Farmaceutyczny. Scientific Review in Pharmacy. Cena 24,50 zł ISSN

Transkrypt

1 Farmaceutyczny Cena 24,50 zł PISMO POD PATRONATEM Przegląd WYDZIAŁU FARMACEUTYCZNEGO ŚLĄSKIEGO UNIWERSYTETU Naukowy MEDYCZNEGO W KATOWICACH Miesięcznik IC Value - Current 4,53 MNiSW 4 Scientific Review in Pharmacy ROK VII (XI) Nr 1/2010 (60) ISSN Ekspresja i immunolokalizacja aromatazy oraz receptorów estrogenowych α i β w łożyskach pochodzących z porodów terminowych i przedwczesnych Badanie zależności pomiędzy strukturą i działaniem pochodnych benzodiazepiny. Część IV. Antagoniści cholecystokininy0 Efekty przedłużonej ekspozycji komórek linii PC 12 na L DOPA Peptydy natriuretyczne jako cel nowoczesnej farmakoterapii Wpływ metody ekstrakcji na pozyskiwanie związków polifenolowych z obnóży pszczelich Udział szlaku ceramidowego oraz mangano-zależnej dysmutazy ponadtlenkowej (MnSOD) w cytotoksycznym działaniu doksorubicyny Kontrowersyjne aspekty terapii chelatacyjnej z zastosowaniem EDTA

2

3 Farmaceutyczny PISMO POD PATRONATEM WYDZIAŁU FARMACEUTYCZNEGO ŚLĄSKIEGO UNIWERSYTETU MEDYCZNEGO W KATOWICACH Miesięcznik Przegląd Naukowy Scientific Review in Pharmacy Index Copernicus 3,66 MNiSW 4 Redaktor Naczelny / Editor-in-Chief: Prof. dr hab. Krystyna Olczyk Adres redakcji / Editorial Adress: ul. Jedności 8, Sosnowiec, Polska / Poland Tel , Fax kolegium.redakcyjne@kwiecinski.pl Konsultacyjna Rada Naukowa / Scientific Board Przewodniczący / Head: Prof. dr hab. Krystyna Olczyk - Sosnowiec Członkowie / Members: Prof. dr hab. Edward Bańkowski - Białystok Prof. dr Karmela Barišić - Zagreb, Chorwacja Prof. dr hab. Jerzy Brandys - Kraków Prof. dr Vitalis Briedis - Kaunas, Litwa Prof. dr hab. Elżbieta Brzezińska - Łódź Prof. dr Benito Del Castillo Garcia - Madrid, Hiszpania Prof. dr. Lionel Buéno - Toulouse, Francja Prof. dr hab. Kazimierz Głowniak - Lublin Prof. dr hab. Edmund Grześkowiak - Poznań Prof. dr Filiz Hincal - Ankara, Turcja Prof. dr. Michael Horowitz - Adelaide, Australia Prof. dr med. Kinga Howorka - AKH, UW, Wien, Austria Sekretarz Naukowy / Scientific Board Secretary: Dr n. med. Robert D. Wojtyczka fpn@kwiecinski.pl Prof. dr hab. Renata Jachowicz - Kraków Prof. dr hab. Ewa Jagiełło-Wójtowicz - Lublin Prof. dr hab. Krzysztof Jonderko - Sosnowiec Prof. dr hab. Marcin Kamiński - Katowice Prof. dr Vesna Kuntić - Belgrade, Serbia Prof. dr hab. Jan Pachecka - Warszawa Prof. dr hab. Jerzy Pałka - Białystok Prof. dr hab. Janusz Pluta - Wrocław Prof. dr hab. Janusz Solski - Lublin Prof. dr Hiroshi Suzuki - Tokyo, Japonia Prof. dr hab. Yanusz Wegrowski - Reims, Francja Prof. dr hab. Marek Wesołowski - Gdańsk Prof. dr Mira Zečević - Belgrade, Serbia Członkowie Kolegium Redakcyjnego / Members of Editorial Board: Dr n. farm. Paweł Olczyk Dr n. biol. Małgorzata Kępa Mgr Anna Szeremeta Mgr Agnieszka Jura Półtorak Dr n. hum. Anna Kierczak Wydawca / Publisher: Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego Adres Wydawcy / Publisher Adress: Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ul. Wiśniowa 25/2, Bielsko-Biała, Polska / Poland tel , fax Prezes / President: dr n. med. Adam Kwieciński (Ph.D. M.D.) Marketing Manager: Opracowanie graficzne / Graphics: Skład / Technical Editor: Agnieszka Romańska Robert Cyganik Jerzy Partyka agnieszka.romanska@kwiecinski.pl Nakład: do egz. / Print run: up to 7000 copies Farmaceutyczny Przegląd Naukowy jest współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Scientific Review in Pharmacy is financially supported by Ministry of Science and Higher Education. Wszystkie materiały opublikowane w piśmie objęte są ochroną Prawa autorskiego. Projekty chronione są Ustawą o Prawie autorskim i pokrewnych prawach z 1994 r. (Dz. U. Nr 24, poz. 83). Redakcja zastrzega sobie prawo dostosowania nadesłanych materiałów do potrzeb pisma. Przedruki możliwe jedynie za zgodą wydawcy. Za treść materiałów reklamowych oraz listów od czytelników redakcja nie odpowiada. All published papers in Scientific Review in Pharmacy are protected by copyright laws (according to Law Gazette NO 24, item. 83). Board of Editors reserves the rights to harmonize the papers obtained to journal rules and requirements. Reprints are allowed only after Publisher agreement. Board of Editors are not responsible for advertisements and reader letters.

4 Zdj. Zygmunt Wieczorek Szanowni Państwo, Koleżanki i Koledzy, Drodzy Czytelnicy Z prawdziwą przyjemnością zapraszam Państwa do pierwszego w 2010 roku zeszytu naszego czasopisma. Od tego też numeru rozpoczynamy zamieszczanie informacji na temat daty otrzymania prac, jak też i na temat daty zakwalifikowania ich do druku. To jeden z kolejnych wymogów, który udaje nam się spełnić w trudnej drodze prowadzącej do podwyższenia punktacji naszego czasopisma. Innym niezmiernie ważnym kryterium, spełnienie którego jest niezbędne dla uzyskania wyższej punktacji czasopisma, jest cytowanie zamieszczanych w kolejnych numerach FPN prac. Zachęcam gorąco do stosowania cytacji, bowiem w ten sposób zyska nie tylko sam Farmaceutyczny Przegląd Naukowy, lecz przede wszystkim my sami. W niniejszym numerze zapraszamy w imieniu Organizatorów do udziału w znaczącym dla nauk farmaceutycznych Sympozjum, organizatorami którego są Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych, Wydziału Farmaceutycznego Uniwersytetu Medycznego w Lublinie, Międzynarodowe Towarzystwo Badań nad Produktami Naturalnymi (International Society for the Development of Natural Products ISDNP), Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, oraz Komitet Terapii i Nauk o Leku Polskiej Akademii Nauk. Przewodniczącym Komitetu Organizacyjnego jest prof. dr hab. Kazimierz Głowniak Wiceprezydent ISDNP. Przedsięwzięcie, obejmujące łącznie 7 th International Symposium on Chromatography of Natural Products oraz 6 th International Symposium of the International Society for the Development of Natural Products, odbędzie się w Lublinie, w dniach czerwiec br., nosić będzie nazwę The application of analytical methods for the development of natural products. Zapraszam serdecznie do zapoznania się z załączonym Komunikatem i do uczestnictwa w tym dorocznym, prestiżowym wydarzeniu naukowym. Życzymy Organizatorom i Uczestnikom owocnych obrad i wspaniałych chwil w tym pięknym, przyjaznym i gościnnym mieście Lublinie. Zapraszam do lektury prac zamieszczonych w bieżącym numerze Farmaceutycznego Przeglądu Naukowego. Obejmują one publikacje o szerokim spektrum tematyki farmaceutycznej i biomedycznej, pochodzące z wiodących Jednostek Organizacyjnych Wydziałów Farmaceutycznych Łodzi, Krakowa i Sosnowca. Życząc przyjemnej lektury i wzięcia sobie przez nas wszystkich do serca mojej prośby o cytowanie cennych prac, zawartych w poprzednich i obecnym zeszycie, serdecznie pozdrawiam. Redaktor Naczelny Prof. dr hab. Krystyna Olczyk

5 Farmaceutyczny PISMO POD PATRONATEM WYDZIAŁU FARMACEUTYCZNEGO ŚLĄSKIEGO UNIWERSYTETU MEDYCZNEGO W KATOWICACH Miesięcznik Przegląd Naukowy Scientific Review in Pharmacy Nr 1 / 2010 Index Copernicus 3,66 MNiSW 4 Spis treści Ekspresja i immunolokalizacja aromatazy oraz receptorów estrogenowych α i β w łożyskach pochodzących z porodów terminowych i przedwczesnych 8 Expression and immunolocalization of aromatase and estrogen receptors α and β in normal and pre-term placental tissues Badanie zależności pomiędzy strukturą i działaniem pochodnych benzodiazepiny. Część IV. Antagoniści cholecystokininy0 16 Structure-activity relationship of benzodiazepine derivatives. Part IV. Cholecystokinin antagonists Efekty przedłużonej ekspozycji komórek linii PC 12 na L DOPA0 27 Effects of prolonged L DOPA treatment on PC 12 cells Peptydy natriuretyczne jako cel nowoczesnej farmakoterapii0 31 Natriuretic peptides as a target of modern pharmacotherapy Wpływ metody ekstrakcji na pozyskiwanie związków polifenolowych z obnóży pszczelich0 38 The influence of extraction method 0 on obtaining polyphenolic compounds from bee pollen Udział szlaku ceramidowego oraz mangano-zależnej 0dysmutazy ponadtlenkowej (MnSOD) w cytotoksycznym działaniu doksorubicyny 42 Role of ceramide pathway and manganese-dependent 0 superoxide dismutase (MnSOD) in cytotoxic action of doxorubicin0 Kontrowersyjne aspekty terapii chelatacyjnej 0z zastosowaniem EDTA0 47 Controversial aspects of chelation therapy with EDTA

6 ISCNP- ISDNP 2010 LUBLIN (POLAND) June 14-17, 2010 The detailed programme of the Symposium, abstract form and information on accommodation in Lublin are presented on the web site: For further information please contact: SYMPOSIUM SECRETARIAT Dept. of Pharmacognosy with Medicinal Plant Unit, Medical University of Lublin, 1 Chodzki Street, Lublin, POLAND phone/fax: symposium@pharmacognosy.org ORGANIZERS Dept. of Pharmacognosy with Medicinal Plant Unit, Faculty of Pharmacy, Medical University of Lublin International Society for the Development of Natural Products The Polish Pharmaceutical Society The Committee of Drug Sciences of the Polish Academy of Sciences ORGANIZING COMMITTEE T. Baj, M. Bartnik, M. Hajnos, J. Hetman, A. Józefczyk, E. Komaszewska, M. Kozyra, W. Kuku³a, S. Kwiatkowski, M. Kwietniewski, A. Ludwiczuk, A. Machalska-Gdak, T. Mroczek, K. Skalicka-WoŸniak,. Œwi¹tek, J. Widelski, G. Zgórka 7 th INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON CHROMATOGRAPHY OF NATURAL PRODUCTS joined with 6 th INTERNATIONAL SYMPOSIUM OF THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR THE DEVELOPMENT OF NATURAL PRODUCTS THE APPLICATION OF ANALYTICAL METHODS FOR THE DEVELOPMENT OF NATURAL PRODUCTS LUBLIN (POLAND) June 14-17, 2010

