Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » Использование клеточного биосенсора

1 2


0 20 40 60 80 100 120 Концентрация сульфаметоксазола, мМ

Рис. 11. Синергический эффект при комбинированном действии сульфаметаксазола и триметаприма. Правый график получен вычитанием кривых на диаграмме Доза-Ответ при различных концентрациях триметаприма.

4. S. ambigua как клеточный биосенсор

Кинетические характеристики клеточных переходов S. ambigua (от образования промежуточного состояния до гибели), морфометрическое описание изменения формы, подвижности объекта, строения цитоплазмы зависят и от природы, и от концентрации определенного химического соединения. Принципиально возможна постановка задачи идентификации природы химического соединения в зависимости от количественных и качественных показателей клеточных переходов S. ambigua [15-18], в том числе и для природных метаболитов (например, аминокислот). В этом смысле данный тест-объект является клеточным биосенсором, позволяющим проводить исследования одно- и многокомпонентных растворов на предмет выявления и идентификации (теоретически - вплоть до определения концентрации) химических соединений, обладающих биологической активностью (в том числе и токсичных).

Результаты по определению вида комбинированного воздействия химических соединений могут быть использованы, с нашей точки зрения, для ранних стадий доклинических испытаний, как-то продемонстрировано ниже при разработке лекарственной композиции MP-33. S. ambigua как свободноживущая инфузория не является узкоспециализированной клеткой как клетки, образующие ткани человеческого организма. Поэтому факт действия на этот тест-объект определенного соединения может быть перенесен на любые клетки человека. При этом остается справедливой кинетическая схема (с1) или ее усложненные варианты (с2, с3 и т.п.). Для клеток человека будут изменяться только численные значения констант. Медленный переход на второй стадии не обязательно является процессом гибели. Кинетически идентичное описание может быть получено и для образования лекарственно-устойчивых форм (патогенных бактерий,



раковых клеток). Возможность кинетического описания возникновения лекарственной устойчивости, образования споровых и дормантных форм описано нами ранее [16, 18]. Описанные способы использования диаграмм Доза-Ответ и температурных зависимостей кинетики клеточных переходов были использованы для исследования биологической активности компонентов лекарственной композиции MP-33 и разработки методологии оптимизации состава лекарственной формы.

5. Методология оптимизация выбора вспомогательного вещества лекарственного препарата на примере метаболитной композиции МР-33

Разработанная МНПК Биотики метаболитная композиция MP-33 к активации различных систем антиокидантной защиты организма и обладает радиопротекторными свойствами [31-33]. Препарат MP-33 практически нетоксичен: ЛД 50 при введении per os составляет > 3000 мг/кг [34]. В стадии доклинических испытаний препарат находит применение для профилактики и лечения хронического алкоголизма, алкогольной абстиненции, интоксикаций на производствах химической промышленности, различных форм химической, мышечной гипоксии, при вынашивании и рождении ребенка, ишемии миокарда, пневмониях, а также в качестве радиопротектора для лиц, находящихся на территориях с повышенным уровнем радиации, особенно для беременных и их плода [35, 36].

Для исследования индивидуального и комбинированного действия на кинетику клеточных переходов S. ambigua субстанций и вспомогательных веществ, входящих в состав MP-33 концентрации аминокислот и других компонентов были подобраны в соответствии с растворимостью аминокислот и в количественном соотношении их в таблетке. Как видно из сводных данных, приведенных в таблице 1 энергия активации клеточных переходов при комбинированном действии глицина и L-глутаминовой кислоты имеет значение, отличающееся от Ea при индивидуальном действии аминокислот. Наличие аррениусовской кинетики при комбинированном действии соединений означает, что аминокислоты вызывают клеточные переходы по типу схемы с2, причем промежуточное состояние клетки отличается от такового при индивидуальном действии аминокислот. Причем клеточный переход при комбинированном действии этих аминокислот ускоряется (энергия активации имеет меньшее значение). Вспомогательные вещества в составе таблеток МР-33 либо приводили к вырождению комбинированного действия аминокислот (ПВП и крахмал), либо не влияли на значение энергии активации (МЦ). Полная биологическая инертность и требуется от вспомогательного вещества. Применительно к препарату MP-33 биологическая инертность метилцеллюлозы не будет влиять на сублингвальное всасывание субстанций.



