|
|
Взаимодействие лекарственных веществ с сывороточным альбумином |
|
|
|
Взаимодействие лекарственных веществ с сывороточным альбумином |
|
|
Д.А.Бирюков
Н.Н.Василевский
|
Среди транспортных систем крови важная роль принадлежит сывороточному альбумину, доля которого составляет около 60% от суммарного количества белков крови. Альбумин обладает уникальной способностью связывать значительное число лигандов различной химической структуры. Степень и интенсивность связывания оказывают существенное влияние на фармакокинетические, фармакодинамические и токсические свойства лекарственных средств, тканевое связывание, длительность действия лекарственных средств, концентрацию активного препарата в биологических жидкостях и на рецепторном участке, а в конечном счете – на характер фармакологического действия и терапевтический эффект. Сывороточный альбумин (СА) – белок, содержащийся в значительных количествах в плазме, играет главную роль в связывании и транспорте кровью и межклеточной жидкостью низкомолекулярных метаболитов, продуктов жизнедеятельности, случайно попадающих в кровь вредных веществ, в том числе органических соединений и некоторых неорганических ионов [50]. Вследствие этой своей способности связывать значительное число лигандов различной химической структуры СА является уникальным среди белков плазмы. Изучение связывания лекарственных препаратов белками плазмы крови является одной из наиболее важных задач фармакологии и, в частности, при фармакокинетических исследованиях. Это объясняется тем, что лекарственные средства (ЛС) связываются с плазматическими белками в большей степени, чем с другими компонентами крови. Кроме того, в биофазу ЛС поступает из крови, при этом, за исключением активного транспорта через мембрану, лишь несвязанное компонентами крови вещество способно к достижению мест фармакологической активации и доступно для биотрансформации ( в печени) и фильтрации почками. Альбумин относится к одному из наиболее изученных белков организма. В настоящее время полностью расшифрована аминокислотная последовательность молекулы и ее пространственная структура, охарактеризованы основные центры связывания лигандов. Установлено, что связывание с активными центрами альбумина носит неспецифический характер и осуществляется за счет различных типов взаимодействий: гидрофобных, дипольных, электростатических, посредством Ван-дер-Ваальсовых сил, водородных связей и др. Образующиеся при этом комплексы являются непрочными, легкодиссоциирующими; величина энергии связи не превышает 8-10 ккал/моль. В молекуле альбумина содержится большое количество реакционноспособных участков (тиоловые, имидазольные, карбоксильные группы, аминогруппы лизина), благодаря чему он легко вступает во взаимодействия с различными ионами, продуктами обмена и ЛС, преимущественно слабокислого и нейтрального характера. Степень и интенсивность связывания оказывают существенное влияние на фармакокинетические, фармакодинамические и токсические свойства ЛС, тканевое связывание, длительность действия ЛС, концентрацию активного препарата в биологических жидкостях и на рецепторном участке, а в конечном счете – на характер фармакологического действия и терапевтический эффект. Установлено, что связывание с активными центрами альбумина осуществляется за счет различных типов взаимодествий: гидрофобных, дипольных, электростатических, посредством Ван-дер-Ваальсовых сил, водородных связей и др. Образующиеся при этом комплексы являются непрочными, легкодиссоциирующими; величина энергии связи не превышает 8-10 ккал/моль, что позволяет лигандам легко диссоциировать и вступать во взаимодействие с высокоспецифическими рецепторами-мишенями. Высокая тропность альбумина к разного рода лигандам в сочетании с достаточно низкой избирательностью лиганд-протеинового связывания, а также большое значение протеина для транспорта лекарств позволяют рассматривать взаимодействие экзогенных соединений с альбумином как один из этапов реализации обобщающих неспецифических закономерностей контакта организма и химических объектов окружающей среды. Информационный поиск и анализ современных методов изучения взаимодействия лигандов с альбумином показал, что адекватными и информативными являются методы равновесного диализа, ультрафильтрации и флуоресцентной спектроскопии. Перечисленные методы были апробированы на модели взаимодействия диазепама с сывороточным альбумином в опытах in vitro. Использование этих методов позволило, помимо определения степени связывания диазепама с альбумином, получить такие характеристики, как число центров связывания, константы взаимодействия, изменение стандартной свободной энергии при образовании лиганд-протеинового комплекса, расстояние между триптофановым остатком в молекуле альбумина и центром связывания диазепама (Ферстеровский радиус). Проведение экспериментов с использованием сайт-специфических маркеров позволяет расширить перечень параметров связывания данными о специфичности взаимодействия лигандов с альбумином. При исследовании взаимодействий лигандов с альбумином в каждом случае требуется индивидуальный подход, учитывающий спектральные, физико-химические и структурные особенности исследуемого препарата. Известно, что распределение любых физиологически активных веществ в организме в значительной степени зависит от их связывания с транспортными белками крови и, в первую очередь, с альбумином. Механизмы взаимодействия альбумина с лигандами активно изучаются во всем мире (Kragh-Hansen U., Chuang V.T.G., Otagiri M. – 1975-2005). Сложность проблемы состоит в том, что многообразие лекарственных средств требует в каждом случае индивидуального подхода к экспериментальной оценке этих взаимодействий с учетом свойств исследуемых препаратов. В последние годы для расчетов параметров связывания лигандов с альбумином широкое распространение получили методы компьютерного моделирования и прогнозирования биомолекулярных взаимодействий. С этой целью используются подходы, реализующие принципы молекулярной механики, квантово-химические методы, методы пространственного моделирования, выяснение связи между структурой и активностью (Mei H.-Y., Czarnik A.W. 2002; Liu S.S. et al., 2003; Esposito E.X. et al., 2004). В качестве входных характеристик прогностических моделей используются сведения о структуре лиганда, топологические индексы, физико-химические свойства и другие дескрипторы (Kratochwil N.A. et al., 2001; Hall L.M. et al., 2003; Hajduk P.J. et al., 2003). Получение сведений об изменении распределения лекарственных препаратов в зависимости от их связи с альбумином будет полезным для решения целого ряда научно-практических проблем. 1. В условиях неотложной медицины, при хирургических операциях, когда пациент находится в критическом состоянии или под наркозом эффекты лекарственных средств должны строго контролироваться и быть вполне предсказуемыми. Поэтому врачи должны знать о возможных изменениях фармакокинетики лекарств, чтобы избежать нежелательных эффектов различных инфузий, правильно выбрать дозы и схемы введения лекарственных препаратов. 2. Изучение особенностей транспортировки различных лекарственных средств позволит оценить возможности использования различных систем доставки лекарственных средств, в том числе при снижении транспортной функции альбумина. Несмотря на обилие информации о структуре и функции альбумина, интерес ученых к исследованию его биологической роли не ослабевает, а накопленные данные позволяют перевести изыскания на качественно новый уровень и вплотную подойти к научно обоснованному моделированию и прогнозированию лиганд-альбуминовых взаимодействий. В последние годы этот подход активно развивается, предлагаются различные прогностические модели, в основе которых лежат критерии растворимости, липофильности, кислотно-основные свойства молекул лиганда, элементы структуры и другие параметры. |