7 ORGANIZERS CHAIR - K. G³owniak (Lublin, Poland) - Vice President of ISDNP VICE-CHAIR - B. Abegaz (Gaborone, Botswana) - President of ISDNP VICE-CHAIR - K. Hostettmann (Geneve, Switzerland) - Vice President of ISDNP MEMBERS OF THE INTERNATIONAL SCIENTIFIC COMMITTEE HRH Princess Chulabhorn Mahidol - HONORARY PRESIDENT B. Abegaz (Gaborone, Botswana) - CHAIR Y. Asakawa (Tokushima, Japan) R. Bauer (Graz, Austria) G.K. Bonn (Innsbruck, Austria) I. Chinou (Athens, Greece) W. Cisowski (Gdañsk, Poland) H. Frank (Bayreuth, Germany) K. G³owniak (Lublin, Poland) D.A. Guo (Beijing,China) K. Hostettmann (Geneve, Switzerland) J. Jaroszewski (Copenhagen, Denmark) R. Kaliszan (Gdañsk, Poland) J. Karlsen (Oslo, Norway) B. Kopp (Vienna, Austria) T. Kowalska (Katowice, Poland) K.H. Kubeczka (Margetshoechheim, Germany) T.J. Mabry (Austin, USA) A. Marston (Bloemfontein, South Africa) I. Orhan (Ankara, Turkey) J. Pawliszyn (Waterloo, Canada) A.L. Skaltsounis (Athens, Greece) E. Soczewiñski (Lublin, Poland) R. Verpoorte (Leiden, Nederlands) H. Wagner (Munich, Germany) M. Waksmundzka-Hajnos (Lublin, Poland) T. Wolski (Lublin, Poland) T. Yee (Kingston, Jamaica) Y. Z. Zhu (Fudan, China) J.K. Zjawiony (Mississippi, USA) VENUE: Both the 7 th ISCNP and the 6 th Symposium of ISDNP are to be held in Lublin - the largest university town in the eastern and south-eastern Poland. It is the historical city with the Gothic Castle Chapel with the Byzantine frescos, the Old City built in the Renaissance style and the Open Air Village Museum. Numerous parks, squares and amazing Botanical Garden add to its charm. TOPICS: The main scientific areas will include all chromatographic and related techniques as well as hyphenated methods used in p h y t o c h e m i c a l a n a l y s i s, s a m p l e preparation and the isolation of biologically active substances from plant material. PROGRAMME: Opening Ceremony June 14, 10 a.m. Closing Remarks June 17, 2 p.m. ISCNP and ISDNP are to be fora for the fruitful scientific discussion of the methods used in analysis of natural products. Plenary lectures will be given by invited speakers from abroad and Poland. The programme will comprise short communications, poster presentations and discussion sessions on phytochemical and biomedical analysis. LANGUAGE: The official language of the Symposium is English. No simultaneous translation will be provided. Abstracts and posters should be written in English. PUBLICATIONS: All submitted papers will be presented in the special Symposium Book of Abstracts. REGISTRATION FEES FOR POLISH PARTICIPANTS: before April 1, 2010 after April 1, 2010 Regular participants: 1000 PLN 1200 PLN Students: 600 PLN 800 PLN Accompanying persons: 400 PLN 600 PLN REGISTRATION FEES FOR FOREIGN PARTICIPANTS: before April 1, 2010 after April 1, 2010 Regular participants: 450 EUR 550 EUR Students: 250 EUR 350 EUR Accompanying persons: 200 EUR 300 EUR Attention: Registration fee comprises: - book of abstracts - active participation in all scientific meetings during Symposium - access to exhibition and poster area - costs of meals (lunch, dinner) - social events Abstract Deadlines March 30, 2010: Short Oral Presentations April 30, 2010: Posters

8 Farm Przegl Nauk, 2010,1, 8-15 Ekspresja i immunolokalizacja aromatazy oraz receptorów estrogenowych α i β w łożyskach pochodzących z porodów terminowych i przedwczesnych Expression and immunolocalization of aromatase and estrogen receptors α and β in normal and pre-term placental tissues Magdalena Rother 1, Edyta Bogunia 1, Michał Morek 1, Danuta Plewka 2, Beata Jakubiec-Bartnik, Andrzej Plewka 1 1 Zakład Proteomiki Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach 2 Katedra Morfologii, Zakład Histologii, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach Streszczenie Patomechanizm porodu przedwczesnego nie został do tej pory w pełni wyjaśniony, pomimo odkrycia szeregu przyczyn jego powstawania. Uważa się, że pewien udział w powstawaniu porodu przedwczesnego mogą odgrywać estrogeny. Synteza hormonów estrogenowych w jednostce płodowo-łożyskowej zachodzi przy udziale kompleksu aromatazy cytochromu P450. Łożysko jest bogatym źródłem zarówno aromatazy, jak i białkowych receptorów estrogenowych, dlatego istnieją przypuszczenia, że zmiany w ekspresji i/lub komórkowej lokalizacji tych białek mogą korelować z wystąpieniem porodu przedwczesnego. Celem pracy była ocena stopnia ekspresji i określenie immunolokalizacji aromatazy cytochromu P450 oraz receptorów estrogenowych α i β w łożyskach pochodzących z porodów terminowych i przedwczesnych. Badaniem objęto grupę 10 kobiet rodzących pomiędzy 26., a 32. tygodniem ciąży, u których poród przedwczesny indukowany był nadciśnieniem ciążowym oraz grupę 10 kobiet rodzących między 37 a 40 tygodniem ciąży, stanowiących kontrole. W celu oceny ekspresji i immunolokalizacji aromatazy cytochromu P450 oraz receptorów ER-α i ER-β w analizowanych skrawkach tkankowych przeprowadzono reakcje immunohistochemiczne wykorzystując metodę ABC. Poziom ekspresji aromatazy cytochromu P450 oraz receptorów estrogenowych ER-α i ER-β pochodzących z porodów przedwczesnych był wyższy w porównaniu z poziomem ekspresji badanych białek w łożyskach z porodów terminowych. Ponadto, nie wykazano różnic w komórkowej lokalizacji badanych białek w łożyskach pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych. Nie zaobserwowano związku pomiędzy stopniem ekspresji i immunolokalizacją aromatazy oraz receptorów ER-α i ER-β, a wystąpieniem porodu przedwczesnego. Wysoki poziom ekspresji omawianych białek w centralnej części łożyska w trzecim trymestrze ciąży może świadczyć o zwiększonym zapotrzebowaniu łożyska na estrogeny w związku z przebudową tej części narządu. Abstract There are many causes of preterm delivery, however, the main reasons of its occurrence are still unknown. It is thought that estrogens can play a significant role in preterm delivery formation. The production of estrogen involves sequential enzymatic reaction catalyzed by different specific forms of cytochrome P450 steroidogenic enzymes. The human placenta is a rich source of aromatase and estrogen receptors α and β. Therefore, it is assumed that some alterations of expression and immunolocalization of aromatase and estrogen receptors can correlate with preterm delivery. The aim of the study was the assessment of expression status and immunolocalization of aromatase and estrogen receptors α and β in normal and preterm placental tissues. Samples of normal and preterm placental tissues were obtained during deliveries from 10 healthy women and 10 women with diagnosed preeclampsia. Expression and immunolocalization of aromatase and estrogen receptors α and β were determined by immunohistochemical ABC technique. The expression status of aromatase and estrogen receptors α and β in preterm placental tissues were higher than in normal placental samples. Additionally, no differences in cellular localization of analyzed proteins between normal and preterm placental samples were detected. No correlation between expression and immunolocalization of aromatase and estrogen receptors α and β in the central part of placental tissues and preterm delivery formation was observed. Moreover, the high level of expression of analyzed proteins in placentas during third term of gestation may demonstrate the greater demand for estrogens in placentas. Key words: cytochrome P450 aromatase, estrogen receptor α, estrogen receptor β, preterm delivery Słowa kluczowe: aromataza, receptor estrogenowy ER-α, receptor estrogenowy ER-β, poród przedwczesny 8

