автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Математическое моделирование процессов взаимодействия пиразола и некоторых его производных с фосфолипидами клеточных мембран

/г* *

а ? ^' 4 "

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

УЛК 519.34:547.772:547.953.2

ЗАГИТОВ Гайфулла Нутфуллинович

Математическое моделирование процессов взаимодействия пиразола и некоторых его производных с фосфолипидами клеточных мембран

05.13.16 - Применение вычислительно»! техники, математических методов и математического моделирования в научных исследованиях (в химии)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Уфа-1992

Работа выполнена на кафедре медицинской и биологической физики Башкирского государственного медицинского ииститута

Научный руководитель - доктор физико-математических HayKt

Насибуллин P.C.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Спивак С.И. , доктор химических наук Халилов Л.М.

Еэдуггя срг£"пЗСЦпЯ - Институт органической хиини АН?

Защита состоится " 26" января 1993г. в часов

на заседании специализированного совета K-C64.I3.03 при

Башкирском государственном университете по адресу:

А50074, г.Уфа, ул. Фрунзе, 32, аудитория 511

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Башкирского государственного университета

Автореферат разослан " 24 " декабря 1992 г.

Отзывы на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим высылать по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета K-064.I3.03 Мороэкина Н.Д.

Ученый секретарь специализированного

совета К - 064.13.03 cit-C__ Морозкин Н.Д.

..-.,',*'•. , 1 ' I

.О/'--- ■

Актуальность проблемы. Изучение молекулярного механизма биологической активности химических соединений по структурным аспектам является в настоящее время одной из 'важнейших задач фундаментальной науки. Повышенный интерес .к таким 'исследованиям объясняется перспективой молекулярного управления кивыми системами и поиском экологически резвредных биоактивных химических соединений. I

Долгое время применение вычислительна методов для решения задач "структура-активность" химических соединений Зыло невозможно из-за чрезвычайной сложности изучаемых систем, приводящей к трудоемким экспериментальным исследованиям.

Однако, бурное развитие вычислительной техники А изощренных математических вычислительных методов за последние десятилетия позволили применить метода численного эксперимента для биосистем. Постановка задачи "структура- активность" стала реальной благодаря возможностям математического моделирования 5иохимического процесса.

Пятичленное пиразольное кольцо с двумя рядом расположении«» атомами азота представляет функциональную основу рас-виряодегося класса биоактивных химических соединении.

Наибольшее практическое применение нашли производные шразола в фармакологии. Поиск новых лекарственных химических трепаратов на основе пиразола продолжается с растущей интенсивностью. Соединения пиразольного ряда обладают противовоспа-тительным, жаропонижающим, болеутоляющим и противоревматичес-сим ^Эдиктами. Известны химические соединения на основе . пира-юла, обладамцие нротивомикробной, противогрибковой и антиви-)усной активностью; свойствами ингибитора нитрификации;

противосудорожной активностью и целым спектром гормональных эффектов.

На основе пиразола синтезированы соединения, успешно используемые в клинической медицине. В последние годы особый интерес представляют штропиразолы, применяемые в качестве промежуточных веществ для синтеза антибиотиков. Обнаружены препараты пиразола с противоопухолевыми свойствами. Кроме того, пиразольные соединения широко используются в цветной фотографиш и в сельском хозяйстве в виде гербицидов.

Широкое практическое применение пиразола и его производных в фармакологии и э медицине, а также перспектива расширения его спектра Оиоактизности, вызывает необходимость исследования молекулярного механизма действия пиразола на главные компоненты клеточных мембран - фосфолипиды.

Анализ литературы показал, что численный метод ММЮ и радиоспектроскопия ядерного магнитного резонанса (йМР) являются взаимно дополняющими друг друга и наиболее прямыми экспериментальными методами для математического моделирования процессов взаимодействия пиразола и некоторых его производных с фосфолипидами клеточных мембран.

