Wiązanie ketoprofenu do białek osocza w stanach zapalnych

• Authors: Małgorzata Maciążek-Jurczyk , Agnieszka Szkudlarek-Haśnik , Dawid Siek , Mateusz Chłosta , Kamil Faruga , Wojciech Moskała , Anna Sułkowska

Title variants

EN

Binding of ketoprofen to plasma protein in infl ammatory states

• Languages of publication: PL

Abstracts

PL

CEL Albumina surowicy krwi jest ujemnym białkiem ostrej fazy. Jej stężenie maleje w odczynie zapalnym. Celem pracy było zbadanie wiązania ketoprofenu do białek osocza – albuminy surowicy krwi w stanach zapalnych. MATERIAŁ I METODY Do badań użyto albuminę surowicy krwi ludzkiej (HSA, MP Biomedicals TMInc, AuroraOH) oraz ketoprofen (KP, MP Biomedicals TMInc, Eschwege, Germany). Emisyjne widma fl uorescencji zarejestrowano na spektrofl uorymetrze Hitachi F-2500, stosując kwarcowe kuwety o pojemności 4 cm3 i wymiarach 1 cm x 1 cm x 4 cm. Analiza układu ketoprofen – albumina surowicy krwi ludzkiej (KP–HSA) została przeprowadzona za pomocą techniki wygaszania fl uorescencji albuminy surowicy krwi ludzkiej, przy wzbudzeniu promieniowaniem o długości fali 􀈜ex = 280 nm. Pomiarom poddano trzy układy KP–HSA1, KP–HSA2, KP–HSA3 o stałym stężeniu HSA (8 x 10-6M, 4 x 10-6M, 1 x 10-6M), bez i w obecności KP o stężeniu rosnącym (1 x 10-5M÷1.8 x 10-4M). Wiązanie ketoprofenu do albuminy surowicy krwi ludzkiej określono na podstawie stałych asocjacji Ka [M-1] i wygaszania KQ [M-1]. WYNIKI Ketoprofen (KP) wykazuje wysokie zdolności wygaszające i wiążące. Zarejestrowano tworzenie kompleksów z albuminą surowicy krwi (HSA), dla stosunków molowych [KP]:[HSA]1 0:1÷22.5:1, [KP]:[HSA]2 0:1÷45:1 oraz [KP]:[HSA]3 0:1÷180:1. Na podstawie przebiegu krzywych Scatcharda zaobserwowano występowanie dwóch równocennych klas miejsc wiążących w każdym z układów KP–HSA. Wraz z obniżeniem stężenia albuminy, co ma swoje odzwierciedlenie w stanach zapalnych, zarejestrowano wzrost stałych asocjacji Ka [M-1] i wygaszania KQ [M-1] w I klasie miejsca wiązania. Zjawisko to świadczy o zmniejszeniu odległości między cząsteczką ketoprofenu a wzbudzonym fluoroforem w makromolekule oraz wzroście stabilności utworzonego kompleksu KP–HSA w stanach zapalnych. Wartości wyznaczonych parametrów wiązania w II klasie nie uległy zmianie, prawdopodobnie ze względu na obecność oddziaływań hydrofobowych typu 􀊌−􀊌, które stabilizują kompleks. WNIOSKI Stężenie białka transportowego, które maleje w stanach zapalnych, wpływa na zmiany dostępności względem cząsteczki KP. Wzrost trwałości kompleksu KP–HSA w pierwotnym miejscu wiązania w subdomenie IIIA może przyczynić się do opóźnionego działania leku.

EN

AIM Serum albumin is negative acute – phaseprotein which decreases in infl ammation. The aim of the study was to determine plasma protein binding of ketoprofen in infl ammatory states. MAT ERIAL AND ME THODS Human serum albumin (HSA) was provided by MP Biomedicals TMInc, Aurora OH. Ketoprofen (KP) was purchased from MP Biomedicals TMInc, Eschwege, Germany. Fluorescent emission spectra were carried out with a Hitachi F-2500 spectrofl uorimeter and 1 cm x 1 cm x 4 cm quartz cells. Study of KP–HSA complex has been carried out on the basis of human serum albumin quenching fl uorescence technique at excitation wavelength 􀈜ex = 280 nm. The following systems has been analyzed: KP–HSA1, KP–HSA2, KP–HSA3 at constant concentrations of HSA (8 x 10- 6M, 4 x 10-6M, 1 x 10-6M) in the absence and presence of KP at the increasing concentration (1 x 10-5M÷1.8 x 10-4M). Plasma protein binding of ketoprofen has been evaluated on the basis of association Ka [M-1] and quenching constants KQ [M-1]. RE SULT S Ketoprofen (KP) exhibits high ability of quenching and binding. For the molar ratios of [KP]:[HSA]1, [KP]:[HSA]2 and [KP]:[HSA]3 respectively 0:1÷22.5:1, 0:1÷45:1, 0:1÷180:1 the formation of the complex has been observed. Scatchard curves showed two class of equivalent binding sites for KP. With the decrease of serum albumin concentrations, that occurs in infl ammatory state, the increase of binding parameters Ka [M-1] and KQ [M-1] in fi rst class of binding sites has been observed. Because quenching constants indicate the distance between the excited florophore and KP, their rise with a reduction of HSA concentration means that KP approaches to fluorophore(s) macromolecule. The formation of the complex whose stability was confi rmed by the increase of Ka was then proven. In the second class of values of Ka [M-1] and KQ [M-1] have not been changed probably due to the presence of 􀊌−􀊌 hydrophobic interactions which stabilize the KP–HSA complex. CONCLUSIONS The decrease of protein concentration in infl ammatory aff ects changes in the availability towards KP molecule. The growth of KP–HSA stability in the primary binding site (subdomain IIIA) can contribute to delayed action.