9 copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Wstęp Według Światowej Organizacji Zdrowia prawidłowy czas trwania ciąży wynosi od 37 do 41 pełnych tygodni. Urodzenie dziecka pomiędzy 23, a 37 tygodniem ciąży uznawane jest za poród przedwczesny. Zaś ciąża trwająca powyżej 42 tygodni stanowi ciążę przeterminowaną [1]. Porody przedwczesne szacuje się na około 4-20 % wszystkich ciąż, w związku z tym stanowią one poważny problemem kliniczny [2]. Pomimo odkrycia szeregu przyczyn powstawania porodu przedwczesnego, jego patomechanizm nie został do tej pory w pełni wyjaśniony. Wśród medycznych czynników predysponujących do wystąpienia porodu przedwczesnego wyróżnia się między innymi nadciśnienie indukowane ciążą [3, 4]. Wystąpienie porodu przedwczesnego korelowane jest z wieloma jednostkami chorobowymi, które mogą dotykać zarówno kobietę ciężarną, jak i sam płód. Wykształcenie prawidłowej gospodarki hormonalnej pomiędzy płodem, a matką jest jednym z ważniejszych czynników warunkujących prawidłowy przebieg ciąży. Uważa się, że pewien udział w powstawaniu porodu przedwczesnego mogą posiadać estrogeny [5]. Te żeńskie hormony płciowe odgrywają decydującą rolę w dojrzewaniu tkanek płodu, pomimo że ich dokładny wpływ na stan płodu nie został do tej pory w pełni poznany [6]. Rola estrogenów w procesie porodowym, zarówno samoistnym jak i przedwczesnym, związana jest ze zwiększeniem kurczliwości macicy. Estrogeny pobudzają produkcję białek kurczliwych i enzymów, zwiększają zdolność komórek mięśniowych do wychwytywania i magazynowania jonów wapnia, a także modulują kanały wapniowe w obrębie komórek mięśniowych. Ponadto estrogeny wpływają pozytywnie na produkcję receptorów dla oksytocyny, wazopresyny i antagonistów α-adrenergicznych oraz zwiększają zdolność macicy do produkcji prostaglandyn [5]. Udowodniono, że produkcja estrogenów w trakcie ciąży rośnie [6, 7], w związku z czym można stwierdzić, że prawidłowy przebieg ciąży i jej zakończenie powodzeniem zależy od ilości hormonów estrogenowych wytwarzanych w jednostce płodowo-łożyskowej. Wysokie wartości stężeń tych hormonów świadczą o odpowiednim rozwoju płodu i przebiegu ciąży bez komplikacji. Z kolei obniżona ilość wytwarzanych estrogenów to czynnik sprawczy niektórych patologii ciąży. Synteza hormonów estrogenowych w jednostce płodowo-łożyskowej zachodzi przy udziale kompleksu aromatazy cytochromu P450 zlokalizowanego w komórkach trofoblastu łożyskowego [7-10]. Aromataza cytochromu P450 odpowiada za przyłączenie substratów i katalizowanie reakcji prowadzących do utworzenia charakterystycznego dla estrogenów pierścienia fenolowego A. Natomiast rolą reduktazy flawoproteinowej, również wchodzącej w skład kompleksu aromatazy, jest transport elektronów z NADPH na żelazo hemowe cytochromu P450 [9-11]. Obniżenie ilości estrogenów w jednostce płodowo-łożyskowej może być wynikiem zaburzonej ekspresji aromatazy cytochromu P450 w łożysku. Estrogeny wywierają biologiczne efekty w okresie ciąży na drodze interakcji z odpowiednimi receptorami estrogenowymi zlokalizowanymi w łożysku [6, 12-14]. Hormony oddziałują na organizm matki i płodu poprzez cytozolowe białka receptorowe pełniące funkcję czynników transkrypcyjnych. Ekspresja receptorów estrogenowych α i β w łożysku podczas ciąży na nieprawidłowym poziomie może stanowić kolejny czynnik sprawczy patologii ciąży. Zmniejszona ilość receptorów estrogenowych będzie wiązała się z zaburzeniem kaskady sygnałów, co w rezultacie doprowadzi do zminimalizowania korzystnych efektów biologicznych wywieranych przez te hormony. Łożysko jest bogatym źródłem zarówno aromatazy, jak i białkowych receptorów estrogenowych α i β [10, 12-14], dlatego istnieją przypuszczenia, że zmiany w ekspresji i/lub komórkowej lokalizacji tych białek mogą korelować z wystąpieniem porodu przedwczesnego. Celem pracy była ocena stopnia ekspresji i określenie immunolokalizacji aromatazy cytochromu P450 oraz receptorów estrogenowych α i β w łożyskach pochodzących z porodów terminowych i przedwczesnych. Materiał i metodyka Badaniem objęto grupę 10 kobiet rodzących pomiędzy 26 a 32 tygodniem ciąży, u których poród przedwczesny był konsekwencją nadciśnienia indukowanego ciążą. W grupie badanej wykluczono: wiek poniżej 18 lub powyżej 30 roku życia, wiek ciąży powyżej 33 tygodnia, ciąże powikłaną poronieniem (plamienia, krwawienia), ciąże mnogą, nieprawidłową lokalizację łożyska, istnienie chorób matki przed ciążą (nadciśnienie, cukrzyca), zaburzenia w rozwoju płodu oraz ciąże pochodzące z rozrodu wspomaganego. Grupę kontrolną stanowiło również 10 kobiet w wieku od 18 do 30 lat z prawidłowym przebiegiem ciąży, która trwała od 37 do 40 tygodni. Kobiety z grupy kontrolnej nie zażywały używek (nikotyna, alkohol), rodziły w terminie porodu, a poród został zakończony drogami rodnymi bez włączania amniotomii i farmakoterapii. Pacjentki tworzące grupę badaną i grupę kontrolną leczono w Katedrze i Klinice Endokrynologii Ginekologicznej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach, w której przeprowadzono badanie kliniczne i hormonalne. Badanie uzyskało zgodę Komisji Bioetycznej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach. Materiał badany stanowiły wycinki tkankowe o szerokości 1 cm pobierane z centralnych części łożysk podczas porodów. Wycinki tkanek po pobraniu utrwalano w 4% (v/v) roztworze paraformaldehydu w PBS o ph=7,4 w temperaturze 4 C przez 24 godziny. Następnie odwadniano je w szeregu alkoholowym o wzrastającym stężeniu etanolu: 50%, 70%, 95% i 100%. W kolejnym etapie, materiał przeprowadzono 3-krotnie przez ksylen, pozostawiając za każdym razem w ksylenie na 10 min, a następnie wycinki umieszczano w mieszaninie (1:1) ksylenu z parafiną i pozostawiano w temperaturze pokojowej do następnego dnia. W kolejnym etapie, tkankę umieszczano na 3 godziny w ciekłej parafinie o temperaturze nie wyższej niż 60 C, zmieniając parafinę po każdej pełnej godzinie. Tak przygotowane wycinki tkankowe ostatecznie zatapiano w bloczkach parafinowych. Preparaty mikroskopowe uzyskano poprzez krojenie bloczków parafinowych przy użyciu mikrotomu rotacyj- 9

10 Farm Przegl Nauk, 2010,1 nego na skrawki o grubości 5 µm, które naklejano na silanizowane szkiełka mikroskopowe. Z preparatów usuwano parafinę ogrzewając szkiełka w cieplarce w temperaturze 60 C przez 15 min. Dalsze odparafinowanie odbywało się w szeregu ksylenowym, przez który preparaty przeprowadzono 3-krotnie, pozostawiając za każdym razem w ksylenie na 10 minut. Nawodnienie tkanki osiągnięto dzięki przeprowadzeniu preparatów przez szereg alkoholowy o malejącym stężeniu. Zastosowano stężenia etanolu od absolutnego do alkoholu 30%. Szkiełka inkubowano przez 3 minuty w każdym ze stężeń etanolu. Ostatecznie preparaty płukano w wodzie destylowanej i buforze PBS o ph=7,4. W badanych preparatach łożysk wykonano przeglądowe topograficzne barwienie hematoksyliną i eozyną (HE). W analizowanych skrawkach tkankowych przeprowadzono reakcje immunohistochemiczne wykorzystując trójstopniową metodę ABC (avidin-biotin complex). Antygeny receptorów estrogenowych α i β uwidoczniono w procesie demaskacji, gotując skrawki w łaźni wodnej w roztworze do demaskacji o ph=9 (Dako, Dania) w temperaturze 95 C przez 40 minut. Antygeny aromatazy cytochromu P450 nie wymagały uwidocznienia w badanych tkankach. Po ostudzeniu, skrawki tkankowe płukano w buforze PBS i blokowano w nich aktywność endogennej peroksydazy przy użyciu 1,5% (v/v) roztworu H 2 O 2 w PBS (10 minut, temperatura pokojowa). Właściwą reakcję immunohistochemiczną poprzedzono inkubacją preparatów z nieimmunizowaną surowicą blokującą miejsca niespecyficznego wiązania przeciwciał z tkanką, pochodzącą od zwierzęcia, u którego wytworzono przeciwciała wtórne (30 minut, temperatura pokojowa). W przypadku zastosowania poliklonalnych przeciwciał pierwotnych nieimmunizowana surowica, a zarazem przeciwciało wtórne pochodziło od kozy, zaś w przypadku monoklonalnych przeciwciał pierwotnych nieimmunizowana surowica i przeciwciało wtórne pochodziło od konia. Po usunięciu surowicy na preparaty nałożono przeciwciała pierwotne. Wobec antygenów aromatazy zastosowano królicze przeciwciała poliklonalne (Abcam, Wielka Brytania). W celu przeprowadzenia reakcji na obecność antygenów receptorów estrogenowych α zastosowano mysie przeciwciała monoklonalne (Invitrogen, USA). Natomiast do detekcji antygenów receptorów estrogenowych β użyto króliczych przeciwciał poliklonalnych (Affinity BioReagents, USA). 20 godzinną inkubację preparatów z przeciwciałami pierwotnymi przeprowadzono w temperaturze 4 C. Technikę ABC wykonano za pomocą zestawu Vectastain ABC Kit (Vector Laboratories, USA) zgodnie z załączoną do zestawu instrukcją. Na preparaty tkankowe najpierw nałożono biotynylowane przeciwciała wtórne i inkubowano przez 30 minut w temperaturze pokojowej, a następnie kompleks awidyny-peroksydazy chrzanowej-biotyny i również poddano 30 minutowej inkubacji w temperaturze pokojowej. W celu wizualizacji powstałych kompleksów ABC zastosowano DAB jako chromogen oraz H 2 O 2. Inkubacja preparatów z DAB i H 2 O 2 w ciemności trwała, aż do pojawienia się reakcji barwnej. Tetrachlorek diaminobenzydyny w analizowanych preparatach tkankowych wybarwił na kolor brązowy te regiony komórki, w których znajdowały się poszukiwane antygeny. Następnie preparaty podbarwiono hematoksyliną Gilla, odwadniano i zamykano. Aby wyeliminować reakcje niespecyficzne, dla każdego z analizowanych preparatów wykonano równolegle kontrolę negatywną reakcji immunohistochemicznej, którą stanowiła inkubacja wycinków tkankowych bez przeciwciała pierwotnego. Celem sporządzenia dokumentacji fotograficznej badane preparaty łożysk fotografowano przy użyciu mikroskopu świetlnego firmy Nikon (Japonia, Precoptic Co., Polska) wyposażonego w kamerę cyfrową. Intensywność reakcji immunologicznej oceniano na podstawie 10 zdjęć wykonanych dla każdego z odczynów pod 200-krotnym powiększeniem (obiektyw x20 i okular - x10). Za pomocą mikroskopu świetlnego w badanych preparatach obserwowano powstałe odczyny immunohistochemiczne. Obserwacja pozwoliła na dokonanie oceny reakcji immunologicznej. Analizie poddano zarówno komórkową lokalizację badanych białek, jak również ich ilość po zastosowaniu komputerowej analizy obrazu. W polach preparatów mikroskopowych, w których zaobserwowano barwną reakcję immunohistochemiczną na wybrane białko, badano gęstości optyczną przy użyciu komputerowego programu KS300 (Carl Zeiss, Inc., Niemcy). Stopień absorbancji fali świetlnej o określonej długości mierzony w cytoplazmie komórek, w których wykryto kompleksy antygen-przeciwciało będące produktami reakcji immunohistochemicznej, świadczył o gęstości optycznej komórek. Dla wszystkich uzyskanych odczynów immunohistochemicznych w obrębie badanych preparatów mikroskopowych wykonano pomiary densytometryczne przy pomocy programu Image Pro Plus (Media Cybernetics, Inc., USA). Do obliczeń statystycznych posłużono się programem Statistica. W celu porównania rozkładów cech statystycznych zastosowano test Kołmogorowa-Smirnowa z poziomem istotności statystycznej przyjętym dla wartości p<0,01. Wykazano statystycznie znamienną różnicę pomiędzy rozkładem wszystkich analizowanych cech, a rozkładem normalnym, dlatego do opisu zmiennych wykorzystano medianę (zakres), a weryfikację hipotez przeprowadzono poprzez testy nieparametryczne. Porównań międzygrupowych dla poszczególnych zmiennych ilościowych dokonano za pomocą testów nieparametrycznych: Kruskala-Wallisa i U-Mann Whitney a. W przypadku uzyskania w teście Kruskala-Wallisa istotności statystycznej na poziomie p<0,05, zależności pomiędzy poszczególnymi cechami analizowano następnie z zastosowaniem testu U-Mann Whitney a. Wyniki Uzyskane wartości gęstości optycznych komórek wykazujących ekspresję aromatazy w łożyskach terminowych i przedwczesnych pozyskanych z centralnych części narządów przedstawiono w tabeli I. W części centralnej łożysk pochodzących z porodów przedwczesnych w grupie tygodniowej gęstość optyczna komórek syncytiotrofoblastu z ekspresją aromatazy osiągnęła wartość wyższą w porównaniu z grupą kontrolną, osiągając poziom 150% kontroli. Analiza rozkładu ekspresji aromatazy w komórkach doczesnowych również wykazała wyższy poziom stężenia tego receptora w grupie łożysk tygodniowych, w po- 10

