Иванов Л. В., Орлова И. В. Государственное предприятие «Государс

Изучение мембранотропных свойств лекарственных веществ и их производных для поиска и скрининга новых лекарственных веществ

Иванов Л.В., Орлова И.В.

Государственное предприятие «Государственный научный центр лекарственных средств», Харьков, Украина

Известно, что фармакологическая активность многих лекарственных веществ (ЛВ) (местные анестетики, антиаритмические вещества, антиоксиданты, ноотропные и др.) коррелирует с их мембранотропными свойствами, т.к. в механизме действия этих веществ сродство к мембранам и их влияние на мембраны является определяющим фактором. По-видимому, в механизмах токсичности многих ЛВ неспецифическое взаимодействием их с мембранами клеток различных органов и тканей с последующим ингибированием биохимических процессов также играет существенную роль.

И, наконец, основные параметры фармакокинетики ЛВ — биодоступность (АUC и К01), объем распределения по органам и тканям (Vр) и время удержания ЛВ в организме (MRT) напрямую зависят от способности ЛВ взаимодействовать с мембранами тех или иных клеток организма.

Таким образом, сродство ЛВ к мембранам является фундаментальным свойством, которое во многих случаях определяет фармакологическую активность, токсичность и фармакокинетику ЛВ. В то же время работ, в которых поиск и скрининг новых биологически активных веществ (БАВ) осуществлялся бы на основании скрининга мембранотропных свойств БАВ, практически нет.

Следующей важной проблемой, связанной с мембранотропными свойствами веществ и поиском новых БАВ, является вопрос о влиянии химической модификации их молекул на мембранотропные свойства, которое позволяет оценить роль той или иной химической группы молекулы БАВ в процессе взаимодействия и влияния на мембраны. Такие знания позволили бы осуществлять направленный синтез веществ с новыми фармакологическими или фармакокинетическими свойствами.

Целью работы явилось изучение мембранолипотропных свойств ряда анестетиков, карденолидов и их производных, флавоноидов, а также анализ корреляций между мембранолипотропными свойствами, фармакологической активностью и параметрами фармакокинетики этих веществ, что может быть использовано для поиска, синтеза и скрининга по мембранотропным свойствам новых БАВ и создания конкурентноспособных лекарственных веществ с заданными свойствами.

Мембранолипотропные свойства изучаемых веществ оценивали по их сродству к липосомам из фосфатидилхолина с помощью метода флуоресцентных зондов, а фармакокинетические исследования проводили для изучения корреляции между мембранолипотропными свойствами ЛВ и параметрами фармакокинетики.

Результаты и обсуждение.

В работе изучено сродство к липосомам ряда анестетиков, из спектров флуоресценции зонда 1,8-АНС в липосомах рассчитаны константы диссоциации Кд в обращенных координатах, которые сравнивали с данными по фармакологической активности анестетиков (см. табл. 1).

Из литературы известно, что токсичность местных анестетиков растет в ряду: новокаинамид< тримекаин< кокаин< дикаин<совкаин.

Проводниковая активность анестетиков растет в ряду: новокаинамид< кокаин <тримекаин< дикаин< пиромекаин <совкаин.

Сродство анестетиков к липосомам по нашим данным растет в ряду: новокаинамид< тримекаин< дикаин<пиромекаин <совкаин.

Таким образом, для местных анестетиков наблюдается хорошая корреляция между фармакологической активностью, токсичностью и мембранолипотропными свойствами.

Изучали сродство к липосомам карденолидов и их производных. Добавление сердечных гликозидов к липосомам приводило к уменьшению флуоресценции зонда вследствие его вытеснения из мембраны в воду молекулами сердечного гликозида. Уменьшение флуоресценции зонда пропорционально сродству изучаемых веществ к липосомам. Для дигоксина Кд составляла1.6·10-4 М (см. табл.1).

Сродство сердечных гликозидов к липосомам уменьшалось в ряду: корельборин> эризимин> строфантидин> дигитоксин> конваллятоксин> дигоксин. В то же время биологическая активность (мг/кг на кошках) сердечных гликозидов падала в ряду: эризимин> конваллятоксин >корельборин> строфантидин> дигоксин> дигитоксин. Проведен анализ схожести этих рядов с учетом известного факта. ингибирования Na,K-АТФазы (интегральный мембранный белок) сердечными гликозидами,

Таблица 1

Константы диссоциации ряда лекарственных веществ с липосомами

Лекарственное вещество

Кд (М)

