Utjecaj stupnja sijalinizacije ljudskoga alfa-1 kiseloga glikoproteina na interakciju s diltiazemom, imatinibom, klindamicinom i lidokainom

disertacija

• Naslov (engleski): Impact of the sialylation extent of human alpha-1 acid glycoprotein on the interaction with diltiazem, imatinib, clindamycin and lidocaine
• Autor: Robert Kerep
• Mentor: Mario Gabričević (mentor)
• Član povjerenstva: Lidija Bach-Rojecky (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Olga Gornik Kljaić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Vladislav Tomišić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Farmaceutsko-biokemijski fakultet; (Zavod za opću i anorgansku kemiju); Zagreb
• Datum i država obrane: 2023-09-05, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Kemija; Primijenjena kemija
• Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC): 54 - Kemija. Kristalografija. Mineralogija

Sažetak

U današnje vrijeme sve se više istražuje vezanje liganda, poput lijekova i ksenobiotika, na proteine plazme. U
ljudskome tijelu postoji više proteina plazme poput albumina, alfa-1 kiselog glikoproteina (AGP), lipoproteina i
transferina koji su odgovorni za vezanje lijekova u cirkulaciji. Vezanje lijekova na proteine plazme važan je korak
za sudbinu lijeka zbog utjecaja na njegovu farmakokinetiku i farmakodinamiku. AGP je protein akutne faze i
njegova koncentracija u plazmi može se značajno povećati kod različitih bolesti ili trauma. Promjene u
koncentraciji AGP-a mogu potencijalno utjecati na slobodni udio lijekova u plazmi. Nevezana frakcija ili slobodni
udio lijeka je onaj za koji se smatra da je raspoloživ za aktivnost ili difuziju u okolna tkiva te se stoga samo
slobodna frakcija lijeka smatra aktivnim oblikom, u skladu s tzv. „principom slobodnog lijeka“. Uslijed promjene
koncentracije AGP-a, genskih formi, kao i zbog njegovog visokog stupnja prirodne strukturalne varijabilnosti,
posebice sijalinske kiseline, dolazi do promjene vezanja lijekova za AGP, ponajviše u patološkim stanjima. Vezanje
lijekova za AGP može biti drugačije kao rezultat promjene u stupnju sijalinizacije. Promjene u glikozilacijskom
obrascu sijalinske kiseline zamijećene su u bolesnika s različitim vrstama karcinoma, depresijom, infekcijom,
insuficijencijom bubrega, itd. Navedeni primjeri jasno pokazuju važnost promjene strukture krajnjeg glikanskog
dijela AGP-a, što utječe na promijenjeno vezanje i distribuciju lijekova kod brojnih patofizioloških stanja. U
ovome radu koristila se izotermna titracijska kalorimetrija kako bi se odredile konstante ravnoteže reakcije vezanja
i utjecaj stupnja sijalinizacije AGP-a prilikom vezanja s izabranim lijekovima i posljedično predvidio utjecaj te
promjene na terapiju te mikroskalarna termoforeza radi provjere interakcija AGP-a i lijekova. Glavni je cilj ovog
rada kvantitativno procijeniti vezanje lijekova za nativni i desijalizirani AGP. Enzimska je desijalizacija AGP-a
postignuta korištenjem imobiliziranog SialEXO enzima. Dobiveni su kalorimetrijski podatci otkrili da je vezanje
odabranih lijekova s AGP varijantama egzotermnog karaktera promjena koje rezultira uglavnom entalpijski
kontroliranim procesom, a konstanta ravnoteže disocijacije je u rasponu od 1 do 32 μM. Desijalizirani AGP
pokazao je različito vezanje s diltiazemom, imatinibom i lidokainom u usporedbi s nativnim AGP-om, dok
klindamicin nije pokazao statistički značajnu razliku. Obzirom da sijalinska kiselina općenito uzrokuje različiti
afinitet vezanja lijekova za AGP, klinički značaj desijaliziranog AGP-a ne bi se trebao zanemariti, nego uzeti u
obzir prilikom odabira prikladne farmakoterapije u skladu s personaliziranom medicinom.

Sažetak (engleski)

Nowadays, the binding of ligands, such as drugs and xenobiotics, to protein plasma is increasingly being
researched. In the human body, there are several plasma proteins such as albumin, alpha-1 acid glycoprotein
(AGP), lipoproteins and transferrin that are responsible for binding drugs in the circulation. The binding of drugs
to protein plasma is an important step for the fate of the drug due to its influence on its pharmacokinetics and
pharmacodynamics. AGP is a protein of the acute phase of inflammation and its plasma concentration can be
significantly increased in various diseases or traumas. Changes in AGP concentration can potentially affect the
free fraction of drugs in plasma. The unbound fraction or the free part of the drug is the one that is considered
available for activity or diffusion into the surrounding tissues, and therefore only the free fraction of the drug is
considered the active form, in accordance with the so-called "the principle of free medicine". Due to the change in
the concentration of AGP, the ratio of its genetic forms as well as its high degree of natural structural variability,
especially sialic acid, there is a change in the binding of drugs to AGP, mostly in pathological conditions. The
binding of drugs to AGP may be different due to a change in the degree of sialylation. Changes in the glycosylation
pattern of sialic acid have been observed in patients with numerous types of cancer, depression, infection, kidney
failure, etc. The above examples clearly show the importance of changing the structure of the terminal glycan part
of AGP, which affects the altered binding and distribution of drugs in numerous pathophysiological conditions. In
this work, isothermal titration calorimetry was used to determine the equilibrium binding constants and the
influence of the degree of sialylation of AGP when binding with selected drugs and consequently predicted the
impact of this change on therapy and microscale thermophoresis to verify the interaction. The main goal of this
work is to quantitatively evaluate the binding of drugs to native and desialylated AGP. Enzymatic desialylation of
AGP was achieved using immobilized SialEXO enzyme. The obtained calorimetric data revealed that the binding
of selected drugs with AGP variants is exothermic in nature resulting in a mostly enthalpy-controlled process, and
the equilibrium dissociation constant is in the range between 1 and 32 μM. Desialylated AGP showed different
binding with diltiazem, imatinib and lidocaine compared to native AGP, while clindamycin showed no statistically
significant difference. Considering that sialic acid generally causes different binding affinity of drugs to AGP, the
clinical significance of desialylated AGP should not be overlooked but considered as such when devising
appropriate pharmacotherapy in accordance with personalized medicine.

• Ključne riječi: alfa-1 kiseli glikoprotein; vezanje lijekova; konstanta ravnoteže reakcije vezanja; sijalinizacija; izotermna titracijska kalorimetrija
• Ključne riječi (engleski): alpha-1 acid glycoprotein; drug binding; equilibrium binding constant; sialylation; isothermal titration calorimetry
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:163:370583
• Datum promocije: 2023
• Studijski program: Naziv: Farmaceutsko-biokemijske znanosti; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: poslijediplomski doktorski; Akademski / stručni naziv: doktor znanosti (dr. sc.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2024-01-31 12:25:54