Evaluation of the internalization of AFP-containing noncovalent complexes AIMPILA in the rat model of the isolated segment of rat small intestine
- Authors: Andronova N.B1, Tcherkassova J.R2, Tsurkan S.A2, Smirnova G.B1, Treshalina H.M.1
-
Affiliations:
- N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center
- Ltd Pharmaceutical Research Center «FarmAksess»
- Issue: Vol 21, No 6 (2016)
- Pages: 308-311
- Section: Articles
- URL: https://rjonco.com/1028-9984/article/view/40313
- DOI: https://doi.org/10.18821/1028-9984-2016-21-6-308-311
- ID: 40313
Cite item
Full Text
Abstract
Full Text
Известно, что интернализация белковых или аминокислотных комплексов, витаминов и других нековалентных соединений при пероральном применении происходит в тонкой кишке [1-3]. Как правило, всасывание таких комплексов через стенку тонкой (тощей) кишки и их интернализация, т. е. попадание во внутреннюю среду организма, реализуется различными вариантами пиноцитоза. После прохождения через стенку кишки агент попадает в лимфоидный аппарат кишечника, затем в венозный кровоток и в последнюю очередь - в артериальную кровь [4-6]. Наиболее важный этап всасывания вещества (интернализации) - его абсорбция, т. е. поглощение энтероцитами, что определяется двумя основными параметрами: растворимостью лекарства и его проницаемостью для областей желудочно-кишечного тракта, где происходит абсорбция [7]. Прохождение агента через стенку кишки, которое можно фиксировать с помощью люминесцентной метки в транспортной части комплекса, служит доказательством успешной интернализации [8, 9]. Большие пептиды вообще не всасываются без предварительного гидролиза, поскольку они не проникают через двойной липидный слой. Иногда все же это происходит с некоторыми растительными токсинами, в частности абрином и рицином, а также токсинами ботулизма, холеры и дифтерии, которые всасываются непосредственно в кровь. Этот транспорт до сих пор считают уникальным и загадочным процессом. Эти особенности всасывания больших молекул и токсинов предполагают возможность интернализации в тонком кишечнике большой молекулы нековалентного комплекса АИМПИЛА, содержащего индуктор апоптоза Атрактилозид А и транспортный белок альфа-фетопротеин (АФП). Цель исследования - определение интернализации нековалентного комплекса АИМПИЛА в тонкой кишке крысы. Задачи: разработка методики изучения всасывания меченого препарата АИМПИЛА с использованием изолированного «вывернутого» отрезка тонкой кишки крысы и конъюгированных препаратов с люминесцентной меткой, растворенных в инкубирующем растворе; определение интернализации в тонкой кишке меченых препаратов: тестового соединения АФП-АКРИДИН и препарата АИМПИЛА- АКРИДИН. Материал и методы Исследование выполнено на здоровых половозрелых крысах-самках массой тела 150-200 г из питомника «Крюково», которых содержали в виварии ФГБНУ «РОНЦ им. Н.Н. Блохина» при соответствующих конвенциональных условиях. Использованы меченые препараты АИМПИЛА- АКРИДИН и в качестве тестового соединения АФП- АКРИДИН, которые добавляли в инкубационную среду в концентрации 1 мкг/мл. Для конъюгирования препаратов АИМПИЛА и АФП использовали стандартную методику Моро [10], которая заключается в обработке разбавленных до 500 мкг/мл препаратов АИМПИЛА или АФП концентрированным раствором ДМСО (итоговая концентрация составляет 10% w/v) для поддержания basic research - practical medicine АКРИДИНА в растворе и с последующим добавлением 152 мкг (2,2^10-4 М) раствора АКРИДИН NHS- эфир (ACRIDINIUM NHS Ester), Мм = 632,6 (Cat № A190925, CAS № 177332-37-5, Toronto Research Chemicals Inc., Канада) в ДМСО при концентрации 4 мг/мл. Растворы инкубировали в течение ночи в темных пробирках, после чего конъюгаты АИМ- ПИЛА-АКРИДИН и АФП-АКРИДИН подвергали диализу против двух смен 0,5 л фосфатно-солевого буфера (ФСБ) с использованием пористых мембранных диализных мешков из регенерированной целлюлозы CelluSep (средний диаметр микропор MWCO 12 000-14 000 RC и диаметром 25 мм) на ночь, при постоянном перемешивании. После конъюгации и диализа