Звягина Учебное пособие

а) снижает уровень глюкозы в крови б) ингибирует ключевые ферменты гликолиза в) повышает уровень глюкозы в крови

г) уменьшает скорость синтеза белков в клетке 4. Характерными признаками сахарного диабета являются…

а) гиперглюкоземия, гиперглюкозурия б) кетонемия, кетонурия в) полидипсия, полиурия

г) все перечисленные симптомы 5. Под влиянием глюкогона уровень глюкозы в крови…

а) повышается б) снижается в) не изменяется

6. К минералкортикоидам относится гормон… а) кортизол б) адреналин

в) альдостерон г) холестерол

7. Для глюкокортикоидов характерен механизм действия … а) через ц АМФ б) с помощью ионов Са2+

в) с участием посредников липидной природы г) цитозольный

8. Адреналин по химической природе относится к группе гормонов… а) производных аминокислот б) белково-пептидных в) стероидных

г) производных холестерина 9. К мужским половым гормонам относится…

а) кортизол б) адреналин

в) дигидротестостерон г) кальциотонин

10. Желтое тело продуцирует гормон… а) лютропин б) прогестерон в) эстрадиол г) тестостерон

11. Ангиотензин II стимулирует выработку…

201

а) адреналина б) альдостерона в) андрогенов

г) ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) 12. При недостатке вазопрессина развивается

а) сахарный диабет б) гипертоническая болезнь в) несахарный диабет г) гипергликемия

13. Ингибитором образования простагландинов является… а) аспирин б) фенобарбитал в) окситоцин г) инсулин

III. Контрольные задания для самостоятельной работы А. Решите следующие ситуационные задачи:

1.При инсуломе (злокачественной опухоли поджелудочной железы) у больных наблюдается дрожь, слабость, повышенная утомляемость, потливость, постоянное чувство голода. Если болезнь затягивается, может наблюдаться нарушение мозговой деятельности. Объясните, почему развиваются описанные выше симптомы.

2.При гиперпаратиреозе у больных отмечается мышечная слабость, остеопороз и деформация костей, образование почечных камней. Как при этом изменяется концентрация кальция в крови, за счет стимуляции каких процессов это происходит?

3.Обсудите следующую клиническую ситуацию: оварэктомия (удаление яичников) применяется в комплексном лечении рака молочной железы. Объясните, какова биохимическая основа такого лечения. В качестве дополнительного способа лечения этого заболевания женщинам вводят мужские половые гормоны, как можно объяснить такое назначение?

4.Больному, страдающему сахарным диабетом, рекомендовано ограничить потребление с пищей углеводов. Несмотря на длительное ограничение углеводов в пище концентрация глюкозы в крови не только не уменьшилась, а напротив, осталась выше нормы. Объясните механизмы, обеспечивающие высокую концентрацию глюкозы в крови у больных сахарным диабетом.

202

Частный модуль 2.4. Фармацевтическая биохимия.

После изучения частного модуля 2.4. студент должен:

Знать: метаболизм эндогенных и чужеродных токсических веществ: реакции микросомального окисления и реакции конъюгации с глутатионом, глюкуроновой и серной кислотами. Биотрансформацию лекарственных веществ. Влияние лекарств на ферменты, участвующие в обезвреживании ксенобиотиков.

Уметь: представлять роль ферментных систем печени в обмене углеводов, липидов и азотсодержащих соединений; самостоятельно находить достаточное количество информации для решения ситуационных задач.

Владеть: навыками работы с информацией: учебной, научной, нор- мативно-справочной литературой; способностью проводить химический эксперимент и интерпретировать его результаты.

Биохимия и фармация. Биохимические методы, используемые в стандартизации и контроле качества лекарств. Биохимические основы технологии лекарственных форм. Биохимические аспекты повышения биодоступности лекарственных препаратов. Липосомы как носители лекарств.

Фармацевтическая биохимия представляет собой совокупность биохимических знаний, используемых в решении задач фармации. Биохимические исследования необходимы при разработке рациональных лекарственных форм, стандартизации и контроле качества лекарств, анализе и производстве лекарственных средств, поске новых лекарств.

Стандартизация и контроль качества лекарств является важной стороной деятельности фармацевтической службы. Для стандартизации препаратов природного происхождения (гормоны, витамины) используют биологические способы стандартизации. Так, стандартизация инсулина проводится по снижению им глюкозы в крови лабораторного животного.

