ASSESSMENT OF NEW PYRIMIDINE DERIVANTS HEMOTOXICITY

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.119.5.034

ОЦЕНКА ГЕМАТОТОКСИЧНОСТИ НОВЫХ ПИРИМИДИНОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ

Научная статья

ЦибизоваА.А.¹, Ясенявская А.Л.^2, *, Ерижепова Ж.У.³, Хмидет А.Б.С.⁴, ОзеровА.А.⁵, Тюренков И.Н.⁶

¹ ORCID: 0000-0002-9994-4751;

²ORCID: 0000-0003-2998-2864;

³ ORCID: 0000-0003-2811-2891;

⁵ ORCID: 0000-0002-4721-0959;

⁶ORCID: 0000-0001-7574-3923;

^{1, 2, 3, 4} Астраханский государственный медицинский университет, Астрахань, Россия;

^{5, 6} Волгоградский государственный медицинский университет,Волгоград, Россия

* Корреспондирующий автор (yasen_9[at]mail.ru)

Аннотация

Все новые соединения перспективные для создания на их основе лекарственных препаратов должны проходить доклиническую оценку с обязательной оценкой токсичности. В связи с чем целью данного исследования явилась оценка гематотоксичности новых пиримидиновых соединений. Материалы и методы. Исследование проводили на крысах-самцах 10-месячного возраста в количестве 60 особей. Животные были разделены на группы (n=12): группа - контроль, получавший внутрижелудочно эквивалентный объем дистиллированной воды; опытные группы животных, получавших внутрижелудочно суспендированные в дистиллированной воде пиримидиновые соединения под лабораторными шифрами VMA–13–06; VMA–13–11; VMA–13–12; VMA–13–13 в дозах 1/10 от молекулярной массы (39, 24, 24, 27 мг/кг, соответственно) в течение 60 дней. Оценку гематотоксичности проводили по результатам клинического анализа крови животных с определением цветового показателя и лейкоцитарной формулы. Результаты. Установлено, что введение пиримидиновых соединений VMA-13-11 и VMA-13-13 не оказывает влияния на количество форменных элементов крови, уровень гемоглобина и цветовой показатель, а также лейкоцитарную формулу. Введение соединений VMA-13-06 и VMA-13-12 вызывает развитие анемии, лейкопении и изменение процентного соотношения различных видов лейкоцитов в виде сдвига вправо. Выводы. Проведенные исследования гематотоксичности показали, что пиримидиновые производные под лабораторными шифрами VMA-13-11 и VMA-13-13 не оказывают токсического воздействия на красный и белый ростки кроветворения, тогда как соединения VMA-13-06 и VMA-13-12 оказывают гематотоксическое воздействие.

Ключевые слова: производные пиримидинов, токсичность, гемототоксичность, кроветворение.

ASSESSMENT OF NEW PYRIMIDINE DERIVANTS HEMOTOXICITY

Research article

Cibizova A.A.¹, YAsenyavskaya A.L.^2, *, Erizhepova ZH.U.³, Hmidet A.B.S.⁴, Ozerov A.A.⁵, Tyurenkov I.N.⁶

¹ ORCID: 0000-0002-9994-4751;

²ORCID: 0000-0003-2998-2864;

³ ORCID: 0000-0003-2811-2891;

⁵ ORCID: 0000-0002-4721-0959;

⁶ORCID: 0000-0001-7574-3923;

^{1, 2, 3, 4} Astrakhan State Medical University, Astrakhan, Russia;

^{5, 6} Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia

* Corresponding author (yasen_9[at]mail.ru)

Abstract

All new compounds perspective for making medicine must undergo pre-clinic estimate, including mandatory toxicity assessment. Thus, the research assesses new pyrimidine derivants compounds. Materials and methods. The research was conducted on 60 species of 10-month-old male rats. They were divided into groups (n=12): control group intragastrically received equivalent volume of distilled water; subject group received pyrimidine compounds suspended in distilled water under lab codes of VMA–13–06; VMA–13–11; VMA–13–12; VMA–13–13 in 1/10 dosage of molecular mass (39, 24, 24, 27 mg/kg, respectively) over the course of 60 days. Hemotoxicity assessment was based on clinical blood test of animals with cell-color ratio and leucogram. Results. It was established that injection of VMA-13-11 and VMA-13-13 pyrimidine compounds does not effect blood cell count, Hb level, color ratio and leucogram. Injection of VMA-13-06 and VMA-13-12 compounds causes anemia, leukocytopenia and makes different white cells percentage shift to the right. Conclusion. Research of hemotoxicity shows that pyrimidine derivants under lab codes of VMA-13-11 and VMA-13-13 do not affect red and white hematopoietic lineage, while compounds VMA-13-06 and VMA-13-12 have hemotoxic effect. 

