Комплексообразование кардиотонических стероидов и их составных сахарных фрагментов с ионами кальция и магния в растворах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

- 3 9 Г

ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ имени Л. В. ПИСАРЖЕВСКОГО

на правах рукописи

Гребенников Владимир Николаевич

КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ КАРДИОТОНИЧЕСКИХ СТЕРОИДОВ И ИХ СОСТАВНЫХ САХАРНЫХ ФРАГМЕНТОВ С ИОНАМИ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ В РАСТВОРАХ

02.00.01 — Неорганическая химия

АВТОРЕФЕРАТ 'дис&ртацни на соискание ученой степени кандидата химических наук

'У к '

Сг.

¡¡¡(,1% I А-

Киев — 1993

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени Институте физической химии имени Л. В. Писаржевского АН Украины

Научный руководитель член-корреспопдент АН Украины, доктор химических наук Л. И. БУДАРИН

Научный консультант доктор медицинских наук, профессор П. А. ГАЛЕНКО-ЯРОШЕВСКИИ

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор В. А. КАЛИБАБЧУК кандидат химических наук П. А. МАНОРИК

Ведущая организация:

Днепропетровский химико-технологический институт, кафедра неорганической химии

Защита состоится «о » ¿>40®1993 года в с » часов на заседании Специализированного Совета Д 016.13.01 в Институте физической химии имени Л. В. Пнсаркевского АН Украины по адресу:

2 Т2. ОЗв; ¡Сие4>-Щ проспект 3/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физической химии имени Л. В. Пнсаржеаского АН Украины

Автореферат разослан « ¡/V1993 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета докт. физ.-мат. наук, профессор

.Э. Н. КОРОЛЬ

0Б2ЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЕ0ТЕ1

Актуальность проблею. Проблема лечения зяболоЕалий систем обззго »воображения . в настоящее врэмя имеет общегосударственное значение, згность которой определяется значительными трудовыми потерям при Со-ззнях сердечко-сосудистой система, например, сердечной недсстаточнос-1 и акфзркте миокарда.

В схечт-ч лечебно-профилактических мероприятий по устранении таких эболеваний ведущее место принадагэяит кардиотоническим и антиаритмнчве-т средствам, в частности, сердечным гликозид&ч (СГ), что связано с их зособностьв сказывать в терапевтических дозах избирательнее пешкп-эльноо дейстЕИв на работу сердечной мышцы. Однако возникают слокности подборе оптимальной дозы препарата, так как интоксикация гликозздглтз риводит к полному нарушению сократительной функции миокарда, еозникно-энию аритмии. Снизить токсичность СГ и повысить их эф^актавность моз-э только зная механизм их действия на молекулярном уровне.

Актуальность исследований, направленных на выяснение механизма 9йствия СГ, обусловлена прпзде всого необходимостью снйезния риска при римененки судествущих кардиотоническях и антизритмических средств, овершенствования тактики лечения сердечной недостаточности, а такзе оиска новых соединений с кардиотоничэскиня и антарктическими свойст-ами, обладавшими низкой токсичностьп.

Существующие гипотезы, объясняющие механизм действия СГ, разнооЗ-азны, в ряде случаев противоречивы, и ни один из предложенных механиз-:ов не учитывает возможность взаимодействия СГ с неорганическими ионами : их комплексами в организме, хотя известно, что СГ "работают" только в редах, содержащих ионы щелочноземельных металлов Са + и ИЗ2*, являвшееся регулятором;! сердечной деятельности.

Процессы комплексообразования, протекащнэ иэгду СГ и ионами пэ-гачнозекельных металлов, является одним из ванных составных элементов ¡еханизма терапевтического действия гликозидоз и служат там отсутстзув-дам звеном з объяснении механизма действия СГ, с помодью которого стало ¡озмояннм Еыбрать наиболее вероятные из известных гипотез механизма действия СГ с позиций координационной химии, объяснить ах кардяотопл-геский и кардиотоксический аффекты, предложить вэцветвз псяигаганэ :оксичность гликозидов.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состояла а изу-шнии закономерностей образования координационных соединения ионов сальция и магния о некоторыми СГ, икессдаи практическое значение, выяв-

ленна структурных особенностей глшсозадов, влияющих на их комплексов« разукцую способность.

Для достижения згой цели необходимо Сило:

- доказать способность СГ координировать еоны металлов, установить со< тав комплексов, определить их термодпнкягчаские характеристики, а так: исследовать влияние .природы центрального иока на устойчивость координ цконншс соединенна сердечных гликозидов;

- исследовать взаимодействие составных активных компонентов молекулы с ионами металлов к влияние центрального кона на устойчивость образу щихся комплексов;

- выяснить роль биологически активных функциональных групп молекулы' в процессах кс.'лхлзкссобразования с ионами металлов н их -комплексами, танке установить каста локализации металла в образующихся соединениях

- разить прикладные вопросы, связанше с более эффективным использов низы кардиотонических и антиаритмических лекарственных средств.

Научная новизна рвОота. Впервые получены термодинамические хара терхсптг координационных соединений сердечных гликозидов с ионами я лочнсземельных и редкоземельных элементов, выявлено различив в проце сах конплэксообразования СГ с ионам:! кальция и магния. Впервые эксе ртгантально показано, что процессы когяиексообразования СГ сопровогу втся изменением равнозэсной концентрации биологически активной конфс нацаа шлакула СГ. Проведен сравнительный анализ влияния природы цеь ралького кона на комплэксообразущув способность СГ и внтиаритмическс средства - окскбутирата литая, обладающего антиаритмической активное! при глнкозаяйоа (отрофзЕтиновой) и хлорвдкальциезой аритмиях.

