Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки

Сироватковий альбумін відіграє важливу роль у багатьох фізіологічних процесах. Останнім часом показано його безпосередню участь у реалізації протизапальних процесів. Багато нестероїдних протизапальних засобів, зокрема, виявляють захисний ефект проти теплової денатурації сироваткого альбуміну. У роб...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2022
Автори:	Ларіонов, В.Б., Акішева, В.С., Головенко, М.Я., Макаренко, О.А., Борисюк, І.Ю.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2022
Назва видання:	Доповіді НАН України
Теми:	Біологія
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185317
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки / В.Б. Ларіонов, В.С. Акішева, М.Я. Головенко, О.А. Макаренко, І.Ю. Борисюк // Доповіді Національної академії наук України. — 2022. — № 3. — С. 77-86. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-185317
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1853172022-09-12T01:27:10Z Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки Ларіонов, В.Б. Акішева, В.С. Головенко, М.Я. Макаренко, О.А. Борисюк, І.Ю. Біологія Сироватковий альбумін відіграє важливу роль у багатьох фізіологічних процесах. Останнім часом показано його безпосередню участь у реалізації протизапальних процесів. Багато нестероїдних протизапальних засобів, зокрема, виявляють захисний ефект проти теплової денатурації сироваткого альбуміну. У роботі наведено результати вивчення протизапальної активності in vitro пропоксазепаму та ряду похідних 1,4-бенздіазепіну за ефектом протективного впливу на стабільність сироваткого альбуміну в умовах термічної денатурації. Протективний ефект сполук розраховували як ІС₅₀, фізико-хімічні параметри визначали за допомогою програм ACD/Labs 12.01 та Chem Axom (Marvin Sketch 21.7). Встановлено, що за величинами ІС₅₀ діазепам і пропоксазепам майже вдвічі перевищують референтний препарат ібупрофен. Сполуки з вільною гідроксигрупою в положенні 3 (оксазепам та 3-гідроксипропоксазепам) виявляли менший ефект, що може бути пов’язано з їх здатністю до зв’язування з бичачим сироватковим альбуміном. Поляризованість молекули похідних 1,4-бенздіазепіну більшою мірою впливає на їх зв’язування з бичачим сироватковим альбуміном та прояв їх захисної дії, ніж ліпофільність, що дає підставу припустити значний внесок індукційної взаємодії у цей процес. Serum albumin plays an important role in many physiological processes and has recently been shown to be directly involved in the anti-inflammatory processes. Many nonsteroidal anti-inflammatory drugs, in particular, have a protective effect against thermal denaturation of serum albumin. The aim of the work was studying of the in vitro anti-inflammatory activity of propoxazepam and a number of 1,4-benzodiazepine derivatives based on the protective effect on the stability of serum albumin under thermal denaturation. The protective effect of the compounds was expressed as IC₅₀, physicochemical parameters were calculated using the programs ACD/Labs 12.01 and Chem Axom (Marvin Sketch 21.7). The IC₅₀ values for diazepam and propoxazepam were found to be almost twice as high as the reference drug ibuprofen. Compounds with the free hydroxy group at position 3 (oxazepam and 3-hydroxypropoxazepam) showed less effect, which may be due to their ability to bind to BSA. The polarizability of the molecule of 1,4-benzodiazepine derivatives has a greater effect on their binding to BSA and the manifestation of their protective effect than lipophilicity, which suggests a significant contribution of induction interaction in the process of binding to serum albumin. 2022 Article Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки / В.Б. Ларіонов, В.С. Акішева, М.Я. Головенко, О.А. Макаренко, І.Ю. Борисюк // Доповіді Національної академії наук України. — 2022. — № 3. — С. 77-86. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2022.03.077 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185317 577.(31;112.7):615.(017;015.1) uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Біологія Біологія
spellingShingle	Біологія Біологія Ларіонов, В.Б. Акішева, В.С. Головенко, М.Я. Макаренко, О.А. Борисюк, І.Ю. Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки Доповіді НАН України
description	Сироватковий альбумін відіграє важливу роль у багатьох фізіологічних процесах. Останнім часом показано його безпосередню участь у реалізації протизапальних процесів. Багато нестероїдних протизапальних засобів, зокрема, виявляють захисний ефект проти теплової денатурації сироваткого альбуміну. У роботі наведено результати вивчення протизапальної активності in vitro пропоксазепаму та ряду похідних 1,4-бенздіазепіну за ефектом протективного впливу на стабільність сироваткого альбуміну в умовах термічної денатурації. Протективний ефект сполук розраховували як ІС₅₀, фізико-хімічні параметри визначали за допомогою програм ACD/Labs 12.01 та Chem Axom (Marvin Sketch 21.7). Встановлено, що за величинами ІС₅₀ діазепам і пропоксазепам майже вдвічі перевищують референтний препарат ібупрофен. Сполуки з вільною гідроксигрупою в положенні 3 (оксазепам та 3-гідроксипропоксазепам) виявляли менший ефект, що може бути пов’язано з їх здатністю до зв’язування з бичачим сироватковим альбуміном. Поляризованість молекули похідних 1,4-бенздіазепіну більшою мірою впливає на їх зв’язування з бичачим сироватковим альбуміном та прояв їх захисної дії, ніж ліпофільність, що дає підставу припустити значний внесок індукційної взаємодії у цей процес.
