- •Аннотация
- •Содержание
- •Глава 1. Особенности фармакокинетики флавоноидов
- •Химическая структура флавоноидов
- •Флавонолы
- •Флавоны
- •Флаван-3-олы (катехины)
- •Флаваноны
- •Антоцианидины
- •Изофлавоны
- •Проблема биодоступности флавоноидов
- •Литература
- •Основные способы адресной доставки флавоноидов
- •1. Фитосомы
- •3. Полимерные наночастицы (PNPs)
- •4. Неорганические наночастицы
- •Заключение
- •Литература
- •Глава 3. Антиоксидантное действие флавоноидов
- •Литература
- •Глава 4. Противовоспалительное действие флавоноидов
- •Литература
- •Глава 5. Флавоноиды и тромбоцитарный гемостаз
- •Эпидемиологические исследования
- •Основные пути тромбогенеза
- •Предполагаемые механизмы антитромбоцитарного действия флавоноидов
- •Литература
- •Глава 6. Флавоноиды и коагуляционный гемостаз
- •Литература
- •Глава 7. Противоопухолевое действие флавоноидов
- •Литература
- •Мишени вируса SARS-CoV-2
- •Звенья патогенеза COVID-19 как возможные мишени для терапевтического воздействия
- •Флавоноиды и SARS-CoV-2 в экспериментах in vitro
- •Флавоноиды и SARS-CoV-2 в экспериментах in vivo
- •Опыт применения флавоноидов при COVID-19 в клинике
- •Флавоноиды как объект молекулярного моделирования при COVID-19
- •Литература
- •Флавоноиды и папаиноподобная протеаза (PLpro) SARS-CoV-2
- •Флавоноиды и РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRp) SARS-CoV-2
- •Флавоноиды, S-белок SARS-CoV-2 и проникновение вируса в клетку
- •Литература
противовоспалительное, антибактериальное и антиангиогенное действия у байкалеина, генистеина, гесперидина, галангина, рутина [119-123].
Гидрогель представляет собой трехмерный пористый, удерживающий форму, химически или физически сшитый, растворимый в воде полимер. К характеристикам гидрогеля относятся механическая стойкость, способность к набуханию и удерживание влаги. Внедрение в гидрогели лекарственных препаратов позволяет максимально доставить их к таргетируемому органу, что наиболее важно при необходимости воздействия на опухолевую ткань, а также в качестве наружно применяемого средства для заживления кожных повреждений [1,8]. Гель, приготовленный на основе карбопола, с добавлением флавона нарингенина в концентрации у мышей проявил выраженную противовоспалительную и антиоксидантную активность в условиях ультрафиолетового повреждения кожи. Было зафиксировано уменьшение воспалительного отека, продукции провоспалительных цитокинов, гидроперекиси липидов и супероксидного аниона. Применение геля поддерживало уровень экспрессии мРНК клеточных антиоксидантов и фактора транскрипции Nrf2 [124]. В клиническом исследовании применение гидрогеля, содержавшего кверцетин, для лечения кожных ран нижних конечностей у 58 больных сахарным диабетом (СД), безуспешно лечившихся методом механической компрессии, привело в течение месяца к полному заживлению у 9 пациентов и улучшению состояния у других [125]. Подобные результаты одновременно были получены у крыс и мышей с экспериментальным СД при применении гидрогелей с кверцетином и экстрактом, содержавшим смесь флавоноидов [126,127].
4.Неорганические наночастицы
Кэтой группе носителей относятся наноструктуры на основе ряда металлов (золото, серебро, платина, титан), а также диоксида кремния. Часто такие частицы имеют кремниевое ядро и внешнюю оболочку, сформированную атомами металла. Использование таких нанопереносчиков позволяет эффективно доставлять активные молекулы лекарств к таргетируемым органам сквозь различные биологические барьеры, а также изменять их активность, производя в ряде случаев синергистический эффект.