Целью работы являются: изучение методом численного эксперимента и ЯМР-рздиоспектроскопии механизма ' нврвичногс действия пиразола и некоторых его производных с фосфолиггадаму клеточных мембран; исследование влияния комплекса "пиразол-фософлигшд" на конформационное состояние фосфолипидо! в модельных биологических мембранных системах; разработкг схемы устройства для выделения ЯМР-сгоктрометрических сигнало! из . шума для проведения этих исследований и разработкг

программы обработки спектров.

Научное значение и новизна. В диссертационной , работе впервые методами численного эксперимента ' MND0 ...показано образование комплекса "пиразол-фосфолшгад" с участием гс-электронов пиразольного кольца и ..атома азота холиновой

группы. Выявленный комплекс "пиразол-фосфол^пид" подтвервден

i

ЯМР-радаоспектроскопией. Для проведения \ ЯМР-исследований составлена программа для обработки ЯМР-спектров и разработана схема устройства выделения радиоспектроскопических сигналов из шума. С применением индуцированно сдвигающих ЯМР-сигналов редкоземельных парамагнитных элементов изучено влияние пиразола на конфирмационное состояниие фосфолипидов. Впервые показано, что под действием írapaso.ia уменьшается относительный вес транс-расположения полярной части фосфолипида.

Научно-практическая ценность. Полученные результаты исследований могут быть применены, для направленного синтеза биологически активных химических веществ на основе пиразола. Разработанная схема и составленная программа найдут применение для извлечения полезных слабых свют-ЯЫР-сигналов из шума.

Апробация работы., основные результаты -Диссертационной работы докладывались на VIII Всесоюзной конференции "Магнитный резонанс в биологии и в медицине" (Звенигород, I9S0 г.). Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы токсикологии, гигиены применения пестицидов и полимерных материалов в народном хозяйстве" (Киев, 1990 т.), Первом конгрессе международного общества патофизиологов (Москва, 1991 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ'.

Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из

введения, трах глав, заключения и кратких выводов. Работг изложена на 111 страницах и содержит % таблицы, 15 рисунков, Приведенная библиография содержит 116 ссылок. ЛисТиш разработанной программы для ЭВМ вынесен в приложение.

Основное содержание диссертации.

Во введении сформулирована проблема изучения биологической активности химических соединений по структурным аспектам, представлен подход к ее экспериментальному изучению.

В первой главе дан обзор литературы по кваятово- химическим методам расчета многозлектронных атомов и.молекул, а танке по дашшм НМР- и МШО-исследований- пиразола и его производных, Состояние электронной системы полностью определяется I

любой момент времени волновой фунцией Ф (Ч,. <12. <}3.....,

зависящей от. координат всех образующих систему частиц, Находится она решением стационарного уравнения Шредангерг

л л

Нф(я)= Е<|>^). Где Е- собственное значение Н, определяет полнуи энергию системы .

Гамильтониан системы Н' ..определяется суммой операторо! кинетической энергии электронов и ядер, суммой операторо! потенциальной энергии притяжения-электронов к ядрам, суммо{ энергий отталкивания между ядрами и . суммой энергий отталкивания между электронами:

- п 1г ы т н п гле2 н ы и п аг

""в 1=1А л а=1 ма а а-и=1 'ча р>а кар где индексы а и р-переменные атомных номеров, а 1 и з - электронов.

Уравнение Хартри-Фока-Рутаана для электронных систем с закрытыми оболочками в приближениях адиабатического, МО ЛК.АО I

нулевого дифференциального перекрывания пишется в такой форме:

I (V «VIя 0 Собственные значения Е±, определяют энергию 1-х электронов.

Матричные элементы оператора Фока системы в приближениях ЮГОО определяются по следующим формулам: ; *

Рцг,= IV.в+ 2 %РхЬ\а|До>

V" § I |

Здесь индексы ц и т относятся к ядру А, Л, и о - В, а через Р обозначены порядки связи между соответствующими орбиталями.

