Біохімічні та мембранні механізми ушкодження міокарду за експериментальної серцевої недостатності та її корекції фізіологічно активними сполуками метаболітної дії

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ О.О.БОГОМОЛЬЦЯ

АВТОРЕФЕРАТР

на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

14.01.32 - медична біохімія

Біохімічні та мембранні механізми ушкодження міокарду за експериментальної серцевої недостатності та її корекції фізіологічно активними сполуками метаболітної дії

Ніженковська Ірина Володимирівна

Київ 2009

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі фармакології та клінічної фармакології і кафедрі біоорганічної, біологічної та фармацевтичної хімії Національного медичного університету імені О.О. Богомольця Міністерства охорони здоров'я України

Наукові консультанти:

доктор медичних наук, професор, член-кореспондент НАН та АМН України ЧЕКМАН Іван Сергійович, Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, завідувач кафедри фармакології та клінічної фармакології

доктор медичних наук, професор, член-кореспондент АМН України ГУБСЬКИЙ Юрій Іванович, Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, завідувач кафедри біоорганічної, біологічної та фармацевтичної хімії

офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор ПЕНТЮК Олександр Олексійович, Вінницький Національний медичний університет імені М.І. Пирогова. Завідувач кафедри біологічної та загальної хімії

доктор медичних наук, професор КУЛЬЧИЦЬКИЙ Олег Костянтинович, Інститут геронтології АМН України, завідувач лабораторії регуляції метаболізму

доктор медичних наук, професор ТУМАНОВ Віктор Андрійович, завідувач кафедри фармакології Київського медичного інституту УАМН

Захист відбудеться 17.09. 2009 р. о _13-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.003.07 Національного медичного університету імені О.О.Богомольця (03057, Київ, пр. Перемоги, 34, фізико-хімічний корпус НМУ)

Автореферат розісланий 15.08. 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат біологічних наук О.І. Толстих

1. Загальна характеристика роботи

міокард серцевий недостатність метаболічний

Актуальність теми. Протягом останніх десятиріч захворювання серцево-судинної системи займають перше місце як причина смертності населення у більшості індустріальних країн світу, складаючи в Україні у 2007 році, згідно з даними МОЗ України, 63,78% всіх причин смерті. У структурі захворювань серця та судин провідними є ішемічна хвороба, артеріальна гіпертензія, атеросклероз, як системний патологічний процес, що супроводжуються розвитком інфаркту міокарду та/або серцево-судинної недостатності і церебро-васкулярної патології (Коваленко В.Н., 2008; М.В.Голубчиков т.і., 2008). Чільне місце серед ушкоджень клітин міокарду, що призводять до порушень ультраструктури та функціональної недостатності серцевого м`язу посідають також метаболічні ураження кардіоміоцитів, які розвиваються внаслідок гіпоксії, ендокринних порушень, зокрема тиреотоксикозу. Значну роль серед причин серцевої недостатності відіграють також кардіоміопатії, зумовлені різними токсичними чинниками, що спричиняють стан оксидантного стресу в цілісному організмі (Меерсон Ф.З., 1984; Чекман І.С., Горчакова Н.О., Туманов В.А., 2001; Губський Ю.І. т.і., 2003), у тому числі дією певних лікарських засобів (ЛЗ), зокрема антибіотиків антрациклінового ряду, антиметаболітних препаратів протипухлинної дії (Голиков М.А., 1986; Ватутин Н.Т. т.і., 1999; Нагорна О.О, Чекман І.С., Горчакова Н.О. т.і., 2004; Kalender Y. et al., 2004; Singal P.K., Iliskovic N., 1998).

Разом з тим, незвачаючи на численні дослідження, біохімічні та молекулярні механізми порушення скоротливої діяльності кардіоміоцитів та її енергозабезпечення за умов серцевої недостатності (СН) залишаються недостатньо вивченими (Коркушко О.В., 1983; Фролькис В.В., Безруков В.В., Кульчицкий О.К., 1994; Нейко Є.М., Боцюрко В.І., 1998; Воронков Л.Г. т.і., 1998), становлячи одну з актуальних проблем медичної біохімії. Невирішеними залишаються проблеми фармакологічної корекції серцевої недостатності за допомогою глікозидних та неглікозидних кардіотоніків, які, поряд з позитивними інотропними ефектами, мають кардіопротекторну дію. Існуючі літературні дані (Галяутдинов Г.С., 1990; Лукьянова Л.Д. т.і., 1993; Таркунов П.А., Сапронов Н.С., 1997; Гацура В.В. т.і. 1998; Галенко-Ярошевський П.А. т.і., 1997; 2000) та наукові роботи, виконані на кафедрі фармакології та клінічної фармакології Національного медичного університету імені О.О.Богомольця під керівництвом члена-кореспондента НАН та АМН України, проф. І.С.Чекмана (Чекман І.С., 2002; Чекман І.С., Горчакова Н.О., Туманов В.А. т.і., 2001; Чекман І.С., Мохорт М.А., Горчакова Н.О. т.і., 2001), свідчать про доцільність пошуку та вивчення механізмів дії нових серцево-судинних лікарських засобів кардіотонічної та кардіопротекторної дії серед аналогів природних метаболітів - амінокислот, нуклеотидів, фізіологічно активних азотвмісних гетероциклічних сполук.

Одним з найбільш перспективних класів метаболічних речовин, що вивчався на кафедрі фармакології НМУ, є клас фізіологічно активних похідних бурштинової кислоти, сукцинамідів (Лукьянова Л.Д., 1993) та амінокислоти L-триптофану, що призвело до розробки сполуки Суфану - калієвої солі N-сукциніл-D,L-триптофану, який, за попередніми дослідженнями, має виражену кардіотонічну дію (Горчакова Н.А.,Гриневич А.И., 1995; Галенко-Ярошевський П.А. т.і., 1997). Разом з тим, встановлення біохімічних та мембранних механізмів кардіостимулюючої і кардіопротекторної дії суфану необхідно для створення теоретичної передумови подальшого експериментального та клінічного вивчення препарату та пошуку інших ефективних неглікозидних кардіотоників.

Крім похідних бурштинової кислоти та триптофану, значний інтерес для практичного застосування в кардіології являє собою клас макроциклічних поліефірів, представники якого мають високу біологічну активність завдяки своїм унікальним комплексоутворюючим властивостям і подібності до іонофорних антибіотиків (Синкай С.И, 1985; Богатский А.В., Назаров Е.И., Головенко Н.Я., 1985). Тому вважалося слушним вивчити мембрано- та кардіотропну дію нових похідних класу краунефірів у порівнянні з відомими еталонними кардіотоніками.