Следует отметить, что крахмал, как и метилцеллюлозы различных марок (МЦ-16, МЦ-100), оксипропилметилцеллюлоза в различных концентрациях (от 0,2 до 1,5% раствора) не оказывают никакого влияния на их жизнедеятельность S. ambigua при индивидуальном применении. Следовательно, в составе таблетки вспомогательные вещества не только обуславливают технологические качества лекарства в целом, но и выступают как носители и регуляторы биологической активности лекарств. Применительно к МР-33 максимальное действие лекарственных веществ достигается при использовании в качестве вспомогательных веществ метилцеллюлозы водорастворимой.

Таблица 1. Сводная таблица данных по энергиям активации кинетики клеточных переходов S. ambigua индивидуальных аминокислот, их комбинаций и лекарственного препарата МР-33 (общие для всех препаратов таблеток компоненты - глицин, глутаминовая кислота, цистин, стеарат магния) с различными вспомогательными веществами. Концентрации аминокислот и вспомогательных веществ при индивидуальном, комбинированном действии и в составе таблетки идентичны. Не растворяющиеся компоненты таблеток МР-33 отделяли фильтрованием. МЦ - метилцеллюлоза водорастворимая (МЦ-16). ПВП - поливинилпирролидон. Использовали крахмал -модифицированный Starch .

Название

Энергия активации клеточных переходов Еа, кДж/моль

Индивидуальные вещества

115 ±5

115 ±5

ПВП

Крахмал

Комбинация аминокислот

Gly+Glu

85± 6

Лекарственный препарат с различными наполнителями

МР-33 с МЦ *

90±4

МР-33 с ПВП **

115±7

МР-33 с

крахмалом***

115±7

* - ПВП вызывает медленные осцилляции S. ambigua из исходного состояния в промежуточное (рис. 12) ** - вещество не индуцирует клеточные переходы

Библиографический список

1. Ershov Yu.A., Pleteneva T.V. On a thermodynamic and kinetic methods of evaluation of the toxicity of arsenic compounds Toxicol. Environ. Chem. - 1983. - V. 7. - № 1. - P. 41-46.

2. Плетенева Т.В., Тарнавская Н.А., Есменская Н.Б., Ершов Ю.А. Комбинированное действие растворов серебра и меди на инфузорий Paramecium caudatum Серебро в медицине, биологии и технике . СО РАМН Новосибирск. - 1995. - №4. - С. 124-130



3. Pleteneva T.V. On electrochemical method of evaluating the toxicity of inorganic compounds The first international conference of electrochemistry and its applications. - Luxor. South Valley University, Qena,Egypt. - 1996. - P. 245-248.

4. Слонская T.K., Плетенева Т.В., Ершов Ю.А. Оценка биологической активности токсических агентов с помощью одноклеточных моделей Бюл. эксп. биол. и мед. - 1997. - Т. 123. - № 5. -С. 519-526.

5. Pleteneva T.V. Physicochemical factors of inorganic compounds toxic actions 4-th European Biological Inorganic Chemistry Conference - EUROBIC-4. - 1998. - Sevilia, Spain P. MM-27.

6. Pleteneva T.V., Rulenko I.A., Sinuk T.F., Ershov Y.A., Tukavkina N.A. Effects of chelating agents, polyphenols, on heavy metal ions biological activity (Protozoan models) The 3-rd Tannin Conference Plant Polyphenols: Chemistry and Biology , USA. - 1998. - P. 163-164.