В фармацевтической промышленности биохимические методы позволяют контролировать качество выпускаемых препаратов, а в системе аптечной службы – контролировать качество препаратов в процессе их хранения.

Для оказания терапевтического эффекта лекарственное вещество должно быть доставлено в те органы или ткани, в которых осуществ-

203

ляется его специфическое действие. Эффект препарата во многом зависит от того, какая часть от введенной дозы лекарственного средства попадает в системный кровоток. Этот показатель характеризует биологическую доступность средства. Таким образом, биодоступность лекарства отражает концентрацию его в крови и тканях организма после всасывания.

Разработка и внедрение инновационных лекарственных форм (ЛФ) является приоритетной задачей фарминдустрии. Разрабатываемые и внедряемые в настоящее время лекарственные средства с использованием новейших технологий позволят:

пролонгировать действие лекарственных средств и снизить частоту приёма препарата;

обеспечить необходимую биосовместимость;

защитить лекарственное средство от преждевременной биодеградации;

преодолеть биологические барьеры, включая ГЭБ и стенки ЖКТ;

осуществлять направленный транспорт ЛС (ткане- и/или мишеньспецифичная доставка);

обеспечить контролируемое высвобождение ЛС (обратный ответ, местная или удаленная активация);

поддержать оптимальную терапевтическую концентрацию лекарственного средства;

минимизировать побочные эффекты лекарств и их метаболитов. Одной из такой новой лекарственной формы являются - липосомы. Липосомы – это микроскопические заполненные жидкостью сфе-

рические частицы, мембрана (оболочка) которых состоит из молекул тех же природных фосфолипидов, что и клеточные мембраны. Водорастворимые (гидрофильные) лекарственные вещества могут быть заключены во внутреннее водное пространство липосом, а жирорастворимые (гидрофобные) – в бислойную липидную мембрану. Включенные в липосомы лекарственные вещества, такие как ферменты, гормоны, витамины, антибиотики, иммуномодуляторы и цитостатики, более устойчивы в организме, так как изолированы липидной мембраной от повреждающих воздействий внешних условий, в частности от разрушения в желудочно-кишечном тракте, при этом оказывают меньшее общетоксическое действие на организм. Уникальной особенностью липосом является возможность доставки лекарственных препаратов внутрь клеток, с которыми они взаимодействуют пу-

204

тем слияния или эндоцитоза. Модифицируя мембрану липосом молекулами, обеспечивающими «узнавание» клетки или органа-мишени, можно осуществлять направленную транспортировку лекарств.

Биотехнология лекарственных препаратов. Коньюгация, механизм и важнейшие коньюгирующие вещества.

Важнейшим достижением в биотехнологии стала технология рекомбинантных ДНК, более известная как генная инженерия. Эта область объединяет в себя химию нуклеиновых кислот и белков, микробиологию, генетику, биохимию. Основной задачей генной инженерии является выделение, идентификация и направленное изменение генетического материала из одного организма таким образом, чтобы его можно было ввести в новый организм-«хозяин». Возможности генной инженерии велики. Например, манипуляции с различными генами можно использовать для коррекции генетических дефектов.

Биотехнологический синтез лекарственных средств

Будущее фармацевтической отрасли будет определяться биотехнологиями. В отличие от традиционных лекарственных средств, полученных методами химического синтеза, в фармацевтических биотехнологиях используются методики, позволяющие создавать соединения, составляющие основу лекарственных препаратов (прежде всего, белки), зачастую идентичные естественным. Главным преимуществом лекарственных препаратов, полученных биотехнологическим путём, является их высокая специфичность по отношению к факторам, связанным с возникновением и развитием болезни. Этот подход позволил создать ряд препаратов для лечения таких недугов, как онкологические, сердечно-сосудистые, нейродегенеративные заболевания.

В настоящее время налажен выпуск генноинженерного инсулина, выполняются работы по выпуску рекомбинантных белков человека для борьбы с массивными кровопотерями. Разработанные препараты рекомбинантный человеческий сывороточный альбумин и рекомбинантный фактор свертывания крови VIIа являются средствами «скорой помощи» для осуществления неотложных реанимационных мероприятий, необходимых как в мирное время, так и в условиях вооруженных конфликтов и для медицины катастроф. Подобная проблема ещё острее стоит в онкологии. К сожалению, одна из главных причин неудач в терапии рака — быстрое возникновение устойчивости опухолевых клеток к химиотерапии. Преодолеть эту смертельную для пациента защитную систему опухоли можно, создав лекарства,

205

специфически воздействующие на определённые механизмы, работающие именно в раковых клетках.