format	Article
author	Ларіонов, В.Б. Акішева, В.С. Головенко, М.Я. Макаренко, О.А. Борисюк, І.Ю.
author_facet	Ларіонов, В.Б. Акішева, В.С. Головенко, М.Я. Макаренко, О.А. Борисюк, І.Ю.
author_sort	Ларіонов, В.Б.
title	Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки
title_short	Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки
title_full	Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки
title_fullStr	Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки
title_full_unstemmed	Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки
title_sort	пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2022
topic_facet	Біологія
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185317
citation_txt	Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки / В.Б. Ларіонов, В.С. Акішева, М.Я. Головенко, О.А. Макаренко, І.Ю. Борисюк // Доповіді Національної академії наук України. — 2022. — № 3. — С. 77-86. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT laríonovvb prigníčennâtermoíndukovanoídenaturacííbičačogosirovatkovogoalʹbumínupropoksazepamomíjogofarmakologíčnínaslídki AT akíševavs prigníčennâtermoíndukovanoídenaturacííbičačogosirovatkovogoalʹbumínupropoksazepamomíjogofarmakologíčnínaslídki AT golovenkomâ prigníčennâtermoíndukovanoídenaturacííbičačogosirovatkovogoalʹbumínupropoksazepamomíjogofarmakologíčnínaslídki AT makarenkooa prigníčennâtermoíndukovanoídenaturacííbičačogosirovatkovogoalʹbumínupropoksazepamomíjogofarmakologíčnínaslídki AT borisûkíû prigníčennâtermoíndukovanoídenaturacííbičačogosirovatkovogoalʹbumínupropoksazepamomíjogofarmakologíčnínaslídki
first_indexed	2025-07-16T05:57:07Z
last_indexed	2025-07-16T05:57:07Z
_version_	1837781932321013760
fulltext	77 ОПОВІДІ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2022. № 3: 77—86 https://doi.org/10.15407/dopovidi2022.03.077 УДК 577.(31;112.7):615.(017;015.1) В.Б. Ларіонов1, https://orcid.org/0000-0003-2678-4264 В.С. Акішева2, https://orcid.org/0000-0002-0897-1253 М.Я. Головенко1, https://orcid.org/0000-0003-1485-128X О.А. Макаренко2, https://orcid.org/0000-0001-2029-4392 І.Ю. Борисюк3, https://orcid.org/0000-0003-2824-9118 1 Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України, Одеса 2 Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова 3 Одеський національний медичний університет E-mail: vitaliy.larionov@gmail.com, n.golovenko@gmail.com, human_physiology@onu.edu.ua Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки Представлено членом-кореспондентом НАН України В.Є. Кузьміним Сироватковий альбумін відіграє важливу роль у багатьох фізіологічних процесах. Останнім часом показано його безпосередню участь у реалізації протизапальних процесів. Багато нестероїдних протизапальних за- собів, зокрема, виявляють захисний ефект проти теплової денатурації сироваткого альбуміну. У роботі на- ведено результати вивчення протизапальної активності in vitro пропоксазепаму та ряду похідних 1,4-бенз- діазепіну за ефектом протективного впливу на стабільність сироваткого альбуміну в умовах термічної денатурації. Протективний ефект сполук розраховували як ІС50, фізико-хімічні параметри визначали за допомогою програм ACD/Labs 12.01 та Chem Axom (Marvin Sketch 21.7). Встановлено, що за величинами ІС50 діазепам і пропоксазепам майже вдвічі перевищують референтний препарат ібупрофен. Сполуки з вільною гідроксигрупою в положенні 3 (оксазепам та 3-гідроксипропоксазепам) виявляли менший ефект, що може бути пов’язано з їх здатністю до зв’язування з бичачим сироватковим альбуміном. Поляризованість мо- лекули похідних 1,4-бенздіазепіну більшою мірою впливає на їх зв’язування з бичачим сироватковим альбу- міном та прояв їх захисної дії, ніж ліпофільність, що дає підставу припустити значний внесок індукційної взаємодії у цей процес. Ключові слова: сироватковий альбумін, пропоксазепам, ібупрофен, теплова денатурація, похідні 1,4-бенз- діазепіну. БІОЛОГІЯ BIOLOGY Ц и т у в а н н я: Ларіонов В.Б., Акішева В.С., Головенко М.Я., Ма каренко О.А., Борисюк І.Ю. Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2022. № 3. С. 77—86. https://doi.org/10.15407/dopovidi2022.03.077 78 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2022. № 3 В.Б. Ларіонов, В.С. Акішева, М.Я. Головенко, О.А. Ма каренко, І.