4.0.2. Вещества, вмешивающиеся в биосинтез ДНК

Аналоги пиримидинов и пуринов представляют собой класс веществ, ингибирующих синтез ДНК на последней стадии. Эти лекарственные вещества — антиметаболиты применяют как сво­бодные основания или нуклеозиды, но не как нуклеотиды, кото­рые не могут проникнуть в клетку.

обладающее потенциальной возможностью воздействовать на. синтез ДНК, — восстановление рибонуклеотидов в дезоксирибо- нуклеотиды рибонуклеотиддифосфатредуктазой. Некоторые со­единения этого класса успешно применяют для лечения боль­ных раком, другие — как противовирусные препараты.

Известный противоопухолевый препарат из класса антиме­таболитов, 5-фторурацил (3.3), применяемый внутривенно для лечения больных раком молочной железы,- толстого кишечника и прямой кишки, обладает кратковременным действием. Ранее- уже отмечалась его высокая избирательность при лечении рака кожи (разд. 3.0.), обусловленная прежде всего его распределе­нием. Однако при парентеральном введении избирательность. 5-фторурацила проявляется на биохимическом уровне, посколь­ку в результате последовательных ферментативных реакций он превращается в 5-фтордезоксиуридиловую кислоту, которая про­являет высокую цитостатическую активность, так как обладает в несколько тысяч раз большим сродством к тимидилатсинтета- зе, чем природный субстрат — дезоксиуридиловая кислота.

Цитарабин (4.13), известный также под названиями Ага-С цитозинарабинозид и l-fl-D-арабинофуранозилцитозин,— это изомер цитозина, промежуточного продукта синтеза РНК, в мо­лекуле которого 2⁷- и З'-гидроксильные группы в отличие от природного изомера имеют транс-конфигурацию. Слабо вклю­чаясь в ДНК, препарат в здоровых клетках превращается в три­фосфат, ингибирующий ДНК-полимеразу. Цитарабин классифи- 14Z

рируют как специфический ингибитор S-фазы клеточного цикла (разд. 5.1) [Skipper, Schabel, 1973].

Применение цитарабина требует постоянного наблюдения за состоянием элементов костного мозга, поскольку связано с воз­можностью их репрессии из-за легкости его дезаминирования цитидилдезаминазой. Рекомендуется медленное внутривенное введение препарата. Наиболее ценное лечебное действие цита- ірабина — способность вызывать ремиссии острого лейкоза у де­тей и взрослых, после чего его заменяют такими препаратами, как метотрексат, б-меркаптопурин и их адъюванты. На сегод­няшний день цитарабин, видимо, является единственным эффек­тивным средством для лечения острых миелозов у подростков [Kremer, 1975]. В противовирусной терапии чаще применяют его аналог видарабин (см. ниже).

6-Меркаптопурин (3.14), впервые полученный Elion, Burgi и Hitchings (1952), применяют перорально для лечения острых лейкозов [Brule et al., 1973].

Азатиоприн (3.41), S-(1-метил-4-нитромидазол-5-ил)—про­изводное 6-меркаптопурина, используется как иммунодепрессант при пересадке органов, особенно почек [Elion, 1967; Elion, Hit­chings, 1975]. Он медленно распадается в организме с образо­ванием 6-меркаптопурина. В противоопухолевой иммуносупрес­сивной терапии несколько реже применяют 2-амипопроизводное «-меркаптопурина,тиогуанин.

Более подробно о лечении рака см. разделы 1.1, 5.1, «.3.6, 15.1.

Рассмотрение противовирусных препаратов безусловно сле­дует начать с 5-йоддезоксиуридина (4.14, а) (идоксуридин, ИДУР). Он вошел в историю как первое эффективное лекарст­венное средство для лечения герпетического кератита, инфекци­онного заболевания глаз, вызванного вирусом герпеса. Идоксу­ридин быстро вылечивает это тяжелое хроническое заболева­ние, ранее иногда приводившее к слепоте [Kaufman, 1962]. Он превращается в клетках в соответствующий 5-монофосфат, на­рушающий утилизацию тимидина. К сожалению, 5-йоддезокси- уридин включается не только в ДНК вирусов, например вируса ■осповакцины и вируса герпеса [Welch, Prusoff, 1966], но и в ДНК клеток млекопитающих (вместо тимина). Поэтому для

предотвращения возможности мутаций его не применяют сис­темно, а вводят в конъюнктивальный мешок, изолированный от остальных тканей и мало проницаемый для идоксуридина, что л обеспечивает безопасность применения.

