Farmaceutický obzor

Najstarší farmaceutický časopis na Slovensku

  • Zväčšiť veľkosť písma
  • Predvolená veľkosť písma
  • Zmenšiť veľkosť písma
Home Farmaceutický obzor 2010 8/2010 Komplexné zlúčeniny derivátov kyseliny aminoetyl- a karboxymetylasparágovej a ich potenciálne protizápalové a hypoglykemické účinky

Komplexné zlúčeniny derivátov kyseliny aminoetyl- a karboxymetylasparágovej a ich potenciálne protizápalové a hypoglykemické účinky

E-mail Tlačiť PDF
  • E. Račanská, I. Tumová, E. Pažin-Hricková
  • Komplexné zlúčeniny derivátov kyseliny aminoetyl- a karboxymetylasparágovej a ich potenciálne protizápalové a hypoglykemické účinky
  • Farm Obz, 79, 2010, 8, s.214-218

Vysoko reaktívne radikály zasahujú do viacerých patologických procesov, pričom komplexné zlúčeniny niektorých kovov môžu tieto procesy pozitívne ovplyvňovať. V práci bola hodnotená protizápalová a hypoglykemická aktivita derivátov kyseliny aminoetyl- a karboxymetylasparágovej s odlišným centrálnym atómom (Zn, Cu, Ni, Co), u ktorých sa predpokladá schopnosť zasahovať do oxido-redukčných pochodov v biologických systémoch. Protizápalová aktivita bola hodnotená pletyzmometricky na karagenínovom edéme u potkanov. Všetky testované zlúčeniny boli podané i. p. v jednorazovej dávke 50 µmol/kg telesnej hmotnosti potkanov (počítané na RCOO-fragment) 30 min pred aplikáciou karagenínu. Priemerná antiflogistická aktivita látok (vyjadrená ako miera redukcie edému) bola zistená v poradí: [Co(Hgs)] 69,8% > [Ni(Hgs)] 43,0% > [Cu(AeAsp)(en)].3H2O 42,5% > [Zn(Hgs)] 35,3 % > [Cu(Hgs)].2H2O 10,7%. Hypoglykemická aktivita komplexov bola hodnotená na modeli alloxánom indukovaných diabetických myší. Testované látky boli podané preventívne 60 min pred aplikáciou alloxánu v dávke 10 mg/kg hmotnosti zvieraťa. Štatisticky vysoko signifikantný pokles glykémie vzhľadom ku kontrolnej diabetickej skupine zvierat bol zaznamenaný u komplexov [Ni(Hgs)], [Co(Hgs)] a [Zn(Hgs)], pričom komplexy s centrálnym atómom medi stabilizované molekulami vody hodnoty glukózy v krvi takmer neovplyvňovali. Diskutované sú vzťahy medzi typom centrálneho atómu a biologickým účinkom príslušných komplexov.

Kľúčové slová: komplexné zlúčeniny – karagenínový edém – protizápalová aktivita – alloxán – hypoglykemická aktivita.


Komplexné zlúčeniny, v ktorých sa na centrálny atóm prechodného kovu viažu kovalentnou väzbou rôzne ligandy včítane organických látok, môžu svojimi odlišnými fyzikálno-chemickými vlastnosťami ako pôvodné látky vstupovať do oxido-redukčných reakcií. Dostatočne sú popísané účinky komplexotvorných iónov Cu2+ a Zn2+ v biologických systémoch. Tieto nízkomolekulové karboxylátomeďnaté a -zinočnaté komplexy vykazujú biologické účinky, ktoré sú prospešné pri potláčaní zápalu a iných patologických procesov (1 – 3). V experimentálnych podmienkach na zvieratách boli študované ich účinky antioxidačné (4, 5), protizápalové (6 – 8), cytoprotektívne a antiulceróz­ne (9). Väčšina doposiaľ študovaných komplexných zlúčenín medi a zinku bola pripravená na báze Schiffových zásad, kde v úlohe ligánd sú zastúpené niektoré aminokyseliny. Komplexy týchto báz sú do určitej miery syntetickou obdobou aktívneho centra metaloenzýmu Cu,Zn-superoxiddismutázy – účinného intracelulárneho antioxidantu. Okrem medi a zinku aj ďalšie prechodné kovy koordinované rôznymi polyfunkčnými ligandami vykazujú rôzne biologické aktivity s potenciálnym terapeutickým využitím. Popísané boli antioxidačné a protektívne účinky kobaltových komplexov s kvercetínom (10) a vplyv komplexov s niklom na intracelulárne poškodenie a dobu prežívania buniek (11). V nadväznosti na výsled­ky skríningového hodnotenia ochranných účinkov na ß-bunky pankreasu série N-salicylidén-glycínových komplexov, u ktorých bolo nahradené aktívne centrum rôznymi kovmi (12) bola neskôr venovaná pozornosť komplexným zlúčeninám derivátov kyseliny amino­etyl- a karboxymetylasparágovej (13,14), ktoré boli v tejto práci podrobené hodnoteniu ich potenciálnej cytoprotektívnej a hypoglykemickej aktivite.

