История поиска биологически активных веществ. Формирование представлений о биологической активности веществ. 1 страница

В историческом развитии наших знаний о биологической активности веществ можно выделить несколько периодов и этапов.

Первый период — освоение новых природных источников биологически активных веществ предками человека (до завершения формирования второй сигнальной системы). Длительность периода около 600-800 тыс. лет вплоть до появления человека разумного. Биологически активные вещества использовались прежде всего как пища. Накопление и передача знаний осуществлялись в пределах узких групп.

Второй период — первичное накопление знаний о биологически актив­ных веществах человеком разумным (период доминирования мифологиче­ского мышления). Это период от первых сообществ человека разумного до античности (40-2,5 тыс. лет до н. э.). Накопление знаний о биологической активности веществ продолжало осуществляться в основном путем слу­чайной выборки, или «проб на зуб». Однако эти сведения уже осознавались и передавались в устной, а затем и в письменной речи. Накопление эмпирических знаний, как правило, было уделом узкой кастовой группы.

Третий период — от античных времен до современности. Для этого пе­риода характерны доминирование логического мышления, стремление к систематизации знаний о биологически активных веществах, развитие экспериментальных и теоретических способов поиска и определения био­логической активности, постоянное увеличение числа задач, для решения которых применяются биологически активные вещества. В данном периоде выделяют четыре этапа:

-становление системы знаний о биологически активных веществах. Основной целью поиска новых биологически активных веществ является создание лекарств. Этап завершается в первой половине XVI в.;

-слияние химии и медицины. Начало этапа совпадает с увлечением ал­химией в поисках разнообразных панацей и лекарств. На этом этапе воз­растает осознанный поиск новых химических веществ с заданными свой­ствами и проводится их испытание на биологическую активность;

-формирование фармакологии на основе достижений химии, биологии, медицины. Этап связан с прогрессом химии. Создается большое количество

новых химических соединений, в том числе и не существовавших в приро­де. Постоянно расширяется сфера применения биологически активных веществ: фармакология, сельское хозяйство, пищевая промышленность, парфюмерия и т. д. Создаются системы экспериментальных моделей для испытания веществ на биологическую активность, развивается конструи­рование молекул с заданным видом биологической активности;

-использование современных биотехнологий и ЭВМ в сфере поиска и создания новых биологически активных веществ. Этап охватывает проме­жуток с 50-х годов XX в. до настоящего времени. Успехи молекулярной биологии и молекулярной генетики, развитие технологий генной, кле­точной и биохимической инженерии способствовали формированию со­вершенно нового понимания механизма действия биологически активных веществ. Открылись принципиально новые возможности для конструиро­вания молекул с заданной структурой и биологической активностью.

Все ксенобиотики в той или иной степени воздействуют на живую материю, т. е. проявляют биологическую активность. Наши знания о возможных последствиях такого воздействия ограниченны. Сегодня ок­ружающая среда насыщена такими биологически активными вещества­ми, с которыми человек никогда не встречался в процессе своей эволю­ции. Биологическое действие того или иного вещества может быть огра­ничено каким-то уровнем и не проявляться на функциональном уровне организма в целом.

Многообразие химических соединений в организме предполагает воз­можность взаимодействия практически с любым попадающим в него ксе­нобиотиком. Свойство живых систем быть реакционно-способным по от­ношению к любому ксенобиотику обуславливают тот факт, что все хими­ческие соединения обладают биологической активностью.

Биологической активностью ксенобиотика называют его способность изменять функциональные возможности либо компонентов организма (invitro или invivo), либо живого организма в целом, либо сообщества организмов.

Чужеродное химическое соединение либо используется для нужд орга­низма, либо выводится из него, либо остается в организме чужеродным, что вызывает более глубокую физиологическую реакцию. При этом попадание в организм даже одной молекулы ксенобиотика вызывает ответную реакцию. Тип и сила реакции определяются свойствами ксенобиотика, его концентрацией и биологической мишенью.

Любое проявление биологической активности ксенобиотика связано с его способностью пройти путь от внешней среды до мишени, связаться с ней и вызвать ее реакцию.

.

5. Разнообразие видов биологической активности ксенобиотиков. Связь между структурой ксенобиотиков и их биологической активностью. Биологическая активность ксенобиотиков весьма разнообразна. Нега­тивное действие ксенобиотиков на организм человека может быть раздра­жающее, дерматоксическое, пульмотоксическое, нейротоксическое, гема-токсическое, гепатоксическое, нефротоксическое, иммунотоксическое, те­ратогенное, мутагенное, канцерогенное действие.

