Сравнительное изучение влияния ряда фармацевтических вспомогательных веществ на микровязкость мембран эритроцитов крови человека и крыс методом спиновых зондов

Abstract

Изучено влияние ряда фармацевтических вспомогательных веществ (ВВ) на микровязкость мембран эритроцитов человека и крыс методом спиновых зондов. Действие на мембраны эритроцитов относительно нетоксичных, водорастворимых, низкомолекулярных фармацевтических растворителей типа пропиленгликоля (ПГ), ПЭГ-300 или ПЭГ-400 не приводит к существенному отличию изменений микровязкости мембран эритроцитов человека или крыс. Введение в эритроциты человека и крыс ПГ или ПЭГ-300 приводит к начальному повышению микровязкости мембран клеток вследствие дегидратации и последующему уменьшению микровязкости мембран до начального уровня вследствие диффузии этих ВВ внутрь клеток и выравнивания внеклеточного и внутриклеточного осмотического давления. Различие в резистентности мембран эритроцитов человека и крыс к действию ВВ появляются при взаимодей- ствии клеток с цитотоксическими осмотически активными ВВ (растворителями и полимерами), имеющими в молекулах достаточное количество метильных и метиленовых гидрофобных групп – гексиленгликоля (ГГ) и высокомолекулярных ПЭГ. В этом случае мембраны эритроцитов крыс демонстрируют повышенную резистентность к действию ВВ – изменение микровязкости мембран эритроцитов крыс в присутствии таких ВВ меньше, чем в случае мембран эритроцитов человека. Очевидно, что увеличение молекулярной массы ВВ полимеров приводит к увеличению многоточечного связывания макромолекулы полимера с различными компонентами липидного бислоя мембран, которое в сумме приводит к значительному падению микровязкости мембран вследствие разрушения жидкокристаллической структуры мембран эритроцитов. Снижение микровязкости мембран эритроцитов на 40–60 % в присутствии 10 % ГГ, по-видимому, объясняется наличием в его молекуле трех гидрофобных метильных и одной метиленовой группы с одной стороны, а также двух гидроксильных групп, позволяющих молекулам ГГ осуществлять многоточечное связывание с поверхностными полярными и гидрофобными внутренними участками мембран эритроцитов, нарушая как жидкокристаллическую структуру мембран, так и белок липидное взаимодействие с поверхностными белками мембраны. Полученные результаты имеют практическую значимость для создания лекарственных препаратов с регулированным всасыванием и заданной биодоступностью.

Вивчено вплив ряду фармацевтичних допоміжних речовин (ДР) на мікров'язкість мембран еритроцитів людини і щурів методом спінових зондів. Дія на мембрани еритроцитів нетоксичних,водорозчинних, низькомолекулярних фармацевтичних розчинників пропіленгліколю (ПГ), поліетиленгліколів з молекулярною масою 300 (ПЕГ-300) та молекулярною масою 400 (ПЕГ-400) не призводить до суттєвої різниці в зміні мікров’язкості мембран еритроцитів людини або щурів. Вве- дення до еритроцитів людини або щурів ПГ або ПЕГ-300 призводить до початкового підвищення мікров’язкості мембран клітин внаслідок дегідратації й подальшого зменшення мікров’язкості мембран до початкового рівня внаслідок дифузії цих ДР всередину клітин і вирівнювання позаклітинного та внутрішньоклітинного осмотичного тиску. Різниця в резистентності мембран еритроцитів людини та щурів до дії ДР з'являється при взаємодії клітин з цитотоксичними, осмотично активними ДР (розчинниками і полімерами), що мають у молекулах достатню кількість метильних і метиленових гідрофобних груп – гексиленгліколем (ГГ) і високомолекулярними ПЕГ. У цьому випадку мембрани еритроцитів щурів показують підвищену резистентність до дії ДР – зміна мікров’язкості мембран еритроцитів щурів у присутності таких ДР менше, ніж мембран еритроцитів людини. Вочевидь, збільшення молекулярної маси ДР полімерів призводить до збільшення багатоточкового зв'язування макромолекули полімеру з різними компонентами ліпідного бішару мембран, яке загалом призводить до значного падіння мікров’язкості мембран внаслідок руйнування рідкокристалічної структури мембран еритроцитів. Зниження мікров’язкості мембран еритроцитів на 40–60 % у присутності 10 % гексиленгліколю, мабуть, пояснюється наявністю в молекулі ГГ трьох гідрофобних метильних і однієї метиленової групи з одного боку, а також двох гідроксильних груп, що дозволяють молекулам ГГ здійснювати багаторівневе зв'язування з поверхневими полярними і гідрофобними внутрішніми ділянками мембран еритроцитів, порушуючи як рідкокристалічну струк- туру мембран, так і білок ліпідну взаємодію з поверхневими білками мембрани. Отримані результати мають практичну значимість для створення лікарських препаратів з регульованим всмоктуванням і заданою біодоступністю

It was studied the influence of a number of pharmaceutical excipients (РЕ) on microviscosity of human and rat erythrocyte membranes by method of spin probes. Relatively non-toxic, water-soluble, low molecular weight solvents such as propylene glycol pharmaceutical, PEG-300 or PEG-400 did not lead to a significant changes of the erythrocyte membrane microviscosity both human and rat. Introduction to human or rat red blood cells PG or PEG-300 leads to an initial increase of cell membranes microviscosity as a result of dehydration and subsequent reduction microviscosity membrane to the initial level due to diffusion of РЕ into the cells and the extracellular and intracellular alignment osmotic pressure. The difference in the resistance of human and rat erythrocyte`s membranes appears under interaction with cytotoxic osmotically active РЕ (solvents, polymers) having a sufficient number of hydrophobic methyl and methylene groups in molecules – high molecular weight PEG and hexylene glycol. In this case rat erythrocyte`s membranes exhibited enhanced resistance to the action of РЕ – changes of rat erythrocyte membranes microviscosity in the presence of such РЕ was smaller than in the case of human erythrocyte membranes. Evidently, increasing the molecular weight of the polymers РЕ increases multipoint binding of macromolecule polymer with various components of the lipid bilayer membrane, which leads to a considerable drop in membrane microviscosity due to the destruction of liquid crystal structure erythrocyte membranes. Reduced erythrocyte membrane microviscosity by 40–60 % in the presence of 10 % hexylen glycol (HG), apparently is due to the presence in its molecule of three hydrophobic methyl and one methylene group, and two hydroxyl groups, allowing molecules HG to perform multipoint binding with surface polar and hydrophobic inner portions of erythrocyte membranes, disturbing as liquid crystal membrane structure and protein lipid interaction. The results obtained are of practical importance for the creation of drugs with adjustable absorption and defined bioavailability.