Практическая ценность работы. Полученные результаты расширили сс рвкэннае представления о координационных соединениях сердечных глаког дов и антиаритмичаских средств, обладающих протекторным действием I етрофаштшовой'аритмии, их механизме действия и использованы для о? яснэеея кэханпзка действия сердечных гликозадоз. Они позволили дать ] комэндации по более вф^ктивному'применению'сердечных гликозидов в : чебной практике и предложить новое антиаритмичаскоа и антиангкналы средство - оксибутират лития.

Апробация работы. Материалы' диссертации• дохладавались на

- XIV Все союзном Чугаевском совещании по химии комплексных соедине; / Иваново, 5981 /;

- Выездной сессии научного совета по неорганической химии по пробл' "Еиосгстекы с ионами металлов к их модели" / Киев, 1982 /;

г

- Выездной сессии секции "Виопеоргакичзскзя химия" по проблеме "Комплексные соединения в медицина" / Ленинград, 1932 /;

- Выездной сессии секции Бионеорганической химия научного совата по неорганической химии АН СССР / Саратов, 198S /;

- Расширенном заседания Краснодарского Краевого научного общества фармакологов / Краснодар, 1986 /;

- конференциях учзкшс ИЗХ АН УССР / Киев, 1932 и 1988 /.

- VI Всесоюзном съезда фармакологов / Ташкент, 1988 /.

Основные полсгеггал, шносяшзе на защиту

1. Сердечные гликозкда с ионами щелочноземельных и редкоземельных влемвнтов образует координационные соединения преимущественно состава 1:1, которые охарактеризовали соответствующими термодинамическими пара-мэтрами. В координации металла принимают участие донорныэ атомы кислорода, прянадлензщие обоим структурным фрагментам молекулы глккозидэ -углеводной части и стероидного ядра.

2. В растворах кардиотонических стероидов существует равновесие, в основном, между двумя кизкоэвергетическими конформерами, различающимися различной ориентацией лактонного кольца относительно стероидного ядра, причем преобладает биологически активный конформер. Равновесная концентрация биологически активного конформера может изменяться в присутствии ионов металлов я их комплексных соединений.

3. Коны металлов влияют на кардаотонкческий эф£вк? сердечных гли-' козидов вследствие образования ими разнолигандных комплексов, в которых стабилизирована одна из возможных конформаций гликозида.

Структура я объем работа. Диссертация состоит из введения, обзора литературы и заключения / глава 1 /, методов исследования, эксперимен-' тзлъных данных и их обсуздошя / глава 2,3,4 /, выводов, списка литература и прилогэйия. Работа изложена на 150 страницах, содержат 11 таблиц а 31 рисунок. Указатель литература содержит 153 источника.

ИзучеЮТ-гэ в работе ссрдата» г-пясогада относятся к О-гликозидаж (jeo.I), обладает кардаотсетчвсхга действием: усаливают сократительные фщщет етогшрда я состоят кз ЕвуглавадааЗ -часта нолехуш (агликаяа) а гдикона, присоединенному к 3-иу атому углерода стероидного ядра. Гликоя ивэт быть представлен разных» циклическими сахара»®. Наиболее распространенный сахарный компонент природных гликозадов - D-глЕкоза, D-цкиароза, D-дигитоксоза. В практическом отношения наиболее взшна

являются кардеиолиды - гликозида, содерхкциа пяткчленноо лактоппоо кольцо (бутвнолидаое) при атоме углерода С(17) стероидного ядра:

Ацетат стро- Строфантидан ОН ОН СКО Н Н

фантидина Строфаытидин ОН ОН СНО Н И Ацетатная гтзуппа

К-строфантин-*? Стрзфантидкн ОН ОН СНО Н Н В-цклшвоза+Б-глхкоза

Дигитоксин Дпгитоксягешщ Н ОН СН~ Н Н ( Б-дпгитоксоза ) 3

Дкгокскн ДигоксигвЕйя Н ОН СНд Н ОН ( Б-дигитсксоза ) 3

Приведенные в обзоре литературы данные показывают, что фармакологическое действие СГ существенно связано как с их строением, так и с присутствием конов кальция и магния. Исследования, посвященные распшф-ровке к-эхенизка положительного инотропного вффакта кардиотоническлх стероидов, связывают их терапевтическое влияние и возиикнозонио глико-зидщт интоксикация с изменением состава срада а обмена электролитов. В реализации же фармакологического аффекта иагяая роль отводится комплексам с участием кардяостероидов..

Из структуры кзрдаостаровдов следует, что она относятся к поли-фунхциональнш соединениям и содэргаг атома кислорода, которые могут выступать в качестве докорных при комшюксообразовонии, поскольку ггост-кио коны металлов, к которым относятся . щелочные и ' ¡целочнозешлышэ, преимущественно координируются с жесткими литанда?,*и. С этих позиций наличие кислородсодержащих функциональных груш как стероидного, ядра, так и углеводного компонента предполагает возможность участия каздого'из этих фрагментов в процессах комплс-ксообразования. Вышеизлохонноэ позволило предположить, что способность гликозидов к кокплаксообразоващш с биомоталлсми и кх комплексы являются ведущими факторами, определявшими фармакодкнамику гликозидов.

Однако имеющихся литератур1!нх дагшых недостаточно для выясношп! роли и значения координационных соединений СГ в биосистемах. Поэтому детально исследованы процессы образования координационных соединения кардиотоничаских стероидов и их составных активных фрагментов с ионами

5г.с:«етаялоз, дчн сравнительный анализ термодинамических ХЕршгтерлзтпя якгрдтеадкпеаа соэдкшпй ксрдиотсзшчаских стероидов, а такг-:э их ак-гивных сахарных компонентов с целью уточнения механизма действия СГ с зозицкй бионаорганичзехой Это позволило установить характер свя-

зи металл-лег аяд, судить о соотношениях меяду прочностью химической звязи и природоЗ реагирующих компонентов, а такта о реализации конфор-лецконных измерений яолекулы бполигЕзда, если такие 'имели место при «змилексообразованш.