Раздражающим называется избирательное действие химических веществ на нервные окончания, разветвляющиеся в покровных тканях, сопровождающееся рядом местных и общих рефлекторных реакций и субъективно воспринимаемое, как неприятное чувство покалывания, жже­ния, рези, боли и т. д.

Раздражающее действие присуще огромному количеству веществ. К числу наиболее известных относятся галогены, альдегиды, кетоны, пары кислот, ангидриды кислот и др. Выраженность эффекта в каждом конкрет­ном случае определяется строением токсиканта, его концентрацией и ме­стом аппликации.

Дерматотоксичностъ - это свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путем, вызывать повреждение кожных покро­вов. Воздействие ксенобиотиков осуществляется двумя способами: путем прямого контакта кожных покровов с парообразными, жидкими, твердыми веществами (формальдегид, фенолы, амины, кислоты, щелочи, кантари-дин, этиленоксид, металлы и т. д.) и резорбтивного действия, вследствие проникновения веществ во внутренние среды организма с развитием сис­темных эффектов (полигалогенированныедиоксины, дибензофураны, ни­кель, бериллий и т. д.).

Пулъмонотоксичностъ — это свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путем вызывать структурно-функциональные нарушения со стороны органов дыхания.

По большей части пульмонотоксичность проявляется при ингаляцион­ном способе воздействия ксенобиотиков в форме газов, паров и аэрозолей. Перечень веществ, действующих на организм ингаляционно, очень велик и включает загрязнители атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны, гербициды, пестициды, сильнодействующие и ядовитые вещества, боевые отравляющие вещества и т. д.

Гематотоксичностъэто свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путём, избирательно нарушать функции клеток крови или её клеточный состав (как в сторону уменьшения, так и увеличе­ния числа форменных элементов). Нарушение числа форменных элементов может явиться следствием прямого разрушения клеток в кровяном русле, повреждения процессов клеточного деления и созревания в кроветворных органах, поступления зрелых элементов в кровь.

Нейротоксичностъ - это свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путем, вызывать нарушение структуры и/или функций нервной системы. В основе развивающегося токсического про­цесса может лежать повреждение любого структурного элемента нервной системы путем модификации пластического, энергетического обменов, на­рушения генерации, проведения нервного импульса по возбудимым мем­бранам, передачи сигнала в синапсах. Нейротоксичностъ может быть про­явлением прямого, и опосредованного повреждением других органов и систем, действия токсикантов на нервную систему. Нейротоксичностъприсуща большинству известных веществ. Поэтому практически любая острая интоксикация в той или иной степени сопровождается нарушения­ми функций нервной системы.

Гепатотоксичностъ — это свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путем, вызывать структурно-функциональные нарушения печени. Известен широкий круг веществ, обладающих гепато-токсичностью. К их числу относятся природные соединения, продуцируе­мые растениями, грибами, микроорганизмами, минералы, продукты хими­ческой и фармацевтической промышленности, отходы этих видов произ­водственной деятельности.

Нефротоксичностъ — это свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путем вызывать структурно-функциональные нарушения почек. Нефротоксичностъ может проявляться, как вследствие прямого взаимодействия химических веществ (или их метаболитов) с па­ренхимой почек, так и опосредованного действия, главным образом через изменения гемодинамики, кислотно-основного равновесия внутренней среды, массивное образование в организме продуктов токсического раз­рушения клеточных элементов, подлежащих выведению через почки (ге­молиз, рабдомиолиз).

Иммунетоксичностъследует рассматривать в двух аспектах: как соб­ственно повреждающее действие веществ на иммунную систему и как уча­стие иммунной системы в реализации механизмов токсического действия ксенобиотиков. В основе нарушений могут лежать разнообразные эффек­ты, от грубого повреждения стволовых клеток костного мозга, до измене­ния продукции цитокинов и модуляции плотности рецепторов для моле­кул-регуляторов на мембранах иммунокомпетентных клеток (как в сторону уменьшения, так и увеличения). Нарушения могут быть количественными (уменьшение числа клеток вследствие селективной цитотоксичности ксе­нобиотика) и качественными (функциональные трансформации клеток или клеточных рецепторов).

Мутации — это наследуемые изменения генетической информации, хранящейся в ДНК клеток. Различные факторы химической и физической природы способны вызывать мутации. Химические вещества, способные вызывать мутации называются мутагенами.

