CC BY
35
УДК 616.15:577.115.083
Е.В. Дорская, Т.А. Черкасова, Ю.А. Лейкин
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЕНТОВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЛИПОПРОТЕИДОВ НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ ИЗ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
Hemosorbents which are selective to lipoproteins with low density causing many deseases are worked out and synthesized. Functional groups of new synthesized sorbents are identified. Sorbents involved compared with other sorbents wich are used in medicine. Investigations of plasmasorbtion are carried out. Row data - the lipidic spectrum (triglycerides, general cholesterol, lipoproteins with high density, lipoproteins with low density, lipoproteins with very low density) the andalbuminous spectrum (albumin, a-1-, a-2-, ß- and y-globulins and total protein), prothrombin, antithrombin III and thrombin time - is obtained.
Разработаны и синтезированы гемосорбенты для селективного извлечения липопротеидов низкой плотности из биологических жидкостей организма, являющихся причиной многих заболеваний. Идентифицированы функциональные группы новых синтезированных сорбентов. Проведен сравнительный анализ новых и традиционных сорбентов, в том числе используемых в настоящее время в медицине. Проведено исследование на плазме с оценкой ряда показателей: липидного спектра (триглицериды, общий холестерол, ЛПВП, ЛПНП, ЛПОНП), белов (альбумин, a-1-, a-2-, ß- и у-глобулины и общий белок), протромбина, антитромбина III и тромбинового времени.
Широко распространённой патологией в настоящее время является повышенное содержание холестерина в плазме крови, источником которого являются липопро-теиды, особенно низкой плотности и очень низкой плотности. Эффективным методом их удаления из плазмы является плазмосорбция. При этом не травмируются форменные элементы крови, как в случае гемосорбции, и имеется возможность возвращения плазмы в организм человека после сорбции.
В настоящее время метод плазмосорбции широко используется для лечения различных заболеваний в клинике. Он позволяет селективно извлекать токсичные вещества из плазмы путем ее пропускания через сорбент. Этот метод применим при многих заболеваниях (атеросклерозе, ишемической болезни сердца, предупреждении инфарктов и инсультов и др.), вызванных избыточным содержанием липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) в крови. [1]
Используемые сегодня сорбенты - это в основном активированные угли, имеющие ряд недостатков: они не обладают требуемой избирательностью к целевым компонентам (наряду с токсичными извлекают и многие ценные компоненты - витамины, микроэлементы и др., нарушая гомеостаз), могут выделять инородные вещества в плазму, давать аллергические реакции, травмировать форменные элементы крови, вызывать ее свертывание, кроме того, требуют длительной подготовки. [2, 3]
Целью данной работы являлась разработка сорбентов, селективных к липопротеидам низкой плотности, а так же не обладающих вышеперечисленными недостатками углей. Известно, что для этой цели были попытки применения синтетических сорбентов анионного типа. На первом этапе настоящего исследования был синтезирован ряд гранульных анионитов с различными функциональными группами - АМХ-1, АМХ-2 и АМХ-3. Синтез проводился путем введения в матрицу полимера функциональных групп, увеличивающих селективность к извлечению липопротеидов низкой плотности. Были проведены исследования по оценке основных физико-химических свойств синтезированных сорбентов: определены их статические обменные емкости (СОЕ) по стандартной методике и элементный состав. [4, 5, 6, 7]
Величины статической обменной емкости сорбентов представлены в таблице 1. Здесь представлены емкости, теоретически рассчитанные и найденные двумя спосо-
бами: по стандартной методике и по результатам элементного анализа. Как видно, обменная емкость по стандарту, как теоретически рассчитанная, так и найденная, изменяется в ряду синтезированных сорбентов АМХ-1 > АМХ-2 > АМХ-3. Результаты определения статической обменной емкости из элементного анализа (СОЕэо) плохо совпадают с теоретически рассчитанными значениями и с сорбционной обменной емкостью, определенной по стандарту, в связи с чем они будут уточняться в дальнейшем.
Таблица 1. СОЕ сорбентов АМХ-1, АМХ-2 и АМХ-3.
