Wpływ flawonoidów na wiązanie haloperidolu z albuminą surowiczą

Czy albumina i leki przeciwpsychotyczne współgrają w organizmie?

Ludzka albumina surowicy (HSA) jest jednym z najobficiej występujących białek we krwi człowieka. Pełni ona liczne funkcje, wśród których wyróżnia się utrzymanie pH krwi, zachowanie osmolarności krwi oraz rolę transportową. HSA posiada ogromny potencjał wiązania i oddziaływania zarówno z ligandami endogennymi, jak i egzogennymi. Szczególnie istotne są interakcje farmakokinetyczne z licznymi ksenobiotykami, gdzie wiązanie leku z HSA odgrywa znaczącą rolę w redystrybucji leku do frakcji wolnej i związanej, co później bezpośrednio wpływa na czas trwania efektu leku i jego skuteczność.

Haloperidol (HPD) jest typowym lekiem przeciwpsychotycznym, który chemicznie należy do grupy przeciwpsychotyków butyrofenonowych. Działa poprzez blokowanie receptorów dopaminergicznych D2 oraz, w mniejszym stopniu, receptorów adrenergicznych alfa-1. Jest jednym z najczęściej stosowanych leków w leczeniu schizofrenii, choroby afektywnej dwubiegunowej i majaczenia. Najważniejsze działania niepożądane to pozapiramidowe efekty ruchowe (akatyzja, ostra dystonia, późna dyskineza, parkinsonizm), hiperprolaktynemia i inne. Biorąc pod uwagę charakter choroby, pacjentów przyjmujących te leki oraz potencjalne działania niepożądane, krytyczne jest zrozumienie, jak te leki wchodzą w interakcje z żywnością i innymi lekami.

Flawonoidy stanowią zróżnicowaną grupę naturalnych produktów o strukturze fenolowej. Są bardzo rozpowszechnione w spożywanych codziennie pokarmach pochodzenia roślinnego. Literatura pokazuje, że właściwości biologiczne flawonoidów prowadzą do ich zastosowań w wielu dziedzinach. Aktywność farmakologiczna flawonoidów może być obserwowana poprzez ich działanie przeciwzapalne, a także role w leczeniu chorób nowotworowych, chorób układu sercowo-naczyniowego i innych schorzeń.

Flawonoidy o działaniu przeciwzapalnym mogą być stosowane w leczeniu chorób przewodu pokarmowego. Jak donoszono, baikalina, eupatilina, kwercetyna, diosmina i inne wykazały skuteczność w leczeniu zapalenia okrężnicy. Badania właściwości przeciwnowotworowych flawonoidów doprowadziły do wniosku, że żywność bogata we flawonoidy ma działanie zapobiegawcze w raku jelita grubego. Flawonoidy mogą również prowadzić do zahamowania proliferacji komórek nowotworowych. Poprzez badania eksperymentalne wykazano, że flawonoidy mają wpływ na komórki raka trzustki oraz są skuteczne w tłumieniu szkodliwych zmian, takich jak proliferacja, przerzuty i stan zapalny związany z rakiem płuc w liniach komórkowych raka płuc A549 i H1299 indukowanych przez nikotynę.

Kwercetyna (QUE) jest flawonoidem z grupy flawonoli, który jest bardzo powszechny w roślinach. Wykazuje liczne aktywności biologiczne, które były intensywnie badane w ostatnich latach. Ze względu na jej obecność i aktywność, konieczne jest dobre poznanie wszystkich jej parametrów farmakokinetycznych, takich jak biodostępność, stopień wiązania z białkami osocza i potencjał interakcji z innymi substancjami.

Katechina (CAT) jest związkiem polifenolowym, który należy do grupy flawanów, a dokładniej flawan-3-oli. Jej skuteczność jest znana od starożytności, a badania potwierdziły jej działanie przeciwdrobnoustrojowe, przeciwnowotworowe, hepatoprotekcyjne, przeciwcukrzycowe i przeciwutleniające, wśród innych efektów.