Новокаинамид

6·10-4

Тримекаин

1.25·10-4

Дикаин

1.0·10-4

Пиромекин

5.4·10-5

Совкаин

1.8·10-5

Дигоксин

1.6·10-4

Конваллятоксин

1.0·10-4

Тринитроконваллятоксин

5.0·10-5

Аймалин-строфантидин-бромид

1.4·10-4

17-α — Аймалин-строфантидин-бромид

2.5·10-4

Анаприлин

1.25·10-4

В ГНЦЛС было синтезировано новое антиаритмическое и кардиотоническое средство, полученное полусинтетическим путем из алкалоида аймалина и сердечного агликона строфантидина, соединенных сложноэфирной связью — АСБ. Изучали сродство АСБ, аймалина и строфантидина к липосомам и сравнительную фармакокинетику АСБ и аймалина. Добавление к липосомам аймалина и АСБ приводило к увеличению флуоресценции зонда вследствие увеличения положительного заряда мембран липосом при связывании этих веществ с мембраной (Рис. 1).

Сродство АСБ к липосомам выше, чем у аймалина, т.к. остаток строфантидина в молекуле АСБ предоставляет дополнительные точки связывания с фосфолипидами мембран. Изучение фармакокинетики АСБ на крысах при внутривенном введении в дозе 20 мг/кг показало, что кинетическая кривая описуется биекспоненциальным уравнением: С (t)=: 6,61·е -8,701t+ 2,51·е-0,329t. Рассчитаны фармакокинетические параметры для АСБ: Tα0,5=4,8 мин; Tβ 0,5=2,11 ч., которые свидетельствуют о нахождении АСБ в крови животных в течение более чем 2 часов.

Рис. 1 Спектры флуоресценции

зонда в липосомах: 1-контроль;

2 — 17-α АСБ; 3-АСБ;

4-строфантидин, 5-аймалин.

Изучение изомера АСБ — 17α-АСБ, у которого лактонное кольцо находится за плоскостью молекулы (α положение) показало, что его сродство к липосомам заметно меньше, чем у АСБ (табл. 1 и рис. 1). При этом его токсичность падала в несколько раз по сравнению с АСБ: ЛД50 для АСБ имела 130 мг/кг и 820 мг/кг для 17-α АСБ. Уменьшение мембранотроп-

ных свойств этих веществ вследствие изменения конформации их молекул коррелировало с их токсическими свойствами.

В ГНЦЛС было получено производное конваллятоксина — тринитроконваллятоксин (ТНК), обладающее коронарорасширяющим и кардиотоническим действием. Введение трех нитрогрупп в молекулу конваллятоксина привело к увеличению сродства ТНК к липосомам в 2 раза (табл. 1). В то же время опыты с использованием кальцийхлорчувствительного флуоресцентного зонда — хлортетрациклина показали, что введение ТНК в липосомы приводит к уменьшению связывания йонов кальция липосомами, что согласуется с данными о коронарорасширяющем действием ТНК.

Изучали сродство ряда флавоноидов различной структуры — агликонов и гликозидов флавоноидов к мембранам липосом. Сродство флавоноидов к липосомам росло в ряду: кверцетин< мирицетин< гиперозид< стаханоацизид. Анализ мембранотропных свойств ряда флавоноидов позволил объяснить двухфазный характер их фармакокинетических кривых.

Определены закономерности и зависимости между структурой флавоноидов, их мембранотропными свойствами, влиянием на текучесть мембран и параметрами фармакокинетики. Так, увеличение сродства к мембранам флавоноидов гликозидов (гиперозид, стаханоацизид) по сравнению с агликонами (кверцетин и мирицетин) сопровождается увеличением их влияния на текучесть липидов мембран клеток ткани сосудов (гиперозид, стаханоацизид, ликвиритин), а также увеличением времени удержания в организме и объема распределения по сравнению с агликонами.

Таким образом, мембранолипотропные свойства ЛВ чувствительны к изменениям структуры и конформации молекул, замены тех или иных химических групп в молекулах ЛВ и могут эффективно использоваться для для поиска, синтеза и скрининга новых лекарственных веществ.

PAGE

Полученные данные свидетельствуют о том, что АСБ остается в организме более продолжительное время по сравнению с аймалином, т.к. при внутривенном введении последнего мышам в дозе 10 мг/кг время полувыведения Т0,5 составляло 15, 8 мин (данные литературы).Таким образом, введение в молекулу аймалина остатка строфантидина приводит к увеличению мембранотропности АСБ, что в свою очередь приводит к значительному увеличению MRT.

Предыдущий:

Следующий: