Кумарины как основа для разработки лекарственных веществ: да или нет?

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Известно, что кумарины обладают широким спектром биологической активности. Однако применение в клинике нашли лишь отдельные их производные (например, антикоагулянт варфарин и глистогонный препарат галоксон). В настоящей статье на ряде примеров рассматриваются биологическая активность производных кумарина, механизмы действия этих соединений и проблемы, возникающие при разработке новых лекарственных препаратов, а также перспективы использования кумаринов как соединений-лидеров.

Об авторах

Елена Викторовна Литасова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: llitasova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0999-8212
SPIN-код: 5568-8939

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории синтеза и нанотехнологий лекарственных веществ отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Виктор Владимирович Ильин

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: victor.iljin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1012-7561
SPIN-код: 5559-8089

канд. хим. наук, научный сотрудник лаборатории синтеза и нанотехнологий лекарственных веществ, отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Леонид Витальевич Мызников

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: postleo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0863-3027

д-р хим. наук, научный сотрудник отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Мария Александровна Брусина

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: mashasemen@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8433-120X
SPIN-код: 8953-8772

канд. хим. наук, младший научный сотрудник лаборатории синтеза и нанотехнологий лекарственных веществ, отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Левон Борисович Пиотровский

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Автор, ответственный за переписку.
Email: levon-piotrovsky@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8679-1365
SPIN-код: 2927-6178

