Комплексы меди и золота в лечении ревматоидного артрита

     Золото, распределяясь по всему организму, избирательно концентрируется в воспаленных синовиальных тканях. Содержание его в болезненных суставах в два раза выше, чем в здоровых. В суставах, не подвергшихся воспалению, золота очень мало или совсем нет.

     Механизм  действия препаратов золота при лечении ревматоидных артритов окончательно не установлен. Известно, что золото накапливается внутри макрофагов, а затем переходит в лизосомы (которые называются ауросомами).

     Так как золото накапливается в лизосомах, то, вероятно, оно ингибирует гидролитические ферменты. Такое же действие на ткани, как и гидролитические фермелты, могут, оказывать супероксид-ион О₂^- или гидроксильные радикалы. Метаболизм О₂^- контролируется дисмутазами, и такие ферменты тестировались на клиническую активность при лечении ревматоидного артрита. Полученные данные дали возможность предположить, что препараты золота могут действовать как супероксиддисмутаза или пероксидаза, предохраняя ткани от разрушения О₂^-.

     При ревматоидных артритах, как и при других воспалительных реакциях, в плазме, и сыворотке крови повышается количество медь-содержащего фермента — церулоплазмина.

     Препараты золота могут влиять на тиол-дисульфидное равновесие:

     У больных ревматоидным артритом в  плазме крови отмечается повышенное содержание свободных тиольных групп и образуется макроглобулин. Препараты золота увеличивают содержание свободных тиолов и уменьшают ревматоидный фактор, связанный с макроглобулином. Возможно, соединения золота взаимодействуют с тиольными группами, инициирующими денатурацию  гамма-глобулина, и тем самым подавляют образование его агрегатов в синовиальной жидкости, что приводит к восстановлению концентрации свободных тиолов в крови.

     Большинство биохимических реакций, протекающих при использовании препаратов золота, не подтверждено сведениями о химических свойствах этих соединений. Исследования реакций, моделирующих поведение соединений золота в биосистемах, крайне ограниченны. Конечно, химия золота in vivo и in vitro различна, так как дли неt крайне важны форма исходных реагентов и условия проведения реакции. В то же время эти различия касаются деталей, но не сущности химических свойств.

1.6.1Электростатическое связывание анионов золота с белками

     Плоскоквадратные комплексы золота (III) имеют тенденции к ковалентному связыванию с мягкими белковыми лигандами путем замещения галогенид-ионов. Тем не менее электростатическое связывание анионов золота также наблюдается достаточно часто.

     Электростатическое  связывание комплексных ионов золота в отличие от ковалентного оказывается не селективным по отношению к металлу — аналогичные по заряду и стереохимии, ионы других металлов связываются в одних и тех же участках белка. Не селективным оказывается ван-дер-ваальсовое взаимодействие иодида золота АuI₄ с миоглобином.

     Известно, что комплексы золота (I) не связываются с L-метионином [Isab, 1988]. В литературе приводится до неточно данных об аминокислотных комплексах многих металле в, а сведения о золоте ограничиваются только данными об образовании комплекса золота (I) с цистеином.

     В работе [Lewis, Shaw, 1986] методом рамановской и ¹³С-ЯМР спектроскопии получены доказательства образования в растворе смешанно-лигандного комплекса RSAuCN^- при замещении цистеином цианида из комплекса Au(CN)₂^-. Это свидетельствует о том, что сродство цистеина к золоту (I) очень высоко.

     Помимо  белков, комплексные соединения золота способны взаимодействовать с другими биологическими макромолекулами. Оказалось, что ионы золота (III), подобно своим стереохимическим аналогам Рt (II) и Рd(П), могут образовывать тройные комплексы белок - металл — нуклеиновая кислота благодаря селективному взаимодействию между аминокислотными остатками, металлом и нуклеотидным основанием [Kasselouri et al., 1987]. Считается, что подобное химическое взаимодействие является основным механизмом возникновения антиракового эффекта при действии соединений этих металлов.

     Золото, проникающее в клетку, также накапливается в металлотионеинах, и по-видимому, этот процесс накопления является важнейшим биохимическим механизмом трансформации золота в клетке. При введении в организм золота (I) или золота (III) в печени и почках обнаруживаются смешанно-металлические тионеины. Содержащие золото, медь, цинк или кадмий в различных соотношениях в зависимости от экспериментальных условий [Laib, Shaw, 1985]. Тиомалат золота (I) взаимодействует с нативным Zn, Cd - тионеином, замещая в первую очередь цинк, а когда Аu добавлен в избытке, в равновесной реакции замещается и кадмий.

