pharmjournalРазработка и регистрация лекарственных средствDrug development & registration2305-20662658-5049LLC «CPHA»10.33380/2305-2066-2022-11-4(1)-27-30pharmjournal-1391Research ArticleПОИСК И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВRESEARCH AND DEVELOPMENT OF NEW DRUG PRODUCTSИсследование антиоксидантной активности и квантово-химические расчеты 2-аминопирроловStudy of Antioxidant Activity and Quantum-chemical Calculations of 2-aminopyrroleshttps://orcid.org/0000-0002-7395-4951ЗыковаС. С.ZykovaS. S.

614990, г. Пермь, ул. Полевая, д. 2

2, Polevaya str., Perm, 614990

zykova.sv@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7605-6129ГаньковаК. Л.GankovaK. L.

614990, г. Пермь, ул. Полевая, д. 2

2, Polevaya str., Perm, 614990

https://orcid.org/0000-0002-3379-3065ШустовМ. В.ShustovM. V.

614990, г. Пермь, ул. Полевая, д. 2

2, Polevaya str., Perm, 614990

https://orcid.org/0000-0003-0976-9951ИгидовН. М.IgidovN. M.

614990, г. Пермь, ул. Полевая, д. 2

2, Polevaya str., Perm, 614990

https://orcid.org/0000-0001-8481-0470БорисевичС. С.BorisevichS. S.

450054, Республика Башкортостан, г. Уфа, пр-т. Октября, д. 71

71, Oktyabrya ave., Ufa, Republic of Bashkortostan, 450054

https://orcid.org/0000-0002-5552-9353ИльинаМ. Г.IlyinaM. G.

450054, Республика Башкортостан, г. Уфа, пр-т. Октября, д. 71

71, Oktyabrya ave., Ufa, Republic of Bashkortostan, 450054

ФГБОУ ВО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ПГФА Минздрава России)РоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Perm State Pharmaceutical Academy" of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук» (Уфимский Институт химии УФИЦ РАН)РоссияUfa Institute of Chemistry, Ural Federal Research Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation202226122022114Приложение 12730Copyright © Зыкова С.С., Ганькова К.Л., Шустов М.В., Игидов Н.М., Борисевич С.С., Ильина М.Г., 20222022Зыкова С.С., Ганькова К.Л., Шустов М.В., Игидов Н.М., Борисевич С.С., Ильина М.Г.Zykova S.S., Gankova K.L., Shustov M.V., Igidov N.M., Borisevich S.S., Ilyina M.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/1391Введение

Введение. Современная терапия констатирует окислительный стресс как одно из ключевых звеньев патогенеза целого ряда заболеваний, что делает поиск новых низкомолекулярных антиоксидантов актуальным [1]. Распространенные методики несовершенны, поскольку отражают реакционную способность пробы в искусственных условиях [2–4]. Предлагаемая методика применения биосенсора «Эколюм» позволяет сохранить преимущества in vitro методик и повысить точность определения путем использования биологических реакций клеток [5, 6].

Цель

Цель. Исследование антирадикальной и антиоксидантной активности 2-аминопирролов с применением методик in vitro, квантово-химических расчетов.

Материалы и методы

Материалы и методы. Ранее получены производные 2-аминопирролов. Исследование антирадикальной активности соединений осуществлялось с помощью теста ДФПГ (2,2-дифенил-1-пикрилгидразил). Антиоксидантная активность оценивалась на модели окислительного стресса с использованием биосенсора «Эколюм». Квантово-химические расчеты для оценки электронных параметров молекул проводились в газовой фазе.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Данные теста антиоксидантной активности свидетельствуют о более выраженном антиокислительном потенциале вещества 2a, поскольку его применение вызвало значительное снижение уровня стресса клеточной культуры по сравнению с веществом 2b. Тестирование антирадикальной активности соединений выявило больший антирадикальный потенциал вещества 2b, что раскрывает тезис авторов об ограниченности распространенных методик исследования антиоксидантов. Квантово-химические расчеты показали, что соединение 2b характеризуется более высоким значением потенциала ионизации, что может свидетельствовать о его большей стойкости к окислению, по сравнению с 2а.

Заключение

Заключение. Исследование антирадикальной и антиоксидантной активности 2-аминопирролов показало актуальность разработки методики для поиска новых антиоксидантов, поскольку тест антирадикальной активности не отразил воздействие 2-аминопирролов на культуру биосенсора. Применение квантово-химических расчетов позволило оценить реакционную способность исследуемых соединений.