Diosmina (DIO) jest glikozydem flawonoidu diosmetyny (diosmetyna 7-O-rutynozydu). Występuje najczęściej w gatunkach cytrusowych i jest najczęściej stosowana w leczeniu chorób naczyniowych (hemoroidy, zastój żylny, żylaki i owrzodzenia żylne) ze względu na jej działanie przeciwutleniające i flebotonicznym.

Obecność flawonoidów w codziennej diecie i ich potencjalny wpływ na zdrowie człowieka wskazują na znaczenie badań farmakodynamicznych. Flawonoidy są transportowane przez najbardziej obfite białko osocza krwi, albuminę surowiczą (SA), poprzez tworzenie kompleksów flawonoid-SA. Zrozumienie transportu flawonoidów i mechanizmu wiązania HSA mogłoby prowadzić do nowych dróg syntezy pochodnych flawonoidów o ulepszonych właściwościach biologicznych.

Celem tego badania było zbadanie wpływu kwercetyny, katechiny i diosminy na interakcję haloperidolu i ludzkiej albuminy surowiczej przy użyciu metod spektroskopowych, analizy dokowania molekularnego i symulacji dokowania molekularnego.

Czy konkurencyjne interakcje wpływają na skuteczność terapii?

Chociaż HSA posiada trzy domeny do wiązania substancji endogennych i egzogennych, leki zwykle wiążą się z dwoma miejscami wiązania (miejsca Sudlowa I i II), a mianowicie subdomenami IIA i IIIA. Obecność aromatycznych aminokwasów (Tyr, Trp i Phe) w tych subdomenach jest odpowiedzialna za fluorescencję cząsteczki HSA. Wewnętrzna fluorescencja HSA ulega zmianie w przypadku jakiejkolwiek zmiany w środowisku wspomnianych aminokwasów.

W poprzednich pracach wykazano, że zarówno haloperidol, jak i badane flawonoidy (QUE, CAT i DIO) wiążą się z miejscem Sudlowa I, czyli subdomeną IIA. Oznacza to, że istnieje konkurencja o to samo miejsce wiązania wśród wszystkich badanych substancji. “Nasze badania jasno pokazują, że wszystkie testowane substancje konkurują o to samo miejsce wiązania na cząsteczce HSA, co ma istotne implikacje dla farmakokinetyki haloperidolu” – piszą autorzy badania.

Wewnętrzna fluorescencja białek może dostarczyć ważnych informacji o ich strukturze. Przy długości fali wzbudzenia 295 nm, która jest charakterystyczna dla tryptofanu, można zaobserwować silny maksymalny pik fluorescencji przy długości fali około 355 nm. Wraz ze wzrostem stężenia HPD, intensywność wewnętrznej fluorescencji stopniowo maleje. Jest to charakterystyczne dla tworzenia kompleksu, w tym przypadku układu trójskładnikowego obejmującego HSA-QUE-HPD, HSA-CAT-HPD i HSA-DIO-HPD. Kształt pików i długość fali maksymalnej fluorescencji pozostają niezmienione. Uzyskane wyniki wskazują, że w binarnym HSA-HPD i w trójskładnikowym układzie HSA-flawonoid-HPD, obecność leku nie powodowała znaczącej zmiany w mikrośrodowisku na resztach Trp w subdomenie IIA HSA.

Najczęściej wymieniane mechanizmy wygaszania fluorescencji to mechanizmy statyczne i dynamiczne. Ponadto istnieje możliwość, że w interakcji dwóch cząsteczek nastąpi kombinacja tych dwóch mechanizmów. Dynamiczne wygaszanie fluorescencji występuje w przypadkach, gdy dochodzi do kolizji cząsteczek, które oddziałują, tj. fluoroforów i wygaszaczy. Z drugiej strony, statyczne wygaszanie fluorescencji jest charakterystyczne dla przypadków, gdy między wygaszaczem a fluoroforem tworzy się niefluorescencyjny kompleks. “Nasze dane jednoznacznie wskazują na statyczny mechanizm wygaszania, co potwierdza tworzenie się stabilnego kompleksu między HSA a badanymi ligandami” – wyjaśniają badacze.

