Как найти лекарственное вещество

  • Авторы
  • Резюме
  • Файлы
  • Ключевые слова
  • Литература


Казанчева О.Д.

1

Герасименко А.С.

1


1 Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ГБОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

В данной статье были рассмотрены современные методики поиска новых биологически активных веществ с рецепторной активностью. В настоящее время с развитием прогрессивных технологий все чаще предпочтение отдается компьютерному моделированию лекарственных средств. При помощи прямого и непрямого моделирования можно выявить структуру химических соединений, обладающих сродством к рецепторам определенного типа. В процессе создания лекарственных средств выделяют две основные стадии – доклинические и клинические исследования. Для оптимизации этого процесса ученые пользуются достижениями в области геномики, протеомики, хемоинформатики, фармакологии и других наук. Стадия доклинических испытаний включает в себя следующие этапы: выбор мишени, поиск соединения-лидера, оптимизацию соединения-лидера и доклиническую оценку фармакологических свойств. В статье описаны методики, применяемые для решения необходимых задач, стоящих перед исследователями на каждом этапе.

компьютерное моделирование

мишень

соединение-лидер

1. Баренбойм Г.М., Маленков А.Г. Биологически активные вещества. Новые принципы поиска. – М.: Наука, 1986. – 363 с.

2. Васильев П.М., Спасов А.А. Применение компьютерной информационной технологии для прогноза фармакологической активности структурно разнородных химических соединений // Вестник ВолгГМУ. – 2005. – № 1 (13). – С. 23–30.

3. Головко Ю.С., Ивашкевич О.А., Головко А.С. Современные методы поиска новых лекарственных средств // Вестник БГУ. Серия 2. – Белгород, 2012. – С. 7–15.

4. Соловьев М.Е., Соловьев М.М. Компьютерная химия. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 536 с.

5. Хелтье Х., Зиппль В., Роньян Д., Фолькерс Г. Молекулярное моделирование: теория и практика. – М., 2010.

6. Anderson S. Structural genomics: shaping the future of drug design // Drug Discov. Today. – 2002. – Vol. 7, № 2. – P. 105.

7. Barnard R., Gurevich K.G. In vitro bioassay as a predictor of in vivo response // Theor. Biol. Med. Model. 2005. Vol. 2. Art. 3.

8. Beavers M.P., Chen X. Structure-based combinatorial library design: methodologies and applications // J. Mol. Graph. Model. – 2002. – Vol. 20, № 6. – P. 463.

9. Debnath A.K. Quantitative Structure-Activity Relatioship – Hansch Era to New Millenium // Mini Rev. Med. Chem. – 2001. – Vol. 1, № 2. – P. 187.

10. Dixon S.L., Smondyrev A.M., Rao S.N. A novel approach to Pharmacophore Modeling and 3D Database searching // Chem. Biol. Drug Des. – 2006. – Vol. 67, № 5. – P. 370.

11. Eckert H., Bajorath J. Molecular similar analysis in virtual screening: foundations, limitations and novel approaches // Drug Discov. Today. – 2007. – Vol. 12, № 5-6. – P. 225.

12. Hicks R.P. Recent Advances in NMR Expanding its Role in Rational Drug Design // Curr. Med. Chem. – 2001. – Vol. 8, № 6. – P. 627.

13. Isaacson R.E. Genomics and the Prospects for the Discovery of New Targets for Antibacterial and Antifungal Agents // Curr. Pharm. Des. – 2002. – Vol. 8, № 13. – P. 1091.

14. Klebe G. Recent developments in structure-based drug design // J. Mol. Med. – 2000. – Vol. 78, № 5. – P. 269.

15. Kley N. Chemical Dimerizers and Three-Hybrid Systems: Scanning the Proteome for Targets of Organic Small Molecules // Chem. Biol. – 2004. – Vol. 11, №5. – P. 599.

16. Langer T., Hoffmann R.D. Virtual Screening An Effective Tool for Lead Structure Discovery // Curr. Pharm. Des. – 2001. – Vol. 7, № 7. – P. 509.

17. Lessiagiarska I., Nankov A., Bocheva A. 3D QSAR and prelimitary evaluation of anti-inflammatory activity of scries of N-pyrrolycarboxylic acids // Il Farmaco. – 2005. – Vol. 60, № 3. – P. 209.

18. Lipinski C.A. Drug – like properties and the causes of poor solubility and poor permeability // J. Pharmacol. Toxicol. Methods. – 2000. – Vol. 44, № 1. – P. 235.

19. Maas J., Kamm W., Hauck G. An integrated early formulation strategy – From hit evaluation to preclinical candidate profiling // Eur. J. Pharm. Biopharm. – 2007. – Vol. 66, № 1. – P. 1.

20. Martin Y.C. 3D QSAR: current state, scope and limitations // Perspectives Drug Discov. Des. – 1998. – Vol. 12-14. – P. 3.

Методология поиска новых биологически активных фармакологических веществ с рецепторной активностью

Проблема изыскания новых высокоэффективных фармакологических веществ по сей день не теряет своей актуальности. Причиной этому служит низкая эффективность или отсутствие таковой у широко известных лекарственных препаратов, применяемых для профилактики и терапии ряда патологических состояний, а также наличие побочных реакций, вызывающих дискомфортные ощущения у пациентов в период лечения.