3 последнее время с целью изучения роли ионов щелочных и щелочноземельных элементов в биологических системах используют металлы-заместители, изоморфно замещаюери в биологических объектах нвтивные катионы, loэтому весьма вазэн сравнительный анализ термодинамических параметров сокплексообразования биолигавда с нативными катионами и катионами-аа-«естителями. Это позволяет сделать вывод о возможности использования гого или иного катиона-заместителя а качестве биологического "зонд-з" ми выбрать наилучший из них.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 1. Исследование образования координационных соединений кардиосте-роидов и некоторых их сахарных козшонентов с ионами металлов штодсм

шгкрокэлортастрии Итболее подходящим и эффективным методом изучения взаимодействия раких лигаядов, как сердечше гликозиды и сахара с ионами цэлочзшх и-' щелочноземельных элементов является микрокалориматрия, так как бользлш-;тво гликозадов плохо растворимы в воде и использование этого метода, зеиду высокой чувствительности и точности калорпгэтрии, позволяет изу-[ать комшюксообразовзниэ в разбавленных растворах. Кроме того, микро-, салориметрия дает возмозс-гасть непосредственно измэрить изменения вя-галыши в хода-химической-реакции, а з случае малых значений констант 'стойчивости измерить такяе изменение стандартной свободной анэргии при ¡бразовании комплекса.

Поэтому первая часть работы посвящена определении констант устойчи-юстй, изменений свободной анергии, энтальпии и энтропии комплексообра-ювания путем измерения тепловых эф$ектов реакций, протекагодх в нейт-ильннх еодных растворах мезду катионами Ca2t, iígr+» Рг3+, Eu3f и био-гигандамя в соответствии с общим уравнением

H(HgO)n (aq) + btl^Og (aq) ^t HL(HgO)p (aq) * (o ♦ n - p) 1%0(я). В качестве объектов исследования были выбрани К-строфантин-í»

( Строфаятдкн-(3)-|3-1>-цшаро1щрЕнозвд- ) - пред-

ставитель сердечных глккозидов группы ЗИгорйялйшз, сахароза ( к-В-глэ-копиранозил-р-И-фруктофуранозид ) и 1Ьглшоза, входящая в состав глжо-на - сахарного компонента большинства гликозидов, в том числе и в состав К-строфантин-/э, а также в состав сахарозы. В этот ряд для сравнения включена и Б-фруктоза, • так как она входят в состав молекулы сахарозы.

Количество теплоты ( 0 ), выделенное или поглощенное раствором при комплексообразовании при добавлении лиганда к раствору соли металла, связано с равновесной концентрацией образующегося комплекса уравнением:

о = < V ^ ).21аН11ШГ1 + Чазб.' (1)

где ?с - начальный объем-раствора, Д7 - объем раствора титранта, добавляемого в систему; ¿Н^ молярная энтальпия образования £-го соединения; В полученные значения теплот смешения вносились поправки, учитывающие тепловые аффекты (0разб )» связанные с разведением исходных водных ра-стЕоров соли металла и лиганда.

Погрешность измерения скорости тепловыделения определяли согласно

, Едр.ДТ ст ,?1

^<0.04*+ [-щ- + -пд-т ]10СМ + йд« , {г>

где • ¿Г - изменение округгащай температура; Л?др.- дрейф (мгазт/ °С); ® - шкала прибора (мквт); т - постоянная временя (с); б - гогрешноси регистрирующего прибора; с - скорость изменения тепловыделения (мквт/с;

Случайные внутри серии относительные погрешности на основании статического закона сложения ошибок, рассчитанные на вероятность 0,95, вычисляли согласно уравнению (3): " ■'

"о2 - Иь>] 2 I " ° н ^ (3

Ст Г сЫ1

причем —— - . значения функции, определяемые

¿11 Л ^Ь -»С.."«*).^

, - С

из эксперимента по зависимости лЫ » —-- => /С^.Су- оопи^,

где <3 - исправленное значение теплового эффекта реакции; ли - средне' значение энтальпии образования; с°- аналитическая концентрация хлорид металла; исходный объем раствора соли металла; С^.С^ - концентраци лиганда и соли металла соответственно; и- относительные погрешности (вариации) оботватотвупцих индексированных величин.

Полученные результаты приведены в таблице Й1.

'аблица 1. Веетлзш герыодошэжгческих характеристик реакций ксиплексо-обргзсзапня целочнозенелымх я редкозеиелъшх элементов о сахарах? и кардиостерондага.

Комплекс ' 1&. ■ ДН ¿3

кДк/моль кДх/моль ДяЛколь К)

«£01и2+ 2,53 + 0,03 4,23 + 0,10 18,64 - 0,28 62,5 ± 0,9

1,91 + 0,02 10,46 + 0,28 21,35 ± 0,37 71,6 ± 1,2

ц^гг2* 2,79 + 0,03 -5,77 + 0,12 10,17 ± 0,27 34,1 £ 0,9

Сагти2* 0,94 ± 0,07 -5,4 + 1,3 0,0 ± 1,4 0 ± 4

СаС1и2+ 0,94 + 0,07 -5,4 + 1,3 0,0 ± 1.4 0 ± 4

Са5и,з2+ 1,58 + 0,02 -2,47 + 0,03 6,55 ± 0,17 22,0 £ 0,6

2 ,'48 + 0,03 -12,55 + 0,30 1,59 ± 0,47 5,3 £ 1,6

ЕиИи3+ 2,26 + 0,02 0,67 + 0,02 13,54 ± 0,13 45,4 £ 0,4

ЕиБгг34" 2,69 + 0,03 -3,03 + 0,08 12,32 ± 0,29 41 ,3 - 1,0

РгС1и3+ 2,14 + 0,02 5,77 + 0,14 17,97 - 0,25 60,3 * 0,8

Ргзгг3+ 2,62 + 0,03 -6,65 + 0,16 8,32 ± 0,35 27,9 £ 1,2

2,00 + 0,02 31,0 + 1,0 42,4 ± М 142 £ 4

С1и - В-гликоза, Рги - В-фруктоза, 5и§ - К-строфантин-о, 31£0 - дагокстн. (*) - в среде ДМОО.