Ю. Борисюк Важлива роль сироваткого альбуміну у фізіологічних процесах добре відома [1], про- те наразі ведуться дослідження, що викривають значний внесок цієї сполуки не тільки у процеси, які пов’язані з його фізико-хімічними властивостями (абсорбційна здатність, іонізація та підтримка буферної ємності, підтримка онкотичного тиску), але й ті, що без- посередньо залучені до біологічної відповіді та підтримки гомеостазу організму [2]. Моди- фікації структури сироваткого альбуміну більшою чи меншою мірою спостерігаються за різних патологічних станів, що супроводжуються запаленням, і мають переважний вплив на стан судин та нирок [3], або у разі порушень метаболічного стану, зокрема, діабету [3, 4]. Фізіологічно сироватковий альбумін існує переважно у відновленій формі (меркапто- альбумін) і його тіолові групи беруть участь у передачі сигналів регуляторним клітинам (нейтрофілам) [5], безпосередній регуляції рівня глутатіону, активації ядерного фактора каппа у клітинах [6] і є скевенджерами вільних радикалів та активних форм кисню, що спричиняють запалення [7]. Належне виконання функцій білків здійснюється лише за умов зберігання просторової структури, втрата чи порушення якої призводять до денатурації. Відомо, що деякі ендогенні (солі жовчних кислот, аліфатичні кислоти тощо) та екзогенні (нестероїдні протизапальні засоби) сполуки здатні захищати сироватковий альбумін від денатурації [8]. Це явище на- віть покладено в основу скринінгового методу попередньої оцінки протизапальних власти- востей біологічно активних сполук. У Фізико-хімічному інституті ім. О.В. Богатського НАН України синтезовано спо- луку 7-бром-5-(о-хлорфеніл)-3-пропокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-он (пропо- ксазепам), яка має значні анальгетичні властивості, що реалізуються переважно чер ез центральні механізми [9]. Утім, вона також має певні протизапальні властивості, реалі- зація яких припускає наявність і периферичних механізмів [10]. Сполука є високоліпо- фільною, тому її масоперенос в організмі здійснюється за участю транспортних білків крові, зокрема сироваткового альбуміну. Беручи до уваги залученість до реалізації про- тизапальної дії сироваткого альбуміну, а також для більш поглибленого розуміння ме- ханізмів дії пропоксазепаму необхідно вивчити можливий вплив цієї сполуки на його термічну стабільність. Метою дослідження було вивчення протизапальної активності in vitro пропоксазепаму та ряду похідних 1,4-бенздіазепіну за ефектом протективного вплив у на стабільність сиро- ваткого альбуміну в умовах термічної денатурації. Матеріали та методи. У дослідженні використано бичачий сироватковий альбумін (БСА) (“Sigma-Aldrich”, США), розчинений до концентрації 4 % у трис-ацетатному буфері (0,01 М, рН 7,6). Досліджуваними сполуками були субстанції оксазепаму, діазепаму, про- поксазепаму та його метаболіту (3-гідроксипохідного). Позитивним кон тролем і референт- ною сполукою був ібупрофен. Із вихідних метанольних розчинів сполук у концентраціях 15—60 мМ готували тест-зразки ібупрофену з концентраціями 1,5—20 мкМ та похідних 1,4-бенздіазепіну (0,6—6 мкМ). Для визначення протективної дії сполук в умовах термічної денатурації БСА до 2 мл розчину білка додавали 40 мкл робочого розчину сполуки в різних концентраціях, перемі- шували та інкубували 15 хв при 37 °С з подальшим 12-хвилиним нагріванням при 79 °С на водяній бані, опісля охолоджували при кімнатній температурі та визначали оптичну щіль- 79ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2022. № 3 Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом... ність при 660 нм. Ступінь протективної дії визначали за формулою contr exp cont % prot 100 A A A − = ⋅ , де % prot — відсоток захисту від ден атурації; Aexp — поглинання досліджуваного розчину; Acontr — поглинання контрольного розчину (розчин альбуміну з метанолом). Значення ІС50 (концентрація, що забезпечує 50 % гальмування термічної денатурації БСА) розраховували як величину — b/k, де k та b — кут нахилу і відрізок на осі ординат прямої у координатах: С, lg((% max/% prot)–1. Фізико-хімічні показники сполук (молекулярну масу, молекулярний об’єм, молекуляр- ну рефракцію, парахор, поляризовність) розраховували за допомогою програми ACD/Labs 12.01, дипольний момент і коефіцієнт розподілу при рН 7 (logD) — за допомогою програми Chem Axom (Marvin Sketch 21.7). Отримані експериментальні дані наведені у вигляді середнє ± стандартне відхилення від середнього. Результати. У тесті пригнічення термічної денатурації БСА усі досліджувані сполуки виявили дозозалеж ний ефект (рис. 1, 2), при цьому форма кривих “концентрація сполуки — відсоток захисту” має сигмоїдний характер. Для похідних 1,4-бенздіазепіну (див. рис. 2), на Рис. 1. Концентраційна залежність захисного ефекту ібупрофену проти термічної денатурації БСА Таблиця 1. Показники ІС50 1,4-бенздіазепіну та ібупрофену щодо гальмування термічної денатурації БСА Сполука IC50, мкМ Максимальний захисний ефект, %max Діазепам 0,077 31,22 Оксазепам 0,117 24,88 3-Гідроксипропоксазепам 0,107 11,18 Пропоксазепам 0,077 25,64 Ібупрофен 0,134 59,57 З ах ис т ві д де на ту ра ці ї, % 80 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2022. № 3 В.