CC BY
53
№ 2 - 2013 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки УДК 617.51-001.3:616.15]-615.22
ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ЦЕРЕБРОПРОТЕКТОРА ВИТАГЕРМ-2 НА КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИЕ СВОЙСТВА СЫВОРОТОЧНЫХ БЕЛКОВ ПРИ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ
ТРАВМЕ
В. Д. Лукьянчук, А. И. Ниженковский, Д. С. Кравец
ГУ «Луганский государственный медицинский университет» (г. Луганск, Украина)
Результаты исследования параметров обратимого комплексообразования вновь синтезированного германийорганического соединения (ВИТАГЕРМ-2) с сывороточными белками в условиях закрытой черепно-мозговой травмы позволили установить, что при данной форме травматической болезни головного мозга происходит существенная модификация молекул транспортных протеинов и, в первую очередь, сывороточного альбумина, обусловленная накоплением избыточных количеств метаболитов нарушенного обмена веществ и продуктов мембранодеструктивных процессов, которые вызывают перестройку молекул сывороточных белков, что приводит к снижению степени сродства транспортных протеинов к ВИТАГЕРМ-2.
Ключевые слова: закрытая черепно-мозговая травма, ВИТАГЕРМ-2, связывание,
сывороточные белки.
Лукьянчук Виктор Дмитриевич — доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники Украины, заведующий кафедрой фармакологии ГУ «Луганский государственный медицинский университет», г. Луганск, Украина, рабочий телефон: 380642-630277, e-mail: [email protected]
Ниженковский Алексей Игоревич — соискатель кафедры фармакологии ГУ «Луганский государственный медицинский университет», г. Луганск, Украина, рабочий телефон: 380642-630277, e-mail: [email protected]
Кравец Дмитрий Станиславович — кандидат медицинских наук, доцент кафедры фармакологии ГУ «Луганский государственный медицинский университет», г. Луганск, Украина, рабочий телефон: 380-642-630277, e-mail: [email protected]
Оказание высокоэффективной и безопасной лекарственной помощи при закрытой черепно-мозговой травме (ЗЧМТ) является одним из приоритетных направлений
современной медицины поскольку, ежегодно в мире от ЗЧМТ погибают 1,5 млн человек, а 2,4 млн становятся инвалидами, что, собственно, и является прямым свидетельством недостаточной эффективности лечения травмированных больных [1-3].
Ранее нами [4] в скрининговой серии исследований установлено, что сравнительно высокой церебропротекторной активностью на модели ЗЧМТ обладает оригинальное германийорганическое соединение — ВИТАГЕРМ-2.
Центральным звеном хемобиокинетики ксенобиотиков, в том числе лекарств в плане реализации их биологических эффектов, является, как известно, обратимое комплексообразование с белками сыворотки крови. Изучение количественных параметров взаимодействия лигандов с транспортными протеинами позволяет получить высокоинформативные сведения о характере их распределения и степени накопления в различных биосредах, скорости элиминации и экскреции, что, в свою очередь, дает возможность выяснить вклад отдельных факторов, влияющих на эффективность, включая продолжительность проводимой фармакотерапии [5].
В связи с вышеизложенным целью настоящего фрагмента комплексных исследований было изучение особенностей обратимого комплексообразования потенциального церебропротектора ВИТАГЕРМ-2 с транспортными белками в условиячх ЗЧМТ.
Материалы и методы исследования. Опыты выполнены на 24-х белых беспородных крысах обоего пола. Экспериментальной моделью служил патологический процесс, который развивался на фоне ЗЧМТ, моделируемой с использованием специального приспособления путем нанесения дозированного по силе и локализации удара свободно падающим грузом 45 г с высоты 80 см на теменную область черепа крысы, зафиксированной в камере Когана [6].
Связывающую способность сывороточных белков с ВИТАГЕРМ-2 изучали методом равновесного диализа на модифицированном нами аппарате С. Чёгёра [7].
Количественные параметры комплексообразования — константу ассоциации комплекса (Касс), указывающую на сродство (аффинитет) лиганда к связывающим центрам белка, и число мест связывания (Ы), характеризующее количество молекул лиганда, фиксирующихся на 1-й молекуле протеина, определяли путем линеаризации полученных данных методом Скетчарда при помощи разработанной нами специальной компьютерной программы [7].