Процесс создания лекарств требует колоссальных затрат времени и средств, не говоря о его трудоемкости. Крупные фармацевтические предприятия вкладывают миллионы, а иногда и миллиарды, долларов в исследования по разработке инновационного лекарственного препарата. В среднем, от идеи создания до внедрения препарата на рынок проходит от 5 до 15 лет. Конечный продукт является результатом объединения знаний в области медицины, химии, биологии и других наук, а также организации и создания всех условий для проведения необходимых экспериментальных исследований [1].

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, за последние пятьдесят лет средняя продолжительность жизни людей возросла. Не последнюю роль в этом сыграли достижения в области медицины и фармакологии. Причиной столь стремительного прогресса явилась интеграция новых технологий, в частности компьютерных, в научные исследования и разработку лекарственных препаратов, отвечающих современным фармакотерапевтическим стандартам и высоким требованиям к эффективности и безопасности [2, 5].

История фармакологии очень продолжительна и обширна. Древние люди, впервые столкнувшись с различными недугами, были вынуждены искать в окружающей среде вещества, способные в той или иной степени облегчить их состояние. Наиболее доступными оказались растительные объекты. Вещества природного происхождения не утратили свою необходимость и в настоящее время. На смену эмпирической терапии пришли синтетические препараты, что связано, в первую очередь, с бурным скачком в развитии химии во второй половине XIX в. Дальнейшее движение по пути развития привело ученых к открытию рецепторов и установлению их структуры. Данный факт является ключевым для рационального построения лекарственных средств, мощным способствующим фактором к которому послужило открытие учеными трехмерных структур белков-рецепторов и их комплексов с некоторыми лигандами.

Компьютерные технологии играют ведущую роль в конструировании лекарств, так как с их помощью можно ускорить процесс исследования, минимизировать ошибки и повысить результативность. Также активно используются достижения в области геномики и молекулярной биологии [4].

Целью настоящей статьи является обобщение и систематизация современных подходов к созданию новых лекарственных средств.

Компьютерное моделирование как метод конструирования лекарственных средств

Выбор типа моделирования зависит от имеющихся у исследователей сведений о пространственной структуре лиганда и рецептора-мишени.

Существует два основных типа моделирования: прямое и непрямое.

Прямое моделирование позволяет оценить степень сродства рецептора и лиганда. Комплементарность определенных структур активному центру рецептора можно оценить при помощи процедуры докинга. В этом случае на помощь ученым приходят специализированные базы данных, содержащие сведения об известных соединениях [3, 6].

Возможно также создание при помощи компьютерных программ гипотетической структуры молекул, которые в теории могут обладать высоким сродством к рецепторам того или иного типа. Это так называемые методы de novo. Их сущность заключается в подборе небольших фрагментов молекул с повышенной энергией связывания и минимальной энергией отталкивания в отношении активного центра рецептора. Путем постепенного присоединения фрагментов конструируется цельная молекула. Данный метод, несомненно, дает положительные результаты, однако, надежность оценки сродства не всегда высока.

Непрямое моделирование заключается в построении зависимостей «структура-активность» (QSAR) и фармакофорном моделировании. Фармакофорный анализ оценивает лиганд-рецепторное взаимодействие с позиции влияния на него функциональных групп молекул. Именно они отвечают за взаимосвязь структуры и активности.

Метод QSAR (Quantitative Structure – Activity Relationship) довольно успешно применяется уже на протяжении нескольких десятилетий. Он позволяет предсказать различные свойства соединений, исходя из их химической структуры. Для построения моделей в данном методе широко применяется математическая статистика [7].

Оптимизация процесса создания лекарственных средств

В процессе разработки лекарственных средств выделяют две основные стадии – доклинические и клинические исследования. Как важнейшая составляющая, стадия доклинических испытаний включает в себя следующие этапы:

– выявление мишени для лекарственного средства;

– поиск соединения-лидера;

– оптимизацию соединения лидера;

– доклиническую оценку фармакологических свойств.

Выбор мишени осуществляется на основании имеющихся данных о конкретном заболевании. В настоящее время преимущество отдается геномике и протеомике, позволяющим точно выявить мишени в организме, отвечающие за патологический процесс. Множество фармацевтических компаний уже пользуются достижениями геномики. Помимо секвенирования генома, ведущего к открытию новых мишеней, используется позиционное клонирование и другие современные методики. Следует отметить, что при наличии достаточного количества процедур по выявлению мишеней, выбор действительно верных из них, становится все сложнее. Для этого производят процедуру валидации (target validation) [8, 9].

Нельзя также не отметить перспективы применения хемоинформатики. Эта область науки, находящаяся на пересечении химии и информатики, позволяет прогнозировать физико-химические свойства соединений, токсическую и биологическую активность и разрабатывать новые лекарственные препараты [10].

Соединением-лидером считается вещество, обладающее сродством к определенному рецептору и проявляющее фармакологическую активность. Для поиска таких соединений используются обширные базы данных, содержащие информацию о зависимости фармакологического эффекта от особенностей химической и пространственной структуры исследуемых субстанций. Наиболее часто используемыми и эффективными считаются электронные библиотеки на основе de novo дизайна.