д-р биол. наук, заведующий лабораторией синтеза и нанотехнологий лекарственных веществ отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Зефирова О.Н., Балакин К.В., Красавин М.Ю. и др. Глоссарий русскоязычных терминов в медицинской химии // Известия Академии наук СССР. Серия химическая. 2019. № 12. С. 2381–2395.
  2. Bourgaud F., Gravot A., Milesi S., Gontier E. Production of plant secondary metabolites: a historical perspective // Plant Science. 2001. Vol. 161, No. 5. P. 839–851. doi: 10.1016/S0168-9452(01)00490-3
  3. Dangl J., Jones J. Plant pathogens and integrated defense responses to infection // Nature. 2001. Vol. 411, No. 6839. P. 826–833. doi: 10.1038/35081161
  4. Iqbal Z., Iqbal M.S., Hashem A. et al. Plant defense responses to biotic stress and its interplay with fluctuating dark/light conditions // Front. Plant Sci. 2021. Vol. 12. P. 631810. doi: 10.3389/fpls.2021.631810
  5. Link K.P. The discovery of dicumarol and its sequels // Circulation. 1959. Vol. 19, No. 1. P. 97–107. doi: 10.1161/01.CIR.19.1.97
  6. Jain P.K., Joshi H. Coumarin: chemical and pharmacological profile // J. Appl. Pharm. Sci. 2012. Vol. 2, No. 6. P. 236–240. doi: 10.7324/JAPS.2012.2643
  7. Medina F.G., Marrero J.G., Macías-Alonso M. et al. Coumarin heterocyclic derivatives: chemical synthesis and biological activity // Nat. Prod. Rep. 2015. Vol. 32, No. 10. P. 1472–1507. doi: 10.1039/c4np00162a
  8. Deng M., Xie L., Zhong L. et al. Imperatorin: A review of its pharmacology, toxicity and pharmacokinetics // Eur. J. Pharmacol. 2020. Vol. 879. P. 173124. doi: 10.1016/j.ejphar.2020.173124
  9. Bryda J., Zagaja M., Szewczyk A., Andres-Mach M. Coumarins as potential supportive medication for the treatment of epilepsy // Acta Neurobiol. Exp. (Wars). 2019. Vol. 79, No. 2. P. 126–132. doi: 10.21307/ane-2019-011
  10. Kostova I. Studying plant derived coumarins for their pharmacological and therapeutic properties as potential anticancer drugs // Expert. Opin. Drug Discov. 2007. Vol. 2, No. 12. P. 1605–1618. doi: 10.1517/17460441.2.12.1605
  11. Akkol E.K., Genc Y., Karpuz B. et al. Coumarins and coumarin-related compounds in pharmacotherapy of cancer // Cancers (Basel). 2020. Vol. 12, No. 7. P. 1959. doi: 10.3390/cancers12071959
  12. Al-Warhi T., Sabt A., Elkaeed E.B., Eldehna W.M. Recent advancements of coumarin-based anticancer agents: An up-to-date review // Bioorg. Chem. 2020. Vol. 103. P. 104163. doi: 10.1016/j.bioorg.2020.104163
  13. Venkata Sairam K., Gurupadayya B.M., Chandan R.S. et al. A Review on chemical profile of coumarins and their therapeutic role in the treatment of cancer // Curr. Drug Deliv. 2016. Vol. 13, No. 2. P. 186–201. doi: 10.2174/1567201812666150702102800
  14. Thakur A., Singla R., Jaitak V. Coumarins as anticancer agents: a review on synthetic strategies, mechanism of action and SAR studies // Eur. J. Med. Chem. 2015. Vol. 28, No. 101. P. 476–495. doi: 10.1016/j.ejmech.2015.07.010
  15. Hassan M.Z., Osman H., Ali M.A., Ahsan M.J. Therapeutic potential of coumarins as antiviral agents // Eur. J. Med. Chem. 2016. Vol. 123. P. 236–255. doi: 10.1016/j.ejmech.2016.07.056
  16. Mishra S., Pandey A., Manvati S. Coumarin: an emerging antiviral agent // Heliyon. 2020. Vol. 6, No. 1. P. e03217. doi: 10.1016/heliyon.2020.e03217
  17. Kostova I., Bhatia S., Grigorov P. et al. Coumarins as antioxidants // Curr. Med. Chem. 2011. Vol. 18, No. 25. P. 3929–3951. doi: 10.2174/092986711803414395
  18. Luszczki J.J., Andres-Mach M., Cisowski W. et al. Osthole suppresses seizures in the mouse maximal electroshock seizure model // Eur. J. Pharmacol. 2009. Vol. 607, No. 1–3. P. 107–109. doi: 10.1016/j.ejphar.2009.02.022
  19. Luszczki J.J., Wojda E., Andres-Mach M. et al. Anticonvulsant and acute neurotoxic effects of imperatorin, osthole and valproate in the maximal electroshock seizure and chimney tests in mice: a comparative study // Epilepsy Res. 2009. Vol. 85, No. 2–3. P. 293–299. doi: 10.1016/j.eplepsyres.2009.03.027