Introduction

Introduction. Modern therapy defines oxidative stress as one of the key links in the pathogenesis of different diseases, which makes the search for new low molecular weight antioxidants actual [1]. The widely used methods are imperfect, since they reflects reactivity of the sample under artificial conditions [2–4]. The proposed technique of using the "Ecolum" biosensor makes it possible to preserve the advantages of in vitro methods and improve the accuracy of determination through the use of biological reactions of cells [5, 6].

Aim

Aim. Studying of the antiradical and antioxidant activity of 2-aminopyrroles, using in vitro methods and quantum-chemical calculations.

 Materials and methods

 Materials and methods. Earlier, derivatives of 2-aminopyrroles were obtained. Antiradical activity of the compounds was studied using the DPPH test (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl). Antioxidant activity was evaluated on the model of oxidative stress using the «Ecolum» biosensor. The calculation data of the indices of reactivity in the approximation of the gas phase were obtained using quantum-chemical methods.

Results and discussion

Results and discussion. The antioxidant activity test indicated a higher antioxidant potential of 2a, compared to 2b. Antiradical activity test revealed a greater antiradical potential of 2b. Quantum-chemical calculations showed that 2b is characterized by a higher ionization potential, which may indicate its greater resistance to oxidation compared to 2a.

Conclusion

Conclusion. The study of the antiradical and antioxidant activity of 2-aminopyrroles showed the importance of developing a methodology for the search for new antioxidants, because of antiradical activity test deviations, compared to living cell reactions.