Istnieje kilka różnych sposobów określenia mechanizmu wygaszania fluorescencji. W tej pracy wykorzystano równanie Sterna-Volmera do określenia mechanizmu wygaszania fluorescencji HSA w kompleksach trójskładnikowych HSA-QUE-HPD, HSA-CAT-HPD i HSA-DIO-HPD. Liniowy wykres wskazuje, że obecny jest tylko jeden mechanizm wygaszania fluorescencji (statyczny lub dynamiczny).

Wartość K_SV jest około dwukrotnie wyższa w kompleksie binarnym (HSA-HPD) niż w trójskładnikowych kompleksach HSA-QUE-HPD, HSA-CAT-HPD i HSA-DIO-HPD, co wskazuje, że badane flawonoidy prowadzą do zmniejszenia interakcji między HSA a HPD, a tym samym do tworzenia niefluorescencyjnych kompleksów, co wskazuje, że mechanizm wygaszania jest statyczny. Dodatkowe informacje o mechanizmie wygaszania fluorescencji uzyskuje się na podstawie wartości K_q. Jeśli wartości K_q są wyższe niż maksymalna stała wygaszania zderzeniowego różnych wygaszaczy z biopolimerami (2,0 × 10¹⁰ M⁻¹ s⁻¹), uważa się, że wygaszanie fluorescencji HSA następuje w konsekwencji tworzenia kompleksu stanu podstawowego, a nie w konsekwencji zderzeń dynamicznych. W naszym badaniu wartości K_q są wyższe niż wartość graniczna (2,0 × 10¹⁰ M⁻¹ s⁻¹), co dodatkowo potwierdza, że mechanizm wygaszania fluorescencji HSA w obecności QUE, CAT i DIO oraz wzrastających stężeń HPD jest statyczny.

Czy w praktyce klinicznej należy więc zwracać szczególną uwagę na potencjalne interakcje haloperidolu z flawonoidami pochodzącymi z diety?

Jak modelowanie molekularne i symulacje MD wspierają wyniki badań?

Z danych wynika, że liczba miejsc wiązania HPD do HSA wynosi w przybliżeniu jeden, niezależnie od obecności lub braku badanych flawonoidów. Występuje niewielki spadek tych wartości, co wskazuje, że istnieje konkurencja w wiązaniu HPD i badanych flawonoidów do HSA. Jest to zgodne z oczekiwaniami, biorąc pod uwagę, że wszystkie badane substancje, jak wcześniej donoszono, mają wspólne miejsce wiązania (miejsce Sudlowa I). Wskazuje to również na możliwość, że badane flawonoidy i HPD wiążą się jednocześnie w obrębie tego samego miejsca wiązania z HSA. Na tę opcję wskazują również wartości stałej wiązania, ponieważ wartość stałej wiązania kompleksów trójskładnikowych zmniejsza się w porównaniu z binarnym kompleksem HSA-HPD.

Interesujące jest porównanie z badaniami dotyczącymi atypowego leku przeciwpsychotycznego olanzapiny, gdzie uzyskany wykres Sterna-Volmera jest nieliniowy, co wskazuje na złożony mechanizm wygaszania fluorescencji, zwłaszcza przy wyższych stężeniach kompleksu, co odróżnia go od haloperidolu. Ponadto, interakcje między olanzapiną a HSA w obecności i nieobecności CAT i DIO nie wykazały różnicy w porównaniu do interakcji haloperidol-HSA w obecności flawonoidów (nastąpił spadek K_b w tworzeniu kompleksów trójskładnikowych HSA-CAT-OLZ i HSA-DIO-OLZ). Oznacza to, że DIO i CAT wykazały konkurencyjne zakłócenia z HPD. Jednak w przypadku QUE zaobserwowano wzrost K_b, co wskazuje, że QUE prawdopodobnie prowadzi do allosterycznej modulacji miejsca wiązania olanzapiny i wzmocnionego wiązania do HSA. Oznacza to, że obecność kwercetyny spowodowała zmiany konformacyjne w HSA i skutkowała niekonkurencyjnym zakłóceniem w obecności OLZ.

Wartości log K_b są proporcjonalne do liczby miejsc wiązania (n) z wysokim współczynnikiem korelacji (R² = 0,9953), co potwierdza, że zastosowany model matematyczny jest odpowiedni do badania interakcji między HPD a HSA.