Шифр сорбента СОЕ, определенная по стандарту (по НО) СОЕ, определенная по результатам элементного анализа
Теоретич. рассчит. СОЕиа ммоль/г Найден. СОЕиа ммоль/г СОЕНанайд./СОЕНат.р., % Теоретич. рассчит. СОЕэо, ммоль/г Найден. СОЕэо ммоль/г СОЕэонайд/СОЕэотр., %
АМХ-1 5,64 3,56 63,12 2,33 2,47 105,83
АМХ-2 4,52 2,19 48,45 1,51 1,61 106,13
АМХ-3 3,32 1,5 45,18 1,54 1Д2 72,69
Для идентификации структуры синтезированных сорбентов был проведен элементный анализ. Результаты его представлены в таблице 2. Массовую долю элементов (в процентах) рассчитывали теоретически, а затем определяли практически. Из таблицы видно, что сорбенты содержат углерод, водород, кислород, азот и хлор.
Таблица 2. Данные элементного анализа для АМХ-1, АМХ-2 и АМХ-3.
Сорбент Способ определения Доля элемента, %
Н С N О С1
АМХ-1 теор. 8,00 84,7 3,26 3,72 0,36
экспер. 8.7 80,5 3,45 7,4 0
АМХ-2 теор. 6,34 84,5 2,12 4,86 2,19
экспер. 8,4 76,8 2,25 7,4 0
АМХ-3 теор. 5,46 82,1 2,16 9,86 0,47
экспер. ВД 78,0 1,57 12,0 0
Следующим этапом работы было исследование сорбции липидов вновь синтезированными сорбентами и сорбентами сравнения. Для сравнения были выбраны: гранульный сорбент марки А-1-2, разработанный специально для гемосорбции и применяемый в настоящее время в медицине; гранульный сорбент марки ФС-нв; сорбент на основе нетканого материала Н-ПП.
Анализ плазмы, исходной и после сорбции, проводили в независимой лаборатории «Инвитро». Плазму анализировали на содержание триглицеридов, общего холесте-рола, липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), липопротеидов очень никй плотности (ЛПОНП) и белков. Данные анализа липидного спектра представлены в таблице 3. Приведены величины статической обменной емкости сорбентов по составляющим липидного спектра. Как видно, эффективность извлечения ЛПНП изменяется в ряду Н-ПП > АМХ-2 > АМХ-1 > ФС-нв > А-1-2 и АМХ-3 (для последних двух сорбентов имеются незначительные отрицательные значения СОЕ, это означает, что в процессе сорбции содержание холестерола-ЛПНП могло немного повыситься за счет превращения в него других соединений). Особенно важно эффективное снижение содержания липопротеидов низкой плотности. Именно они являются источником так называемого «плохого» холестерина, и именно они являются основным атерогенным фактором [8]. Наиболее высокое значение СОЕ по ЛПНП имеет сорбент марки Н-ПП, но так как этот сорбент получен на основе неткано-
го материала, то по сравнению с гранульными имеет некоторые недостатки: может выделять волокна ткани в плазму и его сложно регенерировать. В связи с этим сорбент Н-1111 был оставлен для будущих исследований. Липопротеиды высокой плотности являются источником «хорошего» холестерина, поэтому важен показатель, отражающий соотношение ЛПНП и ЛПВП, или «плохого» и «хорошего» холестерина. Таким показателем является индекс атерогенности НП/ВП по равновесной концентрации, представляющий собой отношение равновесных концентраций в плазме ЛПНП к ЛПВП. Индекс атерогенности изменяется в ряду АМХ-1 > АМХ-2, А-1-2, ФС-нв и Н-ПП > АМХ-3.
Таблица 3. СОЕ по триглицериду, холестеролу, ЛПВП, ЛПНП, ЛПОНП и индекс атерогенности для синтезированных сорбентов и сорбентов сравнения.
Образец СОЕ, мкмоль/г ИНДЕКС атерогенности НП/ВП по Сравн
Триглицериды Холестерол ЛПВП ЛПНП ЛПОНП
АМХ-1 0,92 3,05 1,39 1,29 0,37 3,4
АМХ-2 1,21 4,61 1,36 2,73 0,52 3,1
АМХ-3 -1,05 -1,19 0,13 -0,79 -0,40 3,0
А-1-2 -0,05 0,32 0,43 -0,11 0,00 зд
ФС-ш; 1,01 1,28 0,37 0,46 0,46 зд
Н-ПП 7,42 15,48 4,52 7,74 3,23 ЗД
Далее сорбенты АМХ-1, АМХ-2 и АМХ-3 и сорбенты сравнения были исследованы на плазме как описано выше на предмет сорбции белков: альбумина, а-1-, а-2-, Р-и у-глобулинов и общего белка. Полученные результаты представлены в таблице 4.