Таким чином, подальше вивчення молекулярно-клітинних механізмів порушень скоротливої функції міокарду за умов серцевої недостатності та дослідження біохімічних, біофізичних та фізико-хімічних механізмів мембранотропної дії метаболітних кардіотоніків, зокрема здатності до комплексоутворення з амінокислотами, ліпідними компонентами біомембран, біометалами та іншими біолігандами, як основи їх фармакологічної активності, становить значний науковий інтерес, дозволяючи здійснювати цілеспрямований пошук потенційних лікарських засобів для лікування гострої та хронічної СН, що і обґрунтовує актуальність, наукову новизну та практичне значення цього дисертаційного дослідження.

Мета і завдання дисертаційної роботи. Виходячи із вищезазначеного, метою дисертаційної роботи було вивчення біохімічних механізмів порушень метаболічних процесів за умов експериментального ушкодження серцевого м`язу та пошук засобів корекції структурно-функціональних порушень в тканині міокарду за допомогою нових представників фізіологічно-активних сполук (ФАС) метаболітної дії, як перспективних лікарських засобів кардіотонічної та кардіопротекторної дії.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі завдання:

1. Провести дослідження метаболічних порушень - обміну нікотинамідних коферментів та макроергічних сполук - аденілових нуклеотидів, креатинфосфату та ферментів їх метаболізму в тканині міокарду за умов експериментальної серцевої недостатності.

2. Вивчити вплив на біоенергетичні процесі в міокарді тварин з експериментальною СН нових ФАС метаболітної дії, зокрема похідних амінокислот (суфану), урацилу (карбіцилу) порівняно з кардіотоніками інших фармакологічних класів.

3. Вивчити вплив нових ФАС метаболітної дії - похідних амінокислот та урацилу на процеси розвитку оксидантного стресу та механізми антиоксидантного захисту за участі глутатіоновї АОС в тканині міокарду при моделюванні експериментальної серцевої недостатності.

4. Провести фармакологічні дослідження інотропної активності нових класів кардіотропних сполук метаболітної дії, їх вплив на кардіогемодинаміку наркотизованих та ненаркотизованих тварин на цілому організмі за допомогою катетеризації лівого шлуночка як на контрольних тваринах, так і за умов різних моделей серцевої недостатності.

5. За допомогою сучасних біофізичних та фізико-хімічних методів провести вивчення мембранотропних та антиоксидантних властивостей метаболітних кардіотоніків, механізми їх взаємодії з мембранами, впливу на структурно-динамічні властивості ліпідної фази мембран, білково-ліпідні взаємодії у модельних та природних мембранах, здатність до комплексоутворення з біологічно важливими лігандами.

6. З метою вивчення молекулярних механізмів комплексоутворення досліджуваних кардіотоників, як основи їх біохімічних та фармакологічних ефектів, провести квантово-хімічні розрахунки структури ФАС, що досліджувалися, та їх взаємодії з компонентами біомембран (фосфатидилхоліном) та метаболітними біолігандами - амінокислотами, нікотинамідними коферментами, сироватковим альбуміном, біометалами.

Об`єкти дослідження: дорослі білі щури лінії Вістар - інтактні тварини та такі із експериментальною СН, що моделювалася введенням похідного антрациклінових глікозидів кардіотоксичним протипухлинним антибіотиком рубоміцином (Доксорубіцином); кролі породи Шиншила в умовах експериментальної патології серця, що моделювалася коарктацією аорти та гемічною гіпоксією.

Предмет дослідження: показники біоенергетичних процесів в міокарді експериментальних тварин, біохімічні та біофізичні властивості мембран кардіоміоцитів за умов експериментальної серцевої недостатності та впливу метаболітних фізіологічно активних сполук кардіотропної дії; квантово-хімічні параметри структури нових фізіологічно активних сполук - суфану, карбіцилу.

Методи дослідження: біохімічні, біофізичні, фармакологічні, морфологічні, статистичні.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках плану науково-дослідних робіт Національного медичного університету імені О.О.Богомольця, затверджених МОЗ України: “Вивчення кардіопротекторної дії лікарських засобів за умов токсичного ураження міокарду” (№ державної реєстрації 0103U005667) та “Вивчення фізико-хімічних та квантово-хімічних механізмів дії нових кардіопротекторних сполук метаболічної дії (№ державної реєстрації 0100U003121”. Дисертант є співвиконавцем зазначених науково-дослідних робіт.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше проведено комплексне дослідження біохімічних, функціональних, ультраструктурних змін в міокарді за умов експериментальної СН, що була модельована введенням білим щурам-самцям лінії Вістар антрациклінового антибіотика рубоміцина.

В результаті проведенних наукових досліджень вивчені біохімічні механізми порушень біоенергетичних процесів в кардіоміоцитах за умов доксорубіцинової СН, що проявляються порушеннями окислювальних процесів в мітохондріях, зменшенням вмісту в кардіоміоцитах резервів метаболічної енергії та макроергічних сполук - глікогену, креатинфосфату, АТФ та АДФ, являючи собою біохімічний субстрат порушення в умовах СН енергозабезпечення скорочувального актоміозинового апарату міофібрил. Показано, що спричинена хімічним ушкодженням серця рубоміцином кардіоміопатія супроводжується розвитком в міокарді та інших органах оксидативного стресу та пригніченням активності антиоксидантної глутатіонпероксидазної системи, значними зрушеннями жирнокислотних спектрів ліпідів, зниженням вмісту арахідонової кислоти С20:4 та загальним зменшенням ПНЖК.

Вперше встановлено, що метаболітні кардіотоніки суфан і похідне урацилу краунефір карбіцил при введенні щурам з рубоміциновою кардіоміопатією значно нормалізують стан окисновідновних процесів в міокарді, нормалізують ультраструктуру мітохондрій, зменшують вираженість порушень енергетичного обміну в кардіоміоцитах, підвищує вміст окиснених форм коферментів НАД+ та НАДФ+, збільшують рівень АТФ, КрФ, глікогену. Суфан та інші метаболітні кардіотоніки суттєво корегують пероксидний гомеостаз в міокарді та печінці щурів, порушений в умовах експерименттальної СН, сприяють нормалізації рівня глутатіону (G-SH) та показників глутатіонової АОС.

В умовах СН, модельованої гемічною гіпоксією та коарктацією аорти, суфан суттєво корегує скорочувальну функцію міокарду, збільшуючи функцію серцевого викиду і позитивно впливаючи на порушені показники гемодинаміки. Електронно-мікроскопічний аналіз міокарду показав, що суфан та карбіцил покращують ультраструктуру кардіоміоцитів і гемомікроциркуляторного русла міокарду.