Materiál a metodika

Testované látky: komplexy derivátov kyseliny aminoetyl- a karboxymetylasparágovej s odlišným centrálnym atómom, pripravené na Prírodovedeckej fakulte UK v Bratislave. Pracovné označenie zlúčenín:

[Cu(AeAsp)(en)].3H2O; [Ni(Hgs)]; [Cu(Hgs)].2H2O; [Co(Hgs)]; [Zn(Hgs)] AeAsp – anión kys. aminoetylasparágovej, gs - anión kys. karboxymetylasparágovej, H – zvyšný protón po naviazaní kovu

Pre protizápalové hodnotenie boli zlúčeniny zhomo­genizované a upravené ako suspenzie v izotonickom roztoku NaCl s obsahom 0,05 % Tweenu 80 (Merck) a koncentrácii 50 µmol/cm3, počítané na RCOO-frag­ment. V pokusoch boli použité potkany-samce Wistar (215 – 280 g) z chovnej stanice Dobrá Voda, Ústav experimentálnej farmakológie SAV Bratislava, chované pri štandardných podmienkach. Akútna antiflogistická aktivita sa sledovala pletyzmometrickou metódou (15) na prístroji Hugo Basile Plethysmometer 1410. Potka­nom v uretanovej anestéze boli i. p. aplikované testo­vané zlúčeniny v jednorazovej dávke 50 µmol/kg telesnej hmotnosti 30 min pred vyvolaním edému iritačnou látkou. Edém bol vyvolaný aplikáciou 0,1 cm3 1% roztoku karagenínu (Serva) vo fyziologickom roztoku do planta pedis panvovej končatiny. Hodnoty zmeny objemu opuchu v pokusnej skupine zvierat v danom časovom intervale sa štatisticky porovnávali s príslušnými údajmi zistenými v kontrolnej skupine, ktorým bolo aplikované iba vehikulum. Za východis­kové hodnoty sa považovali objemy labiek pred podaním karagenínu.

Cytoprotektívna, resp. hypoglykemická aktivita komplexov na ß-bunky pankreasu bola hodnotená u myší - kmeň H, chov Dobrá Voda, na alloxánovom modeli diabetu. Zvieratá boli 16 h pred pokusom odstavené od jedla za prístupu pitnej vody ad libitum. Po zmeraní bazálnej glykémie v zmiešanej arteriálno-venóznej krvi za použitia glukomeru Acutrend GCT? (Boehringer Mannheim) bol i.p. aplikovaný alloxán v dávke 120 mg/kg hmotnosti zvieraťa. Kontrolná skupina dostala iba vehikulum. Testované látky boli podané intraperitoneálne 60 min. pred aplikáciou alloxánu v dávke 10 mg/kg. V priebehu nasledovných 5 dní bola v rovnakých časových intervaloch stanovovaná glykémia odberom krvi z chvosta myší.

Projekt experimentov bol uskutočnený v súlade so Zásadami správnej laboratórnej praxe a schválený Etickou komisiou Farmaceutickej fakulty UK v Bra­tislave.

Na štatistické vyhodnotenie získaných výsledkov sa použil Studentov t-test. Za významné sa považovali tie výsledky, ktoré spĺňali hodnotu základného testového kritéria p < 0,05.

Výsledky a diskusia

Schopnosť komplexov typu Schiffových báz s ligan­dami niektorých derivátov aminokyselín reagovať s reaktívnymi formami kyslíka závisí do typu ligandu a ovplyvňuje významne elektrochemické vlastnosti celej zlúčeniny (2). Doposiaľ bolo pripravených množstvo komplexných zlúčenín tohto typu, u ktorých najmä prítomnosť meďnatých a zinočnatých aktívnych centier zaistila priaznivé biologické účinky zrejme ako dôsledok ich antioxidačného pôsobenia (16, 17).