Одноцентровая одаоэлектронная энергия и , равная сумме потенциальной и кинетической энергии электрона ц-той орбитали в электрическом поле остова рассматриваемого атома, а также одноцентровые кулоновскив и оОмешше <^|цг'> интегралы

оцениваются по Олариевой .процедуре, в которой используются спектроскопические параметры Слетера-Ковдона.

А двухцэнтровые интегралы мекэлектронного отталкивания <(ш|\о> аппроксимизируются взаимодействиями между мультиполь-ными разложениями ^ • -

<иг-|\<?^2: Я 7, (МГА ,МТВ 1.

" 1 - т т Ь.т' Ь_га

Ь^т 12

Взаимодействия между мультиполями 1НТЛ ,МТВ") вычисляв"-

х» ^ ш 2

ся полуэмпирической формулой г гь, гьг

1 з гь\ ьг 1=) ¿=1 1 где индексы 1 и < связаны в этом случае с расстояниями центров конфигураций, аши показывают ориентацию монополя, дипая

или квадруполя.

Оцениваются также полуэмпирическими функциями в

зависимости от межатомных расстояний притяжение электронов ц-орбиталей атома А с остовами другого атома - остов-

остовных энергий притяжения - К^г0 и резонансный интеграл -¡3^. Последний считается пропорциональным к интегралу перекрывания

Е°лГ=-л2в<аАвА1вВзВ>+гз^.в)

Для оптимизации пюмвтрии и выбора иолу эмпирических, функций применяется вычислительный метод быстрого градиентного спуска в энергетический минимум системы, в котором за лилию спуска принимается линия с наименьшим градиентом. А шаг спуска определяется по методу наименьших квадратов.

Параметры молекулы пиразола, вычисленные методом ВДШ, довольно хорошо совпадают с экспериментальными данными,полученными методами электронографии, нейтронографии и радиоспектроскопии.

Глава II. Математическое моделирование процессов взаимодействия пиразола и некоторых его. производных с фосфолипидами клеточных мембран.

Еторая глава посвящена исследованию одного из возможных комплексов пиразола и некоторых его производных с фосфолшшда-ми клеточных мембран, образование которого с помощью и-электронов было показано Р.С.Насибуллшшм и его сотрудниками.

Ппроведено

исследование ЯМР-радиоспектроскоггаей взвимо-

действия пиразола, 3,5-диметилпиразола и антипирина о молекулой фосфатидалхолина.

Существование в пиразоле двух рядом расположенных атомов азота приводит к возникновению водородных-связей КН. . .К между молекулами пиразола и Ш.. .ОР (Рис.1) - пиразола с атомом кислорода фосфорной группы липида. )

Образование водородных связей Удобно исследовать НМР-'Н-радиоспектроскопией. Водородная связь обье^дикяет несколько молекул в ассоциата. Электрическое поле диполя ассоциата ослабляет степень экранирования обменивающегося протона, в

I

результате чего химический сдвиг его ЯМ1-спектральной линии смещается в сторону слабого поля. В Ыр-1Н-спектрах наблюдзется усредненный- химический сдвиг спектральных линий Ш от свободных и связанных в ассоциата пиразолов.

Водородная связь относится к слабым связям. В результате тепловых движений молекул растворителя и исследуемых веществ она легко разрушается. При повышении температуры раствора или при понижении концентрации молекул в растворителе происходит уменьшение количества во'дородносвязанных - молекул. В ЯМР-1Н-атектрах, при достижении термодинамического рэбновЗсия между образованием и разрушенном водородных связей, наблюдается зависимость частот» спектральных линий. Ш от концентрационного соотношения Iпиразол в ассоциатах]/1свободный пиразол! или, что то жч самое, Iпиразол 1/1 растворитель).

При комнатной температуре с уменьшением концентрации I.й-н^замещенных пиразолов в растворителе 001 д до 10~г М наблкдается смещение химического сдвига НН спектральных ланий в сторону сильного поля. Дальнейшее уменьшение концентраций

-а--

молекул не приводит к заметным сдвигам, видимо, ниже этих концентраций вероятность образования ассоциатов водородными связями меньше вероятности их разрушения тепловыми движениями молекул растворителя и самого исследуемого вещества.