     Возможны  различные модели связывания золота:

     Изоморфное  замещение Cd ²⁺ и Zn ²⁺ приводит к координации Аu (I) S₄ (модель I). Модель II описывает монодентатную координацию золота с одним цистеиновым остатком и удерживанием при этом тиомалатного лиганда. Модель III представляет собой бидентатное хелатирование двумя сульфгидрильными группами. Модель IV, основанная на данных Мёссбауэровской спектроскопии и методе анализа тонкой структуры рентгеновских спектров [Laib et al, 1985]. представляет собой кластер золота, содержащий цистеиновые лиганды и золото (I) в соотношении 1:1.

     Вообще  трех- и четырехкоординированное  золото(1) обнаружено пока только в фосфиновых комплексах, тогда как золото(1)-тиольные комплексы всегда двухкоординированные. Как уже указывалось, замещение золотом металлов в Zn, Cd - тионеинах происходит селективно — сначала замещаются ионы цинка, а затем кадмия и при этом наблюдается минимальное изменение конформации белка (по оценке белкового радиуса Стокса). При избытке тиомалата золота обнаружена монодентатная координация (модель II), что аналогично описанному нами ранее связыванию Аu с единственной сульфгидрильной группой сывороточного альмубина Цис-34.

     Таким образом, золототионеины — первый пример белка, в котором достоверно установлено, что один ион металла может находиться в металлотионеине в различном координационном окружении. Золото также является первым обнаруженным металлом, находящимся в кластере не в тетраэдрическом окружении, что отражает тенденцию золота(1) к двухкоординационной геометрии.

     Другим  белком, претендующим на роль переносчика и накопителя золота, является белок печени, связывающий жирные кислоты (БСЖК) с молекулярной массой равной примерно 14000 (сходной с металлотионеином). БСЖК принадлежит к новому суперсемейству некаталитических белков и имеет многочисленные физиологические функции [Spener еt а1, 1983]. Хотя БСЖК имеет только одну сульфгидрильную группу и поэтому связывает меньшее количество золота, концентрация его в печени почти в 30 раз больше, чем металлотионеина, что позволяет серьезно рассматривать возможность его участия в транспорте и накоплении золота [Shaw et al, 1988].

1.6.2Ковалентное связывание золота с белками

     Стереохимия мягких ионов связана с числом d-электронов на внешней оболочке. Например, d⁸ ионы Рt(П) и Аu (III) обычно имеют плоскоквадратную конфигурацию (РtС1₄^2-, Рt(СN)₄^2-, АuС1₄^-, АuI₄^- и др.). Часто эти ионы акцептируют еще один или два лиганда, давая квадратно-пирамидальную или октаэдрическую координацию. Естественно, что образующиеся связи с пятым или шестым лигандом являются более слабыми. Такие взаимодействия играют главнейшую роль при первичном связывании комплексных ионов золота и других благородных металлов с белками.

     Отрицательно  заряженные комплексы (АuС1₄^-, АuВг₄^-, АuI₄^-) не взаимодействуют с анионными группами белка, как например R – S^-, но неплохо реагируют с нейтральными нуклеофилами, такими как S - Н-группами цистеина, имидазолом гистидина и концевыми лизиновыми аминогруппами.

     Вероятно  в связи с бурным развитием химии золота в ближайшем будущем следует ожидать появления новых интересных соединений золота, а создание новых фармакологических препаратов и успешное применение их в медицине будет стимулировать интенсификацию исследований биохимических механизмов действия золота.

ГЛАВА 2. КООРДИНАЦИОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МЕДИ В ЛЕЧЕНИИ РЕВМАТОИДНОГО АРТРИТА

     Издавна народная медицина рекомендовала для лечения разных болезней, главным образом воспалительного типа, богатые медью вещества — моллюски, орехи, винный уксус, медьсодержащие материалы. Медные браслеты и кольца на протяжении более 5000 лет используются не только как украшения, но и как средства, помогающие при артритах. В 40-х годах нашего столетия способность меди облегчать различные типы ревматоидных заболеваний отметил Хангартен после анализа степени поражения этими болезнями лиц, занятых в различных областях промышленности Финляндии. Оказалось, что работающие на медных рудниках подвержены им в значительно меньшей степени, чем работающие в других областях промышленности, причем гнойные инфекции, возникающие спонтанно или в результате повреждений, у первых  встречаются реже, чем у вторых.