Вперше встановлена наявність виражених мембранотропних властивостей суфану та інших метаболітних кардіотоників. На моделях моношарових мембран з фосфатидилхоліну (ФХ), фосфатидилсерину та азолектину, а також сумішей з азолектину, альбуміну сироватки людини та холестеролу були досліджені поверхнево активні властивості D-, L-, та D,L-стереоізомерних форм суфану. В результаті вивчення із застосуванням методу флуоресцентного зондування взаємодії суфану з препаратами сарколеми кардіоміоцитів були встановлені зниження мікров'язкості ліпідного бішару, виникнення в білках мембран конформаційних перебудов, зміни умов взаємодії структурних білків мембрани з фосфоліпідним мікрооточенням.

Методом спектрофотометричного титрування в УФ-ділянці та квантово-хімічними розрахунками визначені енергетичні параметри утворення комплексів досліджуваних ФАС з біомолекулами. Встановлена здатність кардіотонічної ФАС суфану до комплексоутворення з природними L-амінокислотами, сироватковим альбуміном, нуклеотидами, компонентами біомембран ФХ та холестеролом. Проаналізоване біохімічне та фармакологічне значення комлексоутворення препарату суфану та карбіцилу з життєво важливими біолігандами.

Практичне значення отриманих результатів. В дисертаційній роботі вперше доведено кардіотонічну та кардіопротекторну дію щодо біохімічних порушень в міокарді та кардіогемодинаміки за умов експериментальної СН та досліджено молекулярні механізми впливу на кардіоміоцити нових метаболітних препаратів суфану (похідного бурштинової кислоти та амінокислоти триптофану) і похідного урацилу карбицілу. Отримані наукові результати мають важливе значення для подальшої розробки та впровадження в клінічну практику нових сучасних кардіотоніків неглікозидної дії з кардіопротекторними ефектами. Дисертант є співавтором 6 патентів (див. Перелік наукових робіт).

Дисертант є співавтором 4 методичних рекомендацій з питань вивчення кардіотропних ЛЗ, затверджених Державним фармакологічним центром МОЗ України. Результати експериментальних досліджень та теоретичних узагальнень, що отримані дисертантом, впроваджені в навчальний процес та наукову роботу кафедри фармакології з курсом клінічної фармакології та кафедри біоорганічної, біологічної та фармацевтичної хімії Національного медичного університету імені О.О.Богомольця. Дисертант є співавтором Розділу 3 ”Засоби, що впливають на серцевосудинну систему” підручника “Фармакологія”(Київ, 2001; ред. І.С.Чекман) для студентів ВМНЗ України ІІІ - IV рівнів акредитації.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом особисто проведено патентно-інформаційний пошук, проведено аналіз літературних джерел з теми дисертації, визначені мета та завдання дослідження. Автором самостійно виконані експериментальні дослідження з моделювання експериментальної серцевої недостатності у щурів та кролів. Експериментальна частина роботи, статистична обробка отриманих результатів, їх науковий аналіз, оформлення у вигляді таблиць та діаграм, формулювання основних положень та висновків, написання наукових публікацій також виконані автором особисто.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на таких наукових конференціях, з'їздах та симпозіумах: Конференція “Significanse of peripheral dopaminergic system cardiovascular and renal function” (Essen, West Germany, 1990); XXI European congress on molecular spectroscopy (Vienna, Austria, 1992); “British Pharmacological Society Brighton Conference Centre” (London, 1994); ІV Российский национ. конгресс “Человек и лекарство” (Москва, 1997); V Конгрес кардіологів України (Київ, 1997); Республіканська конф. з міжнар. участю “Ефективні методи лікування захворювань серця, судин і інших органів” (Вінниця, 1999); 28th European Symposium on Clinical Pharmacy “Bridging the Gaps - The Future of Clinical Pharmacy” (Berlin, 1999); 59th International Congress of FIP (Barcelona, 1999); V Національний з'їзд фармацевтів України “Досягнення сучасної фармації та перспективи її розвитку у новому тисячолітті” (Харків, 1999); Республіканська наукова конф. “Ефективні методи лікування захворювань серця, і судин” (Вінниця, 1999); 2nd European Congress of Pharmacology “Drugs against disease to improve quality of life: gateway to the 21st Century through EPHAR symposia” (Budapest, 1999); VII World Conference on Clinical Pharmacology and Therapeutics IUPHAR - Division of Clinical Pharmacology (Florence, 2000); Pharmacy World Congress 2000 (Vienna, 2000); 29th European Symposium on Clinical Pharmacology (Basel, Switzerland, 2000); Millennial World Congress of Pharmaceutical Sciences (San Francisco, 2000); Всеукраїнська науково-практична конф. “Втілення досягнень теоретичної медицини в практику охорони здоров'я” (Київ, 2004); ХІ Российский национ. конгресс “Человек и лекарство” (Москва, 2004); ХІІ Российский национ. конгресс “Человек и лекарство” (Москва, 2005); ХІІІ Российский национ. конгресс “Человек и лекарство” (Москва, 2006); ІІІ Національний з'їзд фармакологів України “Фармакологія 2006 - крок у майбутнє” (Одеса, 2006); Міжнародний медико-фармацевтичний конгрес “Ліки та життя” (Київ, 2007); ХV Российский национ. “Человек и лекарство” (Москва, 2008).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 32 наукові роботи у фахових наукових виданнях, затверджених ВАК України, 27 - в матеріалах наукових з'їздів та конференцій, 4 статті написано автором одноосібно, отримано 6 патентів на винаходи.

Обсяг та структура дисертації. Дисертація викладена українською мовою на 327 сторінках і складається із вступу, огляду літератури, опису об'єктів, моделей та методів дослідження, 6 розділів власних досліджень, розділу, присвяченого аналізу і узагальненню результатів, висновків, переліку використаних літературних джерел, що включає 251 найменування, з них - 167 - кирилицею, 84 - латиницею. Робота ілюстрована 75 таблицями, 45 рисунками.

2. Матеріали та методи дослідження

Об`єкти та моделі дослідження. Основні серії експериментальних досліджень, які представлені в дисертації, проведені на дорослих білих щурах лінії Вістар та кролях, які утримувались у віварії Національного медичного університету імені О.О.Богомольця. Утримання та досліди на тваринах проводили відповідно до правил „Європейської конвенції захисту хребетних тварин, яких використовують в експериментальних та інших наукових цілях” (Страсбург, 1986).