  20. Mokrov G.V., Savel’ev V.L., Voronina T.A. et al. Synthesis and anticonvulsant activity of N-substituted 4-amino-3-nitrocoumarins // Pharm. Chem. J. 2019. Vol. 53, No. 2. P. 118–124. doi: 10.1007/s11094-019-01964-7
  21. Mokrov G.V., Litvinova S.A., Voronina T.A. et al. Design, synthesis, and anticonvulsant evaluation of 4-GABA-3-nitrocoumarines, 1-thiocoumarines, quinolone-2-ones, and their derivatives // Med. Chem. Res. 2019. Vol. 28, No. 11. P. 1901–1911. doi: 10.1007/s00044-019-02422-5
  22. Yakovleva E.E., Myznikov L.V., Shabanov P.D. Comparison of the anticonvulsant activities of substituted hydroxycoumarins and 4-[(3-nitro-2-oxo-2h-chromen-4-yl)amino] butanoic acid // Pharm. Chem. J. 2020. Vol. 54, No. 9. P. 904–908. doi: 10.1007/s11094-020-02294-9
  23. Woo T.S., Yoon S.Y., de la Pena I.C. et al. Anticonvulsant effect of Artemisia capillaris Herba in mice // Biomol. Ther. 2011. Vol. 19, No. 3. P. 342–347. doi: 10.4062/biomolther.2011.19.3.342
  24. Tosun F., Kızılaya C.A., Erol K. et al. Anticonvulsant activity of furanocoumarins and the essential oil obtained from the fruits of Heracleum crenatifolium // Food Chem. 2008. Vol. 107, No. 3. P. 990–993. doi: 10.1016/j.foodchem.2007.08.085
  25. Egan D., O’Kennedy R., Moran E. et al. The pharmacology, metabolism, analysis, and applications of coumarin and coumarin-related compounds // Drug Metab. Rev. 1990. Vol. 22, No. 5. P. 503–529. doi: 10.3109/03602539008991449
  26. Kirsch G., Abdelwahab A.B., Chaimbault P. Natural and synthetic coumarins with effects on inflammation // Molecules. 2016. Vol. 21, No. 10. P. 1322. doi: 10.3390/molecules21101322
  27. Zhao D., Islam M.N., Ahn B.R. et al. In vitro antioxidant and anti-inflammatory activities of Angelica decursiva // Arch. Pharm. Res. 2012. Vol. 35, No. 1. P. 179–192. doi: 10.1007/s12272-012-0120-0
  28. Liang C., Ju W., Pei S. et al. Pharmacological activities and synthesis of esculetin and its derivatives: a mini-review // Molecules. 2017. Vol. 22, No. 3. P. 387. doi: 10.3390/molecules22030387
  29. Iranshahi M., Askari M., Sahebkar A. et al. Evaluation of antioxidant, anti-inflammatory and lipoxygenase inhibitory activities of the prenylated coumarin umbelliprenin // DARU J. Pharm. Sci. 2015. Vol. 17, No. 2. P. 99–103.
  30. Jarboe C.H., Zirvi K.A., Nicholson J.A. et al. Scopoletin, an antispasmodic component of Viburnum opulus and Prunifolium // J. Med. Chem. 1967. Vol. 10, No. 3. P. 488–489. doi: 10.1021/jm00315a045
  31. Khan S., Shehzad O., Cheng M.S. et al. Pharmacological mechanism underlying anti-inflammatory properties of two structurally divergent coumarins through the inhibition of pro-inflammatory enzymes and cytokines // J. Inflamm. (Lond). 2015. Vol. 12. P. 47. doi: 10.1186/s12950-015-0087-y
  32. Fylaktakidou K.C., Hadjipavlou-Litina D.J., Litinas K.E. et al. Natural and synthetic coumarin derivatives with anti-inflammatory/antioxidant activities // Curr. Pharm. Des. 2004. Vol. 10, No. 30. P. 3813–3833. doi: 10.2174/1381612043382710
  33. Kancheva V.D., Slavova-Kazakova A.K., Angelova S.E. et al. Protective effects of 4-methylcoumarins and related compounds as radical scavengers and chain-breaking antioxidants // Biochimie. 2017. Vol. 140. P. 133–145. doi: 10.1016/j.biochi.2017.07.010
  34. Li H., Yao Y., Li L. Coumarins as potential antidiabetic agents // J. Pharm. Pharmacol. 2017. Vol. 69, No. 10. P. 1253–1264. doi: 10.1111/jphp.12774
  35. Seema P.V., Sudha B., Padayatti P.S. et al Kinetic studies of purified malate dehydrogenase in liver of streptozotocin-diabetic rats and the effect of leaf extract of Aegle marmelose (L.) Correa ex Roxb // Indian J. Exp. Biol. 1996. Vol. 34, No. 6. P. 600–602.
  36. Kamalakkannan N., Prince P.S. Hypoglycaemic effect of water extracts of Aegle marmelos fruits in streptozotocin diabetic rats // J. Ethnopharmacol. 2003. Vol. 87, No. 2–3. P. 207–210. doi: 10.1016/s0378-8741(03)00148-x
  37. Yao Y., Zhao X., Xin J. et al. Coumarins improved type 2 diabetes induced by high-fat diet and streptozotocin in mice via antioxidation // Can. J. Physiol. Pharmacol. 2018. Vol. 96, No. 8. P. 765–771. doi: 10.1139/cjpp-2017-0612
