Competitive binding of glipizide and losartan to human serum albumin in diabetes therapy: spectroscopic studies
Authors: Szkudlarek Agnieszka Aniela 
Published: December 2024

Przedmiot badań: Rosnąca częstość występowania chorób przewlekłych, takich jak nadciśnienie tętnicze i cukrzyca typu 2, przyczyniła się do powszechnego stosowania polifarmakoterapii. Strategia ta wymaga wszechstronnego zrozumienia interakcji między stosowanymi lekami oraz ich biochemicznych efektów, szczególnie gdy leki te wchodzą w interakcje ze zmodyfikowanymi cząsteczkami biologicznymi, takimi jak glikowana albumina surowicy ludzkiej (gHSA). gHSA powstaje w wyniku nieenzymatycznej glikacji albuminy, a jej poziom jest podwyższony u pacjentów z cukrzycą. Z uwagi na zmienioną strukturę, funkcję biologiczną i właściwości fizykochemiczne, gHSA ma istotne znaczenie kliniczne i stanowi ważny przedmiot badań naukowych.
Cel badań: Celem przeprowadzonych badań jest oszacowanie siły wiązania wybranych leków stosowanych łącznie w skojarzonej terapii chorób przewlekłych, tj. losartanu (LOS, leku stosowanego m.in. w terapii pierwotnego nadciśnienia tętniczego, nefropatii cukrzycowej) i glipizydu (GLP, leku antyhiperglikemicznego II generacji) z albuminą, której struktura poddana została destabilizacji glikacją w warunkach in vitro, oraz określenie między nimi kompetycji w wiązaniu z makrocząsteczką.
Materiały i metody: Analizę kompetycji między GLP a LOS o miejsce wiązania w albuminie niemodyfikowanej (HSA) i glikowanej galaktozą (gHSAGAL) przeprowadzono w układach podwójnych (GLP-HSA, GLP-gHSAGAL, LOS-HSA, LOS-gHSAGAL) oraz układach potrójnych (GLP-HSA-LOSconst, GLP-gHSAGAL-LOSconst, LOS-HSA-GLPconst, LOS-gHSAGAL-GLPconst). Do oceny ilościowej parametrów wygaszania zastosowano metodę Sterna-Volmera, natomiast metody Klotza i Hilla dostarczyły informacji na temat stałych asocjacji i współczynników kooperatywności. W celu dalszej analizy strukturalnej powstałych kompleksów wykorzystano dichroizm kołowy (CD).
Wyniki: Analiza wygaszania fluorescencji wykazała, że LOS i GLP mają wyższe powinowactwo do albuminy nieglikowanej niż glikowanej. Glikacja zmieniła mikrośrodowisko wokół kluczowych reszt aminokwasowych, zmniejszając dostępność leków i wpływając na stabilność powstałych kompleksów, co zostało potwierdzone niższymi wartościami stałych Sterna-Volmera (K_SV) i stałych asocjacji (K_a). Obecność dodatkowego leku w układach potrójnych wydaje się łagodzić skutki glikacji. Parametry wygaszania kompleksów LOS-HSA-GLPconst i LOS-gHSAGAL-GLPconst są niemal identyczne, co sugeruje, że GLP może wywoływać zmiany konformacyjne gHSAGAL przywracając powinowactwo makrocząsteczki zbliżone do HSA. Widma CD wykazały, że ani glikacja, ani obecność LOS nie wpływają istotnie na strukturę drugorzędową HSA, co może świadczyć, że różnice w wiązaniu leków wynikają z lokalnych przesunięć konformacyjnych, a nie globalnych modyfikacji strukturalnych wywołanych procesem glikacji.
Wnioski: Spektroskopia umożliwia ilościową ocenę zmian właściwości wiążących albuminy indukowanej glikacją oraz określenie parametrów determinujących siłę oddziaływania ligand-albumina w terapii wielolekowej, co jest przydatne na różnych etapach badań diagnostycznych wielu schorzeń związanych ze zmianami konformacyjnymi albuminy, m.in. cukrzycy i jej powikłań, czy zaburzeń o podłożu metabolicznym. Przeprowadzone badania in vitro dają wyobrażenie zmian, jakie zachodzą w warunkach in vivo w trakcie wiązania i transportu leków przez albuminę osób dotkniętych przewlekłymi chorobami oraz w podeszłym wieku.