У молекулы антипирина нет активного центра для образования водородных связей. Пиррольшй протон (1-ое положение) замещен фенилъиой группой, а пиридиновый тип атома азота 12-ое положение; - метальной.

В ЯМР-1Н-спектре антипирина в СС14 метальные группы в 3-ем ПОЛОКеК>Г>; (2.£15 М.Д. И 2.225 гл.Д, } И ПрОТОК Б 4-С!« ПОЛОлоКИл

(5.370 м.д. и 5.379 м.д.) в результате сшш-сгганового взаимодействия между ними дают неразрешенные дублеты, с константой ■ спин-спинового взаимодействия (КССВ) 1.МГц. Метальная группа • во втором положении представляет еысокий синглет (3.1014. м.д.), а фенильная группа находится в наиболее слабом поле в виде мультиплета (7.3 м.д.). ^

На рис.2 приведена концентрационная зависимость химического сдвига спектральных линий протонов от 3-метильных (а), 2-метильных групп (в) и 4-Н (С) антипирина. Как видно из рис.2, спектральные линии отмеченных протонов двигаются в сильное поле при уменьшении концентрации молекул, что указывает на отсутствие межмолекулярных водородных связей.'

При введении молекул фосфатидилхолина в раствор антипирина наблюдается так же, как и в случав 1,2- и&замещвных щразо-лов, незначительное смещение спектральных линий в сторону слабого поля. В отличие от молекулы пиразола, у антипирина фениль-ные и метальные заместители азотных атомов препятствуют образованию водородных связей. По-видимому, комплекс "антипирин-

I I

Рис. I. Комплекс пиразола с фосфолипидом.

С(Ю 0,25

0.2

0,15

0,1

0,05 "

2,6 2,65

3,0 3,55 5.5 5,,55- 5,6

0

1

^ (м.д.)

Рис. 2. Концентрационная зависимость х.с. спектральных линия от протонов антипирина: а) 3-метиловых (х); б) 2-метиловых (0 ); в) Н Н (е)".

фосфатидилхолин" образуется по второму типу, т.е. с участием х-электронов пиразольного кольца молекулы антипирина . и 1ри-метиламмониевой группы холиновой части фосфолипида.

I '

0бразова1ше комплекса "шрэзол-фосфэлшшд" с участием %-электронов подтверждено ЯМР-13С-спектроскогше£^.

Атомы углерода нейтральной молекулы пиразола (в растворителе СС1Д) имеют химические сдвиги 133.3 (С2'.и С4) и 104.7 м.д. (С3). С изменением заряда на молекуле наблюдается и изменение величины химического сдвига. При протонированяи молекулы пиразола химические сдвиги указатшх атомов увеличиваются до 135.0 (Сг и С4) и 10У.0 м.д. (С3). С появлением на ш!разоле отрицательного заряда спектральные линии двигаются в разные стороны. Если химический сдвиг С2 и С4 смещается в сторону слабого поля (135.5 м.д.), то С - в сильное поле (103.4 м.д.). По-видимому, . только атом С3 в анионе пиразола экранируется. В остальных случаях, с изменением заряда молекулы пиразола, ослабляется степень экранирования на углеродных атомах.

В проведенных нами экспериментах наблюдалось, что при одинаковых концентрациях' молекул пиразола и фосфатидилхолина в СС1Д значение химического сдвига третьего атома-'возрастает до 105.3 м.д.,, а второго и четвертого атома уменьшается до 127.3 м.д.. Но-видимому, данные изменения экранирования атомов углерода молекулы пиразола связаны образованием комплекса "пиразол-фосфолипид" с участием ^-электронов. •

. А также изучено влияние пиразола на конформационное состояние полярной части 'фосфатидилхолина методом ЯМР-1Н-радио-спекгроскопш! в присутствии парамагнитных сдвигающих реагентов.