Все базовые соединения подвергаются тестированию на наличие определенного типа активности. Данный процесс достаточно длительный и трудоемкий. Эффективность тотального скрининга невелика, несмотря на его возможность анализировать большое количество соединений с высокой надежностью. В настоящее время ученые все чаще обращаются к инновационным методикам, среди которых следует особо выделить скрининг на основе ЯМР, фармакофорный анализ и виртуальный скрининг [11].

Магниторезонансные методики, являясь высокочувствительными, дают возможность анализировать сложные смеси веществ и получать данные о связи лигандов с рецепторами даже при отсутствии начальной информации [12].

Развитие компьютерных технологий позволяет более эффективно вести поиск соединений-лидеров в специализированных базах данных. Это во многом связано с сочетанием фармакофорного анализа и методов QSAR, позволяющих выявить требования, которым должны соответствовать искомые соединения [13].

Виртуальный скрининг как метод поиска соединений-лидеров объединяет в себе различные компьютерные технологии. Он особенно информативен в тех случаях, когда имеются сведения о химической структуре веществ в различных вариациях [14].

Таким образом, в арсенале ученых-исследователей имеется достаточное количество методов, охватывающих широкий круг проблем – от создания и совершенствования баз данных до анализа молекулярного подобия и построения моделей QSAR. Для анализа молекулярного подобия используются трехмерные дескрипторы молекулярной структуры. Актуальной на сегодняшний день является проблема поиска дескрипторов и обозначение границ их применимости.

После нахождения соединения-лидера проводится его оптимизация с целью усиления активности и избирательности действия, а также минимизации нежелательных побочных эффектов. Компьютерное моделирование помогает исключить заведомо бесперспективные соединения, что существенно ускоряет процесс оптимизации.

Важную роль в выборе метода оптимизации играет наличие сведений о пространственной структуре рецептора. Наличие такого типа информации дает возможность использования дизайна de novo. Дизайн лигандов, корректировка структуры комплекса вещество-рецептор приводят в дальнейшем к получению новых соединений-лидеров с заданными свойствами. Такие методики широко используются для создания лекарственных средств различных фармакологических групп, в том числе и препаратов терапии ВИЧ-инфекции [15].

При отсутствии сведений о пространственной структуре рецептора применяют метод QSAR, позволяющий установить зависимость между дескрипторами ряда близких по строению биологически активных соединений и их фармакологической активностью. Построение такого рода зависимостей помогает выявить и проанализировать факторы, обусловливающие возникновение того или иного эффекта в организме и дает возможность прогнозирования свойств новых соединений на основе общности химической структуры [16].

Помимо QSAR исследователи активно используют метод CoMFA (Comparative Molecular Field Analysis), позволяющий подобрать лиганд с определенным расположением радикалов, а также доноров или акцепторов водородной связи. Позже возникли такие методы как: CoMMA (Comparative Molecular Moment Analysis); WHIM (Weighted Holistic Invariant Molecular descriptors) [17].

Развитие компьютерных технологий, несомненно, внесло колоссальный вклад в создание инновационных лекарственных препаратов, однако, компьютерное моделирование не всегда гарантирует создание лекарственного средства.

Необходимо проведение доклинической оценки фармакологических свойств.

Наличие у вещества рецепторной активности далеко не во всех случаях приводит к его дальнейшему использованию в качестве лекарственного средства. Многие из веществ-кандидатов, успешно прошедших доклинические исследования, отсеиваются на этапе дорогостоящих клинических испытаний. Для минимизации затрат и сокращения сроков исследования необходимо научиться моделировать различные фармакокинетические и токсикологические свойства соединений. Моделирование свойств ADMET (Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion, Toxicity) позволяет из всего многообразия выделить только те вещества, которые обладают необходимыми фармакологическими характеристиками [18].

Серьезным этапом является перенос результатов исследований на человека. Существует ряд in silico методов оценки таких важнейших ADMET-свойств как биодоступность, степень связывания с белками плазмы крови, способность прохождения через барьеры и др. [19].

Сложность моделирования ADMET-свойств заключается в наличии множества взаимосвязанных физиологических процессов, протекающих в организме человека, и небольшом запасе экспериментальных данных. Однако, путем расширения научных знаний и перехода к построению моделей для предсказания тех или иных параметров возможно ускорение и улучшение процесса разработки лекарственных средств [20].

Подводя итог, следует отметить, что в настоящее время традиционный эмпирический синтез лекарственных средств отходит на второй план, уступая место инновационным технологиям. Широкое применение компьютерного моделирования, а также достижений в области геномики, протеомики, молекулярной биологии, фармакологии и медицины обусловливают переход науки на качественно новый уровень, что проявляется в возможности направленного синтеза лекарственных средств с заданными фармакокинетическими и фармакодинамическими показателями. Дальнейшее движение науки по пути прогресса позволит миниминизировать in vivo исследования и клинические испытания, сделав разработку лекарств более рациональной и эффективной.


Библиографическая ссылка

Казанчева О.Д., Герасименко А.С. МЕТОДОЛОГИЯ ПОИСКА НОВЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ С РЕЦЕПТОРНОЙ АКТИВНОСТЬЮ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 8-4.
– С. 522-525;

URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=10116 (дата обращения: 23.05.2023).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

  • Авторы
  • Резюме
  • Файлы
  • Ключевые слова
  • Литература


Озимина И.И.