Białko HSA jest zdolne do wiązania cząsteczek w sześciu aktywnych miejscach wiązania. W większości przypadków leki wiążą się z aktywnymi miejscami I i II, ponieważ te miejsca mają najwyższe powinowactwo wiązania. Jest to konsekwencją dużej ilości różnych reszt aminokwasowych, które tworzą hydrofobowe jamy wewnątrz subdomen IIA i IIIA, gdzie znajdują się aktywne miejsca. Przy wyższych stężeniach leki wiążą się również z aktywnymi miejscami o niskim powinowactwie wiązania. Uzyskane wyniki eksperymentalne w tej pracy pokazują, że aktywnym miejscem, które ma najwyższe powinowactwo do wiązania haloperidolu, jest to samo aktywne miejsce, w którym znajdują się cząsteczki flawonoidów, obok innych leków, takich jak warfaryna i ibuprofen.

Oprogramowanie AGFR 1.0 zostało wykorzystane do znalezienia aktywnego miejsca poprzez konfigurację i obliczenie map powinowactwa dla cząsteczki receptora, które następnie zostały użyte w AutoDock 4.2. Wyniki dokowania potwierdziły, że najbardziej korzystnym miejscem wiązania w receptorze dla badanych cząsteczek jest aktywne miejsce I (Sudlow I), zlokalizowane w domenie II, subdomenie IIA. To odkrycie jest zgodne z eksperymentalnie uzyskanymi wynikami. “Zidentyfikowaliśmy kluczowe reszty aminokwasowe odpowiedzialne za wiązanie zarówno haloperidolu, jak i flawonoidów, co pozwala lepiej zrozumieć mechanizm konkurencyjnego hamowania” – podkreślają autorzy.

Jak wynika z uzyskanych wyników, obecność badanych związków we krwi znacznie zahamuje wiązanie HSA-HPD. Zgodnie ze stałymi inhibicji, hamowanie wiązania HPD do HSA jest najwyższe w obecności kwercetyny (QUE), następnie diosminy (DIO), a na końcu katechiny (CAT). Wyniki te dobrze korelują z eksperymentalnie określonymi wartościami. Hamowanie wiązania HPD wynika z faktu, że badane flawonoidy zajmują to samo aktywne miejsce HSA co HPD. Ponieważ ligandy flawonoidowe są objętościowe, HPD jest przynajmniej częściowo uniemożliwione wiązanie się w aktywnym miejscu I (Sudlow I). Zgodnie z wynikami uzyskanymi za pomocą AGFR, HPD będzie wiązać się w aktywnym miejscu w domenie I, gdy aktywne miejsce Sudlow I jest zajęte przez flawonoidy. Z tego powodu różnice w energiach wiązania między czystym HSA a kompleksami HSA–flawonoid z HPD są niższe niż oczekiwano, ale wartość K_i nadal wskazuje na dobry potencjał hamujący.

Niewielkie różnice w energiach wiązania można przypisać strukturalnym podobieństwom między badanymi związkami, ponieważ duża liczba interakcji z białkiem tworzy się na korzyść aromatycznej struktury flawonoidowej podstawy QUE, CAT i DIO. Dlatego hamowanie wiązania HPD będzie przebiegać w podobny sposób dla wszystkich trzech badanych związków. Należy zauważyć, że wszystkie badane związki budują interakcje z tymi samymi aminokwasami, zwłaszcza tymi, które są odpowiedzialne za wiązanie HPD.

Wysoki stopień zgodności między eksperymentalnie obserwowanym zmniejszeniem powinowactwa wiązania haloperidolu (na co wskazują zmniejszone wartości K_b) a zwiększonymi stałymi inhibicji (K_i) z symulacji dokowania potwierdza wiarygodność podejścia dokowania molekularnego w przewidywaniu wpływu flawonoidów. Na przykład, wartość K_b binarnego kompleksu HSA-HPD zmniejsza się ponad dziesięciokrotnie w obecności kwercetyny, co koreluje z czterokrotnym wzrostem K_i. Takie korelacje wzmacniają konkurencyjny mechanizm wiązania zaproponowany na podstawie danych wygaszania fluorescencji.