Результаты исследований и их обсуждение. Сравнительная оценка полученных в динамике изотерм связывания изучаемого церебропротектора в норме (интактные крысы) и в условиях моделируемой формы травматической болезни головного мозга показала, что кривые в разные сроки посттравматического периода приобретают пологий вид в интервале концентраций Сб от 0,14 до 0,18 (см. рис.). Это свидетельствует о наступлении практически полного насыщения ВИТАГЕРМ-2 молекул сывороточных протеинов в процессе их обратимого взаимодействия. Вместе с тем, некоторое исключение составляет 3-часовой срок исследования, когда насыщение связывающих центров молекул транспортных протеинов ВИТАГЕРМом-2 на фоне ЗЧМТ наступает значительно раньше, что указывает на резкое снижение связывающей способности сывороточных белков по сравнению с интактными животными. Так, спустя 3 часа после ЗЧМТ диализное равновесие в сыворотке крови крыс устанавливается при Сб, равной
0,023 х 105 моль/л, что значительно ниже, чем у интактных животных.
С Е, моль/л
Мнтактные ---------Зчаса ----------бчасов ---------24часа
Изотермы связывания ВИТАГЕРМ-2 с белками сыворотки крови крыс в условиях ЗЧМТ; Св — концентрация связанной фракции ВИТАГЕРМ-2, Сб — концентрация свободной
фракции ВИТАГЕРМ-2
В дальнейшем (через 6 и 24 ч) в условиях ЗЧМТ отмечается тенденция к увеличению емкостных характеристик сывороточных белков. Так, в указанные сроки после моделирования патологии диализное равновесие концентраций ВИТАГЕРМ-2 наступает при таких же значениях Сб, как и в сыворотке крови интактных животных.
Полученные результаты можно объяснить увеличением количества лигандов, представляющих собой продукты эндотоксемии посттравматического генеза, которые, как известно, весьма активно связываются с белками сыворотки [8-10]. Нельзя также исключить возможное уменьшение количества фиксирующих центров на молекуле транспортных белков в посттравматическом периоде ЗЧМТ. Это может реализоваться по понятным причинам снижением комплексообразующей способности транспортных протеинов по отношению к исследуемому германийорганическому соединению.
Таким образом, результаты проведенного фрагмента физико-химических исследований свидетельствуют о модификации комплексообразующей активности транспортных белков в раннем посттравматическом периоде ЗЧМТ, что реализуется снижением емкостных характеристик сывороточных протеинов по отношению к ВИТАГЕРМ-2, что можно расценивать как один из путей дерегуляции естественных защитно-адаптационных механизмов организма.
В дальнейшем представляло несомненный интерес определить фармакокинетические параметры ВИТАГЕРМ-2 на этапе его биотранспорта при ЗЧМТ в сравнительном аспекте с интактной серией животных
Полученные при этом данные по определению в динамике величин Касс комплекса «белок-лиганд» и N представлены в таблице.
Количественные показатели обратимого комплексообразования ВИТАГЕРМ-2 с белками сыворотки крови крыс в условиях ЗЧМТ
Условия эксперимента Касс, моль-1 х 105 | N |
Интактные 4
ЗЧМТ
3 часа 2,12 ||1 |
6 часов 3,18 ||1 |
24 часа 5,72 ||1 |
Как видно из таблицы, комплексообразующие свойства сывороточных белков в условиях ЗЧМТ характеризуются резким снижением аффинитета к лиганду. Это особенно видно спустя 3 часа после нанесения дозированного удара, когда величина Касс в 3 раза уступает аналогичному параметру, регистрируемому у интактных животных. В дальнейшем же сродство сывороточных белков к ВИТАГЕРМ-2 монотонно увеличивается, и через сутки после моделирования ЗЧМТ степень аффинитета сывороточных белков практически достигает величин исследуемого показателя интактных животных.
Сравнительный анализ фармакокинетического показателя, указывающего на количество связывающих центров на молекуле транспортного белка в моделируемых условиях эксперимента, не изменяется. Иными словами, экспериментально доказано, что на протяжении всех сроков исследования посттравматического периода ВИТАГЕРМ-2 фиксируется одним активным центром.
