CC BY
19Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 25 (64). 2012. № 3. С. 291-297.
УДК 547.918:547.587.11:543.42
ЭЛЕКТРОСПРЕЙ-ИОНИЗАЦИОННАЯ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ СМЕСЕЙ ТРИТЕРПЕНОВЫХ ГЛИКОЗИДОВ С АЦЕТИЛСАЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТОЙ
(АСПИРИНОМ)
Лекарь А.В.1, Яковишин Л.А.2, Борисенко С.Н.1, Ветрова Е.В.1, Борисенко Н.И.3,
Гришковец В.И.4
1НИИ физической и органической химии Южного федерального университета,
Ростов-на-Дону, Россия
2Севастопольский национальный технический университет, Севастополь, Украина
3Эколого-аналитический центр Южного федерального университета, Ростов-на-Дону,
Россия
4Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского, Симферополь, Украина
E-mail: chemsevntu@rambler.ru
Методом масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением впервые исследовано комплексообразование ацетилсалициловой кислоты (аспирина) с тритерпеновыми гликозидами a-хедерином (3-О-а-£-рамнопиранозил-(1®2)-О-а-£-арабинопиранозидом хедерагенина) и хедерасапонином С (3-О-а-£-рамнопиранозил-(1 ®2)-0-а-£-арабинопиранозил-28-0-а-£-
рамнопиранозил-(1®4)-О-Р-0-глюкопиранозил-(1®6)-О-Р-0-глюкопиранозидом хедерагенина), выделенными из плюща. Гликозиды образуют с ацетилсалициловой кислотой молекулярные комплексы состава 1:1. Комплекс ацетилсалициловой кислоты с a-хедерином более устойчив. Ключевые слова: масс-спектрометрия с ионизацией электрораспылением, тритерпеновые гликозиды, a-хедерин, хедерасапонин С, ацетилсалициловая кислота (аспирин), молекулярный комплекс.
ВВЕДЕНИЕ
Ацетилсалициловая кислота (аспирин, AcSal, рис. 1) является ненаркотическим анальгетиком-антипиретиком и нестероидным противовоспалительным средством. Из-за обладания противовоспалительной, жаропонижающей и обезболивающей активностью ее часто назначают при лихорадках, головной боли, невралгиях и ревматизме. AcSal проявляет антиагрегационное действие, поэтому находит применение при нарушениях мозгового кровообращения и для профилактики тромбозов. Однако AcSal может вызвать аллергические реакции, поражение слизистой желудка и двенадцатиперстной кишки, желудочные кровотечения и нарушение эмбрионального развития [1].
Известно, что побочные эффекты и терапевтические дозы лекарственных веществ можно существенно снижать за счет молекулярного комплексообразования со стероидными и тритерпеновыми сапонинами [2]. Комплексы гликозидов с различными биологически активными веществами обычно получают путем
инкубирования смесей их водных растворов или растворов с добавкой спирта или ацетона с последующим упариванием [3-7]. Образующиеся комплексы анализируют различными спектральными методами. В частности, для исследования молекулярных комплексов стероидных гликозидов с аминокислотами [4, 8-11], нуклеозидами и аденозин-5'-монофосфатом [10-12] использовали метод масс-спектрометрии.
O—C—CH3
Аспирин
Рис. 1. Строение аспирина и тритерпеновых гликозидов 1 (Я=Н) и 2 (R=—pGlc^-(6— 1)-pGlc^-(4— 1)-aRha^).
С целью снижения побочных эффектов AcSal были получены в водно-спиртовой среде ее комплексы с глицирризиновой кислотой, являющейся главным тритерпеновым сапонином различных видов солодки Glycyrrhiza L. [3, 13, 14]. Комплексы оказались менее токсичными и ульцерогенными, а также обладали большей широтой противовоспалительного действия по сравнению с индивидуальной AcSal [3, 5, 14, 15]. Комплексообразование было подтверждено ИК-спектроскопически [3].
Начато систематическое исследование комплексообразования a-хедерина (3-0-а-£-рамнопиранозил-(1®2)-0-а-£-арабинопиранозида хедерагенина, гликозид 1, рис. 1) и хедерасапонина С (3-0-а-£-рамнопиранозил-(1®2)-0-а-£-арабинопиранозил-28-0-а-£-рамнопиранозил-( 1 ®4)-0-^-^-глюкопиранозил-( 1 ®6)-0-0-D-глюкопиранозида хедерагенина, гликозид 2, рис. 1) [16]. Гликозиды 1 и 2 являются одними из самых распространенных тритерпеновых гликозидов растений семейства аралиевых (Araliaceae Juss.). Они входят в состав препаратов для лечения кашля, содержащих экстракт листьев плюща обыкновенного Hederá helix L. [17].