     Терапевтические свойства соединений меди сопоставимы с таковыми соединении золота (хризотерапия) и отличаются меньшим числом побочных явлений. Поэтому в качестве эффективных лекарств были предложены следующие медьсодержащие соединения: купрален, дикупрен или купримил, морруат меди, пермалон. Они активны при лечении острых и хронических артритов, хронической полисуставной подагры, анкилозного и рассеянного спондилитов, ревматоидной лихорадки, эритемы. Однако в 50-х годах нашего столётия соединёния меди были вытеснены гормональными препаратами, несмотря на отсутствие желудочно-кишечных побочных явлении при нспользовании соединений меди.

2.1 Состояние меди в живом организме

     Исключительная  роль меди для жизнедеятельности  человека установлена в 1928 г. Недостаток ее приводит к анемии, повышенное содержание — к болезни Вильсона (наследственной гепатолентикулярной дегенерации). Недостаточность меди в организме животных вызывает уменьшение всасывания и использования железа, что, в свою очередь, ведет к микроцитарной и гипохромной анемии; ослабление функции ферментов, в том числе цитохромоксидазы; нарушения   биосинтеза   фосфолипидов   (демиелинизацию),   остеогенеза (изменения   скелета,   аналогичные таковым при рахите);   аномалии в образовании кератина и пигмента, сопровождающиеся возникновением дефектов шерстного покрова у животных. Повышенное содержание (отравление мелью) способствует появлению у экспериментальных животных  сложного синдрома,  включающего  анемию,   заболевание печени, болезнь Вильсона — Коновалова.

     Содержание  меди в тканях человека (0,2 г на 70 кг массы) колеблется от 5 мг на 100 г сухой массы печени до 0,7 мг на 100 г сухой массы кости, а в жидкостях — от 100 мкг на 100 мл крови до 10 мкг на 100 мл спинномозговой жидкости. Как правило, в женском организме меди больше, чем в мужском. В детском организме меди содержится в три раза больше, чем во взрослом, что определяется большей интенсивностью процессов метаболизма в детском организме. Оказалось, что медь необходима для нормального метаболизма всех, тканей и жидкостей организма, но для одних тканей требуется больше,  чем для других.

     Вследствие  сродства меди к координирующим лигандам свободные ионы ее практически отсутствуют даже в наиболее богатых медью тканях и жидкостях (концентрация ионной меди в плазме крови, например, составляет 10^-11—10^-18 моль/л). Поэтому преимущественной формой существования меди  в организме являются ее комплексные соединения в основном с низкомолекулярными лигандами типа  аминокислот,  а также белками типа сывороточного альбумина (мол. масса ~ 67 000) и церулоплазмина. В первых медь связана не столь прочно, как во вторых. Металлопротеин — церулоплазмин — представляет собой макроглобулин и содержит более 90 % меди, находящейся в плазме крови.

     Наиболее  важные медьсодержащие ферменты и белки, выделенные в настоящее время, ответственны за многочисленные жизненно важные реакции организма: способствуют синтезу гемоглобина, росту, кератинизации, пигментации, скелетообразованию, развитию и функции  центральной и периферической нервной системы, сердечной функции клеточному дыханию, разрушению супероксид-ионов, образованию сверхклеточной соединительной ткани,  умственному  и физическому развитию, васкуляризации, зрению, регулированию концентрации моноаминов. Кроме того медьсодержащие ферменты необходимы для модулирования синтеза простагландинов и гистаминной активности. Медь из них не удаляется в результате длительного диализа при нейтральном рН, остается связанной с белком в процессе его выделения и, вероятно, представляет собой простетический активный участок.

     Распределение меди после приема ее с пищей показано на схеме:

                                               СuL₂ 

      СuL₂ + СuL₂^a + СuL₂^b + СuL₂^c + …(I) 

     СuL₂ + СuL₂^a + СuL₂^b + СuL₂^c + СuL₂^d +…(II)