к растворам конъюгатов добавляли Тимеро- саль в концентрации 0,02%. Итоговая концентрация конъюгатов определялась при помощи стандартной методики Лоури и составляла 200 мкг/мл для АИМПИЛА-АКРИДИН и 192 мкг/мл для АФП- АКРИДИН. Для изучения всасывания различных соединений и комплексов в кишечнике существует традиционный метод «вывернутых мешочков» с использованием отрезков тонкой (тощей) кишки крысы [11-14]. Этот метод апробирован на различных животных и доказал свою результативность при исследовании процесса всасывания in vivo и in vitro при использовании меченых соединений, например липидов или углеводов. Определение интернализации АИМПИЛА Для изучения способности АИМПИЛА всасываться в тонкой (тощей) кишке модифицирована описанная ранее методика на крысах с использованием изолированного «вывернутого» отрезка тонкой кишки. Суть методики состоит в следующем. При аутопсии у крысы выделяли 4 изолированных отрезка тонкой кишки длиной 4-5 см, промывали содержимое каждого отрезка теплым раствором Рингера- Локка t = 37°C и затем с помощью глазного пинцета быстро выворачивали отрезок для обнажения внутренней части слизистой. В отличие от известной методики один край «вывернутого» отрезка пережимали пластмассовой клипсой, заливали в полость 0,3-0,4 мл теплого раствора Рингера, после чего пережимали второй конец отрезка аналогичной клипсой. После фиксации краев «вывернутый» отрезок помещали в стеклянный стакан объемом 50 мл с инкубационной средой - раствором Рингера-Лок- ка, нагретым до температуры 37°C с помощью термостата. Использование клипсов обеспечивало простоту выполнения фиксации и гарантировало размещение отрезков на одном уровне и соответственно равный уровень насыщения кислородом. Стакан с фиксированными отрезками кишки в течение 30 мин выдерживали в термостатируемой водяной бане при 37°C (столбик жидкости 5 мм над отрезком кишки) при постоянном ручном перемешивании инкубационной среды для обеспечения адаптации и восстановления естественной моторики. Готовая к проведению опыта система представлена на рисунке (см. вклейку). В качестве тестового соединения использован Таблица 1 Интенсивность люминесценции АФП-АКРИДИН при изучении всасываемости с использованием «вывернутого» изолированного отрезка тонкой кишки крысы № пробы Образец Среднее значение люминис- ценции, RLU* 1 Инкубационная среда** через 30 мин после внесения метки АФП- АКРИДИН 1 мкг/мл 1 602 017 2 Смыв наружной поверхности отрезка кишки после трехкратной отмывки от метки 59 3 Жидкость из отрезка тонкой кишки (1) после 30 мин после добавления метки в инкубационную среду 548 4 Жидкость из отрезка тонкой кишки (2) после 30 мин после добавления метки в инкубационную среду 997 5 Фон неспецифического сигнала 39 Примечание. Здесь и в табл. 2: * - RLU (relativelight units) - относительные световые единицы уровня АТФ; 1 ед. KLU = 1 фентомоль (10-15 М) АТФ; ** - раствор Рингера-Локка. фундаментальная наука - практическому здравоохранению АФП-АКРИДИН, добавленный в инкубационную среду в концентрации 1 мкг/мл. Сразу после добавления теста из инкубационной среды брали пробу объемом 0,2 мл для определения значения люминесцентного сигнала растворенного конъюгата в инкубационной среде на флэш-люминометре Glomax фирмы Promega, США. Через 30 мин инкубации с тестом «вывернутый» отрезок извлекали из инкубационной среды, троекратно отмывали в 0,5 л теплого раствора Рингера-Локка от остаточных количеств метки на поверхности кишки под контролем люминесценции. Определение интернализации тестового соединения в тонкой кишке выполняли следующим образом. На дистальном конце отмытого отрезка кишки атрав- матичным металлическим зондом через короткий по- лунадрез выбирали пробу жидкости в объеме до 0,4 мл и подвергали люминесцентному контролю. В качестве контроля использованы уровни неспецифической люминесценции образцов инкубационной среды без тестового соединения и смыва со стенки отрезка кишки. Показано (табл. 1), что неспецифическая люминесценция инкубационной среды без метки предельно мала: уровень люминесценции 