Б. Ларіонов, В.С. Акішева, М.Я. Головенко, О.А. Ма каренко, І.Ю. Борисюк відміну від ібупрофену (див. рис. 1), зі збільшенням концентрації, що виявляє максималь- ний ефект, не спостерігається досягнення сталого ефекту протективної дії, а навпаки, від- мічається деяке зниження захисного ефекту. Величина ІС50 захисного ефекту на теплову денатурацію альбуміну є найбільшою для ібупрофену (табл. 1), тоді як похідні 1,4-бензодіазепіну виявляють більш значний ефект (тобто мають менші величини ІС50). Утім максимальна величина захисного ефекту ібупро- фену (59,57 %) значно перевищує аналогічний показник для похідних 1,4-бенздіазепіну, з яких діазепам є більш ефективним (31,22 %). Для визначення фізико-хімічних показників сполук, які опосередковують стабілі- заційну властивість структури альбуміну, піддану термічній денатурації, були розрахо- вані (табл. 2) молекулярна маса, молекулярний об’єм, молекулярна рефракція, парахор, поляризовність, дипольний момент і коефіцієнт розподілу при рН 7,4 (logD). Їх вибір обумовлено припущенням, що зв’язування і, відповідно, стабілізація структури проте- їну зазнають впливу таких чинників, як розмір молекули, здатність до поляризації та, відповідно, утворення міжмолекулярних зв’язків. Також аналіз охоплював і показник ліпофільності за фізіологічних умов (рН 7,4), оскільки гідрофобні взаємодії є одним з провідних факторів в утворенні зв’язків між сироватковим альбуміном та неспецифіч- ними лігандами. Обговорення результатів. Оцінка протизапальної дії речовин проводиться на моде- лях гострого (карагенановий набряк), підгострого (формаліновий набряк) та хронічного (ад’ювантний артрит) запалень. Існують певні проблеми в експериментальних фармако- логічних дослідженнях на тваринах, наприклад етичні питання, та відсутність обґрунту- вання для їх використання, коли доступні або наявні інші відповідні методи. Тому у цьому дослідженні протизапальні властивості сполук оцінювались in vitro методом біоаналізу денатурації білка. Денатурація тканинних білків є одним із добре задокументованих [11] причин запальних і артритних захворювань за рахунок продукції аутоантигенів. Тому за- соби, які можуть запобігти денатурації білка є корисними для розробки протизапальних препаратів. Запалення є комплексним процесом, розвиток якого не тільки контролюється спе- цифічними медіаторами, але й супроводжується дисбалансом антиоксидантної системи і Рис. 2. Концентраційна залежність захисного ефекту пропоксазепаму (1), 3-гідроксипропокса- зепаму (2), оксазепаму (3) та діазепаму (4) проти термічної денатурації БСА З ах ис т ві д де на ту ра ці ї, % 81ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2022. № 3 Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом... Та бл иц я 2. Ф із ик о- хі м іч ні п ар ам ет ри д ос лі дж ув ан их с по лу к П ок аз ни к Д іа зе па м О кс аз еп ам 3- Гі др ок си - пр оп ок са зе па м П ро по кс аз еп ам Іб уп ро ф ен М ол ек ул яр на м ас а, г/ м ол ь 28 4, 74 28 6, 71 36 5, 61 40 7, 69 22 0, 31 М ол ек ул яр ни й об ’є м , см 3 /м ол ь 22 5, 8 ± 7 ,0 20 1, 8 ± 7 ,0 21 4, 4 ± 7 ,0 27 0, 9 ± 7 ,0 21 6, 8 ± 3 ,0 П ар ах ор , с м 3 58 8, 6 ± 8 ,0 54 8, 8 ± 8 ,0 59 2, 3 ± 8 ,0 71 4, 1 ± 8 ,0 53 7, 4 ± 4 ,0 М ол ек ул яр на р еф ра кц ія , см 3 /м ол ь 80 ,9 ± 0 ,5 76 ,4 3 ± 0 ,5 83 ,9 9 ± 0 ,5 98 ,1 7 ± 0 ,5 65 ,4 0 ± 0 ,3 П ол яр из ов ні ст ь, 10 – 24 , с м 32 ,0 7 ± 0 ,5 30 ,3 0 ± 0 ,5 33 ,2 9 ± 0 ,5 38 ,9 1 ± 0 ,5 25 ,9 3 ± 0 ,5 К ое ф іц іє нт р оз по ді лу , lo gD ( рН 7 ,4 ) 3, 08 2, 92 3, 69 5, 21 1, 27 генерацією вільних радикалів, а альбумін, завдяки наявності тіольних груп, виявляє анти- оксидантні та антирадикальні властивості [5, 7]. Цілком при- родно, що в результаті цього процесу молекули альбуміну зазнають хімічної модифікації, що призводить до втрати на- тивної конформації молекули (частковій денатурації), змен- шення його адсорбційних і транспортних властивостей та підвищення ступеня протеолі- тичної деградації. Відомо, що альбумін має декілька місць зв’язування ен- догенних та екзогенних сполук, виконуючи роль неспецифіч- ного “мовчазного” рецептора. Оскільки утворення комплексу з певними лігандами може ста- білізувати молекулу альбуміну, слід очікувати, що такі сполу- ки матимуть неспецифічний вплив на запалення. Так, для нестероїдних протизапальних препаратів (НПЗП) було ви- явлено високу кореляцію між їх протизапальним ефектом і ступенем захисної дії проти термічної денатурації в умо- вах in vitro [8], що в умовах in vivo, ймовірно, має синергіч- ний ефект, який поєднується з їх прямою активністю завдяки гальмуванню циклооксигеназ. Зазначене є передумовою для оцінки можливої протективної дії пропоксазепаму проти тер- мічно-індукованої денатурації сироваткого альбуміну. Поряд з пропоксазепамом також було 82 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2022. № 3 В.