1

Фролова О.О.

1


1 Пятигорский филиал государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Выявление биогенетической связи между отдельными классами биологически активных веществ в растениях способствует целенаправленному поиску лекарственного растительного сырья с прогнозируемым фармакологическим действием. На примере широко распространенных в природе и издавна используемых лекарственных растений (цветки ромашки аптечной и трава душицы обыкновенной) объясняется закономерность обнаружения таких важных групп биологически активных веществ, как аминокислоты, фенолокислоты, кумарины, флавоноиды, органические кислоты. Выявлены их биогенетические связи и описаны терапевтические эффекты. Полученные данные позволят в дальнейшем предсказать новые химические соединения в известных лекарственных растениях и расширить представления об их фармакологических свойствах. Изучение биогенетических взаимообусловленностей химических компонентов растений будет способствовать экономичному научному подходу к созданию новых эффективных отечественных лекарственных препаратов.

душица обыкновенная

ромашка аптечная

биологически активные вещества

метаболиты

биогенез

аминокислоты

1. Антропова И. Г. Радиационно-химические превращения кумарина и его производных в водно-органических растворах: Автореф. дис… канд. хим. наук. – Москва, 2010. – 24 с.

2. Ивницкий Ю. Ю. Янтарная кислота в системе метаболической коррекции функционального состояния и резистентности организма: монография. – СПб.: Лань, 1998. – 82 с.

3. Копытько Я. Ф., Костенникова З. П., Тимохина Е. А. Исследование аминокислотного состава настоек гомеопатических матричных мяты перечной, мелиссы лекарственной, душицы обыкновенной, шалфея лекарственного // Фармация. – 1997. – № 6. – С. 31-34.

4. Максютин Г. В. Аминокислоты в листьях Plantago major L. и соцветиях Matricaria recutita L. // Раст. ресурсы. – 1972. – Вып.1. – С. 110-112.

5. Машковский М. Д. Лекарственные средства: в 2 т. – 14-е изд., перераб. и доп. – М.: Новая волна, 2006.

6. Назарова Л. Е., Оганова М. А., Абисалова И. Л. Активность кислоты феруловой в условиях цитотоксического повреждения: монография. – Пятигорск: ООО РИА на КМВ, 2010. – 115 с.

7. Оленников Д.Н., Танхаева Л.М. Органические кислоты лекарственных растений Matricaria recutita, M. matricarioides // Химия прир. соед. – 2005. – № 6. – С.594-595.

8. Растительные ресурсы СССР: цветочные расиения, их химический состав, использование; семейства Hipporidaceae – Lobeliceae. – СПб.: Наука, 1991. – 200 с.

9. Middleton E., Kandaswami C., Theoharides T. The effects of plant flavonoids on mammalian cells: implications for inflammation, heart disease, and cancer // Pharmacol. Rev. – 2000. – Vol. 52. – №. 4. – P. 673-751.

Введение

Создание эффективных отечественных лекарственных средств – одна из первоочередных задач российского здравоохранения. Препараты природного происхождения имеют преимущественное применение в профилактике и поддерживающей терапии целого ряда заболеваний, смертность от которых в настоящее время весьма значительна. Поиск растений, содержащих биологически активные вещества (БАВ), для производства таких препаратов может быть реально облегчен, если применять научные подходы. В связи с этим перспективным является направление по выявлению закономерностей содержания в растительном сырье фармакологически важных составляющих.

Близость биогенетических путей различных классов биологически активных соединений предполагает, что изучение промежуточных метаболитов, в том числе аминокислот, может способствовать направленному и более углубленному фитохимическому анализу лекарственного растительного сырья.

Цель исследования – определение роли аминокислот в биогенезе БАВ на примере таких известных лекарственных растений, как ромашка аптечная и душица обыкновенная.

Материалы и методы исследования

В качестве объектов исследования были выбраны ромашка аптечная – Matricaria recutita (L.) Rauschert, сем. Asteraceaе и душица обыкновенная  – Origanum vulgare L., сем. Lamiaceae.

Для получения извлечений с высоким содержанием действующих веществ необходимо было выбрать качественное растительное сырьё. Оптимальным, на наш взгляд, явилось использование сырья промышленной заготовки, поскольку оно стандартизировано и доступно. На основании предварительного анализа из 7 промышленных образцов сырья различных производителей были отобраны для дальнейшего изучения соцветия M. recutita серии 010605 ЗАО «СТ-Медифарм» (г. Москва) и трава O. vulgare серии 010505 ООО «Иван-чай» (г. Москва).