39 RLU практически не визуализируется и не может существенно влиять на результаты тестирования. Стартовый уровень люминесценции в инкубационной среде после добавления метки достаточно высок и составляет 1 602 017 RLU. Троекратная отмывка отрезка кишки от метки дает следовую люминесценцию на уровне 59 RLU, это позволило пренебречь ею. В просвете двух «вывернутых» отрезков тонкой кишки уровень люминесценции составлял 548 и 997 RLU. Представленные данные дают возможность заключить, что меченый акридином АФП при относительно невысокой концентрации в течение физиологически адекватного времени способен всасываться в тонкой кишке крысы. Таблица 2 Интенсивность люминесценции после добавления АИМПИЛА- АКРИДИН в инкубационную среду в тесте «вывернутого» изолированного отрезка тонкой кишки крысы № пробы Образец Среднее значение RLU* 1 Инкубационная среда** через 30 мин после внесения метки АИМПИЛА-АКРИ- ДИН 1 мкг/мл 1 073714 2 Смыв наружной поверхности отрезка кишки после трехкратной отмывки от метки 50 3 Жидкость из отрезка тонкой кишки (1) после 30 мин после добавления метки в инкубационную среду 829 4 Жидкость из отрезка тонкой кишки (2) после 30 мин после добавления метки в инкубационную среду 425 5 Жидкость из отрезка тонкой кишки (3) после 30 мин после добавления метки в инкубационную среду 740 6 Жидкость из отрезка тонкой кишки (4) после 30 мин после добавления метки в инкубационную среду 649 7 Фон неспецифического сигнала 30 Оценка всасывания меченного АИМПИЛА в тонкой кишке крысы Для изучения всасывания в тонкой кишке крысы использован меченый комплекс АИМПИЛА-АКРИ- ДИН, который добавляли в инкубационную среду в концентрации 1 мкг/мл и оценивали по описанной ранее методике. Показано (табл. 2), что в этом опыте неспецифическая люминесценция инкубационной среды без метки также предельно мала: уровень люминесценции 30 RLU, а стартовый уровень люминесценции в инкубационной среде после добавления метки достаточно высок и составляет 1 073 714 RLU. Троекратная отмывка отрезка кишки от метки дает следовую люминесценцию на уровне 50 RLU, это позволило пренебречь ею. В просвете двух отмытых «вывернутых» отрезков тонкой кишки уровень люминесценции в четырех образцах кишки составлял 425-829 RLU. Полученные данные позволяют считать, что содержащий АФП меченный акридином комплекс АИМПИЛА в относительно невысокой концентрации способен всасываться в тонкой кишке крысы в течение физиологически адекватного времени. Люминесцентный анализ образцов Для оценки трансэпителиального переноса люминесцентных конъюгатов через тонкую кишку крысы мы использовали люминесцентный анализ образцов жидкости на флэш-люминометре Glomax фирмы Promega, США. Образцы инкубационной среды с растворенным конъюгатом, образцы жидкости, взятой из внутренней части вывернутой тонкой кишки, а также образцы смывов забирали в дубликатах в объеме 200 мкл и переносили в лунки 96-луночного черного планшета для люминесценции фирмы Grenier. После этого в каждую лунку добавляли 50 мкл раствора преактиватора, состоящего из 1 мМ азотной кислоты и 0,1% H2O2 в дистиллированной воде. После тщательного перемешивания растворов планшет с образцами помещали в прибор флэш-люминометр, который автоматически добавлял в каждую лунку 50 мкл раствора активатора (1 N NaOH) и считывал производимый образцами люминесцентный сигнал. Специфические характеристики, используемые нами для измерения флэш-люминесценции, были следующие: объем активатора 50 мкл/лунку; 1 с задержка между считыванием соседних лунок; время интеграции сигнала 1 с; время накопления сигнала 1 с. Заключение Исследование посвящено изучению способности меченого комплекса АИМПИЛА-АКРИДИН и тестового соединения АФП-АКРИДИН в концентрации 1 мкг/мл интернализовываться в тонкой кишке. Для этой цели использована модифицированная методика изолированного «вывернутого» отрезка тонкой кишки крысы при помощи разработанной нами новой методики с использованием конъюгата исследуемого комплекса с люминесцентным акридином в инкубационной среде. Показано, что неспецифическая люминесценция