антиоксидантыкультура клетоккомпьютерная симуляцияEscherichia coliокислительный стрессDFT-расчетыAntioxidantsCellsCulturedComputer SimulationEscherichia coliOxidative StressИсследование проведено при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование», 2022 год.The study was carried out with the financial support of the Perm Scientific and Educational Center "Rational Subsoil Use", 2022.ReferencesForman H. J., Zhang H. Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nature Reviews Drug Discovery. 2021;20(9):689–709. DOI: 10.1038/s41573-021-00233-1.Forman H. J., Zhang H. Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nature Reviews Drug Discovery. 2021;20(9):689–709. DOI: 10.1038/s41573-021-00233-1.Munteanu I. G., Apetrei C. Analytical Methods Used in Determining Antioxidant Activity: A Review. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(7):3380. DOI: 10.3390/ijms22073380.Munteanu I. G., Apetrei C. Analytical Methods Used in Determining Antioxidant Activity: A Review. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(7):3380. DOI: 10.3390/ijms22073380.Nwachukwu I. D., Sarteshnizi R. A., Udenigwe C. C., Aluko R. E. A Concise Review of Current In Vitro Chemical and Cell-Based Antioxidant Assay Methods. Molecules. 2021;26(16):4865. DOI: 10.3390/molecules26164865.Nwachukwu I. D., Sarteshnizi R. A., Udenigwe C. C., Aluko R. E. A Concise Review of Current In Vitro Chemical and Cell-Based Antioxidant Assay Methods. Molecules. 2021;26(16):4865. DOI: 10.3390/molecules26164865.Gulcin İ. Antioxidants and antioxidant methods: an updated overview. Archives of Toxicology. 2020;94(3):651-715. DOI: 10.1007/s00204-020-02689-3.Gulcin İ. Antioxidants and antioxidant methods: an updated overview. Archives of Toxicology. 2020;94(3):651-715. DOI: 10.1007/s00204-020-02689-3.Cruz R. G., Beney L., Gervais P., Lira S. P., Vieira T. M. F. S., Dupont S. Comparison of the antioxidant property of acerola extracts with synthetic antioxidants using an in vivo method with yeasts. Food Chemistr. 2019;277:698–705. DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.10.099.Cruz R. G., Beney L., Gervais P., Lira S. P., Vieira T. M. F. S., Dupont S. Comparison of the antioxidant property of acerola extracts with synthetic antioxidants using an in vivo method with yeasts. Food Chemistr. 2019;277:698–705. DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.10.099.Tzankova D., Vladimirova S., Aluani D., Yordanov Y., Peikova L., Georgieva M. Synthesis, in vitro safety and antioxidant activity of new pyrrole hydrazones. Acta Pharmaceutica. 2020;70(3):303–324. DOI: 10.2478/acph-2020-0026.Tzankova D., Vladimirova S., Aluani D., Yordanov Y., Peikova L., Georgieva M. Synthesis, in vitro safety and antioxidant activity of new pyrrole hydrazones. Acta Pharmaceutica. 2020;70(3):303–324. DOI: 10.2478/acph-2020-0026.Boichuk S., Bikinieva F., Mustafin I., Galembikova A., Ryzkin S., Zykova S. 2-Amino-Pyrrole-Carboxylate Attenuates Homology-Mediated DNA Repair and Sensitizes Cancer Cells to Doxorubicin. Biochemistry. 2022;87(5):391–399. DOI: 10.1134/S0006297922050017.Boichuk S., Bikinieva F., Mustafin I., Galembikova A., Ryzkin S., Zykova S. 2-Amino-Pyrrole-Carboxylate Attenuates Homology-Mediated DNA Repair and Sensitizes Cancer Cells to Doxorubicin. Biochemistry. 2022;87(5):391–399. DOI: 10.1134/S0006297922050017.Boichuk S., Galembikova A., Syuzov K., Dunaev P., Bikinieva F., Aukhadieva A., Zykova S., Igidov N., Gankova K., Novikova M., Kopnin P. The Design, Synthesis, and Biological Activities of Pyrrole-Based Carboxamides: The Novel Tubulin Inhibitors Targeting the Colchicine-Binding Site. Molecules. 2021;26(19):5780. DOI: 10.3390/molecules26195780.Boichuk S., Galembikova A., Syuzov K., Dunaev P., Bikinieva F., Aukhadieva A., Zykova S., Igidov N., Gankova K., Novikova M., Kopnin P. The Design, Synthesis, and Biological Activities of Pyrrole-Based Carboxamides: The Novel Tubulin Inhibitors Targeting the Colchicine-Binding Site. Molecules. 2021;26(19):5780. DOI: 10.3390/molecules26195780.Moloney J. N., Cotter T. G. ROS signalling in the biology of cancer. Seminars in Cell and Developmental Biology. 2018;80:50–64. DOI: 10.1016/j.semcdb.2017.05.023Moloney J. N., Cotter T. G. ROS signalling in the biology of cancer. Seminars in Cell and Developmental Biology. 2018;80:50–64. DOI: 10.1016/j.semcdb.2017.05.023Harris I. S., DeNicola G. M. The Complex Interplay between Antioxidants and ROS in Cancer. Trends in Cell Biology. 2020;30(6):440–451. DOI: 10.1016/j.tcb.2020.03.002.Harris I. S., DeNicola G. M. The Complex Interplay between Antioxidants and ROS in Cancer. Trends in Cell Biology. 2020;30(6):440–451. DOI: 10.1016/j.tcb.2020.03.002.Zhao Y., Truhlar D. G. The M06 suite of density functionals for main group thermochemistry, thermochemical kinetics, noncovalent interactions, excited states, and transition elements: two new functionals and systematic testing of four M06-class functionals and 12 other functionals. Theoretical Chemistry Accounts. 2008;120(1–3):215–241. DOI: 10.1007/s00214-007-0310-x.Zhao Y., Truhlar D. G. The M06 suite of density functionals for main group thermochemistry, thermochemical kinetics, noncovalent interactions, excited states, and transition elements: two new functionals and systematic testing of four M06-class functionals and 12 other functionals. Theoretical Chemistry Accounts. 2008;120(1–3):215–241. DOI: 10.1007/s00214-007-0310-x.Dunning T. H. Gaussian basis sets for use in correlated molecular calculations. I. The atoms boron through neon and hydrogen. The Journal of Chemical Physics. 1989;90(2):1007–1023. DOI: 10.1063/1.456153.Dunning T. H. Gaussian basis sets for use in correlated molecular calculations. I. The atoms boron through neon and hydrogen. The Journal of Chemical Physics. 1989;90(2):1007–1023. DOI: 10.1063/1.456153.Tomasi J., Mennucci B., Cammi R. MEP: a tool for interpretation and prediction. From molecular structure to solvation effects. Journal of Theoretical and Computational Chemistry. 1996;3:1–103. DOI: 10.1016/S1380-7323(96)80041-0.Tomasi J., Mennucci B., Cammi R. MEP: a tool for interpretation and prediction. From molecular structure to solvation effects. Journal of Theoretical and Computational Chemistry. 1996;3:1–103. DOI: 10.1016/S1380-7323(96)80041-0.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.