Молекула фосфатидилхолина 1ФХ) обладает свойством амЛифяльности. В водной фазе ФХ образует ламеллярнне фазы, у которых улрнокислоткыа цепочки защищены от воды, а полярная часть контактирует с водой.

Если суспензию липида в водной фазе осторожно встряхивать механическим способом или обработать ультразвуком, фосфо-. липидные однослойные, а также многослойные бислои самопроизвольно разрываются и захлопываются в везикулы сферической формы, состоящие из ряда концентрических лэмелл и, окружаемого ими внутреннего водного пространства. Такие везикулы в литературе называются лип®сомами.

Липидные бислои в липосомах оказались наиболее подходящей и максимальнЬ упрощенной модельной системой для радиоспектроскопического изучения самых разнообразных свойств мембран.

Прямые методы определения конформаций фосфорилхолиновых групп лилосомы методом анализа констант спин-спинового взаимодействия ЯМР затруднено в связи с уширениями спектральных линиий.

Для оценки'конформационнйх изменений полярной части фосфатидилхолина в озвученных липосомах мы использовали чувствительный метод.ЯМР в присутствии парамагнитных ионов.

Парамагнитные катионы редкоземельных металлов й- и г-груго, образуя комплекс с фосфолипидами, вызывают в ЯМР- спектрах индуцированные сдвиги спектральных линий, определяемые выражением:

лб=61 ш ] ¿о-е [ щ]=о=к (ЗСо3^ -1>'г3= где К- коэффициент, зависящий от температуры и компонент

£-тензора магнитной анизотропии иона; и-угол, описывающий

положение ядра относительно оси аксиальной симметрии редкоземельного иона (РЗЭ) и г- расстояние от ядра до иона.

Если в присутствии иона Рг3+ ЯМР-1Н-сигналы фосфатидалхолина от протонов групп РОСН^,, И+СН2 и Я+(СНз)3 холиновоЛ части смещаются в сторону слабого поля, то сигналы от протонов (р^ты СН2СС=0 и 0^0=0 глицериновой части испытывают подобный сдвиг в сторону сильного поля, что указывает на различные угли "9. Причем сигналы от протонов кирнокислотных цепей, которш вообще не контактируют с -водой, практически не меняю!' своего положения. 1

Сами величины индуцированных химических сдвигов зависят от того, насколько удалены они от Рг3+. Наибольший индуцированный сдвиг в холиновой части испытывает Р0СН2, Н+СН2-- занимает промежуточное положение, а М+(СН3)3- испытывает такой сдвиг меньше всего. А соотношения индуцированных псевдоконтактшх сдвигов Аб РОСНг: Аб Г^С^: АО М+(СН3)3 зависят от трансоидных- или гош- расположений соответствующих фосфорилхолиновых груш.

На рис. За приведен ЯМР-1Н-спектр 66»Ю-3 М водной • (Ь20) дисперсии фосфатидалхолина в интересующей нас области 2,5- 3,5 м.д. (миллионные доли). При добавлении 1.5 «КГ3 М нитрата празеодима в дисперсию фосфатидалхолина соотношение псевдоконтактшх индуцированных химических. сдвигов фосфорилхолиновых групп составляло (рис. 30) 1:0.6:0.36. А при введении пиразола вводную дисперсию фсфатидилхолин-празеодим наблюдается (рис. .3 в,г) _ изменение соотношения. Это соотношение составило 1:0.64:0.39 при введении 0.5»10~г М пиразола и 1:0.74:0.44 - при 1.5°10~г М. Наблюдаемое изменение

| I • ■ < | ■-Г—I—I—I I I » I-1111—I I ■ ■—I I I > I I I I

5.5 5.0 4.5 4.0 Ъ э!0 ¿5

I —3

Рис. 3. 11-йМР-спектры фосфатидилхолиново^ лиспнрсии в

^0 в присутствии натрата празеодима и пиразола в следующих концентрациях: .А) С К; О К; в) 1,5* 1С~ЭМ; 0,5'10~%; б)'1^5;Ю~3М;0 К; г) 1,5'10~Ь; Т.Ь'КгЧ;.