инкубационной среды без метки предельно мала: уровень люминесценции 30-39 RLU является минимальным базовым сигналом и не может существенно влиять на результаты тестирования. Стартовый уровень люминесценции в инкубационной среде после добавления конъюгатов АИМПИЛА-АКРИДИН или АФП-АКРИДИН достаточно высок и составляет 1 073 714 и 1 602 017 RLU соответственно. В просвете «вывернутых» отрезков тонкой кишки уровень люминесценции составлял 548 и 997 и 425-829 RLU. Полученные данные позволяют считать, что содержащий АФП меченный акридином комплекс АИМПИЛА в относительно невысокой концентрации способен всасываться в тонкой кишке крысы в течение физиологически адекватного времени. Выяснение места интернализации белкового препарата, предназначенного для перорального применения, важно для клинического обоснования его использования в виде капсул. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.About the authors
N. B Andronova
N.N. Blokhin Russian Cancer Research CenterMoscow, 115478, Russian Federation
J. R Tcherkassova
Ltd Pharmaceutical Research Center «FarmAksess»Moscow, 127322, Russian Federation
S. A Tsurkan
Ltd Pharmaceutical Research Center «FarmAksess»Moscow, 127322, Russian Federation
G. B Smirnova
N.N. Blokhin Russian Cancer Research CenterMoscow, 115478, Russian Federation
Helena M. Treshalina
N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center
Email: treshalina@yandex.ru
MD, PhD, DSc, Prof., Head of the Laboratory of Combination Therapy of Tumors of the Research Institute of Experimental Diagnostics and Therapy of Tumors Moscow, 115478, Russian Federation
References
- Artursson P., Karlsson J. Correlation between oral drug absorption in humans and apparent drug permeability coefficients in human intestinal epithelial (Caco-2) cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1991; 175(3): 880-5.
- Legen I., Kristl A. D-glucose triggers multidrug resistance-associated protein (MRP)-mediated secretion of fluorescein across rat jejunum in vitro. Pharm. Res. 2004; 21(4): 635-40.
- Ершов К.И., Серяпина А.А. Исследование особенностей биодоступности ферментного препарата тромбовазим из тощей кишки крыс. Медицина и образование в Сибири: электронный журнал. 2013(4). Режим доступа: http://www.ngmu.ru/cozo/mos/article/pdf.php?id = 1060
- Tansey T., Christie D.A., Tansey E.M. Intestinal Absorption. London: Wellcome Trust; 2000.
- Метельский С.Т. Физиологические механизмы всасывания в кишечнике. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2009; (3): 51-6.
- Покровскийо В.М., Коротько Г.Ф. Физиология человека. М.: Медицина. 2009: 3-3.
- Ипатова О.М., Торховская Т.И., Медведева Н.В. и др. Биодоступность пероральных лекарственных форм и способы ее повышения. Биомедицинская химия. 2010; 56 (1): 101-19.
- Бурмакин М.В., Селиверстова Е.В., Наточин Ю.В. Накопление желтого флюоресцентного белка в почке после его всасывания в кишечнике у крыс. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2005; 91(10): 1195-204.
- Konishi Y., Hagiwara K., Shimizu M. Transepithelial transport of fluorescein in Caco-2 cell monolayers and use of such transport in vitro evaluation of phenolic acid availability. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2002; 66(11): 2449-57.
- Tcherkassova J., Abramovich C., Moro R. et al. Combination of CA125 and RECAF biomarkers for early detection of ovarian cancer. Tumor Biol. 2011; 32(4): 831-8.
- Иванов Ю.И., Косуба Р.Б. Способ количественного определения натриуретического фактора. Патент СССР № 631821, 1978.
- Багиян А.А., Эккерт Л.Г., Уголев А.М. Способ определения транспортной функции препарата тонкой кишки. Патент СССР № 927235, 1982.
- Вербиловский Я.П., Геращенко И.П., Ющенко И.И., Штатько Е.И. Механохимическое получение и исследование композиции высокодисперсного кремнезема с хлоридами натрия и калия, цитратом натрия и глюкозы. Хим. фарм. журн. 2003; 37(12): 45-53.
- Мосидзе Т.Г. Способ применения изолированной петли тонкой кишки в качестве искусственной биологической почки. Патент РФ № 2360705, 2009.