Keywords: pyrimidine derivants, toxicity, hemotoxicity, hematogenesis.

Введение

В настоящее время в качестве основы для разработки новых лекарственных средств особый интерес представляют производные пиримидина [1], [2]. Многочисленными исследованиями установлена разносторонняя фармакологическая активность пиримидиновых оснований: психотропная, нейротропная, иммунотропная, антиоксидантная, противоопухолевая, а также противомикробная, противовирусная, противогрибковая и др. [3], [4], [5]. Все новые соединения перспективные для создания на их основе лекарственных препаратов должны проходить доклиническую оценку с обязательной оценкой токсичности [6].

В связи с чем целью данного исследования явилась оценка гематотоксичности новых пиримидиновых соединений.

Методы и принципы исследования

Исследование проводили на крысах-самцах 10-месячного возраста в количестве 60 особей. Все эксперименты проводились согласно Межгосударственного стандарта 33044-2014 «Принципы надлежащей лабораторной практики» и выполнены в соответствии с этическими нормами обращения с животными, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для исследовательских и иных научных целей.. Исследования одобрены этическим комитетом ФГБОУ ВО «Астраханский ГМУ» Минздрава России (протокол № 6 от 27.11.2018 г.). Животные были разделены на группы (n=12): группа - контроль, получавший внутрижелудочно эквивалентный объем дистиллированной воды; опытные группы животных, получавших внутрижелудочно суспендированные в дистиллированной воде пиримидиновые соединения под лабораторными шифрами VMA–13–06; VMA–13–11; VMA–13–12; VMA–13–13 в дозах 1/10 от молекулярной массы (39, 24, 24, 27 мг/кг, соответственно) в течение 60 дней.

Оценку гематотоксичности проводили по результатам клинического анализа крови животных с определением цветового показателя и лейкоцитарной формулы. Забор крови осуществляли до кормления животных перед введением соединений на 10, 30 день из хвостовой вены и в день завершения эксперимента после декапитации животных. Подсчет форменных элементов крови (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов) проводили в камере Горяева. Концентрацию гемоглобина определяли с помощью ветеринарного гемоглобинометра URIT-12 VET (Россия).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью пакета Exсel и программного обеспечения BIOSTAT, с учетом критерия Манна–Уитни. Статистически значимыми различия считали при p ≤ 0,05.

Основные результаты

В контрольной группе животных, в группах, получавших пиримидиновые соединения VMA-13-11 и VMA-13-13 статистически значимых изменений количества эритроцитов на протяжении 60 дней зафиксировано не было. При введении производного пиримидина VMA-13-06 на 10 и 30 день эксперимента было отмечено снижение данного показателя в 1,2 (р≥0,05) и 1,3 (р≥0,05) раза соответственно; на 60 день – в 1,5 (р≤0,01) раза в сравнении с контрольными показателями. Введение соединения VMA-13-12 привело к уменьшению количества эритроцитов на 10 день эксперимента - в 1,2 (р≥0,05), на 30 день - 1,4 (р≥0,05) раза и в последний день эксперимента – в 1,7 (р≤0,01) раза (рис. 1).

Рис.1 – Влияние пиримидиновых соединений на количество эритроцитов

Соединения VMA-13-11 и VMA-13-13 не вызывали статистически значимых изменений концентрации гемоглобина на протяжении всего эксперимента. Производное пиримидина VMA-13-06 и VMA-13-12 способствовало снижению данного показателя на 10, 30 и 60 сутки практически в 1,1 (р≥0,05) раза в сравнении с контрольными показателями (рис. 2).

Рис.2 – Влияние пиримидиновых соединений на концентрацию гемоглобина

При определении цветового показателя (ЦП) крови было установлено, что под влиянием соединений VMA-13-11 и VMA-13-13 не наблюдалось статистически значимых изменений данного показателя. Производное VMA-13-06 способствовало увеличению ЦП на 10 день на 11% (р≥0,05), на 30 день – на 17% (р≥0,05) и на 60 день – на 41% (р≤0,05) в сравнении с контрольными значениями. Соединение VMA-13-12 привело к повышению ЦП на 10 день на 15% (р≥0,05), на 30 день – на 34% (р≤0,05) и 60 день – на 54% (р≤0,01) по отношению контролю (рис. 3).

