Pokaż cały numer - FPN - Farmaceutyczny PrzeglÄ d Naukowy

Farm Przegl Nauk, 2010, 12
jąc wpływ wszystkich rodzajów oddziaływań pomiędzy elementami
strukturalnymi kieszeni hydrofobowej receptora
i związkiem chemicznym w kompleksie lek-receptor. Analiza
zależności pomiędzy parametrami chromatograficznymi
i poziomem aktywności agonistycznej 5-HT badanych
związków, przeprowadzono z udziałem 13 przypadków
z oznaczoną wartością pD 2
, ponownie okazała się najkorzystniejsza.
Stwierdzono bardzo dobrą korelację pomiędzy
poziomem aktywności agonistycznej badanych związków
do receptorów serotoninowych 5-HT i danymi chromatograficznymi
(równanie 5). pD 2
= 7,80(±0,36) - 17,22(±3,47)
C-S1 + 9,80(±3,93) C-S4 + 0,43(±0,22) S1/C (5)
Uwidocznił się tu wpływ oddziaływań ligandów z kwasem
asparaginowym oraz asparaginą. Aminokwasy te reprezentują
oddziaływania typu jonowego oraz wodorowego.
Uzyskane równanie opisuje 83% wariancji całkowitej.
Model ten może stanowić równanie o walorach predykcyjnych.
Przeprowadzono badanie wartości predykcyjnej tego
modelu regresji. Zgodnie z opisem przedstawionym w części
doświadczalnej pracy obliczono współczynnik walidacji
Q 2 , który dla równania 5 wyniósł 0,70. Różnica pomiędzy
wartością R 2 dla tego równania i współczynnikiem walidacji
równa 0,13 potwierdza wiarygodność tego modelu.
Znaczenie klasycznej analizy QSAR, skutecznej w większości
analiz potencjalnego działania substancji czynnej,
potwierdzono dla badanej grupy (1-20).
W celu przeprowadzenia poniższej analizy, wszystkie
związki 1-20, poddano badaniom strukturalnym i wyznaczono
dla nich wartości deskryptorów molekularnych (Tabela
III). Badanie objęło wszystkie deskryptory molekularne
jako zmienne niezależne, kształtujące powinowactwo
do receptorów grupy 5-HT. Uzyskane w analizie korelacje
przedstawiono w Tabeli IV. Ujawniły się wyraźne wpływy
parametrów molekularnych (Q N
, µ, E HOMO
, E LUMO
, HF)
i termodynamicznych (MR, logD) przypadków (równania
7-9). Uzyskane modele matematyczne dla wszystkich typów
aktywności biologicznej (pK i
, pD 2
i pA 2
) wyjaśniają
69% zmienności całkowitej i kształtują się na tym samym
poziomie współczynnika korelacji R = 0,83 (współczynnik
determinacji R 2 = 0,69 potwierdza zdolność predykcyjną
równań). Biorąc pod uwagę znaczenie deskryptorów molekularnych
w przewidywaniu aktywności biologicznej,
założono możliwość ich wykorzystania łącznie z danymi
chromatograficznymi we wspólnej analizie QSAR. Udział
deskryptorów molekularnych może uzupełnić obserwację
przypadków o cechy nieujawniające się w analizie chromatograficznej
(wartości energetyczne, trwałość, rozkład ładunków,
parametry steryczne). W rezultacie powstać mogą
bardziej efektywne narzędzia projektowania leków.
W pierwszej kolejności zbadano udział parametrów fizykochemicznych
w analizie modeli chromatograficznych
typu DS A
. Wyniki tej analizy, dla kolejnych zmiennych zależnych,
przedstawiono w Tabeli IV (równania 10-12). Dla
wszystkich rodzajów aktywności biologicznej uzyskano
istotne statystycznie korelacje. Powstałe modele matematyczne
wyjaśniają ponad 70% zmienności całkowitej.