Experimentálne sú najviac podložené údaje o anti­flogistických účinkoch týchto komplexných štruktúr (8, 17). Všeobecne akceptovaná, hoci nie dostatočne objasnená je úloha antiradikálového pôsobenia zinočnatých (18), resp. ďalších iónov prechodných kovov. Pripravené boli preto komplexy derivátov ky­seliny aminoetyl- a karboxymetylasparágovej s odliš­ným aktívnym centrálnym atómom prechodného kovu (Cu, Zn, Ni, Co) (14). Ich metaloproteínové aktívne miesta zabudované v komplexnej štruktúre dávajú vznik v roztoku stabilných zlúčenín. Cieľom farmakologického hodnotenia bolo zistiť, či obmena aktívneho centrálneho atómu je schopná vstupovať do oxidoredukčných pochodov a pôsobiť protektívne na niektoré patologické procesy. V snahe o komplexnejšiu charakteristiku biologických účinkov týchto štruktúr boli hodnotené ich účinky protizápalové na karage­nínovom modeli lokálneho poškodenia u potkanov a cytoprotektívne pôsobenie na ß-bunky pankreasu po ich deštrukcii alloxánom, ktorý ich selektívne mecha­nizmom úzko spätým s tvorbou voľných kyslíkových radikálov poškodzuje (19).

Po intraplantárnej aplikácii iritačnej látky došlo v kontrolnej skupine zvierat k opuchu, ktorého maxi­málny objem bol dosiahnutý v 4 h od aplikácie (max. prírastok 0,37 cm3) a pretrvával ďalšie dve sledované hodiny (tabuľka 1). Testované látky zmierňovali pre­javy opuchu už po 30, resp. 60 min od ich podania, pričom najvyšší a štatisticky významný inhibičný účinok na rozvoj zápalovej reakcie bol zaznamenaný u komplexu kobaltu [Co(Hgs)], ktorý bol štatisticky významný už v 30. min po aplikácii iritantu a pretrvá­val po celú dobu merania. Celková redukcia objemu opuchu (CRO) v priebehu pozorovaného časového intervalu bola 69,8%. Signifikantné zmeny pri redukcii opuchu boli pozorované aj po podaní komplexu s niklom [Ni(Hgs)], kedy bola zistený 43% pokles opuchu. Porovnateľné antiedematózne účinky boli namerané aj u komplexov [Cu(AeAsp)], CRO = 42,5% a [Zn(Hgs)], CRO = 35,3%. Najmenší vplyv na rozvoj zápalu (o 10,7 %) bol zistený u meďnatého komplexu stabilizovaného 2 molekulami vody [Cu(Hgs).2H2O]. Zistené protizápalové účinky týchto štruktúr podpo­rujú predpoklad účasti aj ďalších ako len Zn2+ a Cu2+ iónov podaných vo forme komplexov pri modulácii modelových zápalových procesov. Testované kom­-plexy sa zrejme môžu participovať na riadenom uvoľňovaní príslušných prechodných iónov poža­dovaných pri tvorbe aktívnych častíc v in vivo podmienkach (17).

Hypoglykemická aktivita komplexov ako výsledok ich antioxidačných a cytoprotektívnych účinkov bola hodnotená na modeli alloxánom indukovaného dia­betu a je prezentovaná v tabuľke 2. Zvýšenie hladiny glukózy v krvi stanovené na začiatku experimentu a jej priebežné monitorovanie informovalo o poškodení

ß-buniek pankreasu. Preventívne podanie roztokov látok v dávke 10 mg/kg hmotnosti zvieraťa vysoko sigifikantne inhibovalo rozvoj glykémie len v prípade komplexov [Ni(Hgs)], [Co(Hgs)] a [Zn(Hgs)]. Nie je bez zaujímavosti, že oba meďnaté komplexy stabi­lizované vodíkovými mostíkmi s molekulami vody neboli schopné rozvoju alloxánového poškodenia pankreasu zabrániť. Nižšia účinnosť meďnatých akvakomplexov nekoreluje dostatočne s výsledkami štúdií biologickej aktivity acetátomeďnatých kom­plexov so zabudovanými molekulami vody, u ktorých bola zistená vysoká schopnosť zmierňovať prejavy experimentálne indukovaného edému (20). Významnú úlohu v tomto prípade má zrejme koordinačné zosku­penie okolo centrálneho Cu(II)-atómu a komplexo­tvorné vlastnosti naviazaných ligandov.