Канцерогенами называются химические вещества, воздействие кото­рых достоверно увеличивает частоту возникновения опухолей или сокра­щает период их развития у человека или животных.

Следует различать понятия «канцерогенная активность» («канцероген-ность») и «канцерогенная опасность» вещества. Канцерогенная активность свидетельствует о способности вещества индуцировать развитие злокаче­ственных новообразований, позволяет осуществлять сравнение веществ по этому признаку при непосредственном воздействии их на биологический объект. Канцерогенная опасность включает в себя дополнительные усло­вия: распространенность вещества, возможность контакта с ним, его ста­бильность в окружающей среде или в местах потенциальных контактов и др. Коканцерогенаминазываются вещества, которые существенно увели­чивают вероятность формирования новообразований, действуя на орга­низм или совместно с канцерогенами, или до него.

Цели определения биологической активности ксенобиотиков:

- выявление соединений, обладающих полезными для человеческого организма свойствами, например средств профилактики и лечения болез­ней, расширения физиологических и интеллектуальных возможностей человека и т. д;

-обнаружение вредных для человеческого организма биологических активностей у испытуемых ксенобиотиков, особенно таких видов актив­ности, как мутагенная, канцерогенная, эмбриотоксическая и т. п.;

-поиск ксенобиотиков, влияющих на продуктивность и биологиче­ское равновесие естественных и искусственных экосистем (сельское, лес­ное, рыбное хозяйства, микробиологическая промышленность);

-установление чужеродных соединений, которые могут вызвать не­контролируемое опасное или недостаточно прогнозируемое нарушение биологического равновесия природных экосистем, например, резко увели­чить вероятность гибридизации вирусов гриппа;

-нахождение чужеродных соединений, которые могут служить реак­тивами для исследовательских работ в биологии, медицине, нацеленных на развитие принципиально новых методов исследования;

-накопление знаний, позволяющих предсказывать биологическую ак­тивность вещества по его химической структуре.

виды биологической активности, которые определяются факторами:

-индивидуальная реакция на данный ксенобиотик;

-способом попадания в организм (доза, физическая форма вещест­ва, временной режим введения, место введения и т. д.);

-наличием или отсутствием дополнительных воздействий, которые предшествуют, сопутствуют или следуют за введением химического соединения(гравитационные поля, температура, давление и т. д.; биологические, обусловленные влиянием, например, других организмов).

- способом, временем наблюдения, принципом подбора биообъекта, анализом информации и т. д.

Выявление связи между химической структурой соединения и его физико-химическими свойствами, с одной стороны, и характеристиками биологической активности, с другой стороны, позволяет в какой-то степени прогнозировать и предсказывать последствия при его попадании в организм, в биосферу и способствует целенаправленному синтезу веществ с заданными свойствами.

Решение задач подобного рода - прогнозирование с помощью ЭВМ биологической активности соединений на основе его структурной формулы - стало сегодня одной из надежд быстрого прогресса в области фармакологии (за рубежом исследования этого направления получили название драгдизайна - проектирование лекарств).

Что же следует иметь в виду, говоря о связи структура-активность? Структура означает строение вещества, определяющее все его физические и химические свойства (как вытекающие из химической формулы, так и определяемые экспериментально). Активность - это взаимодействие вещества с центрами-мишенями, которое может быть связано длинной цепью событий с наблюдаемым физиологическим эффектом. Поэтому о влиянии строения вещества на биологическую активность уместно говорить только тогда, когда рассматри­вается действие его на конкретную мишень (место связывания).

Для анализа связи между структурой вещества и их биологической активностью используются различные физические и химические характеристики вещества.

В самом кратком виде можно отметить некоторые особенности показателей связи между структурой веществ и их биологической активностью:

-Немалую роль играет гидрофобность (липофильность),

-Ионизация (или другой показатель распределения электронов).

-Существенное значение имеет содержание галогенов в молекуле ксенобиотика. Замена атомов водорода в молекуле вещества на атомы галогенов увеличивает устойчивость данного соединения.

-В большой мере на биологическую активность влияет конформация молекул.

6. Типы химических связей. Природа ионизации, константа и степень ионизации. Различия в ионизации, обеспечивающие избирательность действия ксенобиотиков. Оказавшись в непосредственной близости от места связывания (ре­цептора), молекула вещества немедленно вступает во взаимодействие. Длительность и избирательность этого взаимодействия определяется особенностями химической природы вещества и рецептора, а также типом связей между ними.