Експериментальну серцеву недостатність моделювали в дослідах на щурах-самцях шляхом щотижневого внутрішньом'язового введення рубоміцину гідрохлориду в дозі 5 мг на кг маси тіла протягом 5 тижнів. Застосовували такі препарати: Рубоміцину гідрохлорид ("Мосмедпрепарати" ім. Л.Я.Карпова), Даунорубіцин (рубоміцину гідрохлорид) виробництва АТ Ферейн, РФ) та Doxorubicin hydrochloride ("Фармація та Апджон", Італія).

З метою корекції біохімічних та структурно-функціональних змін в міокарді тварин з СН було вивчено більше 60 сполук з потенційною кардіотропною активністю, переважна більшість яких були похідними одного з головних субстратів циклу трикарбонових кислот сукцинату та попередника в синтезі нікотинамідних нуклеотидів НАД+ і НАДФ+ амінокислоти триптофану. Серед досліджених ФАС найбільш песпективними виявилися сполука “Суфан” і краунефір похідне урацилу “Карбіцил” та “Диол”, дослідженню біохімічних та мембранотропних механізмів дії яких були присвячені експериментальні досліджень, представлені в дисертації: Суфан - дикалієва сіль N-сукциніл-D,L-триптофану, синтезована в Інституті ендокринної патології АМН України - патент України 33864, МКУ А 6Іу 3/08, А 61 К 31/395); Карбіцил - 1,3-біс(2-гідроксиетил)урацил, синтезований в Інституті органічної хімії НАН України - патент Російської Федерації № 2055581 от 10.03.1996; Диол - 1,2-ди(бета-гідроксиетилокси)бензол, синтезований в Інституті органічної хімії НАН України - патент України № 95010133 від 17.03.1998.

В якості препаратів порівняння використовувалися такі референтні препарати: в-адреноміметик добутамін, глікозидний кардіотонік строфантин-К Мембранотропні властивості нових ФАС кардіотонічної дії в дослідах in vitro порівнювали з такими агоністів та антагоністів кальцію різних класів: фенілалкіламіну добутаміну, похідних дигідропіридину: ніфедипіну та сполуки ВАУ-К-8644.

Біохімічні методи дослідження метаболітів та ферментів. Визначення вмісту в тканинах міокарду та печінки окиснених (НАД+, НАДФ+) та відновлених форм (НАДН та НАДФН) нікотинамідних коферментів проводили флуорометричним методом, активності НАД-гідролізуючих ферментів вимірювали за швидкістю гідролізу НАД+ (Телепнева В.И., Исаева И.В., 1967).

Визначення вмісту аденілових нуклеотидів проводили електрофоретичним методом з послідуючою спектрофотометрією при довжині хвилі 260 та 290 нм. Вміст креатинфосфату (КрФ) оцінювали як різницю між загальним і вільним креатином, який визначали спектрофотометрично при довжині хвилі 525 нм, глікогену - за допомогою антронового реактиву, активність креатинфосфатокінази (КФК) - за утворенням вільного креатину при інкубації з КрФ (В.Н.Орехович, 1977; Ю.И.Губский, Ю.В.Хмелевский, 1985).

Вивчення жирнокислотного (ЖК) складу та вмісту холестеролу проводили методом газохроматографічного аналізу (Гичка С.Г., 1998) після екстракції ліпідів за Фолчем (Прохорова М.И., 1982). Кількісну оцінку окремих ЖК проводили шляхом нормування площин і визначення частки кислот у відсотках. Кількісну оцінку рівня холестеролу проводили методом абсолютної калібровки за допомогою стандартного розчину холестеролу з концентрацією 1 мг/мл.

Вивчення активності ліпопереокислення (ЛПО) та АО-активності досліджуваних ФАС проводили на основі кількісного визначення накопичення малонового диальдегіду (?МДА) як продукту вільнорадикального перекисного окислення поліненасичених ЖК мембранних фосфоліпідів (Ю.А.Владимиров, А.И.Арчаков, 1972). Реакції ВРО вивчалися в ферментативній (НАДФН-залежній) та неферментативній системах; зупинка реакції досягалася внесенням в пробу суміші трихлороцтової кислоти з 10-2 М ЕДТА (Ю.І.Губський, 1985).

Визначення активності глутатіонової антиоксидантної (АО) системи в тканинах - вміст відновленого глутатіону (G-SH) та активностей ферментів глутатіонового циклу - глутатіонпероксидази та глутатіонредуктази здійснювали за Г.А.Кругликовою, Ц.М.Штутман (1976).

Антирадикальні активності досліджуваних ФАС оцінювали за кінетикою взаємодії із стабільним радикалом 2,2-дифеніл-1-пікрил-гідразином (ДФПГ) при 520 нм на реєструючому спектрофотометрі Schimadzu MPS-5000 (Ю.І.Губський,Є.Л.Левицький т.і., 2002).

Вивчення біохімічних показників сироватки крові щурів здійснювали шляхом визначення активностей ферментів аланінамінотрансферази (АЛТ), аспартатамінотрансферази (АСТ), лужної фосфатази за допомогою аналізатора для біохімічних та імунохімічних досліджень "Stat Fax 1904 Plus" та набору реактивів "Global Biomarketing Group". Вміст загального білку, альбуміну, креатиніну, глюкози, неорганічного фосфату (Рн), триацилгліцеролів (ТГ), загального холестеролу та холестеролу ЛПВЩ в сироватці крові визначали загальноприйнятими біохімічними методами (Прохорова М.И., 1982; Базарнова М.А., 1994).

Біофізичні та квантово-хімічні методи дослідження.

Вивчення змін біофізичних параметрів мембранних структур за дії ФАС. З метою вивчення біофізичних механізмів взаємодії кардіотропних та вазотропних ФАС з біомембранами проводили реєстрацію УФ-спектрів поглинання на спектрометрі Shimadzu МРS-5000, мікрокалориметричні дослідження на мікрокалориметрі ЛКБ-2107 (Швеція) та флуоресцентне зондування мембран за допомогою спектрофлуометру “Hitachi” МРF-4 (Японія). Здатність досліджуваних ФАС спричиняти структурні зміни в біомембранах, властивостях поверхні або в глибинних їх ділянках вивчали за допомогою флуоресцентних зондів (1-аніліно-нафталіно-8-сульфонат - АНС, пірен, флуорескамін) та методом гасіння білкової флуоресценції дифузійним гасником акриламідом (Г.Е.Добрецов, 1989). В якості моделей біомембран використовували ліпосоми з ФХ та кардіоліпіну.