Keywords

EN

albumina surowicy krwi ludzkiej; human serum albumin; ketoprofen; quenching fluorescence technique; technika wygaszania fluorescencji

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
• Journal: Annales Academiae Medicae Silesiensis
• Year: 2012
• Volume: 66
• Issue: 3
• Pages: 27–33

Contributors

author

Małgorzata Maciążek-Jurczyk

• Katedra i Zakład Farmacji Fizycznej Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach ul. Jagiellońska 4 41-200 Sosnowiec tel. [phone]

author

Agnieszka Szkudlarek-Haśnik

• Katedra i Zakład Farmacji Fizycznej Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Dawid Siek

• Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Farmacji Fizycznej Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Mateusz Chłosta

• Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Farmacji Fizycznej Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Kamil Faruga

• Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Farmacji Fizycznej Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Wojciech Moskała

• Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Farmacji Fizycznej Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Anna Sułkowska

• Katedra i Zakład Farmacji Fizycznej Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

References

• 1. Koj A. Biological functions of acute phase proteins. W: The acute phase response to injury and infection. Red. A.H. Gordon, A. Koj. Elsevier, Amsterdam–New York–Oxford 1985: 145–160.
• 2. Gornik O., Lauc G. Glycosylation of serum proteins in inflammatory diseases. Dis. Markers 2008; 25: 267–278.
• 3. Carter D.C., He X.M. Structure of serum albumin. Science 1990; 249: 302–303.
• 4. He X.M, Carter D.C. Atomic structure and chemistry of human serum albumin. Nature 1992; 358: 209–215.
• 5. Nicholson J.P., Wolmarans M.R., Park G.R. The role of albumin in critical illness. Br. J. Anaesth. 2000; 85: 599-610.
• 6. Carter D.C., Ho J.X. Structure of serum albumin. Adv. Protein Chem. 1994; 45: 153–203.
• 7. Chuang V.T.G., Otagiri M. How do fatty acids cause allosteric binding of drugs to human serum albumin. Pharm. Res. 2002; 19: 1458–1464.
• 8. Sudlow G., Birkett D.J., Wade D.N. The characterization of two specifi c drug binding sites on human serum albumin. Mol. Pharmacol. 1975; 11: 824–832.
• 9. Monti S., Ottani S., Manoli F. et al. Chiral recognition of 2-(3-benzoylphenyl)propionic acid (ketoprofen) by serum albumin: an investigation with microcalorimetry, circular dichroism and molecular modelling. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009; 11: 9104–9113.
• 10. Hiratsuka T. Conformation changes in the 23-kilodalton NH2-terminal peptide segment of myosin ATPase associated with ATP hydrolysis. J. Biol. Chem. 1990; 265: 18786–18790.
• 11. Eftink M.R., Ghiron C.A. Exposure of tryptophanyl residues in proteins. Quantitative determination by fl uorescence quenching studies. Biochemistry 1976; 15: 672–680.
• 12. Maciążek-Jurczyk M., Sułkowska A., Bojko B., Równicka J., Sułkowski W.W. Fluorescence analysis of competition of phenylbutazone and methotrexate in binding to serum albumin in combination treatment in rheumatology. J. Mol. Struct. 2009; 924–926: 378–384.
• 13. Watanabe H., Tanase S., Nakajou K., Maruyama T., Kragh-Hansen U., Otagiri M. Role of Arg-410 and Tyr-411 in human serum albumin for ligand binding and esterase- like avtivity. Biochem. J. 2000; 349: 813–819.
• 14. Mao H., Hajduk P.J., Craig R., Bell R., Borre T., Fesik S.W. Rational design of diflunisal analogues with reduced affi nity for human serum albumin. J. Am. Chem. Soc. 2001; 123: 10429–10435.
• 15. Rahman M.H., Yamasaki K., Shin Y.H., Lin C.C., Otagiri M. Characterization of high affi nity binding sites of non-steroidal anti-inflammatory drugs with respect to site-specifi c probes on human serum albumin. Biol. Pharm. Bull 1993; 16: 1169–1174.
• 16. Sułkowska A., Maciążek-Jurczyk M., Bojko B. et al. Competitive binding of phenylbutazone and colchicine to serum albumin in multidrug therapy: A spectroscopic study. J. Mol. Struct. 2008; 881: 97–106.

• Document Type: article