Коньюгация, механизм и важнейшие коньюгирующие вещества.

Врезультате реакций конъюгации в организме образуются конъюгаты, которые являются более полярными, лучше растворимыми в воде и менее токсичными, чем чужеродные соединения. Поэтому в результате процессов конъюгации происходит понижение токсичности чужеродных соединений (лекарственных препаратов и ядов) и увеличение скорости выделения их из организма. Таким образом, реакции конъюгации являются реакциями детоксикации.

Ворганизме метаболиты и некоторые чужеродные соединения под влиянием соответствующих ферментов могут образовывать конъюгаты с глюкуроновой кислотой, аминокислотами (глицином, цистеином

идр.), ацетатами, сульфатами и рядом других веществ.

Конъюгация с глюкуроновой кислотой.

Глюкуроновая кислота со спиртами, фенолами, карбоновыми кислотами, тиолами, аминами и некоторыми другими веществами образует конъюгаты. Продукты взаимодействия глюкуроновой кислоты с указанными выше веществами называются глюкуронидами. Образование глюкуронидов происходит главным образом в печени. При образовании глюкуронидов переносчиком (коферментом) остатка глюкуроновой кислоты является УДФ-глюкуроновая кислота. Процесс образования глюкуронидов происходит при помощи фермента глюкуронозилтрансферазы. Под влиянием указанного фермента глюкуроновая кислота с фенолами и спиртами образует О-глюкурониды:

Бензойная и глюкуроновая кислоты в организме образуют бензоилглюкуронид, являющийся сложным эфиром:

206

где С 6 Н 9 О 6 — остаток глюкуроновой кислоты.

Глюкурониды под влиянием фермента β-глюкуронидазы могут подвергаться гидролизу с образованием глюкуроновой кислоты и соответствующего вещества, ранее вступившего в реакцию конъюгации с этой кислотой.

Метилирование. В организме метилированию могут подвергаться амины, фенолы и тиолы. В результате метилирования образуются соответствующие метильные конъюгаты. При метилировании чужеродных соединений переносчиком метильных групп является кофермент S-аденозилметионин, например:

Ацетилирование. Процесс ацетилирования является основным путем метаболизма ароматических аминов, сульфаниламидов и некоторых чужеродных аминокислот. При ацетилировании происходит присоединение ацетильной группы к молекулам чужеродных соединений или метаболитов. Источником ацетильных групп, реагирующих с чужеродными соединениями или метаболитами, является кофермент ацетил-КоА.

Конъюгация с сульфатами. Фенолы и спирты в организме конъюгируются с сульфатами. При этом образуются конъюгаты, представляющие собой эфиры этих веществ. В организме источником сульфатов, вступающих в реакции конъюгации, является З-фосфоаденозин- 5-фосфосульфат (ФАФС). Реакция образования конъюгатов спиртов и фенолов катализуется ферментом сульфотрансферазой.

Ферменты как аналитические реагенты

207

В настоящее время в медицине ферменты широко используются ферменты как аналитические реагенты, то есть как реактивы для количественного определения других веществ. Преимущества ферментативных методов исследования: высокая точность, специфичность (в силу специфичности используемых ферментов), чувствительность, простота проведения анализа, значительное сокращение времени исследования, например, широко применяемый глюкозооксидантный метод определения глюкозы:

При участии глюкозооксидазы глюкоза окисляется кислородом воздуха с образованием перекиси водорода, количество которой определяется по ее способности в присутствии пероксидазы образовывать окрашенные продукты.

Эта же пероксидазная реакция с участием специального индикатора может быть использована для количественного определения холестерина и триглицеридов.

В настоящее время разработана целая группа ферментативных методов определения мочевой кислоты и мочевины.

Следует сказать о новом направлении в использовании ферментов: ферментативных методах определения электролитов (К+,Nа+, Сl+). Эти методы основаны на способности электролитов оказывать активирующее влияние на активность некоторых ферментов.