Chociaż wszystkie badane flawonoidy wykazywały konkurencyjne wiązanie w miejscu Sudlow I, stosunkowo małe różnice w wartościach ΔG_bind sugerują, że przeszkoda steryczna i częściowe zajęcie – raczej niż całkowite przemieszczenie – mogą rządzić obserwowanym hamowaniem. Jest to szczególnie istotne dla kwercetyny, która tworzy mniej wiązań wodorowych, ale wykazuje najwyższy potencjał hamujący, co sugeruje, że interakcje hydrofobowe dominują w jej sposobie wiązania, którego stabilność zostanie dalej oceniona w określonym przedziale czasowym za pomocą symulacji dynamiki molekularnej.

Do oceny ogólnej stabilności strukturalnej kompleksów HSA z badanymi ligandami (HPD, DIO, CAT, QUE) podczas 100 ns symulacji wykorzystano odchylenie średniokwadratowe (RMSD). Wszystkie analizowane systemy wykazały stosunkowo niskie wartości RMSD, wahające się od około 1,5 do 3,5 Å, co sugeruje wysoki stopień stabilności strukturalnej. Kompleksy HSA z HPD, CAT i QUE wykazały niższe średnie wartości RMSD (~2 Å), wskazując na zwiększoną stabilność strukturalną w porównaniu z DIO i WFR, który był używany jako standardowy lek dla Sudlow I. Podwyższony RMSD obserwowany dla WFR wskazuje na bardziej znaczący stopień zmian konformacyjnych lub potencjalną częściową destabilizację w porównaniu z innymi ligandami.

Uzyskane wyniki są zgodne z analizami dokowania, które wykazały znaczące powinowactwo wiązania flawonoidów i HPD do miejsca Sudlow I (subdomena IIA). Ponadto, eksperymentalne dane fluorescencyjne wykazały znaczące konkurencyjne interakcje wiązania między HPD a flawonoidami, szczególnie QUE. To odkrycie potwierdza, że ligandy wykazują stabilne i konkurencyjne wiązanie w identycznym miejscu na HSA.

Metryka RMSF (Root Mean Square Fluctuation) oferuje cenne informacje na temat elastyczności poszczególnych aminokwasów w strukturach HSA w całym procesie symulacji. Wykresy RMSF wykazały porównywalne profile fluktuacji we wszystkich systemach, ujawniając zwiększone fluktuacje w segmentach eksponowanych na powierzchnię i terminalnych, co jest zgodne z ich wewnętrzną elastycznością. Niemniej jednak, zmniejszone fluktuacje w obszarach otaczających aktywne miejsce wiązania (subdomena IIA) były konsekwentnie odnotowywane dla wszystkich ligandów, dostarczając wyraźnych dowodów na stabilizujące interakcje z krytycznymi resztami, w tym Tyr150, Lys199, Trp214 i Arg218.

Wyniki z analizy RMSF potwierdzają wyniki dokowania, ujawniając istotne interakcje ligandów z krytycznymi resztami w miejscu Sudlow I. Ponadto, eksperymenty fluorescencyjne potwierdziły stabilne kompleksy binarne utworzone między flawonoidami a HSA, co jest zgodne z wynikami uzyskanymi z analizy RMSF.

Promień żyracji (Rg) służy jako ilościowa miara zwartości kompleksów białko-ligand podczas symulacji dynamiki molekularnej. Wszystkie badane kompleksy wykazały stabilne wartości Rg, wahające się od około 26,2 Å do 27,2 Å, z obserwowanymi jedynie niewielkimi fluktuacjami. Najbardziej zwarte kompleksy zidentyfikowano dla HSA-HPD i HSA-QUE, co jest zgodne ze zwiększoną stabilnością odnotowaną w analizie RMSD. Z kolei nieznacznie podwyższone wartości Rg obserwowane dla kompleksów DIO i WFR z HSA wskazują na zmniejszenie zwartości ich konformacji, wraz ze zwiększeniem elastyczności strukturalnej.