Некоторую ясность в вопрос о механизме действия этого со­единения внесли следующие опыты: при действии идоксуридина на вирус псевдобешенства почти весь тимин вирусной ДНК за­мещается на 5-йодурацил. Если таким вирусом инфицировать клетки почек млекопитающих в культуре, то в них идет только синтез вирусной ДНК, однако не синтезируются белки оболоч­ки, и поэтому новые вирусные частицы не образуются. Было по­казано, что новая ДНК обладает потенциальной инфицирующей способностью: после обработки тимидином, когда большая часть йодурацила вновь замещается тимином, инфекционность ДНК восстанавливается [Kaplan, Ben-Porat, 1966].

Позднее по тем же показаниям стали применять раствори­мый аналог идоксуридина — трифлуридин (5-трифторметилде- зоксиуридин), близкий по механизму биохимического действия, но более эффективный [Pavan-Langston, Langston, 1975].

Особое место среди противовирусных препаратов занимает превосходящий по терапевтическому индексу все другие препа­раты аминоидоксуридин (АИУ) (4.14,6) (б'-амино-г'Д'-ди- дезокси-5-йодуридин), отличающийся от идоксуридина заменой аминогруппой одной гидроксильной группы в положении 5 ос­татка сахара [Chen, Prusoff, 1979]. Это изменение химической структуры приводит к совершенно иному метаболизму амино- идоксуридина. Под действием киназы вируса герпеса образует­ся его трифосфат, обладающий цитостатическими свойствами (киназы здорового человека, мыши или обезьяны такой способ­ностью не обладают). Поэтому аминоидоксуридин может изби­рательно ингибировать вирусы герпеса, не оказывая значитель­ного токсического воздействия на хозяина. В клетках, инфици­рованных вирусом герпеса, этот препарат включается в ДНК как вируса, так и хозяина [Chen, Ward, Prusoff, 1976], что не имеет существенного значения, так как в этом случае инфици­рованная клетка все равно погибает и репликация вируса пре­кращается. В настоящее время появился новый препарат анало-

тичного типа действия — ацикловир (см.

Рибавирин (4.15) (1-^-О-рибофуранозил-1,2,4-триазол-3-кар- боксамид), обладающий широким спектром действия, эффекти­вен как против ДНК-, так против РНК-содержащих вирусов. In vivo он превращается в б'-монофосфат, ингибитор инозинат- дегидрогеназы. В результате этого прекращается синтез гуани- ловой кислоты, необходимой для синтеза ДНК и РНК. Рибави­рин с переменным успехом применяют для лечения больных ви­русной пневмонией и корью [Smith, Kirkpatrick, 1980].

Говоря о рибавирине, уместно упомянуть еще три противо­опухолевых препарата, являющихся ингибиторами инозинатде- гидрогеназы: серосодержащий аналог рибавирина 2ф-О-рибофу- ранозилтиазол-4-карбоксамид, применяющийся для лечения рака легких [Plowman, Pauli, 1982]; селенсодержащий аналог, проявивший высокий терапевтический индекс в опытах на мы­шах [Srivastava, Robins, 1983] и 3-дезазагуанин, предложенный для клинических испытаний при солидных опухолях [Khwaja, 1982; Allen et al., 1977].

Видарабин (4.16) (AraA, Эф-О-арабинофуранозиладенин) отличается от аденозина так же, как цитарабин от цитидина — в нем природная рибоза заменена на арабинозу, но в отличие от цитарабина у него более выражены противовирусные, а не противоопухолевые свойства. Препарат имеет высокий терапев­тический индекс [Muller et al., 1977] и успешно применяется для лечения вирусного энцефалита, ежегодно поражающего в США по нескольку тысяч человек, причем смертность достигает 70 °/о [Whitley et al., 1977]. Применение видарабина в клинике для лечения герпетического кератита показало, что он не уступает по эффективности идоксуридину, но обладает менее выражен­ным раздражающим действием и в отличие от ацикловира (см. ниже) эффективен против других заболеваний, вызванных ви­русом герпеса.

Видарабин in vivo трифосфорилируется [Cohen, 1976] и ин­гибирует ДНК-полимеразу, воздействуя при этом на фермент вируса герпеса гораздо сильнее, чем на фермент хозяина. Он вводится внутривенно, и при введении доз, превышающих тера­певтические, внедряется в ДНК млекопитающих.

Основным недостатком видарабина является его способность дезаминироваться аденозиндеаминазой — ферментом, широко распространенным в тканях организма человека. Поэтому пре­парат вводят одновременно с ингибитором этого фермента,. эритро-9-(2-гидроксинон-3-ил) аденином (4.17), также обла­дающим слабой противовирусной активностью. Исследуется воз­можность применения более сильного ингибитора этого фермен­та— пентостатина (дезокси-коформицина) (4.18) [Agarwal,. Spector, Parks, 1977]. На сегодняшний день терапевтический ин­декс видарабина ниже, чем ацикловира, и неясно, повысится ли он с увеличением стабильности препарата.