Метаболизм лекарств и ядов: фазы метаболизма, зависимость метаболизма ксенобиотиков от их строения, судьба ксенобиотиков в организме.

Все вещества, поступающие в организм различными путями, проходят в нем ряд сходных этапов: всасывание, распределение и выделение. На дальнейший метаболизм веществ в организме влияет скорость превращения их различными ферментами, т.е. биологическая трансформация. Биотрансформация - это комплекс физикохимических изменений, способствующих чаще всего инактивации лекарственного вещества и превращению его в метаболиты, пригодные для удаления их из организма.

208

Биотрансформация лекарственных веществ и ядов на 90-95 % протекает в печени, остальная часть чужеродного вещества инактивируется в других органах.

Метаболизм лекарственных средств происходит в 2 фазы. Реакция первой фазы биотрансформации включает реакции:

1.Окисления

2.Восстановления.

3.Гидролиз.

Реакции второй фазы биотрансформации это реакции конъюгации. Конъюгаты являются водорастворимыми веществами и быстро выводятся из организма. Биологическое значение реакций 1 и 2 фазы биотрансформации - превратить жирорастворимые или малополярные соединения в водорастворимые для их последующего выведения через почки.

Транспорт препаратов через клеточные мембраны и его значение в превращении лекарств. Факторы, влияющие на метаболизм ксенобиотиков.

1. Пассивная диффузия, протекает по градиенту концентрации (из большей в меньшую) и без затрат энергии. Она может идти через водные порты (в таком случае она называется фильтрация). Пассивной диффузией через мембраны клеток по градиенту концентрации путем растворения в липидной основе проникают жирорастворимые полярные и неполярные молекулы многих лекарственных веществ и ядов, например, этанола.

2. Облегченная диффузия - транспорт лекарственных средств через мембраны с участием молекул специфических переносчиков. Этот вид транспорта также происходит по градиенту концентрации, но скорость его выше. Так транспортируются ионы, метаболиты, некоторые витамины. Типичные примеры облегченной диффузии - это всасывание витамина В12 (цианокобаламина) с помощью внутреннего фактора Кастла.

3. Активный транспорт - это перенос молекул лекарственного вещества против градиента концентрации и электрического градиента, сопряженного с затратой энергии (гидролизом АТФ). Примеры: всасывание в ЖКТ Na, К, Са с помощью Na-K-АТФ-азы, глюкозы, аминокислот, транспорт йода в щитовидную железу.

4. Пиноцитоз - это проникновение лекарственных средств путем, инвагинации поверхности биомембраны с последующим образованием везикулы вокруг транспортируемого вещества и проникновением его

209

в циоплазму. С помощью пиноцитоза в клетку приникают крупные белковые молекулы.

Метаболизм лекарств зависит от многих факторов:

а) возраст

Чувствительность к лекарственным средствам меняется в зависимости от возраста, например, у новорожденных детей это связано с недостаточностью многих ферментов, функций почек, повышенной проницаемостью гематоэнцефалического барьера, недоразвитием ЦНС. Есть особенности действия и применения лекарственных средств у лиц пожилого и старческого возраста.

б) пол: в эксперименте на животных было показано, что к ряду веществ мужские особи менее чувствительны, чем женские. Были отмечены также связанные с полом различия в метаболизме ряда веществ.

в) генетические факторы

Чувствительность к лекарственным средствам может быть обусловлена гeнетически.

г) состояние организма

Действие препаратов может зависеть от состояния организма, в частности, патологии, на фоне которой их назначают. Заболевания, сопровождающиеся нарушением функции почек или печени, изменяют экскрецию и биотрансформацию веществ. Изменяется фармакокинетика лекарственных средств при беременности, при ожирении

д) факторы внешней среды

Суточные ритмы имеют важное значение для физиологических функций, например, у человека болеутоляющее средство морфин более активен в начале второй половины дня, чем ранним утром или ночью. В зависимости от времени суток существенно меняется и токсичность веществ.

Зависимость действия лекарств от их метаболизма. Микросомальное окисление веществ, НАДФН и НАДН - зависимые реакции.

Вещества, вводимые в организм, могут проявлять как лечебные, так и токсические свойства. В ходе метаболизма может происходить изменение активности ксенобиотиков в виде:

1.Дезактивации, потери лекарственной или биологической активности, например, стрептоцид под влиянием ацетилирования переходит в неактивный метаболит.

210