Недавно были получены молекулярные комплексы гликозидов 1 и 2 с AcSal. Комплексообразование между ними рассмотрено методом ИК-спектроскопии [18]. При этом состав комплексов не был установлен. Комплексы гликозидов 1 и 2 с AcSal, полученные в тех же самых условиях, ранее методом масс-спектрометрии не изучались. Настоящая статья посвящена использованию масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением для изучения процессов комплексообразования тритерпеновых гликозидов 1 и 2 с AcSal.
O
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Тритерпеновые гликозиды l и 2 выделяли из листьев плющей крымского Hedera taurica Carr. и канарского Hedera canariensis Willd. (Araliaceae Juss.). Методики выделения и установления строения приведены в работах [19, 20].
Комплекс l получали путем смешивания растворов, содержащих по 1 ммоль гликозида и 1 ммоль AcSal, а гликозида 2 - в молярном соотношении 1:2 соответственно (растворитель - смесь 70%-ного водного раствора C2H5OH и CHCl3 в соотношении 3:1 по объему). Полученную смесь выдерживали при 40 °C в течение 1.5 ч при постоянном перемешивании. Органические растворители отгоняли в вакууме.
Измерения проведены на масс-спектрометре «Bruker Daltonics micrOTOF-Q» с ионизацией электрораспылением. Использовали программное обеспечение micrOTOFcontrolTM2.2. Калибровка масс-спектрометра выполнена с использованием калибровочного раствора для электрораспыления (Electrospray Calibrant Solution) фирмы Fluka. Детектирование отрицательных и положительных ионов выполнено в интервале m/z от 50 до 3000. Согласно характеристикам прибора точность измерений на micrOTOF-Q II достигает выше 1-2 ppm, точность определения масс 2 мДа. Напряжение на капилляре распылителя ±4200 В, параметры газа-осушителя (азот квалификации "осч", 5 л/мин, 200 °С) оптимизированы для детектирования пиков ионов ассоциатов. Для прямого ввода использованы растворы веществ в ацетонитриле (фирма Merck, квалификация HPLC/MS) в концентрации до 0.2 мг/мл (10-10-6 М). Соотношения m/z и относительные интенсивности пиков ионов (1отн, %) приведены в табл. 1.
РЕЗУЛЬТАТЫ И обсуждение
В масс-спектре AcSal в режиме положительных ионов зафиксированы пики катионизированных молекул, содержащие Na+ и К+ (табл. 1). При этом основным является пик иона [М^^^^ с m/z 203.2, а интенсивности пиков ионов ^^Naf и [М^^+К^ отличаются в 30 раз. Кроме того, в режиме отрицательных ионов AcSal ионизируется с образованием депротонированной формы моноаниона [М^^-Н]" с m/z 179.0. Особенности масс-спектров с ионизацией электрораспылением индивидуальных гликозидов l и 2 были рассмотрены ранее [21].
В масс-спектре положительных ионов, полученном для смеси AcSal с гликозидом l, регистрируются пики ионов компонентов смеси, содержащие катионы Na+ и K+ (табл. 1). Среди них наиболее интенсивным является пик иона ^^Naf. Кроме того, обнаружен малоинтенсивный пик c m/z
954.0, соответствующий образованию комплекса состава 1:1. В режиме отрицательных ионов также зафиксирован пик иона комплекса [М^М^^-Н]- с m/z 929.7 (рис. 2), имеющего аналогичное молярное соотношение гликозида l и AcSal.
В масс-спектре смеси AcSal с гликозидом 2 в режиме положительных ионов регистрируются сигналы монокатионов AcSal с Na+ и K+, а для гликозида зафиксированы пики только его моно- и дикатионов с Na+. Как и в случае AcSal и
гликозида 1, в ее смеси с гликозидом 2 преобладает пик иона [МА^а|+№]+. В режиме регистрации положительных ионов не найдены пики, относящиеся к комплексам AcSal и гликозида 2. Однако, в масс-спектре отрицательных ионов регистрируется пик иона комплекса [М2+МА^а|-Н]- (m/z 1399.7), отвечающий составу комплекса 1:1 (рис. 3). Интенсивность пика иона [М2+МА^а|-Н]- в 2.5 раза меньше интенсивности пика иона [М1+МАс8а|-Н]-.