Вірогідність індуктивно-резонансного переносу енергії (ІРПЕ) в системі диполь - індукований диполь між донором електронів (мембранним білком) та акцептором, що характеризує стан білок-ліпідних взаємодій в біомембранах, оцінювали в мікросомальних суспензіях печінки за допомогою флуоресцентного зонду пірену.

Дані серії експериментів виконувалися на базі відділу біохімічної фармакології Інституту фармакології та токсикології АМН України (зав. відділу - член-кор. АМН України проф. Ю.І.Губський) за методичної участі ст. наук. співр. канд. хім. наук Г.Г.Горюшко.

Дослідження поверхнево-активних властивостей ФАС проводилися на модельних моношарових мембранах, сформованих з азолектину, ФХ, фосфатидилсерину (ФС) та модельної суміші, що включала також альбумін сироватки людини і холестерол.

Взаємодію ФАС з ліпідними моношарами реєстрували через зміни форми ізотерм стискання в координатах "поверхневий тиск /площа на молекулу ліпіду”, що реєструвались терезами Вільгельмі. Обрахування змін параметрів моношару, зокрема вільної енергії на границі розподілу ДG та її складових проводили згідно Sisheng Feng et al.

Вивчення змін біофізичних властивостей плазматичних мембран кардіоміоцитів за дії суфану проводили за допомогою АНС та пірену. Полярність місць локалізації пірену та ступінь ексимеризації зонду оцінювали за методами (Г.Е.Добрецов, 1989; ЮІ.Губський, Є.Л.Левицький, Г.Г.Горюшко т.і., 1998).

Дослідження комплексоутворення суфану з біолігандами - ФХ, холестеролом, L-амінокислотами, АМФ, АДФ, АТФ, НАДФ, НАДН, іншими біолігандами та іонами металів) проводили спектрофотометрричним титрування на спектрофотометрі "SPECORD M-40".

Квантово-хімічні методи розрахунку структури та властивостей ФАС. Значення квантово-хімічних та фізико-хімічних параметрів молекул та аніонів ФАС розраховували за допомогою комп'ютерних програм НуреrChem 6.0, ChemOffice-2004, MOPAC 2000. Визначалися енергії вищої заповненої та нижчої незаповненої молекулярних орбіталей, розподіл електронів за енергетичними рівнями енергетичні параметри комплексів ФАС з біолігандами (загальна енергія, енергія зв'язування, ентальпія утворення комплексів).

Вивчення впливу досліджуваних ФАС на кардіогемодинаміку наркотизованих тварин, дослідження реакції системної і регіонарної гемодинаміки ненаркотизованих щурів на дію ФАС, визначення серцевого викиду і регіонарного кровообігу здійснювалися загальноприйнятими фізіологічними та фармакологічними методами. Попередніми дослідженнями була встановлена виразлива кардіотонічна дія вивчаємих метаболітних препаратів суфану та карбіцилу як за умов вивчення кардіодинаміки на експериментальних тваринах - щурах та кролях, так і при вивченні їх фармакологічних ефектів на ізольованих папілярних м`язах щурів.

Статистичний аналіз одержаних даних проводили з використанням стандартного критерію ШtШ Стьюдента для незв?язаних виборок. Кореляційний аналіз здійснювали за допомогою програми BIOSTAT (версія 3.03) з розрахунком коефіцієнтів кореляції (r) та їх статистичної вірогідності (р) (Минцер О.П. и др., 1991).

Основні результати досліджень та обговорення

Біоенергетичні процеси та ушкодження мембранних структур міокарду за експериментальної СН. Порушення біоенергетичних процесів в клітинах міокарду за умов експериментальної СН були виявлені в багатьох дослідженнях (Фролькис Р.А., Воронков Г.С., 1987; Ивашкин В.Т., 2004; Чекман І.С., Мохорт М.А., Горчакова Н.О. т.і., 2001). Разом з тим, детальних досліджень клітинної біоенергетики в міокарді за умов експериментального моделювання СН введенням кардіотоксичного антибіотику рубоміцину, раніше не проводилося, що і стало за мету цього розділу наших досліджень.

Проведеними дослідженнями було встановлено, що введення щурам рубоміцину гідрохлориду призводить до суттєвого порушення реакцій біологічного окислення та постачання енергетичних субстратів в кардіоміоцитах, про що свідчать негативні зміни в концентрації та катаболізмі нікотинамідних коферментів НАД+ і НАДФ+, різке падіння вмісту КрФ та глікогену (в 2,81 рази та 2,29 рази, відповідно) та суттєве (на 75,3%) зниження активності КФК (Таблиця 1).

На тлі ушкодження окислювальних процесів та зниження вмісту в кардіоміоцитах КрФ, що є резервом для відновлення макроергічних фосфатів в результаті функціонування креатинфосфокіназній реакції (Сакс В.А. т.і., 1988, 1989), в міокарді щурів спостерігалося значне зниження потенціалу фосфорилювання та фонду АТФ, необхідного для здійснення скорочувальної функції актоміозинових комплексів міофібрил. Процеси ліпопероксидації та стан АО системи в міокарді щурів за умов експериментальної СН. Пошкодження клітинних мембран, які розвиваються за умов оксидантного стресу супроводжуються підвищенням активності пероксидного окислення жирно-кислотних залишків мембранних фосфоліпідів; до того ж, у серцевому м'язі навіть короткотривалі епізоди ішемії та гіпоксії супроводжуються значною активацією ЛПО. Разом з тим, гідроперекиси, що утворюються, порушують структурну організацію ліпідного бішару мембран, що деструктивно впливають на активності мембрано-зв`язаних ферментів мітохондрій, пригнічують активність Na+-K+-АТФази сарколеми та Санасосу саркоплазматичного ретикулуму (СР), що становить ключовий момент в розвитку гіпоксичної загибелі кардіоміоцитів

Таблиця 1 Зміни показників енергетичного обміну в міокарді щурів за СН, модельованої введенням рубоміцину (М ± m)

Таблиця 2 Вміст аденілових нуклеотидів (ммоль /кг тканини) в міокарді щурів за експериментальної СН (М ± m)

Результати виконаних нами досліджень стосовно активності реакцій ліпопереокислення та стану глутатіонової АОС у міокарді та печінці щурів за умов моделювання СН шляхом введення антрациклінового антибіотика рубоміцина наведені в Таблиці 3.

Таблиця 3 Стан систем ліпопереокислення (ЛПО) та глутаіонової АОС в міокарді щурів за умов експериментальної СН (М ± m)

Як випливає з представлених результатів, на тлі введення рубоміцину в тканині міокарду спостерігається значне підвищення ступіню накопичення МДА як в умовах спонтанної ліпопереоксидації - на 35,5%, так і, особливо, за умов ферментативного НАДФН - залежного переокислення - на 50,6%.

