<<
>>

6.3.3.5. СЫВОРОТОЧНЫЙ АЛЬБУМИН

Сывороточный альбумин осуществляет макротранспорт лекарственных средств. Однако в связи с тем, что он непосредственно участвует на завершающей стадии всасывания (выход вещества в кровяное русло) и начальной — распределение по органам и тканям — мы дадим его молекулярно-биологическую характеристику в этом разделе.

Связывание лекарственных средств в плазме крови осуществляется преимущественно альбуминовой фракцией, составляющей 5 % ее состава. Наиболее изученными и часто применяемыми для исследований взаимодействия макромолекул с эндогенными и экзогенными веществами являются бычий (БСА) и человеческий (ЧСА) сывороточные альбумины [69, 70].

Молекула БСА образована из одной полипептидной цепи с асимметрией, соответствующей эллипсоиду диаметром 4 нм и длиной 12 нм. Молекулярная масса этого белка составляет 66 кД. Изоэлектрическая точка его находится в интервале

4,3— 4,8 и зависит от метода ее определения. Всего альбумин имеет 180 титруемых зарядов на молекулу, которые определяют его большую электрофоретическую подвижность и степень растворимости.

Молекулярная масса ЧСА несколько выше, чем у БСА, и составляет 69 кД. Изоэлектрическая точка примерно одинаковая. В состав ЧСА входят 20 аминокислот и 35—37 титруемых 5Д-групп. При pH 7,3 молекула альбумина несет суммарный отрицательный заряд. Оба белка лабильны, и их структура зависит от концентрации водородных ионов, ультрафиолетового облучения, высоких температур и органических растворителей.

Взаимодействие между альбумином и лекарствами осуществляется за счет действия межмолекулярных сил, которые проявляются в изменении некоторых физических и физико-химических свойств молекул, образующих комплекс. Величина энергии связи такого комплекса не превышает 8—10 ккал/моль, что указывает на существование «слабых связей» между макромолекулами и лекарствами. К таким связям относятся водородные, гидрофобные и ионные (раздел 3.1).

Способность альбумина связывать лекарственные препараты за счет образования тех или иных связей определяется химическими свойствами аминокислот и их расположением внутри макромолекулы. При pH 7,4 аминокислоты существуют в ниде диполярных ионов и их заряды внутри таких молекул полностью разделены. Поэтому в плазме кислые и основные группы находятся в диссоциированном состоянии. В молекуле ЧСА 120 катионных и 97 анионных групп. В этом случае молекула ильбумина несет суммарный отрицательный заряд, однако свя- и.нзают белок предпочтительно аноны. Это означает, что катонные группы в нем гораздо более доступны (раздел 2.1.2.). Данные свидетельствуют о том, что в молекуле ЧСА для одного препарата существует не одна, а несколько связывающих групп. Они могут быть одинаково эффективными, но существо- нать независимо друг от друга, или обладать различным сродством к лиганду, но действовать взаимно (раздел 3.2.).

Благодаря наличию единственного остатка триптофана в молекуле ЧСА стало возможным расшифровать один из центров связывания. С помощью спектральных методов исследования и путем частичного гидролиза белка установлена аминокислотная последовательность этого центра:

- Лиз — Ала — Три — Ала — Ала — Вал — Вал — Apr —.

Такая структура хорошо взаимодействует с кислыми лекарствами за счет гидрофобной связи и ароматическими группами и ионными связями с положительно заряженными группами лизина и аргинина.

Обычно такое связывание обладает высокой стабильностью.

Многие лекарственные средства конкурируют между собой и эндогенными субстратами за зоны связывания на молекуле альбумина. Это явление имеет особое биологическое значение для веществ, теряющих свою активность в связанном состоянии. Обычно конкуренция соединения сопровождается вытеснением одного из них из зоны связывания. Это происходит потому, что одно лекарство в отличие от другого содержит в своей молекуле определенную группировку, увеличивающую его сродство к белку. Так, отмечено, что производные тетрациклина конкурируют за место связывания на альбумине с сульфаэтилэтазолом, а фенилбутазол, сульфаметоксипира- дазин и ацетилсалициловая кислота вытесняют сульфамиды и пенициллин. Фенилбутазол к тому же вытесняет салициловую кислоту и толбутамид. Высокое сродство этого препарата к протеину позволило использовать его для повышения активности целого ряда химиотерапевтических средств. В частности, удалось повысить концентрацию свободного варфарина в плазме крови пациентов на 35—60 %, а отсюда его физиологическую активность на 40—80 %. Терапевтически весьма важным является вытеснение барбитуратов рядом лекарств, что приводит к увеличению концентрации их в головном мозге [69].

Среди природных соединений высокое сродство к альбумину имеют билирубин, тироксин, жирные кислоты и стероиды, которые конкурируют с синтетическими лекарствами за участки связывания на макромолекуле.

Билирубин связывается с ЧСА весьма интенсивно в том случае, когда на каждую молекулу альбумина приходится две молекулы пигмента. Большинство сульфамидных препаратов конкурируют с билирубином за место связывания на молекуле альбумина. В то же время сульфатиазол, сульфаметазин не влияют на образование комплекса «билирубин—альбумин», так как сами имеют незначительное сродство к протеину. Жирные кислоты также вытесняют билирубин из белка, но в том случае, когда на 1 моль альбумина приходится 4 моля билирубина.

