CC BY-ND
36
ЦШШ №12 (249) ЗНиСО
41
не питания. Выявленные особенности характера питания обследованной группы студентов свидетельствуют о необходимости рационализации их пищевого поведения путем увеличения в рационе биологически ценных продуктов питания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Доценко В.А. Практическое руководство по надзору за организацией питания и здоровьем населения. СПб, 2006. 129 с.
2. Мартинчик А.Н., Маев И.В., Янушевич О.О. Общая нутрицио-логия. М.: МЕДпресс-информ, 2005. 392 с.
3. Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения Российской Федерации: МР 2.3.1.2432—08. М., 2008. 40 с.
4. Сорокун И.В., Корчина Т.Я. Оценка фактического питания студентов Сургутского педагогического университета //Вопросы питания. 2008. Т. 79. №5. С. 59—61.
5. Сушко О.С. Анализ общественного питания студентов в г. Томске // Вопросы питания. 2008. Т. 77. №3. С. 68—71.
6. Тутельян В.А. Химический состав и калорийность российских продуктов питания: Справочник. М.: Дели-прим, 2012. 284 с.
Контактная информация:
Поварго Елена Анатольевна, тел.: 8 (917) 400-37-46, e-mail: [email protected]
Contact information: Povargo Elena, рЬопе: 8 (917) 400-37-46, e-mail: [email protected]
-
ИССЛЕДОВАНИЯ РАСТВОРИМОСТИ ПРОИЗВОДНЫХ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРОВ ПОРФИРИНОВОГО РЯДА IN VIVO В УСЛОВИЯХ ОБРАЗОВАНИЯ МУЛЬТИМОЛЕКУЛЯРНЫХ АГРЕГАТОВ И КОМПЛЕКСОВ С АЛЬБУМИНОМ
Г.В. Головина1, В.А. Ольшевская2, В.В. Варгин3, В.А. Кузьмин1, А.Б. Шевелев3 SOLUBILITY OF PORPHYRIN DERIVATIVES IN VIVO AFFCTED BY AGGREGATE FORMATION AND COMPLEX FORMATION WITH SERUM ALBUMIN
G.V. Golovina, V.A. Ol'shevskaya, V.V. Vargin, V.A. Kuzmin, A.B. Shevelev 'ФГБУН «Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля» РАН, г. Москва; 2ФГБУН «Институт элементоорганической химии им. А.Н. Несмеянова» РАН, г. Москва; 3ФГБУ «Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М.П. Чумакова» РАМН, г. Москва Описан механизм разрушения мультимолекулярных агрегатов порфиринов (аминопроизводных хлорина е6 и его карборановой цезиевой соли) за счет взаимодействия с альбумином при образовании молекулярных комплексов.
Ключевые слова: порфирин, хлорин е6, карборан, альбумин.
Mechanism of the destruction of porphyrin-photosensitizers (amino derivatives of chlorine e6 and carborane cesium salts) multimolecular aggregates due to the interaction with albumin at molecular complex formation is described.
Keywords: porphyrin, chlorine e6, carborane, albumin.
Разработка методик получения твердых растворимых форм плохо растворимых лекарственных соединений является актуальной задачей современной фармакологии. В числе прочих она может быть решена с использованием инновационных технологий формирования сверхкритических флюидов и супрамолекулярных структур. Адаптация методик получения твердых растворимых форм лекарственных соединений требует знания механизмов их взаимодействия с белками крови (альбумин и липопротеины низкой плотности), поскольку этот процесс напрямую влияет на их фармакокинетические характеристики.