соотношвния индуцированных химических сдвигов обусловлено ком-плексообразованием пиразола в водной фазе с фосфэтидилхолином, существование которого в инертной среде (СС1Д) было показано ЕЫШ9. Подобное комплекеообразование приводит к изменениям электростатических сил и конформацаонних состояний фо'.чрож-адй-

• В диссертационной работе исследовано методом МКЮ взакмо-действие молекулы пиразола с фрагментом полярной чзсти фэсфо-липидной молекулы1! разорванной от всей остальной части по 0-свяэи. Это исследование, проведено • путем шог-кр&гаого варьирования геометрического положения молекул, а работе приведены расчетные данные по порядкам связей и электронные плотности на атомах пиразола при образовании комплексов "пиразол-фосфолипид". Показано также влияние пиразола на конформациоп-ное состояние полярной части фосфэлипида.

В таблице приведены электронные плотности на атомах пиразола и их . изменение при комплексообразовании, .с положительно заряженным атомом азота фрагмента липидной молекулы через атомы N2 и 04 пиразола.

Таблица I Изменение электронной плотности молекулы пиразола при комплексоооразовании с атомом N липидной молекулы.

атом орби тали элек. сто. • пиразол комплекс через атом N2 •комплекс через атом С4

N1 1 2 3 4 2в Р X Р У Р 1.46447 'Г. 04882 1.06372 1.59962 1.46421 1.04837 •1.06388 1.59966 1.46461 1.04900 1.06360 1.59907

общий N1 6.17663 5.17611 5.17628

5 2Э 1.77260 1.77207 1.77273

6 Рж 0.91134 0.91267 0.91092

N2 7 Р70 1.21260 1.21427 1.21245

8 ' 1.22786 1.23157 1.22683

7 общий N2 5.12440 5.13057 5.12293

/ / 9 2Б 1.24026 1.23974 I.24036

1 10 Рх ; 0.93730 0.93759 0.93759

сз 11 Ру ■ 0.87502 0.87167 О.Ь7469

1 12 р* 1.00378 1 .00198 1.002Ш

1 обиу 1Й СЗ 4.05636 .4.0539с* 4.05545

13 28 1.21355 1 .21323 1.21350

14 Р* 0.89989 0.Н9963 • О.УОО&У

С4 15 РУ 0.93443 0.93524 0.93389

16 Р= 1.12478 1 .и'431 1.12653

общ С4 4.17264 4.1724! 4.17452

17 23 1.22762 1 .22745 ' 1.22763

18 Рх 0.9258« 0.92650 0.92560

С5 19 РУ 0.80475 0.80395 О.80523

20 1.04396 1.0424« 1.04476

общ С5 4.0022.2 4.00038 4.00322

116 21 15 0.77203 0.77.-';-'У 0.77У

117 .22 1Э 0.УУ361 О.УУ257

Н8 23 1Б 0.90ь43 - (¡.9',»:>10 0.У0746

Н9 24 1Б 0.8956У О.ЙУ4И9 0 Н

2 26.00002 26.000Ш ¿б.иооио'

' Наблюдается увеличение плотности тс-электронов на

I

комплексируемнх атомах пиразола. При этом общий заряд молекулы

не изменяется, Происходит перераспре деление электронной плотности между атомами. В реальных условиях, по-видимому, атом азота взаимодействует со всей %-системой пиразола.

Глава III Экспериментальна: част:.

Одним из наиболее прямых методов определения комплексе-образования молекулы пиразола является метод ЯМР. При регистрации ЯМР-спектров. биологических объектов р низкой концентрацией появляется необходимость накоплошш ИМР-сйгиадов для увеличения отношения сигнал'шум. Сув^ствухедд £урье-ЯМР-спектрометры, которые позволяют накапливать большое количество ЯМР-интерферограмм за короткое время, гораздо дороже, чем свип-ЯМР-спектрометры и поэтому они недоступны некоторым лабораториям.