Рис.3 – Влияние пиримидиновых соединений на цветовой показатель крови

Введение пиримидиновых соединений не оказывало влияние на количество тромбоцитов (рис. 4).

Рис.4 – Влияние пиримидиновых соединений на количество тромбоцитов

При анализе количества лейкоцитов было установлено, что при введении соединений VMA-13-11 и VMA-13-13 не было отмечено статистически значимых изменений уровня клеток белой крови. Пиримидиновое производное VMA-13-06 способствовало снижению уровня лейкоцитов на 10 день эксперимента на 30% (р≤0,05), на 30 день – на 35% (р≤0,05), на 60 день – на 48% (р≤0,01) по отношению к контрольным показателям. Введение VMA-13-12 способствовало уменьшению лейкоцитов на 10 день на 28% (р≥0,05), на 30 день – на 31% (р≤0,05), на 60 день эксперимента – на 40% (р≤0,05) в сравнении с контролем (рис. 5).

Рис.5 – Влияние пиримидиновых соединений на количество лейкоцитов

Введение пиримидиновых производных VMA-13-11 и VMA-13-13 не привело к статистически значимым изменениям со стороны лейкоцитарной формулы. Однако при введении VMA-13-06 было отмечено снижение процентного содержания эозинофилов на 10% (р≥0,05), сегментоядерных нейтрофилов - на 7% (р≥0,05), количество палочкоядерных - в 3 (р≤0,01) раза, увеличение лимфоцитов – на 15% (р≥0,05) в сравнении с контрольными показателями; при этом количество моноцитов осталось практически неизменным. Соединение VMA-13-12 привело к следующим изменениям: увеличение количества моноцитов на 11% (р≥0,05), снижение палочкоядерных нейтрофилов в 3 раза (р≤0,01), процентное содержание эозинофилов, сегментоядерных и лимфоцитов практически не изменилось по отношению к контролю (рис. 6).

Рис. 6 – Влияние пиримидиновых соединений на изменение лейкоцитарной формулы

Таким образом, было установлено, что введение пиримидиновых соединений VMA-13-11 и VMA-13-13 не оказывает влияния на количество форменных элементов крови, уровень гемоглобина и цветовой показатель, а также лейкоцитарную формулу. Введение соединений VMA-13-06 и VMA-13-12 вызывает развитие анемии, лейкопении и изменение процентного соотношения различных видов лейкоцитов в виде сдвига вправо.

Обсуждение

Полученные результаты свидетельствуют о том, что пиримидиновые соединения VMA-13-06 и VMA-13-12 при длительном применении способны оказывать гематотоксическое действие, проявляющееся в угнетении красного и белого ростков кроветворения, тогда как субстанции VMA-13-11 и VMA-13-13 не проявляют данного свойства. Результаты данной работы сопоставимы с другими исследованиями. Доказано, что производное 3-гидроксипиридина и 3-оксипиридинацетилцистеинат значительно снижают выраженность поражения эритрокариоцитарного ростка кроветворения на фоне проведения лучевой терапии [7], [8]. В эксперименте установлено, что комбинирование производных пиримидина и 3-гидроксипиридина оказывает миелопротективную активность [9], [10]. Наряду с гематопротекторной активностью пиримидиновые соединения оказывают и гематотоксическое воздействие. Так противогрибковые препараты, относящиеся к группе флуоропиримидинов, не нашли широкого применения в медицине за счет выраженной гематотоксичности. Установлено, что такие цитостатические препараты как фторпиримидины угнетают ростки кроветворения за счет ингибирования синтеза ДНК и РНК [9], [11].

Заключение

Таким образом, проведенные исследования гематотоксичности показали, что пиримидиновые производные под лабораторными шифрами VMA-13-11 и VMA-13-13 не оказывают токсического воздействия на красный и белый ростки кроветворения, тогда как соединения VMA-13-06 и VMA-13-12 оказывают гематотоксическое воздействие.