Рис. 2. Масс-спектр отрицательных ионов смеси гликозида 1 с AcSal.
Таблица 1
Масс-спектры смесей AcSal с гликозидами 1 и 2
Ион Соотношение m/z ^отн, %
AcSal
[МА<*а|-Н]- 179.0 23.37
[MAcSa|+Na]+ 203.2 100
[МА^а|+К]+ 219.2 3.34
Смесь AcSal и гликозида 1
[МА<*а|-Н]- 179.1 45
[4М-2Н]2- 1500.2 0.02
[М^М^^-Н]- 929.7 1.05
[МА<^а|+№]+ 203.2 100
[МА<^а|+К]+ 219.2 1.71
[М^№]+ 773.9 0.75
[М1+К]+ 789.8 0.07
[М^М^^+Ш^ 954.0 0.01
Смесь AcSal и гликозида 2
[МА<*а|-Н]- 179.1 100
[М2+МА<*а|-Н]- 1399.7 0.42
[МА<^а|+№]+ 203.2 100
[МА<^а|+К]+ 219.2 1.67
[М2+2№]2+ 633.1 0.36
[М2+№]+ 1244.2 0.88
Гликозид 1 образует с AcSal более устойчивый комплекс, что, возможно, связано с наличием свободной (негликозилированной) карбоксильной группы в агликонной части его молекулы, тогда как у гликозида 2 карбоксильная группа участвует в образовании ацилгликозидной связи с трисахаридным фрагментом. В молекуле AcSal имеется карбоксильная группа, которая может участвовать в
образовании водородной связи с карбоксильной или гидроксильными группами гликозида 1. Взаимодействие Ле8а1 с гликозидом 2 может происходить за счет формирования водородной связи между ее карбоксильной группой и гидроксильными группами моносахаридных остатков гликозида. Ранее было показано, что комплексообразование Ле8а1 с глицирризиновой кислотой также сопровождается образованием межмолекулярных водородных связей [3].
Рис. 3. Масс-спектр отрицательных ионов смеси гликозида 2 с AcSal.
В смесях AcSal с гликозидами 1 и 2 найдены только молекулярные комплексы состава 1:1. Аналогичная закономерность была ранее установлена масс-спектрометрически с ионизацией электрораспылением для комплексов этих гликозидов с парацетамолом [22] и левомицетином [16]. Как и AcSal, их молекулы содержат одно дизамещенное бензольное кольцо. Кроме того, в молекулах AcSal и парацетамола имеется ацетильный остаток. Между данными гликозидами и биологически активными молекулами мы также отмечали образование комплексов более разнообразного состава. Это было зафиксировано для пуриновых оснований нуклеиновых кислот [23], стрептоцида и ароматических аминокислот [16]. Однако во всех случаях комплексы состава 1:1 преобладали.
ВЫВОДЫ
1. Масс-спектрометрия с ионизацией электрораспылением впервые использована для изучения молекулярного комплексообразования Ле8а1 с тритерпеновыми гликозидами. Показано, что гликозиды 1 и 2 образуют с Ле8а1 комплексы состава 1:1, ионы которых регистрируются в масс-спектрах.
2. Формирование комплексов с Ле8а1 эквимолекулярного состава подтверждает общую тенденцию, характерную для комплексов данных гликозидов и ряда биологически активных веществ ароматической природы.
3. Комплекс AcSal с монодесмозидным гликозидом 1 оказался более устойчивым, что можно объяснить наличием в его молекуле свободной карбоксильной группы, способной к образованию водородных связей.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 11-03-12141-офи-
м-2011, президента РФ МК-4425.2011 и гранта Минобрнауки РФ ДПННиТ №: 3.5193.2011.
Список литературы
1. Машковский М.Д. Лекарственные средства: в 2 т. / М.Д. Машковский. - [13-е изд.]. - Харьков: Торсинг, 1997. - Т. 1. - 1997. - 560 с.
2. Толстикова Т.Г. На пути к низкодозным лекарствам / Т.Г. Толстикова, А.Г. Толстиков, Г .А. Толстиков // Вестник РАН. - 2007. - Т. 77, № 10. - С. 867-874.
3. Комплексы b-глицирризиновой кислоты с нестероидными противовоспалительными средствами как новые транспортные формы / Г.А. Толстиков, Л.А. Балтина, Ю.И. Муринов [и др.] // Хим.-фарм. журн. - 1991. - № 2. - С. 29-32.