Badanie zależności dla fazy rozwijającej DS B
dało ponownie
lepsze wyniki analizy regresji dla aktywności biologicznej
(równania 13 - 15). Najlepszą, prawie pełną korelację
uzyskano dla zmiennej zależnej pD 2
(równanie 14).
Widoczne jest, że połączenie danych fizykochemicznych
z danymi chromatograficznymi przyniosło poprawę wyników
analizy QSAR. Na podstawie tych analiz zaproponować
można równania matematyczne opisujące wszystkie rodzaje
interakcji ligandów z receptorami 5-HT (powinowactwem,
pobudzeniem i hamowaniem):
pK i
= 18,28(±2,07) + 30,70(±6,92) Q N
- 0,36(±0,09)
µ - 1,95(±1,02) S5/C + 11,41(±6,77) C-S6 (13)
pD 2
= 9,19(±0,36) - 18,44(±2,90) C-S1 + 12,66(±3,50)
C-S4 - 0,15(±0,05) pK a
(14)
pA 2
= 6,66(±0,29) + 0,01(±0,002) HF – 1,12(±0,74)
S5 + 15,78(±10,79) C-S5 (15)
Przeprowadzono badanie wartości predykcyjnej modelu
regresji dla równania 14. Obliczono współczynnik walidacji
Q 2 , który wyniósł w tym przypadku 0,79. Różnica pomiędzy
wartością R 2 dla tego równania i współczynnikiem walidacji Q 2
równa 0,09 potwierdza znaczną wiarygodność tego modelu.
Równania 5 i 14 posiadają również wartość predykcyjną
wynikającą z porównania obserwowanych i obliczonych na
ich podstawie wartości pD 2
(R = 0,91 dla równania 5 i 0,94
dla równania 14; n=13; wyników nie zamieszczono) i mogą
zostać użyte do przewidywania poziomu aktywności biologicznej
potencjalnych nowych leków o różnej budowie,
wykazujących działanie na receptory serotoninowe. Wysoka
wartość współczynnika determinacji dla równań 5 i 14,
odpowiednio 0,83 i 0,88, świadczy o ich wysokich zdolnościach
predykcyjnych (R 2 >0,6) [26].
Wnioski
Przeprowadzono analizę statystyczną w celu ustalenia
modeli regresji wielokrotnej opisującej zmienność aktywności
5-HT grupy związków pochodnych o różnej budowie
(zw. 1-20). Założono, że modele te mogą być budowane na
podstawie interakcji badanych związków ze środowiskiem
chromatograficznym zawierającym chemiczne elementy
struktur wiążących leki, charakterystyczne dla receptorów
serotoninowych. Zmienne niezależne (objaśniające) zastosowane
w tej analizie opisywały więc zachowanie badanych
związków w środowisku biochromatograficznym z udziałem
elementarnych struktur chemicznych odpowiedzialnych
za interakcję lek-receptor 5-HT (L- aminokwasów:
Asp, Ser, Phe, Tyr, Asn i Thr) poprzez analogi tych aminokwasów:
kwasu propionowego, etanolu, etylobenzenu,
4-hydroksyetylobenzenu, amidu kwasu propionowego i izopropanolu,
naśladujących funkcję aminokwasów w zakresie
interakcji z lekiem. Dodatkowo wprowadzono do analizy
zmienne objaśniające w postaci wartości parametrów fizykochemicznych
badanych związków, charakteryzujące oddziaływania
hydrofobowe, elektronowe i steryczne analitów. We
wszystkich opisanych powyżej typach układów chromatograficznych
odnaleziono modele regresji oparte na interakcji
badanych związków z substancjami modyfikującymi skład
fazy stacjonarnej. Ustalono tym samym, że zaproponowane
układy biochromatograficzne opisywać mogą interakcję,
która jest możliwa pomiędzy ligandem i odpowiednimi
aminokwasami. Udowodniono równocześnie brak korelacji
pomiędzy aktywnością badanych związków i ich zachowaniem
w środowisku kontrolnym chromatografii (bez udziału
40