Ацикловир (4.19)—противовирусный препарат, имеющий высокий терапевтический индекс; он в 3000 раз более токсичен для вируса Herpes simplex, чем для клеток млекопитающих. Подобно аминоидоксуридину (4.14, б), ацикловир монофосфори- лируется вирусспецифической тимидинкиназой. Затем этот мо­нофосфат превращается в трифосфорилированное производное, конкурирующее в инфицированных клетках с дезоксигуанозин- дрифосфатом за вирусспецифическую ДНК-полимеразу [Fyfe ■et al., 1978], что приводит к ингибированию синтеза ДНК в клетке. Избирательность действия ацикловира обусловлена глав­ным образом тем, что в здоровых клетках млекопитающих фос­форилирования ацикловира почти не происходит [Elion, 1980].

Ацикловир («Зовиракс», ациклогуанозин) представляет со­бой 9-(2-гидроксиэтоксиметил) гуанин. Он получается взаимо­действием 2,6-дихлорпурина с 2-бензоилоксиэтоксиметилхлори- дом с последующей обработкой продукта конденсации аммиа­ком, азотистой кислотой и вновь аммиаком [Schaeffer et al., 1978]. Химическая структура молекулы ацикловира сходна со структурой таких ингибиторов аденозиндеаминазы, как (4.17) [Schaeffer, Schwender, 1974]. Из-за высокой субстратной спе­цифичности тимидинкиназы к этим соединениям, особенно к со­единениям с «разомкнутым рибозильным циклом» в положе­нии 9, их противовирусная активность долго оставалась незаме­ченной; у ацикловира она была впервые обнаружена только в 1977 г. [Elion et al., 1977]. Субстратная специфичность вирус- специфичной тимидинкиназы настолько высока, что она практи-

чески не фосфорилирует адениновый и пиримидиновый аналоги ацикловира, а также дезоксигуанозин [Elion, 1980].

Клинические исследования показали, что ацикловир дейст­вует только на все типы вируса герпеса. Преобладающий при инфекциях половых органов вирус герпеса тип II ацикловиромі переводится в инактивированную форму, но не уничтожается.. Как правило, ацикловир применяют парентерально, но иногда) в виде таблеток или мази. Кроме того, его применяют в про­филактических целях в случае повышенной опасности инфици­рования вирусом герпеса — при пересадке органов, приеме им­мунодепрессантов или в противораковой терапии.

Одновременно с ацикловиром изучались и некоторые его производные. Так, в Чехословакии Holy синтезировал ряд ана­логов ацикловира, в том числе дигидропроизводное (4.20), био­логические испытания которого были проведены в Бельгии. Было показано, что эти соединения обладают широким спектром противовирусной активности [de Clercq et al., 1978; de Clercq, Holy, 1979]. Однако в клинической практике они не использу­ются.

БВДУ — транс-5-(2-бромвинил)-2'-дезоксиуридин (4.21) име­ет сходный с ацикловиром биохимический механизм действия, но более эффективен при пероральном применении. По сравнению с ацикловиром он обладает более мощным воздействием на ви­рус ветряной оспы, но совершенно неактивен против вирусов герпеса II типа. О лабораторных исследованиях этого соедине­ния см. de Clercq и сотр. (1979); Barr и сотр. (1981); о клиниче­ских испытаниях — de Clercq и сотр. (1980); de Clercq (1983).

Противовирусный препарат фоскарнет (фосформуравьиная кислота, 4.22), связывающийся с пирофосфатсвязывающим ме­стом вирусспецифической ДНК-полимеразы, применяется местно при локальных поражениях вирусом герпеса [Larsson, Oberg, 1981]. Аналогичным действием обладает натриевая соль фос­форноуксусной кислоты [Oberg, Duff, Мао, 1977].

О лечении вирусных инфекций см. также разделы 1.1, 5.5 и

Флуцитозин (4.23) (5-фтор-цитозин), обладающий фунгицид­ными свойствами, назначают перорально больным такими си­стемными заболеваниями, как кандидоз и криптококковый ме­нингит {Bennett, 1977]. Он избирательно действует на грибы, превращаясь в них в 5-фторурацил и затем в нуклеотид, обла­дающий цитостатическим действием, тогда как из организма млекопитающих выводится в неизмененном Риде, так же как и цитозин,

5-Азацитидин (4.24), выделенный впервые из Streptoverticil- lium ladakans, сначала применяли для лечения лейкозов. В по­следнее время он вызывает особый интерес в связи с его способ­ностью активировать ген, продуцирующий ^-глобулин, обычно «молчащий» у взрослых. Препарат может найти применение для лечения больных р-талассемией, при которой происходит исчез­новение ^-глобулиновой цепи в гемоглобине {Ley, 1982].

О метаболических изменениях аналогов пуринов и пирими­динов, позволяющих использовать их в качестве лекарственных препаратов, см. [Langen, 1975].