4 . 252Cf Plasma desorption mass spectrometric study of interactions of steroid glycosides with amino acids / V.V. Pilipenko, L.F. Sukhodub, S.A. Aksyonov [et al.] // Rapid Commun. Mass Spectrom. - 2000. -Vol. 14. - P. 819-823.
5. Tolstikova T.G. The complexes of drugs with carbohydrate-containing plant metabolites as pharmacologically promising agents / T.G. Tolstikova, M.V. Khvostov, A.O. Bryzgalov // Mini Rev. Med. Chem. - 2009. - Vol. 9, № 11. - P. 1317-1328.
6. Далимов Д.Н. Молекулярные комплексы моноаммониевой соли глицирризиновой кислоты с некоторыми лекарственными средствами и их интерферониндуцирующая активность / Д.Н. Далимов, Ю.Т. Исаев, А.М. Сайиткулов // Химия природ. соедин. - 2001. - № 2. - С. 132-134.
7. Антидотная и антирадикальная активность комплексов b-глицирризиновой кислоты с производными пиримидина / Г.А. Толстиков, В.А. Мышкин, Л.А. Балтина [и др.] // Хим.-фарм. журн. - 1996. - № 5. - С. 36-38.
8. Взаeмодiя стеро!дних глiкозидiв з амшокислотами: дослщження методом плазменно-десорбцшно! мас-спектрометрп / В.В. Пилипенко, С.О. Аксьонов, О.М. Калшкевич, Л.Ф. Суходуб // Biopolym. Cell. - 2000. - Т. 16, № 3. - С. 212-219.
9. Пилипенко В.В. Мас-спектрометричш дослщження комплексоутворення стеро!дних глiкозидiв з амшокислотами / В.В. Пилипенко, Л.Ф. Суходуб // Вюник Харювського нацюнального ушверситету iм. В.Н. Каразша: Бiофiз. вюник. - 2004. - № 637, вип. 1-2. - С. 131-137.
10. Pilipenko V.V. Mass spectrometry study of plant steroid glycosides and their interactions with biomolecules / V.V. Pilipenko, L.F. Sukhodub // Biopolym. Cell. - 2002. - Т. 18, № 2. - С. 139-141.
11. Суходуб Л.Ф. Стеро'щш глжозиди рослинного походження та !х комплексоутворення з бюмолекулами (за даними мас-спектрометрп) / Л.Ф. Суходуб, О.М. Калшкевич // Журн. Академп мед. наук Украши. - 2009. - Т. 15, № 2. - С. 225-245.
12. Pilipenko V.V. PDMS study of interactions of steroid glycosides with nucleoside and nucleotide / V.V. Pilipenko, L.F. Sukhodub, A.N. Kalinkevich // Вюник Харювського нацюнального ушверситету iм. В.Н. Каразша: Б^з. вюник. - 2001. - № 528, вип. 2. - С. 103-109.
13. Солодка: Биоразнообразие, химия, применение в медицине / [Г.А. Толстиков, Л.А. Балтина, В.П. Гранкина и др.]. - Новосибирск: Гео, 2007. - 311 с.
14. Толстиков Г.А. Комплексы b-глицирризиновой кислоты с лекарственными веществами как новые транспортные формы / Г.А. Толстиков, Ю.И. Муринов, Л.А. Балтина // Хим.-фарм. журн. - 1990. -№ 8. - С. 26-27.
15. Фармакологическая активность комплексов нестероидных противовоспалительных препаратов с глицирризиновой кислотой, полученных методами жидкофазного и твердофазного синтеза / И.В. Сорокина, Т.Г. Толстикова, М.П. Долгих [и др.] // Хим.-фарм. журн. - 2002. - № 1. - С. 12-13.
16. Molecular complexation of ivy saponins with some drugs and biologically active substances /
L.A. Yakovishin, V.I. Grishkovets, G. Schroeder, N.I. Borisenko // Functionalized molecules - synthesis, properties and application; ed. V.I. Rybachenko. - Donetsk: Schidnyj wydawnyczyj dim, 2010. -Chapter 4. - P. 85-103.
17. Зузук Б.М. Плющ вьющийся Hedera helix L. / Б.М. Зузук, Р.В. Куцик, Л.И. Зузук // Провизор. -2003. - № 12. - С. 13-14.
18. Яковишин Л.А. Молекулярное комплексообразование тритерпеновых гликозидов с аспирином / Л.А. Яковишин, В.И. Гришковец, Е.Н. Корж // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». - 2012. - Т. 25, № 2. - С. 288-293.