Новыми методами селективной деструкции злокачественных новообразований, получивши -ми широкое распространение в последние два десятилетия, являются фотодинамическая терапия (ФДТ) и нейтрон-борзахватная терапия (НБЗТ). В основе этих методов лежит возбуждение пор-фириновых фото- или радиосенсибилизаторов светом красного и ближнего ИК-диапазонов или нейтронным облучением. В присутствии кислорода это возбуждение приводит к поражению раковых клеток [1—4]. Среди множества порфи-ринов, способных выступать в качестве фотосенсибилизаторов (ФС), наибольшее практическое применение получили соединения группы хлоринов. Перспективными фотосенсибилизаторами хлорины являются в силу двух причин: они обладают низкой темновой токсичностью и высокой способностью избирательно накапливаться в опухолях [5]. Для эффективной реализации НБЗТ требуются производные порфириновых пигментов с высоким содержанием бора, в которых порфириновый фрагмент обеспечивает доставку радиосенсибилизатора в клетку, а кар-борановый фрагмент повышает эффективность захвата тепловых нейтронов с последующим
радиоактивным распадом, что также приводит к индукции гибели раковых клеток. Образование комплексов фото- и радиосенсибилизаторов с молекулами альбумина имеет существенное физиологическое значение, обеспечивая доставку сенсибилизаторов в клетку. В водных растворах порфирины имеют низкую растворимость и образуют агрегаты, которые характеризуются полосой поглощения в области 675—700 нм. Увеличение растворимости порфиринов связано с разрушением агрегатов (Н- и J-агрегатов порфиринов), что достигается при взаимодействии с альбумином и другими белковыми компонентами крови. Взаимодействие агрегатов порфиринов с альбумином приводит к разрушению мультимолеку-лярных агрегатов красителей-сенсибилизаторов, что заметно увеличивает растворимость тетра-пирольных пигментов in vivo и усиливает эффективность воздействия сенсибилизаторов. Знание этого механизма позволяет использовать комплексы порфириновых (хлориновых) фотосенсибилизаторов в качестве удобной лекарственной формы, облегчающей получение и введение этих соединений, отличающихся высокой гидро-фобностью и недостаточной растворимостью в водно-солевых растворах.
Настоящая работа посвящена исследованию связывания производных порфирина (аминопро-изводного хлорина е6 и его карборансодержащей цезиевой соли) с человеческим сывороточным альбумином (ЧСА). Эффективность доставки сенсибилизатора в ткани опухоли коррелирует со способностью фотосенсибилизаторов образовывать достаточно устойчивые комплексы с белками плазмы крови [2]. Комплексообразование сенсибилизаторов с различными белковыми структурами внутри клетки приводит к повышению эффективности фотохимического воздействия.
42
ЗНиСО ДЕКАбРЬ №12 (249)
Спектры поглощения и флуоресценции были сняты на приборах спектрофотометре «БЫтаёш ЦУ3101 РС» и спектрофлуориметре «БЫтаёш RF5301 РС», времена жизни флуоресцентного состояния были измерены на флуориметре FluoTime300 в кварцевых кюветах с длиной оптического пути 1 см. Все измерения были выполнены в 20-мМ растворе фосфатного буфера.
Ранее нами было установлено, что производные хлорина е6 и его борированные аналоги образуют комплексы с альбумином и являются эффективными фотосенсибилизаторами фотоинду-цированной гибели раковых клеток [6]. В настоящей работе исследовано образование комплексов с альбумином порфиринов: аминопроизводного хлорина е6 (1) и его карборансодержащей цезие-вой соли (2), которая имеет отрицательный заряд на карборановом фрагменте. Синтез исследуемых соединений описан ранее [6]. Основным инструментом исследования служило снятие спектров поглощения с построением кривых связывания. Этот подход менее подвержен искажениям, чем спектрофлуориметрические измерения, что позволяет с большим доверием относиться к полученным таким образом значениям констант комплексообразования фотосенсибилизаторов с альбумином.
- hn ^ о
O Me Me
BS26,M=666
(1) Производное хлорина е6.
о~о
BS23,M= 945
в
©
Cs
(2) Карборансодержащая цезиевая соль.
Спектрофотометрическим методом впервые экспериментально показан факт образования комплекса исследованных соединений с ЧСА. На рис. 1 представлены спектры поглощения соединения (2) в фосфатном буферном растворе (20 мМ, рН 7,0) при различных концентрациях ЧСА. Добавление белка ЧСА приводило к возрастанию интенсивности поглощения хлоринов в характерных для него полосах спектра при одновременном смещении максимумов поглощения: батохром-ный сдвиг для полосы Соре и гипсохромный сдвиг для Q-полосы. Разрушение агрегатов порфиринов и переход сенсибилизатора в молекулярный комплекс с белком (ЧСА) проявляются в исчезновении поглощения в области 675—700 нм, характерного для агрегатов порфиринов и появлении
полосы молекулярного комплекса порфирина с альбумином при 625 нм. Ранее этот эффект разрушения агрегатов порфиринов при комплексо-образовании с альбумином был установлен также для водного раствора пирофеофорбида [7].
