. И., Морбахер Р. Дж., Карсон Э. Л., Парагамский В., Пума Б. М., Расмуссен С. Р., Рошковский А. П. (июль 1966 г.). «Исследования структуры-активности с селективным токсикантом для крыс норбормидом». Журнал медицинской химии . 9 (4): 537–40. DOI : 10.1021 / jm00322a021 . PMID 5968018 . 
  14. ^ a b Реннисон Д., Лайта О, Бова С., Кавалли М., Хопкинс Б., Линтикум Д.С., Бримбл М.А. (июль 2012 г.). «Дизайн и синтез пролекарств селективного токсиканта норбормида для крыс». Биоорганическая и медицинская химия . 20 (13): 3997–4011. DOI : 10.1016 / j.bmc.2012.05.014 . PMID 22658693 . 
  15. ^ a b Neri G, Tortorella C, Andreis PG, Bova S, Malendowicz LK, Ziolkowska A, Nussdorfer GG (март 2003 г.). «Норбормид усиливает поздние стадии синтеза стероидных гормонов в коре надпочечников крыс и мышей». Журнал стероидной биохимии и молекулярной биологии . 84 (4): 479–83. DOI : 10.1016 / s0960-0760 (03) 00060-8 . PMID 12732293 . S2CID 10840313 .  
  16. ↑ Bova S, Cavalli M, Cima L, Luciani S, Saponara S, Sgaragli G, Cargnelli G, Fusi F (июнь 2003 г.). «Расслабляющие и блокирующие Ca2 + каналы свойства норбормида на несосудистых гладких мышцах крыс». Европейский журнал фармакологии . 470 (3): 185–91. DOI : 10.1016 / s0014-2999 (03) 01797-7 . PMID 12798957 . 
  17. ^ a b Зулиан А., Силейките Дж, Петронилли В., Бова С., Даббени-Сала Ф, Карнелли Дж., Реннисон Д., Бримбл М.А., Хопкинс Б., Бернарди П., Ричелли Ф (декабрь 2011 г.). «Белок-транслокатор (периферический бензодиазепиновый рецептор) опосредует селективную для крыс активацию перехода митохондриальной проницаемости норбормидом» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1807 (12): 1600–5. DOI : 10.1016 / j.bbabio.2011.08.007 . PMID 21889488 . 
  18. ^ Mitchell JR, Jollow DJ, Поттер WZ, Davis DC, Gillette JR, Броди BB (октябрь 1973). «Ацетаминофен-индуцированный некроз печени. I. Роль метаболизма лекарств» . Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 187 (1): 185–94. PMID 4746326 . 
  19. ^ Хендерсон РФ (декабрь 1996). «Видовые различия в метаболизме бензола» . Перспективы гигиены окружающей среды . 104 Дополнение 6: 1173–5. DOI : 10.1289 / ehp.961041173 . PMC 1469720 . PMID 9118889 .  
  20. ^ Tingle MD Махмудом R, Maggs JL, Pirmohamed М, Парк BK (ноябрь 1997). «Сравнение метаболизма и токсичности дапсона у крыс, мышей и человека» . Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 283 (2): 817–23. PMID 9353403 . 
  21. ^ Duffus JH, Nordberg M, Templeton DM (январь 2007). «Глоссарий терминов, используемых в токсикологии, 2-е издание». Чистая и прикладная химия . 79 (7): 1153–344. DOI : 10,1351 / pac200779071153 . S2CID 98296965 . 
  22. ^ Greim H, Снайдер R (2008). Токсикология и оценка рисков: всестороннее введение . Wiley-Interscience. п. 387.
  23. ^ Vogel GH (2006). Открытие и оценка лекарств: безопасность и фармакокинетические анализы . Springer. п. 509.
  24. ^ a b c Равиндран С., Хопкинс Б., Бова С., Тингл М. (июль 2009 г.). «Метаболизм норбормида in vivo у крыс и мышей». Экологическая токсикология и фармакология . 28 (1): 147–51. DOI : 10.1016 / j.etap.2009.03.013 . PMID 21783995 . 
  25. ^ a b c d e Roszkowski AP (август 1965). «Фармакологические свойства норбормида, селективного токсиканта для крыс». Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 149 (2): 288–99. PMID 4953462 . 
  26. ^ a b Ельноски Дж., Лоулор Р. (сентябрь 1971 г.). «Сердечно-сосудистые эффекты норбормида». Европейский журнал фармакологии . 16 (1): 117–9. DOI : 10.1016 / 0014-2999 (71) 90065-3 . PMID 5157526 . 
  27. ^ Рассел RU. «Норбормид - токсичный агент, специфичный для Rattus». J. Forensic Sci . 1965 : 80–83.