CC BY
41Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 25 (64). 2012. № 1. С. 320-326.
УДК 547.918:547.466.46:543.42
ИК-ФУРЬЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭСЦИНА С L-ЛИЗИНОМ
Яковишин Л.А.1, Гришковец В.И.2, КравчукЖ.Н.3, Никитина В.Н.3
1Севастопольский национальный технический университет, Севастополь, Украина 2Таврический национальный университет им В.И. Вернадского, Симферополь, Украина 3Корпорация «Артериум», Киев, Украина E-mail: chemsevntu@rambler.ru
Методом ИК-Фурье-спектроскопии исследовано межмолекулярное взаимодействие эсцина с L-лизином. Показано, что эсцин образует соль с L-лизином. Во взаимодействии принимает участие группа СООН остатка глюкуроновой кислоты эсцина и группа e-NH2 L-лизина.
Ключевые слова. тритерпеновые гликозиды, каштан конский Aesculus hippocastanum, эсцин, L-лизин, L-лизина эсцинат, ИК-Фурье-спектроскопия.
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время значительно возрос интерес к исследованию взаимодействия протеиногенных аминокислот с тритерпеновыми гликозидами [1-10]. Молекулярное комплексообразование с участием сапонинов можно использовать для создания новых низкодозных лекарственных препаратов, улучшения растворимости, повышения биодоступности и расширения спектра биологической активности различных веществ [11].
Ранее была получена соль эсцина с L-лизином, на основе которой создан украинский препарат L-лизина эсцинат, выпускаемый корпорацией «Артериум» (г. Киев) [12-14]. Эсцин представляет собой сумму более 30 тритерпеновых гликозидов, выделенных из каштана конского Aesculus hippocastanum L. (Hippocastanaceae) [15]. Среди них преобладает ß-эсцин, являющийся смесью двух гликозидов 3 -0-^-0-глюкопиранозил-( 1 ®2)] -0-^-0-глюкопиранозил-( 1 ®4)] -0-ß-.D-глюкуронопиранозида 21Ь-тиглоил-22а-ацетилпротоэсцигенина (эсцин Ia) и 3-0-^-.0-глюкопиранозил-( 1 ®2)]-0-^-,0-глюкопиранозил-( 1 ®4)]-0^-,0-глюкуронопи-ранозида 2ф-ангелоил-22а-ацетилпротоэсцигенина (эсцин Ib) (рис. 1) [15-20].
Эсцин обладает противовоспалительными, противоотечными,
мембранотропными и капилляропротекторными свойствами, улучшает трофику тканей при недостатке кровообращения и отеках [21, 22]. L-Лизин - незаменимая аминокислота, входящая в состав белков, пептидов и активных центров ферментов. 0на обладает противовирусным действием [23, 24]. L-Лизина эсцинат назначают при посттравматических и послеоперационных отеках, контузиях, сотрясениях мозга и при нарушении венозного кровообращения [21].
Разработан метод спектрофотометрического определения Ь-лизина эсцината в субстанции и лекарственной форме в виде комплекса с хлоридом кобальта (II) [12]. Соли Ь-лизина с биологически активными гликозидами, содержащими остаток глюкуроновой кислоты, проанализированы с использованием ИК- и ЯМР-спектроскопии, а также ВЭЖХ [25, 26]. Ранее было показано, что в ИК-спектрах (таблетки КБг) таких солей, включая Ь-лизина эсцинат, полоса поглощения свободной группы СООН остатка глюкуроновой кислоты при ~1740 см1 отсутствует, но были найдены полосы поглощения СОО- при 1615 и 1410 см1 [25, 26]. Более детальный анализ ИК-спектров в литературе не приводился. В настоящей статье рассмотрено межмолекулярное взаимодействие Ь-лизина с эсцином методом ИК-Фурье-спектроскопии. Спектры получены в суспензии в вазелиновом масле. Ранее ИК-спектроскопия была нами использована для изучения молекулярных комплексов некоторых протеиногенных аминокислот с тритерпеновыми гликозидами а-хедерином и хедерасапонином С [6, 7].