Наночастицы на основе золота (AuNPs) являются наиболее широко используемыми металлическими наноносителями, поскольку обладают целым рядом полезных характеристик. AuNPs, имея размеры от 1 до 100 нм и различные конфигурации, отрицательно заряжены, легко взаимодействуют с переносимыми биологическими молекулами, беспрепятственно проникают
втаргетируемые органы и в целом нетоксичны [8]. Правда, здесь следует с вниманием отнестись к предостережениям о возможной отдаленной токсичности золотых наночастиц, способных в условиях длительного потребления накапливаться в ткани печени и почек и,
возможно, оказывать неблагоприятное воздействие [5,128]. И все же за последние годы
34
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
проведено значительное число исследований, касающихся эффективности конъюгатов золотых NPs с лекарственными средствами. Связывать лекарственные препараты с AuNPs можно за счет ковалентных и нековалентных взаимодействий. Показано, что ПЭГилированные AuNPs обеспечивали высокую эффективность доставки гидрофобных препаратов, а время их доставки существенно сокращалось. Такой способ лечения выглядит весьма перспективным в ходе противоопухолевой терапии [32,129]. Так, кверцетин, конъюгированный с AuNPs, больше чем тот же флавонол в свободном состоянии замедлял рост DMPA-индуцированной опухоли молочной железы у крыс, а in vitro инактивировал жизнеспособность клеток рака молочной железы, их ангиогенез и метастазирование [130]. А затем в этой же лаборатории было установлено, что отмеченный эффект кверцетина, конъюгированного с AuNPs, был обусловлен активацией апоптоза [131]. В исследовании K-W Ren и соавторов AuNPs, конъюгированные с кверцетином с добавлением PLGA, эффективно подавляли пролиферацию клеток рака печени, их миграцию и образование колоний, усиливали апоптоз, ускоряя расщепление каспаз-9 и -3 и индуцируя высвобождение цитохрома C [132]. Аналогичный эффект кверцетина с AuNPs и PLGA наблюдали в отношении клеток нейроглиомы и рака шейки матки человека [133,134]. А в недавнем исследовании кверцетин, конъюгированный с AuNPs, подавлял воспаление микроглиальных клеток, индуцированное липополисахаридом, и ингибировал регулируемые циклооксигеназой-2 синтез и высвобождение простагландина Е2 и оксида азота, а также мРНК провоспалительных цитокинов [135]. В сравнении со свободным EGCG и контрольными цитратно-золотыми NPs этот катехин, конъюгированный с AuNPs, более сильно ингибировал рост раковых клеток линий PC3 и MDA-MB-231 [23]. А еще до этого AuNPs, связанные c EGCG, угнетали рост опухолевых клеток на модели рака мочевого пузыря MBT-2 у мышей, стимулируя каскад каспазы через белки семейства Bcl в митохондриальном пути апоптоза. Кроме того, введение данной композиции непосредственно в опухолевую зону активировало механизмы клеточного иммунитета в отличие от перорального введения свободного EGCG [136,137]. Сходный эффект был зафиксирован у AuNPs/EGCG, подавлявшего рост клеток PC-3 опухоли предстательной железы и клеток меланомы B16F10 [138,139]. Кроме того, EGCG, конъюгированный с AuNPs, избирательно оказывал цитотоксическое действие в отношении клеток асцитной карциномы Эрлиха и рака молочной железы MCF-7, но не проявлял токсического влияния на нормальные гепатоциты мышей. А в опухолевых клетках EGCG активировал апоптоз за счет увеличения образования АФК и истощения механизма антиоксидантной защиты гепатоцитов [140]. Наконец, нанокомпозит, составленный из фукозокарбоксиметилхитозана и AuNPs с EGCG, подавлял размножение опухолевых клеток желудка в большей степени, чем тот же катехин в свободном состоянии. Полученные данные позволили приведенным выше индийским исследователям заключить, что наноносители с полифенолами
35
зеленого чая в целом и эпигаллокатехин-3-галлатом в частности могут стать основой для оптимальной доставки, повышенной биодоступности и эффективности при минимальной токсичности. [140]. Противоопухолевое действие обнаружено не только у кверцетина и EGCG. Не так давно было показано, что флавонол кемпферол, конъюгированный с AuNPs, таргетировал ядра клеток рака легких линии A549 и повреждал их [141]. А известный гепатопротективный флавоноид гесперетин, будучи конъюгированным с ПЭГилированными AuNPs, в течение 16 недель оказывал более сильный противоопухолевый эффект, чем свободный гесперетин в отношении индуцированной опухоли печени у крыс [142].