Wyniki pokazują solidną integralność strukturalną białka w obecności ligandów, wspierając tym samym wyniki dokowania, które wskazują na znaczące powinowactwo ligandów, zwłaszcza QUE i HPD, do zwartej struktury miejsca Sudlow I. Eksperymentalne dane fluorescencyjne potwierdzają stabilne interakcje, prowadzące do zmniejszonego powinowactwa wiązania HPD, gdy obecne są flawonoidy, szczególnie QUE, tym samym wzmacniając te ustalenia.

Liczba wiązań wodorowych (nHB) oferuje konkretne dowody dotyczące siły i trwałości interakcji między ligandami a białkami. Kompleksy utworzone z DIO i CAT wykazały największą częstotliwość wiązań wodorowych podczas symulacji, zazwyczaj w zakresie od 2 do 5. Zjawisko to można przypisać ich strukturom bogatym w hydroksyle, które zwiększają zdolność do silnego wiązania wodorowego. Kompleksy utworzone z HPD i QUE wykazały zmniejszoną liczbę stabilnych wiązań wodorowych, średnio między jednym a trzema wiązaniami. Zmniejszona liczba wiązań wodorowych zidentyfikowanych dla QUE, wraz z jej zauważalną stabilnością, wskazuje, że jej stabilność wiązania jest głównie przypisywana interakcjom hydrofobowym, co jest zgodne z wynikami badań dokowania. “Nasze odkrycia wskazują, że interakcje hydrofobowe są dominującym czynnikiem stabilizującym w wiązaniu kwercetyny, co może wyjaśniać jej silny potencjał hamujący wobec haloperidolu” – zauważają badacze.

Eksperymentalne dane fluorescencyjne pokazują zmniejszenie stałych wiązania HPD, gdy obecny jest QUE. Ta obserwacja wspiera hipotezę, że QUE zajmuje i blokuje miejsce wiązania głównie poprzez interakcje hydrofobowe, wraz z mniejszą liczbą spójnych wiązań wodorowych.

Aby uzyskać głębszy wgląd w konkurencyjny mechanizm wiązania między HPD a flawonoidami w miejscu Sudlow I, badacze przeprowadzili dalszą analizę konkretnych reszt aminokwasowych zaangażowanych w wiązanie ligandów. Dokowanie molekularne i profile RMSF z symulacji MD konsekwentnie wskazywały na udział reszt ALA261, LYS199, ARG222, ALA291, LEU219 i ARG257 w stabilizacji zarówno interakcji HPD, jak i flawonoidów w aktywnym miejscu Sudlow I. Te reszty są dobrze znanymi czynnikami przyczyniającymi się do powinowactwa miejsca Sudlow I i były konsekwentnie implikowane w tworzeniu zarówno kontaktów hydrofobowych, jak i wiązań wodorowych z ligandami.

Wśród flawonoidów, QUE wykazała charakterystyczny profil wiązania. Pomimo tworzenia mniejszej liczby wiązań wodorowych (średnio 1,05) w porównaniu do diosminy (2,55) i katechiny (1,85), wykazała większe hamowanie wiązania HPD, co jest poparte najwyższą wartością K_i i najbardziej wyraźnym zmniejszeniem K_b. Ta obserwacja, w połączeniu z wynikami dokowania pokazującymi skromny wkład HB i niskimi wartościami RMSD i Rg dla kompleksów HSA-QUE uzyskanymi z MD, silnie sugeruje, że interakcje hydrofobowe są dominującą siłą stabilizującą w wiązaniu QUE. Te odkrycia podkreślają kluczową rolę zajętości sterycznej i hydrofobowości nad wiązaniem wodorowym w konkurencyjnym hamowaniu HPD przez QUE.

Taka interakcja wiązań podkreśla złożoność modulacji interakcji lek-białko indukowanej flawonoidami i podkreśla znaczenie analizy na poziomie reszt przy ocenie konkurencji farmakokinetycznej w głównych miejscach wiązania białek osocza.