Активність ЛПО в біологічних системах значною мірою визначається функціонуванням ферментної та неферментної АО систем клітини, серед яких важливе місце займає глутатіонова система, що включає відновлений глутатіон та ферменти глутатіонпероксидазу і глутатіонредуктазу. Дані, представлені в Таблиці 3, свідчать про те, що за дії рубоміцину вміст відновленого G-SH в міокарді знижується на 60,4%; активність глутатіонпероксидази знижується на 25,6% при певному зростанні глутатіонредуктазної активності, що може бути компенсаторною реакцією клітин на перекисне ушкодження.

Подібні ж зміни в системі ЛПО та стані глутатіонової АОС за умов моделювання СН введенням рубоміцина спостерігаються і в клітинах печінки, головного мозку та селезінці експериментальних тварин (Таблиця 4).

Таблиця 4 Показники ліпопереокислення та стану глутатіонової АОС в печінці, головному мозку та селезінці щурів за експериментальної СН (М ± m)

Жирнокислотні спектри тканинних фосфоліпідів та ліпіди крові при дії рубоміцину. Зміни за умов вільнорадикальної патології клітини у складі та співвідношенні ненасичених та насичених ЖК, компонентів мембранних ліпідів є достатньо обґрунтованим експериментальним фактом. Разом з тим, вивчення жирнокислотних спектрів за умов експериментальної СН, індукованої отруєнням рубоміцином, раніше не проводилися, що і стало за мету нашого дослідження.

Було встановлено, що при моделюванні СН рубоміцином в ліпідах міокарду спостерігається значне зростання вмісту арахідонової кислоти (С20:4) - збільшення на 40,7%, у зв'язку з чим достовірно підвищується загальна сума ПНЖК (на 58±3,0%) та збільшується у 1,3 рази сумарна ненасиченість ліпідного комплексу кардіоміоцитів. В печінці щурів, отруєних рубоміцином, також спостерігається достовірне зрушення співвідношення ЖК у напрямку підвищення ненасиченості мембранних ліпідів та зростання (в 1,62 рази) рівню холестеролу. Порушення ліпідного обміну в серці і тканині печінки підтерджують показники сироватки крові, а саме збільшення вмісту загального холестеролу на 36,8%, триацилгліцеролів - в 1,7 рази.

Таким чином, наведені дані свідчать про те, що за дії антрациклінового антибіотику рубоміцину відбуваються виразні зміни в прооксидантно-антиоксидантному гомеостазі міокарда, печінки та головного мозку тварин: зростає активність ЛПО мембранних фосфоліпідів, знижується вміст G-SH та активність ферментів глутатіонового циклу, підвищується ненасиченість жирнокислотного комплексу клітин. Зростання вмісту холестеролу в печінці відповідає існуючим уявленням про стимулюючу роль активації реакцій переокислення за умов оксидантного стресу в розвитку клініко-біохімічного синдрому холестеринозу (Ю.М.Лопухин и др., 1983).

Пошкодження мембранних структур міокарду та печінки при патологічних станах різного генезу супроводжуються розвитком гіперферментемії внаслідок порушення цілостності мебран субклітинних органел та збільшення проникності плазматичних мембран. Як слідує з отриманих нами даних, за умов СН, що була модульована введенням рубоміцину, відбувається суттєве зростання активностей індикаторних ферментів сироватки крові щурів - переважно АСТ, ЛФ (в 2,15 і 5,00 разів, відповідно) та АЛТ (на 56,2%), що також свідчить про значну пошкоджуючу дію рубоміцину як на міокард, так і печінку, проте в меншій мірі, ніж на клітини міокарду.

Пошкоджуюча дія рубоміцину стосовно мембран кардіоміоцитів була підтверджена електронно-мікроскопічними дослідженнями, що свідчать про значне ураження кардіотоксичним антибіотиком як мітохондрій, так і структурних елементів, що реалізують спряження систем транспорту Са2+ із скоротливою активністю серця в цілому - Т-системи, канальців СР та власне міофібрилярного апарату.

Вплив кардіотропних препаратів метаболітної дії на біохімічні та структурно-функціональні зміни в міокарді за умов експериментальної СН.

Вплив кардіотропних препаратів метаболітної дії на біоенергетичні процеси в міокарді щурів за експериментальної СН. Для оцінки кардіопротекторних ефектів досліджуваних метаболітних препаратів суфану та карбіцилу порівняно з в-адреноміметиком добутаміном було проведення дослідження впливу зазначених ФАС на показники обміну нікотинамідних коферментів, вміст аденілових нуклеотидів, глікогену та стан креатинфосфокіназної системи в умовах моделювання серцевої недостатності рубоміцином.

Як слідує з результатів, наведених на Рис.1., у щурів, яким на тлі рубоміцину гідрохлориду вводили суфан, в кардіоміоцитах підвищувався на 21,3% вміст окиснених форм нікотинамідних коферментів, загальна сума коферментів також зростала. До того ж, за дії суфану спостерігалося певне збільшення (на 14,8%) коефіціенту окиснені/відновлені форми піридиннуклеотидів та зниження активності НАД-гідролази (на 14,0%), що свідчить про тенденцію до нормалізації окиснювальних процесів. Карбіцил, який вводили тваринам, що отримували рубоміцин, також збільшував вміст у міокарді окислених форм нікотинамідних коферментів - на 24,9%;, коефіцієнт окиснені/ відновлені піридиннуклеотиди зростав за дії каріцилу на 36,9%. Активність НАД-гідролази за умов експерименту нормалізувалася.

Рис.1 Вплив кардіотоніків метаболічної дії порівняно з добутаміном на суму НАД+ + НАДФ+ (А) та загальний вміст окислений та відновлених піридиннулеотидів(В) в міокарді щурів за експериментальної СН

Разом з тим, введення кардітоніка в-адреноміметичної дії добутаміна як засоба стимуляції біоенергетичних процесів в кардіоміоцитах за умов рубоміциновії кардіоміопатії суттєво не впливало на показники нікотинамідної системи, залишаючи їх на рівні таких, що спостерігаються при токсичному ураженні серцевого м'язу. Вплив суфану, карбіцилу та добутаміну на показники обміну аденілових нуклеотидів в міокарді щурів при СН, зумовленій рубоміцином, представлений на Рис.2.