сахароза,

Сопоставление величин термодинамических характеристик комплэкссюб-¡азования катионов с одним и там же лигандом, а таюю разных лигандов с ¡дним и тем жэ катионом, позволило отметить ряд особенностей.

Так, среда, катионов с одинаковым зарядом, образущима комплексы с >дним й тем кэ лигандом, величина константы устойчивости комплекса наа-5ольшая для катиона имеющего меньший ионный радиус, т.о. константа устойчивости комплекса с магнием выше константы устойчивости комплекса с сальцием. Этот факт подтверждается ионами лантаноидов.

Величины констант устойчивости возрастают с увеличением заряда на сатионе (комплексы с Рг^устойчивее соответствующих комплексов с Са2+). Увеличение зврядв центрального иона и уменьшение его конного радиуса 1риводит к повышению устойчивости комплексов (устойчивость Ки^г^выша, 1вм СаЗгг2+), что сопровождается увеличением вклада энтропийной состав-(мщей в изменение свободной энергии комплексообразованпя.

Твким образом, в изученных комплексах между катионами ж лигандами

2-414»

7

преобладает влектростатическое взашэдейстазга, которое определяется еэ-Л2ЧИН02 заряда к ионньш радиусом центрального кона. Поэтому для ряда катионов La3t Ce3t Рг3| Kd3t Pn3t Sa3t Eu3* uosbo ожидать, что константа устойчивости комплексов вин влеаантов с К-строфзняшш-р будут возрастать вследствие уканьшзшя их ионного радауса (лантаноидное сайта®). В этом ряду наимзньова устойчивостьв обладает комплекс лантана' -

IcStr3* (тонкий радиус I&2*- 1,CS 1), хотя по сравнение с кошиексоа CeStr2* ое является Селаа устойчивым.

-Анаша еэлнчин термодинамических хврактерпсяа показал, что различия э константах устойчивости кошяексов, в основном, обусловлена взха-танаем ¿S рванцяи. Исключения составляя! коглплаксн CaGlu2* и CaSír2*, устойчивость которых определяется шшш ДН раакциа. Для кошлак-соз CaSug^* и по сразнэкга с ксшлексанг СаВЫ?* и KaCH-u2*,

ЕЕблпдзэтся некоторое повшаение AS кошлэксоовразоБааза, что отрзгае! увелнчешэ числа молекул растворятся, штесаявках лэтандоа (сахароаоЗ) ез координационной сферы катиона, связанное о. увэдачанквм числа донор-ш кислородных атшов. Знак суммарного езмэнзния антроааи указывает на прообладшиз досольватЕЦяонной какдавеига в аакенвншг внтроша. Ревхцаа кокплзхсоойразовааия катионов кальция я кагнаа с глакозидта акзотвркач-esS реакций хоимаксообразования ех с сахарает. Это тенденция сохраняется к для комплексов с яоншя лантаноидов. Теква образом, дН реакции £ больней стзпаня стабилизирует коглиексы с К-страраатпнок-^, ш ерзвне-ви» с друпшз исслэдованшви 'лагацдшет, аошенюруя частичный проигрс в изменения внтрошга. ■";.

Шлогительннэ Езашнешга ДБ для реакций коиплексообразования е

частично являзтея следствием отщепления сольватирущкх колвхул воды от катиона, что приводит к уменьшению упорядоченности сястеш в целом, т.о. к увеличения ентропкп. Этот ко процесс десолъватзциз катионг сопровождается'координацией катиона молекулой кардностароада, дентат-ность которой вше дентатности молекул D-гликозн и сахарозы, что отражается на сравнительно высоких значениях констант устойчивости комплексов JStr2* и их тепловых еффэктах образования (вкзотериачность процесса), при втем ассоциация участвующих частиц сопроЕоздаэтся стабилизацией цас-коЕформациа молекулы кардяоетероида, приводя к голосителышм, однако, насколько меньшим значениям ¿S реакции в рассматриваемом ряд дигацдов. Подобная кортша наблвдаатся и .для РЗЭ.

На основан:®, слабых коишгэксообразуяцях свойств моносахаридов ¡: дисахеридов, как лягандов по относегкв к ксша,м шталлов, предполокено,

¡то углэводшй компонент сардз^пах глакозпдоз сам га сзбэ пэ будет яв-:атьсл сильным гсоордтангюпшм центром связквкшя иона кзт&ллэ (табл.1). (Ыгаение констант устойчивости комплексов с кардиостерсидамя следует. 1бъясяять кснформацнснноЛ пздеяжяостыз углеводного компонента СГ и глг-азидной связи. При этом гибкая углэздная цепь молэкулы кардностеронда гзгпбзэт свой дагеядсй контур таксл образом, что оказкзеется ссотвот-¡тзупцим координационному полиэдру Лшдаизтва металлов. Повышение коп-¡тгнт устойчивости этих комплексов свидетельствует об участии дснорных згелороднах атомов такгэ и аглпконовой часта иолекула глнкозвдэ, что ©глэсуется с вкспоргменталышми данными, полученными методом 1МР. Приеденные тергаденаггасхке гаректертстаки а их сравнительной анализ 'зидетельствует об образовании халатных циклов к с к в случае сахарозы, вк и К-строф8птша-£. В уе-злхчонио устойчивости комплекса дапт вклад :ак отрицательнее аяачеягя ¿Я, так и полояительныэ значения л5. Предло-эна структура кошлэкса Сс5*г'-+.

