Изучение механизмов проникновения химических соединений в живые клетки, т.е. взаимодействие этих соединений с клеточными мембранами, является одним из важнейших при исследовании биологического действия лекарственных средств.
Цель. Изучение механизмов взаимодействия ниосомальной формы доксорубицина с плазматическими мембранами.
Метод. Для конструирования лекарственной формы доксорубицина в качестве наноконтейнеров нами использовались ниосомы кремнийорганической природы: ПЭГ-12 диметикон [1-3]. Цитоплазматические мембраны получали по методике, описанной в работе [4]. Флюоресценцию пирена измеряли на спектрофлюориметре RF-5301PC Шимадзу (Япония).
Результат. Изучение физических свойств кремнийорганических ниосом, содержащих доксорубицин показало, что при встраивании пирена наблюдалось увеличение флуоресценции в области 460-470 нм характерной для эксимера. Увеличение флуоресценции эксимерной формы свидетельствовало, что ниосомы обладали более низкой микровязкостью по сравнению с мембранами и липосомами.
Рисунок 1. Спектр флуоресценции пирена в
кремнийорганических ниосомах
Определения микровязкости зоны липид-белковых контактов при длине волны возбуждения — 286 нм показало достоверное изменение коэффициента эксимеризациипирена Fэ/Fm (286). Так как коэффициент эксимеризации пирена Fэ/Fm (286) характеризует текучесть аннулярных липидов, то полученные нами результаты указывали на боле значительное снижение микровязкости в зоне белок-липидных контактов или повышение текучести аннулярных липидов. Исследование интенсивности безизлучательного переноса энергии электронного возбуждения с триптофановых остатков мембранных белков на пирен при взаимодействии с ниосомальной формой доксорубицина выявило повышение эффективности переноса энергии (F0-F)/F0 с белков на пирен (табл. 1), что может быть следствием структурных перестроек в мембранных белках
Таблица 1
Структурные параметры плазматических мембран при взаимодействии ниосомальной формой доксорубицина (М±m; n = 6)
|
|
Fэ/Fm (334) | Fэ/Fm (286) |
Величина (F0-F)/F0 |
| Нативные мембраны | 0,641 ± 0,011 | 0,936 ± 0,052 | 0,135 ± 0,011 |
| Опыт | 0,691 ± 0,021 | 1,244 ± 0,041* | 0,194 ± 0,007 * |
* — Р< 0,05 по сравнению с нативными мембранами
Обладая липофильностью, ниосомы легко встраиваются в жирно-кислотные цепи фосфолипидов мембран и за счет своих физических особенностей повышают текучесть мембран в зонах взаимодействия с мембранными структурами. Наблюдаемые нами изменения стационарной флуоресценции в полосе излучения эксимеров могут быть объяснены образованием дополнительных гидрофобных зон в плазматической мембране, а также разжижением липидного бислоя.
Рисунок 2. Изменение спектра флуоресценции пирена при встраивании ниосом в мембраны
Вывод. Взаимодействие кремнийорганических ниосом с плазматическими мембранами увеличивало их текучесть, в результате чего они становились более проницаемыми для воды и других малых гидрофильных молекул, росла скорость латеральной диффузии интегральных белков. Это приводило к увеличению скорости транспорта доксорубицина через плазматические мембраны в опухолевую клетку.
Список литературы:
- Базиков И.А., Аксененко В.А., Хатков Э.М., Гукасян А.Л., Сеираниду З.А. Оценка размеров и стабильности везикул кремнийорганической природы, используемых для трансдермальной доставки активных субстанций. Медицинский вестник Северного Кавказа. — 2012. — Т. 25, № 1. — С. 81-82.
- Базиков, И.А. Способ трансдермального переноса активных субстанций с использованием ниосом на основе ПЭГ-12 диметикона. Патент на изобретение RUS 2539396 от 08.2014.
- Базиков И.А., Чекрыгина Е.В., Климанович И.В., Мальцев А.Н.Разработка фармацевтического противоопухолевого геля с ниосомальным доксорубицином. Медицинский вестник Северного Кавказа. — 2015. — Т 10, № 2. — С. 163-166.
- Dodge J.T., Mitchell C., Hanahan D.J. The Preparation and Chemical Characteristics of Hemoglobin-Free Ghosts of Human Erythrocytes. Arch. Biochem. Biophys. — 1962. — Vol. 201. — P. 119-130.[schema type=»book» name=»ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ МЕЖКЛЕТОЧНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НИОСОМАЛЬНОЙ ФОРМЫ ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ПРЕПАРАТА ДОКСОРУБИЦИНА С ПЛАЗМАТИЧЕСКИМИ МЕМБРАНАМИ» description=»Были изучены механизмы взаимодействия ниосомальной формы доксорубицина с мембранами. Кремнийорганические ниосомы увеличивают текучесть мембран, в результате чего, они становится более проницаемыми для воды и других малых гидрофильных молекул, растет скорость латеральной диффузии интегральных белков. Это приводит к увеличению скорости транспорта доксорубицина через плазматические мембраны раковых клеток.» author=»Базиков Игорь Александрович, Лукинова Вера Валерьевна, Малинина Наталья Ивановна, Мальцев Александр Николаевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2016-12-23″ edition=»euroasian-science.ru_25-26.03.2016_3(24)» ebook=»yes» ]