Рассмотрим наиболее важные типы химической связи: ковалентные, ионные (электростатические), водородные и ван-дер-ваальсовы. Эти основные типы могут подразделяться на множества отдельных разновидностей. Образование или разрыв любой из этих связей пред­ставляет собой истинную химическую реакцию, протекающую с за­метным изменением энергии.

Прочность связей, обычно определяемую экспериментально, можно рассчитать, используя квантово-химические методы.

Ковалентная связь образуется за счет обобществления двумя атомами пары электронов, принадлежащих этим атомам. Она обычно значительно прочнее остальных. Прочность химической связи можно оценить по ее энергии.

Действие многих веществ можно прекратить простым отмыванием. Подобная быстрая обратимость означает, что проявление биологического эффекта не связано с образованием ковалентной связи.

Электростатические взаимодействия. Связи, образованные элек­тростатическими силами, играют важную роль при взаимодействии веществ с мембранными структурами, точно так же, как при реакции субстратов с ферментами. Другая характерная особенность — легкость обмена ионов. Наиболее часто электростатические связи возникают между ионами (отсюда их название «ионные»).

Водородные связи образуются лишь при очень малом расстоянии между взаимодействующими атомами и достаточно строго ориентированы в пространстве, поэтому они обладают высокой избирательностью и направленностью, что очень важно при связывании вещества с рецептором. Кроме того, они играют основную роль в стабилизации конформаций молекул белков и нуклеиновых кислот.

Ван-дер-ваальсовы связи (или «силы» - по другой номенклатуре) могут возникать только в тех случаях, когда геометрия двух молекул дает возможность двум атомам, способным к образованию связи, подойти друг к другу на достаточно близкое расстояние. Наличие в молекуле ксенобиотика ионизированной группы способствует сближению молекул до расстояния, на котором начинают действовать ван-дер-ваальсовы силы. Примером таких связей может служить взаимодействие между антигеном и его антителом, которое происходит исключительно за счет сил с малым радиусом действия, т. е. ван-дер-ваальсовых и водородных связей.Ван-дер-ваальсовы связи образуются благодаря тому, что все моле­кулы обладают энергией, достаточной для колебаний их атомов. Процессы ионизации веществ в значительной степени определяют био­логическую активность чужеродных соединений. Ионы и незаряженные молекулы различаются по своим физико-химическим свойствам: вступают в разные химические реакции, по-разному проникают через мембраны и по-разному адсорбируются на различных поверхностях и т. д.

Гидрофобные связи имеют большое значение при взаимодействии не­полярных молекул ксенобиотиков с клеточными и внутриклеточными мембранами, для образования их комплексов с белками, при этом возмож­но нарушение конформации макромолекул.

В процессе взаимодействия низкомолекулярного вещества с биомише­нью практически всегда формируется несколько типов связей, поскольку молекула токсиканта, как правило, включает полярный (иногда даже иони­зированный), и неполярный фрагменты.

Ион-диполъная связь. Многие неионизированные вещества имеют очень большие дипольные моменты. Такие молекулы могут притягиваться иона­ми и образовывать с ними связь (гидратирование ионов в водном раство­ре). Ион-дипольные связи слабее ионной связи.

Существуют также относительно слабые диполъ-диполъные связи, энер­гия которых обратно пропорциональна третьей степени расстояния между взаимодействующими частицами.

Большинство биологически активных веществ представляют собой ки­слоты, основания и соли и, следовательно, являются электролитами. Все электролиты понижают температуру замерзания воды в значительно большей степени, чем можно было бы ожидать исходя из их молярной концентрации. Это послужило основанием для создания Аррениусом теории ионизации электролитов. В водном растворе сульфата натрия по­нижение температуры замерзания воды оказалось в три раза больше ожидаемого. Это объясняется тем, что при растворении Na2S0₄ одна мо­лекула дает три иона: два катиона натрия и один анион сульфата.

Как правило, соли в разбавленных растворах полностью ионизированы. Наиболее известные исключения: галогениды ртути, кадмия, свинца. Вследствие полной ионизации солей их биологические свойства целиком определяются свойствами составляющих их ионов. Так, физиологическое действие хлорида кальция определяется действием, свойственным ионам кальция и ионам хлора. Вообще физиологическое действие полностью ио­низирующейся соли не может быть меньше или больше суммы действия ее ионов. Однако, если соль образована слабой кислотой или слабым ос­нованием, то в результате гидролиза происходит высвобождение некото­рого количества незаряженных частиц (образование молекул слабых элек­тролитов), биологическое действие которых суммируется с эффектами, вызванными ионами. Сильные кислоты (например, соляная) и сильные основания (например, гидроксид натрия) полностью ионизированы при значениях рН от 0 до 14. Слабые кислоты и основания в этих пределах рН имеют разную степень ионизации.