Таким образом, имеются экспериментально подтвержденные основания заключить, что в условиях ЗЧМТ происходит существенная модификация транспортной функции протеинов и, в первую очередь, сывороточного альбумина, обусловленная накоплением избыточных количеств метаболитов нарушенного обмена веществ и продуктов мембранодеструктивных процессов и, прежде всего, интенсификацией процессов липидпереокисления, которые вызывают конформационную перестройку молекул сывороточных белков, что, в конечном итоге, реализуется снижением степени сродства транспортных систем организма к ВИТАГЕРМ-2.
Список литературы
1. Тяжелая сочетанная черепно-мозговая травма. Патобиохимическая характеристика / Е. К. Гуманенко, Н. С. Немченко, В. И. Бадалов [и др.] // Вестн. хирургии им. И. И. Грекова. — 2004. — № 3. — С. 51-54.
2. Концепция травматической болезни на современном этапе и аспекты прогнозирования ее исходов / В. Н. Ельский, В. Г. Климовицкий, В. Н. Пастернак [и др.] // Арх. клин. и эксперим. медицины. — 2003. — Т. 12, № 1. — С. 87-92.
3. Чикина Е. С. Черепно-мозговые травмы: применение современных ноотропных препаратов в острый период и при лечении посттравматической энцефалопатии / Е. С.Чикина, В. В. Левин // Журн. «Русский врач». — 2005. — № 11. — С. 24-30.
4. Ніженковський О. І. Порівняльна характеристика церебропротекторної активності оригінальних германійорганічних сполук при механічному ураженні головного мозку / О. І. Ніженковський, В. С. Федорова // Науково-практична конференція з міжнародною участю «Невідкладні стани у клініці нервових хвороб», 25-26 жовтня 2012 р., м. Луганськ : тези. — Луганськ, 2012. — С. 320.
5. Сывороточный альбумин и биотранспорт ядов / А. И. Луйк, В. Д. Лукьянчук. — М.
: Медицина, 1984. — 224 с.
6. Деклараційний патент на корисну модель 13678, Україна, МПК G09B 23/28. Спосіб моделювання черепно-мозкової травми / В. Д. Лук’янчук, О. В. Шевчук, О. В. Бадінов. — № u 2005 09483 ; Заявл. 10.10.05 ; Опубл. 17.04.06, Бюл. № 4. — 8 с.
7. Методичні рекомендації по вивченню зв’язування лікарських засобів з білками сироватки крові / О. І. Луйк, В. Д. Лук’янчук, Д. В. Кравець, О. А. Коробков. — Київ-Луганськ : ІБОНХ, ЛДМУ, 1999. — 70 с.
8. Лук’янчук В. Д. Стан транспортної функції сироваткових протеїнів при застосуванні корвітину на моделі калового перитоніту / В. Д. Лук’янчук, В. В. Деркачевська, Д. С. Кравець // Фармакологія та лікарська токсикологія. — 2010. — № 1-2 (14-15). — С. 57-60.
9. Лукьянчук В. Д. Нарушения транспортной функции сывороточных протеинов при гипоксическом синдроме и их фармакокоррекция производным 4-тиазолидина / В. Д. Лукьянчук, С. Я. Рензяк // Журн. АМН України. — 2007. — № 2. — С. 385392.
10. Крылова Е. В. Исследование кинетических параметров обратимого взаимодействия
с транспортными белками нового противоишемического средства ВИТИН-1 в норме и при церебральной недостаточности / Е. В Крылова, И. Й. Сейфуллина, Е. Є. Марцинко // Ліки-Людині : XXVII Науково-практична конференція
з міжнародною участю. Сучасні проблеми створення, вивчення і апробації лікарських засобів, 4 лютого 2010 р., м. Харків : тези. доп. — Харків, 2010. — С. 77-78.