Одним из основных направлений исследования явилось изучение состава аминокислот – веществ первичного метаболизма, необходимых для протекания важных биохимических процессов в живом организме. Для анализа аминокислот получали водные извлечения по следующей методике: 12 г сырья заливали 500 мл воды дистиллированной и нагревали в течение 30 минут на кипящей водяной бане. Полученное извлечение фильтровали через ватно-марлевый тампон и  упаривали под вакуумом до 1/5 от исходного объема. Качественное обнаружение аминокислот проводили в полученных извлечениях с помощью нингидриновой реакции (наблюдали сине-фиолетовое окрашивание) и хроматографически. Тонкослойную хроматографию проводили на пластинках «Silufol» с использованием подвижной фазы бутанол: кислота уксусная ледяная: вода (8:2:2). Хроматограммы высушивали на воздухе, обрабатывали 0,1 % спиртовым раствором нингидрина и сушили при температуре 60 ºС в сушильном шкафу. Аминокислоты обнаруживались в виде цветных пятен, которые сравнивались по окраске и величине Rf с пятнами образцов достоверных свидетелей. Количественное определение аминокислот проводили с помощью аминокислотного анализатора АА-33 (Microtecha, Чехия) после кислотного гидролиза белков, входящих в состав исследуемого лекарственного растительного сырья. Методика приготовления извлечения заключалась в следующем: навеску воздушно-сухого сырья (0,2 г) помещали в колбу объемом 20 мл, добавляли 6 капель 96 % этанола, 10 мл  кислоты хлористоводородной 6 М, закрывали пробкой и подвергали гидролизу в автоклаве в течение 3 часов при температуре 137 ºС под давлением 2 атм. Полученный гидролизат выпаривали на водяной бане, охлаждали, добавляли 10 мл буферного раствора (рН 2,2), через 10 минут фильтровали. Далее проводился анализ гидролизата. Идентификация аминокислот осуществлялась по временам удержания методом тестеров, а количественный расчет содержания аминокислот – по площадям пиков методом внутреннего стандарта.

Изучаемые образцы также были исследованы  по известным методикам на наличие следующих групп БАВ:

–  флавоноиды (качественные реакции; ТСХ в системах растворителей бутанол : уксусная кислота: вода (4:1:5), бензол : уксусная кислота (9:2), хлороформ: уксусная кислота (9:1), хроматограммы просматривали в УФ-свете, а также при обработке парами аммиака);

–  кумарины и фенолокислоты (качественные реакции; ТСХ в системах растворителей бутанол : уксусная кислота: вода (4:1:5), н-гексан : бензол : спирт этиловый 96 % (5:4:1), хлороформ : этилацетат : муравьиная кислота (2:1:1), проявитель – 10 % спиртовый раствор гидроксида натрия и диазореактив Паули по Кутачеку);

– органические кислоты (ТСХ в системе растворителей н-пропанол: 2М NН3 (7:3),  проявитель – 0,04 % раствор бромкрезолового зеленого).

Хроматографические исследования проводили в присутствии  стандартных образцов свидетелей, используя хромогенные реактивы.

Наличие соединений из вышеперечисленных групп подтверждали также методом ВЭЖХ. Хроматографический анализ извлечений из растительного сырья проводили в режиме градиентного элюирования при линейном изменении концентрации ацетонитрила в 0,1 % водном растворе трихлоруксусной кислоты от 10 до 40 % в течение 25 мин, а затем в течение 5 минут до 100 %. Скорость подачи элюента составляла 100 мкл/мин. Детектирование проводили  при длинах волн 260, 280, 300, 360 нм.

– жирорастворимые витамины (анализ проводился методом обращено-фазовой ВЭЖХ в изократическом режиме элюирования; в качестве элюента использовали систему метанол: хлороформ (98:2); детектирование анализируемых соединений осуществляли при длинах волн 290 и 325нм).

Результаты исследования и их обсуждение

В ходе исследования методом ТСХ были идентифицированы 7 аминокислот в водном извлечении из соцветий M. recutita (гистидин, глицин, серин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, лейцин, тирозин) и 5 аминокислот в водном извлечении из травы O. vulgare (орнитин, пролин, глицин, аспарагиновая кислота, тирозин). В отличие от данных литературы в соцветиях M. recutita мы установили наличие тирозина и глутаминовой кислоты, но не обнаружили триптофан и аланин [4]. В траве O. vulgare помимо аминокислот, известных из литературных источников, были идентифицированы глицин, аспарагиновая кислота, орнитин, и не обнаружены цистеин, серин, валин [3].

Проблема в установлении истинного аминокислотного состава методом ТСХ заключается в том, что некоторые аминокислоты имеют близкие или совпадающие значения Rf. Кроме того, возможно совпадение значений Rf свободных аминокислот и коротких пептидов, содержащихся в извлечениях. Более объективную оценку состава содержащихся в растениях аминокислот дало исследование всего их комплекса с помощью аминокислотного анализатора. Результаты исследования приведены в таблице 1.

Таблица 1. Аминокислотный состав соцветий M. recutita  и O. vulgare (в воздушно-сухом состоянии)

Аминокислоты

Содержание, %

Соцветия

M. recutita

Трава

O. vulgare

1. Глютаминовая кислота

0,82

1,09

2.  Аланин

0,57

0,72

3. Лейцин

0,53

0,73

4. Фенилаланин

0,51

0,62

5. Лизин

0,50

0,38

6. Глицин

0,42

0,65

7. Аспарагиновая кислота

0,41

0,61

8. Серин

0,36

0,44

9. Тирозин

0,34

0,46

10. Треонин

0,31

0,38

11. Валин

0,28

0,35

12. Аргинин

0,26

2,00

13. Изолейцин

0,17

0,21

14. Гистидин

0,14

0,28

15. Метионин

0,03

0,03

Всего:

5,65

8,95

Было установлено, что общее содержание аминокислот в соцветиях M. recutita  составляет 5,65 %, а в траве O. vulgare – 8,95 %. При этом в изученных растениях обнаружили 15 протеиногенных аминокислот, в том числе 7 из 8 незаменимых и 2 частично заменимых (аргинин и гистидин). Преобладающими в соцветиях M. recutita оказались глутаминовая кислота, аланин, лейцин, фенилаланин и лизин, а в траве O. vulgare – аргинин, глутаминовая кислота, лейцин, аланин, глицин, фенилаланин и аспарагиновая кислота. Интересным, на наш взгляд, является то, что содержание фенилаланина в этих растениях выше, чем в таком высокобелковом продукте, как казеин молока, и широко применяемом источнике аминокислот – цветочной пыльце, а содержание лейцина такое же, как в цветочной пыльце. Полученные нами результаты подтвердили, что наиболее распространенными у высших растений являются глутаминовая и аспарагиновая кислоты, аланин, а также лейцин, участвующие в белковом обмене.

Было отмечено высокое содержание аргинина в траве душицы обыкновенной (2,00 %). Данная аминокислота участвует в орнитиновом цикле и поэтому закономерно обнаружение в водном извлечении душицы обыкновенной самого орнитина. Наличие тирозина в водных извлечениях из исследованных нами образцов объясняется, по нашему мнению, высоким содержанием предшественника его биосинтеза в растениях – фенилаланина (0,51 % в соцветиях M. recutita, 0,62 % в траве O. vulgare).

Сравнение результатов качественного анализа и данных, полученных с использованием аминокислотного анализатора, позволило предположить, что большая часть аминокислот в изученных растениях находится в связанном виде в составе белков, пептидов и других химических соединений. Уже само исследование аминокислотного состава ромашки и душицы представляет практический интерес, поскольку увеличивает число  источников получения аминокислотсодержащих комплексов. Как известно, сами аминокислоты и их комплексные препараты обладают широким спектром фармакотерапевтической активности (гипотензивное, иммуномодулирующее, цитокинетическое, гепатопротекторное, противовоспалительное, детоксицирующее действие и др.). Выявлена эффективность применения аргинина, серусодержащих аминокислот, а также концентратов заменимых и незаменимых аминокислот при лечении онкозаболеваний [5]. Кроме того, аргинин действует как предшественник оксида азота, который высвобождается из клеток внутренних стенок сосудов и способствует расширению сосудов, предотвращая тем самым образование и развитие атеросклеротических бляшек. Одновременно аминокислоты являются основными веществами в биосинтезе других биологически активных соединений.

Ароматические аминокислоты – вещества первичного метаболизма – являются предшественниками таких вторичных метаболитов, как фенолокислоты, а последние, в свою очередь, являются звеном цепочки:

флавоноиды      ←    фенолокислоты    →   кумарины.

(гидроксикоричные кислоты)

Исходя из этого вполне логична идентификация в объектах исследования кислоты феруловой, ведь содержание в ромашке и душице фенилаланина и тирозина, из которых она образуется, весьма велико. Стоит отметить, что в доступных нам литературных источниках не обнаружено сведений о присутствии в траве O. vulgare кислоты феруловой.

Предшественниками кислоты феруловой в растениях также являются п-кумаровая и кофейная кислоты, которые, в соответствии с данными литературы, были идентифицированы в соцветиях M. recutita [7]. Часто фенолокислоты  находятся в растениях в виде сложных эфиров. Выявленная нами в соцветиях M. recutita хлорогеновая кислота подтвердила этот факт. Обнаружение  в траве душицы кислоты феруловой открывает новые возможности в использовании широко известного лекарственного растения, поскольку установлено, что эта кислота эффективна при цитотоксических повреждениях, оказывает церебро- и кардиопротекторное действие [6].

Фенолокислоты, как было отмечено выше, биогенетически связаны с кумаринами. Наличие последних в изученных растениях подтверждено нами качественными реакциями и согласуется с опубликованными ранее сведениями [8]. Известно, что кумарины проявляют разностороннюю биологическую активность: противовоспалительную, антикоагулянтную, противоопухолевую, антиаллергическую и др. [1].

Коричные кислоты участвуют в синтезе и такой важной группы БАВ как флавоноиды. В траве O. vulgare нами идентифицированы апигенин, лютеолин и лютеолин-7-глюкозид, а в соцветиях M. recutita – рутин, лютеолин и апигенин. Эти результаты соответствуют данным литературы [8]. Флавоноиды – класс соединений, давно зарекомендовавший себя многосторонней биологической активностью. Они применяются при терапии сердечно-сосудистых заболеваний благодаря антиокисдантному и эндотелиопротекторному действию, а также как дополнительные средства при лечении онкологических, воспалительных и многих других заболеваний [10].

Один из путей биосинтеза флавоноидов – шикиматный – объясняет образование таких соединений, как аминокислоты (фенилаланин и тирозин) и токоферолы. Последний факт послужил причиной поиска витамина Е в изучаемом растительном сырье и подтвердился высоким его содержанием в траве O. vulgare (22,4мг/г), которое было установлено нами впервые. Витамин Е (группа токоферолов) обладает выраженными антиоксидантными свойствами, поэтому широко применяется в комплексной терапии сердечно-сосудистых заболеваний, для уменьшения побочных реакций при лечении химиотерапевтическими препаратами и при ряде других патологий [5].