11 Ryc. 1. Ekspresja aromatazy w centralnych częściach łożysk ludzkich pochodzących z porodów terminowych (A, C) i przedwczesnych (B, D) w syncytiotrofoblaście (A, B) i komórkach doczesnowych (C, D). Ryc. 2. Ekspresja receptorów estrogenowych α (ER-α) w centralnych częściach łożysk ludzkich pochodzących z porodów terminowych (A, C) i przedwczesnych (B, D) w syncytiotrofoblaście (A, B) i komórkach doczesnowych (C, D). równaniu z grupą kontrolną. Tym razem był to wzrost nieco niższy i stanowił 135% kontroli. Podobnie sytuacja kształtowała się w przypadku fibroblastów. W grupie łożysk tygodniowych gęstość optyczna komórek z ekspresją aromatazy osiągnęła jednak tylko nieco wyższe wartości niż w grupie porodów terminowych. Lokalizacja aromatazy w badanych komórkach w obrębie części centralnych łożysk ograniczała się do cytoplazmy tych komórek. Nie zanotowano obecności produktów reakcji immunohistochemicznej w jadrach komórkowych. Ponadto nie zaobserwowano zmian w lokalizacji aromatazy w łożyskach z różnych przedziałów czasowych ciąż, tj. porodów między 26 a 32 tygodniem ciąży oraz porodów terminowych. copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Na rycinie 1 przedstawiono reprezentatywne zdjęcia fragmentów tkankowych centralnych części łożysk ludzkich pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych z ujawnionymi produktami reakcji immunohistochemicznej dla aromatazy w syncytiotrofoblaście i komórkach doczesnowych. Uzyskane wartości gęstości optycznych komórek wykazujących ekspresję receptora estrogenowego ER-α w łożyskach terminowych i przedwczesnych pozyskanych z centralnych części narządów przedstawiono w tabeli II. Oceniając poziom receptora ER-α w komórkach cytotrofoblastu wykazano, że w częściach centralnych łożysk gęstość optyczna produktu reakcji wyraźnie malała w miarę przebiegu ostatniej fazy ciąży, osiągając 155% wartości w grupie łożysk tygodniowych w porównaniu z łożyskami z porodów terminowych. Analiza rozkładu ekspresji receptora ER-α w komórkach doczesnowych również wykazała wzrost stężenia tego receptora w grupie łożysk tygodniowych, w porównaniu z grupą kontrolną, w której poziom ER-α był prawie trzykrotnie niższy niż w grupie doświadczalnej. W części centralnej łożysk pochodzących z porodów przedwczesnych gęstość optyczna komórek śródbłonkowych z ekspresją receptora estrogenowego ER-α osiągnęła wartości wyższe w porównaniu z grupą kontrolną. Łożyska przedwczesne cechowały się 270% poziomem ekspresji ER-α w porównaniu do kontroli. Gęstość optyczna produktu reakcji mierzona w fibroblastach charakteryzowała się tendencją wzrostową wraz ze wzrostem zaawansowania ciąży w jej fazie końcowej. W grupie łożysk tygodniowych gęstość optyczna komórek z ekspresją receptora estrogenowego ER-α osiągnęła niższe wartości niż w grupie porodów terminowych, stanowiąc tylko 65% wartości grup z porodów terminowych. W częściach centralnych łożysk, pochodzących z porodów przedwczesnych między 26., a 32. tygodniem ciąży, gęstość optyczna produktu reakcji w komórkach Hofbauera wykazujących ekspresję receptora estrogenowego ER-α osiągnęła wartość wyższą w porównaniu z grupą porodów terminowych. W grupie badawczej obserwowano wzrost zawartości produktu reakcji na receptor estrogenowy ER-α, który kształtował się na poziomie poniżej 230% grupy kontrolnej. Również w części centralnej łożysk pochodzących z porodów przedwczesnych gęstość optyczna produktu reakcji na receptor estrogenowy ER-α ujawniona w komórkach syncytiotrofoblastu była wyższa w porównaniu z grupą porodów terminowych, i osiągała 130% wartości grupy kontrolnej. Lokalizację receptora estrogenowego ER-α w badanych komórkach w obrębie części centralnych łożysk pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych przedsta- 11

12 Farm Przegl Nauk, 2010,1 Ryc. 3. Ekspresja receptorów estrogenowych β (ER-β) w centralnych częściach łożysk ludzkich pochodzących z porodów terminowych (A, C) i przedwczesnych (B, D) w syncytiotrofoblaście (A, B) i komórkach doczesnowych (C, D). zujących ekspresję receptora estrogenowego ER-β w łożyskach terminowych i przedwczesnych pozyskanych z centralnych części narządów przedstawiono w tabeli IV. Oceniając poziom receptora ER-β w komórkach doczesnowych wykazano, że w częściach centralnych łożysk gęstość optyczna produktu w łożyskach grupy tygodniowej była wyższa niż w łożyskach z porodów terminowych, osiągając około 140% kontroli. Analiza rozkładu receptora ER-β w częściach centralnej łożysk w komórkach śródbłonkowych wykazała tendencję do wzrostu stężenia tego receptora począwszy od łożysk tygodniowych do łożysk terminowych. W grupie badawczej stwierdzono poziom 75% kontroli. Poziom receptora ER-β w fibroblastach był porównywalny w obu ocenianych grupach. Poziom receptora ER-β w komórkach Hofbauera w częściach centralnych łożysk w ocenionej serii badanej był istotnie niższy niż w kontroli, i osiągał tylko 70% poziomu grupy kontrolnej. W centrum łożysk z porodów między 26., a 32. tygodniem ciąży obserwowano nieco wyższą gęstość optyczną produktu reakcji w komórkach nabłonka owodni dla receptora estrogenowego ER-β w porównaniu do poziomu stwierdzonego w porodach terminowych. W częściach centralnych łożysk gęstość optyczna produktu reakcji na receptor estrogenowy ER-β ujawniona w komórkach syncytiotrofoblastu była podobna w grupie badanej i kontrolnej. Lokalizację receptora estrogenowego ER-β w badanych komórkach w obrębie części centralnych łożysk pochodzących z różnych przedziałów czasowych ciąż przedstawiono w tabeli V. Nie wykazano różnic w lokalizacji receptora ER-β w łożyskach pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych. Na rycinie 3 przedstawiono przykładowe zdjęcia fragmentów tkankowych centralnych części łożysk ludzkich pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych z obecnymi produktami reakcji immunohistochemicznej dla receptora ER-β. Dyskusja wiono w tabeli III. Nie zaobserwowano zmian w lokalizacji receptora ER-α w łożyskach z różnych przedziałów czasowych ciąż. Na rycinie 2 przedstawiono przykładowe zdjęcia fragmentów tkankowych centralnych części łożysk ludzkich pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych z obecnymi produktami reakcji immunohistochemicznej wobec receptora ER-α. Uzyskane wartości gęstości optycznych komórek wyka- 12 Ekspresja aromatazy w łożyskach ludzkich w różnych przedziałach czasowych ciąż nie została do tej pory dogłębnie zbadana. Jako jedni z pierwszych zagadnieniem tym zajmowali się Fournet-Dulguerov i wsp. [15], którzy stwierdzili, że ekspresja aromatazy w łożysku w przebiegu ciąży nie ulega zmianie. Autorzy ci poddali analizie wyłącznie łożyska z pierwszego trymestru ciąży, w związku z czym wyniki ich pracy w odniesieniu do zmian stężenia aromatazy w przebiegu ciąży nie są w pełni wiarygodne. Tab. I. Gęstość optyczna aromatazy w komórkach z części centralnych łożysk ludzkich pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych Aromataza Typ komórki tydzień ciąży Termin prawidłowy Komórki syncytiotrofoblastu 135,3 ± 11,8* 88,9 ± 9,1 Komórki doczesnowe 110,6 ± 9,1* 82,1 ± 7,7 Fibroblasty 181,8 ± 11,6* 157,5 ± 10,5 ( * ) - oznacza znamienność statystyczną pomiędzy kontrolą a grupą z porodu przedwczesnego dla poziomu istotności statystycznej p 0,05. Tab. II. Gęstość optyczna receptora ER-α w komórkach z części centralnych łożysk ludzkich pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych Typ komórki Receptor estrogenowy ER-α tydzień ciąży Termin prawidłowy Komórki cytotrofoblastu 105,9 ± 21,3* 67,5 ± 9,6 Komórki doczesnowe 74,7 ± 9,6* 27,1 ± 6,9 Komórki śródbłonkowe 76,8 ± 13,3* 29,2 ± 7,9 Fibroblasty 51,5 ± 14,1* 78,3 ± 5,1 Komórki Hofbauera 103,7 ± 9,8* 45,5 ± 16,8 Komórki syncytiotrofoblastu 130,5 ± 9,1* 99,2 ± 7,2 ( * ) - oznacza znamienność statystyczną pomiędzy kontrolą a grupą z porodu przedwczesnego dla poziomu istotności statystycznej p 0,05.