Наночастицы на основе серебра (AgNPs). Сегодня известно, что AgNPs cами по себе обладают противовоспалительной, антибактериальной, противоопухолевой и другими видами фармакологической активности [143,144]. Флавонол мирицетин, конъюгированный с AgNPs, обладал выраженной противомикробной активностью, а также проявил антиоксидантный потенциал [145]. Аналогичные свойства были обнаружены у флавона апигенина с AgNPs. В опытах на мышах регистрировалась значительная противоопухолевая активность апигенина в комплексе с AgNPs за счет усиления апоптоза, а также его антибактериальное действие, превосходившие эффект натрия цитрата, конъюгированного с теми же AgNPs [146]. Сравнение фармакологической активности наночастиц серебра и золота в комплексе с лютеолина тетрафосфатом продемонстрировало противомикробный и противогрибковый эффекты, более выраженные у AgNPs [147]. Появились также исследования, касающиеся эффективности комплекса золотых и серебряных наночастиц, конъюгированных с флавоноидами. Так, в недавней работе использование гибридных NPs серебра и золота с кверцетином проявило противомикробную активность, индуцируя ОС внутри грамположительных и грамотрицательных бактерий [148].
Наночастицы на основе кремния диоксида (MSNs). Диоксид кремния (кремнезем) в виде коллоидных мезопористых микрочастиц сегодня применяется в качестве наноносителя для адресной доставки лекарственных препаратов. Наноструктурированные кремнеземы обладают рядом достоинств. Они нетоксичны, биосовместимы, подвергаются биодеградации в средах организма, обладают большой удельной поверхностью, что позволяет дозировать используемые препараты, инкапсулированные в мезопоры образующейся матрицы [5,149,150]. Диоксид кремния для переноса флавоноидов, как правило, используется при формировании гибридных NPs, чаще в комплексе с полимерными молекулами, образуя органо-неорганические наноносители [151].
Загруженные кверцетином мезопористые NPs диоксида кремния (MSNs), функционализированные аминогруппами, показали зависимое от pH и уровня глутатиона высвобождение флавонола [152]. Другие эксперименты с тем же кверцетином обнаружили, что
36
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
инкапсуляция этого флавонола в MSNs, конъюгированные с фолиевой кислотой, привела к большей биодоступности и более жадному поглощению клетками рака молочной железы, что обусловило противоопухолевый эффект посредством индукции апоптоза [153]. А в опытах с местным применением кверцетина в MSNs, функционализированных аминопропилом, наблюдали усиленное проникновение флавоноида в кожу с ингибированием пролиферации клеток меланомы человека JR8 [154]. Важно подчеркнуть, что в серии экспериментальных исследований показано, что кверцетин, инкапсулированный в MSNs, проявляя противоопухолевый эффект, повышал эффективность других методов лечения, в частности – лучевой терапии [155], а также действия других антибластомных препаратов. Так, совместная загрузка мезопор наночастиц кремнезема кверцетином с паклитакселом преодолевала проблему множественной лекарственной устойчивости по отношению к последнему при воздействии на клетки MCF-7 опухоли молочной железы [156]. Сходное действие наблюдалось и при совместном применении кверцетина и доксорубицина в отношении клеток колоректального рака человека HCT-8 [157,158]. Отметим, что использование такого метода адресной доставки повысило эффективность и других флавоноидов. Применение мирицетина, загруженного совместно с фолиевой кислотой в MSNs, продемонстрировало высвобождение и поглощение флавонола клетками рака легких A549 и NCI-H1299. При этом было зафиксировано накопление мирицетина в опухолевых зонах с заметным снижением жизнеспособности указанных клеток за счет стимуляции апоптоза [159]. Противоопухолевое действие было также обнаружено у катехина EGCG и изофлавона генистеина [160,161]. Причем при инкорпорировании генистеина в ПЭГилированные NPs кремнезема было выявлено антиоксидантное и антипролиферативное действия в отношении клеток HT29 рака толстой кишки. Интересно, что генистеин в составе композитных NPs индуцировал клеточную гибель за счет одновременной активации двух процессов: апоптоза и аутофагии, тогда как тот же изофлавон, будучи в свободном состоянии, ограничился лишь слабым индуцированием апоптоза [161]. Полученные результаты позволили приведенным выше авторам высказать предположение, согласно которому генистеин, инкапсулированный в такие наноносители, может быть использован в ближайшем будущем как средство альтернативного лечения колоректального рака.
