Анализ результатов комбинированного действия биологически активных соединений с точки зрения теории интерцепторного и протекторного действия

В основе теории интерцепторно-протекторного действия, кратко описанной в подразделе 5.2, лежит представление о доминировании интерцепторного и/или протекторного механизмов в наблюдаемых эффектах действия комбинации Препарат-Интерцептор.

5.4.1. Соответствие данных эксперимента по комбинированному взаимодействию в системе Препарат-Фуллерен теории интерцепторно- протекторного действия

В табл.5.1 приведены литературные данные по значениям равновесных констант гетероассоциации K_h, измеренных в идентичных условиях растворителя, для систем Препарат-Фуллерен C₆₀ и Препарат-CAF. Значение K_h для системы EB-C₆₀ в литературе отсутствует, в связи с чем в расчетах было принято значение константы гетероассоциации промежуточное между K_h для DOX и PF. Основанием для этого является выявленная в работе [111] значительная роль аминосахара в структуре молекулы DOX, обволакивающего поверхность С₆₀ фуллерена и повышающего K_h вследствие выгодного гидрофобного и Ван-дер-Ваальсового контакта с ним. По-видимому, аналогичный эффект следует ожидать и в отношении фенольного кольца у молекулы EB, имеющей несколько меньшие размеры чем DOX.

Таблица 5.1

Значения равновесных констант гетероассоциации (K_h, моль^-1)

Из табл.5.1 следует различие значений K_h практически на два порядка по величине в пользу систем Препарат-Фуллерен С₆₀, что дает основание ожидать «более весомого» вклада интерцепторного механизма именно в этих системах по сравнению с системой Препарат-CAF. К сожалению, выявление роли интерцепторного механизма непосредственно на клеточном уровне не представляется возможным, и в аналогичных работах других авторов выводы о

его значимости делаются либо на основании факта эффективной гетероассоциации Препарат-Интерцептор [201, 203, 266], либо на основании возможности описания данных in vitro эксперимента в рамках теории интерцепторно-протекторного действия [114, 116], упомянутой в подразделах 1.3 и 5.2.

Допустим в качестве рабочей гипотезы возможную роль интерцепторного механизма в наблюдаемых на рис. 5.1-5.3 эффектах действия комбинаций Препарат-Фуллерен на состояние хроматина в клетках буккального эпителия. Учтем также тот факт, что гетероассоциация Препарат-Фуллерен носит характер «индуцированной» препаратом агрегации фуллерена[111], т.е. присутствие ароматического соединения стимулирует агрегациюмолекул. Это дает основание принять в первом приближении концентрацию мономерных и низкоразмерных форм фуллерена С₆₀ в растворе достаточно низкой и, следовательно, исключить протекторный механизм из рассмотрения. Следовательно, в частном случае действия только интерцепторного механизма в системах Препарат-Фуллерен в клетках буккального эпителия, теория интерцепторно-протекторного действия должна предсказывать концентрационные зависимости измеряемых параметров КГГ и ЭОЯ близко к экспериментально полученным данным в предыдущем подразделе (рис. 5.15.3).

В основе теории интерцепторно-протекторного действия лежит система уравнений баланса масс и вычисляемый из нее некий фактор пропорциональный доле вытесненного из ДНК препарата X при введении интерцептора Y,относительно доли комплексов X-ДНК в отсутствии

[114, 116]

(5.1)

причем мольные долив (5.1) определяются какгде K_XN-

равновесная константа комплексообразования X с ДНК; х₁, х₀ - концентрации свободного препарата X и полная концентрация X в системе; N₁ - концентрация свободных для связывания X участков ядерной ДНК (N₀ - общая

концентрация).

Для составления системы уравнений баланса масс в отсутствии протекторного механизма (т.е. связывания Y с ДНК) и нахождения концентраций х₁, Ni, воспользуемся упрощенной моделью действия комбинации веществ Препарат-Фуллерен на ДНК в предположении малых концентраций препарата х₀ и 1:1 стехиометрии гетероассоциации X-Y. Такой подход ранее подтвердил свое соответствие данным in vitro эксперимента в системах Препарат-Ксантин [116]. Система уравнений баланса масс имеет вид:

(5.2)

где- концентрация C₆₀ фуллерена, не связанного с препаратом, и его

общая концентрация.