13 Tab. III. Lokalizacja receptora ER-α w komórkach w obrębie części centralnych łożysk ludzkich pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych Fragment łożyska Typ komórki ER-α w jądrze komórkowym Podobne wyniki badań uzyskali Inkster i Brodie [7] oraz Kitawaki i wsp. [10]. Obydwa zespoły badawcze również analizowały zmiany ekspresji aromatazy w łożysku. Inkster i Brodie [7], pracując na zamrożonych wycinkach tkankowych łożysk pochodzących z pierwszego i trzeciego trymestru ciąży, wykazali brak zmian w ekspresji aromatazy wraz ze wzrostem zaawansowania ciąży. Podobnie Kitawaki i wsp. [10] nie zaobserwowali zmian w stężeniu i dystrybucji aromatazy w tkance łożyska. W ten sposób potwierdzili wcześniejsze doniesienia na temat stałego stężenia aromatazy w łożysku w przebiegu ciąży. copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN ER-α w cytoplazmie Owodnia Fibroblasty + + Płyta kosmówkowa Pnie kosmkowe i kosmki Płyta podstawna Komórki cytotrofoblastu + - Komórki śródbłonkowe + - Komórki cytotrofoblastu + - Komórki śródbłonkowe + + Komórki zrębowe - + Komórki Hofbauera - + Komórki doczesnowe + + Fibroblasty + + Komórki cytotrofoblastu + - (+) oznacza obecność ER-α; (-) oznacza brak ER-α. Tab. IV. Gęstość optyczna receptora ER-β w komórkach z części centralnych łożysk ludzkich pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych Typ komórki Receptor estrogenowy ER-β tydzień ciąży Termin prawidłowy Komórki doczesnowe 93,1 ± 9,6* 68,0 ± 11,4 Komórki śródbłonkowe 100,1 ± 25,6 133,1 ± 18,3 Fibroblasty 63,4 ± 10,1 62,1 ± 6,7 Komórki Hofbauera 66,4 ± 9,9* 91,8 ± 11,9 Nabłonek owodni 100,6 ± 11,4* 85,9 ± 8,2 Komórki syncytiotrofoblastu 84,7 ± 16,3 73,6 ± 11,3 ( * ) - oznacza znamienność statystyczną pomiędzy kontrolą a grupą z porodu przedwczesnego dla poziomu istotności statystycznej p 0,05. Tab. V. Lokalizacja receptora ER-β w komórkach w obrębie części centralnych łożysk ludzkich pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych Fragment łożyska Owodnia Płyta kosmówkowa Pnie kosmkowe i kosmki Płyta podstawna Typ komórki ER-β w jądrze komórkowym ER-β w cytoplazmie Nabłonek + - Fibroblasty + + Komórki syncytiotrofoblastu - + Komórki syncytiotrofoblastu - + Komórki śródbłonkowe + - Komórki Hofbauera - + Komórki doczesnowe + + Fibroblasty + + Komórki syncytitrofoblastu + - (+) oznacza obecność ER-β; (-) oznacza brak ER- β. Wyniki badań własnych dotyczących aromatazy cytochromu P450 nie korelują z uprzednio przytoczonymi danymi. W przeciwieństwie do wyżej wymienionych autorów, w naszej pracy uzyskaliśmy podwyższoną ekspresję aromatazy w centralnej części łożysk przedwczesnych, tj. grupy między 26 a 32 tygodniem ciąży w porównaniu z łożyskami terminowymi. Uzyskane wyniki można tłumaczyć zwiększonym zapotrzebowaniem tkanki łożyska na hormony estrogenowe w trzecim trymestrze ciąży na skutek zmian morfologicznych zachodzących w centralnej części tego narządu. Aromataza cytochromu P450 jest kluczowym enzymem syntezy estrogenów, dlatego wzrost zapotrzebowania na estrogeny koreluje ze wzrostem ekspresji aromatazy w tkance łożyska. Przebudowa centralnej części łożyska może być stymulowana zmianami zachodzącymi w ustroju ciężarnej kobiety, u której stwierdzono nadciśnienie ciążowe. Udowodniono, że nadciśnienie ciążowe i biosynteza estrogenów są ze sobą ściśle związane. Bhansali i Eugere [16] badali komórkowe stężenia estradiolu i progesteronu w tkance łożyska u kobiet ciężarnych ze zdiagnozowanym nadciśnieniem tętniczym. W swojej pracy wykazali wzrost ilości hormonów estrogenowych w łożysku w przebiegu ciąży z nadciśnieniem. W pracy własnej nie oznaczaliśmy poziomu estrogenów w tkance łożyska, jednak na podstawie uzyskanych podwyższonych wartości białek: aromatazy i receptorów estrogenowych w łożyskach z porodów przedwczesnych indukowanych nadciśnieniem ciążowym w porównaniu z łożyskami terminowymi, możemy wnioskować, że nasze wyniki potwierdzają dane Bhansali i Eugere. Kitawaki i wsp. [10] w swojej pracy wykluczyli możliwość indukcji porodu przedwczesnego nadciśnieniem ciążowym. W związku z czym uzyskane przez nich wyniki ekspresji aromatazy w tkance łożyska odbiegają od naszych. Kitawaki i wsp. [10] oprócz analizy immunohistochemicznej wykonali również badania biochemiczne. Ocenie poddali aktywność aromatazy w łożyskach pochodzących z różnych przedziałów czasowych ciąż. Wyniki ich pracy wskazywały na wprost proporcjonalny wzrost aktywności aromatazy wraz ze wzrostem zaawansowania ciąży. Dane te odnajdują odzwierciedlenie w doniesieniach literaturowych głoszących, że zwiększona ilości estrogenów w późniejszych etapach ciąży wpływa na zachowanie dobrostanu płodu i matki. Odmienne wyniki badań immunohistochemicznych i biochemicznych Autorzy ci tłumaczyli z jednej strony mniejszą czułością testów immunohistochemicznych, a z drugiej powiększaniem łożyska i wzrostem ilości komórek w jego obrębie w miarę trwania ciąży. Ich zdaniem aktywności aromatazy w przebiegu ciąży nie zmienia się, a jej podwyższony poziom na późniejszych etapach ciąży wynika z proliferacji komórek w obrębie łożyska, w których białko to ulega ekspresji. 13

14 Farm Przegl Nauk, 2010,1 Obecność receptorów estrogenowych w tkankach ludzkich oceniana była przez wielu badaczy różnymi metodami, między innymi techniką RT-PCR, hybrydyzacji in situ, czy immunohistochemicznie. Badania te wykazały obecność receptorów estrogenowych zarówno w tkankach estrogenozależnych, jak i w tkankach nie uznawanych jako estrogenozależne, położonych poza narządem rodnym. Dokładne poznanie znaczenia receptorów estrogenowych w narządach i tkankach odległych pod względem funkcjonalnym od czynności rozrodczych jest ważne pod względem diagnostyczno-terapeutycznym dla wielu chorób kobiecych i męskich. W niniejszej pracy badano ekspresję receptorów ER-α i ER-β w łożyskach normalnych i urodzonych przedwcześnie przez kobiety obarczone nadciśnieniem tętniczym indukowanym ciążą. Wykazano, że poziom ER-α w łożyskach przedwczesnych jest wyraźnie wyższy niż w łożyskach prawidłowych, co koresponduje z doniesieniem Schiessl i wsp. [14]. Ta obserwacja dotyczy centralnej części łożyska. Wiadomo, że ER-α odgrywa ważną rolę w procesach proliferacji. Wysoki poziom tego receptora może świadczyć o zwiększonym zapotrzebowaniu na estrogeny, co być może jest związane z przebudową tej części łożyska. Podczas trzeciego trymestru ciąży, a w szczególności po 32 tygodniu ciąży, w łożysko mogą rozwijać się różnorakie nieprawidłowości określane często terminem starzenia się łożyska [14, 17, 18]. Nieprawidłowości te generalnie związane z degeneracją kosmków, jakkolwiek dotyczy to również zwłóknienia śródmiąższowego, czy obrzęku sinusoid kosmkowych [18-20]. Zwiększona proliferacja (dane niepublikowane) w tej części łożyska pośrednio może świadczyć o takich zmianach. Należy jednak pamiętać, że w ostatecznym dojrzewaniu komórek estrogenozależnych niezbędny jest udział receptora ER-β. W naszych badaniach wykazano wyraźnie wyższą ekspresje tego receptora w grupach badawczych niż w łożyskach prawidłowych. Wcześniej o podobnym spostrzeżeniu donosił Bukovsky i wsp. [12, 13], którzy ponadto wykazali unikalną rolę ER-β w regulacji funkcji łożyska. Ponieważ trofoblast jest głównym źródłem hormonów łożyskowych, to wysoka ekspresja receptorów ER-α i ER-β przez komórki trofoblastu może wiązać się ze stymulacją przez estrogeny produkcji hormonów łożyskowych. Szeroki zakres występowania receptora ER-β i jego obecność w narządach, które nie wykazują istnienia ER-α, a także w narządach, które do tej pory były uważane za nietypowe dla estrogenów, jak płuca, jelita, czy pęcherz moczowy, dowodzą, że ER-β nie jest jedynie powieleniem klasycznego receptora, lecz posiada swoiste do spełnienia funkcje. Dokładne poznanie znaczenia receptorów estrogenowych w narządach i tkankach odległych pod względem funkcjonalnym od czynności rozrodczych jest ważne pod względem diagnostyczno-terapeutycznym dla wielu, zarówno kobiecych jak i męskich, schorzeń. Obserwowana przeze mnie wzmożona immunoreaktywność ER-β, np. w komórkach doczesnowych, czy w nabłonku owodni nie jest niczym szczególnym. Taylor and Al.-Azzawa [15] obserwowali różny rozkład i ekspresję tego receptora w gruczole sutkowym w stanie spoczynkowym i w fazie proliferacji. Ten sam zespół wykazał, że w macicy ER-β stwierdzono w jądrach wszystkich komórek zrębu. Dowodzi to, że ER-β może mieć istotne znaczenie w rozwoju niektórych narządów. Jak sugeruje Bukovsky i wsp. [12, 13], a potwierdzają to nasze badania, receptor ER-α jest wystarczający dla podstawowego różnicowania tkanek estrogenowrażliwych. Brak receptora ER-β skutkuje defektami w morfologii tkanek ostatecznie zróżnicowanych i wskazuje, że ekspresja ER-β jest niezbędna do ostatecznego różnicowania komórek estrogenozależnych. Dotyczy to komórek cytotrofoblastu, komórek doczesnowych i komórek Hofbauera. Jeśli w łożyskach pochodzących z porodów przedwczesnych wystąpiły zmiany degeneracyjne, to wysoki poziom ekspresji ER-β w wymienionych komórkach może świadczyć o daleko zaawansowanych próbach naprawczych ze strony łożyska. Niniejsze badania dowodzą, że nie zawsze wysoki poziom estrogenów w tkance łożyska musi korelować z prawidłowo rozwijająca się ciążą i dobrostanem płodu. Uzyskanie w łożyskach przedwczesnych wyższej ekspresji białek warunkujących syntezę i funkcjonalność hormonów estrogenowych, tj. aromatazy oraz receptorów estrogenowych ER-α i ER-β, związane jest z patologią ciąży. Bamigboye i Morris [21] donoszą, że suplementacja estrogenami u kobiet z ciążą zagrożoną nie zapobiegała poronieniom. Istnieją także doniesienia literaturowe świadczące o wzroście ilości estrogenów w przebiegu ciąży obarczonej nadciśnieniem tętniczym [16] często prowadzącym do porodu przedwczesnego. Wnioski 1. Uzyskany wyższy poziom ekspresji aromatazy oraz receptorów estrogenowych ER-α i ER-β w częściach centralnych łożysk pochodzących z porodów przedwczesnych między 26 a 32 tygodniem ciąży w porównaniu z łożyskami z porodów terminowych może świadczyć o zwiększonym zapotrzebowaniu łożyska na estrogeny w trzecim trymestrze ciąży związanym z przebudową centralnej części tego narządu. 2. Ekspresja wyżej wymienionych białek na wysokim poziomie pomiędzy 26 a 32 tygodniem ciąży dowodzi, iż poród przedwczesny nie był bezpośrednio związany ze stężeniem analizowanych białek w łożysku. 3. Nie wykazano różnic w komórkowej lokalizacji aromatazy oraz receptorów estrogenowych ER-α i ER-β w centralnych częściach łożysk pochodzących z porodów przedwczesnych i terminowych, co przemawia za brakiem korelacji pomiędzy immunolokalizacją badanych białek w łożysku, a wystąpieniem porodu przedwczesnego. 4. Poród przedwczesny indukowany nadciśnieniem być może wiąże się ze wzrostem ilości hormonów estrogenowych w łożysku. Wniosek ten wymaga dalszego pogłębienia badań. 14