19. Тритерпеновые гликозиды Hedera taurica I. Строение таурозида Е из листьев Hedera taurica / А.С. Шашков, В.И. Гришковец, А. А. Лолойко [и др.] // Химия природ. соедин. - 1987. - № 3. - С. 363-366.
20. Тритерпеновые гликозиды Hedera canariensis I. Строение гликозидов L-A, L-Bb L-B2, L-C, L-D, LEb L-Gb L-G2, L-G3, L-G4, L-Hj, L-H2 и L-Ij из листьев Hedera canariensis / В.И. Гришковец, Д.Ю. Сидоров, Л.А. Яковишин [и др.] // Химия природ. соедин. - 1996. - № 3. - С. 377-383.
21. Самоассоциация и комплексообразование тритерпеновых гликозидов и холестерина / Л.А. Яковишин, Н.И. Борисенко, М.И. Руднев [и др.] // Химия природ. соедин. - 2010. - № 1. - С. 45-48.
22. Электроспрей-ионизационная масс-спектрометрия смесей тритерпеновых гликозидов с парацетамолом / А.В. Лекарь, Е.В. Ветрова, Н.И. Борисенко [и др.] // Журн. прикл. спектр. - 2010. - Т. 77, № 5. - С. 668-672.
23. Масс-спектрометрия молекулярного комплексообразования тритерпеновых гликозидов с пуриновыми основаниями нуклеиновых кислот / А.В. Лекарь, Е.В. Ветрова, Н.И. Борисенко [и др.] // Биоорган. химия. - 2011. - № 5. - С. 679-684.
Лекарь Г. В. Електроспрей-штзацшна мас-спектрометрiя сумшей тритерпенових глiкозидiв з ацетилсалщиловою кислотою (асшрином) / Г.В. Лекарь, Л.О. Яковшин, С.М. Борисенко, О. В. Ветрова, М.1. Борисенко, В.1. Гришковець // Вчеш записки Тавршського нащонального ушверситету iм. В.1. Вернадського. Сeрiя „Бюлопя, хiмiя". - 2012. - Т. 25 (64), № 3. - С. 291-297. Методом мас-спектрометри з юшзащею електророзпиленням вперше дослщжено комплексоутворення ацетилсалщилово'1 кислоти (астрину) з тритерпеновими глжозидами a-хедерином ^-О-a-L-рамнотранозил-(1®2)-О-а^-арабшотранозидом хедерагеншу) та хедерасапоншом С ^-О-a-L-рамнотранозил-(1®2)-О-а^-арабшотранозил-28-О-а^-рамнотранозил-(1®4)-О-Р-0-глюкотрано-зил-(1®6)-О-Р-С-глюкотранозидом хедерагеншу), вилучених з плюща. Глкозиди утворюють з ацетилсалщиловою кислотою молекулярш комплекси складу 1:1. Комплекс ацетилсалщилово'1 кислоти з a-хедерином е бшьш стшким.
Ключовi слова: мас-спектрометрiя з юшзащею електророзпиленням, тритерпеновi глкозиди, a-хедерин, хедерасапонш С, ацетилсалiцилова кислота (аспiрин), молекулярний комплекс.
Lekar A.V. Electrospray ionization mass spectrometry of mixtures of triterpene glycosides with acetylsalicylic acid (aspirin) / A.V. Lekar, L.A. Yakovishin, S.N. Borisenko, E.V. Vetrova, N.I. Borisenko, V.I. Grishkovets // Scientific Notes of Taurida V.Vernadsky National University. - Series: Biology, chemistry. - 2012. - Vol. 25 (64), No. 3. - Р. 291-297.
Using electrospray ionization mass spectrometry, the molecular complexation of acetylsalicylic acid (aspirin) with ivy triterpene glycosides a-hederin (hederagenin 3-0-a-L-rhamnopyranosyl-(1®2)-0-a-L-arabinopyranoside) and hederasaponin C (hederagenin 3-O-a-L-rhamnopyranosyl-(1®2)-O-a-L-аrаbinopyrаnosyl-28-О-a-L-rhаmnopyrаnosyl-( 1 ®4)-О-ß-D-glucopyranosyl-( 1 ®6)-О-ß-D-glucopyranoside) was for the first time investigated. The glycosides form complexes with acetylsalicylic acid in the 1:1 molar proportion. The complex of acetylsalicylic acid with a-hederin is more stable.
Keywords: electrospray ionization mass spectrometry, triterpene glycosides, a-hederin, hederasaponin C, acetylsalicylic acid (aspirin), molecular complex.
Поступила в редакцию 18.09.2012 г.