Финансирование Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства здравоохранения РФ в части проведения НИР по теме «Поиск и разработка перспективных соединений с антибактериальной активностью среди производных пиримидина для создания лекарственных препаратов» 48.2-2021.	Funding The study was carried out within the framework of the state assignment of the Minzdrav of Russia in terms of conducting research on the topic «Search and development of promising compounds with antibacterial activity among pyrimidine derivatives for the creation of drugs» 48.2-2021.
Конфликт интересов Не указан.	Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Кетова Г.Г. Актуальность применения фармакогенетического тестирования для прогнозирования токсичности 5-фторурацила / Г.Г. Кетова, В.О. Барышева, М.С. Сальников и др. // Непрерывное медицинское образование и наука. – 2020. – Т. 15. - № 4. – С. 10-13.
2. Sirakanyan SN. Synthesis and Neurotropic Activity of New Heterocyclic Systems: Pyridofuro[3,2-d]pyrrolo[1,2-a]pyrimidines, Pyridofuro[3,2-d]pyrido[1,2-a]pyrimidines and Pyridofuro[3',2':4,5]pyrimido[1,2-a]azepines / SN. Sirakanyan, D. Spinelli, A. Geronikaki et al. // Molecules. – 2021. – Vol. – 26 (11). – P. 3320. DOI: 10.3390/molecules26113320.
3. МышкинВ.А. Антитоксическаяактивностьпиримидинов (структура-активность) / В.А. Мышкин, Э.Ф. Репина, Н.Ю. Хуснутдинова и др. // Медицина труда и экология человека. – 2018. – T. 4. – № 16. – C.117-123.
4. Tiwari S. V. Synthesis, biological evaluation, molecular docking study and acute oral toxicity study of coupled imidazole-pyrimidine derivatives / S.V. Tiwari, A.P. Nikalje, D.K. Lokwani et al.// Letters in Drug Design & Discovery. – 2018. – Vol. 15 (5). – P. 475-487. DOI:10.2174/1570180814666170704101817
5. Chiacchio M.A. Pyridine and pyrimidine derivatives as privileged scaffolds in biologically active agents / A. Chiacchio, D. Iannazzo, R. Romeo et al. // Current medicinal chemistry. – 2019. – Vol. 26(40) – P. 7166-7195. DOI: 10.2174/0929867325666180904125400.
6. ЦибизоваА.А. Оценкаостройтоксичностиновогопиримидиновогопроизводного / А.А. Цибизова, А.Л. Ясенявская, А.А. Озеровидр. // Астраханскиймедицинскийжурнал. – 2021. – T. 16. – № 1. – C. 82-87. DOI: 10.17021/2021.16.1.82.87.
7. Sochacka-Ćwikła A. Synthesis and Biological Activity of New 7-Amino-oxazolo[5,4-d] Pyrimidine Derivatives / Sochacka-Ćwikła, A. Regiec, M. Zimecki et al. // Molecules. – 2020. – Vol. 25(15). – P. 3558. DOI: 10.3390/molecules25153558.
8. Соловьева М.А. Влияние производных пиримидинаи 3-гидроксипиридинавсоставелипосомнапоказателиэритроцитопоэзаприиспользовании липосомальных доксорубицина и циклофосфамида у крыс со злокачественным опухолевым процессом / М.А. Соловьева, А.В. Сипров, В.П. Агеев и др. // Современные проблемы науки и образования. – 2021. – № 2. – C. 120-1. DOI: 10.17513/spno.30594.
9. Сипров А.В. Миелопротективная эффективность комбинации производных пиримидина и 3-ги-дроксипиридина при антибластомной химиотерапии в эксперименте / А.В. Сипров, В.А. Масягин // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2015. – T. 11. – № 3. – C. 258-262
10. Bai X.Q. Synthesis and molecular docking studies of novel pyrimidine derivatives as potential antibacterial agents / X.Q. Bai, C.S. Li, M.Y. Cui et al. // Molecular Diversity. – 2020. – Vol. 24(4). – P. 1165-1176. DOI: 10.1007/s11030-019-10019-8.
11. Kumar S. A review on synthesis, anticancer and antiviral potentials of pyrimidine derivatives / S. Kumar, A. Deep, Narasimhan // Current Bioactive Compounds. – 2019. – Vol. 15(3). – P. 289-303. DOI: 10.2174/1573407214666180124160405

Список литературы на английском языке / References in English

1.Ketova G.G. Aktual'nost' primeneniya farmakogeneticheskogo testirovaniya dlya prognozirovaniya toksichnosti 5-ftoruratsila [The relevance of the use of pharmacogenetic testing to predict the toxicity of 5-fluorouracil] / G.G. Ketova, V.O. Barysheva, M.S. Sal'nikov et al. // Nepreryvnoe meditsinskoe obrazovanie i nauka [Continuing medical education and science]. – 2020. – Vol. 15. - № 4. – P. 10-13. [in Russian].