Из кривых связывания (рис. 2), вычисленных по спектрам поглощения, были определены константы комплексообразования соединений (1) и (2) с ЧСА в соответствии с [2]. Константы связывания КС определяли из кривых связывания в программе Origin 6.1 по уравнению , где [ЧСА] — концентрация ЧСА, — доля связанного с белком хлорина, равная (А — А0) / (А^ — АО). АО, А^ и А — поглощение (флуоресценция) при нулевом, полном и промежуточном связывании порфири-на с белком соответственно.
Для исследованных соединений константы комплексообразования по спектрам поглощения составляют: для соединения (1) КС = (2,8 ± 0,4)х105 M-1 и для соединения (2) КС = (1,7 ± 0,4)х105 M—1. Значение КС, вычисленное по тем же формулам из спектров флуоресценции, значительно меньше : (1) КС = (9,7 ± 0,6) х 104 M-1 и (2) КС = (5,0 ± 0,6)х104 M-1.
Это различие в константах комплексообразования, полученных из спектров поглощения и спектров флуоресценции, может быть объяснено образованием двух типов комплексов различного строения, которые характеризуются высоким и низким квантовым выходом флуоресценции. По спектрам поглощения определяется сумма констант комплексообразования для всех комплексов. Из спектров флуоресценции вычисляется константа комплексообразования только для одного типа комплекса фотосенсибилизатора с альбумином, характеризуемого высоким квантовым выходом флуоресценции. В то же время слабо флуоресцирующий комплекс практически не дает вклада в константу комплексообразования в экспериментах по флуоресценции.
Наличие карборанового фрагмента в соединении (2) создает стерические препятствия для образования комплексов с белками, что приводит к меньшему значению константы комплексообра-зования по сравнению с соединением (1). Влияние стерического фактора на комплексообразование для соединения (2) может быть частично компенсировано за счет кулоновского взаимодействия, поскольку в соединении (2) имеется дополнительный отрицательный заряд в составе карбора-нового фрагмента. Кроме того, ввиду наличия отрицательного заряда на карборановом фрагменте комплексообразование этого соединения (2) с альбумином может происходить по другому сайту на поверхности альбумина, для которого определяющим фактором комплексообразования является положительный заряд (например, в Сайте I альбумина) [8].
Измерение времени жизни флуоресценции комплексов для соединения (1) показало, что гибель возбужденного состояния комплекса происходит по одноэкспоненциальному закону и характеризуется временем 4,9 нс [5]. Это указывает на наличие двух комплексов для (1) с альбумином
— флуоресцирующего и нефлуоресцирующего. Однако для соединения (2) была найдена двухэк-поненциальная кинетика гибели, которая характеризуется двумя временами жизни 4,9 и 8,8 нс. Это указывает на образование трех комплексов
— одного не флуоресцирующего и двух с высокой
ЦШШ №12 (249) ЗНиСО
43
(663 нм) 0,34
t± -Р
3
0 10 20 30 40 50 [ЧСА], мкМ
0,0 350
400
650
700
Рис. 1. Спектры поглощения соединения (2) (1x10—5 М) при добавлении ЧСА (0 — 50 мкМ). Вставка: изменение поглощения при 663 нм от концентрации белка
способностью к флуоресценции, различающихся по величине квантового выхода флуоресценции.
Таким образом, получены данные, доказывающие факт разрушения агрегатов производных порфирина в водных растворах за счет комплексо-образования с альбумином, приводящего к формированию гетеромолекулярных комплексов различной структуры. В целом это явление приводит к повышению растворимости фотосенсибилизаторов in vivo по сравнению с солевыми буферами, увеличивает их биодоступность и эффективность доставки фотосенсибилизатора в раковую клетку.
Настоящая работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2О07—2013 годы» (Государственный контракт № 14.512.11.0129 от 10.10.2013 г.).