Рис. 1. Строение эсцинов 1а и 1Ь, образующих р-эсцин, Ь-лизина и Ь-лизина эсцината.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Использовали образцы эсцина и Ь-лизина эсцината корпорации «Артериум» (г. Киев, Украина) без дополнительной очистки. ИК-спектры сняты на ИК-Фурье-спектрометре ИнфраЛЮМ® ФТ-02 (Россия) в суспензии в вазелиновом масле при разрешении 1 см-1 в диапазоне 400-4000 см-1. Спектры приведены на Рис. 2.
ИК-спектр эсцина (вазелиновое масло, v, см 1): ~3370 (ОН), 1735 (СОсл эфир), 1714 (СОсоон, СОСл. эфир), 1648 (С=С), 1304 (СН), 1268 (СН), 1160 (С-О-С, С-ОН), 1106 (С-О-С, С-ОН), 1075 (С-О-С, С-ОН), 1044 (С-О-С, С-ОН), 1024 (С-О-С, СОН), 980 (=CH).
ИК-спектр L-лизина (вазелиновое масло, v, см-1): ~3300 (s-NH2), ~3150 (a-NH3 ), ~2110 (a-NH3+), 1635 (a-NH3+ - аминокислотная полоса I), 1612 (СОО ), 1560 (s-NH2), 1502 (a-NH3+ - аминокислотная полоса II).
ИК-спектр гидрохлорида L-лизина (вазелиновое масло, v, см- ): 3135 (NH3 ), ~2090 (NH3 ), 1640 (a-NH3+ - аминокислотная полоса I), 1625 (СОО ), 1600 (s-NH3+), 1528 (s-NH3), 1502 (a-NH3+ - аминокислотная полоса II).
ИК-спектр L-лизина эсцината (вазелиновое масло, v, см-1): ~3350 (ОН, NH3), 1717 (СОсл. эфир), ~1600 (a-NH3+ - аминокислотная полоса I, s-NH3+, СОО ), 1520 (s-NH3), 1500 (a-NH3+ - аминокислотная полоса II), 1306 (СН), 1268 (СН), 1159 (С-О-С, С-ОН), 1106 (С-О-С, С-ОН), 1073 (С-О-С, С-ОН), 1041 (С-О-С, С-ОН), 1028 (С-О-С, С-ОН), 980 (=Ш).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
ИК-спектроскопия является универсальным методом для анализа межмолекулярных взаимодействий. Поэтому ее часто используют для подтверждения комплексообразования и солеобразования.
В ИК-спектрах всех образцов при 2900, 1460 и 1380 см-1 присутствуют интенсивные пики колебаний связей СН вазелинового масла (рис. 2). В спектре эсцина в области ~3370 см-1 обнаружена широкая интенсивная полоса валентных колебаний ассоциированных ОН-групп моносахаридных остатков. Связь СО (асимметричные валентные колебания) в составе сложноэфирных групп СО-О в молекуле эсцина поглощает при 1735 (ацетил) и 1714 см-1 (тиглоил и ангелоил) (рис. 2), что характерно, соответственно, для насыщенных и a,p-ненасыщенных сложных эфиров [27]. При этом полоса ацетила слабо разрешилась на правом плече основного сигнала при 1714 см-1.
Асимметричные валентные колебания С=О в составе СООН-группы остатка глюкуроновой кислоты в эсцине также проявляются при 1714 см-1, что хорошо согласуется с литературными данными, полученными для моноаммонийной соли глицирризиновой кислоты (глицирама) при тех же самых условиях снятия спектров [28]. Молекула глицирризиновой кислоты, главного тритерпенового гликозида солодок, содержит два остатка глюкуроновой кислоты. Поглощение при 1648 см-1 обусловлено С=С связями агликона протоэсцигенина , а также тиглоильного и ангелоильного остатков. В области 1400-1200 см-1 находятся полосы поглощения деформационных колебаний связей СН. Валентные колебания связей с участием атомов кислорода (С-О-С, С-ОН) проявляются в области 1200-1000 см-1.