THE INFLUENCE OF POTENTIAL VITAGERM-2 CEREBROPROTECTOR ON COMPLEXING PROPERTIES OF SERUMAL PROTEINS AT CRANIOCEREBRAL TRAUMA
V. D. Lukyanchuk, A. I. Nizhenkovsky, D. S. Kravets
SE «Lugansk State Medical University» (Lugansk, the Ukraine)
Results of research concerning parameters of reversible complex formation of again synthesized organogermanium bond (VITAGERM-2) with serumal proteins at closed craniocerebral trauma allowed to establish that at this form of traumatic illness of brain there is an essential modification of transport protein molecules and, first of all, seralbumin, caused by accumulation of excess quantities of metabolites of the broken metabolism and products of membranodestructive processes which cause reorganization of serumal protein molecules that leads to depression of degree of transport protein affinity to VITAGERM-2.
Keywords: closed craniocerebral trauma, VITAGERM-2, binding, serumal proteins.
About authors:
Lukyanchuk Victor Dmitriyevich — doctor of medical sciences, professor, honored worker of science and engineering of the Ukraine, head of pharmacology chair at SE «Lugansk State Medical University», office phone: 380-642-630277, e-mail: [email protected]
Nizhenkovsky Alexey Igorevich — competitor of pharmacology chair at SE «Lugansk State Medical University», office phone: 380-642-630277, e-mail: [email protected]
Kravets Dmitry Stanislavovich — candidate of medical sciences, assistant professor of pharmacology chair at SE «Lugansk State Medical University», office phone: 380-642-630277, e-mail: [email protected]
List of the Literature:
1. Serious multisystem craniocerebral trauma. Pathobiochimical characteristic / E. K. Gumanenko, N. S. Nemchenko, V. I. Badalov [etc.] // Bull. of surgeries of I. I. Grekov. — 2004. — № 3. — P. 51-54.
2. The concept of traumatic illness at the present stage and aspects of forecasting of its outcomes / V. N. Yelsky, V. G.Klimovitsky, V. N. Pasternak [etc.] // Arch. clin. and experim. medicine. — 2003. — V. 12, № 1. — P. 87-92.
3. Tchikin E. S. Craniocerebral traumas: application of modern nootropic preparations during the acute period and at treatment of posttraumatic encephalopathy / E. S. Tchikin, V. V. Levin // Journal «The Russian doctor». — 2005 . — № 11. — P. 24-30.
4. Nizhenkovsky O. I. The comparative characteristic of cerebroprotective activities of original organogermaniumbonds at mechanical lesion of brain / A. I. Nizhenkovsky, V. S. Fedorov // Scientific and practical conference with the international participation «Acute states in clinic of nervous illnesses», 25-26 October, 2012, Lugansk: theses. — Lugansk, 2012. — P. 320.
5. Seralbumin and biotransport of poisons / A. I. Luyk, V. D. Lukyanchuk. — M: Medicine, 1984. — 224 P.
6. Patent for useful model 13678, Ukraine, MPC G09V 23/28. Way of modeling of craniocerebral trauma / E. L. Lukyanchuk, A. V. Shevchyuk, A. V. Badinov. — № u 2005 09483; Appl. 10.10.05; Publ. 17.04.06, Bulletin № 4. — 8 P.
7. Methodical references on studying of binding of medicines with serum proteins / A. I. Luyk, E. L. Lukyanchuk, D. V. Kravets, A. A. Korobkov. — Kiev-Lugansk: IBONH, LSMU, 1999. — 70 P.
8. Lukyanchuk V. D. States of transport function of serumal proteins at corvitin application on model of fecal peritonitises / E. L. Lukyanchuk, V. Derkachevska, D. S. Kravets / / Pharmacology and medicinal toxicology. — 2010 . — № 1-2 (14-15). — P. 57-60.
9. Lukyanchuk E. L. Disturbances of transport function of serumal proteins at hypoxemic syndrome and their pharmacorrection to derivatives of 4-tiazolidin / V. D. Lukyanchuk,
S. Y. Renzyak // Journal of the Ukraine AMS . — 2007 . — № 2. — P. 385-392.
10. Krylov E.V. Research of kinetic parameters of reversible interaction with transport proteins of new antiischemic agent of Vitin-1 in norm and at cerebral failure / E. V. Krylov, I. Y. Seyfullina, E. E. Martsinko // Drugs person: XXVII Scientific and practical conference with international participation. Modern problems of creation, studying and approbation of medicines, on February 4, 2010, Kharkov: theses. Additional. — Kharkov, 2010. — P. 77-78.
