Nicole Górniak, Wojciech Rogóż, Aleksandra Owczarzy, Małgorzata Maciążek-Jurczyk
Nanokalorymetryczna analiza interakcji prednizonu i prednizolonu z albuminą surowicy ludzkiej
2024-12-02
Przedmiot badań. Prednizon (PRN) i jego aktywna forma – prednizolon (PRL), są klasyfikowane jako syntetyczne glikokortykoidy. Stosowane m.in. w ostrych i przewlekłych stanach zapalnych, chorobach autoimmunologicznych i terapii nowotworów. Glikokortykoidy mogą powodować wiele działań niepożądanych. W celu ich ograniczenia konieczne jest dokładne poznanie ich farmakokinetyki i farmakodynamiki. Dostępne są badania opisujące interakcje między PRN i PRL a białkami osocza, zwłaszcza albuminami surowicy ludzkiej (HSA), niemniej jednak dane tego typu powinny być ciągle udoskonalane i aktualizowane, zwłaszcza za pomocą nowych technik badawczych.
Cel badań. Celem niniejszej pracy była analiza interakcji PRN i PRL z HSA, przy użyciu nanokalorymetrycznego miareczkowania izotermicznego (nanoITC, TA Instruments).
Materiały i metody. W oparciu o zwalidowaną metodologię określono zarówno parametry wiązania, jak i parametry termodynamiczne.
Wyniki. Uzyskane wartości stałej asocjacji dla kompleksu HSA-PRN oscylowały w granicach Ka = (4,93 ± 2,33)∙105 [dm3/mol] oraz Ka = (2,79 ± 1,30)∙×105 [dm3/mol], dla kompleksu HSA-PRL. Jednocześnie stechiometria tworzenia kompleksów HSA-PRN i HSA-PRL wynosiła odpowiednio n = 2,00 ± 0,17 i n = 2,14 ± 0,21, co prawdopodobnie oznacza, że dwie cząsteczki PRN i PRL mogą oddziaływać z jedną cząsteczką HSA. Reakcja wiązania zarówno PRN, jak i PRL z cząsteczką HSA miała charakter spontaniczny (ΔG < 0) i egzotermiczny (ΔH < 0). Co więcej, ujemna wartość zarówno ΔH, jak i ΔS w przypadku kompleksu HSA-PRN wskazała, że kompleks był stabilizowany przez wiązania wodorowe i siły van der Waalsa. W kompleksie HSA-PRL ważną rolę w stabilizacji odgrywają wiązania jonowe (ΔH < 0, ΔS ~ 0).
Wnioski. Na podstawie przedstawionych danych można stwierdzić, że badania z wykorzystaniem nanoITC pozwoliły scharakteryzować oddziaływania w układach HSA-PRN i HSA-PRL, a technika ta może być użytecznym i kompleksowym narzędziem do badania oddziaływań ligandów z białkami transportującymi.
Słowa kluczowe: prednizon, prednizolon, albumina, kalorymetria.
© Farm Pol, 2024, 80(7): 469–476
Nanocalorimetric study of prednisone and prednisolone interaction with human serum albumin
Subject of study. Prednisone (PRN) and its active form, prednisolone (PRL), are classified as synthetic glucocorticoids. They are used i.e. in acute and chronic inflammatory, autoimmune diseases and cancer therapy. Glucocorticoids can cause wide range of side effects. In order to reduce them, it is necessary to have detailed knowledge on their pharmacokinetics. There are available studies which describe the interaction between PRN, PRL and plasma proteins, especially human serum albumin (HSA), however, this type of data should be continuously improved and updated, especially using new research techniques.
The goal of the study: The aim of this study was to characterize the interaction between PRN and PRL with HSA using Nano Isothermal Titration Calorimetry (nanoITC, TA Instruments).
Materials and methods. Based on the validated methodology, both binding and thermodynamic parameters have been determined.
Results. The obtained association constant values for (HSA-PRN)complex and for (HSA-PRL)complex were Ka = (4.93 ± 2.33)∙105 [dm3/mol] and Ka = (2.79 ± 1.30)∙105 [dm3/mol], respectively. Simultaneously, the stoichiometry of (HSA-PRN)complex and (HSA-PRN)complex formation were n = 2.00 ± 0.17 and n = 2.14 ± 0.21. This phenomenon probably means that two molecules of PRN as well as PRL can interact with one molecule of HSA. The binding reaction of both PRN and PRL to HSA molecule had a spontaneous (ΔG < 0) and exothermic (ΔH < 0) character. Moreover, the negative values of both ΔH and ΔS in the case of (HSA-PRN)complex indicate that the complex was stabilized by hydrogen bonds and van der Waals forces. On the other hand, in the (PRL-HSA)complex, ionic bonds play an important role in complex stabilization (ΔH < 0, ΔS ~ 0).
Conclusions. Based on the presented data, it can be concluded that the studies with the use of nanoITC allowed to characterize the interaction in PRN-HSA and PRL-HSA complexes, and this technique can be a useful and comprehensive tool for the study of ligands-carrier proteins interaction.
Keywords: prednisone, prednisolone, albumin, calorimetry.
© Farm Pol, 2024, 80(7): 469–476
Nanokalorymetryczna analiza interakcji prednizonu i prednizolonu z albuminą surowicy ludzkiej