Влияние ионов серебра на проницаемость через биомембраны гуминовых веществ пелоидов

Жданова Алина Валитовна, кандидат фармацевтических наук, старший преподаватель кафедры общей, бионеорганической и биоорганической химии

Жернов Юрий Владимирович кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологии и вирусов отличительной особенностью которой является высокое атомное отношение Н/С и высокий отрицательный редокс-потенциал. Фульвовые кислоты растворимы во всем диапазоне рН среды и характеризуются высокой степенью окисленно-сти. Они отличаются от других компонентов гуминовых веществ меньшим содержанием углерода и большей гидрофильностью [1, 5].

Важным фармакокинетическим свойством любого потенциального лекарственного средства является его биологическая доступность. Транспорт специфических органических компонентов пелоидов через биомембраны сталкивается с существенными трудностями, связанными с их высокой молекулярной массой. Кислотные фракции являются наиболее подвижными и реакционноспособными компонентами гуминовых веществ, активно участвующими в химических процессах, протекающих в экосистемах [1, 2, 7], поэтому они наиболее интересны для применения в медицинской и фармацевтической практике.

Цель исследования: изучение проницаемости отдельных групп гуминовых веществ низкоминерализованных пелоидов через мембраны животного происхождения.

Объекты исследования: образцы гуминовых, гиматомелановых, фульвовых и гумусовых кислот, выделенные из низкоминерализованных иловых сульфидных грязей Санатория Сергиевские минеральные воды Самарской области.

С целью определения биодоступности исследуемых соединений при различных значениях рН = 4,0; 6,0; 7,4; 8,0 готовили растворы с содержанием действующих веществ 0,2% (масс). В качестве биологической мембраны использовали фрагменты кишечной стенки быка (тонкий кишечник). Через 24 часа внутренний раствор подвергали фотометрированию с помощью фотометра «КФК-3», используя кювету с d=10,05. Для получения количественных характеристик диализа были предварительно построены калибровочные графики зависимости оптической плотности растворов (Д) от их концентраций в линейном диапазоне 10-3 -7·10-3 (масс.) (рис 30); коэффициент корреляции составил 0,993. На основании полученных данных рассчитана степень диализа (ε) фульвовых, гимато-мелановых, гуминовых кислот и гумусовых по формуле:

_ W ( исх .) - W ( диал )

W ( исх .)

Рис. 1. Зависимость проницаемости гуминовых веществ от рН раствора

Увеличение проницаемости через биомембраны находится в обратной зависимости от средних значений молярных масс компонентов. Фракция гуминовых кислот, характеризующаяся наибольшим значением молярной массы структурной единицы (16000 а.е.м.), диализирует в 1,5-2,5 раза хуже более легких фракций, к которым относятся фульвовые (755 а.е.м.) и гимато-мелановые кислоты (1455 а.е.м.) соответственно. С повышением значений рН до 9,0 наблюдается симбатное возрастание диализа соединений на 79% относительно значений коэффициента проницаемости при рН 7,4. При уменьшении рН растворов до значения 4 наблюдается резкое уменьшение в 5-7 раз степени диализа субстанций. Выше изложенные особенности диализа определяются, по-видимому, непостоянством формы конформаций гуминовых веществ при различных значениях рН среды. Дальнейшее повышение рН среды к увеличению проницаемости не приводит.

Согласно результатам элементного анализа фульвовые кислоты характеризуются максимальным содержанием кислорода по сравнению с другими фракциями, поэтому очевидно, что молекулы фульвовых кислот имеют в своей структуре большое количество гидрофильных фрагментов. Это наряду с меньшей молекулярной массой обуславливает их активный транспорт через биологическую мембрану. С увеличением значений рН макромолекулы гуминовых где W(диал.) – массовая доля гуминовых веществ в растворе после диализа; W(исх.) – массовая доля растворов гуминовых веществ, помещенных в диализатор.

Как видно из полученных данных (рис. 1), способность отдельных фракций гуминовых веществ к диализу зависит от кислотности растворов. При рН=7,4 наибольшая степень диализа характерна для фульвокислот (0,50), а наименьшая для гумусовых кислот (0,23). Гиматомела-новые кислоты характеризуются промежуточным значением ε равным 0,35, а гуминовые – 0,26.

веществ стремятся принять вытянутую конфигурацию, что связано с ростом степени ионизации кислотных групп за счет усиления процессов солеобразования в щелочной среде с катионами натрия. При этом происходит усиление взаимного электростатистического отталкивания одноименно заряженных фрагментов молекулярной структуры, что способствует вытягиванию макромолекулы и приближению ее формы к линейной. При уменьшении значений рН до 4,0 резкое снижение числа молекул способных к диализу свидетельствует, по-видимому, о том, что макромолекулы принимают форму, близкую к сферической. Скручивание макромолекулы обусловлено, вероятно, возникновением многочисленных водородных связей. В результате этого на поверхности стохастического клубка преобладают алифатические и ароматические фрагменты структуры, что затрудняет диализ таких конгломератов через мембраны.

Высказанные предположения подтверждаются исследованием способности к диализу фракций, модифицированных ионами серебра (рис. 2). Ион серебра, являясь мягкой кислотой Льюиса, воздействует на макромолекулы в том же направлении, что и ион натрия, способствуя формированию вытянутой пространственной формы макромолекул, увеличивая способность гуминовых веществ к диализу через животную мембрану на 28%.

Рис. 2. Зависимость степени диализа растворов гуминовых веществ и гумата серебра от концентрации диметилсульфоксида

Использование в качестве трансагента диметилсульфоксида (ДМСО) в концентрациях 1%, 5% и 10% повышает способность гуминовых веществ проникать через биологические мембраны, а, следовательно, через кожные барьеры и слизистые оболочки, без повреждения последних (рис. 2). Однопроцентный раствор ДМСО незначительно влияет на проницаемость фульвовых кислот (увеличивается на 6%) и ги-матомелановых кислот пелоидов (на 14%). В гуминовых и гумусовых кислотах проницаемость при введении 1% раствора ДМСО возрастает на 41% и 21% соответственно,5% раствор ДМСО не изменяет проницаемость. Для всех фракций гуминовых веществ оптимальной является 10% концентрация ДМСО, именно при этой величине наблюдается максимальный выход пе-лоидопрепаратов (рис. 2). Диализационная способность солей серебра гуминовых веществ в 10% растворе ДМСО становится максимальной и дальнейшее увеличение концентрации ДМСО нецелесообразно, так как может спровоцировать повреждение биомембран.

Выводы: полученные результаты свидетельствуют о принципиальной возможности проникновения гуминовых веществ и их производных через биологические мембраны. Проницаемость зависит от кислотности среды и присутствия трансагентов. Биодоступность исследуемых пелоидопрепаратов возрастает в слабощелочной и уменьшается в кислой среде, что связано с изменениями пространственной конфигурации макромолекул. Проницаемость гуминовых компонентов низкоминерализованных лечебных грязей значительно увеличивается в присутствии трансагентов, что необходимо использовать в практической пелоидотерапии.