Взаимодействие амфифильных полимеров с природными и модельными липидными мембранами

Синтетические амфифильные блок-сополимеры в последние годы находят все более широкое применение в медицине и фармакологии. К числу таких соединений относятся и блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида, называемые также плюрониками. Обладая низкой токсичностью по сравнению с другими ПАВ, плюроники входят в состав композиций искусственных заменителей крови, выполняя роль стабилизаторов перфторуглеродных эмульсий [1], применяются в технологиях низкотемпературного консервирования органов и тканей [2], в иммунотерапии в качестве адъювантов [3, 4].

Исследования последних лет показали, что плюроники могут быть полезны для решения актуальной проблемы современной онкологии — преодоления устойчивости раковых клеток к широкому кругу лекарственных препаратов. Это явление, получившее название множественной лекарственной устойчивости, возникает в процессе химиотерапии и представляет собой серьезное препятствие для успешного лечения онкологических больных. Оказалось, что плюроники способны восстанавливать чувствительность таких клеток, устойчивых к противоопухолевым антибиотикам, а иногда даже делают их более чувствительными по сравнению с исходными опухолевыми клетками. Лекарственная форма SP1049C, содержащая плюроники и антибиотик доксорубицин, в настоящее время проходит клинические испытания за рубежом [5].

Молекулярный механизм действия плюроников на опухолевые клетки до сих пор непонятен, хотя в последнее время и в этом направлении достигнуты существенные успехи. Было установлено, что плюроники ингибируют выброс лекарств, осуществляемый белками-транспортерами Р-гликопротеином (P-gp) и MRP (Multidrug Resistance Protein) [6−8], вызывают уменьшение внутриклеточной концентрации АТФ [9, 10] и освобождение антибиотиков из внутриклеточных везикул [11, 12]. Взаимодействуют ли плюроники непосредственно с белками-транспортерами или действие полимеров обусловлено влиянием на структуру клеточных мембран, пока неясно. Показано, что встраивание плюроников в искусственные липидные мембраны вызывает увеличение подвижности липидов и повышение проницаемости бислоя по отношению к лекарству [13]. Причем, активны не мицеллы, а единичные молекулы блок-сополимера, и эффективность их действия зависит от гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) макромолекулы [14]. В то же время до сих пор остается неизвестным, какие именно особенности структуры плюроников и входящих в него мономеров определяют их биологическую активность. Поняв молекулярные причины воздействия плюроников на структуру мембраны, можно целенаправленно конструировать полимеры, способные воздействовать на определенные процессы в биологических мембранах.

Настоящая работа посвящена исследованию взаимодействия амфифильных блок-сополимеров, различающихся по структуре их гидрофобного и гидрофильного блоков, с модельными липидными мембранами и живыми клетками, обладающими множественной лекарственной устойчивостью. Цель работы состояла в выявлении структурных параметров сополимеров, обусловливающих их способность возмущать структуру мембран и снижать устойчивость опухолевых клеток к действию лекарств.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

выводы.

1. Впервые установлено, что способность амфифильных блок-сополимеров ускорять флип-флоп липидов в искусственном липидном бислое и увеличивать его проницаемость для доксорубицина зависит от их гидрофобности и объема гидрофобного блока.

2. Показано, что при близких значениях гидрофобности и объема гидрофобного блока эффект сополимера зависит от структуры гидрофильного блока: новые блок-сополимеры, содержавшие разветвленный блок полиглицерина были эффективнее по сравнению с аналогичными по строению плюрониками с линейным блоком полиэтиленоксида.

3. Впервые обнаружено, что блок-сополимеры на основе пропиленоксида и глицерина увеличивают токсичность противоопухолевого антибиотика доксорубицина для клеток, устойчивых к действию лекарства, причем блок-сополимер, содержащий 2 остатка глицерина (Р02) действует сильнее, чем плюроник Ь61, который входит в состав противоопухолевого препарата, прошедшего к настоящему времени 2 фазы клинических испытаний.

4. Установлено, что увеличение токсичности доксорубицина для устойчивых опухолевых клеток в присутствии Рв2 обусловлено ингибированием выброса лекарства из клеток и внутриклеточным перераспределением доксорубицина из цитоплазмы в ядро, где он достигает мишень своего действия — ядерную ДНК.

5. Впервые показано, что взаимосвязь между структурой блок-сополимеров и их способностью снижать устойчивость опухолевых клеток к лекарствам качественно описывается теми же закономерностями, что и воздействие сополимеров на искусственный липидный бислой. Это указывает на важность взаимодействия полимера с мембраной в механизме его действия на клетки, а также свидетельствует о правомерности использования липосом для отбора полимеров с потенциальной биологической активностью.