Je plauzibilné, že na antioxidačnom a tým cytoprotektívnom účinku komplexných zlúčenín sa participuje aj inhibícia syntézy prostaglandínov prostredníctvom cyklooxygenázového systému, zásah na úrovni modulácie superoxidovej dismutácie, resp. tvorby oxidu dusnatého (1, 2).

Záverom je možné konštatovať, že výsledky skrí­ningového hodnotenia komplexov na ich antiflogistic­ké a cytoprotektívne pôsobenie potvrdili význam použitých kovových iónov v komplexoch s ligandami aminoetyl-, resp. karboxymetylasparágového typu, pričom ako najúčinnejšie sa ukázali komplexy s cen­trálnym iónom kobaltu a niklu. Použité metódy však poskytli iba úvodné a základné informácie o ich účinkoch na živý organizmus a ďalšie experimentálne prístupy budú potrebné pre detailnejšiu charakteristi­ku a objasnenie mechanizmov účinku týchto originálnych štruktúr.

V blízkej budúcnosti sa uvažuje o možnom použití komplexov tohto typu ako transportérov aktívnych častíc do cieľových tkanív, resp. orgánov ako selek­tívnych antioxidantov využívaných v potravinárskom priemysle (14).

Táto práca bola zahrnutá do výskumného programu podporovaného Ministerstvom školstva Slovenskej republiky v grantovom projekte č. 1/3415/06.
Autori ďakujú za technickú spoluprácu pani A. Chalányiovej a pani D. Struhárovej.

Literatúra

1.    SORENSON, J. R. J.: Copper complexes offer a phy­siological approach to treatment of chronic diseases. Progr Med Chem, 26, 1989, s. 437 – 568.
2.    WEDER, J.E., DILLON, C.T., HAMBLEY, T.W., KENNEDY, B.J., LAY, P.A., BIFFIN, J.R., REGTOP, H.L., DAVIES, N.M.: Cooper complexes of non-steroidal anti-inflammatory drugs: an opportunity yet to be realized. Coord Chem Rev 232 (1-2), 2002, s. 95-126.
3.    LI, T.R., YANG, Z.Y., WANG, B.D.: Synthesis, characterization and antioxidant activity of naringenin Schiff base and its Cu(II), Ni(II), Zn(II) complexes. Chem Pharm Bull (Tokyo) 55 (1), 2007, s. 26-28.
4.    PONTIKI, E.,HADJIPANLOU-LITINA, D., CHAVIARA, A.T., BOLOS, C.A.: Evaluation of anti-inflammatory and antioxidant activities of mixed-ligand Cu(II) complexes of dien and its Schiff dobases with heterocyclic aldehydes and 2-amino-2-thiazoline. Bioorg Med Chem Lett, 16 (8), 2006, s. 2234-2237.
5.    STARHA, P., TRÁVNÍČEK, Z., HERCHEL, R., POPA, I., SUCHÝ, P., VANČO, J.: Dinuclear copper(II) complexes containing 6-(benzylamino)purines as bridging ligands: synthesis, characterisation, and in vitro and in vivo antioxidant activities. J Inorg Biochem, 103(3), 2008, s. 432-440.
6.    BRUMAS, V., BRUMAS, B., BERTHON, G.: Copper(II) interactions with nonsteroidal antiinflammatory agents. I. Salicylic acid and acetylsalicylic acid. J Inorg Biochem 57(3), 1995, s. 191 – 207.
7.    OGA, S., TANIGUCHI, S.F., NAJJAR, R., SOUZA, A.R.: Synthesis, characterisation, and biological screening of a copper flurbiprofen complex with anti-inflammatory effects. J Inorg Biochem, 41(1), 1991, s. 45-51.
8.    SOKOLÍK, J., TUMOVÁ, I., BLAHOVÁ, M., ŠVEC, P.: Protizápalová aktivita kuprum(II)- a zinkum(II)?1?naftoxyacetátu a ich ekvimólovej zmesi na karagenínovom edéme. Farm Obz, 76, 2007, s. 14 – 16.
9.    EL-SAADANI, M.A., NASSAR, A.Y., ABOU EL-ELA, S.H., METWALLY, T.H., NAFADY, A.M.: The protective effect of copper complexes against gastric mucosal ulcer in rats. Biochem Pharmacol, 46(6), 1993, s. 1011-1018.
10.    BUKHARI, S.B., MEMON, S., MAHROOF-TAHIR, M., BHANGER, M.I.: Synthesis, characterisation and investigation of antioxidant activity of cobalt-quercetin complex. J Mol Struct, 892(1-3), 2008, s. 39-46.
11.    MATKAR, S.S:, WRISCHNIK, L.A., JONES, P.R., HELLMANN-BLUMBERG, U.: Two closely related nickel complexes have different effects on DNA damage and cell viability. Biochem Biophys Res Commun, 343(3), 2006, s. 754-761.
12.    BARTOŠKOVÁ, Ľ.: Štúdium potencionálneho hypo­glyke­mického účinku novosyntetizovaných komplexov rôznych kovov na modeli alloxánom indukovaných diabetických myší. Diplomová práca, FaF UK, Bratislava, 2008.
13.    MADEROVÁ, J., PAVELČÍK, F., MAREK, J.: N-(Carboxymethyl)aspartic acid. Acta Cryst, E58, 2002, o469-o470.
14.    MADEROVÁ, J., MAREK, J., PAVELČÍK, F.: [N/(Carboxylatomethyl)aspartato(3-)]-(ethylenediamine)cobalt(III)tri­hydrate. Acta Cryst, C59, 2003, s. m178-m180
15.    LENFELD, J., MAREK, J.: A method elaborated for measurement of small volumes and its application for the evaluation of antiphlogistic effects. Arzneim?Forsch/Drug Res, 16, 1966, s. 664 – 666.
16.    VANE, J. R., BOTTING, R. M.: New insights into the mode of action of antiinflammatory drugs. Inflamm Res, 44, 1995, s. 1 – 10.
17.    BAUEROVÁ, K., VALENTOVÁ, J., PONIŠT, S., NAVAROVÁ, J., KOMENDOVÁ, D., MIHALOVÁ, D.: Effect of copper complexes on the development of adjuvant arthritis: therapeutic and toxicological aspects. Biologia, 60(Suppl.17), 2005, s. 65-68.
18.    POWELL, S. R.: Zinc and Health: Current Status and Future Directions. The antioxidant properties of zinc. J Nutr, 130 (Suppl.), 2000, s. 1447S – 1454S.
19.    WALDE, S.S., DOHLE, C., SCHOTT-OHLY, P., GLEICHMANN, H.: Molecular target in alloxan-induced diabetes in mice. Life Sci, 71(14), 2002, s. 1681-1694.
20.    SOKOLÍK, J., SEDLÁČKOVÁ, Š., RAČANSKÁ, E., BLAHOVÁ, M., ŠVEC, P.: Protizápalová aktivita niektorých akva?(aryloxyacetáto)meďnatých komplexov. Čes a Slov Farm, 42, 1993, s. 133 – 136.