Б. Ларіонов, В.С. Акішева, М.Я. Головенко, О.А. Ма каренко, І.Ю. Борисюк визначено протективний ефект низки похідних 1,4-бенздіазепіну — діазепаму, який має власне місце зв’язування на молекулі сироваткого альбуміну, його кінцевого метаболіту, оксазепаму та 3-гідроксипропоксазепаму — метаболіту пропоксазепаму [12]. Референтним препаратом служив ібупрофен, що є одним з відомих і широко вживаних НПЗП. Досліджувані сполуки мають певний вплив на гальмування процесу термічної денату- рації БСА, який відрізняється за величиною та характером прояву (див. рис.1, 2). Форма залежності “концентрація—ефект” для ібупрофену має класичний S-подібний вигляд з мак- симальним ефектом ~ 60 % (див. табл. 1). Для похідних 1,4-бенздіазепіну спостерігається слабо виражений максимум і подальше часткове зменшення величини протективного ефек- ту із підвищенням концентрації досліджуваної сполуки (див. рис. 2). Іншою особливістю, що притаманна похідним 1,4-бенздіазепіну, є відносно незначне значення максимального ефекту (див. табл. 1), і лише для діазепаму воно сягає більш ніж 30 %, тоді як для 3-гідро- ксипропоксазепаму цей ефект є найменшим. Особливою мірою ефективності протективної дії сполук є показник концентрації, за якої досягається напівмаксимальний ефект (ІС50) гальмування термічної денатурації (див. табл.1). За ним найбільш ефективними є діазепам та пропоксазепам (чим менша величина концентрації, тим більш активною є сполука), тоді як ібупрофен, навіть із високим значен- ням максимального ефекту (% max), досягає порівнянного напівмаксимального ефекту за значно вищих концентрацій. Вочевидь, ступінь та сила зв’язування сполук з БСА та їх протективний ефект зале- жать від їх структури і фізико-хімічних властивостей молекул. Незважаючи на те, що місця зв’язування на молекулі сироваткого альбуміну знаходяться на його поверхні, молекуляр- ний об’єм може вважатися досить важливою характеристикою, яка визначає можливість взаємодії цих молекул. Молекулярна маса досліджуваних сполук значно відрізняється навіть серед похідних 1,4-бенздіазепіну, що обумовлено наявністю різних радикалів, які входять до складу молекул. Переважно, це атом брому у положенні 7 (пропоксазепам та його метаболіт), який значно більший за атом хлору (діазепам та оксазепам). Це відобра- жується не тільки на молекулярному об’ємі, але й на величині парахору, який характеризує молекулярний об’єм сполуки за рівноважного поверхневого натягу (див. табл. 2). Так, най- більші показники мають пропоксазепам та 3-гідроксипропоксазепам, що вказує на значний внесок атома брому в загальний молекулярний об’єм. Водночас, хоча ібупрофен і характе- ризується найменшими величинами молекулярного об’єму та парахору, слід визнати, що ізобутиловий радикал в положенні 4 також є досить об’ємним, як і рухомий пропілоксира- дикал пропоксазепаму. Транспортна функція сироваткого альбуміну спрямована на зв’язування переважно сполук з високою ліпофільністю, оскільки гідрофільні речовини легше екскретуються з організму. Відповідно, сполуки із високою ліпофільністю повинні мати вищий ступінь зв’язуваня з альбуміном і стабілізувати його під час термічної денатурації. Дійсно, за ве- личною ІС50 (див. табл. 1) діазепам та пропоксазепам, які є більш ліпофільними (див. табл. 2), виявляють і значно вищі протективні властивості. Всупереч цьому максимальний за- хисний ефект ібупрофену (див. табл. 1) обумовлений іншими доменами зв’язування, ніж бенздіазепінів, а також силою взаємодії між лігандами та сайтами альбуміну. В утворенні комплексу беруть участь електростатичні, водневі, ван-дер-ваальсові сили тощо. Ібупро- 83ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2022. № 3 Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом... фен за фізіологічних умов частково іонізований (завдяки чому величина logD становить 1,27, тоді як logP дорівнює 4,03), що дає йому змогу формувати як електростатичні зв’язки за рахунок карбоксильного аніона, так і гідрофобні за рахунок π-електронів бензольного кільця та гідрофобних взаємодій ізопропільного радикала. Досліджувані похідні 1,4-бен- зодіазепіну в умовах організму не зазнають іонізації і, відповідно, мають