Заключение
Завершая главу, проиллюстрируем схему, отражающую основные методы использования наночастиц для загрузки различными лекарственными препаратами, в том числе – флавоноидами.
37
Рисунок 4. Схематическое представление об универсальном наноносителе и его преимуществах. (по P.Desai et al., 2020).
Кроме того, приведем обнаруженные нами даныые относительно размеров наночастиц, применяемых для адресной доставки флавоноидов (Таблица 1).
Таблица 1. Размеры наночастиц, загруженных флавоноидами в экспериментах in vivo с использованием моделей на животных
Подкласс флавоноидов |
Флавоноид |
Формуляция |
|
Средний размер |
|
|
|
|
наночастицы, нм |
|
|
|
|
|
Флавонолы |
Квегцетин |
Полимерные |
NPs |
270 |
|
Кверцетин |
(PLGA) |
|
155,3 |
|
Кверцетин |
Полимерные |
NPs |
34,8 |
|
Кверцетин |
(PLA-ПЭГ) |
|
468 |
|
Кверцетин |
Полимерные |
NPs |
5,2 |
|
Кверцетин |
(PCL-ПЭГ) |
|
106,7 |
|
|
Полимерные NPs |
|
|
|
|
с хитозаном |
|
|
|
|
Золотые NPs |
|
|
|
|
Золотые NPS (PLA) |
|
|
|
|
|
|
|
Флавонеы |
Лютеолин |
Полимерные |
NPs |
115 |
|
Апигенин |
(PLA-ПЭГ) |
|
101,3 |
|
|
|
|
|
38
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
|
Апигенин + |
Полимерны |
|
NPs |
105 |
|
5-Флуоурацил |
(PLGA) |
|
|
|
|
|
Липосомы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Флаван-3-олы |
EGCG |
Полимерные |
NPs |
285 |
|
|
EGCG |
(PLA-ПЭГ) |
|
|
200-207 |
|
EGCG |
Полимерные NPs |
|
250-540 |
|
|
EGCG |
с хитозаном |
|
|
107-122 |
|
EGCG |
Полимерные NPs |
|
50 |
|
|
EGCG |
с хитозаном-ПЭГ |
|
64,7 |
|
|
|
Твердые |
липидные |
|
|
|
|
NPs (SLN) |
|
|
|
|
|
Золотые NPs |
|
|
|
|
|
Золотые NPs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Флаваноны |
Нарингенин |
Липосомы |
|
с |
430 |
|
Нарингенин |
полимером |
|
|
90 |
|
|
Эудрагитом Е100 |
|
|
|
|
|
Полимерные |
NPs |
|
|
|
|
(PLA-Эудрагит) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изофлавоны |
Генистеин |
Полимерные |
NPs |
181,8 |
|
|
Генистеин |
(PCL) |
|
|
225,7 |
|
Генистени + |
Полимерные |
NPs |
100 |
|
|
Плюмбагин |
(PLGA) |
|
|
|
|
|
Липосомы |
|
|
|
|
|
(ПЭГ2000) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(По данным P.Aiello et al., 2021; Z.Sezgin-Bayinir et al., 2021; A.Borges et al., 2020).
Еще раз подчеркнем, что флавоноиды обладают целым рядом полезных качеств, являясь основой так называемой “Средиземноморской” диеты. Однако низкая биодоступность и недостаточная стабильность значительно ограничивают их клиническое использование. Применение наноразмерных носителей для осуществления адресной доставки лекарственных препаратов призвано преодолеть эти недостатки, поставив под контроль таргетное высвобождение и действие флавоноидов.
39