Ключевыми соединениями в синтезе основных протеиногенных аминокислот являются окси- и оксо-кислоты. Поэтому мы исследовали растения на содержание кислот, участвующих в цикле Кребса – одном из главных путей биосинтеза. В результате эксперимента в обоих растениях была обнаружена лимонная кислота, а в соцветиях M. recutita, кроме того, яблочная и янтарная кислоты. Полученные результаты согласуются с опубликованными ранее сведениями [7]. Известно о многогранной биологической активности янтарной кислоты, которая перспективна при острой и хронической ишемической болезни сердца, в нейрореаниматологии, при поражениях печени различной этиологии, для  повышения устойчивости организма человека к неэлектролитному действию алкоголя, к ионизирующим излучениям и ядам, а также как антистрессорное средство [2]. Яблочная кислота, в свою очередь, участвует в биосинтезе углеводов. В этой связи обоснованным является присутствие в изучаемых объектах аскорбиновой кислоты – одного из производных альдогексоз и общепризнанного биологически активного вещества, участвующего в регулировании окислительно-восстановительных процессов, углеводного обмена, свертываемости крови, регенерации тканей. Кроме того, она нормализует проницаемость капилляров и положительно влияет на липидный обмен при атеросклерозе [5].

Из вышеизложенного следует, что ромашка аптечная наряду с известными фармакологическими эффектами (противовоспалительным, антиаллергическим, регенерирующим, спазмолитическим, антисептическим, вяжущим [5]) может проявлять дополнительно:

– гипотензивное, иммуномодулирующее, цитокинетическое, гепатопротекторное, детоксицирующее действие за счет аминокислот;

– антикоагулянтную и противоопухолевую активность за счет содержания кумаринов;

– антиокисдантную и эндотелиопротекторную активность за счет флавоноидов (рутина, лютеолина и апигенина);

– противоишемическую, гепатопротекторную, радиопротекторную, антистрессорную активность за счет наличия янтарной кислоты;

– эффект, нормализующий окислительно-восстановительные процессы, углеводный и липидный обмен, свертываемость крови, регенерацию тканей и проницаемость капилляров за счет кислоты аскорбиновой;

В свою очередь душица обыкновенная, применяемая в настоящее время в качестве отхаркивающего и антисептического средства, а также улучшающего моторику ЖКТ [5], может оказывать и другие эффекты:

 – в связи с содержанием аминокислот: гипотензивный, иммуномодулирующий, цитокинетический, гепатопротекторный, детоксицирующий, а за счет высокого содержания аргинина (предшественника оксида азота) – сосудорасширяющий эффект;

– в связи с содержанием кислоты феруловой: цитопротекторный, церебро- и кардиопротекторный эффект;

– в связи с содержанием кумаринов – противовоспалительный, антикоагулянтный, противоопухолевый, антиаллергический эффект;

– в связи с содержанием флавоноидов апигенина, лютеолина и лютеолин-7-глюкозида – антиокисдантное и эндотелиопротекторное действие;

– в связи с содержанием витамина Е – антиоксидантный эффект;

– в связи с содержанием кислоты аскорбиновой душица может действовать нормализующе на окислительно-восстановительные процессы, углеводный и липидный обмен, свертываемость крови, регенерацию тканей и проницаемость капилляров.

Заключение. Нашими исследованиями подтверждено, что на основании единства путей биогенеза возможен целенаправленный поиск биологически активных веществ в лекарственных растениях. Это, в свою очередь, будет способствовать расширению показаний по применению известных видов лекарственного растительного сырья и созданию новых высокоэффективных отечественных фитопрепаратов.

Рецензенты:

Вергейчик Евгений Николаевич, доктор фармацевтических наук, профессор, профессор кафедры фармацевтической химии, Пятигорский филиал государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Пятигорск.

Компанцев Владислав Алексеевич, доктор фармацевтических наук, профессор, заведующий кафедрой неорганической химии, Пятигорский филиал государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Пятигорск.


Библиографическая ссылка

Озимина И.И., Фролова О.О. ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫЙ ПОИСК БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В РАСТЕНИЯХ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 1.
;

URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=8334 (дата обращения: 23.05.2023).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

Лекарственные средства и их классификация

Лекарственные средства и их классификация

Наука фармакология акцентирована на изучение воздействия различных лекарственных средств на человеческий организм и их разработку и изготовление. Упоминания о попытках бороться с болезнями встречаются в научных трактатах древних греков, индийцев и иных народов. Эта борьба продолжается и в наши дни.

Терминология лекарственных препаратов и средств

ЛекарстваЛекарственные средства – это вещества или же комбинация веществ, применяемых при лечении людей от различных заболеваний или же в целях профилактики. Также данные лекарственные средства, практически, готовы к употреблению и имеют самую разнообразную форму выпуска, наиболее приспособленную для употребления больными. Если говорить о важности огромного разнообразия лекарственных средств, их форм стандартов, то это объясняется необходимостью наиболее удобным способом доставлять их в организм. Особенно это актуально для больных, находящихся в бессознательном состоянии, а также для пациентов с различными травмами.