7. Ershov Yu.A., Pleteneva T.V., Siniuk T.F., Dolgopolova V.A. Determination of growth parameters of the Paramecium caudatum test-system during standardization of studies of biological activity of chemicals Biull. Eksp. Biol. Med. - 1999 - V. 127. - P. 717-720.

8. Сыроешкин А.В., Плетенева Т.В. Прогнозирование биологической активности химических соединений. Проблемы и перспективы Научно-педаг. конференция Медицинское образование в наступающем XXI веке , РУДН. - 2000. - М. - C. 28-30.

9. Applewhite PB Drugs affecting sensitivity to stimuli in the plant Mimosa and the protozoan Spirostomum Physiol. Behav. - 1972 - V. 9. No. 5. P. 869-871.

10. Dikstein S., Hawkes R.B. Metabolically regulated cyclical contractures in microinjected Spirostomum: a pharmacological study Experientia. - 1976 - V. 32. No.8. - P.1029-1031.

11. Nalecz-Jawecki G., Rudz B., Sawicki J. Evaluation of toxicity of medical devices using Spirotox and Microtox tests: I. Toxicity of selected toxicants in various diluents J. Biomed. Mater. Res. - 1997. -V. 35. No.1. P. 101-105.

12. Nalecz-Jawecki G., Sawicki J. Toxicity of inorganic compounds in the Spirotox test: a miniaturized version of the Spirostomum ambiguum test Arch. Environ. Contam. Toxicol. - 1998. - V. 34. No.1.

-P. 1-5.

13. Nalecz-Jawecki G., Sawicki J. Spirotox-- a new tool for testing the toxicity of volatile compounds Chemosphere. - 1999 - V. 38. - No.14 -P. 3211-3218.

14. Hawkes R.B., Holberton D.V. Myonemal contraction of Spirostomum. III. The thermal dependence of contraction, relaxation and excitation-contraction coupling J. Cell. Physiol. 1975. V. 87. No.2. -

P. 253-263.

15. Сыроешкин А.В., Плетенева Т.В., Долгополова В.А.. Разработка биологической модели для оценки комбинированного действия лекарственных веществ по кинетике гибели S. ambigua Патофизиология и современная медицина. Материалы научно-практической конференции,



посвященной 100-летию со дня рождения профессора С.М. Павленко. 13-14 октября 2000 -Москва, Издательство РУДН, 2000. - С.196-197.

16. Сыроешкин А.В., Березинская Т.Л., Долгополова В.А., Ковалева А.А., Бикетов С.Ф., Плетенева Т. В. Дормантные формы клеток и споры: кинетическая теория клеточных превращений Электронный журнал Исследовано в России . - 2001. - 112. - С.1204-1214. http: zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/112.pdf

17. Ковалева А.А., Плетенева Т.В., Серегина О.Б., Сыроешкин А.В. Клетка как химический реактор: аррениусовская зависимость ДМСО-индуцируемой кинетики гибели инфузории Spirostomum ambigua от температуры Электронный журнал Исследовано в России . - 2001. - 113. - C.1215-1224. http: zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/113.pdf

18. Сыроешкин А.В., Суздалева О.В., Кискина Л.П., Долгополова В.А., Быканова С.Н., Плетенева Т. В. Кинетическое описание взаимодействия клетки с низкомолекулярными лигандами

Вестник РУДН. - 2001, № 3.

http: med.pfu.edu.ru/ new/russian/win/library/vestnik/v013/03 2001.html

19. Ершов Ю.А. Квазихимические модели роста биологических популяций под действием ингибиторов и промоторов Ж. физ. химии. - 1998. - Т. 72. - №3 - С. 553-559.

20. Варфоломеев С. Д., Калюжный С.В. Биотехнология. Кинетические основы микробиологических процессов, М., 1990.

21. Emanuel N.M. Kinetics and free-radical mechanisms of ageing and carcinogenesis IARC Sci. Publ. -1985 - V. 58. P. 127-150.

22. Emanuel N.M. Kinetics and the free-radical mechanisms of tumor growth Ann. N. Y. Acad. Sci. -1973. - V. 222. - P. 1010-1030.