Реально степень ионизации в растворе определяется только двумя факторами: рН раствора и рК_а кислоты или основания.рК_а (константа кислотности, или константа ионизации) является постоянной величиной для каждой кислоты или основания. Поэтому при определенной величине рН степень ионизации зависит только от природы кислоты (или основа­ния), при этом не важно, были они нейтрализованы или нет.

Для описания состояния ионного равновесия Аррениус применил за­кон действующих масс. Так, уксусная кислота (СН₃СООН) - это слабая кислота, ионизирующаяся в воде с образованием некоторого количества ионов водорода (Н⁺) и ацетат-ионов (СН₃СОО):

Соотношение произведения этих ионов [Н ][СН₃СОО ] к кон­центрации неионизированных молекул [СН₃СООН] всегда является по­стоянной величиной и определяет константу кислотности К_а или просто константу ионизации данной кислоты:

Величина К_а уксусной кислоты при температуре 25 °С составляет 1,7 * 10^-5.

Так как, величины констант ионизации слишком малы, при расчетах используют их отрицательные логарифмы:

рК_а= - lgK_a (pH= - lgH)

Тогда при температуре 25°С величина рК_а уксусной кислоты будет равна 4,76.Чем сильнее кислота, тем ниже ее рК_а (чем сильнее основание, тем выше его рК_а).

В настоящее время значения рК_а установлены для многих соединений. Например, величина рК_а, близкая к 5, типична для большинства монокар-боновых кислот как алифатических, так и ароматических. Кислоты, рК_акоторых выше 7, практически не изменяют цвета нейтральной индика­торной бумаги, а выше 10 - не имеют даже кислого вкуса.

Для оснований характерны следующие закономерности. Величина рК_а 11 (как, например, у этиламина) типична для алифатических основа­ний, а рК_а 5 - для ароматических, которые слабее первых. Многие алка­лоиды и другие биологически активные основания имеют значения рК_а около 8. Основания, рК_а которых ниже 7, практически не изменяют цвета нейтральной индикаторной бумаги.

Введение в молекулу электрондонорных групп (например, -СН₃) уве­личивает ее основность и уменьшает кислотность, а появление в ее соста­ве электрон акцепторных групп (например, -NH₂) ослабляет основность и усиливает кислотность.

Степень ионизации любого вещества можно рассчитать при известных величинах рН раствора и рК_а с помощью выражений:

Из данных уравнений следует, что зависимость степени ионизации от рН не является линейной, а выражается сигмоидной кривой.

Анализ этой кривой показывает, что небольшое изменение рН в опре­деленной области может вызывать сильные изменения ионизации, осо­бенно если значение рН раствора близко к величине рК_а исследуемого вещества.

Значение рН, при котором кислота или основание ионизированы напо­ловину, эквивалентно их рК_а. Если рН на одну единицу ниже, чем рК_а, то кислота ионизирована на 9 %, а основание - на 91 %. В зависимости от степени ионизации ксенобиотики обладают различ­ной биологической активностью и их можно разделить на три большие группы:

1ксенобиотики, обладающие большей биологической активностью в ионизированном состоянии;

2ксенобиотики, более активные в неионизированном состоянии;

3ксенобиотики, проявляющие биологическое действие в виде ионов и неионизированных молекул.

7. Вещества, обладающие большей биологической активностью в ионизированном состоянии. Вещества, менее активные в ионизированном состоянии и вещества, проявляющие биологическое действие в виде ионов и неионизированных молекул. Вещества, обладающие большей биологической активностью в ио­низированном состоянии.В началеXX в. было обнаружено, что многие органические катионы обладают антибактериальной активностью. Так алифатические амины, существующие при рН 7 главным образом в виде катионов, проявляют бактерицидное действие в отличие от ароматических аминов, которые существуют при рН 7 в основном в виде неионизированных молекул и таким действием не обладают.

Тогда антибактериальная активность подобных антисептиков объяс­нялась щелочностью их водных растворов. Однако при этом не учитыва­лось то обстоятельство, что те же основания, находящиеся в забуференном растворе, также обладают бактерицидными свойствами. В 30-х годах XX в. было высказано предположение о том, что антибактериальная ак­тивность трифенилметановых красителей объясняется взаимодействием катиона красителей с определенными анионными группами на по­верхностях бактерий. Было доказано, что при повышении рН среды анти­бактериальное действие усиливается за счет повышения степени иониза­ции (анионной) рецепторов бактерий.