15 copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Piśmiennictwo 1. Chandiramani M, Tribe RM, Shennan AH. Poród przedwczesny i wcześniactwo. Położnictwo, Ginekologia, Medycyna rozrodu 2008; 2: Kubiak-Fortecka A, Wilczyński J. Ciąża i poród u kobiet w wieku dojrzałym. Przegl Menopauzalny 2009; 2: Soydemir F, Kenny L. Nadciśnienie tętnicze w ciąży. Położnictwo, Ginekologia, Medycyna rozrodu 2008; 1: Kaźmierczak W, Cholewa D, Fiegler P. Nadciśnienie tętnicze a czas trwania ciąży. Ginekol Prakt 2004; 12: Warenik-Szymankiewicz A, Męczekalski B. Czynniki hormonalne w etiopatogenezie porodu przedwczesnego. Endokrynol Pol 2004; 55: Takeyama J i wsp. Expression and cellular localization of estrogen receptors alpha and beta in the human fetus. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: Inkster SE, Brodie AM. Immunocytochemical studies of aromatase in early and full-term human placental tissues: comparison with biochemical assays. Biol Reprod 1989; 41: Milczarek R, Klimek J. Aromataza kluczowy enzym biosyntezy estrogenów. Post Biochem 2005; 51: Kowalewska-Łuczak I, Kmieć M, Terman A. Aromataza Cytochromu P450 kluczowy enzym syntezy estrogenów. Med Weter 2006; 62: Kitawaki J i wsp. Increasing aromatase cytochrome P-450 level in human placenta during pregnancy: studied by immunohistochemistry and enzyme-linked immunosorbent assay. Endocrinology 1992; 130: Conley A, Hinshelwood M. Mammalian aromatases. Reproduction 2001; 121: Bukovsky A i wsp. Expression and localization of estrogen receptor-alpha protein in normal and abnormal term placentae and stimulation of trophoblast differentiation by estradiol. Reprod Biol Endocrinol 2003; 1: Bukovsky A i wsp. Placental expression of estrogen receptor beta and its hormone binding variant comparison with estrogen receptor alpha and a role for estrogen receptors in asymmetric division and differentiation of estrogen-dependent cells. Reprod Biol Endocrinol 2003; 1: Schiessl B i wsp. Expression of endothelial NO synthase, inducible NO synthase, and estrogen receptors alpha and beta in placental tissue of normal, preeclamptic, and intrauterine growth-restricted pregnancies. J Histochem Cytochem 2005; 53: Fournet-Dulguerov N, MacLusky NJ, Leranth CZ, Todd R, Mendelson CR, Simpson ER, Naftolin F. Immunohistochemical localization of aromatase cytochrome P-450 and estradiol dehydrogenase in the syncytiotrophoblast of the human placenta. J Clin Endocrinol Metab 1987, 65(4): Bhansali KG, Eugere EJ. Quantitative determination of 17 beta-estradiol and progesterone in cellular fractions of term placentae of normal and hypertensive patients. Res Commun Chem Pathol Pharmacol 1992; 77: Schneider H. Ontogenic changes in the nutritive function of the placenta. Placenta 1996; 17: Smith SC, Baker PN, Symonds EM. Placental apoptosis in normal human pregnancy. Am J Obstet Gynecol 1997; 177: Burton GJ i wsp. Stereological evaluation of vascular adaptations in human placental villi to differing forms of hypoxic stress. Placenta 1996; 17: Iwahashi M, Ooshima A, Nakano R. Increase in the relative level of type V collagen during development and ageing of the placenta. J Clin Pathol 1996; 49: Bamigboye AA, Morris J. Oestrogen supplementation, mainly diethylstilbestrol, for preventing miscarriages and other adverse pregnancy outcomes. Cochrane Database Syst Rev 2003; (3): CD data otrzymania pracy: r. data akceptacji do druku: r. Adres do korespondencji: dr hab. Andrzej Plewka Zakład Proteomiki, Śląski Uniwersytet Medyczny ul. Ostrogórska Sosnowiec, tel. : aplewka@sum.edu.pl 15

16 Farm Przegl Nauk, 2010,1, Badanie zależności pomiędzy strukturą i działaniem pochodnych benzodiazepiny. Część IV. Antagoniści cholecystokininy Structure-activity relationship of benzodiazepine derivatives. Part IV. Cholecystokinin antagonists Elżbieta Brzezińska, Piotr Włodno Zakład Chemii Analitycznej, Katedra Chemii Medycznej, Wydział Farmaceutyczny Uniwersytetu Medycznego w Łodzi Streszczenie Przeprowadzono analizę ilościowej zależności pomiędzy strukturą i działaniem (QSAR) 40 pochodnych 1-alkilo- 5-arylo-3-ureido-1,5-benzodiazepin-2,4-dionu antagonistów receptora cholecystokininy CCK-A i CCK-B. W analizie zastosowano parametry fizykochemiczne badanych związków obliczone z zastosowaniem metody pół-empirycznej PM3. Zastosowano analizę regresji wielokrotnej (MR), analizę skupień (CA) i analizę funkcji dyskryminacyjnej (DFA) w celu wyłonienia grupy zmiennych klasyfikujących pochodne benzodiazepiny zgodnie z poziomem ich aktywności biologicznej. Istotne równania regresji wieloczynnikowej uzyskane w MR zawierają parametry użyte w metodach CA i DFA. Analiza wykazała, że parametry: HD (liczba wiązań wodorowych), N+O (liczba atomów azotu i tlenu), B1 (wskaźnik zdolności przekraczania bariery krew-mózg), logd (współczynnik dystrybucji) i Md (moment dipolowy), związane bezpośrednio ze zdolnością przenikania bariery krew-mózg (BBB), są odpowiedzialne za klasyfikację związków jako działające na receptor CCK-A lub CCK-B. Słowa kluczowe: analiza QSAR; pochodne benzodiazepiny; antagoniści cholecystokininy; analiza statystyczna. Abstract A quantitative structure-activity relationship (QSAR) analysis of 40 1-alkyl-5-aryl-3-ureido-1,5-benzodiazepine-2,4-dione derivatives antagonists of cholecystokinin receptors CCK-A and CCK-B was carried out. The semi-empirical method PM3 was employed to calculate a set of physicochemical parameters for investigated compounds. The Multiple Regression analysis (MR), Cluster Analysis (CA), and Discriminant Function Analysis (DFA) were employed to reduce dimensionality and investigate which subset of variables is effective for classifying the benzodiazepine derivatives according to their activity. The good multivariate relationships obtained by the use of MR method involved the parameters used in CA and DFA methods. The analysis showed that the parameters: HD (number of hydrogen bounds), N+O (number of nitrogen and oxygen atoms), B1 (factor of blood-brain barrier penetration), logd (distribution coefficient) and Md (dipole moment), connected with blood-brain barrier (BBB) permeability, plays very important role in the classification of investigated compounds according to their CCK-A and CCK-B activity. Key words: QSAR; regression, benzodiazepine derivatives, cholecystokinin antagonists, statistical analysis. Wstęp Przedstawione badania stanowią kolejną część cyklu [1-3] poświęconego analizie strukturalnej pochodnych benzodiazepiny (BDZ) w grupach o różnym działaniu biologicznym. Celem prac jest uzyskanie jednolitej charakterystyki poszczególnych grup opartej na zależności pomiędzy strukturą i działaniem. W badaniach wykorzystano cztery reprezentatywne grupy pochodnych BDZ (łącznie 211 przypadków): inhibitory odwrotnej transkryptazy wirusa HIV-1 [1], związki działające przeciwarytmicznie [2], ligandy receptora benzodiazepinowego w układzie GABA-ergicznym [3] i antagonistów receptora cholecystokininowego. W kolejnych częściach ustalono charakterystykę struktura-aktywność pochodnych benzodiazepiny na bazie tych samych metod obliczeniowych. Analizą regresji wielokrotnej (MR), kolejno określane są strukturalne wymagania dla specyficznego działania związków. Wyniki tych badań stanowią ilościowe trendy dla ustalania poziomu aktywności zależnej od budowy określonych grup pochodnych. Potwierdzają one i uzupełniają wcześniejsze, cytowane w kolejnych pracach [1-3] doniesienia na ten temat. Wytypowane analizą parametry fizykochemiczne stanowią podstawę do wykonania analizy skupień (CA), w której badana jest struktura podobieństw i odmienności przypadków na najniższym poziomie agregacji. Analizą funkcji dyskryminacyjnej (DFA) ustalane są funkcje klasyfikacyjne, stosowane do przewidywania poziomu specyficznej aktywności w grupach oraz cechy najsilniej różnicujące związki słabo i silnie działające. Dane zgromadzone w opisanym cyklu badań mają charakter jednolity i pozwolą na przeprowadzenie analizy porównawczej czterech grup działania pochodnych benzodiazepiny. Przedstawione w tej części pracy pochodne 1-alkilo-5- arylo-3-ureido-1,5-benzodiazepin-2,4-dionu (C1-C40 patrz 16