Таблица 4. СОЕ по альбумину, а-1-, а-2-, в- и у-глобулинам и общему белку для исследуемых сорбентов.
Образец СОЕ, мг/г
Альбумин а-1- глобулины а-2- глобулины ß- глобулины Y- глобулины Общий белок
АМХ-1 64,70 4,62 16,64 15,71 16,64 110,92
\\i.\-: 64,98 5,24 11,01 10,48 13,63 104,81
АМХ-3 39,54 3,95 4,61 2,64 5,93 59,30
А-1-2 17,25 2,16 -2,70 0,00 -5,39 10,78
ФС-нв 18,28 0,91 0,91 3,68 4,57 27,42
Н-ПП 116,11 -38,70 48,38 12,90 -6,45 129,01
Видно, что эффективность извлечения альбумина изменяется в ряду Н-ПП >> АМХ-2 и АМХ-1 > АМХ-3 > ФС-нв > А-1-2; a-1-глобулинов - в ряду АМХ-2 > АМХ-1 > АМХ-3 > А-1-2 > ФС-нв > Н-ПП; a-2-глобулинов - в ряду Н-ПП > АМХ-1 > АМХ-2 > АМХ-3 > ФС-нв > А-1-2; ß-глобулинов - в ряду АМХ-1 > Н-ПП > АМХ-2 > ФС-нв > АМХ-3 > А-1-2; у-глобулинов - в ряду АМХ-1 > АМХ-2 > АМХ-3 > ФС-нв > А-1-2 > Н-ПП; общего белка - в ряду Н-ПП > АМХ-1 > АМХ-2 > АМХ-3 > ФС-нв > А-1-2. На основании таблицы 4 построены графики сравнения сорбции белковых фракций для сорбентов АМХ-1, АМХ-2 и АМХ-3 (см. рис. 1). Для сорбентов АМХ-1, АМХ-2 и АМХ-3 и сорбентов сравнения была проведена на плазме аналогичным образом сверто-логия, то есть определено до и после сорбции содержание в плазме протромбина и антитромбина III и тромбиновое время. Рассчитаны СОЕ по протромбину и антитромбину III, их отношение и процент изменения тромбинового времени. Результаты представлены в таблице 5. Из таблицы видно, что СОЕ по протромбину возрастает в ряду Н-ПП < ФС-нв < А-1-2 < АМХ-1< АМХ-2 < АМХ-1; СОЕ по антитромбину III уменьшается в ряду Н-ПП > АМХ-2 > АМХ-3 > АМХ-2 > А-1-2 > ФС-нв; процент изменения тромбинового времени уменьшается в ряду А-1-2 > АМХ-2 > АМХ-3 > АМХ-1 > Н-ПП > ФС-нв. Дан-
ные показатели являются характеристиками свертывания крови. Свертывание происходит тем легче, чем больше содержание протромбина, чем меньше содержание антитромбина III и чем меньше тромбиновое время.
а) емкость по a-1-глобулинам
20 1
- 15 -
И 10 -
0 5 -0 - \
и \ 1 1
0 1 2 3 4
номера сорбентов
^20 и
S15 £ 10
О 5
^ 0
1
3
0 А 2 - 4
номера сорбентов
б) емкость по a-2-глобулинам
О 10
^ 5
1
3
0 1 2 J 4
номера сорбентов
в) емкость по ß-глобулинам г) емкость по у-глобулинам
Рис. 1. Емкости по белковым фракциям для сорбентов. 1 - АМХ-1; 2 - АМХ-2; 3 - АМХ-3.
Таблица 5. СОЕ по протромбину и антитромбину III и тромбиновое время для синтезированных
сорбентов и сорбентов сравнения.