ИК-спектр L-лизина (рис. 2) содержат сигналы, характерные для цвиттер-ионной формы a-аминокислот [27, 29]: комбинационную полосу при ~2110 см-1 (асимметричные деформационные и крутильные колебания NH3), аминокислотные полосы I и II (асимметричные и симметричные деформационные колебания NH3 ) и
полосу асимметричных валентных колебаний СОО . Дополнительно присутствует полоса поглощения группы s-NH2 при 1560 см-1 (деформационные колебания).
В ИК-спектре L-лизина эсцината (рис. 2) в области 1800-1500 см-1 основными являются полосы поглощения при 1717 и 1600 см-1. Первая полоса отнесена к асимметричным валентным колебаниям связи С=О в составе сложноэфирных групп. Уширенная полоса при ~1600 см-1 является составной и отвечает поглощению группы s-NH3+ лизина и СОО- остатка глюкуроновой кислоты (асимметричные валентные колебания). На ее правом плече плохо разрешились полосы, соответствующие поглощению групп СОО- и a-NH3+ лизина.
1000 2000 V, см-1
Рис. 2. Фрагменты ИК-Фурье-спектров эсцина (1), L-лизина эсцината (2), L-лизина (3) и гидрохлорида L-лизина (4).
У L-лизина эсцината и свободного эсцина пС=О остатков глюкуроновой кислоты отличаются более, чем на 100 см- . Низкое значение Vc=o у глюкуроновой кислоты в эсцинате свидетельствует об участии ее карбоксильной группы в солеобразовании с лизином. Так, например, при солеобразовании по карбоксильной группе остатка глюкуроновой кислоты в молекуле глицирризиновой кислоты максимум ее поглощения vcoo- понижался до 1590 см-1 [28]. Кроме того, в спектре L-лизина эсцината имеются полосы деформационных колебаний протонированной группы e-NH2 лизина (при 1600 и 1520 см-1).
Аналогичные изменения наблюдаются при образовании гидрохлорида лизина. В его спектре (рис. 2) также присутствуют интенсивные полосы деформационных колебаний e-NH3+ при 1600 и 1528 см-1, указывающие на участие в солеобразовании группы e-NH2 лизина. Известно, что после солеобразования асимметричные и симметричные деформационные колебания NH3+ проявляются в виде интенсивных полос около 1600 и 1550-1505 см-1, соответственно [27, 29].
Таким образом, спектральные данные подтверждают строение L-лизина эсцината как соли (рис. 1). При солеобразовании L-лизина с эсцином полосы деформационных колебаний связей СН и валентных колебаний связей с участием атомов кислорода (С-О-С, С-ОН) остаются практически неизменными.
ВЫВОДЫ
1. Впервые детально рассмотрено взаимодействие эсцина с L-лизином методом ИК-Фурье-спектроскопии. Подтвержден солеобразный характер L-лизина эсцината.
2. Межмолекулярное взаимодействие происходит при участии группы СООН остатка глюкуроновой кислоты углеводной части сапонинов, образующих эсцин, и e-аминогруппы L-лизина.
Список литературы
1. 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.
2. Молекулярное комплексообразование тритерпеновых гликозидов с триптофаном в водных растворах / Л.А. Яковишин, В.И. Гришковец, Н.В. Епишина [и др.] // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». -2010. - Т. 23 (62), № 2. - С. 270-275.
3. Молекулярное комплексообразование тритерпеновых гликозидов с L-фенилаланином в водных растворах / Л.А. Яковишин, В.И. Гришковец, Ю.И. Сергиенко [и др.] // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». -
2010. - Т. 23 (62), № 3. - С. 255-261.