Кроме того, Фурье-спектрометры производят ' накопление всего диапазона спектра, а не его отдельных участков. А это в свою очередь приводит к некоторым трудностям общего внедрения ЯМР методов в биологию. Накопление ЯМР-сигналов биологических веществ в присутствии 'сильных' линий растворителя (воды) переполняет отдельные участки памяти встроенного ЭВМ Фурье-спектрометра, в результате которого . непросто точно настроить фазу спектра после Фурье-преобразования накопленных инторферограмм.

Поэтому нами собрана схема устройства для выделения слабых свип-ЯМР-сиг'налов из шума на базе вычислительного комплекса 'Искра-125б', прецИзионнного генератора низких частот ГЗ-ПО и написана программа обработки спектров.

Блок схема устройства (Рис.4) прздстарляет собой последовательно соединешше цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), устройство связи (УС), прецизионный генератор ГЗ-110, усилитель низких частот (УНЧ) с счетной схемой и сигнальный двтек-тор олока протонной стабилизации ЯМР-спектрометра с аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Рис. 4 Блок-схема устройства для выделения п.М1~ спектрометрических сигналов из шума Нами разработано устройство связи в. .ищо четырех последовательно соединенных счетчиков делителей на десять на базе микросхем 155-ой серии, каждый ид которых управляет определенной декадой частот генератора 1'у-11и.

На рис.5 приведена блок-схема программы накопления. В подпрограмму выбора начальных условий входят выбор кванта и диапазона снимаемого участка спектра.

Развертка частоты спектрометр-) производится импульсами отрицательной полярности для устаноыш счотчякоь р и-:ходно<> положение И пакетами импульсов положительной полярности, количество импульсов в пакэти' которых »яцк'долк'Т шаг

(начало)

выбор начальных условиЯТ" ршш шага квантования, никних и вер^ашх границ спектра и режима накопления п2__/'

4. _

[ очистка массива измёрёШГпа "{

ШШ-

-1 установка частоты |

• -1

|"выбор диапазона АУЛ пз.пТ"

-1_установка частоты' |<

¡определение экстремума массива пд|

4.

/просмотр спектра на осциллографе/

Сывод спектра" на графопост.

(остэн)

меню:

■продолжить накопление /£швод спектра нэ графо /построитель или на магйГ у'щю ленту __

Рис. 6 Блок-схема программы обработки НМР-спектров

квантования спектра.

'Импульсы выставляются программно через ЦА11 на устройство связи, которое управляет частотой генератора ГЗ-ИО.

После очередной установки частоты генератора запрашивается код АЦП и его значение записывается в соответствующую

ячейку памяти с учетом хранившегося предыдущего кода.

/

/ После однократного сканирования диапазона спектра в целях увеличения отношения сигнал/шум производится выбор диапазона АЦП и обнуление массива спектра.

| Программа работает в циклическом режиме, выход из цикла осуществляется прерыванием от клавиатуры. После прерывания накопления спектр просматривается на осциллографе и по желанию оператора можно продолжить прерванное накопление, или вывести / спектр на графопостроитель с автоматически выбираемым масштабом, или записать накопленный спектр на магнитную ленту.

Заключение

Заключение включает краткий анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований.

МЖЮ- и ЯМР-исследования показывают, что пиразол и некоторые его 1,2-замещенные производные образуют сфосфодипидами клеточных мембран комплекс и вызывают в них конформационные изменения.

Конформация фосфорилхолиновой части фосфолипида на бислое носит вероятностный характер. Если гсш-конформация энергетически выгодна в изолированных молекулах, то развернутое трчнс-располокение стабилизировано электростатическими силами между РО; группой одной молекулы и -рядом расположенной.