Сокращения ФДТ — фотодинамическая терапия НБЗТ — нейтрон-борзахватная терапия ЧСА — человеческий сывороточный альбумин ФС — фотосенсибилизатор
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Dougherty T.J., Gomer C.J., Henderson B. W., Jori G., Kessel D., Korbelik M., Moan J., Peng Q. Photodynamic Therapy // Journal of the National Cancer Institute. 1998. Vol. 90. № 12. P. 889—905
1.
©
1,0- _£- —л
0,8 / +
0,6
0,4
0,2 Соединение 1 +
0,0 Соединение 2 А
0
10
50
20 30 40 [ЧСА], мкМ
Рис. 2. Кривые связывания соединений (1) и (2).
Phillips D. Chemical mechanisms in photodynamic therapy with phthalocyanines // Progress in Reaction Kinetics and Mechanism. 1997. Vol. 22. P. 175—300.
Tokura Y., Moriwaki S. Photodynamic Therapy // Therapy of Skin Diseases. 2010. P.105.
Salt C., Lennox A.J., Takagaki M., Maguire J.A., and Hosmaneа N.S. Boron and gadolinium neutron capture therapy // Russian Chemical Bulletin (International Edition). 2004. Vol. 53. № 9. P. 1871—1888.
Mody T.D. Pharmaceutical development and medical applications of porphyrin-type macrocycles // Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. 2000. Vol. 4. № 4. P. 362—367. Ol'shevskaya V.A., Nikitina R.G., Savchenko A.N., Malshakova M.V., Vinogradov A.M., Golovina G.V., Belykh D.V., Kutchin A.V., Kaplan M.A., Kalinin V.N., Kuzmin V.A., Shtil A.A. Novel boronated chlorine 6-based photosensitizers: Synthesis, binding to albumin and antitumour efficacy // Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2009. Vol. 17. № 3. P. 1297—1306.
Головина Г.В., Ольшевская В.А., Калинин В.Н., Штиль А.А., Кузьмин В.А. Роль кислотности среды в комплексообразова-нии пирофеофорбида а с альбумином и липопротеинами // Биоорганическая химия. 2011. Т. 37. № 5. P. 718—720. Alarcon E., Edwards A.M., Aspee A., Moran F.E., Borsarelli C.D., Lissi E.A., Gonzalez-Nilo D., Pobleted H., Scaianoe J.C. Photophysics and photochemistry of dyes bound to human serum albumin are determined by the dye localization // Photochemical and Photobiological Sciences 2010. № 9. P. 93—102.
Контактная информация:
Шевелев Алексей Борисович, тел.: 8 (495) 841-90-50, е-mail: [email protected]
Contact information: Shevelev Alexej, phone: 8 (495) 841-90-50, е-mail: shevel [email protected]
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВНУТРИ ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Н.А. Зинченко
FORMATION INDOOR POLLUTION RESIDENCE
N.A. Zinchenko ГУ «Институт гигиены и медицинской экологии им. А.Н. Марзеева НАМН Украины», г. Киев, Украина
Установлено, что загрязненный воздух жилых помещений оказывает канцерогенное воздействие на человека. Исследованы уровни загрязнения воздуха жилых помещений приоритетными канцерогенными веществами, общими для различных источников и сред.
Ключевые слова: загрязнение воздушной среды жилых помещений, канцерогены, курение. Found that indoor air pollution is carcinogenic .Investigated the levels of indoor air pollution priority carcinogens common to a variety of sources and media. Keywords: indoor air pollution, carcinogens, tobacco smoke.
Проблема онкологической заболеваемости населения вызывает все большее беспокойство ученых и медиков всего мира. По предварительным расчетам, к 2030 году количество новых случаев рака во всем мире достигнет 26 млн в год, а количество смертей от этой патологии достигнет 17 млн человек [1]. Особого внимания
заслуживают канцерогены, поступающие в организм ингаляционным путем в жилых помещениях. Наблюдения последних лет, среди которых выделяются фундаментальные исследования Ю.Д. Губернского и его учеников, указывают на то, что загрязненный воздух жилых помещений оказывает наиболее значительное воздействие и