Тепловые 8ф$эктн реакций • образования координвционяых соединений еталлов с кардиостетоидсм вкеотермзчна яри Т= 293,15 К. Устойчивость омплекссз возрастает в ряду СаЗ^ < ?гЗ*г< Ка51г , в то время как кзотердпность процесса укзньаазтся, однако частичный прсигрыа з измэ-энает внтзлыин реакция кскпэнафуется яаигршом в изменения энтропии, то наглядно кллпзтрируэт рис.2 и рис.3.

На основании анализа поведения константы устойчивости ксмплэксов--строфантика-А от тегшерзтура устеясзлэш, что изменение теплое.',кости ряду кскпиексннх соэд^хэкиЗ исследованных металлов близка мэзду собой о пэхзченэ и.-болыза нуля, что, вероятно, могэт служить подтварЕдением даотппностз кскплексообрзЕОзаная молекулы кзрдаг.стеровда с катионами. &зыда и РЗЭ.'Отклонение таркодинемичоснгх характеристик для ксяалвп-оз Ц^г2* от лилейной зависимости для комплексов ?г5ьг3+,

привэдэнноа на рис.2 а 3, сгядатальствует о существенном раз-этии процессов пошиэксообрззования гликозида с кагалом по сравнении с ругая изученными катиопатги.

¡Сонстштта устойчивости комплексов гликозпдэ о кальцием, европием я разводимом поаизгетса с увеличением температуры. Для комплекса Е^г3* ргасвмося» проходит чораз минимум, на слвбо зависит от температура. В гибольшей стегни падение константы устойчивости с увеличением темпа-этуры наблвдается для комплекса СаЗИ"2*. В диапазона биологически змлератур (18-39.°С) выход комплекса строфантина с кальцгем будет нз-э, чем для комплексов с европием а празеодимом.

2ж-414а

3

1© &253 • 3,00

В - 2,75

СаЗгг2* 1 . , 1 . . Еизгг3+ ..( _______ ■ 2,50

-12,0 -8,0 -4,0

л%33' НДк/моль

Рас.2. Зависимость логарифма константы устойчивости в раду координационных соединений К-сгрофантина-/з с ионами мэталлов от изменения энтальпии при их образовании.

Рис.з. Взаимосвязь изменения энтальпии и энтропии при образовании координационных соединений К-стро-фаятина-^ с ионами металлов.

Донные термодинамических измерений позволила оценить вф&эктизность К-строфапткиа-^ при патологии сердца. Учитывая меньшую эффективность гликозидов при гипокгагаеских. состояниях сердца по сравнении с сердечнососудистой недостаточностью газодинамического типа рекомендуется назначать препараты группы Strophenthus на фона гипотермии.

2. Изучение равновесных процессов с участием сердечных гдшюзздоз и координационных соединений кегзллов Выяснение механизма кардкотонического и кардиотоксического зффек-тоа СГ с позиций бионеорганяческой химии определило необходимость постановки эксперимента по моделировании реакций, протекающих с участием молекул кардиотонических стероидов и комплексных соединений биометаллсв с образованием смешаннолигвндннх комплексов (аддухтов). Для этих целей был применен метод ЯМРгСпектроскопии и использованы лантаноидные сдел-гаащиа реагенты (ЛОР).

Вследствие своей координационной ненвснщенкости, эти соединения (Е) способны к дополнительной координации молекулы субстрата (S) с образованием'аддуктов (ES), как правило, состава 1:1 согласно схема

Е t S -—> ES

По существу, приведенная схема реакции образования аддукта между ЛСР и молекулой субстрата отражает образование тройного комплекса и может слугжть ¡гадальной системой, отракащэй взаимодействие СГ с коордкнаця- ( оннкмя соединениями биометаллов в организме, а также взаимодействие ' с роцешгора?й1 как с большим (На"(',Х+- АТФаза), так и с-меньшим аффинитетом к СГ (например, фосфзлипиднна участка мембран, фосфатидглхолин). В качества модельного комплексного соединения выбран объемистый координационно ненасыщенный трихелат - трис-гептафтордиметалоктацциояат еврогшя Eu(iod)3. Из числа гликозидов выбран ацагалстрофакткдин (AcStr),благодаря язоструктурности с агликояамн кврдкостероидов грушш Strophantins, з ацетатной группе, обеспечинащей более простой ПМР-спектр, по сразив-. киэ со сзехтрами ЩР гликозидов, содержащих гликозиднув сахарную цепь. При изучении реакции.методом ЯМР установлено, что резонансные сигналы протонов, принадлежащих стероидному ядру, лактоннсму кольцу и ацетатной группе, сдвигаются практически одновременно с'добавлением ЛСР. Полоеэ-ние сигналов протонов зависит от соотношения концентраций ЛСР а субстрата, з ваблздвекнэ больвиэ индуцированные сдвиги протоков, находящихся па значительном расстоянии один от другого (например, 22-Н и 3£-ООССН3), является следствием взаимодействия Eu(iod)3 с различными координационными центрами молекулы гдикозада. Относительные величины индуцированных

сдаггоз водобгы наблядазгли вря дашь-дашолыюи взеашдайотваа.