Aby potwierdzić solidność i powtarzalność obserwowanych interakcji białko-ligand, przeprowadzono symulacje MD w trzech powtórzeniach, każde trwające 100 ns, dla wszystkich badanych systemów. Takie podejście pozwoliło potwierdzić spójność zachowania strukturalnego w niezależnych przebiegach. Wyniki wykazały wysoką zgodność w RMSD, Rg i nHB między replikami, z jedynie niewielkimi fluktuacjami wskazującymi na stabilne wiązanie. Szczegółowe porównania wartości RMSD, Rg i nHB we wszystkich replikach są dostępne w Informacjach Uzupełniających. Wyniki te silnie wspierają wniosek, że testowane flawonoidy trwale zajmują miejsce Sudlow I i konkurują z haloperidolem w spójny i powtarzalny sposób przez cały czas symulacji.

Wpływ kwercetyny, katechiny i diosminy na interakcję haloperidolu z ludzką albuminą surowiczą został zbadany w tej pracy. Badania spektroskopii fluorescencyjnej wykazały, że podczas tworzenia trójskładnikowych kompleksów ludzkiej albuminy surowiczej, haloperidolu i flawonoidów, fluorescencja jest wygaszana, najprawdopodobniej przez mechanizm statyczny. Stała wiązania również maleje, co może prowadzić do zwiększenia wolnej frakcji haloperidolu w surowicy, wzmocnionego efektu i częstszego występowania działań niepożądanych. Analiza dokowania molekularnego jest zgodna z eksperymentalnie uzyskanymi danymi. Wykazano, że wszystkie badane substancje wiążą się z tym samym miejscem wiązania (miejsce Sudlow I, Subdomena IIa), i że dwie cząsteczki mogą wiązać się jednocześnie, przy czym mechanizm hamowania wiązania haloperidolu do ludzkiej albuminy surowiczej jest podobny do obserwowanego dla wszystkich badanych cząsteczek.

Wyniki z symulacji MD, w tym RMSD, RMSF, Rg i nHB, dostarczają silnego wsparcia dla wyników eksperymentalnych i dokowania. Wszystkie kompleksy wykazały wyraźną stabilność strukturalną, ze szczególnym naciskiem na kompleksy HSA-HPD i HSA-flawonoid, a mianowicie QUE, CAT i DIO. Flawonoidy konkurencyjnie zajmowały miejsce Sudlow I, tym samym stabilizując je i hamując wiązanie HPD, odkrycie, które zostało bezpośrednio potwierdzone poprzez eksperymenty fluorescencyjne i analizy dokowania molekularnego. “Nasze wyniki jednoznacznie pokazują, że obecność flawonoidów w diecie może znacząco wpływać na farmakologię haloperidolu poprzez modyfikację jego wiązania z HSA” – podsumowują autorzy.

Uzyskane wyniki są kluczowe dla zrozumienia interakcji farmakokinetycznych, które zachodzą między flawonoidami dietetycznymi a lekami takimi jak HPD, podkreślając możliwe zmiany w skuteczności terapeutycznej i farmakodynamice. Te odkrycia mają ogromne znaczenie zarówno ze względu na obecność badanych flawonoidów w żywności, jak i ze względu na rodzaj choroby, w której stosowany jest haloperidol. Wszelkie wahania stężenia haloperidolu w surowicy pacjenta mogą prowadzić do zmiany skuteczności terapii i możliwego pogorszenia stanu u pacjentów poddawanych tej terapii.

Podsumowanie

Przeprowadzone badanie koncentruje się na analizie interakcji między flawonoidami (kwercetyna, katechina, diosmina) a haloperidolem w kontekście ich wiązania z ludzką albuminą surowiczą (HSA). Wykazano, że wszystkie badane substancje konkurują o to samo miejsce wiązania (Sudlow I) na cząsteczce HSA. Badania spektroskopowe i symulacje molekularne potwierdziły, że obecność flawonoidów zmniejsza zdolność wiązania haloperidolu do albuminy, co może prowadzić do zwiększenia jego wolnej frakcji w surowicy. Najsilniejszy efekt hamujący wykazała kwercetyna, następnie diosmina i katechina. Mechanizm wiązania opiera się głównie na interakcjach hydrofobowych, a nie na wiązaniach wodorowych. Odkrycia te mają istotne znaczenie kliniczne, gdyż sugerują, że flawonoidy obecne w diecie mogą wpływać na farmakokinetykę haloperidolu, potencjalnie modyfikując jego skuteczność terapeutyczną i profil działań niepożądanych.