Физиологически активные полимеры - Платэ Н.А.
Скачать (прямая ссылка):
Двойная спираль из комплементарных цепей ДНК — классический пример кооперативного интерполимерного комплекса. Сюда же относятся интерполиэлектролитные комплексы, образованные парами противоположно заряженных полиионов [164].
В последние годы детально исследованы строение и свойства некоторых водорастворимых кооперативных комплексов синтетических линейных полиэлектролитов с глобулярными белками, в частности с белками сыворотки крови [165—168]. В роли кооперативного партнера по отношению к линейному полимеру выступают функциональные группы на поверхности белковой глобулы. Бычий сывороточный альбумин (БСА), например в области нейтральных pH образует комплексы с поликатионами, с некоторыми полианионами [169] и с амфотер-ными линейными полиэлектролитами [166]. Образование комплексов белков с линейными полиэлектролитами фактически состоит в «прилипании» более или менее протяженных участков полимерных цепей к поверхности белковых глобул. В зависимости от степени полимеризации при прочих равных условиях одна макромолекула может «приклеиваться» либо к одной, либо к нескольким глобулам [165]. Необходимо подчеркнуть, что в комплексах сохраняются достаточно длинные участки линейной цепи в виде петель или свободных концов, которые обеспечивают потенциальную возможность дополнительного многоточечного связывания с другими молекулами или частицами.
Важное свойство интерполимерных комплексов заключается в их способности легко вступать в реакции макромолекуляр-ного замещения в растворе [163, 170, 165, 169]. Иными словами, одна из двух цепей, уже включенная в состав интерполимерного комплекса (А---В)п, например Вп, может быть замещена другой цепью Сп, если свободная энергия образования связи А ••• С в комплексе несколько ниже, чем свободная энергия образования связи А ••• В. Из этого автоматически следует и возможность внутри- и межмолекулярных перестроек интерполимерных комплексов в поиске конформаций (или составов), соответствующих более глубоким минимумам свободной энергии системы.
Реакции макромолекулярного обмена и замещения в растворах характерны также и для комплексов полиэлектролитов с глобулярными белками. Так, при добавлении поли-4-винил-Ы-этилпиридинийбромида (ПВПД-Rz) как к водным растворам искусственных смесей сывороточных белков (БСА + у-глобу-лин, Pi-глобулин + v-глобулин, БСА + у-глобулин -f Pi-глобу-лин), так и к цельной сыворотке вначале образуются смешанные интерполимерные комплексы. Однако при увеличении числа поликатионов в системе происходит расселение индивидуальных белков по отдельным поликатнонам с образованием индивидуальных растворимых комплексов (рис. 5.2) [171]. Другой пример макромолекулярного замещения — количественное
Рис. 5.2. Перераспределение глобул различных белков между линейными поликатионами
вытеснение сывороточных белков из их комплексов с ПВПД в цельной сыворотке полианионамн гепарина. Поверхность клеток, образованная внешними мембранами, это, вообще говоря,— универсальный многоточечный гетерофункциональный сорбент для полиэлектролитов и некоторых других гидрофильных полимеров. Полярные «головки» липидов, формирующие внешнюю поверхность двойного липидного слоя, содержат анноно-генные и катионогенные группировки, а также группировки, способные образовывать водородные связи. Кооперативная сорбция полиэлектролитов может также происходить на мембранных белках.
Линейный полиэлектролит, введенный в кровь, в первую очередь вступает во взаимодействие с плазменными белками и с клетками крови, склеивая их между собой в самых различных комбинациях и приклеивая к поверхности клеток разнообразные плазменные белки. Однако кооперативные реакции типа описанного выше макромолекулярного замещения (переком-плексования) позволяют каждой макромолекуле, циркулирующей в кровяном русле, в поисках локального термодинамического оптимума многократно менять в зависимости от окружения своих партнеров по взаимодействию или, по крайней мере, некоторых из них. Таким образом, введенный в организм полиэлектролит, в конечном счете накапливающийся в печени, легких и селезенке, за время своего активного взаимодействия с компонентами крови в особенности лимфоидной системы участвует в установлении огромного множества более или менее продолжительных межклеточных, межмакромолекулярных (например, межбелковых) и макромолекулярно-клеточных (напри-меР, белково-клеточных) контактов.
Полиэлектролитные адъюванты обычно вводят в дозах, не превышающих средней концентрации порядка 1016 полимерных
цепей/мл крови. Количество Т- и В-лимфоцитов в 1 мл крови составляет всего 3-106—5• 106. Основываясь на высказанных выше соображениях, можно полагать, что макромолекулы адъюванта в конце концов «достают» и лимфоциты, частично непосредственно в кровотоке, но в особенности при последующем проникновении в лимфоидные ткани, где сосредоточено подавляющее большинство Т- и В-клеток (около 99 % от общего их содержания в организме).
Один из предполагаемых механизмов адъювантного действия линейных полиэлектролитов состоит в склеивании В-лимфоцитов с Т-хелперами за счет многоточечной адсорбции линейных макромолекул на клеточных мембранах. В агломерации может участвовать также и макрофаг. «Липкие» участки полимера могут одновременно захватывать также антиген и другие белковые факторы [172], способствуя их локализации у поверхности В-лимфоцита, где расположены рецепторы, связывающие антигенные детерминанты. В свете этой гипотезы легко понять отмеченное выше структурно-химическое разнообразие полимерных адъювантов: ведь клеточные мембраны, равно как и белковые глобулы, гетерофункциональны, а, следовательно, являются достаточно универсальными партнерами для кооперативной сорбции разнообразных полиэлектролитов. На первый взгляд такой механизм стимуляции полимерными адъювантами межклеточного взаимолействия совершенно неспецифнчен. Вместе с тем известно, что антиген — клеточный агломерат, необходимый для запуска биосинтетического аппарата В-лимфоцита, должен быть весьма специфичен как по составу, так и по взаимному расположению включенных в него элементов. Каждому типу антигена должен соответствовать свой В-лимфоцит и свой Т-лим-фоцит-хелпер. Более того, определенный участок молекулы антигена должен найти на поверхности В-лимфоцита адекватный рецептор и войти с ним в структурно-специфический контакт.