17 copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Tab. I.) zostały zdefiniowane uprzednio [4] jako antagoniści receptorów cholecystokininowych CCK-A i CCK-B. Cholecystokinina (CCK) jest żołądkowo-jelitowym hormonem peptydowym, składającym się z 33 aminokwasów, który został wyizolowany po raz pierwszy z jelit świńskich [5]. Wysokie stężenie cholecystokininy zaobserwowano również w mózgu. Występuje tam ona jako C-oktapeptyd [6] zazwyczaj podstawiony grupą sulfonową w pozycji C7 tyrozyny (CCK-8S). CCK wykazuje wiele cech neurotransmitera: jest syntetyzowana w neuronach, przechowywana w zakończeniach nerwowych i metabolizowana w mózgu. CCK można uznać zarówno za hormon jelitowy jak i przekaźnik w centralnym układzie nerwowym (CUN). Istnieją dwa typy receptorów cholecystokininowych: CCK-A (gastryczny) oraz CCK-B (w CUN). Oba receptory są bardzo podobne pod względem budowy, ale mogą być farmakologicznie rozróżnione dzięki zastosowaniu niepeptydowych, selektywnych, kompetycyjnych antagonistów. Związki takie mogłyby być wykorzystane jako leki prokognitywne, w zaburzeniach emocjonalnych np. w panice, depresji czy zaburzeniach snu [7]. W CUN cholecystokinina jest odpowiedzialna za wiele fizjologicznych efektów np. hipotermię, analgezję, hiperglikemię, uwalnianie hormonów z przysadki mózgowej oraz spadek zachowań eksploracyjnych [8]. Kilka lat temu [4] zsyntezowano serię pochodnych BDZ (C1- C40) i zbadano ich wpływ na receptory CCK-A i CCK-B. Stwierdzono zarówno powinowactwo do receptora gastrycznego CCK-A jak i do receptora CCK-B, który umiejscowiony jest w układzie nerwowym. Każdy z badanych związków wykazują równocześnie aktywność w stosunku do receptora typu A i B. Widoczna jest jednak preferencja receptorów znajdujących się w CUN. Ustalony współczynnik selektywności powinowactwa B/A jest bardzo zróżnicowany. Założono, że wzrost preferencji dla CCK-B jest zależny od cech sprzyjających pokonywaniu BBB. Przeprowadzona analiza dotyczy: charakterystyki powinowactwa do receptora CCK-A i CCK-B oraz ustalenia zasad preferencji dla celu biologicznego umiejscowionego w CUN. Wykazano [4], na podstawie analizy statystycznej, że istnieje zależność pomiędzy cechami hydrofobowymi i wiązalnością pochodnych benzodiazepiny z receptorem CCK-B. Najistotniejsze były tu parametry: refrakcja molowa (R), lipofilowość oraz czynniki steryczne dotyczące korzystnego braku rozgałęzienia podstawnika w pozycji N-1. Podstawniki pozycji N-1 okazały się decydujące w kwestii wiązania benzodiazepin z receptorem CCK-B. W innych badaniach [9-11] stwierdzono brak wpływu parametrów elektronowych i znaczącą rolę tworzenia wiązań wodorowych w powstawaniu kompleksu lek-receptor. Wpływ parametrów hydrofobowych na wiązalność z receptorem CCK-A jest odwrotnie proporcjonalny. Potwierdzono również paraboliczną zależność oddziaływania benzodiazepin z receptorem CCK-A i kształtu cząsteczki leku [12]. Najistotniejszym parametrem była tu objętość van der Waalsa. Badane pochodne 1,4- i 1,5-benzodiazepiny wykazywały zwykle inne działanie podstawowe np. anksjolityczne lub przeciwarytmiczne [11]. Niniejsza praca obejmuje ilościową analizę zależności pomiędzy strukturą i aktywnością pochodnych (C1 C40), jako przedstawicieli związków o strukturze opartej na szkielecie układu benzodiazepiny, wykazujących działanie antagonistyczne w stosunku do receptorów cholecystokininowych CCK-A i CCK-B. We wszystkich poniższych analizach wykorzystano dane o powinowactwie badanych związków do receptorów: CCK-A pk i (A), CCK-B pk i (B) oraz stosunku powinowactwa do obu receptorów współczynnika selektywności (B/A), pochodzące z pracy źródłowej [4]. Wartości pk i opisują zdolność związków do zahamowania wiązania [ 3 H]cholecystokininy8 (radioligand) z receptorami cholecystokininowymi w badaniach in vitro, z zastosowaniem preparatów z trzustki (dla receptorów CCK-A) i kory mózgowej szczura (dla receptorów CCK-B) [4,5]. Doniesienia bibliograficzne nie wskazują na rozwój badań nad antagonistycznym działaniem pochodnych BDZ w stosunku do cholecystokininy. Użyte do badań związki są przykładem grupy o ustalonym działaniu, której charakterystyka służyć może prowadzonym badaniom porównawczym nad zmiennym ukierunkowaniem aktywności biologicznej BDZ. Materiały i metody Analizowane w pracy BDZ należą do grupy pochodnych 1-alkilo-5-arylo-3-ureido-1,5-benzodiazepin-2,4-dionu. Do badań przyjęto 40 związków (C1-C40) pochodzących z bibliografii [4]. Strukturę pochodnych i aktywność podano w tabeli I. Dane o właściwościach fizykochemicznych związków C1-C40 obliczono z zastosowaniem metod pół-empirycznych. Podstawą badania właściwości były struktury związków w minimum energetycznym, po optymalizacji geometrycznej, wykonanej przy pomocy programu HyperChem 7.0, metodą PM3 [13], przy użyciu algorytmu Polac-Ribiere, RMS = 0,01 kcal/å mol, bez przeglądu konformacji. Związki opisano zbiorem zmiennych zgromadzonych (i) za pomocą programu HyperChem 7.0 [14]: Ew [kcal/mol] energia wiązania, Md [D] moment dipolowy (obliczane w czasie optymalizacji), log P - lipofilowość, Q1 i Q2 [a.u.] ładunek elektryczny na N1 i N5 BDZ, V [Å 3 ] objętość van der Waalsa cząsteczki, P [Å 3 ] polaryzowalność objętościowa, S [Å 2 ] pole powierzchni cząsteczki, R [Å 3 ] refrakcja molowa, M [g/mol] masa cząsteczkowa, eh i el [ev] energia orbitali HOMO i LUMO,, Eh [kcal/mol] energia hydratacji (parametry obliczone z wykorzystaniem pakietu QSAR Properties ChemPlus 2.1 modułu programu Hyper- Chem), N-N odległość pomiędzy atomami azotu BDZ (ze struktury po optymalizacji geometrycznej); (ii) za pomocą programu ACD-Labs 8.0 (logd i pk) [15]: PSA, %PSA odsetek powierzchni cząsteczki o charakterze polarnym, zajętej przez atomy tlenu i azotu i połączone z nimi atomy wodoru, HD i HA liczba donorów i akceptorów wiązań wodorowych, log D współczynnik dystrybucji; (iii) obliczono na podstawie wzorów cząsteczkowych: N+O liczba grup polarnych, log P-N+O lipofilowość pomniejszona o liczbę grup polarnych, Br liczba atomów bromu; (iv) obliczono ze wzorów: B1 (log BB = 0, ,152 log P 0,0148 PSA) i B2 (log BB = 0,547 0,016 PSA) wskaźniki przenikania bariery krew-mózg (BBB) [16], (dane surowe przedstawiono w tabeli II.). Analizę statystyczną przeprowadzono z zastosowaniem 17

18 Farm Przegl Nauk, 2010,1 Tab. I. Pochodne C1-C40 o działaniu antagonistycznym w stosunku do receptora CCK. R 1 N N O O NH CO NH R 2 R 3 1-alkilo-5-arylo-3-ureido-1,5-benzodiazepin-2,4-dion Związki R 1 R 2 R 3 B/A A B C1 adamant-1-etyl 3-metylotipfenylo 4 6,60 7,22 C2 3,3-dimetylbut-1-yl 3-metylotio 15 8,13 9,31 C3 3,3-dimetylbut-1-yl 3-metylotio F 16 7,93 9,14 C4 1-cyklopentylprop-2-yl 22 7,11 8,45 C5 adamant-1-etyl 3-N,N-dimetyloamino 22 6,53 7,88 C6 3-metylbut-1-yl F 25 6,71 8,11 C7 adamant-1-ylmetyl 32 6,57 8,08 C8 3,3-dimetylbut-1-yl 3-trifluorometoksy 38 6,95 8,54 C9 adamant-1-ylmetyl 3-bromo 48 6,72 8,42 C10 1,3-dimetylbut-1-yl 55 6,94 8,68 C11 adamant-2-yl 3-N,N-dimetyloamino 60 6,85 8,63 C12 2-cyklopentyletyl 3-N,N-dimetyloamino F 71 7,32 9,17 C13 3,3-dimetylbut-1-yl F 74 7,15 9,02 C14 3,3-dimetylbut-1-yl 3-N,N-dimetyloamino 74 7,65 9,52 C15 butyl 89 6,26 8,21 C16 2,3-dimetylbut-1-yl 110 6,91 8,95 C17 2-cyklopentyl F 138 7,00 9,14 C18 2-cyklopentyletyl 4-N,N-dimetyloamino F 141 6,18 8,33 C19 3,3-dimetylbut-1-yl 3-cyano 151 7,01 9,19 C20 adamant-1-ylmetyl 3-nitro 158 6,52 8,72 C21 adamant-1-ylmetyl 3-metylo 162 6,60 8,81 C22 3,3-dimetylbut-1-yl 166 6,95 9,17 C23 3-metylbut-1-yl 209 6,49 8,81 C24 adamant-1-ylmetyl 3-etoksykarbonyl 275 6,09 8,53 C25 adamant-1-ylmetyl 3-N,N-dimetyloamino 398 6,35 8,95 C26 3-metylbut-1-yl 3-N,N-dimetyloamino F 501 6,90 9,60 C27 adamant-1-ylmetyl 3-hydroksy 550 5,80 9,24 C28 adamant-1-ylmetyl 3-acetamido 591 5,82 8,88 C29 adamant-1-ylmetyl 3-(2-(morfolino-4-yl)etoksy)karbonylo 603 6,47 9,25 C30 adamant-1-ylmetyl 3-bromo 613 5,81 9,08 C31 adamant-1-ylmetyl 3-karboksy 646 6,20 9,01 C32 adamant-1-ylmetyl 3-formyloamino ,95 9,02 C33 adamant-1-ylmetyl ,79 9,03 C34 adamant-1-ylmetyl 4-(3-etoksykarbonylopropylo)ksy ,00 8,28 C35 adamant-1-ylmetyl 4-bromo ,46 8,85 C36 adamant-1-ylmetyl 4-(3-karboksypropyl)oksy ,00 8,42 C37 adamant-1-ylmetyl (1,2-dihydroksypropylo)amino ,13 9,17 C38 adamant-1-ylmetyl 3-hydroxymetylo ,67 9,75 C39 adamant-1-ylmetyl 3-amino ,39 9,53 C40 adamant-1-ylmetyl 4-hydroksy ,69 9,18 programu STATISTICA 7.1 [17], metodami: regresji wielorakiej (MR); analizy skupień (CA) metodą grupowania k-średnich; analizy funkcji dyskryminacyjnej (DFA). Wyniki badań Analiza regresji wielokrotnej (MR Multiple Regression) Przeprowadzono pełną analizę regresji z zastosowaniem parametrów fizykochemicznych obliczonych metodami pół-empirycznymi dla związków C1 C40 (Tab. II.), jako zmiennych niezależnych. Zastosowano statystykę F i poziom istotności (prawdopodobieństwa) p do weryfikacji hipotezy istotności modeli regresji. Wszystkie obliczenia prowadzono przy 95% poziomie ufności (p<0,05). Siła i kierunek zależności pomiędzy zmiennymi zależnymi (poziom aktywności A, B i B/A) i zmiennymi niezależnymi zostały opisane współczynnikiem Pearsona (r). Mechanizm powiązań pomiędzy zmiennymi przedstawiono w postaci obliczonych równań regresji. Wyznaczono macierz korelacji 18

