Общая формулировка научной проблемы и ее актуальность. Предлагаемый цикл работ находится в русле исследований проводимых в последнее десятилетие в области супрамолекулярных комплексов включения. Актуальным направлением исследований в этой области является поиск новых комплексантов, в качестве которых используют природные соединения, выполняющие защитные функции, уменьшающие гидрофобность, а также позволяющие контролировать реакционную способность включенных молекул. В области медицинской химии это связано, прежде всего, с улучшением биодоступности и усилением терапевтической активности лекарственных препаратов. В настоящий момент прогресс в создании новых лекарственных форм связан не столько с поиском новых соединений, сколько с попыткой регулирования свойств уже существующих препаратов, и комплексообразование является одним из перспективных направлений.

Конкретная решаемая в работе задача и ее значение. В работе решались две задачи: исследование возможности комплексообразования в растворах глицирризиновой кислоты (ГК), а также влияние комплексообразования с ГК на реакционную способность биологически активных соединений, включая лекарственные препараты. Значимость этих исследований связана с широким использованием супрамолекулярных комплексов в биологии и медицине для улучшения свойств лекарственных препаратов (растворимости, биодоступности, фотостабильности, токсичности и т.д.). В этом смысле у глицирризиновой кислоты был обнаружен целый ряд уникальных свойств, указывающих на перспективность ее применения. В частности, авторами работы зарегистрировано значительное (в десятки и сотни раз) усиление терапевтической активности блокаторов кальциевых и натриевых каналов (нифедипин и лаппаконитин) в комплексе с ГК. С другой стороны, в литературе к моменту начала настоящей работы фактически отсутствовали физико-химические доказательства комплексообразования в растворах ГК. Данное исследование имеет своей целью заполнение существующего пробела.

Используемый подход, его новизна и оригинальность. В представленной работе впервые применен широкий набор физико-химических методов исследования (ЯМР и ЭПР спектроскопия, спиновая химия, оптическая спектроскопия, электрохимия и хроматография) для изучения стехиометрии, стабильности и реакционной способности комплексов глицирризиновой кислоты. Подход, используемый в настоящей работе в части изучения реакционной способности сводится к сравнению таковой для соединений, находящихся в гомогенных растворах и в виде комплексов. Проведенное исследование позволило разрешить целый ряд противоречий, существовавших в литературе до сего времени.

Полученные результаты и их значимость. Полученные результаты можно условно разделить на два блока. Первый связан с исследованием строения и стабильности комплексов ГК. Обнаружено, что при малых концентрациях (до 1 мМ) ГК образует в растворе димеры, предположительно циклические, способные формировать необычайно стабильные комплексы включения с различными биологическими молекулами. Были изучены комплексы с каротиноидами, а также блокаторами ионных каналов – лаппаконитином и нифедипином. Данные комплексы оказались стабильными не только в водной среде, но и в ряде органических растворителей. При концентрации 1 мМ обнаружена точка фазового перехода, выше которой ГК образует более крупные ассоциаты, возможно, типа мицелл. Вторая часть результатов была получена при исследовании реакционной способности указанных соединений в комплексе с ГК. Эксперименты продемонстрировали значительное усиление терапевтической активности лаппаконитина и нифедипина в комплексах (на несколько порядков) с одновременным уменьшением токсичности. Этот результат указывает также на стабильность комплексов ГК в биологической среде. Методами ЯМР и ХПЯ показано уменьшение скорости реакции этих соединений с аминокислотами входящими в состав активных центров соответствующих рецепторов. С точки зрения терапевтической активности, это может привести к пролонгированию действия лекарства. Для каротиноидов было обнаружено уменьшение скорости переноса электрона в реакции с акцепторами (хиноны и ионы железа), а также значительное увеличение времени жизни катион-радикалов в комплексе. Также было обнаружено существенное увеличение антиоксидантной активности ряда каротиноидов в результате комплексообразования. Было показано, что этот эффект связан с влиянием комплексообразования на потенциалы окисления каротиноидов. Обнаруженные преимущества ГК по сравнению с используемыми в настоящее время комплексантами указывают на перспективность применения глицирризиновой кислоты в медицине. Полученные результаты имеют и фундаментальное значение для понимания механизмов селективности ряда ферментативных реакций, а также общих закономерностей химических процессов в организованных средах.

Уровень полученных результатов в сравнении с мировым. Уровень физико-химических исследований проводимых авторами не уступает мировому уровню, а полученные результаты с использованием различных физических методов являются пионерскими. Представленные работы были поддержаны грантами РФФИ, Президиума РАН, а также грантами Сибирского отделения РАН. Полученные результаты доложены на следующих международных конференциях:

N. E. Polyakov, T. V. Leshina, N. F. Salakhutdinov, T.A. Konovalova, L.D. Kispert, Inclusion Complexes of Carotenoids with Glycyrrhizic Acid. A new approach to drug design. International Symposium “Advances in Science for Drug Discovery”, Moscow, 2005.

Nikolay Polyakov, Lowell Kispert, Tatyana Konovalova, Tatyana V Leshina, Nariman Salakhutdinov, Inclusion Complexes of Carotenoids with Glycyrrhizic Acid. Stability of Complexes and Radical scavenging Characteristics. 14-th Int. Symposium on Carotenoids. Edinburgh, UK, 2005, p. 70.

Nikolay E Polyakov, Tatyana V Leshina, Tatyana A Konovalova and Lowell D Kispert, The Scavenging Abilitity of Natural Antioxidants Examined by EPR Spin Trapping Technique. 4-th International Conference on Nitroxide Radicals: Synthesis, Properties and Implications of Nitroxides. (SPIN-2005), Novosibirsk, Russia, September 20-24, 2005.

Поляков Н. Э. Супрамолекулярные комплексы включения как этап эволюции от молекулярных к псевдоклеточным структурам. Международная конференция “Происхождение и эволюция биосферы”, 26-29 июня 2005 года, Новосибирск, Россия.

Polyakov, N.E., Taraban, M.B., Leshina, T.V., Supramolecular complexes of glycyrrhizin and biologically active molecules. IVth International Symposium "Design and Synthesis of Supramolecular Architectures", Kazan, 2006.

Список прилагаемых статей:

Polyakov, N. E.; Khan, V. K.; Taraban, M. B.; Leshina, T. V.; Salakhutdinov, N. F.; Tolstikov, G. A., Complexation of lappaconitine with glycyrrhizinic acid. Structure, stability and reactivity studies. J. Phys. Chem. B, 109: 24526-24530, 2005.

Polyakov, N. E.; Leshina, T. V.; Salakhutdinov, N. F.; Kispert, L. D. Host-Guest Complexes of Carotenoids with b-Glycyrrhizic Acid. J. Phys. Chem. B., 110, 6991-6998, 2006.

Polyakov, N. E.; Leshina, T. V.; Salakhutdinov, N. F.; Konovalova, T.A.; Kispert, L. D. Antioxidant and Redox Properties of Supramolecular Complexes of Carotenoids with b-Glycyrrhizic Acid. Free Rad. Biol. Med., 40, 1804–1809, 2006.