Анализ найденных соотношений индуцированных химических сдвигов фосфорилхолиновых групп показывает.что вес конформации трансоидных расположений полярной части на бислое уменьшается под действием пиразола. Известно, что полярнне чзота «аяит на поверхности оислоя и непосредственно контактируют с но^иЛ. Хорошо растворимым молекулам пиразола в воде более вероятнее встречаться с триметиламмониевой группой фосфатидилхолина, т.к. ею определяется граница Енешней поверхности липоссмы.

По-видимому, выявленный комплекс в инертных растворителях между молекулами пиразола1 я фосфатидалхолина с участием «-электронов-пиразольного кольца и триметилзммоаиевых групп существует и в водной фазе. Его существование приводит к уменьшению стабилизирующих электростатических сил трансоидного расположения фосфорилхолиновой групгш молекул на бислое.

В результате увеличения относительного веса гош-конфор-мации фосфорилхолиновых групп на Оислое под действием пиразола площадь,' занимаемая одной молекулой фосфолипида на бислое, уменьшается, а это, по литературным данным, приводит к стабилизации оислоя. • ' •

Таим образом, под действием слабых молекулярных связей пиразол-фосфолипид увеличивается механическая устойчивость оислоя модельной биологической мембраны, в результате которой должна уменьшаться прошщаемость для ионов.

По-видимому, биологическая активность расширяющегося класса пиразольных- ^препаратов наряду с другими известными механизмами определяется и стабилизирующим фактором действия через «-электронную систему на биологические клетки.

Выводы:

1. Вычислитэльным методом МИШ показано и ЯМР-радиоспектрос-копией подтверждено существование комплекса "пиразэл-

. фосфатидалхолш^, осразованного тс-электронами пиразольного кольца и холиновой группы липида.

2. Показано, что под действием молекулы пиразола увеличивается"

.! I

относительный вес гош-крнформации фосфорилхолиновой цепочки фосфатидилхолина в результате чего улучшается стабильность биологических мембран.

I

3.[ Разработана схема устройства для выделения ЯМР радиоспектроскопических сигналов из шума на базе вычислительного комплекса "Искра-!256" и составлена программа обработки спектров.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1 Насибуллин P.C., Терегулов Р.Г., Фасхутдинова О.Х., Загнтов Г.Н. а.с. Ж500888,Бюл., 1989, JfüO

2 Г.Н.Загитов, С.X.Фасхутдинова, Р.С.Насибуллин Радиоспектроскопические исследования взаимодействия молекулы антипирина с фосфолипидами клеточных мембран /Синтез и доклиническое изучение . но^ых биологически активных веществ/ Уфа,1988,стр.72-74

3. P.C.Насибуллин, Л.В.Спирихин, Г.Н.Загитов Исследование ♦ взаимодействия молекулы пиразола с фосфсйшпидами клеточных мембран -В тезисах докладов VIII Всесоюзной конференции 'Магнитный резонанс б биологии и в медицине* 19У0, М. Звенигород, с.38

4 Enlkeev D.A., Teregylov R.C., Naslbyilln R.S., Zagitov u.U.,

Zeleev M.H. l'he reaearii of oxira dlcainba inrilenoe upon the phospholipid vesicular membranes by the NMR method

I

spectroscopy -Constituent Congress Internal Society for pathophysiology, Moscow, 1991. p.223-229

5 Р.С.Насибуллин, Г.Н.Загитов, Р.Б.Валитов, М.'/.Зелэев Исследование воздействия сксим дикамба на фэсфолипздкы..) мембраны методом ЯМР спектроскопии. -Тезисы докладов Всесоюзной конференции 'Актуальные вопросы токсикологии, гигиены применения пестицидов и полимерных матеря сов в' народном хозяйстве', Киев, 1991.

6 Загйтов Г.Н..Зелеев М.Х..Вадиахметов И.А..Насибуллин .. P.C. Накопление сигналов ядерного магнитного резонанса в спектрометре высокого разрешения BS-487. -ПТЭ.199Г, Щ, стр.206- 209