23. Сыроешкин А.В.. Кинетика клеточных процессов в норме и патологии (2002), Автореферат .. ..дис. докт. биол. н., М., РУДН. 34 с.

24. Сыроешкин А.В., Гребенникова Т.В., Байкова В.Н., Ковалева А.А., Лебедев И.М., Бикетов С.Ф., Плетенева Т.В., Фролов В.А.. Новый подход к исследованию патофизиологии клетки: изучение распределения клеток по размерам и форме как метод диагностики и мониторинга заболеваний.(2002) Клиническая лабораторная диагностика, №5, 35-40

25. Плетенева Т.В. Прогнозирование экологической опасности неорганических соединений по их физико-химическим свойствам: Автореф. дис. . докт. хим. наук. - М., 1993. - 84 с.

26. Сыроешкин А.В., Плетенева Т.В. Прогнозирование биологической активности химических соединений. Проблемы и перспективы Научно-педаг. конференция Медицинское образование в наступающем XXI веке . - Москва, 2000. - C. 28-30



27. Maklashina E.O., Sled V.D., Vinogradov AD. Hysteresis behavior of complex I from bovine heart mitochondria: kinetic andthermodynamic parameters of retarded reverse transition from the inactive

toactive state Biokhimiia. - 1994. -V. 59. - Вып. 7. - P. 946-957

28. Syroeshkin A.V., Bakeeva L.E., Cherepanov D.A. Contraction transitions of F1-FO ATPase during catalytic turnover Biochim. Biophys. Acta. - 1998. - V.1495909. - P.59-71

29. Романовский Ю.М. Молекулярная динамика ферментов. М.: изд-во МГУ, 2000. - 169с.

30. . Болдырев А. А. Биологические мембраны и транспорт ионов. - М.: Наука. - 1985. - 350 с.

31. Калинина Е.В., Комиссарова И. А., Заславская Р.М., Жданов Ю.А. повышение антиоксидантного статуса больных ишемической болезьнью сердца пожилого возраста при действии аминокислотной композиции МР-33 в комбинированной терапии с триметазидином Клиническая медицина. - 2002. - №5. - С.50-53.

32. Калинина Е.В., Новичкова М.Д., Чиркова Е.М., Коппель М.А., Комиссарова И.А. Повышение радиорезистентности организма при действии метаболитного препарата MP-33 РАН. Радиационная биология и радиоэкология. - М., 1999, Т. 39, № 2-3, С.272-276.

33. Фармацевтическая композиция, индуцирующая биосинтез глутатиона, активность глутатионтрансферазы и оказывающая антитоксическое, радиопротекторное и антигипоксическое действие, и способы лечения, профилактики и защиты с ее использованием: А.С. 2096034 РФ/ И.А. Комиссарова, Е.В. Калинина, Ю.В. Гудкова и др. - № 94042317/14; Заявл. 30.11.94; Опубл. 20.11.97. - Бюл. № 32. - 44с.

34. Калинина Е.В., Новичкова М.Д., Чиркова Е.М., Коппель М.А., Комиссарова И.А. Повышение радиорезистентности организма при действии метаболитного препарата MP-33 РАН. Радиационная биология и радиоэкология.- М., 1999, Т. 39, № 2-3.-С.272-276.

35. Калинина Е.В., Чиркова Е.М., Новичкова М.Д., Коппель М.А., Комиссарова И.А Биохимические механизмы повышения резистентности системы мать-плод к условиям хронической гемической гипоксии при действии метаболитного препарат MP-33 V Российский национальный конгресс Человек и лекарство . Тез. докл. - М., 21-25 апреля 1998 г. - С.571.

36. Комиссарова И. А. Охрана внутренней среды организма как основа формирования психического здоровья Конгресс Охрана психического здоровья детей и подростков . - М.,

1998. - С .44.





1 2
© 2018 РубинГудс.
Копирование запрещено.