Образец СОЕ, %/кг СОЕпротр/ СОЕантитр Тромбиновое время
Протромбин Антитромбин III Исходное, сек. После, сек. % из-мен-я
АМХ-1 240.32 157.13 1.53 15.8 16 1.27
АМХ-2 151.98 241.06 0.63 13.35 14.7 10.11
АМХ-3 98.84 177.91 0.56 16.2 16.9 4.32
А-1-2 -5.39 43.12 -0.13 13.35 14.9 11.61
ФС-нв -109.68 27.42 -4.00 15.8 13.1 -17.09
Н-ПП -354.77 451.53 -0.79 13.35 12 -10.11
Отрицательные значения процента изменения тромбинового времени (сорбенты ФС-нв и Н-1111) указывают на его снижение, положительные же значения изменения тромбинового времени (сорбенты А-1-2, АМХ-2, АМХ-3 и АМХ-1) указывают на его увеличение. Важным показателем является отношение СОЕ по протромбину и по антитромбину III. Чем оно больше, тем успешнее протекает свертывание. Данный показатель для сорбентов изменяется в ряду ФС-нв < Н-ПП < А-1-2 < АМХ-3 < АМХ-2 < АМХ-
1. Отметим, что подготовка сорбентов АМХ-1, АМХ-2 и АМХ-3 нетрудоемкая и они не требуют специальных условий хранения.
Итак, с помощью проведенных исследований разработан и синтезирован ряд новых плазмосорбентов АМХ-1, АМХ-2 и АМХ-3. Сорбенты АМХ-1 и АМХ-2 имеют высокие значения статической обменной емкости по липопротеидам низкой плотности по сравнению с аналогами, используемыми в настоящее время в медицине. Это позволяет полагать, что в дальнейшем данные сорбенты будут играть важную роль в процессах лечения патологий связанных с избыточным содержанием холестерина.
Список литературы
1. Лопухин, Ю.М. Холестериноз/ Ю.М.Лопухин, А.И.Арчаков, Ю.А.Владимиров, Э.М.Коган. - М.: Медицина, 1983. - 352 с.
2. Молотков, В.Н. Гемосорбция при болезнях органов дыхания/ В.Н.Молотков,
A.И.Петращенко, В.Н. Лущицов //Ш конф. УССР «Новые средства и схемы клинического применения сорбционной детоксикации организма».- Днепропетровск, 1985.-С. 82 с.
3. Лопухин, Ю.М. Гемосорбция/ Ю.М.Лопухин, М.Н.Молоденков. - М.: Медицина, 1978. - 302 с.
4. Баландина, В.А. Анализ полимеризационных пластмасс (практическое руководство)/
B.А.Баландина, Д.Б.Гуревич и др.. - М., Ленинград.: Химия, 1965. - 512 с.
5. Фрумина, Н.С. Хлор/ Н.С.Фрумина, Н.Ф.Лисенко, М.А.Чернова..- М.: Наука, 1983. - 200 с.
6. Шарло, Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. Ч. 1, 2/ Г.Шарло. - М.: Химия, 1969. - 1206 с.
7. Аналитическая химия полимеров. Т. 1. Под ред. Г. Клайна. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963. - 592 с.
8.. Джиордано К Сорбенты и их клиническое применение/ К. Джиордано.— Киев: Вы-ща школа, 1989.- 400 с.
УДК. 504.064.36
Ю. Б. Моргалюк, И. В. Шур, С. Ю. Кузнецов, А. К. Симакова, В. А. Кузнецов Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ОЦЕНКА НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ ГОРОДА НА ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИИ НА ПРИМЕРЕ ПРИРОДНОГО ЗАКАЗНИКА «ДОЛИНА РЕКИ СЕТУНЬ»
In the article is examined the procedure of the evaluation of the index of negative action, which makes it possible to isolate sections most subjected to action and to determine the factors of pollution, which have the greatest effect on the quality of the abiotic components of forest in the urban separately guarded natural territories. Are given the results, executed in the territory of the section to add to the natural reservation "Dolina reki Setun'" in 2006.
В статье рассматривается методика оценки показателя негативного воздействия, который позволяет выделить участки наиболее подверженные воздействию и определить факторы загрязнения, оказывающие наибольшее влияние на качество абиотических компонентов лесных биогеоценозов на городских особо охраняемых природных территориях. Приводятся результаты, выполненные на территории участка присоедененного к природному заказнику «Долина реки Сетунь» в 2006 году.
На урбанизированных территориях парки, скверы, особо охраняемые природные территории (ООПТ) и другие зеленые насаждения являются «легкими» города, а также местом отдыха горожан. Для их охраны необходимо вести контроль качества воздуха.