E. RAČANSKÁ, I. TUMOVÁ, E. PAŽIN-HRICKOVÁ
Katedra farmakológie a toxikológie, Farmaceutická fakulta UK, Bratislava

Summary

E. Račanská, I. Tumová, E. Pažin-Hricková

COMPLEXES OF AMINOETHYL- AND CARBOXYMETHYLASPARTIC ACID AND THEIR POTENTIAL ANTI?INFLAMMATORY AND HYPOGLYCEMIC ACTIVITIES

In the study the anti-inflammatory and hypogly­cemic activities of derivatives of aminoethyl- and carboxymethylaspartic acid with various central atom (Zn, Cu, Ni, Co) were evaluated. The antiinflammatory activity of the compounds was assayed plethysmometrically on the carageenan edema in rats. All compounds tested were administered i.p. in a single dose of 50 µmol/kg body weight (calculated for the carboxylate fragment) 30 min before injecting the irritant. The consequent effect of the compounds (expressed as total extent of edema reduction) was found in the order: [Co(Hgs)] 69,8% > [Ni(Hgs)] 43,0% > [Cu(AeAsp)(en)].3H2O 42,5% > [Zn(Hgs)] 35,3 % > [Cu(Hgs)].2H2O 10,7%. Hypoglycemic activity of the complexes was assayed on alloxan-induced diabetes in mice. The evaluated compounds were administered preventively 60 min before alloxan in dose 10 mg/kg/body weight. Statistically highly significant decrease of glycemia in comparison to control diabetic group was obtained in complexes [Ni(Hgs)], [Co(Hgs)]
a [Zn(Hgs)]. However, complexes with central cooper atom stabilized by water molecules did not influence the increased glycemia. The relationships between the modification of central atom and the biological effects of the corresponding complexes are discussed.
Key words: copper(II) and zinc(II) 2?naphthoxyacetates – rat paw carrageenan?induced edema – anti?inflammatory activity

 

Reklamný prúžok
Reklamný prúžok
Reklamný prúžok
Reklamný prúžok

Partneri