високі значення ліпофільності. Оскільки за величиною ІС50 ці сполуки значно активніші, ніж ібупрофен, можна припустити, що взаємодія у бенздіазепіновому місці зв’язування залучає також інші, крім електростатичних, взаємодії, зокрема індукційні сили, що виникають між мо- лекулами з високою поляризованістю. Так, похідні 1,4-бензодіазепіну мають значно вищу, ніж ібупрофен, поляризованість і, відповідно, молекулярну рефракцію, як міру здатнос- ті рухомості електронної щільності, що передбачає значний внесок цього типу взаємодії. Ймовірно, це також обумовлює наявність максимуму на графіках залежності протектив- ної дії похідних 1,4-бензодіазепіну. З підвищенням концентрації сполук спостерігається певний “проденатураційний” ефект, оскільки це може призвести не тільки до посилення зв’язування з діазепіновим сайтом БСА, але також і з неспецифічними ділянками моле- кули протеїну, що порушує його конформацію та четвертинну структуру. Втім, в умовах in vivo зазначений ефект надлишкових концентрацій бензодіазепінів не матиме значного впливу на стабільність молекули сироваткового альбуміну, оскільки ці сполуки застосову- ють у значно нижчих дозах. Також слід зазначити, що сполуки з вільною гідроксигрупою в положенні 3 (3-гідроксипропоксазепам та оксазепам) мають менший захисний ефект (за величиною ІС50), імовірно, внаслідок того, що полярна гідроксигрупа за такого типу вза- ємодії погіршує зв’язування сполук із сироватковим альбуміном. За винятком пропоксазепаму похідним 1,4-бензодіазепіну не притаманний протиза- пальний ефект, хоча високі дози діазепаму також виявляють такі властивості в умовах кара- генанового тесту, що обумовлено його впливом на систему NO [13]. Раніше [10] на різних моделях запалення було встановлено ефективну дію пропо- ксазепаму. У тесті на набряк лапи, спричинений карагенаном, показано, що інгібіторна активність пропоксазепаму залежить від дози і є найвищою, коли доза сполуки стано- вить 10 мг/кг. Формаліновий тест чутливий до НПЗП та інших легких анальгетиків. Він має дві окре- мі фази, які відображають різні стадії болю. Рання фаза обумовлена безпосереднім впливом формаліну на ноцицептори (незапальний біль), тоді як пізня фаза відображає запальний біль. Результати дослідження показують, що введення пропоксазепаму також дозозалежно послаблює ноцицептивну відповідь як у нейрогенній, так і в запальній фазі у мишей на рівні диклофенаку натрію. Є достовірні факти, які свідчать про те, що протизапальна дія сполук на карагенановій моделі має місце за участі кількох хімічних медіаторів — гістаміну, серотоніну, брадикініну та простагландинів. Ноцицепція, індукована формаліном, пов’язана з прямою дією сполук на TRPA1 канали, що розташовані на волокнах С [14]. Водночас у дослідах на ізольованих сироваткових альбумінах карагенан та формалін у відповідних умовах здатні порушувати конформацію білка і спричиняти його денатурацію. Тому виявлений захисний ефект проти термічної денатурації сироваткого альбуміну може бути неспецифічним додатковим меха- нізмом дії деяких з похідних 1,4-бензодіазепіну в умовах in vivo, а також є підґрунтям для 84 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2022. № 3 В.Б. Ларіонов, В.С. Акішева, М.Я. Головенко, О.А. Ма каренко, І.Ю. Борисюк подальшого вивчення фізико-хімічних особливостей периферичної дії сполук, які тради- ційно розглядаються лише як нейротропні. Висновки. Похідні 1,4-бенздіазепіну виявляють певний протективний ефект проти термічної денатурації БСА. За величинами ІС50 діазепам і пропоксазепам майже вдвічі перевищують референтний препарат ібупрофен, хоча й поступаються йому за величиною максимального ефекту. Сполуки з вільною гідроксигрупою в положенні 3 (оксазепам та 3-гідроксипропоксазепам) мають менший ефект, що може бути пов’язано з їх здатністю до зв’язування з БСА. Поляризованість молекул похідних 1,4-бенздіазепіну більшою мірою впливає на їх зв’язування з БСА та прояв їх захисної дії, ніж ліпофільність, що дає підставу припустити значний внесок індукційної взаємодії в процес зв’язування з сироватковим альбуміном. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Merlot A.M., Kalinowski D.S., Richardson D.R. Unraveling the mysteries of serum albumin — more than just a serum protein. Front Physiol. 2014. 5. 299. 8 pp. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00299 2. Don B.R., Kaysen G. Serum albumin: relationship to inflammation and nutrition. Semin. Dial. 2004. 17, Iss. 6. P. 432—437. https://doi.org/10.1111/j.0894-0959.2004.17603.x 3. Donadio C., Tognotti D., Donadio E. Albumin modification and fragmentation in renal disease. Clin. Chim. Acta. 2012. 