Рис.2 Вплив кардіотоніків метаболітної дії порівняно з добутаміном на вміст аденілових нуклеотидів в міокарді щурів за експериментальної СН. 1 - контроль; 2 - рубоміцин; 3 - рубоміцин + суфан; 4 - рубоміцин + карбіцил; 5 - рубоміцин + добута мін

Як слідує із отриманих даних, система аденілових нуклеотидів теж зазнає менших зрушень в міокарді тварин, які отримували рубоміцин разом з суфаном. Так, за дії суфану вміст АТФ зростав на 16,7%, АДФ - на 40,2%, разом з тим вміст АМФ та Рнеорг. знижувався відповідно на 25% та 17,5%, потенціал фосфорилювання зростав порівяно з показником у групі щурів із СН без лікування суфаном. Було також встановлено, що система аденілових нуклеотидів зазнає менших негативних зрушень і в умовах введення щурам, отруєним рубоміцином, метаболітного препарата карбіцила - вміст АТФ зростав на 21,5%, потенціал фосфорилювання збільшувався на 13,7%, рівень АМФ відповідно зменшувався на 28%, а вміст Рнеорг. наближався до величин у контрольній групі.

Таблиця 5 Вплив метаболітних кардіотоніків на вміст КрФ і глікогену та активність КФК в міокарді щурів за експериментальної СН (М ± м)

Як зазначено вище, важливими біохімічними компонентами кардіоміоцитів, резерви яких за експериментальної СН суттєво зменшуються, є глікоген та КрФ, що за дії ізоферментів КФК функціонує як транспортер хімічної енергії від мітохондрій до місць утилізації макроергів в скоротливому апараті міофібрил, забезпечуючи ефективне використання макроергічного зв'язку КрФ в реакціях синтезу АТФ. Результати вивчення впливу метаболітних препаратів суфану і карбіцилу порівняно з в-адреноміметиком добутаміном на вміст глікогену, КрФ та активність КФК в міокарді щурів при СН, зумовленій рубоміцином, представлені в Таблиці 5.

В умовах введення суфану та карбіцилу спричинене рубоміцином зниження в міокарді концентрації як глікогену, так і КрФ виявляється значно менше вираженим. Зокрема, рівень глікогену в серцевому м`язі тварин, що отримували суфан та карбіцил на тлі ушкодження рубоміцином, перевищував відповідні значення у щурів з введенням рубоміцину без метаболітних препаратів на 94 та 102 %, відповідно, наближаючись до контрольних величин. Подібна значна протективна дія суфану та карбіцилу виявлена і стосовно концентрації КрФ та активності КФК в міокарді щурів з ушкодженням рубоміцином.

Підсумовуючи вищенаведене, необхідно відзначити, що обидві вивчені сполуки метаболітної природи, що мають кардіотонічну активність, суфан та карбіцил, суттєво активують процеси енергоутворення і інтенсивність енергетичного обміну в міокарді інтактних тварин; більше того, карбіцил і суфан значною мірою нормалізують порушення в системі макроергічних фосфатів та нікотинамідних коферментів при рубоміциновій СН. Значне покращення показників енергетичного обміну міокарду за впливу карбіцилу, ймовірно, можна віднести за рахунок близькості його хімічної будови до піримідинових основ, які завдяки впливу на синтез нуклеїнових кислот та інших регуляторних молекул мають змогу впливати на пластичні процеси в клітинах і на спряжені з ними процеси енергоутворення.

Разом з тим, відсутність нормалізації енергетичного обміну міокарда, який спостерігається при застосуванні добутаміну, дає право зробити попередній висновок щодо недоцільності застосування сполук в-адреноміметичної дії в якості кардіотонічних засобів при ушкодженні серцевого м?язу антрацикліновими антибіотиками. Вплив кардіотропних ФАС метаболітної дії на процеси ліпопереокислення та активність АОС в міокарді щурів за експериментальної СН. Функціонування про- та антиоксидантних систем міокарду за моделювання СН введенням кардіотоксичного антибіотика рубоміцина в умовах введення кардіопротекторних метаболітних ФАС раніше не досліджувалося, що і стало за мету цього розділу нашої роботи. Як випливає з даних Рис.3., в умовах введення щурам з екпериментальною СН суфану в тканинах як міокарду, так і печінки спостерігається значно менше підвищення кінцевих продуктів ЛПО як при спонтанному (неініційованому прооксидантами) так і ферментативному (НАДФН-залежному) ЛПО. Такі ж дослідження були проведені по вивченню впливу карбіцилу на оксидантно-прооксидантний гомеостаз міокарду і печінки. Результати дослідів вказують, що похідне урацилу - краунефір карбіцил практично повністю попереджав накопичення в міокарді і печінці кінцевих продуктів переокислення, як у неініційованій, так і у ферментативній системах ЛПО. Вище були наведені дані щодо ушкодження в умовах СН, модельованої отруєнням рубоміцином, функціонування глутатіонової системи. Результати проведеного вивчення показників глутатіонової АОС в міокарді щурів за умов СН та введення неглікозидних кардіотоніків суфану і карбіцилу порівняно з адреноміметиком добутаміном представлені в Таблиці 6.

Рис. 3 Вплив метаболітних кардіотоніків на показники неініційованої та НАДФН-залежної ліпопереоксидації в міокарді та печінці щурів за експериментальної СН (М ± m). A, C - неініційоване ПОЛ в міокарді та печінці, відповідно; B, D - НАДФН-залежне ПОЛ в міокарді та печінці

Таблиця 6 Вплив метаболітних кардіотоніків на показники глутатіонової АОС в міокарді щурів за експериментальної СН (М ± m)

Як слідує з представлених результатів, рубоміцин, введений на фоні суфану, значно меншою мірою пошкоджує антиоксидантну систему глутатіону в міокарді. Так, вміст G-SH у серцевому м'язі під впливом суфану збільшується на 37% порівняно з показником у щурів, які отримували лише рубоміцин, а в печінці - на 42% за тих же умов експерименту. Рівень G-SH в міокарді щурів, які отримували карбіцил на фоні рубоміцину, хоча не досягає контролю, був на 37,5% більше ніж у групі, яка отримувала лише рубоміцин; активність глутатіон-пероксидази на 15% перевищувала таку у рубоміциновій групі. Ті ж біохімічні показники в печінці модифікуються під впливом карбіцилу схожим порядком: зростає вміст G-SH та активність глутатіонпероксидази. Подібним чином, спостерігалася суттєва цитопротекторна дія суфану в умовах СН як відносно систем ліпоперокислення, так і глутатіонової АОС в головному мозку та селезінці щурів.