  38. Nurul Islam M., Jung H.A., Sohn H.S. et al. Potent α-glucosidase and protein tyrosine phosphatase 1B inhibitors from Artemisia capillaris // Arch. Pharm. Res. 2013. Vol. 36, No. 5. P. 542–552. doi: 10.1007/s12272-013-0069-7
  39. Wu S.J. Osthole attenuates inflammatory responses and regulates the expression of inflammatory mediators in hepg2 cells grown in differentiated medium from 3T3-L1 preadipocytes // J. Med. Food. 2015. Vol. 18, No. 9. P. 972–979. doi: 10.1089/jmf.2014.3314
  40. Prabakaran D., Ashokkumar N. Protective effect of esculetin on hyperglycemia-mediated oxidative damage in the hepatic and renal tissues of experimental diabetic rats // Biochimie. 2013. Vol. 95, No. 2. P. 366–373. doi: 10.1016/j.biochi.2012.10.008
  41. Liang H.J., Suk F.M., Wang C.K. et al. Osthole, a potential antidiabetic agent, alleviates hyperglycemia in db/db mice // Chem. Biol. Interact. 2009. Vol. 181, No. 3. P. 309–315. doi: 10.1016/j.cbi.2009.08.003
  42. Zhang W.Y., Lee J.J., Kim Y. et al. Amelioration of insulin resistance by scopoletin in high-glucose-induced, insulin-resistant HepG2 cells // Horm. Metab. Res. 2010. Vol. 42, No. 13. P. 930–935. doi: 10.1055/s-0030-1265219
  43. Hammerschmidt R. Phytoalexins: what have we learned after 60 years? // Annu. Rev. Phytopathol. 1999. Vol. 37. P. 285–306. doi: 10.1146/annurev.phyto.37.1.285
  44. Asif M. Pharmacological activities and phytochemistry of various plants containing coumarin derivatives // Curr. Sci. Perspectives. 2015. Vol. 1, No. 3. P. 77–90.
  45. Davis R.A., Vullo D., Supuran C.T., Poulsen S.A. Natural product polyamines that inhibit human carbonic anhydrases // Biomed. Res. Int. 2014. Vol. 2014. P. 374079. doi: 10.1155/2014/374079
  46. Pochet L., Frédérick R., Masereel B. Coumarin and isocoumarin as serine protease inhibitors // Curr. Pharm. Des. 2004. Vol. 10, No. 30. P. 3781–3796. doi: 10.2174/1381612043382684
  47. Tan X., Soualmia F., Furio L. et al. Toward the first class of suicide inhibitors of kallikreins involved in skin diseases // J. Med. Chem. 2015. Vol. 58. P. 598–612. doi: 10.1021/jm500988d
  48. Xu Z., Chen Q., Zhang Y., Liang C. Coumarin-based derivatives with potential.anti-HIV activity // Fitoterapia. 2021. Vol. 150. P. 104863. doi: 10.1016/j.fitote.2021.104863
  49. Kang S.Y., Kim Y.C. Neuroprotective coumarins from the root of Angelica gigas: structure-activity relationships // Arch. Pharm. Res. 2007. Vol. 30, No. 11. P. 1368–1373. doi: 10.1007/BF02977358
  50. Marumoto S., Miyazawa M. Structure-activity relationships for naturally occurring coumarins as β-secretase inhibitor // Bioorg. Med. Chem. 2012. Vol. 20, No. 2. P. 784–788. doi: 10.1016/j.bmc.2011.12.002
  51. Holbrook A.M., Pereira J.A., Labiris R. et al. Systematic overview of warfarin and its drug and food interactions // Arch. Intern. Med. 2005. Vol. 165, No. 10. P. 1095–1106. doi: 10.1001/archinte.165.10.1095
  52. Gage B.F., Fihn S.D., White R.H. Management and dosing of warfarin therapy // Am. J. Med. 2000. Vol. 109, No. 6. P. 481–488. doi: 10.1016/S0002-9343(00)00545-3

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кумарин (I), фуранокумарины (II), пиранокумарины (III) и пиронзамещенные кумарины (IV)

Скачать (79KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Структуры императорина (V) и остхола (VI)

Скачать (32KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Производные аминокумаринов (VII, X = O, NH, S), обладающие противосудорожной активностью

Скачать (19KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Производные 7-гидроксикумаринов, обладающие противосудорожной активностью (VIII)

Скачать (20KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Эскулетин (IX) и умбеллиферон (X)

Скачать (24KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Cкополетин (XI) и мармезин (XII)

Скачать (29KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2022



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».