413, Iss. 3-4. P. 391—395. https://doi.org/10.1016/j.cca.2011.11.009 4. Rondeau P., Bourdon E. The glycation of albumin: Structural and functional impacts. Biochimie. 2011. 93, Iss. 4. P. 645—658. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2010.12.003 5. Haddad J.J. Oxygen homeostasis, thiol equilibrium and redox regulation of signalling transcription factors in the alveolar epithelium. Cell. Signal. 2002. 14, Iss. 10. P. 799—810. https://doi.org/10.1016/s0898-6568(02)00022-0 6. Cantin A.M., Paquette B., Richter M., Larivée P. Albumin-mediated regulation of cellular glutathione and nuclear factor kappa B activation. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2000. 162, Iss. 4. P. 1539-1546. https://doi.org/10.1164/ajrccm.162.4.9910106 7. Quinlan G.J., Martin G.S., Evans T.W. Albumin: Biochemical properties and therapeutic potential. Hepatology. 2005. 41, Iss. 6. P. 1211—1219. https://doi.org/10.1002/hep.20720 8. Saso L., Valentini G., Casini M.L., Mattei E., Braghiroli L., Mazzanti G., Panzironi C., Grippa E., Silvestrini B. Inhibition of protein denaturation by fatty acids, bile salts and other natural substances: a new hypothesis for the mechanism of action of fish oil in rheumatic diseases. Jpn. J. Pharmacol. 1999. 79, Iss. 1. P. 89—99. https://doi.org/10.1254/jjp.79.89 9. Golovenko M., Reder A., Andronati S., Larionov V. Evidence for the involvement of the GABA-ergic pathway in the anticonvulsant and antinociception activity of Propoxazepam in mice and rats. J. Pre-Clin. Clin. Res. 2019. 13, № 3. P. 99—105. https://doi.org/10.26444/jpccr/110430 10. Golovenko N.Y., Kabanova T.A., Andronati S.A., Halimova O.I., Larionov V.B., Reder A.S. Anti-inflammatory effects of propoxazepam on different models of inflammation. Int. J. Med. Med. Res. 2020. 5, № 2. P. 105—112. https://doi.org/10.11603/ijmmr.2413-6077.2019.2.10900 11. Opie E.L. On the relation of necrosis and inflammation to denaturation of proteins. J. Exp. Med. 1962. 115. P. 597—608. https://doi.org/10.1084/jem.115.3.597 12. Valivodz I.P., Golovenko M.Ya., Larionov V.B. ADME properties and tentative identification of metabolites of propoxazepam in mice by radioactive carbon and UPLC-MS/MS methods. Modern approaches to the introduction of science into practice: Abstracts of X International Scientific and Practical Conference (San Francisco, USA, March 30—31 2020). San Francisco, 2020. P. 335—338. 13. Lazzarini R., Maiorka P.C., Liu J., Papadopoulos V., Palermo-Neto J. Diazepam effects on carrageenan-in- duced inflammatory paw edema in rats: Role of nitric oxide. Life Sci. 2006. 78, № 23. P. 5345—5352. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2005.11.032 https://doi.org/10.1016/s0898-6568(02)00022-0 85ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2022. № 3 Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом... 14. McNamara C.R., Mandel-Brehm J., Bautista D.M., Siemens J., Deranian K.L., Zhao M., Hayward N.J., Chong J.A., Julius D., Moran M.M., Fanger C.M. TRPA1 mediates formalin-induced pain. Proc. Natl. Acad. Sci. 2007. 104, № 33. P. 13525—13530. https://doi.org/10.1073/pnas.0705924104 Надійшло до редакції 31.01.2022 REFERENCES 1. Merlot, A. M., Kalinowski, D. S. & Richardson, D. R. (2014). Unraveling the mysteries of serum albumin- more than just a serum protein. Front Physiol., 5, 299. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00299 2. Don, B. R. & Kaysen, G. (2004). Serum albumin: relationship to inflammation and nutrition. Semin Dial., 17, Iss. 6, pp. 432-437. https://doi.org/10.1111/j.0894-0959.2004.17603.x 3. Donadio, C., Tognotti, D. & Donadio, E. (2012). Albumin modification and fragmentation in renal disease. Clin. Chim. Acta., 413, Iss. 3-4, pp. 391-395. https://doi.org/10.1016/j.cca.2011.11.009 4. Rondeau, P. & Bourdon, E. (2011). The glycation of albumin: Structural and functional impacts. Biochimie, 93, Iss. 4, pp. 645-658. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2010.12.003 5. Haddad, J. J. (2002). Oxygen homeostasis, thiol equilibrium and redox regulation of signalling transcription factors in the alveolar epithelium. Cell. Signal., 14, Iss. 10, pp. 799-810. https://doi.org/10.1016/s0898-6568(02)00022-0 6. Cantin, A. M., Paquette, B., Richter, M. & Larivée, P. (2000). Albumin-mediated regulation of cellular glutathione and nuclear factor kappa B activation. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 162, Iss. 4, pp. 1539-1546. https://doi.org/10.1164/ajrccm.162.4.9910106 7. Quinlan, G. J., Martin, G. S. & Evans, T. W. (2005). Albumin: Biochemical properties and therapeutic potential. Hepatology, 41, Iss. 6, pp. 1211-1219. https://doi.org/10.1002/hep.20720 8. Saso, L., Valentini, G., Casini, M. L., Mattei, E., Braghiroli, L., Mazzanti, G., Panzironi, C., Grippa, E. & Silvestrini, B. (1999). Inhibition of protein denaturation by fatty acids, bile salts and other natural substances: a new hypothesis for the mechanism of action of fish oil in rheumatic diseases. Jpn. J. Pharmacol., 79, Iss. 1, pp. 89-99. https://doi.org/10.1254/jjp.79.89 9. Golovenko, M., Reder, A., Andronati, S. & Larionov, V. ( 2019). Evidence for the involvement of the GABA- ergic pathway in the anticonvulsant and antinociception activity of Propoxazepam in mice and rats. J. Pre- Clin. Clin. Res., 13, No. 3, pp. 99-105. https://doi.org/10.26444/jpccr/110430 10. Golovenko, N. Y., Kabanova, T. A., Andronati, S. A., Halimova, O. I., Larionov, V. B., & Reder, A. S. (2019). Anti-inflammatory effects of propoxazepam on different models of inflammation. Int. J. Med. Med. Res., 5, No. 2, pp. 105-112. https://doi.org/10.11603/ijmmr.2413-6077.2019.2.10900 11. Opie, E. L. (1962). On the relation of necrosis and inflammation to denaturation of proteins. J. Exp. Med., 115, pp. 597-608. https://doi.org/10.1084/jem.115.3.597 12. Valivodz, I. P., Golovenko, M. Ya. & Larionov, V. B. (2020, March). ADME properties and tentative identification of metabolites of propoxazepam in mice by radioactive carbon and UPLC-MS/MS methods. Abstracts of X International Scientific and Practical Conference Modern approaches to the introduction of science into practice (pp. 335-338). San Francisco, USA. 13. Lazzarini, R., Maiorka, P. C., Liu, J., Papadopoulos, V. & Palermo-Neto, J. (2006). Diazepam effects on carrageenan-induced inflammatory paw edema in rats: Role of nitric oxide. Life Sci., 78, No. 23, pp. 5345- 5352. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2005.11.032 14. McNamara, C. R., Mandel-Brehm, J., Bautista, D. M., Siemens, J., Deranian, K. L., Zhao, M., Hayward, N. J., Chong, J. A., Julius, D., Moran, M. M. & Fanger, C. M. (2007). TRPA1 mediates formalin-induced pain. Proc. Natl. Acad. Sci., 104, No. 33, pp. 13525-13530. https://doi.org/10.1073/pnas.0705924104 Received 31.01.2022 https://doi.org/10.1016/s0898-6568(02)00022-0 86 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2022. № 3 В.Б. Ларіонов, В.С. Акішева, М.Я. Головенко, О.А. Ма каренко, І.Ю. Борисюк V.B. Larionov1, https://orcid.org/0000-0003-2678-4264 A.S. Akisheva2, https://orcid.org/0000-0002-0897-1253 M.Ya. Golovenko1, https://orcid.org/0000-0003-1485-128X O.A. Makarenko2, https://orcid.org/0000-0001-2029-4392 I.Yu. Borysyuk3, https://orcid.org/0000-0003-2824-9118 1 A.V. Bogatskiy Physical-Chemical Institute of the NAS of Ukraine, Odessa 2 I.I. Mechnikov Odessa National University 3 Odessa National Medical University E-mail: vitaliy.larionov@gmail.com, n.golovenko@gmail.com, human_physiology@onu.edu.ua INHIBITION OF THERMOINDUCED DENATURATION OF BOVINE SERUM ALBUMIN BY PROPOXAZEPAM AND ITS PHARMACOLOGICAL CONSEQUENCES Serum albumin plays an important role in many physiological processes and has recently been shown to be directly involved in the anti-inflammatory processes. Many nonsteroidal anti-inflammatory drugs, in particular, have a protective effect against thermal denaturation of serum albumin. The aim of the work was studying of the in vitro anti-inflammatory activity of propoxazepam and a number of 1,4-benzodiazepine derivatives based on the protective effect on the stability of serum albumin under thermal denaturation. The protective effect of the compounds was expressed as IC50, physicochemical parameters were calculated using the programs ACD/Labs 12.01 and Chem Axom (Marvin Sketch 21.7). The IC50 values for diazepam and propoxazepam were found to be almost twice as high as the reference drug ibuprofen. Compounds with the free hydroxy group at position 3 (oxazepam and 3-hydroxypropoxazepam) showed less effect, which may be due to their ability to bind to BSA. The polarizability of the molecule of 1,4-benzodiazepine derivatives has a greater effect on their binding to BSA and the manifestation of their protective effect than lipophilicity, which suggests a significant contribution of induction interaction in the process of binding to serum albumin. Keywords: serum albumin, propoxazepam, heat denaturation, 1.4-benzodiazepine derivatives, ibuprofen.

Пригнічення термоіндукованої денатурації бичачого сироваткового альбуміну пропоксазепамом і його фармакологічні наслідки

Репозитарії

Схожі ресурси