4. Молекулярное комплексообразование тритерпеновых гликозидов с L-тирозином в водных растворах / Л.А. Яковишин, В.И. Гришковец, Ю.И. Сергиенко [и др.] // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». -
2011. - Т. 24 (63), № 1. - С. 232-238.
5. Электроспрей-ионизационная масс-спектрометрия смесей тритерпеновых гликозидов с L-фенилаланином / А.В. Лекарь, Е.В. Ветрова, Н.И. Борисенко [и др.] // Журн. прикл. спектр. - 2011.
- Т. 78, № 4. - С. 535-540.
6. Комплексообразование тритерпенового гликозида a-хедерина с гидрофильными протеиногенными аминокислотами / Л.А. Яковишин, В.И. Гришковец, М.А. Рубинсон [и др.] // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». - 2009. - Т. 22 (61), № 1. - С. 208-213.
7. Яковшин Л. О. Молекулярш комплекси тритерпенового гшкозиду a-хедерину з алiфатичними протешогенними амшокислотами / Л. О. Яковiшин, М.А. Рубшсон // Ukr. Bioorg. Acta. - 2009. -Т. 7, № 1. - С. 32-35.
8. Молекулярные комплексы тритерпеновых гликозидов с L-гистидином и их биологическая активность / Л.А. Яковишин, А.В. Лекарь, Е.В. Ветрова [и др.] // Biopolym. Cell. - 2011. - Т. 27, № 4. - С. 300-305.
9. Молекулярные комплексы тритерпеновых гликозидов с L-тирозином и их биологическая активность / Л.А. Яковишин, А.В. Лекарь, Е.В. Ветрова [и др.] // Biopolym. Cell. - 2012. - Т. 28, № 1. - С. 62-67.
10. Молекулярное комплексообразование сапонинов плюща с L-триптофаном / Л.А. Яковишин, А.В. Лекарь, С.Н. Борисенко [и др.] // Химия растит. сырья. - 2011. - № 4. - С. 65-70.
11. 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.
12. Шовковий А.В. Кшьюсне визначення лiзину есцинату у субстанцп та в ш'екцшнш лжарськш формi / А.В. Шовковий, Ю.Й. Лапкша, 1.П. Ковальов // Фарм. журн. - 1999. - № 4. - С. 74-77.
13. L-Лизина эсцинат: препарат, который спасает жизнь // Провизор. - 2000. - № 12. - С. 26-27.
14. Куцик Р.В. Каштан конский (Aesculus hippocastanum L.) / Р.В. Куцик, Б.М. Зузук, В.В. Дьячок // Провизор. - 2002. - № 5. - С. 36-40.
15. Hostettmann K. Saponins / K. Hostettmann, A. Marston. - Cambrige: Cambrige University Press, 1995.
- 548 p.
16. Шовковый А.В. Исследование состава биологически активного природного вещества эсцин / А.В. Шовковый, А.Т. Шеин // Провизор. - 1999. - № 12. - С. 42-43.
17. Costantini A. Escin in pharmaceutical oral dosage forms: quantitative densitometric HPTLC determination / A. Costantini // Il Farmaco. - 1999. - Vol. 54. - P. 728-732.
18. High-performance liquid chromatographic analysis of b-escin / P. Pietta, P. Mauri, R.M. Facino [et al.] // J. Chromatogr. - 1989. - Vol. 478. - P. 259-263.
19. Simultaneous analysis of isomers of escin saponins in human plasma by liquid chromatography-tandem mass spectrometry: application to a pharmacokinetic study after oral administration / X. Wua, L. Liu, M. Zhang [et al.] // J. Chromatogr. B. - 2010. - Vol. 878. - P. 861-867.
20. Bioactive saponins and glycosides. III. Horse chestnut. (1): the structures, inhibitory effects on ethanol absorption, and hypoglycemic activity of escins Ia, Ib, IIa, IIb, and IIIa from the seeds of Aesculus hippocastanum L. / M. Yoshikawa, T. Murakami, H. Matsuda [et al.] // Chem. Pharm. Bull. - 1996. -Vol. 44, № 8. - P. 1454-1464.