Анализ сшг.троз П5£Р показал, что в шдекулв гдшюнадз сущэстеуэт два каста коордахацаа - д ж В, ваходацкася на значительном расстояний одно от другого в пшицаэ подобные индуцированные сдвига сигналов протонов б пщрокоИ области Езкзненгш концентрации ЛСР. Длл адцуктов lcStr(Ä)®ai(iod)3 п AcStr(D)«Ea(fod)3 определены константы устойчивости, а такта црэдэлыше аааготескав сдвига некоторых протонов ка/вкум гллкозздз. ЗкспзрЕмэнтальше величины прадельннх химических сдвигов бала гсоолъзованн длл определения пологзний парамагнитного центра в ад-дате ж плоскости лгитонного кольца молекулы тлакозида относительно сторондаого ядра ш сззцвальЕО созданной для ртоЯ цели программа с ес-шльаозввгеи урсьаэная Еак-йонквяяа-Робзртссна:

Ад- С (3 coÄ - Dd _3, • '(4)

гда ап-' вздарша продельного псеадоконтшпЕОГО сдвига 1-го ядра протона; о - параметр,' учитнващий анпзотрошш магнитного момента; е -Езлнчииа угла кэзду главной магнитной осьв комплекса в радиус-вектором й, -связыващим металл с атоком t-ro ядра молекулы субстрата.

Используя уравнение (4) к целевую функцию F ' - t

v-IiH- W2 <5)

с последующей ео ккттгагпацааД, проведен расчет координат парамагаитно-го центра (X^Y^Zg) в адаукте, параметров ©£> d{ в коаффицкэнта корреляция В(о), характеразущэго. адекватность акспзрютнтдльнцх величин а^ с рзсчктапнша 'то уравнении (4) при различных значениях угла поворота а лактовгого кольца вохфуг связи С(17)-С(20):

Xlr О , П 5> п •

VI- Зсоа'тМ I V Зсоз о-1 у . /п

Результаты расчетов на ЗШ продотазлэпн на рис.4, где показана ва-влсдаость коз^здиента корреляции Н(о> от угла поворота ладонного кольца о в образоваваеыся адцукта. Хорошо пндне, что максжальноэ значение ко&Кецизетв корреляции соответствует косформору (1)t п стлзтаго от конформера (Е), сбладащего биологической активностью.

Полученный данные, во-пэрних, подтвердили гипотезу о существованиг в растворах двух равновесных ковфориеров СГ, остающихся »сведу собой ораентацкбд лгктонаого кольца в пространстве. Во-вторых, показали, что

R

0,40

0,00

-0,40

-0,80

0 H2I I6f

( 2 ) H22

ta(ftd)3

U22

( I Гт"*Ъ H2I

180 240

■ Pec.4. Завяспдость хоэй£ацшята корредяцга S qï угла поворота яактоняого кольце вокруг сназа 0(17)- 0(20) в AoStr(n)*nu(?cd)3

"гпбязцз 2.

Результат расчета полегегая nopaaarsasaoro çsnrpa к дзажкаюго. кольца п аддукте AcStr(B)«Ea(îoti)g по дшзвз ЕсоеадеззягЗ мзтойса • ЯШЧжаатросшшп

ГТрэдельшЗ химический СДЕЯГ Координата протона в конфоршрэ Угол Ú Расстояние каэду протонем и парамапэиЕни центром ЗьООРДКНЗТН парз"огшггзого центра з аддукта

Гц о А грзд о А h

382 г 11 390 Í 11 455 J 12 355 i. 10 50 ± 2 0,90 3,70 4,30 0,30 2,30-0,10 0,70 2,10 -0,30 -1,30 0,90 2,40 0,80 -3,00 2,40 31 39 33 35 47 4,63 4,(0 4-,30 4,33 5,05 2,8. M 3,G

угол поворота листанного кольца вокруг связи С(17)-С(20) з град. 312 ± 12

при взаимодействии СГ с координационным соединением в образовавшемся аддукте происходит стабилизация полоеэшш лактонного кольца в пространства и тем самым происходит изменение равновесной концентрации биологически актзшного конформвра в растворе.

Таким образом, одним из способов изменения эффективности гликозид-рецепторного взаимодействия является уменьшение свободной энергии биологически активных конформеров СГ путем исключения конформационной лабильности как сахарного остатка, так и лактонного кольца относительно стероидного ядра молекулы, что может происходить в растворах в присутствии ионов металлов и их комплексных соединений путем фиксирования в одной из продуктивных кокформаций биологически ванных центров молекулы субстрата. Такая фиксация продуктивной информации, по-видимому, и происходит в присутствии конов металлов, что должно проявляться в увеличении сродства гликозида к рецептору, в первую очередь, через образование смеианнолигандных комплексов субстрат-металл-рэцептор. Это положение подтверждают данные проведенных работ по исследовании устойчивости комплексных соединений гликозида с кальцием и комплексными соединениями металлов (на модели). Полученные результаты свидетельствуют о важности смешаннолигандшх соединений СГ, образующихся в организма на промежуточных этапах воздействия гликозидов на сократительные белки миокарда» Они могут быть использованы для • регулирования кардиотонического эф|>окта СГ при их сочетании с соответствущими препаратами, позволяя снизить дозы лекарственного средства до минимальной терапевтической, достигая при этом »олаемого лечебного аффекта." Одним из: таких средств оказался оксибутирвт лития.

3. Изучение равновесных процессов в водных растворах оксибутирата литая в присутствии солей щелочных и щелочноземельных элементов Дальнейшим продолжением исследований явилось изучение равновесных процессов в водных растворах оксибутирата лития , (Ый) в присутствия сердечных гликозидов и солей биометаллов. Это-связано с тем, что лштие-вая соль к-оксимасляной кислоты, как показали эксперименты, обладает протекторным эффектом - препятствует остановке сердца. позло передозировки строфантином, обладает противоаритмическим действием как при строфантиновой, так и хлоридаальщшвой вритмиях. ■

Исследования методом ПМР водных растворов оксибутирата лития в присутствии солей металлов показали, что координация металла осуществляется по атомам кислорода карбонильной группы, а устойчивость образу-

пцихоя комплексов возрастает в ряду

-< На* < Ы+ < < ^ Са2+ < 1л3*,

причем у-лактон, образущнйся согласно схемэ реакции

СГ^-СГг^-С^-СООН Г |

¿Н 0

комплексов не образует. Для более детального изучения равновесных процессов был использован катод миярокалоримэтрик. Результаты исследований представлены в таблица £3. Таблица 3. Величины константы равновесия, энтальпии и остропил: дягг рлдэ равновесных процессов с участием катионов кадьцая, скскбутирйта я Я-строфзнтинз-й.