2.Sirakanyan SN. Synthesis and Neurotropic Activity of New Heterocyclic Systems: Pyridofuro[3,2-d]pyrrolo[1,2-a]pyrimidines, Pyridofuro[3,2-d]pyrido[1,2-a]pyrimidines and Pyridofuro[3',2':4,5]pyrimido[1,2-a]azepines / SN. Sirakanyan, D. Spinelli, A. Geronikaki et al. // Molecules. – 2021. – Vol. – 26 (11). – P. 3320. DOI: 10.3390/molecules26113320.

3.Myshkin V.A. Antitoksicheskaya aktivnost' pirimidinov (struktura-aktivnost') [Antitoxic activity of pyrimidines (structure-activity)] / V.A. Myshkin, E.F. Repina, N.Yu. Khusnutdinova et al. // Meditsina truda i ekologiya cheloveka [Occupational medicine and human ecology]. – 2018. – Vol. 4. – № 16. – P.117-123. [in Russian].

4.Tiwari S. V. Synthesis, biological evaluation, molecular docking study and acute oral toxicity study of coupled imidazole-pyrimidine derivatives / S.V. Tiwari, A.P. Nikalje, D.K. Lokwani et al.// Letters in Drug Design & Discovery. – 2018. – Vol. 15 (5). – P. 475-487. DOI:10.2174/1570180814666170704101817

5.Chiacchio M.A. Pyridine and pyrimidine derivatives as privileged scaffolds in biologically active agents / M.A. Chiacchio, D. Iannazzo, R. Romeo et al. // Current medicinal chemistry. – 2019. – Vol. 26(40) – P. 7166-7195. DOI: 10.2174/0929867325666180904125400.

6.Tsibizova A.A. Otsenka ostroy toksichnosti novogo pirimidinovogo proizvodnogo [Assessment of acute toxicity of a new pyrimidine derivative. Astrakhan Medical Journal] / A.A. Tsibizova, A.L. Yasenyavskaya, A.A. Ozerov et al. // Astrakhanskiy meditsinskiy zhurnal [Astrakhan Medical Journal]. – 2021. – Vol. 16. – № 1. – P. 82-87.  DOI: 10.17021/2021.16.1.82.87. [in Russian].

7.Sochacka-Ćwikła A. Synthesis and Biological Activity of New 7-Amino-oxazolo[5,4-d] Pyrimidine Derivatives / A. Sochacka-Ćwikła, A. Regiec, M. Zimecki et al. // Molecules. – 2020. – Vol. 25(15). – P. 3558. DOI: 10.3390/molecules25153558.

8.Solov'eva M.A. Vliyanie proizvodnykh pirimidina i 3-gidroksipiridina v sostave liposom na pokazateli eritrotsitopoeza pri ispol'zovanii liposomal'nykh doksorubitsina i tsiklofosfamida u krys so zlokachestvennym opukholevym protsessom [The effect of pyrimidine and 3-hydroxypyridine derivatives in liposomes on erythrocytopoiesis parameters when using liposomal doxorubicin and cyclophosphamide in rats with malignant tumor process] / M.A. Solov'eva, A.V. Siprov, V.P. Ageev et al. // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. – 2021. – № 2. – P. 120-1. DOI: 10.17513/spno.30594. [in Russian].

9.Siprov A.V. Mieloprotektivnaya effektivnost' kombinatsii proizvodnykh pirimidina i 3-gi-droksipiridina pri antiblastomnoy khimioterapii v eksperimente [Myeloprotective efficacy of a combination of pyrimidine and 3-hydroxypyridine derivatives in antiblastoma chemotherapy in an experiment] / A.V. Siprov, V.A. Masyagin // Saratovskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal [Saratov Scientific and Medical Journal]. – 2015. – Vol. 11. – № 3. – P. 258-262 [in Russian].

10.Bai X.Q. Synthesis and molecular docking studies of novel pyrimidine derivatives as potential antibacterial agents / X.Q. Bai, C.S. Li, M.Y. Cui et al. // Molecular Diversity. – 2020. – Vol. 24(4). – P. 1165-1176. DOI: 10.1007/s11030-019-10019-8.

11.Kumar S. A review on synthesis, anticancer and antiviral potentials of pyrimidine derivatives / S. Kumar, A. Deep, B. Narasimhan // Current Bioactive Compounds. – 2019. – Vol. 15(3). – P. 289-303. DOI: 10.2174/1573407214666180124160405