Разделение лекарственных средств по спискам «А» и «Б»

Все лекарственные средства разделяются на три базовые группы:

  1. Список лекарственных средств категории «А» – это лекарственные вещества, содержащие яды. 
  2. Список лекарственных средств категории «Б» – сильнодействующие и обезболивающие вещества.
  3. Список лекарственных веществ, доступных пациентам без рецепта – это третья категория препаратов, которую входят все остальные средства, не входящие в группы» А» или «Б».

Как уже было замечено, для того, чтобы получить в аптеках лекарственные средства категории «А» и «Б», необходимо иметь при себе рецепт от соответствующего специалиста или лечащего врача. К данным лекарственным средствам следует относиться с повышенной осторожностью, правильно их принимать, согласно предписаниям врача и полностью соблюдать условия их хранения, которые отмечены производителем. Большая часть веществ, содержащаяся в медикаментах, как правило, разлагается, или же выделяют опасные токсины под воздействием солнечных лучей, света и высоких температур.

Также для большинства лекарственных средств, существует строгая отчетность по их применению. Особенно это касается веществ наркотической направленности. Именно поэтому данная категория средств выдаются по ампулам медицинскому персоналу после каждой смены, а каждое такое получение фиксируется в специальном журнале.  Строжайшему учету также подлежат лекарственные средства из категории нейролептиков, различные вакцины и средства для наркоза.

Правильная дозировка лекарственных средств

Дозировка лекарствКаждый врач, при заполнении рецептурного бланка отмечает с помощью арабских цифр количественное отношение для принятия пациентом лекарственного вещества. Объемы лекарства указываются согласно десятичной системе, в которой граммы должны быть отделены точкой или запятой (например: 1,5г). Что касается медикаментов в форме капель, то входящие в их состав вещества принято обозначать римскими цифрами. А вот класс антибиотиков рассчитывается, как правило, в международных или же биологических единицах, которые обозначаются сочетанием букв «МЕ»/ «ЕД». Тогда как для медикаментов, имеющих газообразную форму или же в виде жидкостей, порция приема обозначается в миллилитрах (к примеру, лекарственные средства – ингаляторы).

Рецепт без персональной подписи и печати специалиста – недействителен. Он также должен содержать информацию о возрасте больного и сроке действия препарата. Есть медицинские бланки, утвержденного образца для различных лекарственных средств, позволяющих приобрести льготные медикаменты, наркотические вещества, транквилизаторы, а также ряд анальгетиков. Такой рецепт обязательно должен быть подписан и заверен круглой печатью медучреждения, как самим лечащим врачом, так и главврачом больницы.

Важно!!! Не разрешается выписывать такие вещества как:

  • наркозый эфир;
  • фентанил;
  • хлорэтан;
  • кетамин, иные вещества аналогичного воздействия.

Разрешение на выдачу наркотических и ядосодержащих медикаментов и веществ имеет пятидневный срок действия, спирт медицинский – 10 дней, остальные – 60 дней.

Классификации лекарственных средств

Данная классификация – необходимость, так как огромное разнообразие медикаментов усложняет ориентирование в них. Выделяют ряд параметров классификации лекарственных средств и веществ:

  • Препараты терапевтической направленности – это медикаменты, которые применяются при лечении одного заболевания.
  • Препараты фармакологической направленности – дают желаемый лекарственный эффект.
  • Химические лекарственные вещества и средства. 

Классификация медикаментов по группам

Такая систематизация лекарственных средств и веществ составляется химиками-производителями этих веществ, и применяются аптекарями для облегчения своей работы.

  • Психотропные медикаменты, которые воздействуют на центральную нервную систему (транквилизаторы, противоэпилептические и седативные препараты и пр.). – Ганглиоблокаторы и холинолитики при терапии периферической нервной системы.
  • Препараты местноанестезирующего действия.
  • Средства с содержанием веществ, меняющих тонус сосудистой системы.Моче-желчегонные препараты.
  • Средства для терапии секреторики и обменных процессов органов в организме.
  • Антибиотики/антисептики. Средства для борьбы с патологическими образованиями, опухолями.
  • Вещества, помогающие при диагностике заболеваний.

Классификация лекарственных средств и веществ согласно их химическому строению

Такой классификации подвергаются антисептики и противомикробные лекарственные средства, которые также делятся на бактерицидные и бактериостатические и отличающиеся между собой по своему прямому воздействию из-за различий в химической структуре.

  1. Вещества галогеновой группы – галоиды: йод, хлор, бром, фтор, бром.
  2. Окислители: «Перекись водорода» (3-6%), «Калия перманганат», «Гидроперит» и др.
  3. Кислоты: “Борная кислота” “Кислота салициловая и пр.
  4. Щелочи: к примеру, “Нашатырный спирт”.
  5. Альдегиды: формалин, этиловый спирт и др.
  6. Соли различных тяжелых металлов.
  7. Фенолы: карболол, лизол.
  8. Красители: “Метиленовый синий”, “Бриллиантовая зелень”(зеленка).
  9. Деготь, смолы: мазь ихтиоловая, мазь Вишневского и Вилькинсона и пр.

Лекарственные средства в твёрдой форме: таблетки, драже, порошки, капсулы, гранулы.

Лекарственные средства жидкой формы: настойки, отвары, экстракты растений, новогаленовые лекарственные средства.

Лекарства в специальных формах: бальзамы, кремы, сиропы, свечи, пластыри, карандаши и пр.

Добавить комментарий