Позднее выяснилось, что один из аминоакридинов (антибактериальные средства) — профлавин, или 3,6-диаминоакридин токсичен по отношению к широкому ряду грамположительных и грамотрицательных бактерий, но безвреден для тканей человека. Исследования серии аминоакридинов, про­веденные Альбертом с сотрудниками в 1941 г., показали, что существует количественная связь между их антибактериальным действием и степенью ионизации по катионному типу.

Ксенобиотики, более активные в неионизироеаннот состоянии. Неионизированные вещества могут обладать очень сильным физиологиче­ским действием (эфир, хлороформ и др.). Пример: ингибирования деления клеток яиц иглокожих салициловой кислотой.

В 1921 г. Вермст обнаружил, что многие слабые кислоты наиболее полно проявляют физиологическую активность в наименее ионизирован­ном состоянии. Исследования проводились в интервале рН от 5 до 8. Сте­пень (количество) ионизированных молекул растет в направлении увели­чения рН. Оказалось, что кислота наиболее активна при рН 5. В этом случае количество неионизированной салициловой кислоты (рК_а 3,0) со­ставляет 0,99 %, что значительно больше, чем при остальных исследуе­мых значениях рН. Самое простое объяснение заключается в том, что нейтральные молекулы, а не анионы, салициловой кислоты ингибируют деление клеток.

При изучении действия слабых кислот на биологические объекты дока­зано, что количество вещества, необходимое для достижения эффекта, ос­тается постоянным независимо от рН среды при условии, что рН по мень­шей мере на одну единицу ниже, чем рК_а; в этом случае не происходит ио­низации токсического агента

В других опытах было также доказано, что эффективность слабых ос­нований возрастает с повышением рН, т. е. пропорционально снижению их ионизации, эффективность слабых кислот повышается при уменьшении рН, что также связано с уменьшением ионизации.

Ксенобиотики, проявляющие биологическое действие в виде ионов и неионизированныхмолекул. Многие вещества, особенно со значениями рК_а в пределах от 6 до 8, проникнув в клетки в виде неионизированных молекул, проявляют свое биологическое действие как ионы. Например,доказано, что поступление бензойной кислоты в клетки дрожжей обратно пропорционально степени ионизации.

Ряд азотсодержащихгетероциклов, ионизирующихся с образованием аниона, сильно ингибируют реакцию Хилла при фотосинтезе. Однако бы­ло обнаружено, что при слишком высокой степени ионизации активность этих соединений теряется полностью. Это явление объясняется проникно­вением ингибиторов через мембрану в виде неионизированных молекул, а затем действием их как анионов. Такой механизм характерен для некото­рых гербицидов.

Подобные результаты были получены и для оснований. Так, тримети-ламин (хлоридин), имеющий рК_а 7,2, лучше поглощается клетками из дос­таточно щелочных растворов, где он находится в виде неионизированных молекул. Однако ингибирование ключевого фермента (дигидрофолатре-дуктаза), находящегося внутри клетки, осуществляют только катионы.

Степень ионизации (образование анионов) многих проти­вовоспалительных средств положительно коррелирует с их биологическим действием, если ионизации подвергаются не все молекулы и их липофиль-ности достаточно для достижения места действия.

Большинство алкалоидов имеют рК_а около 8, поэтому при рН 7,3 при­мерно 16 % этих соединений остаются неионизированными. Они прони­кают в клетки в виде неионизированных молекул, а биологическое дейст­вие осуществляют в виде катионов.

Известно много ксенобиотиков, биологическая активность которых оп­ределяется действием неионизированных молекул и ионизированной час­ти вещества.

При изучении биологической активности слабой кислоты обычно ока­зывается, что для получения стандартной реакции необходимо одинаковое количество ксенобиотика при любых значениях рН, которые на единицу и более ниже значения рК_а. В этих условиях кислота слабо ионизирована и ее биологическая активность определяется прежде всего ионизированны­ми молекулами.

Таким образом, среди последней группы ксенобиотиков следует разли­чать вещества, проявляющие биологическую активность в виде ионов и неионизированных молекул, и вещества, проходящие через мембрану в неионизированном состоянии и вызывающие биологический эффект внут­ри клеточного компартмента в виде ионов.