Уравнения реакций

Са2'" + ЫН ' Са2+ + 2ЫР.

ЬГ к*

М*

- Сай, + ГГ + 3" 1

Са2* + Сай* +■ *Г Сай* +

Ь1Т 2Ы+ Ый

на

Ь1Й СЕЙ*

+ Свй* + Са!^ + Сайт

СаНд

СсйИг2* + К"

. 1е к АН кДз/моль ДБ Дп/(моль л)

1,50 - 0,04 0,28 £ 0,01 29,7 £ 0,8

0,97 £ 0,(37 1,20 £ 0,06 22,6 £ 1,6

0,53 £ о,11 -0,92 £ 0,07 7,1 £ 0,5

4,76 £ 0,04

0,70 £ 0,06

2,0 £ 0,2

0,2 £ 0,2

0,43

В присутствии оксибутирата происходит уменьшение концентрации свободного кальция за счет образования комплекса СаН*, что свидетельствует а способности препарата влиять на равновесный процесс

Са2+ +. БЪг ^ СаЯгг2*,

смеадя равновесие в сторону образования менее активной формы гликозидз, и тем самым препятствовать образования физиологически активного комплекса кальций-гликозид. Кроме этого, в присутствии ионов кальция и оксибуткрзта кзнду кардяостероидом и СаН+ возможно образование смепан-нолигандного комплекса по уравнения'реакции

СаК+ + эгг ^ [саВ-З^г]*^

Согласно проведенным исследования;,! на модели (глава 3), образование смешаннолигандзого комплекса этого типа сопровождается кснфорлационнсй перестройкой молекулы кардиостерокда (изменяется. подозэшю биологически

актиаикх функциональных групп) к, как следствие, происходит угнетение СиологЕчаска активной фора гликозида. С атах позиций объясняется за-цатнов дейстЕяэ оксгбутярзта литля при интоксикациях, наблюдаемых при мздао-баолопгчесют исследованиях, представленных в таблице Х4.

Таблица 4. Вяияпзд сксвбутиратв лития ка развитие стрсфантиыовой ЕЕГОКСИКаЦНИ у КСЕЗК.

Лекарственная фотзма препарата Доза оксибутирата лития мг/кг Токсическая доза строфантина мкг/кг

врптмогеняая смертельная

Контроль , - 0,20 ± 0,01 0,304 - 0,003

4Х-НКЙ раствор '39 0,3-5 - 0,DS 0,41 t 0,05

Таблетки 33 0,32 - 0,04 0,43 ± 0,04

Учет влияния температуры на эффективность антиаритмического действия окскбутирата лития при указанных интоксикациях свидетельствует, что увеличение теютратуры должно приводить к увеличении концентрации комплекса Сай+ и уменьшению CaStr^+, что будет сопровождаться усилением аатпаритмического действия литиевой соли у-окгамасляной кислоты.

вывода

1. Усовершенствована методика микрокалориметрического титрования для изучения взаимодействия Сахаров к сердечных гликозидов с иона.\а щелочных и редкоземельных элементов.

2. Получены'термодинамические параметры (ДС, дН, ¿S) реакций комплэк-сообразования ионов Са2| Pr3t Eu3+ с В-глвкозой, D-фруктозой, сахарозой, К-строфаптиномн» и показано, что в этих системах образуются ком-лакси состава 1:1, устойчивость которых увеличивается с ростом дентат-ности лигандов .е ряду Clu « Fru < Sus < str-

3. Установлено,что образование комплекса CaStr2+ сопровождается увеличением вклада внтальпийной составляющей в изменение стандартной свободной 8нерпш кошлексооОразовакия, а для комплекса KgStr2+ - увеличением вклада внтропийной составлявшей.

4. Повышение устойчивости комплексов ионов металлов с К-строфантином-по сравнение с сахарами объяснено конформационной подвижностью углеводной цепи и гликозкдиой связи в молекуле строфантина, что евзано с участием в координации к иону металла до норных атомов кислорода обоих структурных фрагментов (углеводного и стероидного) молекулы лиганда.

5. Установлено, что в растворах кардиотонических стероидов существу-

ет коиформэцкоянов равновесие, з основном, мехду двумя низкоэнэргэта-чвскимл конформэрами, различающимися мезду собой различной ориентацией в пространства лактонного кольца л углеводного компонента, рввноЕэспкэ концентрации которых могут измоняться при образовании с сердечными глпкозидами смешаннолигандаых когакексов о участием биоматаллов и биолигвндов.

6. Установлено, что кардиотошчесмй зСфэкт сердечных гликозпдов связан с процессами комплексообразования вследствие стабилизация одной из возможных конформаций молекула гликозида при ее координации.

7. Показано, что устойчивость комплексов ионов металлов с оксибутя-ратом возрастает в ряду К* < Иа+ < Ы+ < За2+ < « Са2+ < 1а3+. Определены термодинамические характеристики равновесных процессоз, протекающих с участием конов кальция л оксибутирата.

8. Установлено, что оксибутират лития в условиях стрсфэнтшговой аритмии проявляет антиаритмическов действие, что обусловлено его связыванием в разнолигандный комплекс с ионами кальция и строфантином.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО T2v3 ДИССЕРТАЦИЯ.