Учтем, что общая концентрация доступных для связывания участков ядерной ДНК N₀ мала и имеет порядокмоль/л, а порядок

использованных в эксперименте концентраций С₆₀ фуллерена _у₀ больший и составляетмоль/л. При этом сродство рассматриваемых препаратов к

ДНК и кфуллерену соизмеримо и имеет порядокИз

этого следует, что значительно большая часть препарата X находится в комплексах с фуллереном С60, по сравнению с комплексами с ДНК, в связи с чем слагаемымв уравнениях (5.2) можно в первом приближении

пренебречь. Кроме этого, учтем малость использованных в эксперименте концентраций препаратовмоль/л, следовательно,

Совокупность указанных допущений позволяет редуцировать систему уравнений (5.2) к виду:,откуда, с учетом (5.1),

вытекает приближенное выражение для фактора

(5.3)

Оценка экспериментальных значений фактора A_D при всех исследованных концентрациях фуллеренапроизводилась согласно [110, 116] путем расчета изменения измеряемого в эксперименте биологического параметра в присутствии фуллеренапо отношению к значению этого параметра в отсутствии фуллеренано при одних и тех же концентрациях препарата.

пересчитываемый в единицыследующим образом:

(5.4)

где N_c и N₀ - показатель КГГ в позитивном и негативном контроле, соответственно, N_t - КГГ при постоянной концентрации препарата и варьируемой концентрациифуллерена.

На рис. 5.7-5.9 представлены экспериментальные (пересчитанные по формуле (5.4)) и теоретически рассчитанные (по формуле (5.3)) значения фактора A_d.

Рисунок. 5.7. Зависимость фактора A_D в системеот концентрации

фуллерена С₆₀ (экспериментально измеренный A_D для трех доноров (точки); расчетный A_D (сплошная кривая,

Рисунок. 5.8. Зависимость фактора A_D в системе «EB - C₆₀» от концентрации фуллерена С₆₀ (экспериментально измеренный A_D для трех доноров (точки); расчетный A_D (сплошная кривая, )

Полученные результаты свидетельствуют о достаточно хорошем качестве аппроксимации данных клеточного эксперимента с помощью соотношения (5.3) теории интерцепторно-протекторного действия, особенно для системы DOX-C₆₀. Систематическая недооценка фактора A_D на 10-20% в системах EB/PF-C₆₀ может считаться приемлемой, учитывая отсутствие варьируемых параметров в проведенном анализе (т.е. отсутствия искусственной подгонки параметров модели под эксперимент) и сложность оценки реальных значений концентраций и констант комплексообразования во внутриклеточной среде.

механизма (гетероассоциации «препарат-С₆₀ фуллерен») в наблюдаемых эффектах действия ароматических БАС на клетки буккального эпителия человека в присутствии С₆₀ фуллерена является справедливой. Это не исключает вклад других возможных механизмов, не обсуждаемых в настоящей работе, однако их роль, по-видимому, является малозначимой.

Сформулированный вывод о доминировании интерцепторного механизма при комбинированном действии препаратов в присутствии фуллерена является одним из важных результатов настоящего исследования, поскольку полученные данные указывают на то, что в наблюдаемой регуляции биологической активности ароматических БАС ключевую роль играют физикохимические параметры нековалентного взаимодействия Препарат-С₆₀ Фуллерен. В сущности, зная величины констант гетероассоциации с С₆₀ фуллереном различных БАС, измеренные в физико-химическом эксперименте, можно предсказать эффект влияния С60 фуллерена на биологическую активность препаратов in vitro, например, по оценке величины фактора A_D.

На следующем этапе анализа данных необходимо выяснить, в какой мере эти выводы могут быть независимо подтверждены по отношению к комбинациям Препарат-CAF, хорошо изученным в литературе.

5.4.2.