Производные карбаминовой кислоты. Взаимодействие карбаматов с холинэстеразой
После обнаружения антихолинэстеразных свойств эзерина было синтезировано и изучено большое число соединений с целью выяснить, какой химической группировке обязан эзерин своей способностью угнетать ХЭ. Оказалось, что определяющую роль играет карбаминовая группа, так как соответствующие фенолы, получающиеся при гидролизе карбаминовых эфиров, были лишены антихолинэстеразных свойств. Наиболее выраженными ингибиторами являются карбаминовые эфиры со следующими заместителями при карбаматном азоте:
Благодаря способности угнетать активность антихолинэстеразы в нервной системе прозводные карбаминовой кислоты являются высокоэффективными инсектицидами. К ним относятся ариловые эфиры N-карбаминовой кислоты.
Ариловые эфиры алкилкарбаминовых кислот образуются при взаимодействии алкилизоцианатов с фонолами и ароматическими спиртами.
Большинство из них — сложные эфиры N-метилкарбаминовой кислоты (байгон, дикрезил, севин и др.) и N-диметилкарбаминовой кислоты (пиролан).
В течение многих лет считалось, что карбаматы вызывают обратимое ингибирование ХЭ. В дальнейшем было показано, что вещества этого типа реагируют с ХЭ подобно ФОС — в две стадии с установлением ковалентной связи. Следует учитывать, что реакции ацилирования белковых молекул протекают по смешанному типу, когда инактивация рецепторов обусловлена присутствием в них не целых молекул, а их осколков (частей). Поэтому степень антихолинэстеразного действия в данном случае зависит от прочности образовавшихся комплексов. Безусловно, фосфорилированная ХЭ выходит из строя на более длительные сроки по сравнению с карбамилированной.
Однако в обоих случаях образуется промежуточный комплекс, а затем ацилированный энзим с расщеплением ингибитора; с ферментом связывается в первом случае фосфорильная, а во втором — карбамильная группа. Скорость восстановления исходной активности фермента, ингибированного карбаматами, определяется соответственно скоростью гидролиза карбамилированного фермента, которая зависит от строения ингибитора. Карбамилированные эстеразы гидролизуются значительно быстрее, чем фосфорилированные. Однако в том и другом случае первоначальная молекула ингибитора уже не восстанавливается, так что реакция является необратимой.
Как правило, метилкарбаматы угнетают активность холинэстеразы в 5—10 раз сильнее, чем диметилкарбаматы. Так, для всех производных диметилкарбаминовой кислоты активность ХЭ восстанавливается наполовину за 27—30 мин, для производных метилкарбаминовой кислоты — за 45—50 мин. В то же время для бисчетвертичных карбаматов это время достигает 1400—2300 мин, что говорит о необратимости процесса.
Высокая антихолинэстеразная активность обнаружена у севина, дикрезила, байгона, тиофанокса, пропоксура и других карбаминовых пестицидов.
Установлено, что севин способен угнетать активность холинэстеразы в дозах и концентрациях, которые не вызывают видимых признаков отравления. Максимальное ингибирование фермента при однократном введении токсичных доз этого карбамата происходит уже в первые 30—60 мин. При этом активность ХЭ в мозге, эритроцитах и плазме крови спустя 24 ч оставалась сниженной на 27; 60 и 38 % соответственно. Восстановление активности фермента наступает через 48—72 ч.
Дикрезил даже при кратковременном воздействии в концентрации 10— 74 мг/м3 понижает активность холинэстеразы крови людей на 38—45 %. Введение животным небольших доз тиофанокса (1 мг/кг) приводит к торможению ХЭ плазмы на 58 %, эритроцитов — на 79 %, мозга — на 30 %. Восстановление фермента происходит замедленно — спустя 30—36 ч.
Существенное угнетение активности холинэстеразы наблюдается уже в первые 30 мин после введения карбофурана, диоксикарба и пиримора. Спонтанное восстановление активности фермента происходит замедленно-спустя 28 ч.
При введении диоксикарба (25 мг/кг) кроликам ингибирование АХЭ в различных отделах головного мозга (продолговатый мозг, верхние и нижние холмики, морской конек + подбугорная область, хвостатое ядро) соответственно составило 70; 68; 69 и 80 %. Установлена прямая зависимость между выраженностью холинергических симптомов интоксикации и степенью торможения активности ХЭ мозга.
Перспективной группой карбаматов инсектицидного действия с резко выраженными холинергическими свойствами являются метилкарбаматы различных оксимов: алдикарб, метомил, карбарил, пиримикарб, бутикарб. Эти препараты в токсичных дозах ингибируют активность фермента в различных тканях животных на 60—80% уже в первые 10—15 мин после введения. При этом аккумуляция АХ в нервно-мышечных синапсах определяет появление симптомов интоксикации со стороны нервной системы и прямо пропорциональна их антихолинэстеразной активности.