1. Бударин Л.П., Гребенников В.Н., Чеккая И.С. Изучение кокпяексо-обоазования сердечных гликозидов группы Digitalis lanata а ионами щелочноземельных металлов //Региональная сессия по неорганической химки АН СССР по бионеоргвнической химии: Таз. докл. - «рунзэ: КШ, 1980. - С.39. '

2. Комплексоутворення дитоксину з Хонамн кзльЩзз /Горчакова И.О., Гребе1ш1ков В.М., Будар1н Л.1., Чекман I.C. //Фасмацевт. зуш. - 1980. - Ji G. - С.43-45. * .

3. Гребоннкков В.Н., Бударин Л.И. Изучение процессов комплексообразования некоторых сердечных гликозидов с ионами щелочноземельных металлов //Тез. докл. XIV Всесовзн. совещания по химии комплексных соединений. - Иваново, 1981 - - 4.1. - С.£03.

4. Гребенников В.Н., Бударин Л.И., Вурлпепко H.A. Калориметрические исследования процесса комплексообразования к-строфэнтинз-|3 и D-глнкозы

с катионами Са2+, иг;2'1' и Рг3+ //Теоретач. и експетзкм. химия. - 19-33. -Т. 19, - 6. - 0.757-760.

5. Фармакологически аспекты ксиплексообпазовапяя дагокскнз с катионами кальция и капая /Чекман И.О., Будашн Л.И., Горчакова H.A., Ткачук В.В., Гребенников В.Н. //Фзрмшгал. и токсикол. - 1983. - Л 2. - C.57-S2.

6. Гребенников В.Н., Выскробцоа В.Б., Бударки Л.И.Калориметрические исследования процесса комплоксообразования D-глпкозы и в-фоуктозы с катионами кальция в водных раствопах //Курн. ноорган. химии - 1S84. -Т.2Э, - ВЫП.1. С.51-55. *

7. Гребенников В.Н;, Бударин Л.И., Шямис Е.М. Изучение процесса комплексообрззова1шя некоторых сердечных гликозидов группа Digitalis lanata с ионами кальция и магния //Рукопись депон. з Уко.ККЙНГй 20 февраля 198-1 г., й 279, Ук-Д34.

8. Антиаритмическко и коронаролитическио свойства лития оксибутигата а опытах m vitro /Покровский* H.B., Галенко-Ярозевский П.А., Бударин Л.И., Тихонов A.B., Гребенников В.Н., Абушковч В.Г., Лобанова И-В.

//©аркакотсрвхшя арипсй (гемодинамика, гемостаз, микроциркуляция).-Краснодар, 1984. - 0.128-135.

9. Сравнительная активность таблетированной и лшдкой лекарственной форд лития оксиОутирзта и некоторые аспекты механизма его внтиаритми-ческого действия /Тихонов ¿.В., Галенко-Ярошевский П.А., Бударш Л.И., Покровский М.В., Гребенников В.Н., Тоегубенко К.Н. //Фармакотерапия аритмий (гемодинамика, гемостаз, шкропэткуляция).- Краснодар, 1984. -0.135-143.

10. Коышгаксообразованаэ лития оксибутирата с ионами На , К , Ва ,

12g2* и Са2+ /Галенко-Ярошевский П.А., Бударин Л.И., Буиклиский В.Д., Гребенников В.Н., Покровский Ы.В., Тихонов A.B., Паникин В.Т., Муртазаева. Л.В. //Фармакол. и токсикол. - 1984. - Я 6. - 0.51- 54.

11. Изучение биологически активных конфэрмацкй кардиотокических стероидов с использованием лантанидных сдвигащих рвагентов /Требзнников В,Н., Бударин Л.И., Туров A.B., Галенко-Ярошевский П.А., Тихонов A.B., Покровский М.В.//Тез. да;сл. IT Всесоюзн. совещания "Спектроскопия координационных соединений"'. - Краснодар, 19SS. - С. 116.

12. Горчакова H.A., Бударш Л.И., Гребенников В.Н. Фармакологические основы кошлексообразования сердечных гликозидов с фосфатидилхолином и кетвллами //В сб.¿Фармакология кардиотонических средств. - М., 1988.-С.51-58.

13. Поиск антиангинальвых, антиаритмических и внтинекротических веществ среди некоторых производных ГАМК и изучение механизма их действия /Галенко-Ярошевский П.£., Тихонов A.B., Ыингалев А.К., Васьков К.С., Линчвнко G.H., Барташевич В.В., Уваров A.B., Хам Б.Б., Гребенников В.Н., Иваненко И.Р.//Тез.докл. VI всесоюзн. съезда фармакологов.-Талшент, 1988. - 0.80-81.

14. Исследование взаимодействия лития оксибутирата с катионами кальци в водных растворах /Гребенников В.Н.,. Бударин Л.И., Тихонов A.B., Покровский U.E. //в сб.: Физиология и фармакология деятельности сердца к коронарного кровообращения. - Краснодар, 1989. - С.83-89.

15. Положительное реиаяие от 06.06.1986 г..по зявке на изобретение ¿4127743/14-140694 - Антивнгинальное средство - литая оксибутират.- Каверина Н.В.. Галенко-Яроиевский П.А.,* Столярчук A.A., Любимов Б.И., Покровский Ы.В;, Тихонов A.B., Бударин Л.И., Гребенников В.Н., Чубенкс

A.B., Буиклиский В.Д., Лавриненко П.А.

16. Взаимодействие сердечных гликозидов с биоглэталлами и бислигандаад /Чекиан И.О., Горчакова H.A., Бударин Л.И., Горпяко А.Г., Гребенников

B.Н., Галенко-Ярошевский П.А., Туров A.B. //Докл. Акад. наук Украины -1992.- Л 9. - С. 137-142.

Подписано к го чата 2.02.93. Формат.. COxS-l I/I G. Офсзткач шчадг.' Пвч.л. 1,25. Tapas ICO. Gas. <ÍI4b.

ШШ корпорации У*фНТ11, 252I7I, Киев, ул. Горького, 180.