Як вказано вище, важливим наслідком активації ЛПО за умов активації вільнорадикальних пероксидних реакцій при експерименттальній СН є зміни жирнокислотного складу мембранних ліпідів, обміну ТГ та холестеролу. Було показано, що кардіотонік суфан в умовах експериментальної СН суттєво сприяє нормалізації ліпідного обміну, зокрема жирнокислотного складу гепатоцитів: вміст арахідонової кислоти С20:4 та сума ненасичених ЖК суттєво зменшуються, а вміст холестеролу наближається до контрольних значень.

Як свідчать дані проведених нами електронно-мікроскопічних досліджень, корекція суфаном та карбіцилом біоенергетичних процесів та прооксидантно-оксидантних систем серцевого м'яза в умовах СН, модельованої введенням рубоміцину, супроводжується вираженою нормалізацією ультраструктури кардіоміоцитів, що проявлялася значно меншим ступенем гіпоксичного пошкодження мітохондрій, Т-системи, СР та актоміозинової скорочувальної системи міофібрил. В цих умовах спостерігалася суттєва корекція активності таких біохімічних показників цитотоксичності, як індикаторні ферменти сироватки крові АсТ, АлТ, ЛФ та рівней креатиніну, холестеролу, ТГ та Рн в сироватці крові (Рис.4.).

Рис. 4 Біохімічні показники СК щурів за експериментальної СН та дії метаболітних ФАС: 1-АЛТ, 2-АСТ, 3-ЛФ, 4-холестерол ЛВП, 5-триацил-гліцероли, 6-креатинін, 7-Рн. Ряд 1 - контроль, ряд 2 - рубоміцин, ряд 3 - рубоміцин + суфан, ряд 4 - рубоміцин + карбіцил

Відповідно до вираженої біохімічної корекції та сприянню нормалізації ультраструктури кардіоміоцитів, препарати суфан і карбіцил суттєво нормалізували показники функціональної активності міокарду у тварин з каорктацією аорти та гемічною гіпоксією: підвищували максимальний тиск в лівому шлуночку і максимальну швидкість скорочення міокарду, а також викликали збільшення швидкості розслаблення лівого шлуночку

Підсумовуючи вищенаведене, можна припустити, що виражена захисна дія суфану щодо тканин міокарду, печінки та головного мозку за умов рубоміцинової кардіоміопатії, яка може бути кваліфікована як “цитотоксичний оксидантний стресс", реалізується завдяки особливому хімічному складу цієї ФАС, зокрема наявністю радикалу бурштинової кислоти, яка є універсальним внутрішньоклітинним метаболітом "монополізатором" дихального ланцюгу мітохондрій через активацію окислення біологічних субстратів сукцинатдегідрогеназою. Крім того, до складу молекули суфану входить залишок незамінної амінокислоти L-триптофану, який може брати участь в синтезі нікотинової кислоти - попередника нікотинамідних коферментів НАД+ та НАДФ+, тим самим значно підвищувати редокспотенціал клітини.

Антиоксидантні та антирадикальні властивості метаболітних кардіотоніків in vitro. Дослідження АО та АР-активностей досліджуваних метаболітних сполук з кардіотонічною дією виявило їх здатність служити антиоксидантами та пастками ВР в умовах in vitro.

Встановлено, що суфан in vitro знижує активність NаDРН-залежного ПОЛ з 1352,6±28,9 до 871,2±24,7 нмоль МДА/мг білку за 30 хв, а аскорбатзалежного - з 1574,8±40,6 до 1226,8±35,6 нмоль МДА /мг білку за 30 хв, що наближалося до антиоксидантної дії потужного ендогенного АО амінокислоти L-цистеїну. Таким чином, суфан виявляє АО властивості суфану in vitro, які можуть пояснюватися наявністю у нього відновлюваних властивостей або ж комплексоутворенням з компонентами біомембран чи іншими біолігандами, зокрема іонами металів, що є ініціаторами ЛПО. Антиоксидантні властивості суфану були підтверджені також при вивченні його взаємодії in vitro із стабільним радикалом ДФПГ. Методом вивчення кінетики взаємодії з ДФПГ були встановлені також антирадикальні активності in vitro у сполук, що відносяться до класу краунефірів (карбіцил, диол) та у відомих антагоністів кальцію ніфедипіну та верапамілу.

Мембранотропні властивості та взаємодія з біолігандами досліджуваних метаболітних кардіотоників. Здатність фармакологічно активних ФАС та ЛЗ впливати на фізіологічні та біохімічні процеси в організмі реалізується через їх взаємодію з біофазою, в якості якої виступають певні біомолекули - компоненти рецепторів ФАС, мембранні структури та ядерний хроматин клітини (Чекман І.С., Губський, 1987; Губський Ю.І., Левицький Є.Л, 1998). Досліджувані в цій роботі ФАС кардіотонічної дії - суфан та карбіцил мають виражений вплив на метаболічні процеси, стан прооксидантно-антиоксидантних реакцій та активність мембранозв`язаних ферментів енергетичного обміну в кардіоміоцитах, клітинах печінки та головного мозку. Тому ймовірно вважати, що зазначена фармакодинамічна дія сполук, що вивчалися, пов'язана саме з їх здатністю до взаємодії з біомембранами та комплексоутворення з такими біолігандами, як амінокислоти, нуклеотиди, іони металів, що і стало предметом вивчення в цьому розділі роботи.

Щонайперше в якості експериментального тесту відносно мембранотропної активності вивчаємих ФАС було обране дослідження поверхневої активності цих сполук, тобто здатності до зв'язування за допомогою слабких фізико-хімічних взаємодій на поверхні розділу фаз ліпід/вода. Вивчалися поверхнево-активні властивості суфану при взаємодії з бішарами, сформованими з азолектину (АЛ), ФХ, ФС, а також модельними сумішами (МС), що містили АЛ, альбумін сироватки, холестерол.

Рис. 5

Як видно з наведених даних (Рис. 5), процес взаємодії D,L-суфану з ліпідними мембранами є двофазним: І-ша низько інтенсивна фаза змінюється ІІ фазою - активнішою при досягненні концентрації 1-5 мкМ. Очевидно, провідна роль у цьому процесі належить електронейтральним ліпідам, зокрема фосфатидилхоліну. Можна прийти до висновку, що D,L-суфан виявляє поверхневу активність, як формуючи власні моношари, так і шляхом адсорбції на зарядженій поверхні полярного шару із частковим зануренням молекули ФАС між ліпідними молекулами своєю гідрофобною частиною (гетероцикл залишку триптофану), тобто проникненням в ліпідні моношарові структури. Таким чином, аналіз одержаних даних дозволяє припустити, що саме завдяки мембранотропним ефектам і активній ролі ліпідної фази мембрани суфан зв'язується з клітиною, що є первинним етапом виявлення його первинної фармакологічної реакції.