19 Tab. II. Wartości parametrów fizykochemicznych (dane surowe) dla związków C1-C40. copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Zw. B/A A B S V logp R P M PSA HD HA C1 4 6,60 7,22 524,44 513,93 5,38 169,13 66,52 594,77 107, C2 15 8,13 9,31 479,55 455,90 4,71 147,09 57,83 516,66 107, C3 16 7,93 9,14 482,86 458,33 4,85 147,30 57,74 534,65 107, C4 22 7,11 8,45 445,50 426,62 4,57 136,85 54,05 482,58 81, C5 22 6,53 7,88 531,57 521,93 5,56 170,65 66,70 591,75 84, C6 25 6,71 8,11 475,07 427,92 4,33 129,92 51,07 474,53 81, C7 32 6,57 8,08 428,31 412,13 4,43 135,90 53,48 476,53 81, C8 38 6,95 8,54 474,40 449,60 6,31 141,76 55,19 554,57 90, C9 48 6,72 8,42 508,62 490,61 5,83 159,09 62,47 613,55 81, C ,94 8,68 486,40 441,80 4,60 134,12 52,99 470,57 81, C ,85 8,63 518,25 497,96 4,64 161,33 63,03 563,70 84, C ,32 9,17 505,43 473,34 4,88 151,75 58,98 543,64 84, C ,15 9,02 452,90 424,83 4,76 134,40 52,90 488,56 81, C ,65 9,52 493,44 465,69 4,89 148,61 58,01 513,64 84, C ,26 8,21 454,62 409,04 3,86 125,16 49,32 442,52 81, C ,91 8,95 484,08 440,98 4,59 134,18 52,99 470,57 81, C ,00 9,14 441,50 415,50 4,30 132,64 52,13 486,55 81, C ,18 8,33 486,86 465,27 4,88 151,75 58,98 543,64 84, C ,01 9,19 470,94 440,64 4,66 139,92 54,84 495,58 105, C ,52 8,72 511,40 589,40 1,13 157,79 61,69 579,66 127, C ,60 8,81 504,68 485,33 5,51 156,51 61,68 548,68 81, C ,95 9,17 449,63 422,40 4,62 134,18 52,99 470,57 81, C ,49 8,81 471,74 425,74 4,19 129,71 51,16 456,54 81, C ,09 8,53 555,72 527,40 5,11 167,74 66,07 606,72 108, C ,35 8,95 533,89 512,91 5,31 165,90 64,87 577,73 84, C ,90 9,60 480,80 452,05 5,59 144,35 56,09 517,60 84, C ,80 9,24 492,87 475,04 4,76 153,16 60,48 550,66 101, C ,82 8,88 511,58 504,44 3,89 164,55 64,95 591,71 110, C ,47 9,25 633,96 601,95 4,41 190,09 74,63 691,83 120, C ,81 9,08 508,67 490,61 5,83 159,09 62,47 613,44 81, C ,20 9,01 514,05 492,88 4,74 158,23 62,40 578,67 119, C ,95 9,02 505,44 486,39 4,72 158,06 61,77 562,67 98, C ,79 9,03 484,19 468,58 5,04 151,47 59,85 534,66 81, C ,00 8,28 623,25 584,35 5,14 182,99 72,22 664,88 117, C ,46 8,85 508,49 490,55 5,83 159,04 62,47 613,55 81, C ,00 8,42 581,61 549,91 4,76 173,47 68,55 636,75 128, C ,13 9,17 553,18 538,28 4,48 173,40 67,98 623,75 134, C ,67 9,75 513,16 492,07 5,51 158,28 62,32 564,00 101, C ,39 9,53 497,85 479,02 4,26 156,17 61,20 549,67 107, C ,69 9,18 492,88 475,03 4,76 153,16 60,48 550,06 101, w poszukiwaniu ścisłych zależności pomiędzy zmiennymi niezależnymi, w celu odrzucenie modeli regresji wielokrotnej, powstałych z równoczesnym udziałem skorelowanych zmiennych (r > 0,7) [17]. Wszystkie etapy badania przeprowadzono kolejno dla ustalenia zasad: powinowactwa związków do receptora CCK-A (A), powinowactwa do receptora CCK-B (B) oraz preferencji związków do receptorów centralnych, opisanej współczynnikiem selektywności pk i B do pk i A (B/A). Prowadzono systematyczną analizę krokową dla zmiennych zależnych powinowactwa do receptorów A, B i B/A z użyciem wszystkich zgromadzonych danych fizykochemicznych zmiennych niezależnych. Dostępne dane dla związków C1-C40 dają możliwość ustalenia najlepszej korelacji ze zmienną opisującą powinowactwo A do receptora gastrycznego. Krokowa analiza postępująca wprowadziła do modelu 6 zmiennych: eh, HD, Q1, Q2, Br, N+O. Model ten opisuje ok. 70% zmienności całkowitej w grupie badanej (r = 0,83; n = 40). W przypadku zmiennej zależnej B, do modelu wprowadzono 8 zmiennych. Opisuje on 54% zmienności całkowitej grupy i oparty jest na korelacji powinowactwa do receptorów centralnych B z następującymi parametrami: Md, log D, el, eh, Q1, Q2, N-N, Ew (r = 0,73; n = 40). Ustalony [4] współczynnik selektywności B/A koreluje maksymalnie z 8 parametrami tworząc model opisujący ok. 60% wariancji całkowitej i oparty na następujących zmiennych: HD, N+O, log D, B1, Br, Md, HA, V (r = 0,76; n = 40). Po korekcie analizy związanej z ograniczeniem udziału parametrów skorelowanych ze sobą, stworzono odpowiednie równania opisujące zależność pomiędzy cechami strukturalnymi C1-C40 i ich powinowactwem do badanych celów biologicznych. I tak, powinowactwo do gastrycznego receptora CCK-A opisuje równanie: A = 4,00(±0,98) 0,41(±0,09) eh 0,52(±5,46) HD + 0,05(±0,02) Q1 0,58(±0,31) Br r = 0,80; R 2 = 0,60; F = 15,171; p <0,0000; n = 40 (1) Powinowactwo do receptora ośrodkowego CCK-B zależne jest od: 19

20 Farm Przegl Nauk, 2010,1 B = 112,98(±78,84) 0,18(±0,07) Md 0,21(±0,07) logd 0,06(±0,02) el + 0,06(±0,02)Q1 0,19(±0,07) eh 36,15(±27,36) N-N 0,01(±0,00) Q2 r = 0,71; R 2 = 0,50; F = 4,619; p <0,0000; n = 40 (2) Dla współczynnika selektywności B/A wyznaczono równanie: B/A = 8810,38(±8655,21) ,32(±1580,67) HD ,31(±851,501) N+O ,37(±3268,70) B1 1816,23(±785,20) logd ,26(±2988,88) Br 578,20(±561,76) Md r = 0,73; R 2 = 0,53; F = 6,2603; p <0,0000; n = 40 (3) Przedstawione powyżej równania wykazują różnice wymagań strukturalnych w stosunku do dwóch receptorów cholecystokininy, z którymi wiążą się badane pochodne. Porównanie uzyskanych wyników z uprzednimi doniesieniami [4, 9-11] nie jest jednoznaczne. Niektóre z przedstawionych wcześniej korelacji dotyczyły fragmentów struktury (szczególnie podstawnika w pozycji N1). Tłumaczy to brak parametru refrakcji molowej i przeciwny znak współczynnika opisującego korelację parametru lipofilowego z powinowactwem do CCK-B. Trudno też potwierdzić brak wpływu parametrów elektronowych na wiązalność z tym receptorem. Możliwość tworzenia wiązań wodorowych, szczególnie dzięki obecności donorów HD, jest widocznie ważna dla powstawania kompleksu lek-receptor. Należy jednak zauważyć, że jest to cecha, która równocześnie różnicuje powinowactwo do obu receptorów. Liczba możliwych donorów wiązań wodorowych jest odwrotnie proporcjonalna do wiązalności leku z CCK-A i wprost proporcjonalna do współczynnika selektywności B/A. Tak więc, wiązania wodorowe są pomocne tylko dla tworzenia kompleksu lek-cck-b. Podobnie obecność podstawników halogenowych bromu, ma korzystny wpływ na wartość B i niekorzystny na wartość A. W obu przypadkach istotnym czynnikiem wiązania z receptorami jest ładunek zgromadzony na atomach azotu N-1 (Q1) i N-5 (Q2). Takimi czynnikami są również wartości energii HOMO (eh) i LUMO (el). Te wspólne cechy ligandów CCK-A i CCK-B znikają w równaniu selektywności. W równaniach (2) i (3), związanych z powinowactwem do receptora ośrodkowego, pojawiają się znaczące elementy opisujące możliwości farmakokinetyczne związków. Wśród nich są: współczynnik dystrybucji (log D) i moment dipolowy (Md) cząsteczek. Średnia wartość tych parametrów w badanej grupie wynosi odpowiednio: 4,69 i 6,39, jest więc wysoka. Moment dipolowy nie przekracza wartości niekorzystnej dla dystrybucji w kierunku CUN jedynie w przypadku trzech związków o największym powinowactwie do CCK-B. Najwyższe wartości związane są z pochodnymi o mniejszej selektywności w stosunku do CCK-B. Istotnym wydaje się również wprowadzenie do modelu (3) parametrów opisujących bezpośrednio możliwość pokonywania bariery krew-mózg. Są nimi wartości obliczonego logbb Tab. III. Elementy każdego skupienia w grupach działania silnego, słabego i średniego związków C1-C40 na receptory CCK-A, CCK-B oraz selektywności CCK-B/CCK-A. Elementy skupień o działaniu silnym Elementy skupień o działaniu średnim Elementy skupień o działaniu słabym A (s. 1) * B (s. 3) B/A (s. 3) A (s. 2) B (s. 2) B/A (s. 1) A (s. 3) B (s. 1) B/A (s. 2) C2 C11 C37 C1 C2 C19 C27 C1 C1 C3 C12 C38 C5 C3 C20 C28 C5 C2 C4 C14 C39 C9 C4 C24 C31 C9 C3 C6 C21 C40 C11 C6 C27 C36 C18 C4 C7 C24 C12 C7 C28 C37 C20 C5 C8 C25 C18 C8 C29 C38 C30 C6 C10 C27 C20 C10 C31 C39 C7 C13 C28 C21 C13 C32 C40 C8 C14 C29 C24 C15 C36 C9 C15 C31 C25 C16 C10 C16 C32 C29 C17 C11 C17 C33 C30 C19 C12 C19 C34 C32 C22 C13 C22 C35 C33 C23 C14 C23 C36 C34 C26 C15 C26 C37 C35 C16 C38 C17 C39 C18 C40 C21 C22 C23 C25 C26 C30 C33 C34 C35 * (s. 1-3) oznaczenie skupienia w aktualnej analizie odpowiadającego aktywności silnej, średniej lub słabej. 20