Modyfikacja procesu agregacji i fibrylacji insuliny przez dendrymery

Abstract

Insulina jest hormonem polipeptydowym, który reguluje poziom glukozy we krwi. Zaburzenia w produkcji lub działaniu insuliny prowadzą do wzrostu stężenia glukozy we krwi i w konsekwencji do rozwoju cukrzycy. Jedynym znanym lekiem, który pozwala na normalne funkcjonowanie osobom chorym na cukrzycę jest insulina. Trudności związane z leczeniem cukrzycy wynikają między innymi ze zmian zachodzących wewnątrz struktur insuliny. Brak stabilności białka indukuje wiele problemów podczas jego produkcji, magazynowania, a także podawania. Zmiany zachodzące w cząsteczce insuliny mogą powodować odpowiedź immunologiczną organizmu, a także utratę funkcji biologicznych białka. W przypadku długotrwałej insulinoterapii obserwuje się również powstawanie złogów amyloidowych w miejscach iniekcji. Dendrymery, w tym dendrymery poliamidoaminowe (PAMAM), są dobrze zdefiniowanymi polimerami o charakterystycznym kulistym kształcie i wielkości kilku nanometrów. Te nanocząsteczki mają wiele właściwości i zastosowań. Celem moich badań w ramach rozprawy doktorskiej było sprawdzenie, czy dendrymery mają wpływ na natywną cząsteczkę insuliny, a także czy mogą modyfikować proces jej agregacji i fibrylacji. Sprawdzenia, jaki wpływ na insulinę mają dendrymery, dokonano wykorzystując takie metody jak skaningowa kalorymetria różnicowa, dynamiczne rozpraszanie światła i wygaszanie fluorescencji. Zastosowanie spektrofluorymetrii z sondą ANS (kwas 8-anilino-1-naftalenosulfonowy), spektropolarymetria dichroizmu kołowego i spektrofotometrii dało możliwość sprawdzenia czy dendrymery przeciwdziałają agregacji insuliny wywołanej ditiotreitolem redukującym mostki disiarczkowe. Sprawdzono również czy dendrymery mają wpływ na proces powstawania fibryli insulinowych. W tym celu zastosowano spektrofluorymetrię ze znacznikiem fluorescencyjnym tioflawiną T, transmisyjną mikroskopię elektronową, a także mikroskopię sił atomowych. Wyniki badań uzyskane w ramach rozprawy doktorskiej pozwalają na sformułowanie następujących wniosków: - oddziaływania pomiędzy dendrymerami i insuliną mają charakter elektrostatyczny, - dendrymery PAMAM w badanych stężeniach nie powodowały agregacji insuliny, - zastosowanie niskich stężeń dendrymerów PAMAM (0,001-0,1 µmol/l) tylko częściowo ochrania cząsteczkę insuliny przed agregacją i fibrylacją, - zastosowanie różnych metod badawczych pozwoliło zaobserwować brak efektu stężeniowego, nie znaleziono jednego stężenia dendrymerów, które efektywnie chroniłoby cząsteczkę insuliny przed zmianami. Przeprowadzone badania miały na celu sprawdzenie czy dendrymery PAMAM mogą być stosowane w charakterze czynnika zapobiegającego agregacji i fibrylacji insuliny w procesie jej przechowywania i podawania osobom chorym. Pozwoliłoby to wtedy na wykorzystanie ich w przemyśle farmaceutycznym podczas przygotowywania preparatów.