Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Например, кислотная группа глицина имеет рКа 2,2, а основная— рКа 9,9. Из данных табл. 10.2 следует, что при pH 3,2
8Э Рис. 10.1. Типичная кривая, полученная 13
при потенциометрическом титровании 12 - I
кислоты (борная кислота, рКа9,21 при /
20 °С). 11 -
ионизированными окажутся т-
лько 90 %: кислотных групп (и 7 г
все основные); следовательно, в-
при этом pH 90% вещества бу- 5_ дет представлять собой цвитте-рион, а 10% — катион. При pH
от 3,2 до 8,9 глицин почти пол- 3~
ностью будет в форме цвитте- 2~
пиг>ня 11_I_1-1-1-1-1-1-1-1-1
упипа. 0 ю 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Не все вещества, обладаю- Степень ионизации
щие и кислотными, и основными
группами, являются цвиттерионами (внутренними солями), так как возможно, что ни при одном значении pH обе группы не будут ионизированы одновременно. Другой важный фактор — это pH раствора. Так, вещество будет на 90% или более в форме цвиттериона, если pH по меньшей мере на одну единицу выше рКа КИСЛОТНОЙ ГруППЫ И НЭ одну единицу ниже рКа основной группы. Если применить это правило к ПАБ (рКа кислотной группы 4,8, рКа основной 2,7, то легко заметить, что это вещество в отличие от глицина и в нейтральных, и в щелочных растворах находится только в анионной форме. Другие тесты, позволяющие отличить цвиттерионы от просто амфотерних соединений (например, глицин и ПАБ соответственно), приведены в книге Albert, Serjeant (1984).
В цвиттерионе каждая ионизирующаяся группа имеет две константы — для молекулы со второй ионизированной группой и со второй неионизированной группой. Эти константы называются микроскопическими, а макроскопические константы (определяемые спектрометрией или потенциометрическим титрованием) представляют собой сумму их составляющих. Тирозин был одним из первых цвиттерионов, микроскопические константы которого были определены [Edsall, Martin, Hollingworth 1958] с помощью методов, применяющихся и до сих пор. Микроскопические константы серии катехоламинов приведены в разд. 12.4.
10.2. Различия в ионизации, обеспечивающие избирательность
Какое значение имеет степень ионизации при оценке биологического действия? Действительно ли слабоионизированные вещества образуют хотя бы несколько ионов и по мере их удале-
6-734
81 ния неионизированные молекулы поставляют новые ионы в соответствии с законом действия масс (уравнение I)?
Однако следует помнить, что ионы не образуют с рецепторами ковалентных связей, а следовательно, могут легко отрываться. Поэтому для поддержания рецептора в насыщенном состоя-яии необходимо, чтобы в растворе, окружающем рецептор, постоянно находился избыток данных ионов. Например, кристаллический фиолетовый [N, N', N''-гексаметилпроизводное соединения (10.5)] оказывает бактериостатическое действие на Е. coli при разбавлении 1 : 10 000, но не 1 :20 000, хотя оба раствора окрашены в интенсивный фиолетовый цвет. Фиолетовая окраска указывает на присутствие катионов, являющихся активной формой этого антибактериального препарата (неионизированные молекулы бесцветны).
Объяснить это явление помогают уравнения (V) и (VI). Из уравнения (V) видно, что величина Ka (константа ионизации) определяет соотношение числа катионов (BH+) к числу неиони-зированных молекул (В) при любой заданной концентрации ионов водорода [Н+]. Аналогичным образом уравнение (VI) определяет величину Ks, представляющую собой константу устойчивости ионной пары (ABH), образующейся путем присоединения катиона лекарственного вещества (BH+) к уязвимому анионному участку бактерии (А~). Этот комплекс существует за счет ионного связывания, обычно усиленного водородными Или ван-дер-ваальсовыми связями:
Если величины Ka и Ks сравнимы, то недостаток катионов в растворе будет пополняться не только за счет неионизирован-ного лекарственного препарата (В), но и за счет комплекса лекарственное вещество — бактерия (ABH). В этих условиях константа ионизации лекарственного вещества становится лимитирующим фактором, определяющим возможности использования этого препарата: ионы должны не просто присутствовать, а находиться в избытке. Из этого вовсе не следует, что кислоты, содержащиеся в рецепторах, должны быть слабыми. Дело в том, что время существования комплекса адсорбированный катион — рецептор (если ионная связь не приобретает дополнительную прочность за счет водородных связей или ван-дер-ваальсовых сил) очень коротко вследствие обмена с ионами натрия или калия, присутствующими в окружающем солевом растворе.
Многие бактерии значительно более чувствительны к кристаллическому фиолетовому, чем Е. coli. Так, например, Streptococcus pyogenes ингибируется раствором с разбавлением 1:320 000 (при разбавлении 1:640 000 ингибирующее действие отсутствует), а раствор с разбавлением 1:2000 000 убивает
(VI)
(V)
82 Staphylococcus aureus. Эти отличия могут быть обусловлены различиями в местах потерь, однако известно, что константы стабильности различаются для разных организмов и для разных тканей одного организма-хозяина. Это и создает основу для избирательного действия катионных лекарственных средств. Ионизация может способствовать проявлению избирательности действия и в тех случаях, когда место действия лекарственного вещества имеет необычное значение pH, как, например, в желудочном соке или моче. В разд. 4.2 уже отмечалось, что опухолевые клетки имеют аномально низкие величины phL Bisker (1974) предсказывал, что глюкурониды цитостатических фенолов и амидов должны обладать избирательным действием на раковые клетки, так как для действия ?-глюкуронидазы оптимальная величина pH 5.2. Тем не менее использование различий в pH нормальных и опухолевых клеток не должно зависеть от процесса обнаружения и гидролиза пролекарства ферментом. 4-Додецилпиридин (10.1) (рКа 5,5) циркулирует в токе крови мыши и не является токсичным для этого организма-хозяина при внутрибрюшинных инъекциях в дозе 0,5 г/кг-1. Тем не менее патогенные клетки вследствие повышенной кислотности поглощают катион этого соединения, который обладает выраженными поверхностно-активными свойствами и может воздействовать на эти вредные клетки [Firestone, Pisano, Bonney, 1979J.