21. Куцик Р.В. Каштан конский (Aesculus hippocastanum L.) / Р.В. Куцик, Б.М. Зузук, В.В. Дьячок // Провизор. - 2002. - № 4. - С. 28-32.
22. Машковский М.Д. Лекарственные средства: в 2 т. / Машковский М.Д. - [13-е изд.]. - Харьков: Торсинг, 1997. - Т. 1. - 1997. - 560 с.
23. Лизин - одна из важнейших незаменимых аминокислот в обеспечении полноценного питания / [О.В. Бобрешова, А.С. Фаустов, М.И. Чубирко и др.]. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2003. - 80 с.
24. Химическая энциклопедия: в 5 т. / [гл. ред. Зефиров Н.С.]. - М.: Большая Рос. энцикл., 1988. -Т. 4. - 1995. - 639 с.
25. К выбору методов определения нового биологически активного соединения - L-лизина байкалината - в субстанции и некоторых лекарственных формах / А.В. Шовковый, Л.Я. Черныш, А.Т. Шеин [и др.] // Фармаком. - 1999. - № 2. - С. 32-35.
26. Шовковий А.В. Розробка метсадв аналiзу нових бюлопчно активних сполук у ряду жшдних амiнокислот для стандартизаци лжарських засобiв на 1х основа автореф. дис. на здобуття наук.
ступеня канд. фарм. наук: спец. 15.00.03 «стандартизащя та оргашзащя виробництва лжарських засобiв» / А.В. Шовковий. - Харюв, 1999. - 21 с.
27. Казицына Л.А. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии в органической химии / Л.А. Казицына, Н.Б. Куплетская. - М.: Изд-во МГУ, 1979. - 240 с.
28. Молекулярный комплекс моноаммонийной соли глицирризиновой кислоты (глицирама) с цитратом силденафила / Л.А. Яковишин, Д.Ю. Белаш, И.Р. Яровой [и др.] // Журн. орг. та фарм. хши. - 2011. - Т. 9, вип. 3 (35). - С. 60-63.
29. Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия / Смит А. - М.: Мир, 1982. - 328 с.
Яковшин Л.О. ]Ч-Фур'e-спектроскопiя м1жмолекулярно1 взаемодй есцину з L-лiзином / Л.О. Яковшин, В.1 Гришковець, Ж.М. Кравчук, В.М. Нжтна // Вчет записки Таврiйського нацiонального унiверситету iм. В.1. Вернадського. Серiя „Бюлопя, хiмiя". - 2012. - Т. 25 (64), № 1. -С. 320-326.
Методом ГЧ-Фур'е-спектроскопи дослвджена мiжмолекулярна взаемодiя есцину з L-лiзином. Показано, що есцин утворюе сшь з L-лiзином. У взаемодй приймають участь група С00Н залишку глюкуроново! кислоти есцину та группа e-NH2 L-лiзину.
Ключовi слова. тритерпеновi глiкозиди, гiркокаштан звичайний Aesculus hippocastanum, есцин, L-лiзин, L-лiзину есцинат, 1Ч-Фур'е-спектроскоп1я.
Yakovishin L.A. FT-IR-spectroscopy of escin molecular interaction with L-lysine / L.A. Yakovishin, V.I Grishkovets, Z.N. Kravchuk, V.M. Nikitina // Scientific Notes of Taurida V.Vernadsky National University. - Series: Biology, chemistry. - 2012. - Vol. 25 (64), No. 1. - P. 320-326.
The molecular interaction of escin with L-lysine was investigated using the method of FT-IR-spectroscopy. It was found that the escin form salt with L-lysine. The COOH group of the glucuronic acid moiety of escin takes part in interaction with e-NH2 group of L-lysine.
Keywords. triterpene glycosides, horse chestnut Aesculus hippocastanum, escin, L-lysine, L-lysine escinate, FT-IR-spectroscopy.
Поступила в редакцию 10.02.2012 г.