Основное количество тироксина связывается в плазме крови глобулинами (50 %) и преальбумином (30 %). Остальная часть гормона связывается сывороточным альбумином. Методами

равновесного диализа и флюоресценции установлено, что тироксин связывается с ЧСА в четырех его участках. В одном участке это связывание имеет высокое сродство (1,3-106 М), в трех других меньшее (6,0-104 М). Различные по своей структуре вещества конкурируют с тироксином. Аналоги гидантоина с одним или двумя фенилами или одной циклогексильной группой в положении 5 вытесняют тироксин из глобулина. Салицилат натрия и динитрофенол конкурируют с тироксином за преальбумин, а новобиоцин — за альбумин [70].

Стероиды обладают особо высоким сродством к белкам плазмы. Кортизол образует комплекс с а-глобулином с константой диссоциации 6-Ю8 М, а при концентрации 10,2 мкг/мл и с сывороточным альбумином. Таким же сродством обладают тестостерон, эстрадиол, андростерон и сердечные гликозиды. Константа диссоциации комплекса «ЧСА — дигитоксин» составляет 9,6-104 М. Для такого взаимодействия АН — 3,54 ккал/моль, и AS = 33,8 ккал/моль, что свидетельствует о наличии гидрофобных связей между сердечным гликозидом и ЧСА. Дигоксин, отличающийся от дигитоксина наличием гидроксильной группы в положении 12(3, связывается с ЧСА с меньшей константой диссоциации (9,0-102 М). Если связывание ЧСА с дигитоксином

эндотермическая реакция, то взаимодействие дигитоксина и ЧСА — экзотермическая (АН = —0,7 ккал/моль) и вариация жтропии комплекса составляет 18,5 ккал/моль [71].

Незначительные количества жирных кислот находятся в связанном состоянии с альбумином в плазме крови.

Жирные кислоты с длинной углеродной цепью взаимодействуют с альбумином в трех его участках. Первый участок состоит из трех зон, второй — из пяти и третий — из двенадцати. Константа диссоциации комплекса «олеиновая кислота—альбумин» составляет для первого участка 1,1-108 М. Связывание пальмитиновой кислоты альбумином достаточно хорошо изучено, и термодинамические константы рассчитаны (АН = — 17,7 ккал/моль; AvS = —26,6 ккал/моль). Отрицательное значение энтропии свидетельствует о том, что кроме электростатического взаимодействия между карбоксильной группой жирной кислоты и катионным участком макромолекулы существует и гидрофобная связь. Здесь же показано, что в ряду жирных кислот, от лаури- новой до стеариновой, константа диссоциации увеличивается с удлинением углеродной цепочки.

Сульфамидные препараты конкурируют за участки связывания на альбумине с жирными кислотами, когда молярное их соотношение составляет 1:2.

Очевидно, сульфамидные препараты конкурируют с жирными кислотами только за второй и третий участки связывания в молекуле альбумина.

Важно отметить, что фармакологически активна только свободная, несвязанная часть препарата, а связанная с белком представляет собой биологически неактивное соединение, своеобразное депо. В большинстве случаев свободная и связанная фракции препарата находятся в равновесии: первая выводится из плазмы в процессе экскреции и пополняется в результате высвобождения из связанной формы. Образование и распад комплекса препарата с альбумином, за некоторыми исключениями, происходит довольно быстро.

В этой связи, определенное время принято было считать клинически важным взаимодействие лекарств за счет вытеснения из мест связывания с белками. Позже было доказано, что этот процесс не влияет на действие лекарств. В тоже время его наличие в таких процессах как распределение лекарств, а отсюда показатель — объем распределения (Глава 7) могут оказать существенное влияние на терапевтический эффект.

Несмотря на достигнутые успехи в изучении механизмов связывания альбумином лекарственных средств и причин, обусловливающих изменение их биологической активности, целый ряд важных вопросов остается нерешенным. Практически не установлено влияние лекарственных препаратов на конформацию молекулы альбумина. Тем не менее известно, что специфические физиологические реакции белков зависят от эффектов агрегации или определяются упорядоченностью белков в твердой фазе. Понятно, что физиологическое функционирование белка всегда связано с его конформационным изменением [70]. В настоящее время еще не определено, как велики конформационные изменения альбумина при взаимодействии с лигандом. Однако анализ разнообразных реакций белков показывает, что смещения атомов в молекуле белка на 0,1 А могут приводить к появлению новых свойств в его поведении. Очевидно, такого рода конформационные перестройки в молекуле сывороточного альбумина имеют место при его взаимодействии с лекарствами, что приводит к изменению функциональных особенностей макромолекулы и количества участков связывания на ней.

6.3.4.

<< | >>
Источник: Головенко М. Я.. Фізико-хімічна фармакологія: Монографія. — Одеса: Астропринт,2004. —720 с.. 2004

Еще по теме 6.3.3.5. СЫВОРОТОЧНЫЙ АЛЬБУМИН:

  1. СЫВОРОТОЧНАЯ БОЛЕЗНЬ
  2. Реакция Артюса
  3. Влияние на тиоловые группы
  4. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ
  5. Классификация диабетической нефропатии
  6. Лечение
  7. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ГРУППЫ ЭЛИ-ТЕСТ
  8. N98.1 ГИПЕРСТИМУЛЯЦИЯ ЯИЧНИКОВ
  9. Стадии развития дефицита железа
  10. Диагноз
  11. Взаимодействие между препаратами
  12. Клинический эффект хлорохина при ревматоидном артрите
  13. Отеки
  14. Желтуха как симптом
  15. Применение психотропных лекарственных препаратов в период кормления грудью (Лекция) Н. А. Дзеружинская
  16. Лечение
  17. МАКТАТ-АЦИДОЗ